汽车变速箱箱体加工工艺及夹具设计[1].pdf

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1、1/28 第一章 汽车变速箱加工工艺规程设计 1.1 零件的分析 1.1.1 零件的作用 题目给出的零件是汽车变速箱箱体。变速箱箱体的主要作用是支承各传动轴，保证各轴之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。因此汽车变速箱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。汽车变速箱主要是实现汽车的变速，改变汽车的运动速度。汽车变速箱箱体零件的顶面用以安装变速箱盖，前后端面支承孔mm120、mm80用以安装传动轴，实现其变速功能。1.1.2 零件的工艺分析 由汽车变速箱箱体零件图可知。汽车变速箱箱体是一个簿壁壳体零件，它的外

2、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。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下：（1）、以顶面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：顶面的铣削加工；1.2 变速箱箱体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 由以上分析可知。该箱体零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于变速箱箱体来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。由于汽车变速箱的生产量很大。怎样满足生产率要求也是变速箱加工过程中的主要考虑因素。1.3.

3、1 粗基准的选择 粗基准选择应当满足以下要求：（1）、保证各重要支承孔的加工余量均匀；（2）、保证装入箱体的零件与箱壁有一定的间隙。2/28 为了满足上述要求，应选择变速箱的主要支承孔作为主要基准。即以变速箱箱体的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。1.3.2 精基准的选择 从保证箱体孔与孔、孔

4、与平面、平面与平面之间的位置。精基准的选择应能保证变速箱箱体在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从变速箱箱体零件图分析可知，它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面，虽然它是变速箱箱体的装配基准，但因为它与变速箱箱体的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。1.4 变速箱箱体加工主要工序安排 根据以上分析过程，现将汽车变速箱箱体加工工艺路线确定如下：工

5、序 1：粗、精铣顶面。以两个mm120的支承孔和一个mm80的支承孔为粗基准。选用立轴圆工作台铣床，和专用夹具。工序 2：钻顶面孔、铰工艺孔。以两个mm120的支承孔和前端面为基准。选用专用组合钻床和专用夹具。工序 3：粗铣前后端面。以顶面和两工艺孔为基准。选用专用组合铣床和专用夹具。工序 4：粗铣两侧面及凸台。以顶面和两工艺孔为基准。选用专用组合铣床和专用夹具。工序 5：粗镗前后端面支承孔。以顶面和两工艺孔为基准。选用专用组合镗床和专用夹具。工序 6：检验。工序 7：半精铣前后端面。以顶面和两工艺孔为基准。选用专用组合铣床和专用夹具。工序 8：钻倒车齿轮轴孔，钻前后端面上孔。以顶面和两工艺孔

6、为基准。3/28 选用专用组合钻床和专用夹具。工序 9：铣倒车齿轮轴孔内端面，钻加油孔。以顶面和两工艺孔为基准。选用专用组合铣床和专用夹具。工序 10：钻两侧面孔。以顶面和两工艺孔为基准。选用专用组合钻床和专用夹具。工序 11：精镗支承孔。以顶面和两工艺孔为基准。选用专用组合镗床和专用夹具。工序 12：攻1 锥螺纹孔。以顶面和两工艺孔为基准。选用专用组合攻丝机和专用夹具。工序 13：前后端面孔攻丝。以顶面和两工艺孔为基准。选用专用组合攻丝机和专用夹具。工序 14：两侧窗口面上螺孔攻丝。以顶面和两工艺孔为基准。选用专用组合攻丝机和专用夹具。工序 15：顶面螺孔攻丝。以顶面和两工艺孔为基准。选用专

7、用组合攻丝机和专用夹具。工序 16：中间检验。工序 17：精铣两侧面。以顶面和两工艺孔为基准。选用专用组合铣床和专用夹具。工序 18：精铣前后端面。以两个mm120支承孔和一个工艺孔为基准。选用专用组合铣床和专用夹具。工序 19：清洗。选用清洗机清洗。工序 20：终检。以上工艺过程详见机械加工工艺过程综合卡片（附表1）。1.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“汽车变速箱箱体”零件材料采用灰铸铁制造。变速箱材料为 HT150，硬度 HB 为 170241，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。（1）、顶面的加工余量。（计算顶面与mm03.0120支承孔轴线尺寸mm12.0100）根据工序要

