变速箱体加工工艺设计(1).docx
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1、广东工业大学华立学院 本科毕业设计(论文)变速箱体加工工艺设计系 部 机电与信息工程学部 专 业 材料成型及其控制工程 班 级 14材料1班 学 号 511412020016 学生姓名 麦升元 指导老师 肖金 摘 要随着汽车制造业快速的发展 ,汽车己为世界经济的发展、人类生活水平的提高,产生了无可取代的影响。变速箱体作为汽车变速箱的重要组成部分,是汽车换挡、换速的保障;有着无可替代的作用。因此变速箱体的加工工艺的合理性和加工设备与刀具的适用性,是零件质量的重要保证。本文通过运用机械制造工艺学、数控机床等相关课程的一些基础概念以及在实习过程中获得的有关实践方面的知识,科学的准备相关部件的生产以及
2、加工顺序,选择合理的工艺,确定合适的结构尺寸,进而保证加工的质量水平,提升加工效率。关键词:变速箱体,工艺,加工设计Abstract Along with the development of the fast car manufacturing, automobile oneself to the development of world economy, the improvement of human life, has a irreplaceable effect. Gear case as an important part of automobile transmission, i
3、s the guarantee of auto shift, changing speed; Has the irreplaceable role. So the rationality of the processing technology of gear case and the applicability of the processing equipment and tool, is the important guarantee of quality components.In this paper, by using mechanical manufacturing techno
4、logy, the basic theory and the numerical control engine bed course learned practical knowledge on the production practice, the reasonable arrangement of parts processing and process route, process determine the problem such as size, ensure parts processing quality, improve production efficiency.Keyw
5、ords : gear case,processing technic,Processing design 目录1 绪论11.1设计的选题意义11.2设计的主要内容22 变速箱体加工工艺分析及设计42.1变速箱的工作原理42.2变速箱体的分析42.3变速箱体的加工精度要求分析52.4变速箱体表面粗糙度的分析62.5变速箱毛坯的确定72.6加工设备与刀具、夹具和测量工具的选择83 变速器箱体工艺的设计103.1 零件的分析103.1.1 零件的作用103.1.2 零件的工艺分析103.2 确定生产类型113.3 铸造工艺设计113.3.1 铸造方法的选择113.3.2 铸造机械加工余量的确定12
6、3.4 定位基准的选择原则12341精基准的选择原则13342 粗基准的选择原则133.5 工艺路线的确定153.5.1加工方法的选择153.5.2 加工余量、工序尺寸及其公差的确定153.6 加工工序的确定193.7 确定切削余量204 夹具的设计314.1 钻变速器体上表面工艺孔夹具324.1.1 速器体定位基准的选择324.1.2 力的计算分析324.1.3 夹紧元件及动力装置确定334.1.4 钻套、衬套、钻模板及夹具体设计344.2 主轴承孔加工夹具的设计354.2.1 定位基准的选择354.2.2 定位元件的设计354.2.3 定位误差分析与计算364.2.4夹具设计及操作的简要说
7、明37总 结38参考文献391 绪论制造业是国家发展以及社会进步的动力,但是汽车制造会是将来面对大众普通消费者的重要机械设计制造产品,而随着国家综合实力的发展使人民生活水平不断地提高,人们对汽车的要求变得更加多,所以我们一定要对汽车及汽车零件的研发设计与加工投入很多的精力。所以明白机械构件中各种零件的加工技术指标以及相关的工艺是十分有必要的。本文主要是进行汽车变速箱的机械构件相关的设计工作,在这个过程中能够复习并重新理解例如冲压工艺与模具设计、机械制造技术等相关专业课的基础理论,此外还有利于笔者进一步提升对相关专业理论的理解以及综合应用的素养。在本次设计中,笔者设计出变速箱中的一些零件的结构图
