汽車變速器殼體零件加工工藝與夾具設計【含CAD圖紙、說明書、三維模型】,含CAD圖紙、說明書、三維模型,汽車,變速器,殼體,零件,加工,工藝,夾具,設計,cad,圖紙,說明書,仿單,三維,模型 汽車變速器殼體零件加工工藝與夾具設計 摘要 我國作為世界上第一人口大國，自改革開放以來，我國經(jīng)濟突飛猛進，而經(jīng)濟進步帶動制造業(yè)一起發(fā)展，其中汽車制造業(yè)在近幾年來發(fā)展尤為迅速。由于人民生活水平的提高， 對物質(zhì)品質(zhì)越來越追求，作為自由出行的交通工具，私家車必然成為首選，這就越來越考驗我國的汽車制造商的制造水平。而汽車中的變速器對汽車的性能影響非常大，它決定著汽車性能的好壞，變速器殼體的作用是安裝傳動機構(gòu)、換擋裝置和部分操縱機構(gòu)，同時還可以儲存潤滑油，它需要一定的剛度以便起到支承的作用，所以對變速器殼體的設計進行不斷的改進是十分必要的。 本文通過大量查閱文獻資料和計算，逐步確定了殼體的加工工藝路線以及后續(xù)的夾具設計。本文的重點工作在于根據(jù)設計圖紙在三維建模軟件 Creo4.0 上將要加工的殼體零件進行三維建模，后續(xù)對殼體零件進行加工工藝分析，制定正確的工藝路線，編寫工藝卡片， 計算好切削用量后進行家夾具設計，最后運用二維繪圖軟件 AUTOCAD2018 繪制工程圖紙，包括零件圖和裝配圖。 本文所設計的汽車變速器殼體夾具結(jié)構(gòu)簡便，緊湊，易裝夾，精度高等優(yōu)點，基本滿足自動產(chǎn)線上大量生產(chǎn)的要求。 通過本次制定加工工藝和夾具體的設計以及教授對我的悉心指導，讓我對機械制造加工流程更加熟悉，同時也學會了如何高效地查閱文獻，對我今后的發(fā)展幫助巨大。 關(guān)鍵詞：汽車變速器殼體；加工工藝；夾具設計 ABSTRACT Processing technology and fixture design of automobile transmission housing parts ABSTRACT As the world's largest population country, my country's economy has advanced by leaps and bounds since reform and opening up, and economic progress has driven the manufacturing industry to develop together. Among them, the automobile manufacturing industry has developed particularly rapidly in recent years. Due to the improvement of people's living standards, the pursuit of material quality is becoming more and more. As a means of free travel, private cars will inevitably become the first choice, which will increasingly test the manufacturing level of my country's automakers. The transmission in the car has a great influence on the performance of the car. It determines the performance of the car. The role of the transmission housing is to install the transmission mechanism, shifting device and part of the operating mechanism. It can also store lubricating oil. It needs certain In order to play a supporting role, it is necessary to continuously improve the design of the transmission case. In this paper, through extensive reference to literature and calculations, the processing route of the casing and the subsequent fixture design are gradually determined. The key work of this article is to carry out three-dimensional modeling of the shell parts to be processed on the three-dimensional modeling software Creo4.0 according to the design drawings, and then to analyze the processing technology of the shell parts, formulate the correct process route, write the process card, and calculate well After cutting the amount, the fixture design is carried out, and finally the two-dimensional drawing software AUTOCAD2018 