CD-130汽车变速器箱体加工课程设计说明书

说明书目录一、摘要 二、 CD130汽车变速箱 2.1 CD130汽车变速箱箱体零件2.2 CD130汽车变速箱箱体零件分析2.3零件图上的主要技术要求三、 CD130汽车变速箱体加工工序制定 3.1 变速箱体机械加工特点3.2 CD130汽车变速箱箱体零件加工工艺分析3.3 CD130汽车变速箱箱体零件具体加工工序 四、夹具综述 4.1 夹具设计中的特点 4.2 夹具设计的发展的趋势 4.3 机床夹具的组成 4.4 机床夹具的作用 五、精铣窗口面及凸台面的铣床夹具 5.1 方案技术要求 5.2 精铣窗口面及凸台面的铣床夹具设计 5.2.1 定位基准的选择 5.2.2 定位元件的设计 5.2.3 铣削力与夹紧力的计算 5.2.4 夹紧装置及夹具体设计 六 、设计小结 七、 参考文献 一、摘要：“机械制造技术基础课程设计”是机械类专业重要的实践教学环节,旨在培养学生设计“机械加工工艺规程”和“机床夹具”的工程实践能力。本次课程设计的重点是机床夹具的设计。 机床夹具是夹具中的一种，将其固定到机床上，可以使被加工件对刀具与机床保持正确的相对位置，并克服切削力的影响。使加工顺利进行。机床夹具分为通用夹具、专用夹具、通用可调夹具和成组夹具、组合夹具合随行夹具几种.在机床上加工工件时，为了使工件在该工序所加工的表面能达到规定的尺寸和位置公差要求，在开动机床进行加工之前，必须首先使工件占有一正确位置。通常把确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程，称为定位。当工件定位后，为了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而破坏定位，还应该用一定的机构或装置将工件加以固定。工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作，称为加紧。将工件定位、夹紧的过程称为装夹。工件装夹是否正确、迅速、方便和可靠，将直接影响工件的加工质量、生产效率、制造成本和操作安全。在成批、大量生产中，工件的装夹是通过机床夹具来实现的。 二、CD130汽车变速箱箱体零件分析：2.1 CD130汽车变速箱箱体零件：本次课程设计是对CD130汽车变速箱箱体整个加工工艺过程的编制以及对于粗镗轴承孔工序的镗床夹具进行设计。CD130汽车变速箱箱体零件是汽车的基础零件之一，它属于平面型（非回转体型）薄壁箱体零件，尺寸较大，结构复杂，其上有精度要求较高的平面和孔系，以及较多的联接螺纹孔。它支承各传动轴，保证各轴之间的中心距及平行度，并把轴和齿轮等有关零件和机构联接为一整体， 使这些零件保持正确的相对位置，以便其上各个机构和零件彼此能正确、协调地工作。因此，变速箱的加工质量直接影响变速箱的装配质量，进而影响机器的使用性能和寿命。箱体零件的毛坯通常采用铸铁件，因为灰铸铁具有较好的耐磨性、减震性以及良好的铸造性能和可加工性，而且价格低廉。所以箱体零件广泛采用此材料。箱体上大于3050mm的孔，会铸造出顶孔，减少加工余量。2.2 CD130汽车变速箱箱体零件分析：由CD130汽车变速箱箱体零件图分析可知，它的外表面上有五个平面需要进行加工。支承孔系在前后端面上，此外各表面上还需加工一系列螺纹孔，它们相互间有一定的位置要求。分析如下：1.以顶面T3为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：顶面T3的粗、精铣削加工；面上6个M12螺纹孔的加工；2个工艺孔加工。其中顶面T3表面粗糙度要求为3.2，6个螺纹孔有位置度要求为0.15mm，顶面T3的平面度允差不大于0.08mm。