汽車變速箱上蓋的工藝性12頁

1、2.汽車變速箱上蓋的工藝性2.1零件的結(jié)構(gòu)和工藝分析汽車變速箱可以說是汽車上與發(fā)動機同等重要的部件，其工作的強度非常大，只要汽車在行駛，變速箱中的齒輪和軸類零件也會伴隨汽車的行駛高速運轉(zhuǎn)，所以對于變速箱中零件的潤滑條件和保護措施都尤為的重要。如果此類高精密的零件長期暴露在環(huán)境下，其損耗會大大提升，零件的精密度也會大大的降低，所以作為這些零件的保護層，變速箱體的設(shè)計制造就顯得尤為重要了，變速箱上蓋更是設(shè)計中不可或缺的一個環(huán)節(jié)。變速箱體由于其體積大結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，所以在制造時一般都采用鑄造。在鑄造時，首先考慮的是箱蓋的結(jié)構(gòu)特點，箱蓋的長款尺寸比較大而高度尺寸一般，所以箱蓋的結(jié)構(gòu)基本符合毛坯鑄造的要

2、求。在設(shè)計箱蓋時還考慮到可能箱體內(nèi)部零件會發(fā)生故障，一旦發(fā)生故障就必須拆卸箱體非常的麻煩所以在設(shè)計箱蓋的時候可以在箱蓋的頂部設(shè)計一口通孔方便變速箱故障的時候起到方便查看的作用。考慮到箱體的密封性，原則上在箱體和箱蓋設(shè)計的時候其接觸面的精度應(yīng)該盡量的高些，但是考慮到經(jīng)濟性，設(shè)計時在保證能接合的情況下應(yīng)該盡量控制其精度，以提高經(jīng)濟性。鑄造一般采用的是砂型鑄造，在鑄造的過程中，為了方便箱蓋能夠順利的脫模，模具一般都是倒圓角的設(shè)計。 2.2毛坯的選擇 箱蓋的需求量大，為大批量生產(chǎn)，且箱蓋的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此在毛坯材料選擇時選擇加工性能好，易于成型且能達(dá)到箱蓋使用要求的灰口鑄鐵HT20-40。在毛坯的澆

3、鑄過程中，要充分考慮到毛坯粗加工時的定位基準(zhǔn)以及澆鑄時澆口、冒口和分型面等的位置。變速箱上蓋毛坯采用的鑄造方法是砂型鑄造，在澆鑄前，應(yīng)該考慮到毛坯的工件結(jié)構(gòu)以及工件尺寸，還有毛坯的生產(chǎn)類型和工藝性。澆鑄時，毛坯在砂箱中應(yīng)保溫2030分鐘，待其冷卻以消除毛坯的應(yīng)力之后再開箱對毛坯進行噴漆處理。這里要提到的是，應(yīng)選擇毛坯軸承孔軸向的垂面作為分型面，以方便毛坯和砂型的分離。2.3制定汽車變速箱上蓋工藝規(guī)程2.3.1零件的主要加工面及技術(shù)要求對于平面：箱蓋蓋底接觸面（技術(shù)要求：Ra6.3）箱蓋內(nèi)部兩凸臺側(cè)面（技術(shù)要求：Ra12.5，兩凸臺內(nèi)側(cè)間距90mm）箱蓋上部凸端面（技術(shù)要求：Ra6.3，上部凸端

4、面至箱蓋蓋底接觸面距離90mm）對于孔：箱蓋蓋底接觸面鉆14個11mm通孔（技術(shù)要求：無）箱蓋蓋底接觸面鉆2個11mm孔用于工藝定位（技術(shù)要求：Ra1.6，11mm）箱蓋蓋底接觸面鉆2個13mm空用于裝配定位（技術(shù)要求：Ra1.6，13mm）箱蓋上部凸端面上鉆4個M10螺紋孔（技術(shù)要求：與基準(zhǔn)A的位置度要求為0.4mm，螺紋孔深18mm）箱蓋上部小凸臺鉆M16螺紋通孔（技術(shù)要求：Ra6.3，與基準(zhǔn)A的位置度要求為0.4mm）箱蓋兩側(cè)面鉆4個16mm通孔并擴孔（技術(shù)要求：Ra6.3，通孔16mm，外部擴孔16mm，兩孔中心線之間距離30.1mm，高度為孔中心線距箱蓋蓋底接觸面37mm）箱蓋內(nèi)部一