8、求，顶面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：参照机械加工工艺手册第 1 卷表 3.2-23。其余量值规定为mm4.37.2，现取mm0.3。表 3.2-27 粗铣平面时厚度偏差取mm28.0。精铣：参照机械加工工艺手册表 2.3-59，其余量值规定为mm5.1。4/28 铸造毛坯的基本尺寸为。mm1055.15.3100根据机械加工工艺手册表2.3-11,铸件尺寸公差等级选用CT7，再查表2.3-9可得铸件尺寸公差为。mm2.1 毛坯的名义尺寸为：mm1055.15.3100 毛坯最小尺寸为：mm4.1046.0105 毛坯最大尺寸为：mm6.1056.0105 粗铣后最大尺寸为：mm5

9、.1015.1100 粗铣后最小尺寸为：mm22.10128.05.101 精铣后尺寸与零件图尺寸相同，即。mm12.0100（4）、前后端面加工余量。（计算长度为mm025.0365）根据工艺要求，前后端面分为粗铣、半精铣、半精铣、精铣加工。各工序余量如下：粗铣：参照机械加工工艺手册第 1 卷表 3.2-23，其加工余量规定为mm5.37.2，现取mm0.3。半精铣：参照机械加工工艺手册第 1 卷，其加工余量值取为mm5.2。精铣：参照机械加工工艺手册，其加工余量取为mm5.0。铸件毛坯的基本尺寸为mm37135.25.0365，根据机械加工工艺手册表 2.3-11，铸件尺寸公差等级选用 C

10、T7。再查表 2.3-9 可得铸件尺寸公差为mm6.1。毛坯的名义尺寸为：mm37135.25.0365 毛坯最小尺寸为：mm2.3708.0371 毛坯最大尺寸为：mm8.3718.0371 粗铣前后端面工序尺寸定为mm25.0368 半精铣前后端面工序尺寸定为mm25.05.365 精铣前后端面后尺寸与零件图尺寸相同，即mm23.0365。铸件毛坯的基本尺寸分别为：mm03.0120孔毛坯基本尺寸为mm11712120；5/28 mm013.080孔毛坯基本尺寸为mm771280；mm035.0100孔毛坯基本尺寸为mm9712100。根据机械加工工艺手册表 2.3-11，铸件尺寸公差等级

11、选用 CT7，再查表 2.3-9 可得铸件尺寸公差分别为：。、mmmmmm1.11.12.1 mm03.0120孔毛坯名义尺寸为mm11712120；毛坯最大尺寸为mm6.1176.0117；毛坯最小尺寸为mm4.1166.0117；粗镗工序尺寸为mm17.010.0119；精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即mm03.0120。mm013.080孔毛坯名义尺寸为mm771280；毛坯最大尺寸为mm55.7755.077；毛坯最小尺寸为mm45.7655.077；粗镗工序尺寸为mm17.010.079；精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即mm013.080。mm035.0100孔毛坯名义尺寸为mm9712

12、100；毛坯最大尺寸为mm55.7955.097；毛坯最小尺寸为mm45.9655.097；粗镗工序尺寸为mm17.010.099；精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即mm035.0100。（7）、两侧面及凸台加工余量。(两侧面计算长度分别为：侧面到支承孔 mm013.080轴线尺寸mm01.0160和mm01.0104。凸台计算长度为：凸台到定位孔轴线尺寸mm90.060.020)由工序要求，两侧面需进行粗、精铣加工。各工序余量如下：6/28 粗铣：参照 机械加工工艺手册第 1 卷 表 3.2-23，其余量值为2.7mm2.0,现取其为mm5.2。表 3.2-27，粗铣平面时厚度偏差取mm22.0

