变速箱盖夹具设计.pdf

1、1大大批生产的汽车变速器左侧盖加工工 批生产的汽车变速器左侧盖加工工 艺及指定工序夹具设计艺及指定工序夹具设计 摘要：摘要：本设计要求“以质量求发展，以效益求生存”，在保证零件加工质量的 前提下，提高了生产率，降低了生产成本，是国内外现代机械加工工艺的主要发 展方面方向之一。通过对该变速器左侧盖零件图的分析及结构形式的了解，从而 对变速器进行工艺分析、工艺说明及加工过程的技术要求和精度分析。然后再对 变速器左侧盖结合面加工进行夹具设计与精度和误差分析，该工艺与夹具设计结 果能应用于生产要求。AbstractThis Paper requires that with quality beg de

2、velopment,with benefits seek to live on to store,under the prerequisite of guaranteeing the quality of element processing,have raised productivity and reduced production cost,is one of mainly direction of domestic and international modern machining technology developing.Through knowing and analysis

3、the the left side transmission cover part drawing fortransmission,so as to analysis the process,make process explanation and analysis the technical requirement and the precision of the left side transmission cover.Then,carry out the design of clamping apparatus and analysis the precision and error f

4、or the processing of the contact plane of left side transmission cover,this technology and the design result of clamping apparatus can apply in production requirement.关键词：关键词：变速器左侧盖 加工工艺 定位 夹具设计2Keyphrase:Theleftsidetransmissioncover,processingtechnology,Fixedposition，Tongsdesign第一章 第一章 变速器左侧盖加工工变速器

5、左侧盖加工工艺 艺 第一节 第一节 零件的结构特点零件的结构特点、材料、材料、毛坯及热处理 毛坯及热处理 一 零件的结构特点一 零件的结构特点 该零件是机器和部件的基础零件,由它将机器和部件中许多零件连接成一 个整体,并使之保持正确的相互位置,彼此能协调地运动.各种盖类零件由于功用 不同,形状结构差别较大,但结构上也存在着相同的特点:1.1.尺寸较大尺寸较大 盖子通常是机器中最大的零件之一,它是其他零件的母体,如大型减速箱体长 达56m,宽34m,重5060吨,正因为它是一个母体,所以它是机器整体的最大零 件.2.形状复杂形状复杂 其复杂程度取决于安装在其上上的零件的数量及在空间的相互位置,为

6、确 保零件的载荷与作用力,尽量缩小体积.有时为了减少机械加工量或减轻零件的重 量,而又要保证足够的刚度,常在铸造时减小壁的厚度,再在必要的地方加筋板.凸 台.凸边等结构来满足工艺与力的要求.3.精度要求精度要求 有若干个尺寸精度和相互位置精度要求很高的平面和孔，这些平面和孔的加 工质量将直接影响机器的装配精度，使用性能和使用寿命。4有许多紧固螺钉定位箱孔。有许多紧固螺钉定位箱孔。这些孔虽然没有什么特殊要求。但由于分分布在大型零件上，有时给加工带 来很大的困难。由于该类零件有以上共特点，故机械加工劳动量相当大，困难也相当大，例 如钻孔时，要如何保证位置度等问题，都是加工过程较困难的问题。二二盖体

7、零件的材料、毛坯及热处理盖体零件的材料、毛坯及热处理1、毛坯种类的确定。毛坯种类的确定。3常用毛坯种类有：铸件、锻件、焊件、冲压件。各种型材和工程塑料件等。在确 定毛坯时，一般要综合考虑以下几个因素：（1）依据零件的材料及机械性能要求确定毛坯。例如，零件材料为铸铁，须用铸造毛坯；强度要求高而形状不太复杂的钢制品零件一般采用锻件。（2）依据零件的结构形状和外形尺寸确定毛坯，例如结构比较的零件采用 铸件比锻件合理；结构简单的零件宜选用型材，锻件；大型轴类零件一般都采用 锻件。（3）依据生产类型确定毛坯。大批大量生产中，应选用制造精度与生产率 都比较高的毛坯制造方法。例如模锻、压力铸造等。单件小批生

