变速器箱体加工工艺规程及轴承座孔加工工序夹具设计.docx

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变速器箱体加工工艺规程及轴承座孔加工工序夹具设计

汽车制造工艺学课程设计说明书

题目：

变速器箱体加工工艺规程及轴承座孔加工工序夹具设计

系别：

机电工程系

专业：

车辆工程（汽车设计）

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

日期：

2013年12月

变速器箱体加工工艺规程及轴承座孔加工工序夹具设计

摘要

本次课程设计的任务确定变速器箱体材料、毛坯，制定加工工艺规程，设计加工工序夹具等。

该零件的工艺工程中包括了铣平面、镗内孔、钻孔、攻螺纹、铣端面等工序，难度程度适合于工艺课程设计的需要。

它要求学生综合地运用所学过的专业知识，针对一个具体的工程实际零件进行机械加工工艺规程制定及专用机床夹具设计，使学生初步具备制定机械加工工艺规程及设计专用机床夹具的能力，为随后的毕业设计进行一次综合训练和准备，也可为以后所从事的车辆设计工作打下坚实的基础。

变速器箱体是汽车重要的零部件，加工工艺过程复杂，适合学生锻炼学习。

关键词：

变速器箱体；工艺过程；夹具

1分析零件并确定其生产类型

零件的作用：

变速器箱体的材料HT150，是减速箱箱体零件主要作用：

（1）起支承作用，并在此基础上安装轴、轴承、齿轮等零件；

（2）用以连接机器设备与地面的基础零件；

（3）利用它们的结构工艺起到其它零件的定位作用。

零件的生产类型：

依据题目可知：

Q=5000件∕年，n=1件∕台；结合生产实际，备品率α和废品率β分别取为5％和5％。

代入公式N＝Qn﹙1﹢α﹚﹙1＋β﹚

N=5000×1×﹙1﹢5％﹚×﹙1＋5％﹚≈5513件／年

可知其属于轻型零件，生产类型是大批批量生产。

2选择毛坯尺寸，设计毛坯图

选择毛坯

该零件材料是HT150，硬度119~179HBS,抗拉强度145MPa.由于零件年产量为5013件，属于批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，可以采用砂型铸造。

确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差

（1）公差等级CT11~CT14，根据的等级属于普通级；

（2）零件的表面粗糙度，由零件图可知，各加工表面粗糙度Ra≥.

