汽车变速箱壳体工艺及夹具设计

毕业设计

汽车变速箱壳体工艺及夹具设计

学生姓名：刘犇学号：122011334 系 部：机械工程系

专 业：机械设计制造及其自动化 指导教师：王玉玲

二〇一六年 六 月

汽车变速箱壳体工艺及夹具设计

诚信声明

本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。

本人签名： 年 月 日

毕业设计任务书

毕业设计题目：汽车变速箱壳体工艺及夹具设计

系部：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化学号：122011334 学生：刘犇指导教师（含职称）：王玉玲（副教授） 1．课题意义及目标

制造业是国家发展及社会进步的基础，而汽车制造将是未来面对普通消费者的主要的机械制造产品，，所以我们有必要对汽车及汽车零件的设计及加工投入更多的精力。有必要对汽车变速器的加工工艺进行更深层次的了解及学习。通过对汽车变速箱壳体工业及夹具设计的研究可以对大学四年里所学习的《机械制造工艺学》，《金属切削原理及刀具》，《互换性及技术测量》,《机械工程材料》等许多课程进行复习及提高。 2．主要任务

(1) 变速箱壳体工艺规程设计 (2) 机床夹具设计

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(3) 绘制夹具装配图 (4) 设计说明书的书写 3．主要参考资料

[1]王先逵.机械制造工艺学[M].机械工业出版社.2013.1 [2]王伯平.互换性及测量技术基础[M].机械工业出版社.2013.9 [3]王运炎.机械工程材料[M].机械工业出版社.2008.12

[4] 王光斗, 王春福. 机床夹具设计手册[M]. 上海科学技术出版社.2001.7 4．进度安排

1 2 3 4 设计各阶段名称 根据已有的资料确定整体方案 零件加工工艺规程的制定 夹具设计 完成最终设计及答辩工作 起 止 日 期 2016.3.32016.3.242016.4.302016.5.31至至至至审核人年 月 日

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摘要：本次设计主要是完成汽车变速箱壳体零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。在本次设计中，由于汽车变速箱壳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，本设计遵循先面后孔的原则。并将孔及平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证平面及孔系加工精度。基准选择以变速箱壳体的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准，以顶面及两个工艺孔作为精基准。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出顶平面，再以顶平面及支承孔系定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序外均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系及平面。整个加工过程均选用组合机床。夹具选用专用夹具，夹紧方式多选用气动夹紧，夹紧可靠，并且大大缩短了辅助时间。因此生产效率较高。适用于大批量、流水线上加工。能够满足设计要求。 关键词：变速箱，加工工艺，专用夹具

Auto gearbox housing technology and fixture design Abstract：The design is about the special-purpose clamping apparatus of the machining technology process and some working procedures of the car gearbox parts. The main machining surface of the car gearbox parts is the plane and a series of hole. Generally speaking, to guarantee the working accuracy of the plane is easier than to guarantee the hole’s. So the design follows the principle of plane first and hole second. And in order to guarantee the working accuracy of the series of hole, the machining of the hole and the plane is clearly divided into rough machining stage and finish

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machining stage. The supporting hole of the input bearing and output bearing is as the rough datum. And the top area and two technological holes are as the finish datum. The main process of machining technology is that first, the series of supporting hole fix and machine the top plane, and then the top plane and the series of supporting hole fix and machine technological hole. In the follow-up working procedure, all working procedures except several special ones fix and machine other series of hole and plane by using the top plane and technological hole. Keywords:

Gearbox

，

machiningtechnology

，

special-purposeclamping apparatus

目 录

1 绪论1

2变速箱壳体零件的分析及加工工艺规程的设计2 2.1 零件的分析2 2.1.1零件的作用2 2.1.2零件的工艺分析2 2.2工艺规程设计3 2.2.1基准的选择3 2.2.2制订工艺路线4

2.2.3机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定5 2.2.4 确定切削用量及工时10 3钻床专用夹具设计29 3.1定位精准的选择29

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3.2切削力的计算及夹紧力分析29 3.3夹紧原件及动力装置确定30 3.4夹具的精度分析31