5、凸臺上橫向鉆階梯孔，尺寸分別是8.5mm，9mm，12mm（技術(shù)要求：與基準(zhǔn)C的垂直度要求為0.06mm，與基準(zhǔn)B的位置度要求為0.3mm）箱蓋外側(cè)斜面鉆M14斜螺紋孔（技術(shù)要求：孔的外側(cè)圓心與箱蓋底部接觸面的垂直距離為55mm，孔的外側(cè)圓心與箱蓋底部相鄰的11mm的孔的圓心的水平直線方向上的距離為26mm，且孔的中心線與箱蓋底部接觸面呈45角）箱蓋內(nèi)部鉆有橫向階梯孔的凸臺上鉆9.6mm的深孔，數(shù)量是4個（技術(shù)要求：Ra6.3，與基準(zhǔn)A的位置度要求為0.2mm，孔內(nèi)端至箱蓋蓋底接觸面距離78mm）2.3.2零件加工方案擬定方案如下：對于平面：箱蓋蓋底接觸面：粗銑精銑箱蓋上部凸端面：粗銑精銑箱蓋

6、內(nèi)側(cè)兩端面：粗銑半精銑對于孔：箱蓋蓋底接觸面14個11mm通孔：鉆孔箱蓋蓋底接觸面兩個11mm工藝定位孔：鉆孔鉸孔箱蓋蓋底接觸面兩個13mm裝配定位孔：鉆孔鉸孔箱蓋上部凸端面四個螺紋孔，孔徑為M10：鉆孔攻絲箱蓋上部小凸臺M16螺紋通孔：鉆孔攻絲箱蓋兩側(cè)面4個16mm通孔并擴孔：鉆孔擴孔箱蓋內(nèi)部上端8.5mm，9mm，12mm階梯孔：鉆孔擴孔箱蓋上部凸臺側(cè)面M14斜螺紋孔：鉆孔攻絲箱蓋內(nèi)側(cè)頂端4個9.6mm深孔：鉆孔粗鉸2.3.3確定定位基準(zhǔn)通過在學(xué)校的學(xué)習(xí)中得出，定位基準(zhǔn)不是一成不變的，加工工序的不同，對應(yīng)工序所要求的定位基準(zhǔn)也不一樣。一般在粗加工的時候，由于對精度的要求不高，只是切除工件表

7、面上過多的余量，所以一般的粗加工切削力都非常大，因此，在粗加工時，可以選擇較大的面作為定位基準(zhǔn)。而在精加工時，對零件精度的要求較高，所以精加工時選擇的基準(zhǔn)需要能保證因為定位而造成的誤差最小。綜合考慮之后，做出如下的定位基準(zhǔn)選擇：開始時可以選擇箱蓋底部接觸面和箱蓋上部凸端面互為基準(zhǔn)來進行粗精銑（先以底部接觸面為基準(zhǔn)加工箱蓋上部凸端面，然后再以箱蓋上部凸端面為基準(zhǔn)加工箱蓋底部的接觸面）。底部接觸面鉆孔、擴孔、鉸孔以及螺紋加工時的定位基準(zhǔn)可以選擇箱蓋的底部接觸面為精基準(zhǔn)進行加工。在銑箱蓋內(nèi)側(cè)兩端面的時候考慮到加工的穩(wěn)定和精度，可依然選擇箱蓋底部接觸面為精基準(zhǔn)進行加工。在鉆鉸箱蓋內(nèi)側(cè)頂端4個9.6mm

8、深孔時，可以選擇箱蓋上部凸端面為定位基準(zhǔn)。箱蓋內(nèi)部上端8.5mm，9mm，12mm階梯孔以及箱蓋兩側(cè)面4個16mm通孔加工并擴孔還有螺紋加工等一系列的工序可以選擇箱蓋底部接觸面為定位基準(zhǔn)進行加工。2.3.4確定工藝路線由于一鼎工廠內(nèi)部已經(jīng)引進此零件的工藝加工路線，本文只是通過參考將工藝路線帶入本文。工藝路線注：道工序都需用到游標(biāo)卡尺，道工序都需用到孔距量規(guī)，道工序都需用到專用塞規(guī)，深度卡尺。各工序的工序尺寸確定和粗糙度檢驗詳見工藝過程卡片。以及期間使用的設(shè)備如下：毛坯鑄造成型，清理毛坯并噴砂；粗銑半精銑箱蓋上部凸端面（使用機床和工具：立式銑床，立銑刀，專用夾具）；粗銑半精銑箱蓋底部接觸面（使用