8、产则采用设备简 单甚至用手工的毛坯制造方法，例如手工木模砂型铸造。（4）确定毛坯时既要考虑毛坯车间现有生产能力又要充分注意采用新工艺、新技术、新材料的可能性。本变速器是大批量的生产，材料为 ZL104 铝合金，用铸造成型。2毛坯的形状及尺寸的确定：毛坯的形状及尺寸的确定：毛坯的尺寸等于零件的尺寸加上（对于外型尺寸）或减去（对内腔尺寸）加 工余量。毛坯的形状尽可能与零件相适应。在确定，毛坯的形状时，为了方便加 工，有时还要考虑下列问题：（1）为了装夹稳定、加工方便，对于形状不易装夹稳固或不易加工的零件 要考虑增加工艺搭子。（2）为了提高机械加工的生产率，有些小零件可以作成一坯多件。（3）有些形状

9、比较特殊，单纯加工比较困难的零件可以考虑将两个甚至数 个合制成一个毛坯。例如连杆与连杆盖在一起模锻，待加工到一定程度再切割分 开。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少 加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及 尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。3毛坯的材料热处毛坯的材料热处理理 长期使用经验证明，由于铝合金有一系列的技术上（如良好的铸造性能，热4处理后兼有良好的机械性能等）和经济上的优点，

10、通常箱体材料 ZL104 铝合金。盖类零件的毛坯大部分采用整体铸件。当零件尺寸和重量很大无法采用整体 铸件（受铸造能力的限制）时，可以采用焊接结构件，它是由多块金属经粗加工 后用焊接的方法连成一整体毛坯。焊接结构有铸焊、铸煅焊、煅焊等。采用焊接结构可以用小的铸造设备制造出大型毛坯，解决铸造生产能力不足的问 题。焊前对各种组合件进行粗加工，可以部分地减轻大型机床的负荷。毛坯未进入机械加工车间之前，为不消除毛坯的内应力，对毛坯应进行人工 实效处理，对某些大型的毛坯和易变形的零件粗加工后要再进行时效处理。毛坯铸造时，应防止沙眼、气孔、缩孔、非金属夹杂物等缺陷出现。特别是 主要加工面要求更高。重要的箱

11、体毛坯还应该达到规定的化学成分和机械性能要 求。第 第 二 二 节 变速器左侧盖加工工艺过程及分析节 变速器左侧盖加工工艺过程及分析 汽车机械中应用的变速器其箱体是分离式结构。毛坯常用 ZL104 铝合金制 作。该材料铸造工艺性能良好，耐蚀性尚可，强度高，焊接性能和切削加工性能 尚可，铸造工艺复杂，易生成气孔。该材料可以砂型、金属型和压力铸造的形状复杂零件，以及在 200C以下工 作的零件。一、一、变速器左侧盖的主要技术要求。变速器左侧盖的主要技术要求。变速器左侧盖的主要加工部位有：结合面、螺栓孔、平面等。对这些加工部 位的主要技术要求有：1、变速器盖的结合面必须与孔13H8以及6个13F9孔

12、平行，其平行度误差 不超过 0.1mm，表面粗糙度不超过 3.2m,平面度公差为 0.06mm.2、平行于结合面的13H8 孔和16E8 孔的同轴度公差不超过0.03mm，相 对于（定位基准 N）的垂直度公差不超过0.15mm,孔壁的表面粗糙度不大于 3.2m。4、13F9 孔的同轴度公差不超过0.03mm.孔壁的表面粗糙度不大于 3.2m。5、13F9 孔相对于（定位基准 N）的垂直度公差不超过0.01mm.。二、二、减速器箱体的机械加工工艺过程。减速器箱体的机械加工工艺过程。5图11分析图 11 可知。1、主要孔、主要孔 平行于结合面的13H8 孔和16E8 孔以及 613F9 孔。2、主

13、要平面、主要平面 变速器左侧盖结合面。3、其他加工 其他主要连接孔、销钉孔以及一些特别的凸台面等。加工连接孔、螺孔、销钉等在钻床上进行，主要平面通常在铣床上铣削。变速器左侧盖的机械加工过程取决于精度要求、批量大小、结构特点、尺寸 重量、大小等因素。此处还应考虑车间的条件，中间有无热处理工序。由图可知，变速器左侧盖整个加工工艺过程分为两大阶段，为加工平面阶段 和钻孔阶段。钻孔阶段主要完成13H8孔和16E8孔以及613F9孔的加工，同时完成结合面上1118孔的加工和28销孔加工以及垂直于结合面的10.5 孔的加工。完成后进行 M18 螺纹孔的攻丝。加工平面阶段主要完成结合面以及垂直于结合面的平面

