汽车变速箱上盖的工艺性(共12页)

1、2.汽车变速箱上盖的工艺性2.1零件的结构和工艺分析汽车变速箱可以说是汽车上与发动机同等重要的部件，其工作的强度非常大，只要汽车在行驶，变速箱中的齿轮和轴类零件也会伴随汽车的行驶高速运转，所以对于变速箱中零件的润滑条件和保护措施都尤为的重要。如果此类高精密的零件长期暴露在环境下，其损耗会大大提升，零件的精密度也会大大的降低，所以作为这些零件的保护层，变速箱体的设计制造就显得尤为重要了，变速箱上盖更是设计中不可或缺的一个环节。变速箱体由于其体积大结构复杂等原因，所以在制造时一般都采用铸造。在铸造时，首先考虑的是箱盖的结构特点，箱盖的长款尺寸比较大而高度尺寸一般，所以箱盖的结构基本符合毛坯铸造的要

2、求。在设计箱盖时还考虑到可能箱体内部零件会发生故障，一旦发生故障就必须拆卸箱体非常的麻烦所以在设计箱盖的时候可以在箱盖的顶部设计一口通孔方便变速箱故障的时候起到方便查看的作用。考虑到箱体的密封性，原则上在箱体和箱盖设计的时候其接触面的精度应该尽量的高些，但是考虑到经济性，设计时在保证能接合的情况下应该尽量控制其精度，以提高经济性。铸造一般采用的是砂型铸造，在铸造的过程中，为了方便箱盖能够顺利的脱模，模具一般都是倒圆角的设计。 2.2毛坯的选择 箱盖的需求量大，为大批量生产，且箱盖的结构较为复杂，因此在毛坯材料选择时选择加工性能好，易于成型且能达到箱盖使用要求的灰口铸铁HT20-40。在毛坯的浇

3、铸过程中，要充分考虑到毛坯粗加工时的定位基准以及浇铸时浇口、冒口和分型面等的位置。变速箱上盖毛坯采用的铸造方法是砂型铸造，在浇铸前，应该考虑到毛坯的工件结构以及工件尺寸，还有毛坯的生产类型和工艺性。浇铸时，毛坯在砂箱中应保温2030分钟，待其冷却以消除毛坯的应力之后再开箱对毛坯进行喷漆处理。这里要提到的是，应选择毛坯轴承孔轴向的垂面作为分型面，以方便毛坯和砂型的分离。2.3制定汽车变速箱上盖工艺规程2.3.1零件的主要加工面及技术要求对于平面：箱盖盖底接触面（技术要求：Ra6.3）箱盖内部两凸台侧面（技术要求：Ra12.5，两凸台内侧间距90mm）箱盖上部凸端面（技术要求：Ra6.3，上部凸端

4、面至箱盖盖底接触面距离90mm）对于孔：箱盖盖底接触面钻14个11mm通孔（技术要求：无）箱盖盖底接触面钻2个11mm孔用于工艺定位（技术要求：Ra1.6，11mm）箱盖盖底接触面钻2个13mm空用于装配定位（技术要求：Ra1.6，13mm）箱盖上部凸端面上钻4个M10螺纹孔（技术要求：与基准A的位置度要求为0.4mm，螺纹孔深18mm）箱盖上部小凸台钻M16螺纹通孔（技术要求：Ra6.3，与基准A的位置度要求为0.4mm）箱盖两侧面钻4个16mm通孔并扩孔（技术要求：Ra6.3，通孔16mm，外部扩孔16mm，两孔中心线之间距离30.1mm，高度为孔中心线距箱盖盖底接触面37mm）箱盖内部一

