畢業(yè)論文-汽車變速箱箱體加工工藝及銑平面夾具設計(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 由于孔的位置與箱壁的位置是同一型芯鑄出的。因此，孔的余量均勻也就間接保證了孔與箱壁的相對位置。 雖然箱體類零件一般都是選擇主要孔為粗基準，但是隨著生產(chǎn)類型的不同，實現(xiàn)以主要孔為粗基準的工件的裝夾方式是不同的。中小批量生產(chǎn)時，由于毛坯的精度較低，一般采用劃線找正。大批量生產(chǎn)時，毛坯精度較高，可以直接以主要孔在夾具上定位， 采用專用夾具裝夾。 精基準的選擇 精基準的選擇最常見的有兩種方案：一種方案是利用一個平面和該平面上的兩個工藝孔定位，即通常所說的一面兩孔定位，一般工藝孔孔徑公差采用79HH，兩工藝孔中心距 ( )mm? 。另一種方案是用三個互相垂直的平面作定位基準，該方案適用于不具備一面兩孔定位基準的條件的一些箱體零件。生產(chǎn)批量大時常采用第一種方案。 從保證箱體孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準的選擇應能保證變速箱箱體在整 個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從變速箱箱體零件圖分析可知，它的頂平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準使用。但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的湖 北 汽 車 工 業(yè) 學 院 畢 業(yè)（設 計） 論 文 7 基準定位的要求。至于前后端面，雖然它是變速箱箱體的裝配基準，但因為它與變速箱箱體的主要支承孔系垂直。如果用來作精基準加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結(jié)構(gòu)設計方面都有一定的困難，所以不予采用。 選用頂面及其上的兩個工藝孔作精基準具有如下特點： 變速器箱體的設計基準 和裝配基準是前端面和該面上的兩個主要孔0. 03 5 0. 03 0. 02 00 0 0. 01 312 0 80 30m m m m? ? ?? ? ?? mm? ? 和 mm? ? 。根據(jù)基準重合原則，加工時應選前端面和該面上的那兩個主要孔作定位基準，這樣才能使定位誤差最 小 。但因變速器殼體上需要加工的主要部分大多位于前后端面上，根據(jù)對主要孔所提出的技術(shù)要求，最好在同一工作行程中能把前后端面上的同軸線孔加工出來。如果采用前端面及其上的主要孔作為定位基準，就難以做到這一點。此外，用前端面和該面上兩 個主要孔作定位基準還將使夾具結(jié)構(gòu)復雜，定位穩(wěn)定性差 ，使用也不方便，同時難以實現(xiàn)基準統(tǒng)一和自動化。實際加工表明，采用頂面及其上的兩個工藝孔作為定位基準，加工時箱體口朝下，中間導向支架可以緊固在夾具體上，提高了夾具的剛度，有利于保證各支承孔加工的位置精度，而且工件裝卸方便，能減少輔助工時并提高生產(chǎn)率。采用這種定位基準，可以做到基準統(tǒng)一，能加工較多的表面，也會避免因基準轉(zhuǎn)換而引起的定位誤差，容易保證各表面間的位置公差。 分析零件圖有關(guān)技術(shù)要求可知，為了保證后端面和主要孔軸線之間的垂直度要求，以及兩側(cè)面距 mm? ? 孔的 尺寸及不平行的要求，要在最后精加工兩端面和兩側(cè)面時，最好還是以主要孔定位，使其基準重合。而主要孔 mm? ? 的位置，是由在垂直平面內(nèi)距頂面 (100 )mm? 和水平平面內(nèi)距工藝孔 (110 )mm? 這兩個尺寸確定的。因此，頂面及其上的兩個工藝孔是主要孔 mm? ? 的設計基準。所以，以頂面及其上的兩個工藝孔作精基準來加工主 要孔 mm? ? ，是不會產(chǎn)生基準不重合定位誤差的。而同時加工孔 mm? ? 時，只要以 mm? ? 的刀具位置為基準，來確定 mm? ? 孔的刀具位置，則定位誤差也就不存在了。同樣， ? ?? 孔的位置公差也可以 得到保證。 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學 院 畢 業(yè)（設 計） 論 文 8 變速箱箱體 的工藝路線 工序安排原則 1）先面后孔。加工平面型箱體類零件時，一 般是先加工平面，然后以平面定位再加工其他表面。平面面積較大，定位穩(wěn)定可靠，可減少裝夾變形，有利于提高加工精度。同時，箱體類零件的平面多為裝配和設計的基準，這樣便可使裝配基準和設計基準與定位基準、測量基準重合，從而減少累計誤差，提高加工精度。 2）粗、精加工階段分開。當工件的剛性好、內(nèi)應力小，毛坯精度高時，粗加工后的變形很小時，可以在基準平面及其他平面粗、精加工后，再粗、精加工主要孔。這樣既可以減少工序數(shù)目和零件的安裝次數(shù)，又可減少加工余量。因此，這種方案的生產(chǎn)率高、經(jīng)濟性好。