is used to draw the engineering drawings, including part drawings and assembly drawings.The automobile transmission housing fixture designed in this paper has the advantages of simple, compact, easy to clamp, and high precision, which basically meet the requirements of mass production on the automatic production line. Through the formulation of the processing technology and the specific design of the clip and the careful guidance of Professor Zhou Xinjian to me, I have become more familiar with the process of mechanical manufacturing and processing. At the same time, I have learned how to consult the literature efficiently, which will be of great help to my future development. KeyWords: automotive transmission housing; processing technology; fixture design. 目錄 目錄 第一章 緒論 1 1.1 研究的背景 1 1.2 設計要求 1 1.3 設計任務 1 1.4 設計創(chuàng)新點 2 第二章 汽車變速器殼體零件建模過程 3 2.1 殼體零件底板的創(chuàng)建 3 2.2 殼體零件底面肋板的創(chuàng)建 3 2.3 箱體的建立 4 2.4 箱體軸孔的建立 4 2.5 箱體倒圓角 5 2.6 殼體零件連接肋板的建立 5 2.7 注油孔的創(chuàng)建 6 2.8 出油孔的掃描創(chuàng)建 7 2.9 本章小結(jié) 8 第三章 加工工藝路線與切削用量的計算 9 3.1 殼體零件加工工藝分析 9 3.2 加工工藝路線的確定 10 3.3 切削用量與基本工時的計算 13 3.4 本章小結(jié) 34 第四章 殼體零件的夾具設計 35 4.1 加工軸承孔夾具設計 35 4.2 定位基準的選擇 35 4.3 夾緊方案的確定 36 4.4 鏜削力的計算 36 4.5 夾緊力的計算 37 4.6 夾具體的建模與裝配 37 4.7 夾具的操作說明 40 第五章 總結(jié) 41 5.1 主要工作回顧 41 5.2 非技術(shù)性因素分析 42 5.3 設計中需要繼續(xù)研究的地方 42 參考文獻 43 附錄A 外文翻譯原文 44 附錄B 外文翻譯譯文 48 致謝 52 第一章 緒論 1.1 研究的背景 1.1.1 研究背景 “工欲善其事，必先利其器”，從這一句我們的先祖流傳至今的經(jīng)驗之談就可以看出工具對于我們有多重要，這是我國從古至今最廣大的勞動人民在長期的生產(chǎn)過程中對工具重要性所作的結(jié)論。時間最早可以追溯到 19 世紀的歐洲，在當時，一些歐洲的工廠中同時出現(xiàn)了傳動車床和在其中用來夾持工件的卡盤，這其實就是最早意義上的夾具。往大來說，夾具其實就是一種既能同時滿足保證加工工件質(zhì)量并且可以快速裝夾以便達到使加工過程更加便利的一種工藝裝備。夾具發(fā)展至今種類變得繁多，但按照現(xiàn)有的實際數(shù)量和在現(xiàn)實生產(chǎn)過程中所占的比例來說，應當以“機床夾具”為首[1]。 由于機床附件中既包含了與工件相關(guān)的附件如從分度頭到夾頭，這就使機床附件中與工件相關(guān)的附件和夾具形成了一個交集。生產(chǎn)和實際中機床附件內(nèi)與工件相關(guān)的附件只是一些通用的、標準化程度高的、結(jié)果較為普通的[2]。 1.1.2 研究意義 夾具對于生產(chǎn)過程來說就像是水對于魚，非常之重要，因為機床夾具的作用就是改善在工廠生產(chǎn)的工人們在實際操作時的生產(chǎn)條件，提高他們所在工廠的生產(chǎn)效率以及降低工廠的生產(chǎn)成本[4-5]。夾具的功能包括：1.保證工件在指定的一道工序內(nèi)的精度要求和質(zhì)量。2.擴大機床工藝范圍。3.保障操作安全和便于工人掌握復雜或精密工件的操作[2-3]。 1.2 設計要求 要求創(chuàng)建變速器上殼體零件的三維模型、編寫加工工藝卡片以及設計一副夾具設計。 1、汽車變速器殼體零件三維幾何造型使用 Pro/Engineer 軟件對汽車變速器殼體零件進行三維建模。 2、對殼體零件進行加工工藝分析、編寫加工工藝路線、編寫工藝卡片，設計一副夾具。 1.3 設計任務 1、寫一份設計計算的說明書； 2、汽車變速器零件三維幾何造型； 3、汽車變速器零件加工工藝卡片； 1 汽車變速器殼體零件加工工藝與夾具設計 4、夾具裝配圖； 5、科技翻譯。 1.4 設計創(chuàng)新點 本文通過查閱大量的資料文獻，在遵循加工工藝路線和夾具設計準則及要求的前提下完成了汽車變速器殼體夾具的設計。在保證定位精度達標的前提下，采用具有壓板返回功能的自動夾緊裝置，使得夾具不僅滿足要求，還讓整個夾具體裝夾更加簡便和緊湊。 