5、凸台上横向钻阶梯孔，尺寸分别是8.5mm，9mm，12mm（技术要求：与基准C的垂直度要求为0.06mm，与基准B的位置度要求为0.3mm）箱盖外侧斜面钻M14斜螺纹孔（技术要求：孔的外侧圆心与箱盖底部接触面的垂直距离为55mm，孔的外侧圆心与箱盖底部相邻的11mm的孔的圆心的水平直线方向上的距离为26mm，且孔的中心线与箱盖底部接触面呈45°角）箱盖内部钻有横向阶梯孔的凸台上钻9.6mm的深孔，数量是4个（技术要求：Ra6.3，与基准A的位置度要求为0.2mm，孔内端至箱盖盖底接触面距离78mm）2.3.2零件加工方案拟定方案如下：对于平面：箱盖盖底接触面：粗铣精铣箱盖上部凸端面：

6、粗铣精铣箱盖内侧两端面：粗铣半精铣对于孔：箱盖盖底接触面14个11mm通孔：钻孔箱盖盖底接触面两个11mm工艺定位孔：钻孔铰孔箱盖盖底接触面两个13mm装配定位孔：钻孔铰孔箱盖上部凸端面四个螺纹孔，孔径为M10：钻孔攻丝箱盖上部小凸台M16螺纹通孔：钻孔攻丝箱盖两侧面4个16mm通孔并扩孔：钻孔扩孔箱盖内部上端8.5mm，9mm，12mm阶梯孔：钻孔扩孔箱盖上部凸台侧面M14斜螺纹孔：钻孔攻丝箱盖内侧顶端4个9.6mm深孔：钻孔粗铰2.3.3确定定位基准通过在学校的学习中得出，定位基准不是一成不变的，加工工序的不同，对应工序所要求的定位基准也不一样。一般在粗加工的时候，由于对精度的要求不高，只

7、是切除工件表面上过多的余量，所以一般的粗加工切削力都非常大，因此，在粗加工时，可以选择较大的面作为定位基准。而在精加工时，对零件精度的要求较高，所以精加工时选择的基准需要能保证因为定位而造成的误差最小。综合考虑之后，做出如下的定位基准选择：开始时可以选择箱盖底部接触面和箱盖上部凸端面互为基准来进行粗精铣（先以底部接触面为基准加工箱盖上部凸端面，然后再以箱盖上部凸端面为基准加工箱盖底部的接触面）。底部接触面钻孔、扩孔、铰孔以及螺纹加工时的定位基准可以选择箱盖的底部接触面为精基准进行加工。在铣箱盖内侧两端面的时候考虑到加工的稳定和精度，可依然选择箱盖底部接触面为精基准进行加工。在钻铰箱盖内侧顶端4

8、个9.6mm深孔时，可以选择箱盖上部凸端面为定位基准。箱盖内部上端8.5mm，9mm，12mm阶梯孔以及箱盖两侧面4个16mm通孔加工并扩孔还有螺纹加工等一系列的工序可以选择箱盖底部接触面为定位基准进行加工。2.3.4确定工艺路线由于一鼎工厂内部已经引进此零件的工艺加工路线，本文只是通过参考将工艺路线带入本文。工艺路线注：道工序都需用到游标卡尺，道工序都需用到孔距量规，道工序都需用到专用塞规，深度卡尺。各工序的工序尺寸确定和粗糙度检验详见工艺过程卡片。以及期间使用的设备如下：毛坯铸造成型，清理毛坯并喷砂；粗铣半精铣箱盖上部凸端面（使用机床和工具：立式铣床，立铣刀，专用夹具）；粗铣半精铣箱盖底部

9、接触面（使用机床和工具：卧式铣床，专用夹具，端面铣刀）；钻孔铰孔箱盖盖底接触面两个11mm工艺定位孔，钻孔铰孔箱盖盖底接触面两个13mm装配定位孔，钻孔铰孔箱盖盖底接触面14个11mm通孔（使用机床和工具：立式钻床，专用刀具，专用夹具，塞规）；粗铣半精铣箱盖内部两凸台内侧相邻端面（使用机床和工具：卧式铣床，端面铣刀，专用夹具）；钻铰箱盖内侧顶端4个9.6mm深孔（使用机床和工具：立式钻床，9.4mm直柄麻花钻，9.6mm锥柄铰刀，专用夹具，）；钻扩铰箱盖一侧两个16通孔（使用机床和工具：立式钻床，专用夹具，15.7锥柄麻花钻（加长），20mm扩孔钻，16mm专用铰刀，）；钻扩铰箱盖另一侧两个1