2.以支承孔D1D2、支承孔D3D4为主的支承孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：2个轴承孔D1D2、2个轴承孔D3D4和2个在同一中心线上与两端面相垂直的D5D6倒车齿轮轴孔；与上述3组孔系轴线相垂直的T1T2前后外端面；前端面T2上的6个M10螺纹孔，以及后端面T1上4个M12的螺纹孔。其中6个M8螺纹孔的位置度要求以及4 个M12螺纹孔的位置度要求均为0.15mm。孔D1D2不同轴度允许误差不大于0.025mm,孔D3D4不同轴度允许误差不大于0.025mm,孔D5D6不同轴度允许误差不大于0.01mm,孔D3D4与D1D2、D5D6与D1D2轴心线不平行度不大于0. 015/100,端面 T1与T2的平行度允差不大于0.08mm,端面TlT2对T3的垂直度允差不大于0.03/100， 端面Tl, T2分别对孔D1D2轴线的端跳不大于0.03/100。3.以右侧窗口面为主要加工平面的加工面。这一组加工表面包括：右侧面尺寸为130 和156的窗口凸台面；与窗口面相垂直的6个M8的螺纹孔。其中右侧窗口凸台面有表面粗糙度要求为6.3，6个M8螺纹孔的位置度要求为0.15mm。4.左侧注油锥孔所在加工平面的加工面。2.3零件图上的技术要求：1、未标明圆角处均为R2，铸造斜度为2度；2、铸件应时效处理，硬度RB86-96；3、铸件壁厚允差0.5mm，并无砂眼、疏松、夹渣等缺陷；4、孔D1D2不同轴度允许误差不大于0.025mm；5、孔D3D4不同轴度允许误差不大于0.025mm；6、孔D5D6不同轴度允许误差不大于0.01mm；7、孔D3D4与 D1D2、 D5D6与D1D2轴心线在两个方向（轴心线方向与轴心线垂直方向）上的不平行度不大于0.015100；8、端面T1、T2对T3的垂直度不大于0.03100，顶面T3的平面度公差不大于0.08mm；9、端面T1与T2的平行度公差不大于0.08mm；10、铸件应彻底清砂，其非加工内表面涂硝基耐油漆，非加工外表面涂防锈漆。三、CD130汽车变速箱箱体加工工序制定：3.1 变速箱体机械加工特点：1.粗、精加工分开：粗加工阶段加工余量大、切削力大、切削时所需夹紧力大，因而工件内应力和变形也比较大，就不可能达到高的加工精度和表面质量，因此需要先安排粗加工阶段进行各主要表面的粗加工，再通过精加工逐步减少切削用量、逐步修正弓箭的变形、逐步减少工件的内应力，最终达到较高的精度和表面质量。而粗、精加工分开也可以合理使用机床，粗加工采用功率大、精度低的机床，精加工相反。2.工艺基准：工艺基准是工艺过程中采用的基准。根据用途不同分为以下几种：工序基准、定位基准、测量基准、装配基准。（1）基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要的工作之一，选择定位基准必须从零件整个工艺过程的全局出发，具体情况具体分析，使先行工序为后续工序创造条件，使每个工序都有合适的基准和定位 夹紧方式。基面选择的正确与合理，可以使加工量得到保证，生产率得以提高，否则，不但使加工工艺过程中问题百出，甚至还会造成零件大批报废，使生产无法正常运行。 （2）粗基准的选择：a.若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选该表面为粗基准；b.在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件上每个表面都要加工，则应以加工余量最小的表面作为粗基准；c.