开题报告-汽车变速箱箱体加工工艺及钻孔夹具的设计

一、选题依据1.国内外现状（1）国内相关发展现状随着科学技术地发展,人类社会对产品地功能与质量地要求越来越高﹐,产品更新换代地周期越来越短﹐产品地复杂程度也随之增高﹐传统地大批量生产方式受到了挑战.这种挑战不仅对中小企业形成了威胁,而且也困扰着国有大中型企业﹒因为,在大批量生产方式中﹐柔性和生产率是相互矛盾地.众所周知﹐只有品种单一、批量大、设备专用、工艺稳定、效率高,才能构成规模经济效益:反之,多品种、小批量生产﹐设备地专用性低,在加工形式相似地情况下,频繁地调整工夹具,工艺稳定难度增大,生产效率势必受到影响.为了同时提高制造工业地柔性和生产效率使之在保证产品质量地前提下，缩短产品生产周期，降低产品成本，最终使中小批量生产能与大批量生产抗衡﹐柔性自动化系统便应运而生﹒2022年国内各种变速箱应用占比情况

据数据表明中国乘用车自动变速器的搭载率增长较稳定，自动变速器的整体搭载率已达75%，其中AI的搭载率达到32%，DCT与CVT搭载率均为28%左右。由于高端乘用车对于性能和稳定性要求较高，因此新型多挡位AT凭借出色的性能占据了大部分市场份额，并在逐渐下探。除了大众集团以外，其他品牌已几乎全面改用

AT，包括之前曾经尝试过双离合的福特、沃尔沃等等。相比之下中低端车型主要考虑性价比为主，多数排量偏小，因此CVT在中小型家用车方面应用较为广泛

受益于国内汽车零件制造业的蓬勃发展，国内乘用车的自动变速箱市场规模也得到了扩大。犹豫国内汽车行业发展迅速，自动变速器成了很多企业的一项难题，基本都是从国外购买，目前各大企业都在自动变速箱领悟大力投入，争取能够自己研发制造。（2）国外相关发展现状自从1940年第一款变速箱AT变速箱诞生并量产开始，AT变速箱就依靠它出色的性能和稳定性被广泛用到各自动挡汽车之中。而近80年中，AT变速箱也逐渐发展成现在的6AT、7AT、8AT甚至是9AT和10AT。并且还提出了出AT变速箱之外的混动方案。

由于专利，工业化，控制策略等技术壁垒，AT变速箱的核心技术依旧掌控在GM/Ford，Benz，ZF，Toyota/Aisin，HYUNDAI-KIA等OEM或者变速箱厂手中。而且汽车变速箱领域中，AT依旧占据着主要的影响地位。90年代后﹐由于微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备地发展,制造业自动化进入一个崭新地时代,技术日臻成熟﹒柔性制造技术已成为各工业化国家机械制造自动化地研制发展重点口.美国MAG集团地Witzig&Frank公司开发了占地面积很小地紧凑型柔性自动流水线TRIFLE;日本多家公司推出紧凑型柔性生产线地用于解决汽车等大批量生产行业加工小型复杂件;德国Chiron公司由高速加工中心组成地柔性制造系统和日本Mazak公司由车铣复合中心组成地柔性制造系统,是适合小型复杂零件多品种大批量生产地柔性制造系统.（柔性自动线(FTL）是柔性制造系统（FMS）类型之一.80年代以来，在工业化国家中,柔性制造生产线作为迈向工厂自动化地第一步﹐已获得了实际地应用.它地应用,圆满地解决了机械制造高自动化和高柔性之间地矛盾。）2.发展趋势随着科技的发展，广大人民群众的生活水平也逐步得到了升华，以至于作为代步工具的汽车也又得到了大量生产的机会，各大汽车厂商企业也处于更加严峻的对立关系。同时伴随着可持续性发展的战略原则，绿色，环保，低污染，低消耗，高效率，新能源等条件限制出现，给汽车行业开辟了多条战略发展的道路。各大厂商企业纷纷引进新兴技术，人才对新道路进行攻略。

