汽车变速器齿轮座机械加工工艺及工装夹具的设计【φ钻6H8直孔】.doc

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1、 学 科 类：工科类 学 号： 学校代码： 密 级：2015届本科生毕业论文汽车变速器齿轮座工艺及工装夹具的设计院 系： 专 业： 姓 名： 指导教师： 答辩日期： 二一五年 月毕业论文诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文汽车变速器齿轮座工艺及工装夹具的设计是本人在指导老师的指导下，独立研究、写作的成果。论文中所引用是他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人独自承担。 作 者 签 名： 指导教师签名： 年 月 日摘 要本次设计的主要内容是汽车变速器齿轮座工艺及工装夹具的设计。齿轮座主要是与齿轮、轴承等零件配对使用，其主要加工表面及控制位置为大

2、头外圆和小头外圆。由零件要求分析可知，保证大头外圆和小头外圆尺寸的同时应该尽量保证其同轴度，这对于后工序装配和总成使用上来说都有重要影响。所以，工序安排时，采取以大头外圆粗定位夹紧加工后，对小头外圆进行车削、磨削加工同时成型。因大头外圆和小头外圆的表面粗糙度分别为Ra1.6和Ra0.8，可通过粗车、精车、磨削加工来满足。对于钻、绞孔时，主要以齿轮座的小头外圆定位，控制其自由度，以达到加工出来的产品满足要求并且一致性好的目的。本文的研究重点在于通过对齿轮座的工艺性和力学性能分析，对加工工艺进行合理分析，选择确定合理的毛坯、加工方式、设计高效、省力的夹具，通过实践验证，最终加工出合格的齿轮座零件。

3、【关键词】汽车变速器齿轮座、工艺、定位Abstract This paper is abute automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the productionmechanization and automation,

4、 and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building,metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.This article is mainly of the pneumatic manipulator the overall design, and pneumaticdesign. This mechanism of m

5、anipulator includes cylinders and claws and connectors parts, it can move according to the due track on the movement ofgrabbing, carrying and unloading. The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulat

6、ing pressure, flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength, speed and changed the direction of movement in the prescribed procedure work.It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working

7、 environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic .【关键词】pneumatic manipulator 、cylinder、pneumatic loop 全套设计，请加12401814目 录一、 绪 论4 1.1课题的背景5 1.2夹具的发展史5二、零件的分析52.1、零件的作用52.2、零件的工艺分析5三、确定毛坯，绘制毛坯图、零件图83.1、确定毛坯的制造形式及

8、材料83.2、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定8四、工艺规程设计104.1、定位基准的选择104.2、制定工艺路线104.3、选择加工设备及刀、夹、量具144.4 确定切削用量及基本工时16 4.4.1粗车大头外圆及端面17 4.4.2粗车小头外圆及端面18 4.4.3精车大头外圆及端面18 4.4.4精车小头外圆及端面19 4.4.5车32沟槽19 4.4.6磨外圆20 4.4.7钻直孔24 4.4.8钻大端面2-M8螺纹孔底孔，攻M8牙，钻、绞5.8，6H8直孔24 4.4.9钻油孔25五、钻孔夹具的设计265.1定位基准的选择285.2切削力的计算与夹紧力分析285.3夹紧元件及动

9、力装置确定295.4夹紧装置的设计295.5夹具操作的简要说明29参考文献30结 论31致 谢32XX学院本科生毕业论文一、绪 论 本文首先对齿轮座的零件进行分析，通过对齿轮座进行的研究和分析，描述了它的毛坯制造形式、机械加工余量、基准选择、工序尺寸和毛坯尺寸的确定，以及切削用量和工时的计算等相关内容。为了提高劳动生产率，降低劳动强度，保证加工质量，与指导老协商后，觉得用夹具比较合适。在这次毕业设计中，根据课题所给的零件图、技术要求，通过查阅相关资料和书籍，了解和掌握了的机械加工工艺和编程的一般方法和步骤，并运用这些方法和步骤进行了齿轮座的机械加工工艺及夹具设计。整个设计的指导思想“简便、高效