确定机械加工余量

（1）孔的加工余量等级与顶面等级相同，为CT12级，MA-H级；

（2）顶面加工余量等级和侧面等级相同，为CT11级，MA-G级；

综上所述，确定铸件机械加工余量见下表

表铸件机械加工余量

最大尺寸

要求的机械加工余量等级

大于

至

G

H

40

63

1

63

100

2

160

250

4

确定毛坯尺寸

综上所述，确定毛坯尺寸见下表

表毛坯尺寸

零件尺寸

单边余量

铸件尺寸

零件尺寸

单边余量

铸件尺寸

326

2

330

62H7

230

234

72H7

φ80H7

-

-

-

Φ72H7

-

-

-

确定毛坯尺寸公差

表毛坯尺寸公差

铸件尺寸

偏差

铸件尺寸

偏差

300

+

φ

+

234

+

φ

+

φ76

+

φ

+

绘制毛坯图。

毛坯图阅附录4

3选择加工方法

定位基准的选择

3.1.1粗基准的选择

箱体的上平面是精度要求不高的的面，主要是粗加工后为下底面作为精基准，所以上平面的粗基准是下底面。

3.1.2精基准的选择

箱体的下底面是零件的设计、装配基准与测量基准。

为避免由于基准而产生的基准不重合误差，保证加工精度，应选加工后的上平面做为精基准，即遵循“基准重合”的原则，又遵循“互为基准”的原则。

平面的加工

上平面和下底面的粗糙度值要求，其距离尺寸234mm,相当于IT11级，故可以用粗面铣。

左右两端面的粗糙度值要求，垂直度要求，可用鼓式铣床端面铣刀铣削。

孔的加工

孔的加工方式有钻、扩、镗、拉、磨等。

对于孔径小于50的孔，毛坯图中为铸出要求精度不高的表面粗糙度、位置、尺寸公差可以用钻床加工。

零件图中φ22、φ13孔用钻床直接钻出。

零件图中未铸出φ30H7，粗造度值的通孔用定心钻出后，再通过扩孔、粗铰、精铰加工。

对于已铸出φ、φ和φ的通孔的毛坯，可采取在镗床上镗孔的方式，通过粗镗、半精镗、精镗加工

对于箱体上平面上8个M10的螺纹孔及前后端面共13个M10的螺纹孔，都属于未注公差尺寸，可在毛坯上一次分别钻出φ深24mm的圆孔和φ深22mm的圆孔。

右端面上2个M16的螺纹孔，属未注公差尺寸，毛坯上一次钻出深22的圆孔。

螺纹加工

箱体顶面上8个M10螺纹孔、前后端面M10的螺纹孔及后端面M16的螺纹孔应采取攻螺纹的方式。

4制定工艺路线

制定工艺路线的原则是先加工基准表面后加工其他表面，先加工面后加工孔，先安排粗加工后安排精加工，先加工主要表面后加工次要表面。

最终的工艺路线安排如下：

表工艺路线

工序号

工序名称

工序内容

定位基准

工艺装备

05

铣

粗铣上顶面，铣削2mm,保证粗造度值

粗铣下底面，铣削2mm,保证粗造度值

下底面

上定面

X3132立式平面铣床

10

铣

粗铣前端面，精铣前端面，保证粗糙度值

粗铣后端面，精铣后端面，保证粗糙度值

后端面

鼓形铣床

端铣刀

15

钻

钻箱体定位4个φ13mm的圆通孔

下底面

三面组合钻床

φ13mm钻头

20

钻

钻箱体定位4个φ22mm的深4mm沉头孔

下底面

三面组合钻床

φ22mm钻头

25

钻

钻箱体顶面8个φ深24mm的深孔

下底面

三面组合钻床

φ钻头

30

镗

在箱体前端面已铸出2个φ通孔中粗镗，保证留有加工余量

下底面及φ孔

T68卧室铣床、TG3硬质合金镗刀

35

镗

在箱体前端面已粗镗出2个φ通孔中半精镗,保证留有加工余量

下底面及φ孔

T68卧室铣床、TG6硬质合金镗刀

40

镗

在箱体前端面已半精镗出2个φ通孔中精镗，保证表面粗造度值

下底面及φ孔

T68卧室铣床、TG8硬质合金镗刀

45

镗

在箱体后端面已铸出φ通孔中粗镗，保证留有加工余量

下平面

T68卧室铣床、TG3硬质合金镗刀

50

镗

在箱体后端面已粗加工φ通孔中半精镗，保证留有加工余量

下平面

T68卧室铣床、TG6硬质合金镗刀

55

镗

在箱体后端面已半精加工φ通孔中精镗，保证表面粗造度值

下平面

T68卧室铣床、TG8硬质合金镗刀

工序号

工序名称

工序内容

定位基准

工艺装备

60

镗

在箱体后端面已铸出φ通孔中粗镗，保证留有加工余量

下平面及φ62mm

T68卧室铣床、TG3硬质合金镗刀

65

镗

在箱体后端面已粗加工φ通孔中半精镗，保证留有加工余量

下平面及φ62mm

T68卧室铣床、TG6硬质合金镗刀

70

镗

在箱体前端面已半精加工φ通孔中精镗，保证表面粗造度值

