汽车变速器壳体工艺及夹具设计说明书

汽车变速器壳体工艺及夹具设计说明书内容摘要：

式中 22,DD —— 工件定位孔的直径公差（ mm）； 1d —— 圆柱定位销的直径公差（ mm）； 2d —— 菱形定位销的直径公差（ mm）； 沈阳理工大学学士论文 24 min1X —— 圆柱定位销与孔间的最小间隙（ mm）； L—— 中心距（ mm）。 则 由公式 （ ） 得 ： 01 8 367204 1 2 2 t a n a mmmmY 10 001  （ ） 因 0B ，得定位误差为： mmmmYD  （ ） 设计结果见图。 图 切削力及夹紧力的计算 在机械加工过程中，为保持工件定位时所确定的正确的加工位置，为防止工件在切削力，惯性力，离心力及重力等作用下发生位移和震动，一般机床夹具都应有个夹紧装置，以将工件夹紧。 夹紧装置分为手动夹紧和机动夹紧。 根据结构和功用，典型夹紧装置由力源装置；中间传力机构；夹紧元件。 本设计的两套夹紧装置采用机动夹紧。 其中铣床夹具采用液压夹紧机构，镗床夹具采用联动夹紧机构。 确定夹紧力的方向，作用点和大小时，应该根据工件 的结构特点，加工表面要求并结合工件加工中的受力状况及定位元件的结构和布置方式等综合考虑。 沈阳理工大学学士论文 25 本设计的夹紧力基本上符合下面 的要求。 夹紧力的方向应有助于 定位稳定，且主夹紧力应朝向主要定位基面；夹紧力的方向应该有利于减小夹紧力；夹紧力的方向应是工件钢度较高的方向。 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内；夹紧力的作用点应选在工件钢度较高的部位；夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。 夹紧力估算： 钻削力：采用的是高速钢组合钻头，故而进给力计算公式 查表得： FfYZff kfdGF FfFf[5] （ ） 此工序钻 Ф 8 孔， Ф 孔 由文献查表得安全系数为： , , 64 3210   kk kkkk )190(HBkp  （ ） 所以： )190170( m i n pk )190290( m a x pk 取 pk 所以钻削力为： FfYZff kfdGF FfFf1 [5] （ ） 中其他参数查表得： ,8 ,42021   fdd ZC FfFf 所以 由公式（ ）得 ： NF f   NF f   同时有四个钻头同时加工，如图 工件截面受力分析： Y 方向平衡： 沈阳理工大学学士论文 26 0Y 即： 0)(22 21  ffG FFWY （ ） NFFW ffG 5 7 9 7 9 021  相对与 A 点的转距和为 0 即 0 EM （ ） 图 如图 所示： 280 44273317 DCDE 因为：  ar c tgDCDE 所以：  BC=280200=80 所以：  tgB C tgAB  所以 由公式（ ）得 ： 04442315323)(3202121, ffffGGF FF FFWWM 因为： 沈阳理工大学学士论文 27 21, ffGG FFWW  21 ffG FFW  所以： 12, )320271()320365( ffG FFW  NNFFW ffG 4945 22, 综上所述夹紧力需要 两个 NWNW GG 385,5791  ，一个 夹具的机构设计 因为工件是大量生产，夹紧力又比较大，所以采用液压夹紧，液压缸选用通用系列查文献表得本次设 计选用 5016 和 5019 型两种液压缸。 本设计中铣床夹具选择由两个液压缸直接带动夹爪进行压紧，镗床夹具则使用单件同向联动夹紧机构，可以提高生产率。 