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汽車變速箱箱體的加工工藝分析及夾具設(shè)計(jì)
學(xué) 生：劉星
指導(dǎo)老師：張嵐
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，長(zhǎng)沙410128
摘 要：變速箱主要是加工表面和軸孔，此外軸孔加工不但要達(dá)到孔本身的尺寸精度要求，還要保證與其他軸孔的相互位置精度。另外變速箱體里還裝有軸承、齒輪、差速器等組件，這些零件盒組件的裝配精度在很大程度上取決于箱體本身的 精度。箱體的加工質(zhì)量還會(huì)影響到傳動(dòng)性。
夾具是機(jī)床的重要組成部件是根據(jù)機(jī)床的工藝和結(jié)構(gòu)方案的具體要求而設(shè)計(jì)的。它是用于實(shí)現(xiàn)被加工零件的準(zhǔn)確定位，夾壓，刀具的導(dǎo)向，以及裝卸工件時(shí)限位等等作用的。車床夾具一般都是在懸臂狀態(tài)下工作的，為保證加工過(guò)程的穩(wěn)定性；夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單緊湊，輕便且安全，懸伸長(zhǎng)度盡量小，使重心靠近主軸前支承。為保證安全，夾具體應(yīng)制成圓形，加具體上的各元件不允許伸出夾具體直徑之外。此外，夾具的結(jié)構(gòu)還應(yīng)便于工件的安裝、測(cè)量和切屑的順利排出或清理。
關(guān)鍵詞：工序，加工余量，軸孔，精度
Process Analysis and Fixture Design of Automobile Gearbox
Student: Liu Xing
Tutor: Zhang Lan
College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China
Abstract: Transmission main processing is the surface and the shaft hole, in addition to the shaft hole machining is not only to achieve the requirements of dimensional accuracy of the hole itself, but als
-o to ensure the accuracy of the mutual position of the other shaft hole. In addition, bearings, gears,differ
-ential assembly is also equipped with the transmission case, the accuracy of the assembly of the cartridg
-e assembly of these parts depends largely on the accuracy of the casing itself. Case processing quality al -so affect the transmission.
The fixture is a key component of the machine is designed according to the specific requirements of the process and structure of the machine tool program. It is used to implement the exact location of the m -achined parts, pinched guide of the tool, as well as loading and unloading the workpiece time limit bit ro -le. Lathe fixture are generally working in a cantilever state, in order to ensure the stability of the prooces
-s; fixture structure should be simple compact, portable and secure, the length of the overhang is as small as possible, so that the center of gravity close to the spindle support. To ensure safety, the specific folder should be made ??round, plus specific components may neither be extended to the specific folder diameter. In addition, the structure of the fixture should be to facilitate the installation of the workpiecemeasureme
-nt and smooth chip discharge or clean-up.
Key words:Working procedure, Process redundancy, Axle hole,Precision
1 前言
箱體零件是機(jī)器或部件的基礎(chǔ)零件,它把有關(guān)零件聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體,使這些零件保持正確的相對(duì)位置,彼此能協(xié)調(diào)地工作。因此,箱體零件的制造精度將直接影響機(jī)器或部件的裝配質(zhì)量,進(jìn)而影響機(jī)器的使用性能和壽命。因而箱體一般具有較高的技術(shù)要求。
由于機(jī)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和箱體在機(jī)器中的不同功用,箱體零件具有多種不同的結(jié)構(gòu)型式,其共同特點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜,箱壁薄而不均勻,內(nèi)部呈腔型;有若干精度要求較高的平面和孔系,還有較多的緊固螺紋孔等。
箱體零件的毛坯通常采用鑄鐵件。因?yàn)榛诣T鐵具有較好的耐磨性,減震性以及良好的鑄造性能和切削性能,價(jià)格也比較便宜。有時(shí)為了減輕重量,用有色金屬合金鑄造箱體毛坯(如航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的箱體等)。在單件小批生產(chǎn)中,為了縮短生產(chǎn)周期有時(shí)也采用焊接毛坯。
毛坯的鑄造方法,取決于生產(chǎn)類型和毛坯尺寸。在單件小批生產(chǎn)中,多采用木模手工造型;在大批量生產(chǎn)中廣泛采用金屬模機(jī)器造型,毛坯的精度較高。箱體上大于30—50mm的孔,一般都鑄造出頂孔,以減少加工余量。