随着新能源车的发展开始逐步迈入正轨，变速器开始向着优良的驾驶性能，自适能力强硬，高强度的安全行车性能，灵敏精确控制，多档位优化等方面强化发展。同时为零件制造业也带来了不小的推动，随着变速器的优化，调整，创新，变速箱箱体箱盖也加入了新型材料，新型工艺技术的研发与使用之中。不同的材料，不同的属性，不同的工艺，也为汽车行业，零件制造行业带来了不小的推动作用。而加工工艺是一项工业设计的骨架，对工艺的优化就相当于是对骨骼的强化，是一项工程的重中之重。3.现实意义及应用价值变速箱是汽车的重要传动部分，他可以实现汽车的平稳变速。而变速箱箱体的主要作用是支撑各传动轴，保证各轴间的中心距及平行度，并保证变速箱部件与发动机正确安装。因此变速箱箱体及箱体零件的加工质量，不但直接影响汽车变速箱的装配精度和运动精度，而且还会影响汽车的工作精度、使用性能和寿命等。二、研究内容1.主要研究内容、目标及拟解决的关键问题主要研究内容：（1）首先阐明变速箱箱体及箱盖的现实意义，其次再介绍国内外研究现状以及对变速箱箱体及箱盖的设计方法与加工工艺方式及加工工序的发展进程与现状，并设计一套可行的工艺工序。（2）变速箱箱盖及箱体的工艺路线设计:在研究国内外对变速箱箱体及箱盖的加工技术发展和实际应用的基础上，根据所学的专业和基础知识拟定出先进的工艺路线，绘制出个重要工序的工序图，设计出一到两道重要工序的夹具，设计夹具的相关零件，并完成变速箱及箱盖的草图绘制，确定基本样式。（3）变速箱工艺路线中刀具夹具的设计：根据文献和所选的工艺路线，对刀具夹具进行适配与设计，并通过导师的指导进行修改。（4）变速箱箱体及箱盖的三维模型绘制:根据变速箱的工作原理，基本样式与所设计的草图，使用CAD及Solidworks绘制箱体及箱盖零件图纸，并二维图纸，3D结构模型及装配图。以此来构建出符合结构设计要求的基本模型。并根据模型将设计的加工工序进行查缺补漏，并通过指导老师的知道对夹具，刀具及工艺路线逐步细化。（5）撰写设计说明书。主要研究目标：研究变速箱箱体及箱盖的基本工艺路线及夹具的设计，尤其是变速器安装在内是否能够合理工作，以及对外作用是否顺畅无阻碍。拟解决的关键问题：（1）变速箱箱体及箱盖专用夹具设计问题；（2）变速箱箱体及箱盖的加工工艺路线问题；（3）变速箱箱体及箱盖加工工序划分及刀具切削偏差问题；（4）变速箱箱体及箱盖的工艺基准问题；2.拟采取的研究方法、技术路线、实施方案及可行性分析（1）研究方法本研究对“变速箱箱体及箱盖的加工工艺及工艺装备”进行多方面考量的技术设计，通过与指导老师的探讨研究，进行有意识的计划、观察、分析、反思和优化，完成对其的设计。专用夹具的特点：保证工件的加工精度、保证工件的加工精度、工艺性好、工艺性好、经济性好。主要的研究方法如下：①文献研究法：通过收集相关的文献资料，学习变速器及变速箱箱体及箱盖工艺路线及夹具的设计与加工的基本知识。基本确认工艺的路线和夹具设计的初稿。②调查法：利用在网上查询的方法调查专用夹具，变速箱箱体及箱盖工艺路线、刀具夹具设计与选择等方面的信息，明确研究的工艺路线。（2）技术路线首先，查阅文献资料及现有变速箱箱体及箱盖的加工工艺及工艺装配的知识，确定基本研究方案，然后，根据研究方案确变速箱箱体及箱盖工艺路线的确认，确认基本参数，初步确定变速器变速箱的工艺路线中的夹具设计。其次，对变速箱的箱体及箱盖的基本工艺解析与确定，最后进行细化与确认。夹具的设计

①明确设计任务与收集设计资料②拟定夹具结构方案与绘制夹具草图③确定工件的定位方案，设计定位装置。④确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置。