8、等图纸,并选择合适的加工工艺,进而使得变速箱满足使用要求。经过本次设计,能够很好的帮助笔者对变速箱生产过程有一个大体的认识,并且全方位的认识,可以融会贯通整个加工生产过程以及相关的加工基础理论,具有判别择取合理加工工艺以及机械的能力,熟悉夹具以及相关工艺参数的设置,具有确保加工精度以及加工质量的能力。基本拥有找到并处理现场加工过程中出现的问题,知道当今前沿的加工工艺以及优秀前卫的制造工业的发展趋势。1.1设计的选题意义 当今是一个汽车制造行业持续进步的时期,尤其是在汽车大规模生产以及各地汽车工业基地飞速成立的方面而言,汽车俨然已经在促进全球经济发展方面以及提升人们生活水平方面起到了不可忽视的重
9、要作用。可以说在人类社会发展方面更是付出了相当重要的努力,伴随着汽车行业的不断进步,在全球范围内出现了跨越时代的变革。变速箱是汽车传动系统中相当关键的部件,变速箱的质量好坏等将会直接影响汽车的动力输出、燃油的经济性、机械可靠度、传动系统的稳定性以及传动效率。尽管变速箱拥有换挡冲击明显、结构尺寸大、操控较为繁琐等不足之处,但是它具有传动效率高、生产工艺比较成熟以及制造花费较少的优势,在现代汽车上广泛使用。在当今使用自动变速器的汽车日益增多,但是手动变速器仍然占据了相当大的市场。与自动变速箱相比较而言,手动变速箱具有使用步骤繁琐的缺点,但是其具有良好的操作体验、优秀的传动效率以及优良的燃油经济性等
10、特点。另外,手动变速箱的动力输出较为直接,汽车可以快速超车、变道以及加速等。手动变速箱推出的时间较早,早已经过相当久的时间的探究,各个方面的工艺等指标都比较成熟,此外其生产以及维护的费用也比较低廉。因此无论是了解手动变速器或者是自动变速器的制造都脱不开对变速箱体的加工设计还有了解。选择这个题目来进行研究,可以促进笔者进一步理解大学期间所学的专业课知识,并在实践过程中综合运用所学的知识。在本次设计过程中应当依据国家相关标准执行,对于一个机械构件的生产而言,除了要保证其质量合格可靠,还要斟酌其生产成本以及收益等方面,这些都是一个合格的设计人员所必须拥有的基本素养。1.2设计的主要内容本次设计工作可
11、以划分为两个方面:其一,变速箱的生产工艺、夹具的选择部分。由于精度要求、各个机械结构的尺寸、技术方面是否具备相应的条件以及质量要求等方面均不尽相同。因此需要考虑具体的生产工艺的实际状况,在实际的生产加工过程中应当全面思考机床具体性能、生产效率等很多种相关要素,进而择取一个科学合理的生产方案。同时科学分配加工的先后次序,通过具体的加工流程吗,进而加工出满足要求的构件,然后汇总成高效科学的加工方案。其二,夹具选择以及设计部分。对于夹具而言,其作用在于能够迅速将加工工件安放在规定的位置上,并且在例如切割、检测、组装等工序中均会使用的装置统称为夹具。将夹具应用到机床上,进而实现工件的快速安放定位工作,
12、也称之为机床夹具。对于切割加工、检测、组装等加工工序中,往往会采用许多夹具进而实现定位并国定加工对象的功能,使得加工对象能够准确安放在指定的位置,提高加工的精度以及提升质量水准,并最终增加生产效率和经济效益。2 变速箱体加工工艺分析及设计 2.1变速箱的工作原理对于变速箱而言,其工作模式由发动机的性能所决定。第一,一切发动机均有其特定的峰值转速;此外,发动机的最高输出功率与最高输出扭矩之间均存在于某个转速区间。比如说,发动机的最高输出功率在六千转的时候出现。对于变速箱而言,它的存在能够使得汽车的发动机与车轮的转速之间存在一定的变速比率,合适的档位可以使得发动机处于最优的工作状态。在一定程度上,
13、变速箱能够灵活快速的改变转速比。对于手动变速器而言,也称之为手动挡,其工作的特性为:需要手动拉动变速档位杆进而使得变速箱内的齿轮改变组合方式,进而实现选择不同传动比的功能,最终实现变速。当离合器起作用的时候,驾驶者才能够拨动档位杆。如果驾驶员的技术高超,使用手动变速器的汽车在加速以及超车的情况下,往往比使用自动变速箱的汽车还要迅速,此外燃油经济性较高也是其优势。基本上手动变速箱均是由齿轮以及转动轴构成的,让不相同的齿轮来组合产生变速还有变矩。2.2变速箱体的分析本次设计先进行相关的变速箱机构构件以及相关零件的分析工作,一般而言,变速箱的零件统称为箱体类零件,这些零件均是大规模的批量生产,还需要
14、进行复杂的加工工序,此外还需要确保零件的精确度。在生产过程中个,箱体的构造应当满足相应的要求,构件中的圆弧倒角也满足加工精度,满足铣刀对加工工件的要求;其中关键在于内孔的直径应当具有较高的精度,尺寸满足要求。如果内孔的直径太大,那么外圆柱段壁厚就会看起来显得比较小,这样的话在数控车床加工过程就比较的困难,还有考虑很多很多的问题来确保箱体的精度,所以装夹也是一个大的问题。但是在这里没有出现这些问题,也就说明作为典型的箱体类零件的加工选择在数控机床上加工的是很合适的选择。2.3变速箱体的加工精度要求分析对于加工精度而言,其具体指工件在经过加工后,实际的尺寸、外形、位置等指标与设计图上的相应指标相差