2 第二章 汽車變速器殼體零件建模過程 2.1 殼體零件底板的創(chuàng)建 在設置好工作目錄后，點擊“創(chuàng)建”零件，設置單位為公制“mm”,依照殼體零件圖上面標注的尺寸，用鼠標單擊“拉伸”功能，然后就可以進入到拉伸草繪界面，在草繪界面中草繪出基準線，依照各個孔之間的相互位置關(guān)系，創(chuàng)建拉伸出底板，在底板的基礎(chǔ)上根據(jù)相關(guān)尺寸進行“肋板圓柱”的創(chuàng)建，點擊“旋轉(zhuǎn)”功能，這樣就創(chuàng)建完成底板。 圖 2-1 底板的拉伸創(chuàng)建 2.2 殼體零件底面肋板的創(chuàng)建 在上面一步已經(jīng)創(chuàng)建好的殼體底面底座基礎(chǔ)上，拉伸得到Φ84mm 的圓柱，在此圓柱的基礎(chǔ)上拉伸去除材料得到Φ72mm 的圓孔。然后根據(jù)零件圖中要求的肋板尺寸，點擊旋轉(zhuǎn)功能，以最開始的基準線為中心軸線，進行旋轉(zhuǎn)，設置數(shù)量為 16，從而得到圖示的底座肋板。 3 汽車變速器殼體零件加工工藝與夾具設計 圖 2-2 拉伸切除底板軸承孔 圖 2-3 陣列得到肋板 2.3 箱體的建立 在上一步拉伸的底板的基礎(chǔ)上創(chuàng)建變速器殼體的箱體，以底板的上表面為草繪基準， 根據(jù)零件圖中標注的箱體尺寸，草繪出基礎(chǔ)平面后對箱體進行拉伸。然后再以底板的下表面為基礎(chǔ)，對箱體內(nèi)部進行拉伸去除材料，形成殼體零件，最后對箱體內(nèi)部的各個輪廓棱角進行倒圓角，從而得到如下圖所示的殼體零件。 圖 2-4 拉伸殼體箱體 圖 2-5 去除箱體內(nèi)部材料 2.4 箱體軸孔的建立 在上一步建立的箱體的基礎(chǔ)上，選擇箱體的上表面為草繪基準繪出兩個軸承孔，再拉伸去除材料，建出兩個軸承孔，以及周圍的凸臺。至此殼體箱體的創(chuàng)建基本上已經(jīng)完成。 4 圖 2-6 箱體軸孔的建立 2.5 箱體倒圓角 在箱體零件已經(jīng)創(chuàng)建完成后，再對箱體外壁進行倒圓角操作，進行這一步圓整操作是很有必要的，這樣使得箱體零件整體不僅顯得更加美觀，對后續(xù)工程圖的繪制也很有幫助。 圖 2-7 箱體外壁倒圓角 2.6 殼體零件連接肋板的建立 接著上一步創(chuàng)建的箱體外壁，開始創(chuàng)建連接肋板。選擇底面為草繪平面后拉伸出肋板， 再對肋板進行拉伸切除操作。一共有兩個肋板，這兩個肋板的形狀相似，但厚度不同，一一進行拉伸。肋板的作用為加強殼體零件箱體外壁的強度，剛度，保持其穩(wěn)定性。連接肋板的拉伸見下圖。 5 汽車變速器殼體零件加工工藝與夾具設計 圖 2-8（a） 肋板的創(chuàng)建 圖 2-8（b） 肋板的創(chuàng)建 2.7 注油孔的創(chuàng)建 注油孔是變速器殼體非常重要的一部分，這一步開始建模注油孔。首先創(chuàng)建一個平行于 z 面的平面，以這個面為基準，拉伸出連接肋板，然后再進行部分的材料去除。以箱體外壁表面為基準建立Φ8mm 的油孔，根據(jù)零件圖上的位置關(guān)系進行 X、Y 方向上的陣列，從而得到六個油孔。以油孔的中心軸線為基準，進行拔模，設置一定參數(shù)的斜度，得到一個油孔的肋板。同理，依次對每個油孔進行同樣的拔模斜度，得到如下圖所示的模型。 圖 2-9 拉伸出注油孔圓柱 圖 2-10 進行拔模 6 圖 2-11 創(chuàng)建肋板 圖 2-12 拉伸去除出注油孔 2.8 出油孔的掃描創(chuàng)建 出油孔和注油孔是配合使用的，這一步進行出油孔的建立。由于出油孔的外形不能由簡單拉伸去除等操作創(chuàng)建出來，在這里要按照掃描的操作步驟進行。首先繪制掃描伸出項的軌跡線，這里也是以底面底板作為基準進行草繪，繪制好軌跡線之后在草繪界面中繪制截面。 圖 2-13 繪制掃描軌跡線 7 汽車變速器殼體零件加工工藝與夾具設計 圖 2-14 繪制掃描截面 2.9 本章小結(jié) 本文花相當?shù)钠鶎＿^程進行講解描述，是因為在根據(jù)零件圖建模的過程中遇到了很多的問題。首先已知的零件圖還是非常的復雜，看了之后要在腦海里對零件有一個整體印象，然后再對細節(jié)進行處理。建模的關(guān)鍵還是對相互聯(lián)系的尺寸有準確的把握，在對殼體零件有大概的印象之后，首先想到的是在不影響零件功能的前提下對零件進行適當?shù)暮喕@樣既滿足要求，也能有效地減小工作量，一舉兩得[6]。 由于零件圖是直接用于工廠加工的，所以圖紙相對于在校期間做的課程設計的零件圖還是有很大區(qū)別的，比如說剖面很多，剖面圖在圖紙上的布置比較散亂，找起來很費力氣， 還有粗、細實線沒有進行區(qū)分，這使整個圖紙看起來不能層次分明，而這也能恰好說明自己的專業(yè)功底還是沒有打牢，在以后的生產(chǎn)生活過程中還是要繼續(xù)加油努力提升自己的能力[7]。 8 第三章 加工工藝路線與切削用量的計算 3.1 殼體零件加工工藝分析 3.1.1 零件的工藝分析 由于原先的殼體零件圖紙細節(jié)太多，各個剖視圖的擺放比較凌亂，再加上沒有區(qū)分粗粗、細實線，實在不好辨認，所以決定在后續(xù)工作中重新對零件圖紙進行繪制，從而可以全面地對殼體零件進行了解分析[8]。 本文所進行加工工藝分析的零件為汽車變速器殼體零件，變速器殼體是用于安裝傳動機構(gòu)及其附件的殼體機構(gòu)。殼體內(nèi)部須注入潤滑油，用以減少由于內(nèi)部摩擦引起的零部件磨損以及功率損耗，各工作表面如軸與軸承、各個齒輪副等零件均采用飛濺潤滑的方式[9]。 從零件圖上看，殼體零件的表面粗糙度最高要求為 Ra1.6，即殼體底面的粗糙度要求最高，其次為出油口接合面要求為 Ra3.2，最后是工藝孔與三個軸承孔的粗糙度要求為Ra3.2，其余的表面都不與其他零件接觸，不用考慮其表面粗糙度，為 Ra25 或 Ra50，皆可鑄造出來。變速器殼體零件從整體上看是形狀較為復雜的不規(guī)則零件，故可采用鑄造獲得零件毛坯，所以對于一些要求較低的表面則無需進一步加工便可滿足生產(chǎn)要求。