下平面及φ62mm

T68卧室铣床、TG8硬质合金镗刀

75

钻

钻箱体后端面7个φ深22mm的深孔

钻箱体前端面5个φ深22mm的深孔

前端面

三面组合钻床

φ钻头

80

钻

钻箱体前端面2个φ深16mm的深孔

后端面

三面组合钻床

φ钻床

85

攻

在顶面8个φ孔中攻M10深18的螺纹孔

在前端面5个φ孔中攻M10深16的螺纹孔

在后端面7个φ孔中攻M10深16的螺纹孔

下底面

专用攻丝机

90

攻

在前端面2个φ孔中攻M10深16的螺纹孔

后端面

专用攻丝机

95

钻

钻箱体前端面2个φ3的定心通孔

后端面及φ72mm孔

钻铰定位机床

100

扩

在箱体前端面2个φ28的通孔中扩孔至φ

后端面

钻铰定位机床

105

铰

在箱体前端面2个φ的通孔中粗铰孔至φ

后端面

钻铰定位机床

110

铰

在箱体前端面2个φ的通孔中精铰孔至φ30H7

后端面

钻铰定位机床

（续）

5工序设计

选择加工设备

（1）工序05、10加工上顶面、下底面、两端面要求的表面粗造度值不高，一般铣床粗加工即可获得；

（2）工序15、20、25螺纹孔表面粗造度值，公差等级没有要求，一般定尺寸钻刀加工，再经过专用的攻丝机攻丝后可以获得；

（3）工序30、35、40、45、50、55、60、65、70镗孔：

由于加工零件孔径尺寸较大，零件外廓尺寸较大，故宜在镗床上镗孔，选择常用的T68卧室镗床。

同时各加工表面粗造度和尺寸公差不高，可以经过粗镗、半精镗、精镗后直接到达要求；

（4）工序75、80、85、90、95、100、105、110钻、扩、铰孔：

钻铰定位机床。

选择夹具

对于成批生产的零件，大多数采用专用夹具。

为保证加工质量、操作方便、满足高效的前提下，可以部分采用通用夹具。

本机械加工工艺规程中只在镗孔中设计采用专用镗床夹具。

选择刀具

在箱体零件加工中，采用了铣、钻、镗、攻螺纹等多种加工方式，与之对应，初选刀具如下：

（1）铣刀。

工序05、10采用端铣刀来进行加工。

工序05和10中要求铣削深度为2mm，选用高速刚镶齿套式端铣刀。

（2）镗刀。

加工铸铁零件可采用YG类硬质合金，粗加工是用YG3，半精加工时用YG6，精加工时用YG8，镗杆直径为20mm的圆形镗刀进行加工。

（3）钻头。

从零件要求和加工经济性考虑，采用锥柄麻花钻完成加工工序。

（4）丝锥。

根据上表可知，选用M10、M16丝柄机用丝锥完成攻螺纹工序。

选择量具

（1）螺纹孔的加工零件的要求不需精度要求，故可以用定尺寸钻头钻孔后再攻丝直接达到。

（2）工序05、10的铣削加工面的表面粗造度可以用激光数显外表面粗造度检查仪，垂直度用精光平面度测量仪；

（3）镗孔的直径大小、表面粗造度的量具可以选用三牙锁紧圆柱塞规，适合批量生产的零件测量；

（4）φ30H7的圆通孔用锥柄圆柱塞规，适合批量生产。

6确定切削用量和基本时间

工序30（粗镗φ孔）切削用量及基本时间的确定

本工序为粗镗，采用YG3硬质合金刀具，根据加工条件和工件材料查资料[3]表5-35、查表5-36、查表5-37、查表5-38得刀具参数为主偏角κr=30o、前角γo=10o、刃倾角λs=-5o、刀尖圆弧半径度rε=。

查表5-39知，选用杆部直径为20mm的圆形镗刀。

由表5-40知，镗刀合理耐用度T=60min。

6.1.1确定粗镗φ孔的切削用量

（1）确定背吃刀量ap由前述可知粗镗时双边余量为，粗糖后孔直径为φ，故单边余量为，即ap=。

（2）确定进给量f根据表5-41可知，当镗加工铸件，镗刀杆直径为20mm，ap=，镗刀伸出长度为326mm时，f=～r。

查表[4]，按照T68的进给量值，选取f=r。

（3）确定切削速度v根据表5-43的计算公式确定切削速度

V=Cv/（Tmaxvfyv）

式中，Cv=158，xv=，yv=，m=。

所以

V=158/（x2.10.15x）=min

n=（）=min

查表[4]根据T68卧室镗床上的主轴转速选择n=200r/min，实际切削速度为

V=6.1.2基本时间tm

由表5-47得到镗孔的基本时间为

tm=（l+l1+l2+l3）i/（fn）=（22++4）x1/=

工序35（半精镗φ孔）切削用量及基本时间的确定

本工序为半精镗，采用YG6硬质合金刀具，根据加工条件和工件材料查资料[3]表5-35、查表5-36、查表5-37、查表5-38得刀具参数为主偏角κr=30o、前角γo=10o、刃倾角λs=-5o、刀尖圆弧半径度rε=。