10、、经济”。力求生产处符合要求的产品。1.1课题背景随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。 “工欲善其事，必先利其器。”工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展

11、。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。1.2夹具的发展史夹具在其发展的200多年历史中，大致经历了三个阶段：第一阶段，夹具在工件加工、制造的各工序中作为基本的夹持装置，发挥着夹固工件的最基本功用。随着军工生产及内燃机，汽车工业的不断发展，夹具逐渐在规模生产中发挥出其高效率及稳定加工质量的优越性，各类定位、夹紧装置的结构也日趋完善，夹具逐步发展成为机床工件工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分。这是夹具发展的第二阶段。这一阶段，夹具发展的主

12、要特点是高效率。在现代化生产的今天，各类高效率，自动化夹具在高效，高精度及适应性方面，已有了相当大的提高。随着电子技术，数控技术的发展，现代夹具的自动化和高适应性，已经使夹具与机床逐渐融为一体，使得中，小批量生产的生产效率逐步趋近于专业化的大批量生产的水平。这是夹具发展的第三个阶段，这一阶段，夹具的主要特点是高精度，高适应性。可以预见，夹具在不一个阶段的主要发展趋势将是逐步提高智能化水平。二、零件的分析2.1、零件的作用题目所给的零件是齿轮座，而齿轮座一般是起到连接齿轮和轴承的零件，上面钻或铰有直孔或者是螺纹孔，其作用是用来与其它部件进行连接的，在汽车变速器中，齿轮座的应用非常广泛，而本课题的

13、任务就是”汽车变速器齿轮座工艺及工装夹具的设计”。2.2、零件的工艺分析（1）以主视图为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：齿轮座的大头孔小头孔的车削加工，两个端面的倒角的车削加工，2-3直孔的钻削加工，沟槽的车削加工。其中大小头孔的表面粗糙度要求分别为和，2-3直孔的表面粗糙度为，沟槽的表面粗糙度为。（2）以左视图为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：孔的钻削加工，2-M8螺纹孔的加工，。以下是该齿轮座的零件图。 图1-1 齿轮座零件主视图 图1-2 齿轮座图左视图三、确定毛坯，绘制毛坯图、零件图3.1、确定毛坯的制造形式及材料“齿轮座”零件材料采用45#钢锻造。材料为45#钢，

14、需表面电镀处理，生产类型为大批量生产，采用锻造毛坯。由于零件尺寸不大，结构比较复杂，因此我们采用直接气割下料的形式，从而提高劳动生产率，降低成本。3.2、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定3.2.1、大头外圆的加工余量 根据工序要求，齿轮座大头外圆的加工分粗、精车加工。各工步余量如下：粗车：参照实用机械制造工艺设计手册表7-23。其余量值规定为2.16.5mm，现取2.5mm。 表7-27粗铣平面时厚度偏差取-0.28mm。精车：参照实用机械制造工艺设计手册表7-24。其余量值规定为0.81.0mm，现取1mm。毛坯的基本尺寸为40+2.5+2.5=45mm。 根据实用机械制造工艺设计手册

15、表2-5，锻件尺寸公差等级选用CT7，可得毛坯尺寸公差为1.6mm。 毛坯的名义尺寸为：40+2.5+2.5=45mm 毛坯最小尺寸为：45-0.8=44.2mm 毛坯最大尺寸为：45+0.8=45.8mm 粗车后最大尺寸为：45.8-1-1=43.8mm 精车后最小尺寸为：44.2-1-1=42.2mm 精车后尺寸与零件图尺寸相同，即mm。3.2.2、小头外圆的加工余量 根据工序要求，该孔的加工分为粗车、精车、磨削三个工序完成，各工序余量如下：粗车：参照实用机械制造工艺设计手册表7-13，其余量值为2.5mm;精车：参照实用机械制造工艺设计手册表7-13，其余量值为0.3mm。毛坯的基本尺寸