參照[24]表1.3-1，選擇毛坯的制造方法為金屬模機械砂型鑄造，生產(chǎn)類型為大批大量生產(chǎn)，精度等級為 8~10，加工余量等級為 H，從零件圖上看，需要進一步加工的零件表面主要包括四組， 現(xiàn)將這四組表面加工簡述如下： 1. 銑削底接合面，與頂面的距離為 178mm，上下極限偏差為 0mm 和-0.5mm，表面粗糙度為 Ra1.6。 2. 鉆工序后鉸φ14mm 工藝孔，表面粗糙度為 Ra3.2，厚度為 10mm。 3. 鏜三個軸承孔，表面粗糙度也為 Ra3.2。 4. 銑削出油口接合面，表面粗糙度為 Ra3.2，上下極限偏差都為 0.2mm。 通過分析可知，該零件形狀較為復雜，但表面粗糙度要求不高。對于以上四組加工表面而言，其最高的表面粗糙度為 Ra1.6，通過精銑、精鏜等加工方法可以實現(xiàn)，零件總體要求較低，加工工藝較為簡單。 3.1.2 零件生產(chǎn)類型的確定 按照設計任務可知，汽車變速器殼體零件生產(chǎn)綱領(lǐng)為 6000 件/年，由《工藝手冊》（第 2 版）表 1.1-2 查得：該零件的生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。殼體零件重量為 7.6Kg，為中型零件。 9 汽車變速器殼體零件加工工藝與夾具設計 3.2 加工工藝路線的確定 3.2.1 基準的選擇 在加工工藝規(guī)程的編寫過程中，如何來確定正確的定位基準，對保證加工工件的所有技術(shù)要求以及確定加工步驟有著決定性的影響。其中定位基準有精基準和粗基準兩種。當選擇加工時的精基準時一般應遵循以下幾項原則：基準重合原則、統(tǒng)一基準原則等，當然不止有這幾種，就不一一列舉，上述的幾項原則中，有時不能保證會同時滿足，在實際加工時應該根據(jù)實際條件確定。在確定粗基準時則可以按照以下幾項原則： （1） 粗基準的選擇：在一般情況下，當加工工件上有不需要加工的表面時，應該以這些不加工表面作為粗基準；當加工工件上有若干個不加工表面時，則應以與加工表面要求位置精度較高的不加工表面作為粗基準。參考以上各個因素，選取不加工的上頂面和鑄造出來的φ40 軸承孔作為粗基準，精度較為合適，能夠保證底接合面的加工要求，且定位簡單、裝夾方便。 （2） 精基準的選擇：在綜合參考了精基準的各項選擇原則之后，選擇Φ14mm 的工藝孔與精銑的底接合面為精基準。之所以選擇Φ14mm 工藝孔和底接合面是因為這一孔一面的加工精度要求比較高，而且表面粗糙度的精度要求也比較高，而且也是該零件的設計基準，在選擇粗基準的原則上，有時不能兼顧各個原則，只能根據(jù)實際情況進行確定。為避免由于基準不重合造成的誤差，而且還要保證比較高的加工精度，綜合考慮之后選擇Φ14mm 孔為精基準，即遵循“基準重合原則”。 3.2.2 制定工藝路線 按照相關(guān)準則對加工工件制定合適的工藝路線是工藝技術(shù)人員設計工藝規(guī)程時的重要工作，而且這也是體現(xiàn)工藝師工藝水平的重要方面。在工藝師制定有關(guān)加工工件的加工工藝路線時，需要注意以下幾個主要問題：如何選擇確定加工工件各個加工表面的加工方法、在參考了相關(guān)原則之后確定零件各個加工表面的加工順序、重點考慮以下加工時工序集中與工序分散的原則、選擇適當?shù)臋C床以及合理選擇各個工序的刀具等多個方面，其主要原則為：在滿足零件的尺寸精度、位置精度、配合精度、表面質(zhì)量等技術(shù)要求的前提下， 盡可能的提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，提高整體經(jīng)濟效益。按加工性質(zhì)、精度，粗糙度等不同，工藝過程一般可以劃分為以下幾個加工階段：粗加工階段、半精加工階段、精加工階段以及最后的光整加工階段。還要注意加工工件為不同材料時，相關(guān)工序的變動，如何處理好不同零件材料在加工步驟上的問題也很重要。熱處理工序的安排包括：退火與正火、時效處理、淬火、滲碳、滲氮等。 由[24]表 1.4-7 查得，確定各加工表面的加工方法， 10 及其對應的經(jīng)濟精度和表面粗糙度如表 2-1 所示： 表 3-1 各表面加工方法及其對應的經(jīng)濟精度和表面粗糙度 加工表面 加工方法 經(jīng)濟精度 (IT) 表面粗糙度 Ra(um) 底接合面 粗銑-精銑 7~9 6.3~1.6 出油孔接合面 粗銑-精銑 7~9 6.3~1.6 Φ14mm 工藝孔 鉆-鉸 8~10 3.2~1.6 Φ10mm 螺紋孔 鉆-攻 12~13 3.2~0.8 Φ8mm 螺紋孔 鉆-攻 12~13 3.2~0.8 Φ32.6mm 孔 鉆-半精鏜-精 鏜 7~8 1.6~0.8 Φ45mm 孔 粗鏜-半精鏜- 精鏜 7~8 1.6~0.8 1、工藝路線方案一： 鑄造成型 人工時效處理 工序 1 粗銑底接合面 工序 2 粗銑出油口接合面 工序 3 鉆-鉸φ14mm 工藝孔 工序 4 鉆φ10mm、φ32.6mm、φ8mm 孔工序 5 攻φ10mm、φ8mm 螺紋孔 工序 6 粗鏜φ45mm 孔 工序 7 半精鏜φ32.6mm、φ45mm 孔工序 8 精銑底面、出油口面 工序 9 精鏜φ32.6mm、φ45mm 孔去除零件毛刺 終檢 2、工藝路線方案二： 鑄造成型 人工時效處理 工序 1 粗銑底接合面 工序 2 鉆-鉸φ14mm 工藝孔工序 3 精銑底接合面 工序 4 鉆 M10 ′ 1.25、φ32.6mm 孔 11 汽車變速器殼體零件加工工藝與夾具設計 工序 5 粗鏜φ45mm 孔 工序 6 半精鏜φ32.6mm、φ45mm 孔工序 7 精鏜φ32.6mm、φ45mm 孔工序 8 粗、精銑出油口接合面 工序 9 鉆 M8 ′ 1.25、倒角3、工藝方案的比較與分析 工藝方案一主要是按照“先粗后精”、“先面后孔”的原則進行編寫，把所有工序當成一個整體，從整體上遵循上述原則，但是這樣會使加工過程中出現(xiàn)較多次數(shù)的工件裝夾、換刀和換機床的情況，這樣不僅使加工時間加長，過于頻繁地換裝工件， 還會使加工精度變低。