查表5-39知，选用杆部直径为20mm的圆形镗刀。

由表5-40知，镗刀合理耐用度T=60min。

6.2.1确定半精镗φ孔的切削用量

（1）确定背吃刀量ap由前述可知半精镗时双边余量为，半精镗后孔直径为φ，故单边余量为，即ap=。

（2）确定进给量f根据表5-41可知，当镗加工铸件，镗刀杆直径为20mm，ap=，镗刀伸出长度为326mm时，f=～r。

查表[4]，按照T68的进给量值，选取f=r。

（3）确定切削速度v根据表5-43的计算公式确定切削速度

V=Cv/（Tmaxvfyv）

式中，Cv=158，xv=，yv=，m=。

所以

V=158/（xx）=min

n=（）=min

查表[4]根据T68卧室镗床上的主轴转速选择n=315r/min，实际切削速度为

V=6.2.2基本时间tm

由表5-47得到镗孔的基本时间为

tm=（l+l1+l2+l3）i/（fn）=（22++4）x1/=

工序40（精镗φ72mm孔）切削用量及基本时间的确定

本工序为半精镗，采用YG8硬质合金刀具，根据加工条件和工件材料查资料[3]表5-35、查表5-36、查表5-37、查表5-38得刀具参数为主偏角κr=30o、前角γo=10o、刃倾角λs=-5o、刀尖圆弧半径度rε=。

查表5-39知，选用杆部直径为20mm的圆形镗刀。

由表5-40知，镗刀合理耐用度T=60min。

6.3.1确定精镗φ孔的切削用量

（1）确定背吃刀量ap由前述可知半精镗时双边余量为，精镗后孔直径为φ72mm，故单边余量为，即ap=。

（2）确定进给量f根据表5-41可知，当镗加工铸件，镗刀杆直径为20mm，ap=，镗刀伸出长度为326mm时，f=～r。

查表[4]，按照T68的进给量值，选取f=r。

（3）确定切削速度v根据表5-43的计算公式确定切削速度

V=Cv/（Tmaxvfyv）

式中，Cv=158，xv=，yv=，m=。

所以

V=158/（x0.10.15x）=min

n=（）=min

查表[4]根据T68卧室镗床上的主轴转速选择n=315r/min，实际切削速度为

V=/1000=min

6.3.2基本时间tm

由表5-47得到镗孔的基本时间为

tm=（l+l1+l2+l3）i/（fn）=（22++4）x1/=

工序45（粗镗φ孔）切削用量及基本时间的确定

本工序为粗镗，采用YG3硬质合金刀具，根据加工条件和工件材料查资料[3]表5-35、查表5-36、查表5-37、查表5-38得刀具参数为主偏角κr=30o、前角γo=10o、刃倾角λs=-5o、刀尖圆弧半径度rε=。

查表5-39知，选用杆部直径为20mm的圆形镗刀。

由表5-40知，镗刀合理耐用度T=60min。

6.4.1确定粗镗φ孔的切削用量

（1）确定背吃刀量ap由前述可知粗镗时双边余量为，粗镗后孔直径为φ，故单边余量为，即ap=。

（2）确定进给量f根据表5-41可知，当镗加工铸件，镗刀杆直径为20mm，ap=，镗刀伸出长度为326mm时，f=～r。

查表[4]，按照T68的进给量值，选取f=r。

（3）确定切削速度v根据表5-43的计算公式确定切削速度

V=Cv/（Tmaxvfyv）

式中，Cv=158，xv=，yv=，m=。

所以

V=158/（x2.10.15x）=min

n=（）=min

查表[4]根据T68卧室镗床上的主轴转速选择n=315r/min，实际切削速度为

V=6.4.2基本时间tm

由表5-47得到镗孔的基本时间为

tm=（l+l1+l2+l3）i/（fn）=（22++4）x1/=

工序50（半精镗φ孔）切削用量及基本时间的确定

本工序为半精镗，采用YG6硬质合金刀具，根据加工条件和工件材料查资料[3]表5-35、查表5-36、查表5-37、查表5-38得刀具参数为主偏角κr=30o、前角γo=10o、刃倾角λs=-5o、刀尖圆弧半径度rε=。