16、分别为：毛坯基本尺寸为35+2.5+2.5=40；根据实用机械制造工艺设计手册表2-5，45#钢尺寸公差等级选用CT7，可得毛坯尺寸公差为1.1mm。毛坯名义尺寸为35+2.5+2.5=40；毛坯最大尺寸为40+0.55=40.55；毛坯最小尺寸为40-0.55=39.45；磨削后尺寸与零件图尺寸相同，即；4、工艺规程设计4.1、定位基准的选择4.1.1、粗基准的选择 粗基准选择应当满足以下要求：A、保证各重要支承孔的加工余量均匀；B、保证齿轮座的内壁有一定的间隙。为了满足上述要求，应选择齿轮座的主要面作为定位基准。即以齿轮座的两个端面作为粗基准来限制工件的四个自由度，再以另一个面作为定位基准

17、来限制第五个自由度。这样就能够很好地保证工件的定位，从而达到了加工各个工序的目的。4.1.2、精基准的选择从保证齿轮座孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证齿轮座零件在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从齿轮座零件图分析可知，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，虽然它是齿轮座箱体的装配基准，但因为它与齿轮座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

18、都有一定的困难，所以不予采用。4.2、制定工艺路线对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。齿轮座体加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以底面作为定位基准来加工顶面，然后已经铣削好的顶面为基准来加工底面。第二个工序是铣削加工齿轮座零件的四侧端面及倒角C3。由于顶平面加工完成后一直到齿轮座体加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。后续工序安排应当遵循先面后孔的原则。先粗、精加工平面，再粗、精加工孔系。因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此，实际采用的工艺方案是先精加工支承孔

19、系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段后分散进行。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在的含0.4%1.1%苏打及0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。根据以上分析过程，现初步拟定齿轮座加工工艺路线如下；方案一：锻造毛坯,对毛坯进行时效处理，确定并在毛坯上画出各孔的位置,喷涂油漆,工序1：粗车大头外圆及端面工序2：粗车小头外圆及端面工序3：精车大头外圆及端面工序4：精车小头外圆及端面工序5：车32沟槽工序6

20、：磨外圆工序7：钻直孔工序8：钻大端面2-M8螺纹孔底孔，攻M8牙，钻、绞5.8，,6H8直孔工序9：钻油孔。工序10：清洗加工零件。工序11：检查零件。工序12：入库。方案二：锻造毛坯,对毛坯进行时效处理，确定并在毛坯上画出各孔的位置,喷涂油漆,工序1：精车大头外圆及端面工序2：精车小头外圆及端面 工序3：粗车大头外圆及端面工序4：粗车小头外圆及端面工序5：车32沟槽工序6：磨外圆工序7：钻直孔工序8：钻大端面2-M8螺纹孔底孔，攻M8牙，钻、绞5.8，,6H8直孔工序9：钻油孔。工序10：清洗加工零件。工序11：检查零件。工序12：入库。方案三：锻造毛坯,对毛坯进行时效处理，确定并在毛坯上

21、画出各孔的位置,喷涂油漆,工序1：精车大头外圆及端面工序2：精车小头外圆及端面 工序3：粗车大头外圆及端面工序4：粗车小头外圆及端面工序5：车32沟槽工序6：磨外圆工序7：清洗加工零件。工序8：检查零件。工序9：入库。工序10：清洗加工零件。工序11：检查零件。工序12：入库。 有上述几种零件加工工艺路线方案分析确定，首先分别经粗、精车加工大小头孔外圆面及端面，以及车削沟槽，磨小头外圆，钻直孔，钻大端面2-M8螺纹孔底孔，攻M8牙，钻、绞5.8，6H8直孔等等。其中，方案二的工艺路线虽能方便工人安装加工，但在装夹加工过程中会对零件已加工好表面造成破坏，造成零件损失；方案三，能加工出所要的零件，

22、但加工时对零件的装夹和拆卸较频繁，时间耽搁较长，生产率下降；所以，综合选定，方案一可用。4.3、选择加工设备及刀、夹、量具 由图样分析，该图样需要车削大小头外圆的轮廓，在这里我们在车轮廓时选用YG8-2030车刀。而钻削加工时我们可以选择锥柄麻花钻，量具可选用0-150mm为75-100mm的测量游标卡尺，外径千分尺，游标深度卡尺等。4.4 确定切削用量及基本工时 4.4.1粗车大头外圆及端面本工序为粗车大头外圆及端面的工序，在这里，我们选择车床CA6140作为车削设备，加工刀具选择硬质合金端车刀（外圆车刀） ；（1）粗车车削深度：每齿进给量：根据实际工况，我们通过实用机械工艺简明手册中，取车