15、程度。合理的几何指标,就在尺寸方面,表现为平均尺寸;就在几何形状来说,可以说成是绝对的圆、圆柱体、平面面、还有直线等;站住表面之间的互相加工的位置的角度来说,可以说成绝对的平行、垂直、同轴还有对称。工件经过完整的加工工序后,得到的实际几何参数,主要体现在尺寸、形状和位置这三个方面,实际的几何参数与图纸上相应的参数之间的差异程度便称之为加工误差,同样的两者之间的相同程度称之为加工精度。加工精度与误差之间的关系为,前者越大表明后者越小,后者越小意味着工件具有较高的精确度。对于加工而言,存在相当多的影响因素,均会多加工精度产生不同程度的改变,所以即便是相同的加工工艺,在不同的加工环境中,其最后得到的
16、工件精度是不完全相同。因此,这就要求对于所有的加工工序而言,需要细心安排和细腻的调节,此外选择合理的加工参数也是相当重要的。当加工精度出现大幅度的提高后,往往会出现生产效率降低的情况,同时也会提高相应的成本支出。由于机床、夹具等相关的加工机械系统均会存在一定程度的误差,在加工的工序中,这些误差可能会依据具体的加工环境出现累积或者放大的情况,进而造成加工误差。图2.1 变速箱体实物图图2.1就是我们本次需要被加工的箱体的实物图。在这次的数控铣削加工中,零件重要的加工部位有:中间两孔,端面,还有螺纹孔。工件另外的加工部位一般简单加工。从上文的尺寸中,我们能够了解零件尺寸的计算基准面为左侧,方可确保
17、零件的加工精度满足相应的要求。另外,零件的轴向尺寸对于精度的要求不高。2.4变速箱体表面粗糙度的分析对于表面的粗糙度而言,该指标代表了工件经过加工后,其表面的微观构造中几何的光滑程度,也就是代表了进行加工的工件表面的间隔以及微小的凹凸不平整的程度。该指标与宏观的几何形状有一定的差异,同时也与表面波度不太一样。产生粗糙度的原因,基本上为加工的过程中刀具与工件表面之间的存在摩擦作用、其切削工件表面金属的时候会造成金属出现塑性变形,此外加工机械的相关振动也是成因之一。例如机床在进行加工时,刀头和加工面之间存在摩擦作用,同时在进行切削加工时不可避免出现一些高频振动等,以及加工面的材料产生不可恢复的塑性
18、变形等等。由于加工的工艺以及加工工件的材料的不尽相同,在加工面将会出现不同的加工痕迹,其痕迹、外形以及纹理等均存在差异。表面粗糙度和机械工件件的配合度质、耐磨度、抵抗疲劳强度以及振动度等均存在较为紧密的联系,上述因素将会很大程度上影响成品的使用寿命以及机械可靠程度。表面粗糙度决定还有衡量零件表面质量的重要指标。主要提现在对零件的抗耐磨程度、配合时候的稳定性、抗腐蚀程度、密封程度、抵抗疲劳强度、外观是否好看等方面的影响。在论文中我参考的是国标GB/T1311993,由图2.2可以知道加工变速箱箱体零件表面粗糙度的要求不是很高。图2.2变速箱体平面图 2.5变速箱毛坯的确定材料的成形过程是机械制造
19、的重要工艺过程。对于机械制造而言,相当多的零件的成形工艺分为一下几种:采用铸造的方式、采用锻压的方式、采用焊接的方式以及一些非金属材料的成形方式,在得到合格的工件毛坯后,通过切削等加工工艺得到最终的成品。所以,对于毛坯而言,它能够在很大程度上影响加工的质量、耗费、性能以及外形等,是相当关键的,也是机械设计及制造中的关键点。通常而言,工件的具体材料选定后,其毛坯成形的工艺也基本上定下来了。对于如何选择毛坯而言,其准则一般把使用要求作为前提条件,最大程度上减少加工的费用,尽量提高成品的市场竞争力。对于工件的使用需求而言,体现在具体的形状尺寸、加工精度、加工面粗糙程度、力学的性能、物理性能和化学性能
20、等方面。不一样的零件的使用功能的要求,一定要考虑到零件的工艺性能(就像铸造性能、锻造性能、焊接性能等各方面)从而选择使用何种成形工艺。适应性原则:对于毛坯成形而言,应当满足适应性的准则。综合考虑工件的外形、具体尺寸参数等方面的需求,进而确定采用何种加工工艺。另外,需要考虑工件的具体使用环境,相应的毛坯成形工艺也是不尽相同。生产条件兼顾原则:对于那些没有完全完成加工的零件而言,其成形的工艺应当依据实际的生产环境进行择取。实际生产环境囊括制作毛坯的实际成形工艺、相关设备的运行状态以及是否获得一些外援以及经济效益等方面,在某些情况下需要满足生产技术发展的需求,进而使用目前全球最前沿的加工工艺。通过翻
21、阅相关文献资料,获得变速箱相关的参数以及指标,例如变速箱的工作条件、失效的情形以及强度刚度方面的力学指标。具体指标详见下表: 表2.1 力学性能从上述的资料表明我这次设计的汽车变速箱箱体零件,虽然不是很复杂,但选材时还应充分考虑经济:在保证使用性能的前提下,应尽可能选用价格低、供货足、加工容易、价钱便宜的材料。选择的毛坯材料是:灰口铸铁HT40。因为基本上年量产均采取批量生产的模式,并且零件的外形尺寸比较大。因此对于工件的表面质量要求会增加,因此使用成品质量较高,适宜大批量生产模式的模具铸造工艺。有利于工件的铸造以及加工,此外还能够提升产品的生产速率。2.6加工设备与刀具、夹具和测量工具的选择
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