查表5-39知，选用杆部直径为20mm的圆形镗刀。

由表5-40知，镗刀合理耐用度T=60min。

6.5.1确定半精镗φ孔的切削用量

（1）确定背吃刀量ap由前述可知半精镗时双边余量为，半精镗后孔直径为φ，故单边余量为，即ap=。

（2）确定进给量f根据表5-41可知，当镗加工铸件，镗刀杆直径为20mm，ap=，镗刀伸出长度为326mm时，f=～r。

查表[4]，按照T68的进给量值，选取f=r。

（3）确定切削速度v根据表5-43的计算公式确定切削速度

V=Cv/（Tmaxvfyv）

式中，Cv=158，xv=，yv=，m=。

所以

V=158/（xx）=min

n=（）=min

查表[4]根据T68卧室镗床上的主轴转速选择n=400r/min，实际切削速度为

V=6.5.2基本时间tm

由表5-47得到镗孔的基本时间为

tm=（l+l1+l2+l3）i/（fn）=（22++4）x1/=

工序55（精镗φ62mm孔）切削用量及基本时间的确定

本工序为半精镗，采用YG8硬质合金刀具，根据加工条件和工件材料查资料[3]表5-35、查表5-36、查表5-37、查表5-38得刀具参数为主偏角κr=30o、前角γo=10o、刃倾角λs=-5o、刀尖圆弧半径度rε=。

查表5-39知，选用杆部直径为20mm的圆形镗刀。

由表5-40知，镗刀合理耐用度T=60min。

6.6.1确定精镗φ62mm孔的切削用量

（1）确定背吃刀量ap由前述可知半精镗时双边余量为，精镗后孔直径为φ62mm，故单边余量为，即ap=。

（2）确定进给量f根据表5-41可知，当镗加工铸件，镗刀杆直径为20mm，ap=，镗刀伸出长度为326mm时，f=～r。

查表[4]，按照T68的进给量值，选取f=r。

（3）确定切削速度v根据表5-43的计算公式确定切削速度

V=Cv/（Tmaxvfyv）

式中，Cv=158，xv=，yv=，m=。

所以

V=158/（x0.10.15x）=min

n=（）=min

查表[4]根据T68卧室镗床上的主轴转速选择n=400r/min，实际切削速度为

V=/1000=min

6.6.2基本时间tm

由表5-47得到镗孔的基本时间为

tm=（l+l1+l2+l3）i/（fn）=（22++4）x1/=

工序60（粗镗φ孔）切削用量及基本时间的确定

本工序为粗镗，采用YG3硬质合金刀具，根据加工条件和工件材料查资料[3]表5-35、查表5-36、查表5-37、查表5-38得刀具参数为主偏角κr=30o、前角γo=10o、刃倾角λs=-5o、刀尖圆弧半径度rε=。

查表5-39知，选用杆部直径为20mm的圆形镗刀。

由表5-40知，镗刀合理耐用度T=60min。

6.7.1确定粗镗φ孔的切削用量

（1）确定背吃刀量ap由前述可知粗镗时双边余量为，粗糖后孔直径为φ，故单边余量为，即ap=。

（2）确定进给量f根据表5-41可知，当镗加工铸件，镗刀杆直径为20mm，ap=，镗刀伸出长度为326mm时，f=～r。

查表[4]，按照T68的进给量值，选取f=r。

（3）确定切削速度v根据表5-43的计算公式确定切削速度

V=Cv/（Tmaxvfyv）

式中，Cv=158，xv=，yv=，m=。

所以

V=158/（x2.10.15x）=min

n=（）=min

查表[4]根据T68卧室镗床上的主轴转速选择n=200r/min，实际切削速度为

V=6.7.2基本时间tm

由表5-47得到镗孔的基本时间为

tm=（l+l1+l2+l3）i/（fn）=（22++4）x1/=

工序65（半精镗φ孔）切削用量及基本时间的确定

本工序为半精镗，采用YG6硬质合金刀具，根据加工条件和工件材料查资料[3]表5-35、查表5-36、查表5-37、查表5-38得刀具参数为主偏角κr=30o、前角γo=10o、刃倾角λs=-5o、刀尖圆弧半径度rε=。