13、。精铣：参照机械加工工艺手册表 2.3-59,其余量值规定为mm5.1。铸件毛坯的基本尺寸分别为：mm1645.15.2160，mm1085.15.2104。根据机械加工工艺手册表 2.3-11，铸件尺寸公差等级选用 CT7，再查表 2.3-9 可得铸件尺寸公差分别为mm4.1和mm2.1。则两侧面毛坯名义尺寸分别为：mm1645.15.2106mm1085.15.2104 毛坯最小尺寸分别为：mm3.1637.0164mm4.1076.0108 毛坯最大尺寸分别为：mm7.1647.0164mm6.1086.0108 粗铣后最大尺寸分别为：mm5.1615.1160mm5.1055.1104

14、 粗铣后最小尺寸分别为：mm28.16122.05.161mm28.10522.05.105 精铣后尺寸与零件图尺寸相同，即mm01.0160和mm01.0104。由工序要求可知，凸台只需进行粗铣加工。其工序余量如下：参照机械加工工艺手册第 1 卷表 3.2-23，其余量规定为mm5.10.1，现取其为mm5.1。铸件毛坯的基本尺寸mm5.215.120。根据机械加工工艺手册表2.3-11，铸件尺寸公差等级选用 CT7，再查表 2.3-9 可得铸件尺寸公差为mm82.0。则凸台毛坯名义尺寸为：mm5.215.120 毛坯最小尺寸为：mm09.2141.05.21 毛坯最大尺寸为：mm91.21

15、41.05.21 粗铣后尺寸与零件图尺寸相同，即mm90.060.020。根据机械加工工艺手册表2.2-25，只需进行粗铣加工即能达到所需表面粗糙度要求m2.3及尺寸精度要求。因此倒车齿轮轴孔内端面只进行粗铣加工。参照机械加工工艺手册第 1 卷表 3.2-23，其余量值规定为mm0.25.1，现取mm5.1。铸件毛坯的基本尺寸为mm8725.190。根据机械加工工艺手册表2.3-11，铸件尺寸公差等级选用 CT7，再查表 2.3-9 可得铸件尺寸公差为mm1.1。毛坯名义尺寸为：mm8725.190 7/28 毛坯最小尺寸为：mm9.85255.087 毛坯最大尺寸为：mm1.88255.08

16、7 粗铣后尺寸与零件图尺寸相同，即mm46.0090。（10）、加油孔加工余量 毛坯为实心，不冲孔。参照机械加工工艺手册表2.3-71，现确定其余量为：钻孔：mm5.28 扩孔：mm5.30mmZ22 攻丝：1 锥管螺纹孔 1.6 确定切削用量及基本工时（机动时间）工序 1：粗、精铣顶面 机床：双立轴圆工作台铣床 X701 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）mmdw400齿数14Z（1）、粗铣 铣削深度pa：mmap3 每齿进给量fa：根据机械加工工艺手册表2.4-73，取Zmmaf/25.0 铣削速度V：参照机械加工工艺手册表2.4-81，取smV/4 机床主轴转速n：min/19140014.

17、3604100010000rdVn，取min/200rn 实际铣削速度V：smndV/19.460100020040014.310000 进给量fV：smmZnaVff/67.1160/2001425.0 工作台每分进给量mf：min/2.700/67.11mmsmmVffm a：根据机械加工工艺手册表2.4-81,mma240 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知mml341 刀具切入长度1l：mmaDDl42)31()(5.0221 8/28 刀具切出长度2l：取mml22 走刀次数为 1 机动时间1jt：min55.02.700242341211mjflllt（2）、精铣 铣削深度pa：mma

18、p5.1 每齿进给量fa：根据机械加工工艺手册表2.4-73，取Zmmaf/15.0 铣削速度V：参照机械加工工艺手册表2.4-81，取smV/6 机床主轴转速n：min/28840014.3606100010000rdVn，取min/300rn 实际铣削速度V：smndV/28.660100030040014.310000 进给量fV：smmZnaVff/5.1060/3001415.0 工作台每分进给量mf：min/630/5.10mmsmmVffm 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知mml341 刀具切入长度1l：精铣时mmDl4001 刀具切出长度2l：取mml22 走刀次数为 1 机动时