23、削速度：参照实用机械工艺简明手册中表，取机床主轴转速：，取实际车削速度：进给量：工作台每分进给量：即：根据实际工况，我们通过实用机械工艺简明手册中2.4-81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 4.4.2粗车小头外圆及端面此处删减NNNNNNNN字需全套设计请联系12401814 钻头基本参数为：；1)钻削进给量的选择查机械制造工艺设计手册表342有 2)钻削速度的选择 查机械制造工艺设计手册表342有 所以3)计算切削深度 4)钻削扭矩的计算 查机械制造工艺设计手册表336有 式中： 所以， 5)计算轴向力 查机械制造工艺设计手册表336有 轴

24、向力 式中 所以 因零件材料为HB=150，查机械制造工艺设计手册表336有 所以，实际的切削扭矩和轴向力分别为：6)计算切削功率 因为查机械制造工艺设计手册表336有 所以，机床功率足够;4.4.8钻大端面2-M8螺纹孔底孔，攻M8牙，钻、绞5.8，6H8直孔1）钻大端面2-M8螺纹孔底孔，攻M8牙，深15。机床：Z535立式钻床刀具：6.8直柄短麻花钻确定钻削用量确定进给量 根据参考文献2，表28-10可查出，查Z535立式钻床说明书，取。 根据参考文献2表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献2，表28-9，允许的进给量。 由于所

25、选进给量远小于及，故所选可用。确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据参考文献2，表28-15，由插入法得 ， ， 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。根据参考文献2，由表28-3，故查Z535机床说明书，取。实际切削速度为 由参考文献2，表28-5，故 校验机床功率 切削功率为 机床有效功率故选择的钻削用量可用。即，相应地，切削工时 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-41工步辅助时间为：1.58mi2）钻、绞5.8，6H8直孔 机床的选用: 选用钻床Z3050，功率P=1.5kw； 钻头的选择:

26、选用5麻花钻 材料为高速钢 钻头基本参数为：；1)钻削进给量的选择查机械制造工艺设计手册表342有 2)钻削速度的选择 查机械制造工艺设计手册表342有 所以3)计算切削深度 4)钻削扭矩的计算 查机械制造工艺设计手册表336有 式中： 所以， 5)计算轴向力 查机械制造工艺设计手册表336有 轴向力 式中 所以 因零件材料为HB=150，查机械制造工艺设计手册表336有 所以，实际的切削扭矩和轴向力分别为：6)计算切削功率 因为查机械制造工艺设计手册表336有 所以，机床功率足够;4.4.9钻油孔 本工序为钻油孔，已知工件材料45#，锻件。在这里，机床的选用: 选用钻床Z3050，功率P=1

27、.5kw； 钻头的选择: 选用3麻花钻，M10丝攻 材料为高速钢 钻头基本参数为：；1)钻削进给量的选择查机械制造工艺设计手册表342有 2)钻削速度的选择 查机械制造工艺设计手册表342有 所以3)计算切削深度 4)钻削扭矩的计算 查机械制造工艺设计手册表336有 式中： 所以， 5)计算轴向力 查机械制造工艺设计手册表336有 轴向力 式中 所以 因零件材料为HB=150，查机械制造工艺设计手册表336有 所以，实际的切削扭矩和轴向力分别为：6)计算切削功率 因为查机械制造工艺设计手册表336有 所以，机床功率足够;五、 钻孔夹具设计本夹具主要用钻大头外圆端面上面的直孔。同时加工的中心的基