10、6通孔使用机床和工具：立式钻床，专用夹具，15.7锥柄麻花钻（加长），20mm扩孔钻，16mm专用铰刀，；钻铰扩箱盖内部上端8.5mm，9mm，12mm阶梯孔（使用机床和工具：立式钻床，专用夹具，8.2mm锥柄麻花钻（加长），9mm标准扩孔钻，12mm标准扩孔钻，8.5mm专用加长铰刀）；箱盖上部凸端面4个M10螺纹孔和盖上部小凸台M16螺纹通孔的钻孔和攻丝（使用机床和工具：立式钻床，专用夹具，短麻花钻，10.0mm细柄丝锥，16.00mm细柄丝锥，游标卡尺）；箱盖上部斜面上M14的螺纹斜孔钻孔和攻丝（使用机床和工具：立式钻床，专用夹具，14.00mm细柄丝锥，游标卡尺）；钳工去毛刺对箱盖进行

11、清洗并上油；检验入库。2.3.5典型工序切削用量和基本工时确定本文选取第六道工序进行切削用量分析和基本工时的确定。（1）钻9.4mm孔，孔深59mm确定背吃刀量=0.5d=4.7mm；根据工件材料为灰口铸铁HT20-40可以确定工件HB170，使用刀具为高速钢，由此查表可得：f=0.22mm，T=35min；由公式可确定钻削速度其中： 为钻削进给量； 为背吃刀量； 为耐用度； 为钻头直径； 为条件系数。通过查阅资料得：。再通过查表得：,。通过计算可得：v=16.60m/s。则其主轴转速为： n = = =562.4r/min通过查阅手册后取n=500r/min。再通过公式求工时其中计算后得T0

12、=0.63min。（2）铰孔至9.6mm如上查得f=1.3mm/r，使用刀具为高速钢。由公式确定铰削速度通过查阅资料得：，再通过查表得：,。通过计算可得：v1 =8.60m/s之后通过公式可得：n2=（1000×8.60）/（9.6×）=285.3r/min通过查阅手册后取n2=250r/min。再通过公式求工时其中：计算后得T1=0.198min（3）辅助工时装件时间t1=0.2min换刀时间t2=0.2min机床操作中的空余时间t3=0.2min排屑时间t4=0.05min液压缸夹紧时间t5=0.05min工人操作中的空余时间t6=0.13min辅助总工时T辅=4

13、15;（t1+t2+t3+t4）+t5+t6=2.78min（4）总工时T总=4×（T0+T1）+T辅=6.10min。2.4钻床夹具设计在生产中，用来固定加工工件使其稳定牢固的放置在机床正确的工具称为夹具。在保证加工精度上，夹具具有举足轻重的作用。设计合理的夹具，不仅能在保证精度的情况下提高零件的生产效率，还能大大的降低劳动力成本，节省工时，为企业创造更大的利润。本文设计的夹具是一套用于钻-扩箱体内侧上部阶梯孔的钻床夹具。2.4.1钻床夹具定位方案设计 设计夹具的目的是使工件在加工时能在保证精度的情况下提高零件的生产效率，降低劳动力成本，节省工时，为企业创造更大的利润。所以在夹具设

14、计时如何通过夹具来提高工件的加工精度是首要考虑的因素。在选择定位基准的时候，应该首先考虑是否可以选择工序基准来作为定位基准，即遵循基准重合的原则。而在多个表面定位的时候，则应该尽可能的选择其中一个较大的表面来作为主要的定位基准，这样做的好处有很多，比如：能够有效的保障工件的夹紧，使其不易变形，还能使工件在装夹的时候更加的平稳牢固，另外，也能更好的保证加工时的精度。综合上述因素的考虑之后，在本次的钻床夹具设计过程中，依据基准重合的原则以及尽可能的选择较大表面作为定位基准，本文选择变速箱箱盖盖底接触面作为定位基准。确定好定位基准之后，则需要考虑限制自由度的问题。本文设计的钻床夹具其主要的用途是用于