但是，當毛坯精度較低且剛性差， 內(nèi)應力大時，粗加工后的變形量大，往往會影響加工質(zhì)量。故當零件技術(shù)要求較高，而粗加工又會引起顯著變形時，因采用平面加工和孔的加工交叉進行，即粗加工平面 粗加工孔 精加工平面 精加工孔。雖然交叉加工使生產(chǎn)管理復雜起來，加工余量亦大，但這樣較易保證加工精度，也能及早發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷。 3）工序間安排時效處理。因箱體件結(jié)構(gòu)復雜、壁厚不均勻，鑄造內(nèi)應力較大，故為消除內(nèi)應力、減少機械加工后的變形，保證精度的穩(wěn)定，毛坯鑄造之后應安排時效處理。 時效的規(guī)范為：加熱到 500 550CC??，保溫 46hh，冷卻速度小于或等于 30 /Ch? ，出爐溫度要低于 200C? 。 對于精度要求較高或形狀很復雜的箱體零件，除在鑄造之后安排一次時效處理外，在粗加工之后還要安排一次時效處理，以消除粗加工所產(chǎn)生的殘余應力。而精度要求不太高的箱體零件，還能利用粗、精加工工序間的停放和運輸時間，達到自然時效處理的目的。 4）工序集中安排。在成批大量生產(chǎn) 箱體零件的流水生產(chǎn)線上 ， 廣泛采用專用機床 ，各主要孔的 加工則采用 專用 組合鏜床、 專用夾具。 同時在生產(chǎn)安排上以工序集中方式進行加工，將一些相關(guān)的表面加工集中于同一工位或同一臺機床上進行。這樣既可以 有效保證各表面之間的尺寸和位置公差，又能顯著提高生產(chǎn)效率。 [15] 箱體實際加工工藝 具體安排 對于大批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。變速箱箱體加工的第一道工序也是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二道工序是加工定位用的兩個工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到變湖 北 汽 車 工 業(yè) 學 院 畢 業(yè)（設 計） 論 文 9 速箱箱體加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準。因此，頂面上的螺 孔也應在加工兩工藝孔的工序中同時加工出來。 后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則， 應先精加工平面再加工孔系，但在實際生產(chǎn)中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實際采用的工藝方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在 c??9080 的含 % %蘇打及 % %亞硝酸鈉溶液中 進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺等的殘留量不大于 mg200 。 箱體加工工藝路線 方案一： 工序 1：金屬型鑄造毛坯 工序 2：去應力退火 工序 3：粗、精銑頂面。以兩個 mm120? 的支承孔和一個 mm80? 的支承孔為粗基準。選用圓盤銑床，和專用夾具。 工序 4：鉆頂面螺紋底孔及攻絲、鉆擴鉸工藝孔。以兩個 mm120? 的支承孔和一個 mm80? 的支承孔為粗基準。選用立式加工中心和專用夾具。 工序 5：粗銑前后端面。以頂面和兩工藝孔為基準。選用專用組合銑床和專用夾具。 工序 6：粗銑左右兩側(cè)窗口面。以頂面和兩工藝孔為基準。選用專用組合銑床和專用夾具。 工序 7：鉆前后左右面螺紋底孔及通孔、攻絲。以頂面和兩工藝孔為基準。選用臥式加工中心和專用夾具。 工序 8：自動線加工 工位 1：銑倒車齒輪軸孔處兩內(nèi)側(cè)面。以頂面和兩工藝孔為基準，選用數(shù)控銑床和專用夾具。 工位 2：加油孔鉆孔及攻絲。以頂面和兩工藝孔為基準，選用數(shù)控組合機床和專用夾具。 工位 3：粗鏜前后端面支承孔。以頂面和兩工藝孔為基準，選用專用組合鏜床和專用夾具。 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學 院 畢 業(yè)（設 計） 論 文 10 工位 4：擴倒檔軸孔。以頂面和兩工藝孔為基準，選用專用組合鏜床和專用夾具。 工位 5：半精鏜前后端面軸承座孔。以頂面和兩工藝孔為基準，選用專用組合鏜床和專用夾具。 工位 6：鉸倒檔軸孔。以頂面和兩工藝孔為基準，選用專用組合鏜床和專用夾具。 工位 7：精鏜前后端面軸承座孔。以頂面和兩工藝孔為基準，選用專用組合鏜床和專用夾具。 工序 9：精銑前后端面。以頂面和兩工藝孔為基準，選用專用組合銑床和專用夾具。 工序 10：精銑兩側(cè)窗口面。以 頂面和兩工藝孔為基準，選用專用組合銑床和專用夾具。 工序 11：去毛刺，清洗。選用拋光機拋光、清洗機清洗。 工序 12：最終檢驗，涂底漆。 以上工藝過程詳見機械加工工藝過程綜合卡片 方案二： 工序 1：金屬型鑄造毛坯 工序 2：去應力退火 工序 3：涂底漆 工序 4：粗、精銑頂面。