相比之下方案二就有效地避免了這種情況，方案二不僅遵循上述原則，還在這個基礎(chǔ)上加了工序分散與工序集中的原則，這樣就不必這么頻繁地裝夾工件。綜上所述，選擇工藝路線方案二。 3.2.3 確定加工余量與毛坯尺寸 汽車變速器殼體零件材料為灰鑄鐵，材料牌號為 HT200，硬度為 170~241HBS，最低抗拉強度為 200MPa，生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)，且采用金屬模砂型鑄造。 根據(jù)上面這些材料和加工工藝規(guī)程，分可以基本確定零件各加工表面的加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： （1） 底接合面需要進行銑削，上、下極限偏差分別為 0 和-0.5mm，表面粗糙度要求為 Ra1.6，要求較高。由[25]表 1-11 查得，對圓柱上端面進行一次粗銑削后還要再精銑才可達到要求。由[25]表 1-3 選擇金屬砂型機械鑄造，尺寸公差等級 8~10 級，取 10 級，則機械加工余量為 0.5mm，工序余量為 3mm,取機械加工余量等級為 H 級，選底接合面機械加工余量單邊為 Z=3mm。粗銑削工序余量等于總余量為 3mm，精銑削工序余量等于總余量為0.5mm。 （2） 加工Φ14mm 孔，上、下極限偏差分別為+0.04mm 和 0，表面粗糙度要求為Ra3.2，要求較高。由[25]表 1-10 查得，對Φ14mm 孔先鉆后鉸可以達到要求。由于該孔尺寸不大且鑄造時不容易拔模等原因，故該圓孔鑄造時并不會鑄出，所以進行工序為鉆孔13.8mm，鉸孔 14mm。 （3） 加工三個軸承孔，Φ32.6mm 的軸承孔上、下極限偏差分別為+0.02mm 和 0，表面粗糙度要求為 Ra3.2，垂直度要求為φ0.02mm，位置度要求為φ0.05mm。由[25]表 1-10 查得，對Φ32.6mm 孔先鉆削后再進行半精鏜、精鏜可以達到要求。工序分為鉆φ32mm 的底孔，半精鏜φ32.4mm，精鏜φ32.6mm。Φ45mm 的軸承孔上、下極限偏差分別為+0.046mm 和 0，垂直度要求為φ0.02mm，位置度要求為φ0.02mm。由[25]表 1-10 查得，對Φ45mm 孔先粗鏜后再進行半精鏜、精鏜可以達到要求。鑄造是鑄出φ40mm 底孔，工序分為粗鏜φ 43mm，半精鏜φ44.6mm，精鏜φ45mm。 12 （4） 加工出油孔接合面，表面粗糙度為 Ra3.2，上、下極限偏差分別為+0.2mm 和 -0.2mm，由[25]表 1-10 查得，選底接合面機械加工余量單邊為 Z=3mm。粗銑削工序余量等于總余量為 3mm，精銑削工序余量等于總余量為 0.5mm。 各個加工表面加工余量如表 2-2 所示： 表 3-2 汽車變速器殼體零件各加工表面加工余量 加工表面 單邊余量/mm 雙邊余量/mm 底接合面 3.5mm Φ14mm 工藝孔 7mm 14mm Φ32.6mm 軸承孔 16.3mm 32.6mm Φ45mm 軸承孔 2.5mm 5mm 出油口接合面 3.5mm 具體零件毛坯尺寸見零件毛坯圖。 圖 2-1 零件毛坯圖 3.3 切削用量與基本工時的計算 3.3.1 工序 1 粗銑底接合面 1、加工條件 加工要求：粗銑底接合面。 機床選擇：數(shù)控銑床 XK715。2、刀具選擇 13 汽車變速器殼體零件加工工藝與夾具設計 刀具選擇為 YG6 硬質(zhì)合金端銑刀，d=80mm，齒數(shù) Z=10，根據(jù)[23]表 3.2，選擇ao=6°， a，=8°，l =-20°， k =40°， k =30°， k , =5°。 o s r re r 3、計算切削用量 （1） 銑削深度ap  因為這個余量不大，所以刀具走刀一次就能完成，所以 ap =3mm （2） 每齒進給量 fz 銑削的深度對加工有一些影響。根據(jù)[23]表 3.5，當使用 YG6 硬 質(zhì)合金端銑刀以及機床功率 5.5KW 時， fz = ?.?4??.24 mm ?z 參考[24],取進給量  fz = ?.24 mm ?z （3） 確定刀具磨鈍標準及刀具壽命 根據(jù)[23]表 3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.8mm；由于銑刀直徑 d=80mm，所以刀具壽命 T=180min，根據(jù)[23]（表 3.8）。 （4） 計算切削速度vc 和每分鐘進給量vf 根據(jù)表 3.27 公式計算 vc = Cvdoqv k Tmaxv f yv auv z pv v  （3-1） p z e 式中Cv = 245 ，qv = 0.2 ，xv = 0.15 ，yv = 0.35 ，uv = 0.2 ，pv = 0 ，m = 0.32 ，T = 180 min ， ap=3mm， fz = 0.24 mm z ，ae =24mm，z=10mm，d=80mm, kv = 1.0 。 計算得vc =549.67m min。 代入數(shù)據(jù)得 n =2187.07 r?min。  n = 1000v pd  （3-2） 選擇刀具根據(jù)數(shù)控銑床 XK715 主軸轉(zhuǎn)速，選擇 v = 550 m min ， n = 2200 r min 。 因此實際切削速度和每齒進給量為vc = 552.92 m min , fzc = v f nc z  = 0.3mm z 。 即所確定的切削用量為ap = 3mm ，n = 2200 r （5） 計算工時 查得時間定額為： min ，vc = 552.92 m min ， fz = 0.3mm 。 