14、加工。三、三、零件图分析零件图分析1、变速器盖的结合面必须与孔13H8以及6个13F9孔平行，其平行度误差 不超过 0.1mm，表面粗糙度不超过 3.2m,平面度公差为 0.06mm.62、平行于结合面的13H8 孔和16E8 孔的同轴度公差不超过0.03mm，相 对于(N)的垂直度公差不超过0.15mm,孔壁的表面粗糙度不大于 3.2m。4、13F9 孔的同轴度公差不超过0.03mm.孔壁的表面粗糙度不大于 3.2m。5、13F9 孔相对于（N）的垂直度公差不超过0.01mm.6.零件材料 ZL104。四、四、变速器左侧盖加工的工艺路线变速器左侧盖加工的工艺路线 拟定工艺路线是制定工艺过程的

15、关键性的一步。在拟定时应充分调查研究。多 提几个方案，加以分析比较确定一个最合理方案。拟定工艺路线要考虑解决以下几个问题：采用加工方法一般所能达到的公差等级和表面粗糙度 采用加工方法一般所能达到的公差等级和表面粗糙度 以及需留的加工余量以及需留的加工余量(参考参数参考参数)表（11）1.加工方法的选择加工方法的选择7在选择各表面的加工方法时，要综合考虑以下因素（1）要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。（选择时见表 11）（2）根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件 小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连

16、杆小头孔的加工，在 小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。（3）要考虑被加工材料的性质，例如，淬火钢必须采用磨削或电加工；而 有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。加 工 表 面 加工方法 表 面 粗 糙 度 表 面 光 洁度 公 差 等 级 形 状 公 差 加工余量 说 明 外圆 粗 车 半精车 精 车 细 车 粗 磨 精 磨 研 磨256.31.60.81.00.40.11345677867891014IT12IT11IT10IT9IT8IT7IT6IT5IT8IT7IT6IT5IT6IT5111010887767645150.501

17、.600.20.50.10.250.250.850.060.100.03指 尺 寸 在 直 径180 以下,长 度 在500 以下,铸 件 的 直 径 余 量 内孔 钻 孔 扩 孔 粗 镗 半精镗 精 镗 细 镗 粗 铰 精 铰 粗 磨 精 磨 研 磨256.36.31.60.80.23.21.61.60.20.113452456679105667679101014IT13IT11IT10IT9IT10IT9IT9IT8IT8IT7IT7IT6IT8IT7IT8IT7IT6IT7IT610898876877676540.30.51.81.01.80.50.80.10.30.10.550.040

18、.20.20.30.20.50.10.20.010.02指 孔 径 在 180 以 下,铸 件 直 径 的 余量.L/d2L/d=210 时,加工 误 差 增 加 1.22倍 平面 粗刨,粗铣 精刨,精铣 细刨,细铣 粗 磨 半精磨 精 磨 研 磨256.30.81.60.80.80.11346786779791014IT14IT11IT10IT9IT6IT9IT7IT6IT7IT6IT511910986867575520.92.30.250.30.160.050.030.030.010.03指 平 面 最 大 尺 寸 500 以 下 的 铸 件 的 平 面余量8（4）要考虑工厂或车间的实际情

19、况，同时也应考虑不断改进现有加工方法 和设备，推广新技术，提高工艺水平。此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状 和重量等。选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法（参 考表 11）。再选择前面各工序的加工方法，如加工某一轴的主要外圆面，要求公 差为 IT6，表面粗糙度为Ra0.63m，并要求淬硬时，其最终工序选用精度，前面准备工序可为粗车半精车淬火粗磨。2加工阶段的划分加工阶段的划分 零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段：(1)粗加工阶段 粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条 件，并为半精加工

20、，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予 以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高 生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内 应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11IT12。粗糙度为 Ra80100m。(2)半精加工阶段 半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保 证合适的加工余量。半精加工的公差等级为 IT9IT10。表面粗糙度为 Ra101.25m(3)精加工阶段 精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精 度,

21、尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在 最后,可防止或减少工件精加工表面损伤.精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工 精度精加工的加工精度一般为 IT6IT7，表面粗糙度为Ra101.25m.(4)光整加工阶段9对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精 度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为 IT5IT6,表面粗糙度为 Ra1.250.32m。此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质 的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝

22、对的。在实际生活中，对于刚性好，精 度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶 段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把 粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的 加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工 的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。工序的集中与分散工序的集中与分散 制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个 不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分 散。(1)工序集中的特点 工序数目少，工件装，夹次数少

23、，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生 产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面 间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生 产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准 备工作量大。(2)工序分散的特点 工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的 机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具 体情况进行综合分析决定采用那一种原则。一

24、般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但 由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组10织流水线生产。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突 出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。4加工顺序的安排加工顺序的安排 零件的加工过程通常包括机械加工工序，热处理工序，以及辅助工序。在安 排加工顺序时常遵循以下原则：(1)机械加工工序安排1)先粗后精，先粗加工，其次半精加工，最后安排 精加工和光整加工。2）先加工基准面后加工其它面。首先以粗基准定位加工出精基准，然后以精基

25、 准定位加工其它表面。例如，轴类零件通常都是先加工出两端面的顶针孔然，然 后以顶针孔定位加工其它表面。箱体、底座、支架类零件，其上的平面较大，用 平面定位比较稳定可靠，因此一般都是先加工平面，在加工孔，称之为“先面后 孔”原则。3）先主后次。先安排主要的表面的加工。主要表面指装配基准面，工作表面等；次要表面指键槽、紧固用的螺孔和光孔等。这些表面一般都与主要表面有相互位 置精度要求，通常放在主要表面的半精加工之后。精加工之前。这样可以保护主 要表面的光洁。此外，为了保证加工质量要求，有些特殊零件的表面的最后精加工必须安排 在部件装配之后或总装过程进行。如内燃机连杆的精镗应放在连杆盖组装后进 行。

26、用作两个连接件定位销孔，应在总装时，将两个连接件相配在一起，钻削、铰削加工，然后装上销子。(2)热处理工序的安排 热处理工序在工艺路线中的安排主要取决于热处理的目的。有以下几种情况：1)退火与正火通常安排在粗加工之前。他们的主要目的是改善材料的切削加工性 能和消除内应力。2)调质一般安排在粗加工之后，半精加工之前进行。调质使零件获的较好的综合 机械性能也可使金属组织细化致密，为以后淬火和 氮化减少变形作预备处理。3)时效处理。一般铸件通常安排在粗加工之后。高精度复杂铸件应在半精加工之11前后各安排一次。刚性差的精密零件应在粗加工、半精加工、精加工多次安排时 效处理。时效处理的目的是消除毛坯制造

27、和机械加工中产生的内应力，稳定零件 精度。4)淬火。分整体淬火，表面淬火和渗碳淬火。一般安排在精加工与半精加工之间 进行。表面淬火之前常要进行调质及正火处理。淬火的目的是为了使零件获得高 的硬度和耐磨性。5）淡化。安排在精细磨之前。淡化前还需要安排调质处理，淡化能提高零件硬 度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性。6）发兰。表面镀层等表面处理。应安排在工艺过程之后。(3)辅助工序的安排 检验工序是重要的辅助工序，除每道工序操作者自检外，还应在下列加工阶 段，专门安排检验工序。1)粗加工阶段结束之后；2)重要的工序的前后；3)工件从一个车间转到另一个车间时；4)工件全部加工完毕后。辅助工序还有去毛刺、清洗

28、、涂防锈油、油漆等，应分别安排于工艺过程所 需之处。变速器左侧盖的工艺过程变速器左侧盖的工艺过程 工序 号 工序名 称 工 序 内 容 工艺装备1铸造2清砂 清除浇注系统，冒 孔，型砂，飞边，飞刺等3热处 理 人工时效处理4涂漆 非加工面涂防锈12漆5铣 铣22mm.孔和13H8mm.孔 的 外 端面 专用铣床6铣 铣两个内侧面 专用铣床7铣 铣中轴孔端面 专用铣床8铣 铣中轴孔另一端面 专用铣床9钻 钻平行于结合面 的13H8mm孔和 16E8mm孔，22mm.孔后 使三孔直径为10mm专用钻床10粗铣、精铣 以上一步钻出的3个 10mm 孔 定 位，粗、精铣结合 面以及垂直于结 合面的平面