機(jī)械加工過(guò)程中，用來(lái)固定加工對(duì)象，使其占有正確的位置以接受施工，檢測(cè)的裝置，都稱“夾具”。機(jī)床夾具是機(jī)床的一種附加裝置，安裝工件后使之獲得相對(duì)于機(jī)床或刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。
在實(shí)際生產(chǎn)中，由于零件的生產(chǎn)類型、材料、結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸和技術(shù)要求等不同，針對(duì)某一零件往往不是單獨(dú)在一種機(jī)床上加工形成的。要經(jīng)過(guò)一定工藝過(guò)程才能完成其加工。因此，不僅要根據(jù)零件的具體要求。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的具體條件，對(duì)零件的個(gè)組成表面選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工工序，逐步地把零件加工出來(lái)。對(duì)于某個(gè)具體零件?？梢圆捎脦追N不同的工藝方案進(jìn)行加工。雖然這些方案都可以加工出這些零件，但從生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益上來(lái)講，其中有種方案比較合理且切實(shí)可行。因此必須根據(jù)零件的具體要求和可能的加工條件，擬定較為合理的工藝過(guò)程。在整個(gè)加工過(guò)程中夾具不僅僅是為了夾緊、固定加工零件。設(shè)計(jì)合理的夾具，還要求保證加工零件的位置精度，提高加工生產(chǎn)效率。所以各種夾具的設(shè)計(jì)質(zhì)量將直接影響被加工零件的精度要求，在機(jī)械加工工藝過(guò)程中起到重要作用。
隨著機(jī)械加工行業(yè)的迅猛發(fā)展，零件工藝規(guī)程的分析與制定已經(jīng)成為機(jī)械加工的前提和依據(jù)。因此研究變速箱體零件工藝規(guī)程與夾具設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。通過(guò)機(jī)床的工作原理及其變速箱體零件工藝規(guī)程的學(xué)習(xí)與研究，了解到如何合理制定箱體零件的工藝規(guī)程，并根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)適合的專用夾具從而適應(yīng)并發(fā)展機(jī)械加工技術(shù)。
2 零件的工藝分析
2.1 零件的作用
本次的設(shè)計(jì)任務(wù)是汽車變速箱的箱體，變速箱是汽車傳動(dòng)系中最主要的部件之一，它能在較大范圍內(nèi)改變汽車行駛速度的大小和汽車驅(qū)動(dòng)輪上扭矩的大小、實(shí)現(xiàn)倒車行駛、實(shí)現(xiàn)空檔。而變速箱體則是支承各傳動(dòng)軸，保證各軸之間的中心距及平行度，并保證變速箱部件與發(fā)動(dòng)機(jī)正確安裝。因此汽車變速箱箱體零件的加工質(zhì)量，不但直接影響汽車變速箱的裝配精度和運(yùn)動(dòng)精度，而且還會(huì)影響汽車的工作精度、使用性能和壽命。汽車變速箱箱體零件的頂面用以安裝變速箱蓋，前后端面支承孔、用以安裝傳動(dòng)軸，精度越高，軸工作越平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)變速 。
2.2 確定零件的毛坯成型
毛坯是零件生產(chǎn)過(guò)程的一部分。根據(jù)零件的技術(shù)要求、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料和生產(chǎn)綱領(lǐng)等方面的情況，合理的確定毛坯的種類、毛坯的制造方法、毛坯的形狀和尺寸等，不僅影響的毛皮的經(jīng)濟(jì)性，而且影響到機(jī)械加工的經(jīng)濟(jì)性。所以在確定毛坯到時(shí)候，既要考慮熱加工方面的因素，也要兼顧冷加工方面的要求，以便從確定毛坯這一環(huán)節(jié)中，降低零件的制造成本。確定毛坯時(shí)主要考慮以下幾個(gè)方面因素：
（1）零件的材料與力學(xué)性能 大致確定毛坯種類。例如，鑄鐵零件用鑄造毛坯； 形狀簡(jiǎn)單的鋼制零件，力學(xué)性能要求低，用棒料，力學(xué)性能要求高，用鍛件；形狀復(fù)雜，力學(xué)性能要求低，用鑄鋼件。
（2）零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸 各種毛坯的制造方法都對(duì)零件的結(jié)構(gòu)和形狀有一定的適用性。例如，根據(jù)參考文獻(xiàn)[4],階梯軸軸零件各直徑差別不大時(shí)可用棒料，差別大時(shí)可用鑄件；外形尺寸大的零件一般用自由鑄件或砂型鑄件，中小型零件可用模鍛件或壓力鑄件，形狀復(fù)雜的鋼質(zhì)零件不宜用自由鍛件；一些形狀特殊的小零件，由于機(jī)械加工困難，常采用壓鑄或精密鑄造等方法，盡量減少切削加工。
（3）生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小 生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小在很大程度上決定了采用某種毛坯的經(jīng)濟(jì)。根據(jù)參考文獻(xiàn)[11],在大批量生產(chǎn)中，應(yīng)采用精度和生產(chǎn)率都較高的先進(jìn)的毛坯制造方法，如鑄件應(yīng)采用金屬模機(jī)器造型，鍛件應(yīng)采用模鍛；并應(yīng)當(dāng)充分考慮采用新工藝、新技術(shù)和新材料的可能性，如金鑄、精鍛、冷擠壓、冷軋、粉末冶金和工程塑料等。單件小批生產(chǎn)則一般采用木模手工造型或自由鍛等比較簡(jiǎn)單方便的毛坯制造方法。
（4）工廠生產(chǎn)毛坯的實(shí)際條件 在選擇毛坯時(shí)應(yīng)考慮工廠生產(chǎn)毛坯的實(shí)際條件。
（5）利用新工藝、新技術(shù)和新材料的可能性 例如，根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]采用精密鍛造、壓鑄、精鍛、冷軋、冷擠壓、粉末冶金、異型鋼材及工程塑料等，可大大減少機(jī)械加工勞動(dòng)量。
由于鑄鐵容易成形，切削性能好，價(jià)格低廉，且抗振性和耐磨性也較好，因此，一般箱體零件的材料大都采用鑄鐵，其牌號(hào)選用HT200，由于零件年生產(chǎn)量10萬(wàn)臺(tái)，已達(dá)到大批生產(chǎn)的水平，通常采用金屬磨機(jī)造型，毛坯的精度較高，毛坯加工余量可適當(dāng)減少。
2.3 零件的工藝分析
由汽車變速箱箱體的零件圖可知，汽車變速箱箱體為一種薄壁且厚度不均勻的殼體零件，外殼需要加工的表面有五個(gè)，分別為：箱體頂面、兩側(cè)窗口平面、支承孔系所在的前后端面。在各加工表面上還有一系列的螺紋孔。加工表面亦可按上面的順序分成三組來(lái)加工，且它們之間有一定的位置要求。根據(jù)箱體的零件圖，各表面的螺孔位置、尺寸及加工工藝分析如下：