因为尺寸要求和位置要求比较多所以需要限制除y 的 5 个自由度。 由于箱体零件典型的一面两销定位方式可以同时满足以上两种定位要求，所以对于铣床和镗床夹具都选择一面两销完全定位的方式。 这样夹具装卸比较容易有利于提高加工速度和生产效率，液压系统传动力大工作平稳可靠，噪音小，劳动条件和经济性都比较实惠。 第二套夹具的设计 铣床夹具是为了加工前台阶面（铣平，保证表面质量）因为没有尺寸要求所以需要限制 zx, 两个自由度。 由于箱体零件典型的一面两销定位方式可以同时满足以上两种定位要求，所以对于夹具铣床选择一面两销完全定位的方式。 沈阳理工大学学士论文 28 夹具功能简图和工作原理 图 第二套夹具简图 工作原理：夹具采用液压系统传动装置，通过油液 推动活塞带动支撑杆与直角连接板夹抓实现对零件的夹紧与放开，此夹具同样采用一面两销定位，外面的液压回路当上面的为进油 口时下面为出油口，实现放开。 当下面的为进油口时，上面的为出油口实现夹紧。 直角连接板的作用是迫使夹抓离开零件。 常用的定位元件有支承板和平面支承钉等。 这类是呈面接触的定位元件。 本设计中夹具选择支承板作为定位元件。 夹具动力装置设计 由于液压装置 系统有以下特点：液压油油压高，传动力大，同比条件下液压缸比气压缸 小的多；油液的不可能性使压紧刚度高，工作平稳，可靠。 液压传动噪声小，劳动条件比较好，所以本设计选用液压装置。 液压发展到目前的水平主要是由于液压本身的特点所致，随着工业的发展，当前液压技术正向高 压 、高速、大功率、高效、低噪音、经久耐用、高度集成化的方向发展。 液压传动技术必将广泛地应用于各个工业领域 [10]。 沈阳理工大学学士论文 29 图 液压装置的油路图设计：设计如图 2－ 9 油液经滤油器 12 进入柱塞泵 8，通过单向阀 7 与快换接头 3 进入夹具液压缸 1。 电接点压力表用于显示液压系统的工作压力，溢流阀的作用是防止系统过滤，电磁卸荷阀 10 兼有卸荷，换向，保压的作用 [10]。 沈阳理工大学学士论文 30 3 专用刀 、 量具设计 专用刀具设计 变速器箱体零 件加工中有一部分工序是采用用专用刀具或复合刀具进行加工的，多数为为钻削或铣、镗削，或它们的复合削。 在此设计工艺里第 7 工序粗镗侧面上孔的镗刀。 此镗刀同时可以用于后面工序的半精加工与精加工。 刀具选择 实际生产情况是很复杂的，不紧要考虑生产率，还要考虑经济性等许多因素。 在某一具体情况下，究竟选择那种刀具最为合适，须根据实际情况决定。 此时要考虑工件材料，工件要求精度和光洁度，批量等决定选择最合适的刀具。 本工序是大批量加工 Ф 90，Ф 100 的孔，而 镗刀是加工内孔时比较广泛的一种刀具加工小孔时多半将刀 片焊在刀杆上，或是做成整体高速镗刀；加工孔径大于 Ф 20Ф 30时，一般都用杆镗，本设计要加工的孔为Ф 90，Ф 100，为了避免镗杆过粗，宜采用镗刀块，镗刀块与镗杆刀槽滑配合，粗镗，半精镗时用特制的双角度螺钉将刀块压向刀槽支承面，并紧固住，精镗时可以浮动。 本设计采用如图。 这种结构的镗刀块对镗杆刀槽的精度要求比较高，特别是精镗刀杆，否则镗孔精度就不容易保证达到 7 级，并且也不稳定。 所以本设计的镗杆应该满足以下技术要求：刀槽两侧面不平行度应在宽度公差范围内；刀槽与镗杆的不对称性也应在刀槽宽 度公差范围内；刀槽后支承面与镗杆中心先的不垂直度不容许大于 ；定位螺钉孔与刀槽侧面在径向剖面的相交角容差为 39。 10 ；在轴向剖面内的相交角容差为 +30’；定位销孔中心偏离镗杆中心不大于 ，同时要修定位销角度面，以使定位销错位不超过 ；定位销与刀块相应全面接触，用涂色法检查。 满足上述要求时，同镗刀块精镗孔（浮动）很容易达到 67 级精度要求；半精镗也可达到 89 级精度。 