19、间2jt：min18.16302400341212mjflllt 本工序机动时间min73.118.155.021jjjttt 工序 3：粗铣前后端面 机床：组合铣床 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）mmdw400齿数14Z 铣削深度pa：mmap3 每齿进给量fa：根据机械加工工艺手册表2.4-73，取Zmmaf/25.0 铣削速度V：参照机械加工工艺手册表2.4-81，取smV/4 9/28 机床主轴转速n：min/19140014.3604100010000rdVn，取min/200rn 实际铣削速度V：smndV/19.460100020040014.310000 进给量fV：smmZn

20、aVff/67.1160/2001425.0 工作台每分进给量mf：min/2.700/67.11mmsmmVffm a：根据机械加工工艺手册表2.4-81,mma240 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知mml329 刀具切入长度1l：mmaDDl42)31(5.0221 刀具切出长度2l：取mml22 走刀次数为 1 机动时间jt：min53.02.70024232921mjflllt 工序 4：粗铣两侧面及凸台 机床：组合铣床 刀具：硬质合金端铣刀 YG8，硬质合金立铣刀 YT15（1）、粗铣两侧面 铣刀直径mmdw320，齿数12Z 铣削深度pa：mmap3 每齿进给量fa：根据机械加工工

21、艺手册表2.4-73，取Zmmaf/25.0 铣削速度V：参照机械加工工艺手册表2.4-81，取smV/3 机床主轴转速n：min/17932014.3603100010000rdVn，取min/150rn 实际铣削速度V：smndV/51.260100015032014.310000 进给量fV：smmZnaVff/5.760/1501225.0 工作台每分进给量mf：min/450/5.7mmsmmVffm 10/28 a：根据机械加工工艺手册表 2.4-81,mma192 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知mml140 刀具切入长度1l：mmaDDl34)31(5.0221 刀具切出长度2l

22、：取mml22 走刀次数为 1 机动时间1jt：min39.0450234140211mjflllt（2）、粗铣凸台 铣刀直径mmdw50，齿数6Z 铣削深度pa：mmap3 每齿进给量fa：根据机械加工工艺手册表2.4-77，取Zmmaf/22.0 铣削速度V：参照机械加工工艺手册表2.4-88，取smV/33.0 机床主轴转速n：min/1265014.36033.0100010000rdVn，取min/150rn 实际铣削速度V：smndV/39.06010001505014.310000 进给量fV：smmZnaVff/360/15062.0 工作台每分进给量mf：min/180/3m

23、msmmVffm 走刀次数为 1 机动时间2jt：min46.01802614.302mjfDt（其中mmD260）因为：12jjtt 本工序机动时间jt：min46.02jjtt 工序 7：半精铣前后端面 机床：组合铣床 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）mmdw400齿数14Z 11/28 铣削深度pa：mmap5.2 每齿进给量fa：根据机械加工工艺手册表2.4-73，取Zmmaf/2.0 铣削速度V：参照机械加工工艺手册表2.4-81，取smV/5 机床主轴转速n：min/23940014.3605100010000rdVn，取min/250rn 实际铣削速度V：smndV/23.5601

24、00025040014.310000 进给量fV：smmZnaVff/67.1160/250142.0 工作台每分进给量mf：min/2.700/67.11mmsmmVffm 由工序 5 可知：mml329mml421mml22 走刀次数为 1 机动时间jt：min53.02.70024232921mjflllt 工序 9：铣倒车齿轮轴孔内端面、钻加油孔（1）、铣倒车齿轮轴孔内端面 刀具：硬质合金端铣刀mmdw80齿数10Z 铣削深度pa：mmap5.1 每齿进给量fa：根据机械加工工艺手册表2.4-73，取Zmmaf/3.0 铣削速度V：参照机械加工工艺手册表2.4-82，取smV/6.0