（1）以箱體頂面為加工表面的加工面。包括：的螺孔加工；頂面的銑削加工；的工藝孔的加工。其中頂面的表面粗糙度要求為Ra6.3mm；螺孔均有以頂面為基準(zhǔn)的垂直度為的位置度要求；工藝孔也有以頂面為基準(zhǔn)的垂直度為的位置度要求；
（2）以兩側(cè)窗口面為加工平面的加工面組。需加工的平面及孔系包括：尺寸為、的兩側(cè)窗口面；與兩側(cè)窗口面相垂直的12個(gè)的螺孔；與兩側(cè)面成角的尺寸為的錐管螺紋孔（加油孔）。其中兩側(cè)窗口面有表面粗糙度要求為，12個(gè)螺孔均有以窗口面為基準(zhǔn)垂直度為位置度要求；
（3）以、、的支承孔為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：2個(gè)、2個(gè)和1個(gè)的孔；尺寸為與、的4個(gè)螺孔軸線相垂直的前后端面；前后端面上的3個(gè)、16個(gè)的螺孔，以及4個(gè)、2個(gè)的孔；還有另外兩個(gè)在同一中心線上與兩端面相垂直的的倒車齒輪軸孔及其內(nèi)端面和兩個(gè)的螺孔。其中前后端面有表面粗糙度要求為，3個(gè)、16個(gè)的螺孔，4個(gè)、2個(gè)的孔均有位置度要求為，兩倒車齒輪軸孔內(nèi)端面有尺寸要求為及表面粗糙度要求為。
2.4 加工工藝設(shè)計(jì)及方案選擇
2.4.1 加工工藝設(shè)計(jì)
由分析可知，汽車變速箱箱體的主要加工表面為平面與孔系。對(duì)于機(jī)械加工而言，平面加工精度比孔系加工精度更容易保證。所以加工過(guò)程中應(yīng)該選擇正確的加工順序原則。機(jī)械加工的一般原則有：基準(zhǔn)先行、先粗后精、先主后次、先面后孔。箱體類零件的加工應(yīng)遵循先面后孔的原則，即先加工箱體的基準(zhǔn)平面，以基準(zhǔn)平面定位加工其他平面，最后再加工孔系。因?yàn)槠矫娴拿娣e大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對(duì)刀及調(diào)整，也有利于保護(hù)刀具。
變速箱箱體零件的加工工藝應(yīng)遵循粗精加工分開(kāi)的原則，將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。
2.4.2 平面及孔系加工方案的選擇
箱體平面加工的常用方法有刨、銑和磨三種。刨削和銑削常用作平面的粗加工和半精加工，而磨削則用作平面的精加工。由于汽車變速箱箱體的生產(chǎn)量大，根據(jù)參考文獻(xiàn)[14],粗糙度精度的要求為與，所以宜選擇適合大量生產(chǎn)的銑削加工，且銑削的加工精度一般為IT7-IT8，表面粗糙度值為-。所以選擇銑削加工最合理。
變速箱箱體孔系加工方案，應(yīng)選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價(jià)格最底的機(jī)床。
根據(jù)汽車變速箱箱體零件圖所示的變速箱箱體的精度要求和生產(chǎn)率要求，根據(jù)參考文獻(xiàn)[12]應(yīng)選用在組合機(jī)床上用鏜模法鏜孔較為適宜。
在大批量生產(chǎn)中，汽車變速箱箱體孔系加工一般都在組合鏜床上采用鏜模法進(jìn)行加工。鏜模夾具是按照工件孔系的加工要求設(shè)計(jì)制造的。當(dāng)鏜刀桿通過(guò)鏜套的引導(dǎo)進(jìn)行鏜孔時(shí)，鏜模的精度就直接保證了關(guān)鍵孔系的精度。
采用鏜?？梢源蟠蟮靥岣吖に囅到y(tǒng)的剛度和抗振性。因此，可以用幾把刀同時(shí)加工。所以生產(chǎn)效率很高。但鏜模結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造難度大、成本較高，且由于鏜模的制造和裝配誤差、鏜模在機(jī)床上的安裝誤差、鏜桿和鏜套的磨損等原因。用鏜模加工孔系所能獲得的加工精度也受到一定限制。
2.5 加工定位基準(zhǔn)的選擇
定位基準(zhǔn)的選擇在最初的工序中是鑄造、鍛造或軋制等得到的表面，這種未經(jīng)加工的基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)。用粗基準(zhǔn)定位加工出光潔的表面以后，就應(yīng)該用加工過(guò)的表面做以后工序的定位表面。加工過(guò)的基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn)。
2.5.1 粗基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)的選擇原則：
（1）如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面之間的位置要求，以不加工表面作為粗基準(zhǔn)。如果在工件上有很多不需加工的表面，則應(yīng)以其中與加工表面的位置精度要求高的表面作為粗基準(zhǔn)；
（2）如果必須首先保證工件某重要表面的余量均勻，應(yīng)選擇該表面作為粗基準(zhǔn)；
（3）選作粗基準(zhǔn)的表面，應(yīng)平整，沒(méi)有澆口、冒口或飛邊等缺陷，以便定位可靠。
汽車變速箱箱體的粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：
（1）保證各重要支承孔的加工余量均勻；
（2）保證裝入箱體的零件與箱壁有一定的間隙。
為了滿足上述要求，應(yīng)選擇變速箱的主要支承孔作為主要基準(zhǔn)。即以變速箱箱體的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準(zhǔn)。也就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要基準(zhǔn)以限制工件的四個(gè)自由度，再以另一個(gè)主要支承孔定位限制第五個(gè)自由度。由于是以孔作為粗基準(zhǔn)加工精基準(zhǔn)面。因此，以后再用精基準(zhǔn)定位加工主要支承孔時(shí)，孔加工余量一定是均勻的。由于孔的位置與箱壁的位置是同一型芯鑄出的。因此，孔的余量均勻也就間接保證了孔與箱壁的相對(duì)位置。
2.5.2 精基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)的選擇原則：基準(zhǔn)重合，基準(zhǔn)統(tǒng)一，自為基準(zhǔn)，互為基準(zhǔn)。
為保證箱體孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 ，精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)能保證變速箱箱體在整個(gè)加工過(guò)程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從變速箱箱體零件圖分析可知，它的頂平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準(zhǔn)使用。而一個(gè)平面定位僅僅能限制工件的三個(gè)自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，（即頂面與頂面的兩個(gè)工藝孔）則可以滿足整個(gè)加工過(guò)程中基本上都采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位的要求。而選擇其他的面或孔，在定位、夾緊以及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面都有一定的困難，所以不予采用。