在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件有的表面不需要加工时，则应以不加工表面中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基准；d.选为粗基准的表面应尽可能平整光洁，不能有飞边、浇口、冒口及其他缺陷；e.粗基准在同一尺寸方向上通常只允许使用一次。（3）精基准的选择：a.应尽量选用被加工表面的设计基准作为精基准，即“基准重合”；b. 应选择多个表面加工时都能使用的定位基准作为精基准，即“基准统一”；c.当两个表面的相互位置精度及自身的尺寸与形状精度都要求很高时，可采用这两个表面“互为基准”；d.在加工余量尽量小而均匀的精加工工序中，应尽量选择加工表面本身作为定位基准，即“自为基准”。在变速箱体零件加工中，大多工序采用一面双销定位，易于保证各加工面之间的位置精度，简化夹具设计和制造工作。3.2 CD130汽车变速箱箱体零件加工工艺分析：1.孔和平面的加工顺序：对于此箱体零件，采用先面后孔的加工原则，并按上述箱体零件加工特点，先加工箱体上顶面T3，以及顶面的2个工艺孔，为之后的工序提供定位基准，而且多个加工表面均可以上顶面T3为精基准，符合基准统一的原则，并且因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，容易保证孔的加工精度。此外，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平，为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。加工时还应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。2.平面加工分析：其中包括箱体的顶面、底面，便于加工定位及作为加工基准，同时也便于加工后续加 工底面放油孔以及顶面锁紧顶盖用的螺纹孔；还有箱体的左右外侧面，便于之后镗四个孔 和加工安装时的定位加紧；另外，还有后侧面以及前侧面的螺纹孔凸起部分。总的来说， 零件所需加工的平面并不多，位置精度要求不太高，用半精加工就可以实现其设计要求。 3.3 CD130汽车变速箱箱体零件具体加工工序 工序1；铸造毛坯。工序2；铸件检验，达到壁厚允差0.5mm,不能存在砂眼，疏松，夹渣等缺陷。工序3；时效处理，硬度RB86-96。 工序4；粗，精铣上盖结合面。工序5；在上盖接合面钻扩绞孔、攻螺纹：钻顶面T3上6个M8孔；钻、扩、铰2个M10工艺孔。工序6；粗铣前后端面。 工序7；粗铣两侧窗口面及凸台面。工序8；钻左右端面孔。工序9；工件在转台上回转90。 工序10；钻箱体右侧凸台面螺纹底孔。 工序11；粗铣倒档孔内端面，钻加油孔。 工序12；粗镗前后断面轴承孔，扩倒车齿轮轴孔。 工序13；钻底面放油孔。 工序14；精镗前后轴承孔，铰倒车齿轮轴孔。工序15；精铣两侧窗口面 。工序16；前端面6-M8攻螺纹，后端面4-M12攻螺纹。 工序17；精铣倒档孔内端面，取力窗口侧面攻加油螺孔。 工序18；攻窗口面螺纹 。工序19；底面油孔攻丝 。工序20；精铣前后端面 。工序21；去毛刺。 工序22；清洗 ：在温度80C-90C含0.4-1.1的苏打及0.25-0.5亚硝酸钠溶液中清洗零件,清洗后用压缩空气吹干净。 工序23；终检。 工序24：涂漆，非加工内表面涂硝基耐油漆，非加工外表面涂防锈漆。 四、夹具综述 4.1 夹具设计中的特点 1.保证工件的加工精度。2.提高生产效率、降低制造成本。3.操作方便、省力和安全。4.便于排屑。5.有良好的结构工艺性。因此，夹具设计要保证以下几个条件。 1.夹具的结构应与其用途及生产规模相适应。2.保证工件的精度。3.保证使用方便与安全。4.