25、机床主轴转速n：min/1438014.3606.0100010000rdVn，取min/150rn 实际铣削速度V：smndV/63.06010001508014.310000 进给量fV：smmZnaVff/5.760/150103.0 工作台每分进给量mf：min/450/5.7mmsmmVffm a：根据机械加工工艺手册表2.4-81,及毛坯尺寸得mma40 12/28 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知mml30 刀具切入长度1l：mmaDDl6.36)31(5.0221 刀具切出长度2l：取mml22 走刀次数为 1 机动时间1jt：min15.045026.3640211mjflll

26、t 工序 17：精铣两侧面 机床：组合铣床 刀具：硬质合金端铣刀 YG8 mmdw320，齿数12Z 铣削深度pa：mmap5.1 每齿进给量fa：根据机械加工工艺手册表2.4-73，取Zmmaf/15.0 铣削速度V：参照机械加工工艺手册表2.4-81，取smV/5.3 机床主轴转速n：min/20932014.3605.3100010000rdVn，取min/200rn 实际铣削速度V：smndV/35.360100020032014.310000 进给量fV：smmZnaVff/660/2001215.0 工作台每分进给量mf：min/360/6mmsmmVffm 刀具切入长度1l：精铣

27、时mmDl3201 由工序 3 可知：mml140mml22 走刀次数为 1 机动时间jt：min28.1360232014021mjflllt 工序 18：精铣前后端面 机床：组合铣床 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）mmdw400齿数14Z 13/28 铣削深度pa：mmap5.0 每齿进给量fa：根据机械加工工艺手册表2.4-73，取Zmmaf/15.0 铣削速度V：参照机械加工工艺手册表2.4-81，取smV/6 机床主轴转速n：min/28740014.3606100010000rdVn，取min/300rn 实际铣削速度V：smndV/28.660100030040014.31000

28、0 进给量fV：smmZnaVff/5.1060/3001415.0 工作台每分进给量mf：min/630/5.10mmsmmVffm 刀具切入长度1l：精铣时mmDl4001 由工序 5 可知：mml329mml22 走刀次数为 1 机动时间jt：min16.1630240032921mjflllt 1.7 时间定额计算及生产安排 根据设计任务要求，该汽车变速箱的年产量为 10 万件。一年以 240 个工作日计算，每天的产量应不低于417 件。设每天的产量为 420 件。再以每天 8 小时工作时间计算，则每个工件的生产时间应不大于1.14min。参照机械加工工艺手册表 2.5-2，机械加工单

29、件（生产类型：中批以上）时间定额的计算公式为：Ntktttzzfjd/%)1)(（大量生产时0/Ntzz）因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为：%)1)(ktttfjd 其中：dt单件时间定额jt基本时间（机动时间）ft辅助时间。用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动作所消耗的时间，包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 14/28 k布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值 工序 1：粗、精铣顶面 机动时间jt：min73.1jt 辅助时间ft：参照机械加工工艺手册表2.5-43，取工步辅助时间为min15.0。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为min1.0

30、。则min25.01.015.0ft k：根据机械加工工艺手册表2.5-48，13k 单间时间定额dt：min14.1min24.2%)131)(25.073.1(%)1)(ktttfjd 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时，min14.1min12.1224.22ddtt 即能满足生产要求 工序 3：粗铣两侧面及凸台 机动时间jt：min46.0jt 辅助时间ft：参照机械加工工艺手册表2.5-45，取工步辅助时间为min41.0。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为min1.0。则min51.01.041.0ft k：根据机械加工工艺手册表2.5-48

31、，13k 单间时间定额dt：min14.1min10.1%)131)(51.046.0(%)1)(ktttfjd 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序 5：粗铣前后端面 机动时间jt：min53.0jt 辅助时间ft：参照机械加工工艺手册表2.5-45，取工步辅助时间为min31.0。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为min1.0。15/28 则min41.01.031.0ft k：根据机械加工工艺手册表2.5-48，13k 单间时间定额dt：min14.1min06.1%)131)(41.053.0(%)1)(ktttfjd 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序 6：半