9、機床和工具：臥式銑床，專用夾具，端面銑刀）；鉆孔鉸孔箱蓋蓋底接觸面兩個11mm工藝定位孔，鉆孔鉸孔箱蓋蓋底接觸面兩個13mm裝配定位孔，鉆孔鉸孔箱蓋蓋底接觸面14個11mm通孔（使用機床和工具：立式鉆床，專用刀具，專用夾具，塞規(guī)）；粗銑半精銑箱蓋內(nèi)部兩凸臺內(nèi)側(cè)相鄰端面（使用機床和工具：臥式銑床，端面銑刀，專用夾具）；鉆鉸箱蓋內(nèi)側(cè)頂端4個9.6mm深孔（使用機床和工具：立式鉆床，9.4mm直柄麻花鉆，9.6mm錐柄鉸刀，專用夾具，）；鉆擴鉸箱蓋一側(cè)兩個16通孔（使用機床和工具：立式鉆床，專用夾具，15.7錐柄麻花鉆（加長），20mm擴孔鉆，16mm專用鉸刀，）；鉆擴鉸箱蓋另一側(cè)兩個16通孔使用機

10、床和工具：立式鉆床，專用夾具，15.7錐柄麻花鉆（加長），20mm擴孔鉆，16mm專用鉸刀，；鉆鉸擴箱蓋內(nèi)部上端8.5mm，9mm，12mm階梯孔（使用機床和工具：立式鉆床，專用夾具，8.2mm錐柄麻花鉆（加長），9mm標(biāo)準(zhǔn)擴孔鉆，12mm標(biāo)準(zhǔn)擴孔鉆，8.5mm專用加長鉸刀）；箱蓋上部凸端面4個M10螺紋孔和蓋上部小凸臺M16螺紋通孔的鉆孔和攻絲（使用機床和工具：立式鉆床，專用夾具，短麻花鉆，10.0mm細(xì)柄絲錐，16.00mm細(xì)柄絲錐，游標(biāo)卡尺）；箱蓋上部斜面上M14的螺紋斜孔鉆孔和攻絲（使用機床和工具：立式鉆床，專用夾具，14.00mm細(xì)柄絲錐，游標(biāo)卡尺）；鉗工去毛刺對箱蓋進行清洗并上油；

11、檢驗入庫。2.3.5典型工序切削用量和基本工時確定本文選取第六道工序進行切削用量分析和基本工時的確定。（1）鉆9.4mm孔，孔深59mm確定背吃刀量=0.5d=4.7mm；根據(jù)工件材料為灰口鑄鐵HT20-40可以確定工件HB170，使用刀具為高速鋼，由此查表可得：f=0.22mm，T=35min；由公式可確定鉆削速度其中： 為鉆削進給量； 為背吃刀量； 為耐用度； 為鉆頭直徑； 為條件系數(shù)。通過查閱資料得：。再通過查表得：,。通過計算可得：v=16.60m/s。則其主軸轉(zhuǎn)速為： n = = =562.4r/min通過查閱手冊后取n=500r/min。再通過公式求工時其中計算后得T0=0.63m

12、in。（2）鉸孔至9.6mm如上查得f=1.3mm/r，使用刀具為高速鋼。由公式確定鉸削速度通過查閱資料得：，再通過查表得：,。通過計算可得：v1 =8.60m/s之后通過公式可得：n2=（10008.60）/（9.6）=285.3r/min通過查閱手冊后取n2=250r/min。再通過公式求工時其中：計算后得T1=0.198min（3）輔助工時裝件時間t1=0.2min換刀時間t2=0.2min機床操作中的空余時間t3=0.2min排屑時間t4=0.05min液壓缸夾緊時間t5=0.05min工人操作中的空余時間t6=0.13min輔助總工時T輔=4（t1+t2+t3+t4）+t5+t6=2

13、.78min（4）總工時T總=4（T0+T1）+T輔=6.10min。2.4鉆床夾具設(shè)計在生產(chǎn)中，用來固定加工工件使其穩(wěn)定牢固的放置在機床正確的工具稱為夾具。在保證加工精度上，夾具具有舉足輕重的作用。設(shè)計合理的夾具，不僅能在保證精度的情況下提高零件的生產(chǎn)效率，還能大大的降低勞動力成本，節(jié)省工時，為企業(yè)創(chuàng)造更大的利潤。本文設(shè)計的夾具是一套用于鉆-擴箱體內(nèi)側(cè)上部階梯孔的鉆床夾具。2.4.1鉆床夾具定位方案設(shè)計 設(shè)計夾具的目的是使工件在加工時能在保證精度的情況下提高零件的生產(chǎn)效率，降低勞動力成本，節(jié)省工時，為企業(yè)創(chuàng)造更大的利潤。所以在夾具設(shè)計時如何通過夾具來提高工件的加工精度是首要考慮的因素。在選擇