正确处理作用力的平衡问题。5.结构简单，有良好的结构工艺性和劳动条件。6.注意夹具与机床、辅助工具、刀具、量具之间的联系。7.应能降低工件的制造成本。4.2 夹具设计的发展的趋势 在机械制造中，为了适应新产品的不断发展要求。因此在夹具设计过程中有朝着下列方向发展的趋势 1.功能柔性化。2.传动高效化。3.自动化。4.制造的精密化。5.旋转夹具的高速化。6.机构标准化。7.模块化。8.设计自动化。4.3 机床夹具的组成 1.定位装置。2.夹紧装置。3.导向、对刀元件。4.连接元件。5.其它装置或元件。6.夹具体。4.4 机床夹具的作用 （1）保证加工精度 机床夹具可准确确定工件、刀具和机床之间的相对位置，可以保证加工精度。（2）提高生产效率 机床夹具可快速地将工件定位和夹紧，减少辅助时间。（3）减轻劳动强度 采用机械、气动、液动等夹紧机构，可以减轻工人的劳动强度。（4）扩大机床的工艺范围 利用机床夹具，可使机床的加工范围扩大，例如在卧式车床刀架处安装镗孔夹具，可对箱体孔进行镗孔加工。五、精铣窗口面及凸台面的铣床夹具 5.1 方案技术要求 本夹具主要用来加工CD130汽车变速箱箱体的凸台面和窗口面。由加工本道工序内容可知，铣削加工要达到的要求为：左右端面有尺寸要求258.0mm，左侧凸台面与底面工艺孔轴线分别有尺寸要求，左侧凸台面的尺寸精度为以及凸台面和窗口面均有表面粗糙度要求为6.3 。因此在本道工序加工时，主要应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。5.2 精铣窗口面及凸台面的铣床夹具设计 5.2.1 定位基准的选择在进行凸台面和窗口面的精铣加工工序时，上盖接合面已经精铣，以及上盖接合面上已经钻、铰孔、攻螺纹，前后端面已经粗铣。因此工件选用顶面与两工艺孔作为定位基面。选择顶面作为定位基面限制了工件的三个自由度，而两工艺孔作为定位基面，分别限制了工件的一个和两个自由度。即两个工艺孔作为定位基面共限制了工件的三个自由度。即一面两孔定位。工件以一面两孔定位时，夹具上的定位元件是：一面两销。其中一面为支承板，两销为一短圆柱销和一菱形销。为了提高加工效率，现决定用两把铣刀对汽车变速箱箱体的凸台面和窗口端面同时进行精铣加工。 5.2.2 定位元件的设计 本工序选用的定位基准为一面两孔定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。本工序选用的定位基准为一面两孔定位，为了保证一批工件都能装入第二个销，又不增大转角误差，就必须将销与孔重叠部分削去，如图3-1所示。圆柱销去一部分后成为削边销（又叫菱形销）。削边量越大，连心线方向的间隙也越大。当间隙达到时，便满足了工件顺利装卸的条件。由于这种方向的间隙，不增大工件的转角误差，因而定位精度较高。根据公式： 得：实际定位时，可由来调剂，因此可忽略，取由图3-1可知而 代入得由于和的数值很小，可以忽略不计，所以，即或削边销与孔的最小配合间隙为削边销的宽度只在加工精度要求高时才需计算削边销已标准化了，尺寸通常可按表3-1选取。其有关数据可查夹具标准或夹具手册定位销尺寸的计算：设已知工件两定位基准孔为、，两孔中心距为a. 确定两定位销中心距及其公差。两定位销中心距的基本尺寸取工件两孔中心距的基本偏差L（若两孔中心距的偏差不对称时，应计算两孔中心距的平均尺寸为基本尺寸，偏差对称分布），两销中心距公差取工件两孔中心距公差的1/31/5,即两定位销中心距及其公差为b. 确定圆柱销直径d的基本尺寸及公差。圆柱销d的基本尺寸取工件孔的最小极限尺寸，其公差带一般取g6或h7 c. 确定菱形销的结构尺寸和偏差。菱形销的结构尺寸通常按表3-1选取。