以兩個 mm120? 的支承孔和一個 mm80? 的支承孔為粗基準。選用立軸圓工作臺銑床，和專用夾具。 工序 5：鉆頂面孔、鉸工藝孔。以兩個 mm120? 的支承孔和前端面為基準。選用專用組合鉆床和專用夾具。 工序 6：粗銑前后端面。以頂面和兩工藝孔為基準。選用專用組合銑床和專用夾具。 工序 7：粗銑左右兩側(cè)面。以頂面和兩工藝孔為基準。選用專用組合銑床和專用夾具。 工序 8：鉆前后左右面螺紋底孔。以頂面和兩工藝孔為基準。選用專用組合攻絲機和專用夾具。 工序 9：銑倒車齒輪軸孔處兩內(nèi)側(cè)面，鉆加、放油螺孔。以頂面和兩工藝孔為基準，選用專用組合銑床和專用夾具。 工序 10：粗鏜前后端面支承孔。以頂面和兩工藝孔為基準，選用專用組合鏜床和專用夾具。 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學 院 畢 業(yè)（設 計） 論 文 11 工序 11：擴倒檔軸孔。 以頂面和 兩工藝孔為基準，選用專用組合鏜床和專用夾具。 工序 12：半精鏜前后端面軸承座孔。以頂面和兩工藝孔為基準，選用專用組合鏜床和專用夾具。 工序 13：精鏜前后端面軸承座孔。以頂面和兩工藝孔為基準，選用專用組合鏜床和專用夾具。 工序 14：鉸倒檔軸孔。 以頂面和兩工藝孔為基準，選用專用組合鏜床和專用夾具。 工序 15：精銑兩側(cè)面。以頂面和兩工藝孔為基準，選用專用組合銑床和專用夾具。 工序 16：精銑前后端面。以頂面和兩工藝孔為基準，選用專用組合銑床和專用夾具。 工序 17：前后 左右 端面 及加、放油螺孔 攻螺紋。 以頂面和兩工藝孔為 基準，選用專用組合攻絲機和專用夾具。 工序 18：去毛刺，清洗。選用清洗機清洗。 工序 19：最終檢驗 。 方案對比分析 通過 兩個方案 的比較可知，方案一 是組合機床自動生產(chǎn)線，雖然不能用于多品種、小批量混流生產(chǎn)，但是比較 適用于大 批 量 、單一品種 生產(chǎn) ， 零件加工成本低 、質(zhì)量好， 生產(chǎn)能力大 ，并且方案一中的工序集中，減少了不必要的定位夾緊次數(shù)，更容易保證箱體的加工精度，同時也提高了箱體的生產(chǎn)效率。而方案二工序相對來說要分散一些，定位夾緊次數(shù)要多一些，但也適合于大量生產(chǎn)中變速箱箱體的機械加工工藝過程。 綜合各方面的因素， 變速箱箱體的加工工藝選用方案一。 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學 院 畢 業(yè)（設 計） 論 文 12 選擇機床 粗精銑頂面選用圓盤銑床 ZHX160C，鉆頂面螺紋孔、攻絲及鉆擴鉸頂面工藝孔可選用立式加工中心，以減少箱體的裝夾次數(shù)，提高工藝孔的加工質(zhì)量 及精度 ，同時也可以提高生產(chǎn)率。 粗精銑前后端面 及兩側(cè)面 可選用專用組合 銑床，加工前后 端面 及左右兩側(cè)面 的螺紋孔及通孔可選用臥式加工中心，以減少箱體的裝夾次數(shù)，提高生產(chǎn)率。前后端面上的軸承座孔和倒車齒輪軸孔可以選用專用組 合鏜床 ，即主要孔和面的加工主要采用專用組合機床。 組合機床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定形狀和加工工藝設計的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機床。組合機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標準化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設計和制造周期。因此，組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應用，并可用以組成自動生產(chǎn)線。 由于變速箱箱體倒車齒輪軸孔內(nèi)側(cè)端 面在變速箱箱體內(nèi)部且有一定的精度要求，加工困難，為減少裝夾定位誤差的影響，提高生產(chǎn)率，可選用數(shù)控銑床XK6032。加油孔在箱體左側(cè)的一個傾斜的平面上，也不便加工，可選用數(shù)控組合機床 S1，先鉆鉸孔后攻絲。 選擇夾具 該變速箱箱體的加工屬于大批量生產(chǎn)，產(chǎn)量大、品種單一， 適合使用只為某個零 件 的某道或幾道工序的 加工 而使用 的 專用夾具。 專用夾具是根據(jù) 箱體 的結(jié)構(gòu)特點專門設計的夾具，具有結(jié)構(gòu)合理，剛性強，裝夾穩(wěn)定可靠，操作方便，提高安裝精度及裝夾速度等優(yōu)點。選用這種夾具，一批工件加工后尺寸比較穩(wěn)定，互換性也較好，可 大大提高生產(chǎn)率。 而且可調(diào)專用夾具 既能滿足加工精度，又有一定的柔性，是一種很有發(fā)展前途的新穎的機床夾具結(jié)構(gòu)形式。 故在該變速箱的各道工序中都采用專用夾具。 湖 北 汽 車 工 業(yè)