n Tdt = Tt + Tf + Tb + Tx + Tz 1） 基本時間Tt 根據(jù)[25]表 5-47 銑削基本時間的計算， （3-3） 14 t = l + l1 + l2 j f （3-4） 其中 l = 8.5mm， MZ 2 2 e l1 = 0.5(d - d - a ) + (1 ~ 3)  （3-5） 將 d=80mm 代入得l? = ?.5(d ? d2 ? ae2) + ??3 = 2.45nn，l2 = ??3mm。得到tt = 86.32s。 2） 輔助時間Tf 輔助時間按照基本時間的 20%進行估算 代入tt=86.32s,得 Tf = ?7.26s。 t f = 0.2t j （3-6） 3） 布置工作地時間Tb 按作業(yè)時間的 5%進行估算 Tb = 5h × tf + tt （3-7） 代入tt=86.32s，Tf = ?7.26s，得到Tb=5.2s。 4） 休息和生理需要時間Tx 按作業(yè)時間的 3%進行估算 Tx = 3h × tf + tt （3-8） 代入Tf=17.26s，tt=86.32s，得Tx=3.1s。 z 5 ） 準備與終結(jié)時間T 大批生產(chǎn)不考慮Tz 這項時間。所以單件生產(chǎn)時間 m Tdj = ???.88s 。 即機動時間為 1.86min，輔助時間為 0.29min。 3.3.2 工序 2 鉆-鉸φ14mm 工藝孔 此道工序分為兩步：鉆Φ13.8mm 孔，粗鉸Φ14mm 首先鉆孔φ13.8mm 1、加工條件 零件材料：灰口鑄鐵 HT200，硬度范圍為 HBS170-220. 加工要求：先在數(shù)控鉆床上鉆孔至φ13.8mm，然后再在數(shù)控鉆床上粗鉸至φ14mm，孔深為 20mm，表面粗糙度達到 Ra6.3。 鉆床選擇：查閱[24]，可選 ZK5150B 數(shù)控鉆床。 2、鉆頭選擇 參照[24]，選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑為d0 = 13.8mm 。 鉆頭的幾何形狀通過查[23]表 2.1 以及表 2.2 可以得到：雙錐、修磨橫刃，2f=118° ， y= 55° ， an = 12° ， b= 24° 。 3、切削用量選擇 （1） 進給量 15 汽車變速器殼體零件加工工藝與夾具設計 A 、根據(jù)[23] 表 2.7, 所用鑄鐵抗拉強度≤ 200 MPa ， d0 = 13.8 mm ， 查得進給量 f = 0.61 ~ 0.75 mm。 因為孔深為 28 < 3do = 4?.4nn，所以不需要用孔深修正系數(shù)進行修正。 B、按鉆頭強度決定進給量，通過查[23]的表 2.8 可知，當d0 = 13.8 mm 時，可以查到 f = ?.22 nn r。 C、按機床進給機構(gòu)強度決定進給量 查[23]的表 2.9 可知，d0 = 13.8 mm 時，可以得到 機床進給機構(gòu)允許的軸向力為 9800N，而此時的 f = 1.0 mm/r。 在綜合比較了上述三種情況之后可以看出，由于工藝要求會限制進給量，其值為 f = 0.31~ 0.37 mm/r。根據(jù) ZK5150B 鉆床說明書，選擇 f （2） 鉆頭磨鈍標準及壽命 = 0.62 mm/r。 根據(jù)[23]表 2.12，當 d0 = 13.8mm 時，鉆頭的后刀面最大磨損量為 0.5～0.8mm，此時T=60min。 （3） 切削速度 根據(jù)[23]表 2.15， 此時的轉(zhuǎn)速可以得到 vc = 10 m/min n = ????v = 23?.66 r nin nd 根據(jù)[23]表 2.35，可選擇nc = 272 r nin。 所以實際切削速度為 4、計算基本工時 式中 vc =11.79m/min。 tm = L / nf L = l + y + D  （3-9） （3-10） l =20mm,入切量及超切量由[24]表 2.29，查得 y + D = 8mm ，因此 L = l + y + D = 36mm ， tm = L / nf = 0.328 min 。 輔助時間根據(jù)[25] 其他時間[25]  tf = 0.2tm = 0.066min 單件定額時間 9% ′（tm + tf）= 0.035min tdj = tm + tf + 9%′(tm + tf ) = 0.429min 16 即機動時間為 0.328min，輔助時間為 0.066min。 鉆孔至F13.8mm 后還需要鉸至F14mm 。所需要的計算切削用量的方法一樣，如下： 1、加工條件 加工要求：將鉆后得到的F13.8mm 孔粗鉸至F14mm ，孔深為 20mm，表面粗糙度達到Ra6.3。 鉆床選擇：ZK5150B 數(shù)控鉆床。 2、鉸刀選擇 選擇高速鋼鉸刀，其直徑為d0 = 14mm 。 通過查[23]表 2.6 可以得到前角g° = 0°，后角a° = 9° , kg = 1° ,齒背傾斜角a1 = 15° 。 3、切削用量選擇 （1） 進給量 根據(jù)[23]表 2.11，由于硬度>170HBS， d0 = 14mm ，可得進給量 f = ?.??2.? nn r。由于[23]中未查到有關(guān)鉸刀強度及機床進給強度的進給量的限定，根據(jù) ZK5150B 鉆床 說明書，選用進給量為 1 mm/r。 （2） 鉸刀磨鈍標準及壽命 根據(jù)[23]表 2.12，當時d0 = 14mm ，鉸刀的后刀面最大磨損量為 0.4～0.6mm，此時 T=60 min。 （3） 切削速度 根據(jù)[23]表 2.30 查得計算公式以及 Cv=12.1，Zv=0.3，Xv=0.2，Yv=0.65 ，m=0.4，取 背 吃 刀 量 ap =0.1mm ， 切 削 速 度 修 正 系 數(shù) 根 據(jù) [23] 表 2.31 查 得 修 正 系 數(shù) KTV = KMV = KmV = KaV = 1.0 ，此時的轉(zhuǎn)速可以得到 vc 代入各項數(shù)據(jù)得到vc =8.26m/min。此時的轉(zhuǎn)速為： C d Zv = v o kv p T maxv f yv  （3-??） n = ????vc = ?87.8 r nin nd 根據(jù)[23]表 2.35，取n = 195r / min ，此時切削速度為vc = 8.58 m/min。 4、計算基本工時 tm = L / nf 式中，L = l1 + l2 + l ，l =20mm,入切量及超切量由[24]表 2.29，查得l1 = 2mm ，l2 = 15mm ， 因此 L = l1 + l2 + l = 45mm , tm = L / nf 輔助時間根據(jù)[25] = 0.231min 。 tf = 0.2tm = 0.046min 17 汽車變速器殼體零件加工工藝與夾具設計 其他時間[25] 單件定額時間  9% ′（tm + tf）= 0.025min tdj = tm + tf + 9%′(tm + tf ) = 0.302min 即機動時間為 0.231min,輔助時間為 0.046min。 3.3.3 工序 3 精銑底接合面 1、加工條件 加工要求：精銑底接合面，表面粗糙度達到 Ra1.6。機床選擇：數(shù)控銑床 XK715。 2、刀具選擇 查閱有關(guān)資料后，初步選擇刀具為鑲齒三面刃銑刀，根據(jù)[10]表 7-2 高速鋼銑刀的幾何參數(shù)可知：主后角α?=10°，副后角α' =8°，主偏角Kr=90°，副偏角K' =1°，過渡刃偏角 45°， ? r 螺旋角β=10°。根據(jù)表 7-22 鑲齒三面刃銑刀的規(guī)格尺寸可知：銑刀直徑d=80mm，L=20mm， D=22mm，d?=71mm，L?=13mm，Z=10。3、計算切削用量 （1） 決定每齒進給量 根據(jù)[10]表 7-43 高速鋼面銑刀的進給量可知：當機床功率為 7.5 KW 時，每齒進給量fz范圍為 ?.2～?.3mm/z，取fz = ?.3mm/z。 （2） 決定銑削深度 根據(jù)機械加工余量，精銑加工余量 0.5mm，即ap = ?.5nn，ae = 24nn。 （3） 選擇刀具磨損量及刀具壽命 根據(jù)[23]表 3-7 銑刀磨銑標準，粗加工后刀面最大磨 損限度為 0.5mm。由銑刀直徑 80mm，查表 3-8 銑刀平均壽命 T=180min。 （4） 決定切削速度vc和每分鐘的進給量vf 根據(jù)表 3.27 公式計算 vc = Cvdoqv k Tmaxv f yv auv z pv v  （3-12） p z e 式中Cv = ?8.9，qv = ?.2，xv = ?.?，yv = ?.4，uv = ?.?，pv = ?.?，m=0.15，T = 180 min ， ap = ?.5，fz = ?.3nn， ae = 24mm ， z = 10 ，d=80mm, kv = 1.0 。代入上述各項參數(shù)計算得vc =139.37 m min 。 18 v = pdn c 1000 則  （3-13） n = ????vc = 554.54r/nin nd 取 n=600r nin。 則實際切削速度vc = 150.80 m/min。 故所選切削用量可以選用，切削各參數(shù)選用如下：ap = ?.5nn，ae = 24nn，fz = ?.?5mm/z，n = 6??r/min，vc = ?5?.8?m/min。 4、計算工時 查得時間定額為： Tdj  = Tj  + Tf  + Tb  + Tx + Tz m （1） 基本時間Tt 根據(jù)[25]表 5-47 銑削基本時間的計算 t = l + l? + l? t fMt 其中 l = 8.5mm，l? = ?.5(d ? d2 ? ae2) + ??3 = 2.45nn，l2 = ??3mm。 t t = 8.5 + 2.45 + 2 × 6? = 77.72s 4? （2） 輔助時間Tf 輔助時間按照基本時間的 20%進行估算 Tf = ?.2 × 77.72 = ?5.5s （3） 布置工作地時間Tb 按作業(yè)時間的 5%估算 Tb = 5h × 77.72 + ?5.5 = 4.66s （4） 休息和生理需要時間Tx 按作業(yè)時間的 3%估算 Tx = 3h × 77.72 + ?5.5 = 2.8s Tdj = Tj + Tf + Tb + Tx + Tz = 77.72 + ?5.5 + 4.66 + 2.8 = ???.68s m 即機動時間為 1.68min，輔助時間為 0.26min。 3.3.4 工序 4 鉆 M10 ′ 1.25、φ32mm 孔 鉆φ32.6mm 的軸承孔： 1、加工條件 工件材料：灰口鑄鐵 HT200，硬度范圍為 HBS170-220. 加工要求：φ32.6mm 的孔深度為 21.5mm，粗糙度為 Ra3.2。鉆床選擇：ZK5150B 數(shù)控鉆床。 2、鉆頭選擇 19 汽車變速器殼體零件加工工藝與夾具設計 選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑為do =32mm。 鉆頭的幾何形狀通過查[23]表 2.1 以及表 2.2 可以得到：雙錐、修磨橫刃，2? = ?2?°， ψ = 5?°，ao = ??°，β = 29° 。 3、切削用量選擇 （1） 進給量 A、根據(jù)[23]表 2.7,所用鑄鐵硬度為 200HBS，do =32mm，查得進給量 f = ?.???.2 nn r。因為孔深為 2?.5mm < 3do = 97.8nn，故無需用孔深修正系數(shù)修正。 