28、准，其质量直接影响端面的精度。因此在本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。5.1定位基准的选择根据此零件的特点，本夹具的定位基准采用小头外圆面主要基准，采用活动V型块和固定V型块定位。5.2定位元件的设计本工序选择的是定位基准面为小头外圆面，通过已经车削的小头孔外圆面侧端面以及外圆面进行定位。5.3切削力及夹紧力的计算 由于本道工序主要完成工艺孔的钻、铰加工，而钻削力远远大于绞的切削力。因此切削力应以钻削力为准。根据文献18表得：钻削力： 钻削力矩： 式中： 实际所需夹紧力，根据文献18表得：安全系数可按下式计算，由式（3.6）有

29、：式中: 5.4夹紧装置的设计根据设计要求保证夹具一定的先进性且夹紧力并不是很大，所以采取手动夹紧装置。工件在夹具体上安装后，通过各部螺栓和螺母对工件进行压紧。整个钻孔的夹具的装配图如下：图 钻孔夹具装配图示意图5.5夹具设计及操作的简要说明钻孔的夹具，装卸工件时，通过松开活动V型块上面的固定手柄压紧螺钉，从而来松开对工件的夹持，此时可以直接将工件取走，方便可行，当需要更换另外的工件时，直接就是把工件放上去，然后压紧就行。参考文献1 石彦国，任莉大豆制品工艺学【M】天津：机械工业出版社，2006 352 ()李庆寿机床夹具设计（ ），北京：机械工业出版社，1983 86973 王笑天金属材料学

30、（M）北京：机械工业出版社，1987 22364 邱中怀技术，应用与开发EM）北京：机械工业出版社，2002 33655 张华 机械原理(M)北京：高等教育出版社，1999：40556 东北重型机械学院，洛阳工学院，第一汽车制造厂职工大学， 机床夹具设计手册【M】，上海：. 上海科学技术出版社，1988：1031217 MATLAB6，5应用接口编程，电子工业出版社，北京，2003：56748 王平鸿机器维修工程学（M）北京：农业出版社，1990：19399 张耀鹅加工技术实用手册（M）北京：冶金工业出版社，2007：12014610 7孙宝珍，合金钢手册北京：兵器工业出版社，1992：365

31、811 李伊敏。和辩工艺设计工作的要求。机械工业出版社，1993：365812 姚晨。实际加工工艺设计手册。航空工业出版社，1999; 120146结论 这段时间以来，通过查阅各种需要用到的资料，和以往老师们传授的知识，通过日以继夜的计算和绘图，到如今论文总算完成了，心里充满了各种感想。觉得做一门学问，真的不容易，需要花费很多的时间和精力在上面，只有这样，才能做得更好，才能使论文得到大家都认可。做到这里，论文总算完成了，我觉得做一个零件的夹具设计，首先需要了解这个零件的作用以及使用场合，然后就是它的加工工艺，根据它最重要的加工工艺位置来做相对应的夹具，这样就很容易找到做夹具的切入点，通过定位基

32、准，精基准的选择，从而设计出合理的有效的工装夹具，这样也便于实际生产。致 谢当我写到这里的时候，我心里是别提有多么的开心，不管前面的对与错，总之，我觉得自己做到这里已不错了，感谢我的老师和帮助我的同学一起到图书馆查资料的那些同学们，要不是你们恐怕我现在真不知道自己能做到哪里，首先您不仅在学习学业上对我以精心的指导，同时还在我改写论文时给我鼓励和支持，从这点看出老师当初选你当我的老师我是明智的，而且，通过这次写论文我知道遇到什么事总要靠别人来完成，现在我觉得这种想法是我错啦，也许自己做的比那些人做的会更好，同时，我要把这种态度放到工作当中，我相信我自己一定可以比别人做的出色。说实话，我从开始认真做毕业设计的时候，才领悟到知识确实是种强大的工具，我现在想来前面失去的，我想在通过在工作中补回来，想到这里自己说了句“呵呵”，但是话说回来，这次的毕业设计我花了挺大的功夫，虽然是苦，但心里挺开心的，我想如果大学这三年我好好来利用它的话，我的毕业设计不谈在班里第一个交，最少也在前十个人之前交，最后在这里衷心的对所有关心我帮助我的表达我由衷敬意，谢谢各位同学的帮助。21