29、至规 定尺寸。专用铣床11钻铰 钻、铰3互锁孔12钻铰 钻、铰结合面上8个9mm 孔 专用钻床13钻铰 钻，铰 2 个 8F9mm 销孔，专用钻床14钻 钻 3 个10.6mm孔 专用钻床15钻铰6个平行于结合面 的13F9mm 孔 专用钻床1316钻铰 垂直于结合面的 13H8mm 孔 专用钻床17扩 扩12.4mm 孔 扩 M18 至 15.2mm专用钻床18镗 镗23H9mm 孔 20mm 孔 专用镗床19钻铰 钻，铰8H11mm孔 专用钻床20扩铰 扩，铰22mm 孔 专用钻床 攻丝 攻丝M181.5专用钻床21锪 锪21，11，30孔 专用钻床22车 车沟槽20.2H9车床23检验

30、检查各部尺寸及 精度 第三节 第三节 主要表面的加工 主要表面的加工 一、一、变速器侧盖的平面加工变速器侧盖的平面加工 平面的粗加工和半精加工常选择刨削和铣削加工。刨削箱体平面的主要特点是：刀具结构简单；机床调整方便；在龙门刨床上 可以用几个刀架，在一次安装工件中，同时加工几个表面，于是，经济地保证了 这些表面的位置精度。箱体平面铣削加工的生产率比刨削高。在成批生产中，常采用铣削加工。当 批量较大时，常在多轴龙门铣床上用几把铣刀同时加工几个平面，即保证了平面 间的位置精度，又提高了生产率。二、二、孔的加工孔的加工14由于主轴孔的精度比其它轴孔精度高，表面粗糙度值比其它轴孔小，故应在 其它轴孔加

31、工后再单独进行主轴孔的精加工（或光整加工）。目前机床主轴箱主轴孔的精加工方案有：精镗浮动镗；金刚镗珩磨；金 刚镗滚压。上述主轴孔精加工方案中的最终工序所使用的刀具都具有径向“浮动”性质，这对提高孔的尺寸精度、减小表面粗糙度值是有利的，但不能提高孔的位置精度。孔的位置精度应由前一工序（或工步）予以保证。从工艺要求上，精镗和半精镗应在不同的设备上进行。若设备条件不足，也 应在半精镗之后，把被夹紧的工件松开，以便使夹紧压力或内应力造成的工件变 形在精镗工序中得以纠正。箱体的孔系，是有位置精度要求的各孔的总和，其中有平行孔系和同轴孔系 两类。平行孔系主要技术要求是各平行孔中心线之间以及孔中心线与基准面

32、之间 的尺寸精度和平行精度根据生产类型的不同，可以在普通镗床上或专用镗床上加 工。单件小批生产箱体时，为保证孔距精度主要采用划线法。为了提高划线找正 的精度，可采用试切法，虽然精度有所提高，但由于划线、试切、测量都要消耗 较多的时间，所以生产率仍很低。坐标法加工孔系，许多工厂在单件小批生产中也广泛采用，特别是在普通镗 床上加装较精密的测量装置（如数显等）后，可以较大地提高其坐标位移精度。必须指出，采用坐标法加工孔系时，原始孔和加工顺序的选定是很重要的。因为，各排孔的孔距是靠坐标尺寸保证的。坐标尺寸的积累误差会影响孔距精度。如果原始孔和孔的假定顺序选择的合理，就可以减少积累误差。成批或大量生产箱

33、体时，加工孔系都采用镗模。孔距精度主要取决于镗模的 精度和安装质量。虽然镗模制造比较复杂，造价较高，但可利用精度不高的机床 加工出精度较高的工件。因此，在某些情况下，小批生产也可考虑使用镗模加工 平行孔系。同轴孔系的主要技术要求是各孔的同轴度精度。成批生产时，箱体的 同轴孔系的同轴度大部分是用镗模保证，单件小批生产中，在普通镗床上用以下 两种方法进行加工：1.1.从箱体一端进行加工从箱体一端进行加工15加工同轴孔系时，出现同轴度误差的主要原因是：当主轴进给时，镗杆在重力作用下，使主轴产生挠度而引起孔的同轴度误差；当工作台进给时，导轨的直线度误差会影响各孔的同轴度精度。对于箱壁较近的同轴孔，可采用导向套加工同轴孔。对于大型箱体，可利用 镗床后立柱导套支承镗杆。2.2.从箱体两端进行镗孔从箱体两端进行镗孔 一般是采用“调头镗”使工件在一次安装下，镗完一端的孔后，将镗床工作 台回转 180 0，