2.6 變速箱箱體的主要加工工序安排
由于變速箱箱體零件年生產(chǎn)量10萬(wàn)臺(tái)，已達(dá)到大批生產(chǎn)的水平。對(duì)于大批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準(zhǔn)。變速箱箱體加工的第一個(gè)工序也就是加工統(tǒng)一的基準(zhǔn)。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二個(gè)工序是加工定位用的兩個(gè)工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到變速箱箱體加工完成為止，除了個(gè)別工序外，都要用作定位基準(zhǔn)。因此，頂面上的螺孔也應(yīng)在加工兩工藝孔的工序中同時(shí)加工出來(lái)。
后續(xù)工序安排應(yīng)當(dāng)遵循粗精分開(kāi)和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺紋底孔在多軸組合鉆床上鉆出，因切削力較大，也應(yīng)該在粗加工階段完成。對(duì)于變速箱箱體，需要精加工的是支承孔前后端平面及兩側(cè)窗口平面。按上述原則亦應(yīng)先精加工平面再加工孔系，但在實(shí)際生產(chǎn)中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實(shí)際采用的工藝方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來(lái)加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動(dòng)公差要求。各螺紋孔的攻絲，由于切削力較小，可以安排在粗、精加工階段中分散進(jìn)行。
加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%—1.1%蘇打及0.25%—0.5%亞硝酸鈉溶液中進(jìn)行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。
根據(jù)以上分析過(guò)程，現(xiàn)將汽車變速箱箱體加工工藝路線確定如下：
表.1 汽車變速箱箱體加工工藝路線
Table.1 the Process Route of Automobile Gearbox
工序
加工內(nèi)容
基準(zhǔn)
機(jī)床及夾具
工序1
粗、精銑頂面
以兩個(gè)的支承孔和前端面為粗基準(zhǔn)
立軸圓工作臺(tái)銑床和專用夾具
工序2
鉆頂面孔、鉸工藝孔
以兩個(gè)的支承孔和前端面為基準(zhǔn)
專用組合鉆床和專用夾具
工序3
粗銑兩側(cè)面及凸臺(tái)
以頂面和兩工藝孔為基準(zhǔn)
專用組合銑床和專用夾具
工序4
粗銑前后端面
以頂面和兩工藝孔為基準(zhǔn)
專用組合銑床和專用夾具
續(xù)表1
工序
加工內(nèi)容
定位基準(zhǔn)
機(jī)床及夾具
工序5
粗鏜前后端面支承孔
以頂面和兩工藝孔為基準(zhǔn)
專用組合鏜床和專用夾具
工序6
中期檢驗(yàn)
工序7
半精銑前后端面
以頂面和兩工藝孔為基準(zhǔn)
專用組合銑床和專用夾具
工序8
精鏜支承孔
以頂面和兩工藝孔為基準(zhǔn)
專用組合鏜床和專用夾具
工序9
鉆倒車齒輪軸孔，鉆前后端面上孔
以頂面和兩工藝孔為基準(zhǔn)
專用組合銑床和專用夾具
工序10
銑倒車齒輪軸孔內(nèi)端面，鉆加油孔
以頂面和兩工藝孔為基準(zhǔn)
專用組合鉆床和專用夾具
工序11
鉆兩側(cè)面孔
以頂面和兩工藝孔為基準(zhǔn)
專用組合鉆床和專用夾具
工序12
攻錐螺紋孔
以頂面和兩工藝孔為基準(zhǔn)
專用組合攻絲機(jī)和專用夾具
工序13
頂面螺孔攻絲
以頂面和兩工藝孔為基準(zhǔn)
專用組合攻絲機(jī)和專用夾具
工序14
兩側(cè)窗口面上螺孔攻絲
以頂面和兩工藝孔為基準(zhǔn)
專用組合攻絲機(jī)和專用夾具
工序15
前后端面孔攻絲
以頂面和兩工藝孔為基準(zhǔn)
專用組合攻絲機(jī)和專用夾具
工序16
中期檢驗(yàn)
工序17
精銑前后端面
以兩個(gè)支承孔和一個(gè)工藝孔為基準(zhǔn)
專用組合銑床和專用夾具
工序18
精銑兩側(cè)面
以頂面和兩工藝孔為基準(zhǔn)
專用組合銑床和專用夾具
工序19
清洗
清洗機(jī)
工序20
終檢
以上工藝過(guò)程詳見(jiàn)機(jī)械加工工藝過(guò)程綜合卡片（附表1）。
3 機(jī)械加工的計(jì)算
3.1 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
汽車變速箱箱體零件材料采用灰鑄鐵制造。變速箱材料為HT200，硬度HB為170—240，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。
（1）頂面的加工余量。（計(jì)算頂面與支承孔軸線尺寸）根據(jù)工序要求，頂面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下：
粗銑：參照參考文獻(xiàn)[13]表3.2-23。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。表3.2-27粗銑平面時(shí)厚度偏差取。
精銑：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.3-59，其余量值規(guī)定為。
鑄造毛坯的基本尺寸為根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.3-11,鑄件尺寸公差等級(jí)選用CT7，再查表2.3-9可得鑄件尺寸公差為
毛坯的名義尺寸為：；
毛坯最小尺寸為：；
毛坯最大尺寸為：；
粗銑后最大尺寸為：；
粗銑后最小尺寸為：；
精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，即
（2）頂面8螺孔 毛坯為實(shí)心，不沖孔。參照參考文獻(xiàn)[15]表2.3-71，現(xiàn)確定其工序尺寸及加工余量為：
鉆孔：
攻絲：
（3）兩工藝孔 毛坯為實(shí)心，不沖孔。兩孔精度要求為IT8，表面粗糙度要求為。參照參考文獻(xiàn)[15]表2.3-47，表2.3-48。確定工序尺寸及加工余量為：
鉆孔：
擴(kuò)孔： （Z為單邊余量）
鉸孔：
（4）前后端面加工余量（計(jì)算長(zhǎng)度為）根據(jù)工藝要求，前后端面分為粗銑、半精銑、半精銑、精銑加工。各工序余量如下：
粗銑：參照參考文獻(xiàn)[13]表3.2-23，其加工余量規(guī)定為，現(xiàn)?。?