14、定位基準(zhǔn)的時候，應(yīng)該首先考慮是否可以選擇工序基準(zhǔn)來作為定位基準(zhǔn)，即遵循基準(zhǔn)重合的原則。而在多個表面定位的時候，則應(yīng)該盡可能的選擇其中一個較大的表面來作為主要的定位基準(zhǔn)，這樣做的好處有很多，比如：能夠有效的保障工件的夾緊，使其不易變形，還能使工件在裝夾的時候更加的平穩(wěn)牢固，另外，也能更好的保證加工時的精度。綜合上述因素的考慮之后，在本次的鉆床夾具設(shè)計過程中，依據(jù)基準(zhǔn)重合的原則以及盡可能的選擇較大表面作為定位基準(zhǔn)，本文選擇變速箱箱蓋蓋底接觸面作為定位基準(zhǔn)。確定好定位基準(zhǔn)之后，則需要考慮限制自由度的問題。本文設(shè)計的鉆床夾具其主要的用途是用于鉆-擴箱體內(nèi)側(cè)上部階梯孔。使用的機床是Z550立式鉆床，由于

15、是立式的鉆床，并且是鉆-擴箱體內(nèi)粗上部的階梯孔，所以在加工時工件是豎直放置的，在設(shè)計夾具時必須考慮到這一點。另外，要加工的階梯孔的精度要求比較高，在限制自由度的時候，需要限制六個自由度，即完全定位。所以在設(shè)計夾具的時候，應(yīng)該做到工件的六個自由度都被限制。具體的做法是在箱蓋底部接觸面上用兩塊支承板限制、三個自由度，在箱蓋上部的一側(cè)用一個支承釘限制自由度，在夾具的底部設(shè)計一個支承槽限制、兩個自由度（詳細(xì)細(xì)節(jié)見鉆床夾具圖）。這樣就能實現(xiàn)工件的完全定位了。2.4.2定位元件設(shè)計支承板在鉆-擴箱體內(nèi)側(cè)上部階梯孔的時候，由于箱蓋底部接觸面已經(jīng)精加工過，已經(jīng)適合用兩塊支承板進行定位，所以選擇用支承板進行定位

16、，支承板相比較支承釘，其好處就是增加了受力面積，能更好的保障工件受力之后不變形，這里選擇A型支承板，需要注意的是，在裝配之后需要磨平支承板的工作面，由于是兩塊支承板，所以必須保證它是等高的。支承釘支承槽夾具底部平面上設(shè)計支承槽的主要原因是考慮到長度較大，用標(biāo)準(zhǔn)的支承板可能無法滿足要求，故如此設(shè)計。由于支承槽的主要作用是托住工件，并非要求工件嚴(yán)密的嵌入（嚴(yán)密的嵌入會使得工件過定位，所以支承槽的兩端需要留有適當(dāng)間隙以防止工件被槽的一段擋住造成過定位），所以設(shè)計時槽寬設(shè)計為14mm，大于箱蓋側(cè)面的厚度。 2.4.3定位誤差分析階梯孔中心線與箱蓋底面外側(cè)工藝定位孔水平橫向距離的誤差分析此工序的工序基準(zhǔn)

17、是工件的外側(cè)面，而設(shè)計基準(zhǔn)是工藝定位孔，所以會存在基準(zhǔn)不重合誤差（即工序尺寸公差值），所以B=+0.05-(-0.05)=0.1mm，Y=0mm（不存在制造不準(zhǔn)確的定位副）。由此可得D=B+Y=0.1mm。階梯孔圓心與箱蓋底部接觸面垂直直線高度的誤差分析由于設(shè)計基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)都是箱蓋底部接觸面，所以B=0mm，又因為不存在制造不準(zhǔn)確的定位副，所以Y=0mm，由此可得D=B+Y=0mm。2.4.4鉆削力與夾緊力計算鉆削力計算由于鉆頭采用高速鋼，查表得：其中：為鉆削時的進給力； 為安全系數(shù)； 為鉆頭直徑； 為條件系數(shù)。由于鉆孔直徑為8.5mm，查表得：通過上面kp的計算公式可得：，取kp=1查表得

18、其他數(shù)據(jù)：通過計算得Ff=4208.510.30.81.21.21.151.01.01.01=2260N夾緊力計算通過分析可知，工件受到的鉆削力在豎直方向上的方向和大小都是不變的，設(shè)為Py。在水平方向上為一時刻在變化的圓周力，設(shè)為Px。所以在計算夾緊力的時候，應(yīng)該主要考慮水平方向上的受力情況。通過計算求的Px在定位平面法線方向時和在定位平面切線方向時兩種情況下的力，并且分別取最大值。1.Px在定位平面法線方向此時工件的受力情況如下圖3-2所示： 通過受力分析：Y方向受力平衡，即X方向受力平衡，即相對于原點的轉(zhuǎn)矩和為0，即可得：由于其相對鉆削處的轉(zhuǎn)矩為0，可得又已知：估算G=500N講數(shù)據(jù)代入上述方程式中得：理論夾緊力W=1153N。2. Px在定位平面切線方向上此時工件的受力情況如下圖3-3所示： 圖2-2 工件受力情況分析通過受