15、钻-扩箱体内侧上部阶梯孔。使用的机床是Z550立式钻床，由于是立式的钻床，并且是钻-扩箱体内粗上部的阶梯孔，所以在加工时工件是竖直放置的，在设计夹具时必须考虑到这一点。另外，要加工的阶梯孔的精度要求比较高，在限制自由度的时候，需要限制六个自由度，即完全定位。所以在设计夹具的时候，应该做到工件的六个自由度都被限制。具体的做法是在箱盖底部接触面上用两块支承板限制、三个自由度，在箱盖上部的一侧用一个支承钉限制自由度，在夹具的底部设计一个支承槽限制、两个自由度（详细细节见钻床夹具图）。这样就能实现工件的完全定位了。2.4.2定位元件设计支承板在钻-扩箱体内侧上部阶梯孔的时候，由于箱盖底部接触面已经精加

16、工过，已经适合用两块支承板进行定位，所以选择用支承板进行定位，支承板相比较支承钉，其好处就是增加了受力面积，能更好的保障工件受力之后不变形，这里选择A型支承板，需要注意的是，在装配之后需要磨平支承板的工作面，由于是两块支承板，所以必须保证它是等高的。支承钉支承槽夹具底部平面上设计支承槽的主要原因是考虑到长度较大，用标准的支承板可能无法满足要求，故如此设计。由于支承槽的主要作用是托住工件，并非要求工件严密的嵌入（严密的嵌入会使得工件过定位，所以支承槽的两端需要留有适当间隙以防止工件被槽的一段挡住造成过定位），所以设计时槽宽设计为14mm，大于箱盖侧面的厚度。 2.4.3定位误差分析阶梯孔中心线与

17、箱盖底面外侧工艺定位孔水平横向距离的误差分析此工序的工序基准是工件的外侧面，而设计基准是工艺定位孔，所以会存在基准不重合误差（即工序尺寸公差值），所以B=+0.05-(-0.05)=0.1mm，Y=0mm（不存在制造不准确的定位副）。由此可得D=B+Y=0.1mm。阶梯孔圆心与箱盖底部接触面垂直直线高度的误差分析由于设计基准和工序基准都是箱盖底部接触面，所以B=0mm，又因为不存在制造不准确的定位副，所以Y=0mm，由此可得D=B+Y=0mm。2.4.4钻削力与夹紧力计算钻削力计算由于钻头采用高速钢，查表得：其中：为钻削时的进给力； 为安全系数； 为钻头直径； 为条件系数。由于钻孔直径为8.5

18、mm，查表得：通过上面kp的计算公式可得：，取kp=1查表得其他数据：通过计算得Ff=420×8.51×0.30.8×1.2×1.2×1.15×1.0×1.0×1.0×1=2260N夹紧力计算通过分析可知，工件受到的钻削力在竖直方向上的方向和大小都是不变的，设为Py。在水平方向上为一时刻在变化的圆周力，设为Px。所以在计算夹紧力的时候，应该主要考虑水平方向上的受力情况。通过计算求的Px在定位平面法线方向时和在定位平面切线方向时两种情况下的力，并且分别取最大值。1.Px在定位平面法线方向此时工件的受力情况如下图3-2所示： 通过受力分析：Y方向受力平衡，即X方向受力平衡，即相对于原点的转矩和为0，即可得：由于其相对钻削处的转矩为0，可得又已知：估算G=500N讲数据代入上述方程式中得：理论夹紧力W=1153N。2. Px在定位平面切线方向上此时工件的受力情况如下图3-3所示： 图2-2 工