按选定的b与的关系式求，即菱形销的最大直径 根据菱形销直径的公差等级取IT6或IT7，基本偏差取h,最后写出菱形销的基本尺寸及公差。一面两孔定位时定位误差的分析与计算由加工工艺孔工序简图可计算出两工艺孔中心距。由于两工艺孔有位置度公差，所以其尺寸公差为所以两工艺孔的中心距为 ，而两工艺孔尺寸为。根据机床夹具设计手册削边销与圆柱销的设计计算过程如下：.确定两定位销中心距尺寸及其偏差。两定位销的中心距的基本尺寸应等于两定位中心孔的平均尺寸，其公差一般为，因此：=, .确定圆柱销直径及其公差圆柱销直径的基本尺寸应等于与之配合的工件孔的最小极限尺寸，其公差带一般取g6或h7 （基准孔最小直径） 取h7， 所以圆柱销尺寸为 .削边销的宽度b和B 由表3-1得 （由机床夹具设计手册） ，.确定削边销直径及其公差a.由公式计算其中 所以采用修圆菱形销，应以代替b进行计算。b.按公式算出菱形销的最大直径c.确定菱形销的公差等级。菱形销直径的公差等级一般取IT6或IT7，因IT6=0.011mm，所以.计算定位误差。工件以一面两孔在夹具的一面两销上定位时，如图3-2所示： 由于孔与圆柱销存在最大配合间隙 ，孔与菱形销存在最大配合间隙，因此会产生直线位移误差和角位移误差，两者组成基准位移误差，即=+因，所以直线位移误差受的控制。由于工件可在任意方向位移时，=如图3-2b所示，当工件可在任意方向移动时，定位基准的最大转角为 所以=0.0258.5.2.3 铣削力与夹紧力的计算 根据机械加工工艺手册可查得：铣削力计算公式为圆周分力 查表可得： 代入得 =查表可得铣削水平分力、垂直分力、轴向分力与圆周分力的比值为： ，.当用两把铣刀同时加工时铣削水平分力 铣削加工产生的水平分力应由夹紧力产生的摩擦力平衡。 即： （） 计算出的理论夹紧力F再乘以安全系数k既为实际所需夹紧力即： ，取k=2 5.2.4 夹紧装置及夹具体设计 用一面两销定位，用螺栓装置夹紧（如图所示，具体标注等看夹具装配图）六 、设计小结 本次机械制造工程学的课程设计是CD-130汽车变速箱体的加工工艺以及在加工过程中所需要的夹具，我们小组是负责精铣窗口面及凸台面时使用的铣床夹具的设计，让我对于铣床夹具有了一个更为全面的认识，也让我知道从理论到实际还有很大的一段距离要努力。这三个星期的课程设计，最大的感受就是只要用心去做，就一定可以做好。刚开始拿到图纸时，完全不知该如何下手，慢慢的通过复习原来的知识，和小组成员一起一步一步将工件的组成弄清楚，并且逐渐学以致用，不再让书本知识在课本上映着，而是熟悉于自己的脑子中。在设计的过程中，我们小组分工明确，很好的发挥了团队的精神，从查资料到讨论方案，最后画图以及前前后后的修改，我们每个人都很认真同时也付出了很大的努力。在此次可称设计中，我们都觉得收获特别大，对我们每个人能力的提高都有一个比较好的提升。夹具的设计也是对我们的考验和历练，为以后工作做好的铺垫。在机械加工工艺规程的制定过程的安排原则：1：先加工基准面，再加工其他表面2：一般情况下，先加工平面后加工孔3：先加工主要表面，后加工次要表面4：先安排粗加工工序，后安排精加工工序这四个原则是箱体加工的主要依据，通过这四个原则，箱体的样子就可以被加工出来。在设计箱体加工过程需要的夹具时，参考了制造工程学书和夹具设计手册所讲，分析了定位和夹紧方式，确定了夹紧所需的零件，并且通过AutoCAD和Pro/E软件，在电脑中做出了模拟夹具，最终设计出了夹具。 七、 参考文献 1 王杰. 机械制造工程学，北京邮电大学出版社，20032 薛源顺. 机床夹具图册，机械工业出版社，20033 龚定安. 机床夹具设计，陕西科技出版社，19814 王杰、李旦、邵东向，机床专用夹具图册，哈尔滨工业大学出版社，200517