沈阳理工大学学士论文 31 图 刀具材料选择 刀具材料选择的是否恰当对刀具的生产率有重要的影响，在设计刀具时一开始就应考虑正确选择刀具材料。 因为硬质合金比高速钢及其他工具钢生产率高的多，因此，在能采用硬质合金的情况下应竟可能的采用。 这是一个提高刀具生产率的十分重要的方向。 但是由于目前硬质合金钢的性能还有许多缺憾，如脆性大，极难加工等，使它在许多刀具上应用困难。 因而目前许多复杂刀具及切削条件差的刀具主要还是应用高速钢 [11]。 查表确定材料用硬质合金其性能为：硬度： HRA8994；维持切削性能的最高温度：8001000；抗弯强度： 90250； 工艺性能：压制烧结后使用，不能冷热加工，多锒片使用，无需热处理 . 确定合理的切削方式 及工作角度 所谓切削方式，是指在刀齿上以一定的方式分配切削厚度和宽度。 从已学过的分层拉削方式和轮切削方式的比较中可知，切削方式选择的是否恰当对刀具的切削效率，切削负荷，耐用度及加工表面质量都有着很大的影响。 参照资料，查表选取如下合适切削角度： 00000 6,75,6,14  sr [11] 沈阳理工大学学士论文 32 妥善解决刀具的排屑，容屑，断屑问题 任何刀具在切削过程中都将切下很多切屑。 必须妥善的处理切屑，使它能顺利的不段排出，或自由容纳在容屑槽内，才能保证刀具的正常工作，否则，将发生却屑堵塞现象，甚至损坏刀具。 但是各种刀具的容屑空间的形式是不同的，概括起来可分为三种形式：自由容屑空间；半封闭容屑空间；封闭容屑空间。 本设计的镗刀采用半封闭容屑空间。 合理的确定刀具的结构参数 所谓结构参数，包括刀体尺寸，刀齿形状和尺寸，容屑槽的形状和尺寸，刀齿齿数，装卡部分的尺寸等。 设计刀具参数时，必须考虑一系列问题，如强度，精度，生产率，容屑要求等 等， 1．刀片边长 L 等于刀片内切圆直径 d 切削刃实际参加工作长度 srpse sianL  c os [6] （ ） 即 由公式（ ）得 ： mmL se os75s in 8 00  而 seLL  所以 L= 2．刀片厚度 s 用惯线图求得 S= 3．刀尖圆弧半径 r 用 惯性线求得 mmr  由上面计算并查表可得本设计的镗刀参数为： 00190,20,,rpnprmmmmmrmmdmmSmmL 正确设计刀具的轮廓 对于加工表面的刀具，设计刀具轮廓是刀具设计的一项重要内容。 轮廓设计的精度沈阳理工大学学士论文 33 将直接影响加工工件的精度，应努力提高刀具轮廓的设计精度 本设计主要是镗刀块的设计：参考资料设计参数如图 所示： 图 专用量具设计 变速器箱体零件主要加工表 面和孔，关键工序加工中需要测量尺寸公差，形状位置公差及表面质量，许多工序都需要用到专用量具。 在此设计倒车惰轮轴承孔  mm 测量使用的量 规如下： 量规工作尺寸的确定 由于 185。 )( IT 查表得： IT8= 8 级精度的孔。 1．由孔上下偏差画出公差带图 ，如图 所示： 因为：  沈阳理工大学学士论文 34 所以： ES=+ EI= 图 2．由表查出工作量规的制造公差 T 和通规位置要素 Z 的值，并标在公差带图上； 孔用量规：制造公差 T= ； 通规位置要素 Z= ； 3．参看图 ，计算各种量规的极限偏差和确定量规的工作尺寸： 通端： 上偏差 =EI+Z+T/2=++=。 下偏差 = EI+ZZ/2=+=。 止端： 上偏差 =ES=+ ； 下偏差 =EST== ； 工作尺寸： 通端： 0 0 0 0 0 0   止端： 0   量规的技术要求 孔用塞规的材料可用淬硬钢（合金工具钢，碳素工具钢，渗碳钢）或硬质合金的材料制造，也可在测量面上镀上以厚度。