半精銑：參照參考文獻(xiàn)[13]，其加工余量值取為；
精銑：參照參考文獻(xiàn)[15]，其加工余量取為。
鑄件毛坯的基本尺寸為，根據(jù)參考文獻(xiàn)[13]表2.3-11，鑄件尺寸公差等級(jí)選用CT7。再查表2.3-9可得鑄件尺寸公差為。
毛坯的名義尺寸為：；
毛坯最小尺寸為：；
毛坯最大尺寸為：；
粗銑前后端面工序尺寸定為；
精銑前后端面工序尺寸定為；
精銑前后端面后尺寸與零件圖尺寸相同，即。
（5）前后端面上16螺孔，3螺孔，4孔，2孔，倒車齒輪軸孔加工余量 毛坯為實(shí)心，不沖孔。參照參考文獻(xiàn)[13]表5-58，確定工序尺寸為：
孔
鉆孔：
孔
鉆孔：
參照參考文獻(xiàn)[13]表2.3-71，現(xiàn)確定螺孔加工余量為：
3螺孔
鉆孔：
攻絲：
16螺孔
鉆孔：
攻絲：
倒車齒輪軸孔，參照參考文獻(xiàn)[14]表4-23確定工序尺寸及余量為：
鉆孔：
擴(kuò)孔：
鉸孔：
（6）前后端面支承孔 根據(jù)工序要求，前后端面支承孔的加工分為粗鏜、精鏜兩個(gè)工序完成，各工序余量如下：
粗鏜：孔，參照參考文獻(xiàn)[15]表2.3-48,其余量值為；
孔，參照參考文獻(xiàn)[15]表2.3-48,其余量值為；
孔，參照參考文獻(xiàn)[15]表2.3-48,其余量值為。
精鏜：孔，參照參考文獻(xiàn)[15]表2.3-48,其余量值為；
孔，參照參考文獻(xiàn)[15]表2.3-48,其余量值為；
孔，參照參考文獻(xiàn)[15]表2.3-48,其余量值為。
鑄件毛坯的基本尺寸分別為：
孔毛坯基本尺寸為；
孔毛坯基本尺寸為；
孔毛坯基本尺寸為。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.3-11，鑄件尺寸公差等級(jí)選用CT7，再查表2.3-9可得鑄件尺寸公差分別為：
孔毛坯名義尺寸為；
毛坯最大尺寸為；
毛坯最小尺寸為；
粗鏜工序尺寸為；
精鏜后尺寸與零件圖尺寸相同，即。
孔毛坯名義尺寸為；
毛坯最大尺寸為；
毛坯最小尺寸為；
粗鏜工序尺寸為；
精鏜后尺寸與零件圖尺寸相同，即。
孔毛坯名義尺寸為；
毛坯最大尺寸為；
毛坯最小尺寸為；
粗鏜工序尺寸為；
精鏜后尺寸與零件圖尺寸相同，即。
（7）兩側(cè)面及凸臺(tái)加工余量。(兩側(cè)面計(jì)算長(zhǎng)度分別為：側(cè)面到支承孔軸線尺寸和。凸臺(tái)計(jì)算長(zhǎng)度為：凸臺(tái)到定位孔軸線尺寸) 由工序要求，兩側(cè)面需進(jìn)行粗、精銑加工。各工序余量如下：
粗銑：參照參考文獻(xiàn)[13]表3.2-23，其余量值為,現(xiàn)取其為。表3.2-27，粗銑平面時(shí)厚度偏差取。
精銑：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.3-59,其余量值規(guī)定為。
鑄件毛坯的基本尺寸分別為：，。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.3-11，鑄件尺寸公差等級(jí)選用CT7，再查表2.3-9可得鑄件尺寸公差分別為和。
則兩側(cè)面毛坯名義尺寸分別為：
毛坯最小尺寸分別為：
毛坯最大尺寸分別為：
粗銑后最大尺寸分別為：
粗銑后最小尺寸分別為：
精銑后尺寸與零件圖尺寸相同，即和。
由工序要求可知，凸臺(tái)只需進(jìn)行粗銑加工。其工序余量如下：
參照參考文獻(xiàn)[13]表3.2-23，其余量規(guī)定為，現(xiàn)取其為。
鑄件毛坯的基本尺寸。根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.3-11，鑄件尺寸公差等級(jí)選用CT7，再查表2.3-9可得鑄件尺寸公差為。
則凸臺(tái)毛坯名義尺寸為：；
毛坯最小尺寸為：；
毛坯最大尺寸為：；
粗銑后尺寸與零件圖尺寸相同，即。
（8）兩側(cè)面螺孔加工余量 毛坯為實(shí)心，不沖孔。參照參考文獻(xiàn)[15]表2.3-71,現(xiàn)確定螺孔加工余量為：
鉆孔：
攻絲：
（9）加油孔加工余量 毛坯為實(shí)心，不沖孔。參照參考文獻(xiàn)[15]表2.3-71，現(xiàn)確定其余量為：
鉆孔：
擴(kuò)孔：
攻絲： 錐管螺紋孔
（10）倒車齒輪軸孔內(nèi)端面加工余量（計(jì)算長(zhǎng)度）
根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.2-25，只需進(jìn)行粗銑加工即能達(dá)到所需表面粗糙度要求及尺寸精度要求。因此倒車齒輪軸孔內(nèi)端面只進(jìn)行粗銑加工。
參照參考文獻(xiàn)[13]表3.2-23，其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。
鑄件毛坯的基本尺寸為。根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.3-11，鑄件尺寸公差等級(jí)選用CT7，再查表2.3-9可得鑄件尺寸公差為。
毛坯名義尺寸為：；
毛坯最小尺寸為：
毛坯最大尺寸為：；
粗銑后尺寸與零件圖尺寸相同，即。
3.2 確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間）
工序1：粗、精銑頂面
機(jī)床：雙立軸圓工作臺(tái)銑床X701
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)
（1） 粗銑
銑削深度：；
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-73，取；
銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-81，取；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：； （1）
?。?
實(shí)際銑削速度： ； （2）
進(jìn)給量： ； （3）
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：；
：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-81,；
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知；
刀具切入長(zhǎng)度：； （4）
刀具切出長(zhǎng)度：?。?
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間： 。 （5）
（2）精銑
銑削深度：；
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-73，?。?
銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-81，取；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，?。?
實(shí)際銑削速度：；
進(jìn)給量：；
工作臺(tái)每分進(jìn)給量： ；
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知；
刀具切入長(zhǎng)度：精銑時(shí)；
刀具切出長(zhǎng)度：取；
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：；
本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間。
工序2：鉆頂面孔、鉸定位孔
機(jī)床：組合鉆床
刀具：麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、鉸刀
（1）定位孔的鉆、擴(kuò)、鉸
鉆定位孔
切削深度：；
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-39，取；
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-41，?。?
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取；
實(shí)際切削速度：；
被切削層長(zhǎng)度：；
刀具切入長(zhǎng)度：；
刀具切出長(zhǎng)度：；
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：； （6）
由以上計(jì)算過(guò)程可知：本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間。
擴(kuò)定位孔
切削深度：；
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-52，擴(kuò)盲孔；
?。?
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-53，??；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，?。?
實(shí)際切削速度： ；
被切削層長(zhǎng)度：；
刀具切入長(zhǎng)度：；
刀具切出長(zhǎng)度：；
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：。
鉸定位孔
切削深度：；
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-58，取；
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-60，??；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，?。?