32、精铣前后端面 机动时间jt：min53.0jt 辅助时间ft：参照机械加工工艺手册表2.5-45，取工步辅助时间为min31.0。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为min1.0。则min41.01.031.0ft k：根据机械加工工艺手册表2.5-48，13k 单间时间定额dt：min14.1min06.1%)131)(41.053.0(%)1)(ktttfjd 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序 14：精铣前后端面 机动时间jt：min16.1jt 辅助时间ft：参照机械加工工艺手册表2.5-45，取工步辅助时间为min41.0。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装

33、卸工件时间为min1.0。则min51.01.041.0ft k：根据机械加工工艺手册表2.5-48，13k 单间时间定额dt：min14.1min89.1%)131)(51.016.1(%)1)(ktttfjd 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时，min14.1min95.0289.12ddtt 即能满足生产要求 16/28 工序 15：精铣两侧面 机动时间jt：min28.1jt 辅助时间ft：参照机械加工工艺手册表2.5-45，取工步辅助时间为min41.0。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为min1.0。则min51.01.041.0ft k：根

34、据机械加工工艺手册表2.5-48，13k 单间时间定额dt：min14.1min02.2%)131)(51.028.1(%)1)(ktttfjd 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时，min14.1min01.1202.22ddtt 即能满足生产要求 第二章 专用夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工汽车变速箱箱体零件时，需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，需要设计加工工艺孔夹具及铣前后端面夹具各一套。其中加工工艺孔的夹具将用于组合钻床，刀具分别为两把麻花钻、扩孔钻、铰刀对工件上的两个工艺孔同时进行加工。铣端面夹具将用于组合铣床，刀具为两把

35、硬质合金端铣刀 YG8 对变速箱箱体的前后两个端面同时进行加工。2.1.3 夹紧元件及动力装置确定 由于汽车变速箱的生产量很大，采用手动夹紧的夹具虽然结构简单，在生产中的应用也比较广泛。但因人力有限，夹紧受到限制。另外在大批量生产中靠人力频繁的夹紧也十分劳累且生产率低下。因此本道工序夹具的夹紧动力装置采用气动夹紧。采用气动夹紧，原始夹紧力可以连续作用，夹紧可靠，机构可以不必自锁。本道工序夹具的夹紧元件选用两短锥销、活柱钻模板。两短锥销分别在单活塞回转式气缸的活塞及心轴推动下进入工件支承孔mm120中，从水平方向17/28 夹紧工件。但工件仍可绕气缸心轴中心转动。活柱钻模板由气缸带动下降夹紧工件

36、。单活塞回转气缸结构图如下：活塞行程、1缸体 2活塞杆 3垫片 4密封圈 5活塞 6垫圈 7密封圈 8导气轴 9导气套 10止推轴承 11油环 12滚针轴承 13压盖 14管接头 其主要结构参数如下：D H P（公斤力）1D 2D 公称尺寸 公差 100 35 310 75+0.030 100 3D 4D 1d 2d 1l 2l 3l n 125 135 M10 M16 2 30 3 4 2.1.5 夹具精度分析 利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进

37、行精度分析和误差计算。由工序简图可知，本道工序由于工序基准与加工基准重合，又采用顶面为主要定位基面，故定位误差wd很小可以忽略不计。本道工序加工中主要保证18/28 两工艺孔尺寸mm027.012及位置度公差mm1.0及表面粗糙度m3.6。本道工序最后采用精铰加工，选用 GB114184 铰刀，直径为mm015.0008.012，并采用钻套，铰刀导套孔径为mmd039.0021.012，外径为mmD023.0012.018同轴度公差为mm005.0。固定衬套采用孔径为mm034.0016.018，同轴度公差为mm005.0。该工艺孔的位置度应用的是最大实体要求。即要求：（1）、各孔的实际轮廓受

