变速箱箱体机械加工工艺规程及夹具设计

第1章

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。

一项优秀的夹具结构设计，往往可以使得生产效率大幅度提高，并使产品的加工质量得到极大地稳定。尤其是那些外形轮廓结构较复杂的，不规则的拔叉类，杆类工件，几乎各道工序都离不开专门设计的高效率夹具。目前，中等生产规模的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的50%—80%。生产设计阶段，对夹具的选择和设计工作的重视程度，丝毫也不压于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。夹具的设计，制造和生产过程中对夹具的正确使用，维护和调整，对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。

1.1零件的分析

拖拉机的变速箱箱体是拖拉机上的一个重要零件。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。因此拖拉机变速箱箱体零件的加工质量，不但直接影响拖拉机变速箱的装配精度和运动精度，而且还会影响拖拉机的工作精度、使用性能和寿命。拖拉机变速箱主要是实现拖拉机的变速，改变拖拉机的运动速度。拖拉机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、用以安装传动轴，实现其变

速功能。因此对变速箱箱体而言，其材料要有较高的强度、耐磨性和减震性。该零件安装在拖拉机的拖拉机的后桥上，通过传动轴和发动机相连接。在其侧面设置有轴承孔及螺纹孔及光孔，其上面设置有螺纹孔，箱体底部设置有油塞孔。为加工方便，在其上端面上须钻出2⨯Ф12H8工艺孔。该零件通过上端面（Y面）和箱体上盖组装在一起。

1.2零件的作用

拖拉机的变速箱箱体是拖拉机上的一个重要零件。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。因此拖拉机变速箱箱体零件的加工质量，不但直接影响拖拉机变速箱的装配精度和运动精度，而且还会影响拖拉机的工作精度、使用性能和寿命。拖拉机变速箱主要是实现拖拉机的变速，改变拖拉机的运动速度。拖拉机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、用以安装传动轴，实现其变速功能。因此对变速箱箱体而言，其材料要有较高的强度、耐磨性和减震性。该零件安装在拖拉机的拖拉机的后桥上，通过传动轴和发动机相连接。在其侧面设置有轴承孔及螺纹孔及光孔，其上面设置有螺纹孔，箱体底部设置有油塞孔。为加工方便，在其上端面上须钻出2⨯Ф12H8工艺孔。该零件通过上端面（Y面）和箱体上盖组装在一起。

1.3零件的工艺分析

根据任务书可知，此箱体的生产纲领是5000件/年，属于大批量生产。通过查资料知：此箱体的材料应选用HT150,该材料具有较高的强度、耐磨性及减震性，适用于承受较大应力，要求耐磨的零件。

该零件的主要加工面是Y面、T面、K面、Z面及底面。主要加工的孔有A1 、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9孔及其它光孔。Y面的平面度是0.10mm直接影响到变速箱箱体和上盖的接触精度和密封性能，同时在作为加工基准时，也直接影响到其它加工面的加工。K面、Z面、T面的平面度都是0.15mm影响到密封性能及附属零件的接触精度。K面和Y面及T面的垂直度是0.08。A1、A2、A3、A4、A5、A6孔之间的平行度是Ф0.08mm。A8与A9孔的平行度是Ф0.04mm，与K

面的垂直度是0.15mm。A7孔尺寸精度为Ф80±0.12mm，其端面平面度是0.5mm，和T面的垂直度是0.5mm。这些面的加工直接影响到减速箱与传动轴及拖拉机后桥的安装精度，以及箱体内轴线的同轴度、平行度和齿轮间的啮合精度。因此，在加工时尽量采用统一基准，减少装夹次数，来保证其加工精度。

经过查阅参考文献中有关面和孔的加工精度及机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。

1.4确定毛坯及毛坯尺寸

根据零件结构及使用性能，查阅资料知其毛坯应选择铸件，材料选用HT150.又由任务书的要求知零件的生产纲领是5000件/年。通过计算，该零件质量为40Kg。查表知，其生产类型是大批量生产。毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。又由于箱体零件的内腔及轴承孔及支撑孔均需铸造出来，因此，还应该安放有型芯。此外，为消除残余应力，铸造后应该安排人工时效。

有参考文献知，该铸件的尺寸公差等级CT为8~10级，加工余量等级MA为G级。故取CT为10级，MA为G级。铸件的分型面选择Y面。浇冒口放在T面和K面及Z面的两侧面。

通过查表后，确定各表面的总加工余量如下表所示：

表1-1 拖拉机变速箱各加工表面总余量

表1-2拖拉机变速箱主要毛坯尺寸及公差

第2章工艺规程设计

2.1定位基准的选择

精基准的选择：拖拉机变速箱箱体的Y面和2⨯Ф12H8孔既是装配基准，又是设计基准，用它们作基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，实现箱体零件“一面两孔”的典型定位方式；其余面和孔的加工也能用它定位，这样使加工工艺路线遵循了“基准统一”的原则。此外，Y面的面积较大，定位比较稳定，夹具方案也比较简单，可靠，操作比较方便。

粗基准的选择：考虑到以下几点要求，选择箱体零件的重要孔或面作为粗基准，在保证各加工面均有加工余量的前提下，是重要孔的加工余量尽量均匀；

装入箱体内的旋转零件（如齿轮，轴套等）与箱体内壁有足够的间隙；此外还应定位准确、加紧可靠。

最先进行机械加工的表面是精基准Y面和2⨯Ф12H8孔，这时可采用箱体的底面为定位基准，限制3个自由度，Z面和T面分别使用支撑钉，各限制一个自由度，联合限制一个自由度，共限制6个自由度。

2.2制定工艺路线

根据各表面加工要求和各种加工方法所能达到的加工精度，确定各表面的加工方法如下:Y面：粗铣—精铣;K面和Z面：粗铣—精铣；T面：粗铣—精铣；铸孔：粗镗—半精镗—精镗；未铸孔：钻—扩—铰;螺纹孔：钻孔-攻螺纹。

因为Y面和Z面及K面有较高的垂直度要求，各轴承孔间有较高的平行度要求。故它们的加工适宜采用工序集中的原则，即在一次装夹下，尽量把所有轴承孔加工出来，一次装夹下加工更多的面，以保证其位置精度。

根据先面后孔、先要平面后次要平面、先粗后精加工的原则，将Y面、K面、Z 面的粗加工放在前面，精加工放在后面，每一阶段中，又先加工Y面，后镗各轴承孔，其它侧面上的光孔及螺纹孔等次要表面放在最后加工，现拟定工艺路线如下：

表2-1 拖拉机变速箱加工工艺路线