實(shí)際切削速度： ；
被切削層長(zhǎng)度：；
刀具切入長(zhǎng)度：；
刀具切出長(zhǎng)度：；
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：；
定位孔加工機(jī)動(dòng)時(shí)間：；
因?yàn)槎ㄎ豢准庸r(shí)間鉆頂面螺孔加工時(shí)間
本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間 。
（2）鉆頂面8螺孔M12-6H
切削深度：；
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-39，?。?
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-41，取；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，?。?
實(shí)際切削速度： ；
被切削層長(zhǎng)度：；
刀具切入長(zhǎng)度：；
刀具切出長(zhǎng)度：；
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：。
工序3：粗銑兩側(cè)面及凸臺(tái)
機(jī)床：組合銑床
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀YG8，硬質(zhì)合金立銑刀YT15
（1）粗銑兩側(cè)面
銑刀直徑，齒數(shù)；
銑削深度：；
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-73，?。?
銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-81，取；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，?。?
實(shí)際銑削速度：；
進(jìn)給量：；
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：；
：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-81,；
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知；
刀具切入長(zhǎng)度：；
刀具切出長(zhǎng)度：?。?
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：。
（2）粗銑凸臺(tái)
銑刀直徑，齒數(shù)；
銑削深度：；
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-77，取；
銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-88，?。?
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取；
實(shí)際銑削速度：；
進(jìn)給量：；
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：；
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：（其中）；
因?yàn)椋?
本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間： 。
工序4：粗銑前后端面
機(jī)床：組合銑床
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)；
銑削深度：；
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-73，?。?
銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-81，取；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，?。?
實(shí)際銑削速度：；
進(jìn)給量：；
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：；
：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-81,；
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知；
刀具切入長(zhǎng)度：；
刀具切出長(zhǎng)度：??；
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：。
工序5：粗鏜前后端面支承孔
機(jī)床：組合鏜床
刀具：高速鋼刀具
（1）粗鏜孔
切削深度：；
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-66，刀桿伸出長(zhǎng)度取，切削深度為。因此確定進(jìn)給量；
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-66，??；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，??；
實(shí)際切削速度：；
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：；
被切削層長(zhǎng)度：；
刀具切入長(zhǎng)度：；
刀具切出長(zhǎng)度： ??；
行程次數(shù)：；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：。
（2））粗鏜 孔
切削深度：；
進(jìn)給量：由于與孔同軸，因此??；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：由于與孔同軸，因此；
實(shí)際切削速度： ；
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：；
被切削層長(zhǎng)度：；
行程次數(shù)：；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：由于與孔同軸，應(yīng)在相同的時(shí)間內(nèi)完成加工，因此；
由于；
本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間： 。
（3）粗鏜 孔
切削深度：；
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-66，刀桿伸出長(zhǎng)度取，切削深度為。因此確定進(jìn)給量；
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-66，取；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，??；
實(shí)際切削速度： ；
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：；
被切削層長(zhǎng)度：；
刀具切入長(zhǎng)度：；
刀具切出長(zhǎng)度： ?。?
行程次數(shù)：；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：。
工序7：半精銑前后端面
機(jī)床：組合銑床
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)
銑削深度：；
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-73，取；
銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-81，??；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，??；
實(shí)際銑削速度：；
進(jìn)給量：；
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：；
由工序5可知： ；
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：。
工序8：精鏜前后端面支承孔
機(jī)床：組合鏜床
刀具：高速鋼刀具
（1）精鏜孔
切削深度：；
進(jìn)給量：根據(jù)切削深度，再參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-66。因此確定進(jìn)給量；
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-66，取；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，?。?
實(shí)際切削速度： ；
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：；
被切削層長(zhǎng)度：；
刀具切入長(zhǎng)度：；
刀具切出長(zhǎng)度： 取；
行程次數(shù)：；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：。
（2）精鏜 孔
進(jìn)給量：由于與孔同軸，因此取；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：由于與孔同軸，因此；
實(shí)際切削速度：；
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：；
被切削層長(zhǎng)度：；
行程次數(shù)：；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：由于與孔同軸，應(yīng)在相同的時(shí)間內(nèi)完成加工，因此；
由于；
本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間：。
（3）精鏜 孔
切削深度：；
進(jìn)給量：根據(jù)切削深度，再參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-66。因此確定進(jìn)給量；
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-66，取；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，??；
實(shí)際切削速度：；
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：；
被切削層長(zhǎng)度：；
刀具切入長(zhǎng)度：；
刀具切出長(zhǎng)度： ??；
行程次數(shù)：；
切削深度：機(jī)動(dòng)時(shí)：。
工序9：鉆倒車齒輪軸孔、鉆前后端面上孔
機(jī)床：組合鉆床
刀具：麻花鉆
（1）鉆M10-6H螺孔
切削深度：；
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-39，??；
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-41，??；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，??；
實(shí)際切削速度： ；
被切削層長(zhǎng)度：；
刀具切入長(zhǎng)度：；
刀具切出長(zhǎng)度：；
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：。
（2）鉆倒車齒輪軸孔
鉆孔
切削深度：；
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-39，取；
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-41，?。?
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，??；
實(shí)際切削速度： ；
被切削層長(zhǎng)度：；
刀具切入長(zhǎng)度：；
刀具切出長(zhǎng)度： ??；
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：。
鉆孔
切削深度：；
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-52，取；
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-53，取；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，??；
實(shí)際切削速度：；
被切削層長(zhǎng)度：；
刀具切入長(zhǎng)度：；
刀具切出長(zhǎng)度： ??；
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：。
擴(kuò)孔
切削深度：；
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-52，??；
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-53，??；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，?。?
實(shí)際切削速度：；
被切削層長(zhǎng)度：；
刀具切入長(zhǎng)度：；
刀具切出長(zhǎng)度： ??；
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：。
鉸孔
切削深度：；
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-58，??；
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-60，取；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，??；
實(shí)際切削速度： ；
被切削層長(zhǎng)度：；
刀具切入長(zhǎng)度：；
刀具切出長(zhǎng)度： 取；
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：；
倒車齒輪軸孔加工機(jī)動(dòng)時(shí)間：。
（3）鉆M14-6H螺孔
切削深度：；
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-39，??；
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-41，?。?
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，??；
實(shí)際切削速度：；
被切削層長(zhǎng)度：；
刀具切入長(zhǎng)度：；
刀具切出長(zhǎng)度：；
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：；
由以上計(jì)算過(guò)程可知：本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間。
（4）鉆孔
切削深度：；
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-39，??；
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-41，??；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，?。?