38、最大实体实效边界的控制即受直径为mm9.111.012的理想圆柱面的控制。（2）、各孔的体外作用尺寸不能小于最大实体实效尺寸mm12。（3）、当各孔的实际轮廓偏离其最大实体状态，即其直径偏离最大实体尺寸mm12时可将偏离量补偿给位置度公差。（4）、如各孔的实际轮廓处于最小实体状态即其实际直径为mm027.12时，相对于最大实体尺寸mm12的偏离量为mm027.0，此时轴线的位置度误差可达到其最大值mm127.0027.01.0。即孔的位置度公差最小值为mm1.0。工艺孔的尺寸mm027.012，由选用的铰刀尺寸mm015.0008.012满足。工艺孔的表面粗糙度m3.6，由本工序所选用的加工工

39、步钻、扩、铰满足。影响两工艺孔位置度的因素有（如下图所示）：（1）、钻模板上两个装衬套孔的尺寸公差：mm005.01（2）、两衬套的同轴度公差：mm005.02（3）、衬套与钻套配合的最大间隙：mm022.0012.18034.183（4）、钻套的同轴度公差：mm005.04（5）、钻套与铰刀配合的最大间隙：mm031.0008.12039.125 mmmmdw1.0078.0039.02222524232221 所以能满足加工要求。2.1.6 夹具设计及操作的简要说明 19/28 钻铰工艺孔的夹具如夹具装配图 2 所示。装卸工件时，将小车拉出到支架01 上，小车带有四个滚轮 04，可沿两条圆

40、柱导轨灵活移动。工件装上后卡在三个斜块 24 中间。将小车连同工件推入夹具中时，螺钉 23 起限位作用。小车由滑柱 08 及弹簧 21 支承，夹紧工件时，小车可以压缩弹簧而自动下降。由于本工序在顶面钻铰孔，除了顶面已经加工以外，其余表面均尚未加工，为了保证所钻铰的孔与顶面垂直并保证两工艺孔能在后续的孔系加工工序中使各主要支承孔的加工余量均匀，所以钻铰孔工序的定位选择顶面作为主要定位基面以限制工件的三个自由度，以两个同轴的主要支承孔限制工件的两个自由度，再用工件端面限制一个自由度。本夹具采用活柱钻模板向下运动夹紧工件，钻模板装在四根滑柱 10 和 22 上，两根对角安装的滑柱 10 与气缸活塞相

41、连，滑柱下移时，既可夹紧工件，操作时，先接通气缸使气缸活塞及心轴推动两个短锥销进入工件孔中，从水平方向夹紧工件。由于夹紧缸由弹簧 18 支承并安装在滑柱上，当活柱钻模板下降夹紧工件时，锥销连同气缸可以和工件一起下降。心轴装在滚针轴承及推力轴承上，即使水平方向已夹紧工件，但工件仍可绕心轴的中心转动。当滑柱 10、22 下降时，钻模板、工件也一起下降并迫使小车下降，工件则压在两个浮动 V 形块 06 上，两浮动 V 形块 06 通过杠杆 07 的转动而实现自位。加工完后，滑柱升起，由弹簧 21 将小车和工件托起，拉出小车即可卸下工件。2.2 粗铣前后端面夹具设计 本夹具主要用来粗铣汽车变速箱箱体前

42、后端面。由加工本道工序的工序简图可知。粗铣前后端面时，前后端面有尺寸要求mm25.0368，前后端面与工艺孔轴线分别有尺寸要求mm65.035.055。以及前后端面均有表面粗糙度要求Rz50。本道工序仅是对前后端面进行粗加工。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。2.2.1 定位基准的选择 在进行前后端面粗铣加工工序时，顶面已经精铣，两工艺孔已经加工出。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

43、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削边销。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前后端面同时20/28 进行粗铣加工。同时为了缩短辅助时间准备采用气动夹紧。2.2.2 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。因此进行定位元件的设计主要是对短圆柱销和短削边销进行设计。由加工工艺孔工序简图可计算出两工艺孔中心距gL。mmLg55.27911025722 由于两工艺孔有位置度公差，所以其尺寸公差为mmLg03.01.031 所以两工艺孔的中心距为mm03.0