⑤确定对刀或导向方案，设计对刀或导向装置。

⑥确定夹具与机床的连接方式，设计连接元件及安装基面。

⑦确定和设计其它装置及元件的结构型式，如分度装置、预定位装置及吊装元件等。（4）工艺路线为了保证汽车变速箱的使用精度和制造成本，工艺上常将汽车变速箱箱体制作成薄壁壳体类零件。对于他的加工位置来说，除中间的孔系外，各接触面也需进行加工。对于三轴六档变速箱来说加工孔应有6个，平面则有8个。对于箱体类零件的加工，应遵循先面后孔的原则:即先加工箱体上的基准面，以基准面定位加工其他面，然后再加工孔系。这样的加工方法，不仅可以使得平面定位稳固，还可以保证孔的加工精度。在加工平面时，应先切去铸件表面的不平处，从而为提高孔的加工精度创造条件。加工完支撑孔系后，在前后端面上还需加工一系列螺纹孔，用于固定轴端端盖。通常通过工艺分析，平面加工，孔隙加工以及基准定位选择等四方面进行加工。箱体加工工艺流程（5）实施方案通过阅读大量的参考文献，查阅大量相关实物图确定工艺路线，进行工艺分析并论证并细化设计方案；确定变速箱箱体及箱盖的加工工艺路线，选取合适的刀具与夹具，确定主要技术参数及各个部位的精细构造，并确定一套可行性的加工工序；绘制三维模型并导出主要部位的二维工程图纸（包含局部剖视图），编写毕业论文并进行答辩工作。（6）可行性分析通过查阅资料，了解现在工程上主流的变速箱与其工艺工序和变速箱箱体及箱盖基本结构以及工艺装配原理，掌握其基本的构造信息分析其加工工艺路线。通过查阅文献了解到近变速箱箱体及箱盖加工工艺及工艺装备研究动态，通过阅读变速器相关的资料内容，从中认识到变速箱箱体及箱盖加工工艺及工艺装备工序的发展趋势，哪些方面需要改进，哪些方面存在不足，能够运用相关机械知识、查阅设计手册和指导老师的帮助来解决变速箱加工工艺及工艺装配中工序、夹具与刀具选择设计、数据分析以及加工工序确认的问题。三、研究计划及进度安排起止时间主要内容预期目标2022.12.1-2023.1.72023.1.8-2023.3.62023.3.7-2023.4.62023.4.7-2023.4.222023.4.23-2023.5.62023.5.7-2023.5.30复习机床、夹具、刀具、互换性，切削方式等的相关知识根据所学的专业和基础知识拟定出先进的工艺路线，绘制出个重要工序的工序图，设计出一到两道重要工序的夹具，设计夹具的相关零件。基本完成初步工艺的设计与核检测，通过老师指导逐步优化路线。完成加工工艺路线，夹具的设计以及论文终稿，完成论文重复率的自查。将论文及相关材料汇总提交，准备答辩PPT。进行论文答辩及后续的材料完善工作。熟练掌握所用机床的操作方式，以及各种刀具的选取。完成夹具的设计，确定加工工艺工序，完成并绘制设计图。写出设计说明书初稿，顺利通过中期检查。完成一套可行性工艺路线，逐步细化与优化，完成最终工序工艺整理好完成的设计内容与论文排版及正确格式并减少重复率。准备好各项有关材料数据以及所需要的PPT，顺利通过论文答辩审核。顺利通过论文答辩，完成材料的最后提交。四、主要参考文献[1]\o"彭代强"彭代强，\o"张建"张建，\o"王彦军"王彦军，\o"制造技术与机床"制造技术与机床[J]，2021年第10期，55~57[2]\o"罗小宇"罗小宇，\o"梁晓慧"梁晓慧，\o"赵文忠"赵文忠\o"现代制造技术与装备"，现代制造技术与装备[J]，2022年第9期，113~115[3]吴宗泽．机械零件设计手册[M]，机械工业出版社，2004．[4]李庆寿．机床夹具设计[M]，机械工业出版社，2011．[5]钱可强，何铭新主编，机械制图[M]，高等教育出版社，2010．[6]杨斌久，李长河主编，机械制造工艺学[M]，机械工业出版社，2004．[7]李庆余，孟广耀主编，机械制造装备设计[M]，机械工业出版社，2008．[8]南京工程学院陈于萍、沈阳大学周兆元主编，互换性与测量技术基础[M]，机械工业出版社，2011．[9]杨月英，张琳主编，中文版AutoCAD2008机械绘图[M]，机械工业出版社，2008．50~150[10]HollandJH.Adaptationinnaturalandartificialsystems[M]，AnnArbor，Michigan：Addison-WesleyPublishingCompany，1989．[11]濮良贵，纪名刚主编，机械设计[M].北京：高等教育出版社，2006．[12]PattonW.J.MechanicalPowerTransmission.NewJersey：Printice-Hall，1980．[13]MechanicalDrive（ReferenceIssue）.MachineDesign.52(14)，1980．[14]\o"徐刚"徐刚，\o"邱行"邱行，\o"陈锋"陈锋\o"现代制造技术与装备"，现代制造技术与装备，2022年第5期54~60[15]成大先，机械设计图册[M]，北京：化学工业出版社，2000．[16]\o"盖立武"盖立武，\o"李宗堂"李宗堂，\o"郭彩芬"郭彩芬\o"组合机床与自动化加工技术"，组合机床与自动化加工技术[J]，2022年第9期47~49[17]吴拓.机械制造工程[M]

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[18]\o"徐立云"徐立云，\o"