B、按鉆頭強度決定進給量，通過查[23]的表 2.8 可知，由于硬度為 200HBS，do =32mm， 可以得到 f =2.1mm/r。 C、按機床進給機構(gòu)強度決定進給量，查[23]的表 2.9 可知，當條件為硬度<210HBS， do =32mm 時，可以查得此時的機床進給機構(gòu)允許的軸向力為 9800N，而此時的 f =0.8mm/r。在綜合比較了上述三種情況之后可以看出，由于工藝要求會限制進給量，其值為 f = ?.???.2 nn r。根據(jù) ZK5150B 鉆床說明書，選擇 f =1.2mm/r。 （2） 鉆頭磨鈍標準及壽命 根據(jù)[23]表 2.12，當do =32mm 時，鉆頭的后刀面最大磨損量為 0.9～1.4mm，此時 T=110 min。 （3）切削速度 根據(jù)[23]表 2.30 查得計算公式以及 Cv=15.2，Zv=0.25，Xv=0.1，Yv=0.4 ， m=0.125 ， 取背吃刀量 ap =1.0mm， 切削速度修正系數(shù)根據(jù)[23] 表 2.31 查得修正系數(shù) KTV = KMV = KmV = KaV = 1.0 ，根據(jù)下列公式 vc = Cvdoqv k Tmaxv f yv auv z pv v p z e 代入各項數(shù)據(jù)后得到 vc=18.68m/min。此時的轉(zhuǎn)速可以得到 n=182.39r/min。 根據(jù)[23]表 2.35，可選擇nc = ?95 r nin，則實際切削速度為vc = ?9.97 n nin。此時nc = ?95 r nin，vc = ?9.97 n nin，f=1.2mm/r， ap =1.0mm。 4、計算基本工時 tm = L / nf 式中， L = l + y + D ， l =21.5mm,入切量及超切量由[22]表 2.29，查得 y + ? = ?5mm， 因此 L = l + y + ? = 36.5mm n 輔助時間根據(jù)[25] t = L nf = ?.?7nin 20 其他時間[25] 單件定額時間 tf = ?.2tn =0.034min 9% ′（tm + tf）= 0.018min tdj = tm + tf + 9%′(tm + tf ) = 0.222min 即機動時間為 0.17min，輔助時間為 0.034min。鉆 M10 ′ 1.25 底面螺紋孔 1.鉆φ8.5mm 的孔（孔深 20mm） （1） 加工條件 工件材料：灰口鑄鐵 HT200，硬度范圍為 HBS170-220。鉆床選擇：ZK5150B 數(shù)控鉆床。 （2） 鉆頭選擇 選擇標準高速鋼麻花鉆頭，其直徑為do = 8.5nn。 鉆頭的幾何形狀通過查[23]表 2.1 以及表 2.2 可以得到：雙錐修磨橫刃，2? = ?2?°，ψ = 5?°，ao = ??°，β = 29° 。 （3） 切削用量選擇 1） 進給量 A 、 根 據(jù) [23] 表 2.7, 所 用 鑄 鐵 硬 度 為 200HBS ， do=8.5mm ， 查 得 進 給 量 f = ?.47??.57 nn r。 因為孔深為 2?mm < 3do = 25.5nn，所以不需要用孔深修正系數(shù)進行修正。 B、按鉆頭強度決定進給量，通過查[23]的表 2.8 可知，由于硬度為 200HBS，do = 8.5nn，可以得到 f = ?.86 nn r。 C、按機床進給機構(gòu)強度決定進給量，查[23]的表 2.9 可知，當條件為硬度<210HBS，do = 8.5nn 時，可以查到此時機床進給機構(gòu)允許的軸向力為 9800N，而此時的 f = ?.6 nn r。在綜合比較了上述三種情況之后可以看出，由于工藝要求會限制進給量，其值為 f = ?.47??.57 nn r。根據(jù) ZK5150B 數(shù)控鉆床說明書，選擇 f = ?.57 nn r。 2） 鉆頭磨鈍標準及壽命 根據(jù)[23]表 2.12，當do = 8.5nn 時，鉆頭的后刀面最大磨損量為 0.5～0.8mm，此時 T=35 min。 切削速度 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表 2.30 查得計算公式以及 Cv=11.1，Zv=0.25，Xv=0， Yv=0.4 ，m=0.125，取背吃刀量ap =1.5mm，切削速度修正系數(shù)根據(jù)[23]表 2.31 查得修正系 數(shù) KTV = KMV = KmV = KaV = 1.0 ，根據(jù)下列公式 21 汽車變速器殼體零件加工工藝與夾具設計 vc = Cvdoqv k Tmaxv f yv auv z pv v p z e 此時的轉(zhuǎn)速可以得到 vc=15.18m/min。轉(zhuǎn)速 n=568.46r/min。 根據(jù)[23]表 2.35，可選擇nc = 545 r nin，則實際切削速度為vc = ?4.55 n nin。此時nc = 545 r nin，vc = ?4.55 n nin，f = ?.57 nn r， ap =1.5mm。 4）計算基本工時 tm = L / nf 式中， L = l + y + D ，l =20mm,入切量及超切量由[24]表 2.29，查得 y + ? = 5mm，因此 L = l + y + ? = 25mm n 輔助時間根據(jù)[25] t = L nf = ?.?74nin 其他時間[25] 單件定額時間 tf = ?.2tn =0.0148min 9% ′（tm + tf）= 0.008min tdj = tm + tf + 9%′(tm + tf ) = 0.0968min 即機動時間為 0.074min，輔助時間為 0.0148min。2.攻 M10 ′ 1.25 螺紋