44、55.279，而两工艺孔尺寸为mm027.012。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：定位销中心距基准孔中心距（1）、确定两定位销中心距尺寸xL及其偏差Lx xL=gL=mm55.279 LxmmLg01.003.031)3151(（2）、确定圆柱销直径1d及其公差1d mmDd1211（1D基准孔最小直径）1d取 f7 所以圆柱销尺寸为mm016.0034.012（3）、削边销的宽度 b 和 B （由机床夹具设计手册）mmb4mmDB1022 21/28（4）、削边销与基准孔的最小配合间隙2 212)2(2DbLgLx 其中：2D基准孔最小直径1圆柱销与基准孔的配合间隙 m

45、m018.012)2027.003.001.0(422（5）、削边销直径2d及其公差 mmDd982.11018.012222 按定位销一般经济制造精度，其直径公差带为6h，则削边销的定位圆柱部分定位直径尺寸为mm0009.0982.11。（6）、补偿值 mmLxLg032.0008.001.003.021min1 2.2.3定位误差分析 本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为：（1）、移动时基准位移误差yj yjmin111XDd =0.0160.0270.009 =mm052.0 (2)、转角误差 LXDdXDdtg2min222min111 其中：)2(2min1min2X

46、XLgLx 000288.055.2792064.0027.0009.0016.0027.0018.0tg 0165.0 2.2.4 铣削力与夹紧力计算 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FzfpkZdaaaFz0.100.174.09.05.5481.9 22/28 查表可得：mmd320012Zmma192zmmaf/2.0 mmap306.1Fzk 代入得06.1320121922.035.5481.90.174.09.0zF =3333.34N 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：8.0/ELFF6.0/EVFF53.0/ExFF NFFEL

47、7.266634.33338.08.0 NFFEV0.200034.33336.06.0 NFFEx7.176634.333353.053.0 当用两把铣刀同时加工时铣削水平分力NFFLL4.53337.266622 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：FFL（查表可得3.0）NFFL177783.04.5333 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F 即：kFF 取 k=2 NF35556177782 2.2.5 定向键与对刀装置设计 定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台 T 形槽的配合，使夹

48、具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据 GB220780 定向键结构如图所示：夹具体槽形与螺钉 23/28 o 根据 T 形槽的宽度 a=16mm 定向键的结构尺寸如下：B L H h D 1h 夹具体槽形尺寸 2B 2h 公称尺寸 允差 d 允差4d 公称尺寸 允差 D 16-0.012-0.035 25 10 4 12 4.5 16+0.019 5 对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完成汽车变速箱箱体前后端面的粗铣加工，所以选用直角对刀块。根

49、据 GB224380 直角对到刀块的结构和尺寸如图所示：装配时绞 塞尺选用平塞尺，其结构如图所示：24/28 标记四周倒圆 塞尺尺寸为：公称尺寸 H 允差 d C 3-0.006 0.25 2.2.6 夹紧装置及夹具体设计 为了提高生产效率，缩短加工中的辅助时间。因此夹紧装置采用气动夹紧装置。工件在夹具上安装好后，气缸活塞带动压块从上往下移动夹紧工件。根据所需要的夹紧力NF35556，来计算气缸缸筒内径0D。气缸活塞杆推力PDQ420 其中：P压缩空气单位压力（取 P=6 公斤力/2厘米）效率（取.90）公斤力6.3555 FQ 2208.8389.0614.36.355544厘米PQD 96

50、.28D0厘米 取300D厘米=300mm 因此气缸选用管接式法兰气缸，其结构如下图所示：25/28（行程）最小 1活塞杆 2前盖 3密封圈 4缸筒 5活塞 6后盖 其主要结构参数如下表：D C 1D 2D 3D 4D D 公称尺寸 公差 300 10040 40 80-0.060 190 350 5.130M 英寸1d 2d L l 1l 公称尺寸 孔数 2/1Z M16 4 230 35 25 3022 压块选用结构如图所示：主要结构尺寸如下表：26/28 d D H 1d 2d l 1l C M24 36 28 26 20 17.5 12.5 2 夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各