查表5-39知，选用杆部直径为20mm的圆形镗刀。

由表5-40知，镗刀合理耐用度T=60min。

6.8.1确定半精镗φ孔的切削用量

（1）确定背吃刀量ap由前述可知半精镗时双边余量为，半精镗后孔直径为φ，故单边余量为，即ap=。

（2）确定进给量f根据表5-41可知，当镗加工铸件，镗刀杆直径为20mm，ap=，镗刀伸出长度为326mm时，f=～r。

查表[4]，按照T68的进给量值，选取f=r。

（3）确定切削速度v根据表5-43的计算公式确定切削速度

V=Cv/（Tmaxvfyv）

式中，Cv=158，xv=，yv=，m=。

所以

V=158/（xx）=min

n=（）=min

查表[4]根据T68卧室镗床上的主轴转速选择n=315r/min，实际切削速度为

V=6.8.2基本时间tm

由表5-47得到镗孔的基本时间为

tm=（l+l1+l2+l3）i/（fn）=（22++4）x1/=

工序40（精镗φ80mm孔）切削用量及基本时间的确定

本工序为半精镗，采用YG8硬质合金刀具，根据加工条件和工件材料查资料[3]表5-35、查表5-36、查表5-37、查表5-38得刀具参数为主偏角κr=30o、前角γo=10o、刃倾角λs=-5o、刀尖圆弧半径度rε=。

查表5-39知，选用杆部直径为20mm的圆形镗刀。

由表5-40知，镗刀合理耐用度T=60min。

6.9.1确定精镗φ孔的切削用量

（1）确定背吃刀量ap由前述可知半精镗时双边余量为，精镗后孔直径为φ72mm，故单边余量为，即ap=。

（2）确定进给量f根据表5-41可知，当镗加工铸件，镗刀杆直径为20mm，ap=，镗刀伸出长度为326mm时，f=～r。

查表[4]，按照T68的进给量值，选取f=r。

（3）确定切削速度v根据表5-43的计算公式确定切削速度

V=Cv/（Tmaxvfyv）

式中，Cv=158，xv=，yv=，m=。

所以

V=158/（x0.10.15x）=min

n=（）=min

查表[4]根据T68卧室镗床上的主轴转速选择n=315r/min，实际切削速度为

V=/1000=min

6.9.2基本时间tm

由表5-47得到镗孔的基本时间为

tm=（l+l1+l2+l3）i/（fn）=（22++4）x1/=

7专用夹具设计

本次专用夹具设计任务是设计用于加工箱体轴座孔的夹具。

在汽车箱体零件中，如变速器箱体、汽缸体等零件加工，常以一平面及其上的两个工艺孔组合作为定位基准，简称一面两销。

定位方案

从零件图中可以看出，零件应以底面及φ13mm孔定位，在夹具上相应地用支撑板及其上的两个短圆柱销，两个短圆柱销会造成过定位，所以采用一圆柱销和一菱形销。

7.1.1菱形销的结构及规格

菱形销的尺寸由于削边销的直径尺寸需要根据具体定位精度要求计算确定，所以，削边销的规格与之配合的定位孔φ13mm来确定。

削边销的规格参数见下表

表规格参数

D

3~6

>6~8

>8～20

>20~24

24～30

>30～40

>40~50

b1

D-1

D-2

D-3

D-4

D-5

D-5

b

2

3

4

5

5

6

8

本零件定位孔φ13mm，所以得

D=13mm，

b1=D-2=11mm，

b=4mm

图菱形销

7.1.2镗模支架

镗模支架主要用来安装镗套，引导镗杆进行加工，