實(shí)際切削速度：；
被切削層長(zhǎng)度：；
刀具切入長(zhǎng)度：；
刀具切出長(zhǎng)度： ??；
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：；
工序10：銑倒車齒輪軸孔內(nèi)端面、鉆加油孔
（1）銑倒車齒輪軸孔內(nèi)端面
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀 齒數(shù)；
銑削深度：；
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-73，??；
銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-82，??；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，??；
實(shí)際銑削速度：；
進(jìn)給量：；
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：；
：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-81,及毛坯尺寸得；
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知；
刀具切入長(zhǎng)度：；
刀具切出長(zhǎng)度：??；
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：。
（2）鉆加油孔
刀具：麻花鉆、擴(kuò)孔鉆
鉆孔
切削深度：；
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-39，??；
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-41，??；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，??；
實(shí)際切削速度：；
被切削層長(zhǎng)度：；
刀具切入長(zhǎng)度：；
刀具切出長(zhǎng)度： ??；
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：。
擴(kuò)孔
切削深度：；
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-52，??；
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-53，?。?
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，??；
實(shí)際切削速度：；
被切削層長(zhǎng)度：；
刀具切入長(zhǎng)度：；
刀具切出長(zhǎng)度： 取；
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：；
加工加油孔機(jī)動(dòng)時(shí)間：；
由于
本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間。
工序11：鉆兩側(cè)面孔（M10-6H螺孔）
機(jī)床：組合鉆床
刀具：麻花鉆
切削深度：；
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-39，取；
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-41，??；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，??；
實(shí)際切削速度： ；
被切削層長(zhǎng)度：；
刀具切入長(zhǎng)度：；
刀具切出長(zhǎng)度：；
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：。
工序12：攻錐管螺紋孔
機(jī)床：組合攻絲機(jī)
刀具：高速鋼機(jī)動(dòng)絲錐
進(jìn)給量：由于其螺距,因此進(jìn)給量；
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-105，?。?
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，??；
絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取；
實(shí)際切削速度：；
被切削層長(zhǎng)度：；
刀具切入長(zhǎng)度：；
刀具切出長(zhǎng)度：；
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：。
工序13：頂面螺孔攻絲
機(jī)床：組合攻絲機(jī)
刀具：釩鋼機(jī)動(dòng)絲錐
進(jìn)給量：由于其螺距,因此進(jìn)給量；
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-105，?。?
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，取；
絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：??；
實(shí)際切削速度： ；
由工序2可知： ；
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：。
工序14：兩側(cè)窗口面上螺孔攻絲
機(jī)床：組合攻絲機(jī)
刀具：釩鋼機(jī)動(dòng)絲錐
進(jìn)給量：由于其螺距,因此進(jìn)給量；
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-105，取 ；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，?。?
絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：?。?
實(shí)際切削速度： ；
由工序4可知： ；
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：。
工序15：前后端面螺孔攻絲
機(jī)床：組合攻絲機(jī)
刀具：釩鋼機(jī)動(dòng)絲錐
（1）M14-6H螺孔攻絲
進(jìn)給量：由于其螺距,因此進(jìn)給量；
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-105，取 ；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，??；
絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取；
實(shí)際切削速度： ；
被切削層長(zhǎng)度：；
刀具切入長(zhǎng)度：；
刀具切出長(zhǎng)度： （盲孔）；
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：；
本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間：。
（2）M10-6H螺孔攻絲
進(jìn)給量：由于其螺距,因此進(jìn)給量；
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-105，??；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，??；
絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：?。?
實(shí)際切削速度：；
被切削層長(zhǎng)度：；
刀具切入長(zhǎng)度：；
刀具切出長(zhǎng)度： （盲孔）；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：。
工序17：精銑前后端面
機(jī)床：組合銑床
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)；
銑削深度：；
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-73，??；
銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-81，??；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，?。?
實(shí)際銑削速度：；
進(jìn)給量：；
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：；
刀具切入長(zhǎng)度：精銑時(shí) ；
由工序5可知： ；
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：。
工序18：精銑兩側(cè)面
機(jī)床：組合銑床
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀YG8 ，齒數(shù)；
銑削深度：；
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[15]表2.4-73，??；
銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[15]表2.4-81，取；
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，??；
實(shí)際銑削速度：；
進(jìn)給量：；
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：；
刀具切入長(zhǎng)度：精銑時(shí) ；
由工序3可知： ；
走刀次數(shù)為1；
機(jī)動(dòng)時(shí)間：。
3.3 額定時(shí)間計(jì)算及生產(chǎn)安排
取汽車變速箱的年產(chǎn)量為10萬(wàn)件。一年的工作日為240天，則每天的產(chǎn)量不低于417件。假如設(shè)每天的產(chǎn)量為430件，按每天8小時(shí)的工作時(shí)間計(jì)算有，每個(gè)工件的生產(chǎn)時(shí)間應(yīng)不大于1.12min
參照參考文獻(xiàn)[15]表2.5-2，機(jī)械加工時(shí)間定額的計(jì)算公式為:
（7）
大量生產(chǎn)時(shí)約為0，所以大批量生產(chǎn)時(shí)單件時(shí)間定額計(jì)算公式為：
（8）
——單件時(shí)間定額 ——基本時(shí)間（機(jī)動(dòng)時(shí)間） ——輔助時(shí)間
K——布置工作地、休息和生理需要時(shí)間占操作時(shí)間的百分比
根據(jù)前面的計(jì)算及參照參考文獻(xiàn)[15]中的表2.5表系，生產(chǎn)安排如表2：
表.2 汽車變速箱箱體的生產(chǎn)安排
Table.2 the Arrange Production of Automobile Gearbox
工序
機(jī)動(dòng)時(shí)間
輔助時(shí)間、k值
單件額定時(shí)間
生產(chǎn)布置
工序1
K=13
，應(yīng)布置兩臺(tái)機(jī)床
工序2
K=12.14
，應(yīng)布置一臺(tái)機(jī)床
續(xù)表2
工序
機(jī)動(dòng)時(shí)間
輔助時(shí)間、k值
單件額定時(shí)間
生產(chǎn)布置
工序3
K=13
，應(yīng)布置兩臺(tái)機(jī)床
工序4
K=13
，應(yīng)布置一臺(tái)機(jī)床
工序5
K=14.83
，應(yīng)布置兩臺(tái)機(jī)床
工序7
K=13
，應(yīng)布置一臺(tái)機(jī)床
工序8
K=14.83
，應(yīng)布置兩臺(tái)機(jī)床
工序9
K=12.14
，應(yīng)布置兩臺(tái)機(jī)床
工序10
K=14.83
，應(yīng)布置一臺(tái)機(jī)床
工序11
K=12.14
，應(yīng)布置一臺(tái)機(jī)床
工序14
K=12.14
，應(yīng)布置一臺(tái)機(jī)床
續(xù)表2
工序
機(jī)動(dòng)時(shí)間
輔助時(shí)間、k值
單件額定時(shí)間
生產(chǎn)布置
工序15
K=12.14
，應(yīng)布置一臺(tái)機(jī)床
工序17
K=13
，應(yīng)布置兩臺(tái)機(jī)床
工序18
K=13
，應(yīng)布置兩臺(tái)機(jī)床
機(jī)械加工工藝規(guī)程綜合卡片詳見(jiàn)附錄一。
4 專用夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。在加工汽車變速箱箱體零件時(shí)，需要設(shè)計(jì)專用夾具。
根據(jù)加工設(shè)計(jì)的內(nèi)容，需要設(shè)計(jì)加工工藝孔夾具及銑前后端面夾具各一套。其中加工工藝孔的夾具將用于組合鉆床，刀具分別為兩把，麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、鉸刀對(duì)工件上的兩個(gè)工藝孔同時(shí)進(jìn)行加工。銑端面夾具將用于組合銑床，刀具為兩把硬質(zhì)合金端銑刀YG8對(duì)變速箱箱體的前后兩個(gè)端面同時(shí)進(jìn)行加工。
4.1 加工工藝孔夾具設(shè)計(jì)
本夾具主要用來(lái)鉆、擴(kuò)、鉸兩個(gè)工藝孔。這兩個(gè)工藝孔均有尺寸精度要求為，表面粗糙度要求，表面粗糙度為，與頂面垂直。并用于以后各面各孔加工中的定位，其加工質(zhì)量直接影響以后各工序的加工精度，因此夾具的定位及精確度要求高。本到工序?yàn)槠囎兯傧潴w加工的第二道工序，加工到本道工序時(shí)只完成了頂面的粗、精銑。因此在本道工序加工時(shí)主要應(yīng)考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
4.1.1 定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知，兩工藝孔位于零件頂面上，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應(yīng)與頂面垂直。為了保證所鉆、鉸的孔與頂面垂直并保證兩工藝孔能在后續(xù)的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均勻。根據(jù)基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在選擇兩工藝孔的加工定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡量選擇上一道工序即粗、精銑頂面工序的定位基準(zhǔn)，以及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為其定位基準(zhǔn)。因此加工工藝孔的定位基準(zhǔn)應(yīng)選擇頂面作為主要定位基面以限制工件的三個(gè)自由度，以兩個(gè)同軸的主要支承孔限制工件的兩個(gè)自由度，在用工件的一個(gè)端面作為輔助定位限制工件的另一個(gè)自由度。
為了提高加工效率，根據(jù)工序要求用兩把刀具對(duì)兩個(gè)工藝孔同時(shí)進(jìn)行加工。同時(shí)為了縮短輔助時(shí)間和考慮夾緊力的大小，準(zhǔn)備采用氣動(dòng)夾緊方式夾緊。
4.1.2 切削力的計(jì)算與夾緊力分析
由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、擴(kuò)、鉸加工，而鉆削力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于擴(kuò)和鉸的切削力。因此切削力應(yīng)以鉆削力為準(zhǔn)。由參考文獻(xiàn)[9]得：
鉆削力 （9）
鉆削力矩 （10）
式中：
當(dāng)用兩把刀具同時(shí)鉆削時(shí)：
本道工序加工工藝孔時(shí)，工件變速箱箱體放在兩V形塊上。依靠上面的活動(dòng)鉆模板下降夾緊工件，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進(jìn)行夾緊立計(jì)算無(wú)太大意義。只需連接兩V形塊的杠桿及固定杠桿的銷釘強(qiáng)度、剛度適當(dāng)即能滿足加工要求。
4.1.3 夾緊元件及動(dòng)力裝置確定
由于汽車變速箱的生產(chǎn)量很大，采用手動(dòng)夾緊的夾具雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在生產(chǎn)中的應(yīng)用也比較廣泛。但因人力有限，夾緊受到限制。另外在大批量生產(chǎn)中靠人力頻繁的夾緊也十分勞累且生產(chǎn)率低下。根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]，本道工序夾具的夾緊動(dòng)力裝置采用氣動(dòng)夾緊。采用氣動(dòng)夾緊，原始夾緊力可以連續(xù)作用，夾緊可靠，機(jī)構(gòu)可以不必自鎖。
根據(jù)零件的夾緊方式，初步選擇單活塞回轉(zhuǎn)式氣缸，分別按裝在夾具體左右兩側(cè)同軸線上。首先取壓縮空氣單位壓力為，60°錐銷與氣缸活塞桿相連，錐銷上的水平力為=F/tan60°=1214.1N,由受力可知活塞桿所受力為：
(11)
其中D為氣缸直徑，P為壓縮空氣單位壓力，為效率（取0.9）。
根據(jù)受力可知，由公式（11）可算出：D=58.6mm
根據(jù)參考文獻(xiàn)[16],可選擇型號(hào)為MKB63-20R的單活塞回轉(zhuǎn)式氣缸。該氣缸的所能承受的最大彎矩為107N.m也能滿足要求，所以選擇該型號(hào)的氣缸，其結(jié)構(gòu)圖和主要參數(shù)如下：
1—管接頭 2—壓蓋 3—滾針軸承 4—油環(huán) 5—止推軸承
6—導(dǎo)氣套 7—導(dǎo)氣軸 8—密封圈 9—墊圈 10—活塞
11—密封圈 12—墊片 13—活塞桿 14—缸體
圖.1單活塞回轉(zhuǎn)氣缸結(jié)構(gòu)圖
1-Pipe joint 2-Gland 3-Needle bearing 4-Oil ring 5-Thrust bearing
6-Air guide sleeve 7-Air guide shaft 8-Sealing ring 9-Washer 10-Piston
11- Sealing ring 12-shim