3.5夹具设计及操作的简要说明32 4铣床专用夹具设计33 4.1定位基准的选择33 4.2定位原件的设计33 4.3夹具精度分析34

4.4铣削力及夹紧力的计算35 4.5定向键及对刀装置的设计36 4.6夹紧装置及夹紧力的确定37 4.7夹具设计及操作的简要说明39 5 结论40 参考文献41 致 谢42

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1 绪论

制造业是国家发展及社会进步的基础，而汽车制造将是未来面对普通消费者的主要的机械制造产品，而随着国家的发展人民生活水平的提高，人们对汽车的需求和要求必定变的更多，所以我们有必要对汽车及汽车零件的设计及加工投入更多的精力。有必要对汽车变速器的加工工艺进行更深层次的了解及学习。

变速箱壳体是变速器机零件中结构较为复杂的箱体零件，其精度要求高，加工工艺复杂，并且加工加工质量的好坏直接影响发动机整个机构的性能，因此，它成为各个发动机生产厂家所关注的重点零件之一。机械加工工艺规程必须保证零件的加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求，同时还应该具有较高的生产率和经济性。因此，机械加工工艺规程设计是一项重要的工作。

变速器箱体零件在整个变速器组成中的功用是保证其他各个部件占据合理正确的位置，使之有一个协调运动的基础构件。变速箱体零件质量的优点将直接影响到轴和齿轮等零件的相互位置准确性及变速器组成使用的灵活性及寿命。

先进的夹具用在普通的设备上，能挖掘普通设备的潜能，使之提高工效数倍，保障产品质量。用在类似加工中心的先进机器上，将使先进机器如虎添翼。夹具，这个投资少见效高的附件，已经到了所有企业都应重视的时候，他已经是我们开源节流，增效节资的重要手段。所以对专用夹具的研究及设计也尤为重要。

通过对汽车变速箱壳体工业及夹具设计的研究可以对大学四年里所学习的《机械制造工艺学》，《金属切削原理及刀具》，《互换性及技术测量》,《机械工程材料》等许多课程进行复习及提高。

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2 变速箱壳体零件的分析及加工工艺规程设计

2.1 零件的分析

2.1.1 零件的作用

设计题目给的是变速箱壳体。该零件主要是用来安装并支承各个齿轮传动轴，使其各轴的间距以及平行度得到保证。并且还需要使它能及发动机正确装配。所以需要严格保证该工件的加工质量，因为它的加工质量会很大的影响到汽车变速箱的装配以及运动，进而影响到汽车的运动以及使用寿命。该零件的上端面是用来安装变速箱的箱盖，前后两个面有两对直径为120和80的支承孔，用来安装输入轴以及输出轴。

2.1.2 零件的工艺分析

经过对设计题目进行分析我们可以得出：该零件主要是一个壳体零件，加工内容主要为平面以及孔系。它一共有5个平面需要加工，即上平面，前后两个端面，两侧端面。其中支承孔位于前后两个端面上。另外各端面上均有一系列的螺纹孔需要进行加工。根据以上可将该零件的加工分为以下三组进行加工：

以两侧为主要加工平面：

0（1） 尺寸为16000.1mm和1040.1mm的两侧窗口面；

（2）及两侧窗口面相垂直的12个M106H的螺孔；

（3） 及两侧面成60角的尺寸为1的锥管螺纹孔（加油孔）。 其中两侧窗口面有表面粗糙度要求为Ra6.3m，12个螺孔均有位置度要求为0.3mm。

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以前后端面为主要加工平面：

0.030.030.035mm、2个800mm和1个1000mm的孔； （1）2个12000.030.013（2）尺寸为3650.025mm的及21200、2800的4个孔轴

线相垂直的前后端面；

（3）前后端面上的3个M146H、16个M106H的螺孔，以及4个15mm、2个8mm的孔；

0.02（4） 两个在同一中心线上及两端面相垂直的300.015mm的倒车齿

轮轴孔及其内端面、两个M106H的螺孔。

在该组加工平面中前后端面有表面粗糙度要求为Ra6.3m，3个

M146H、16个M106H的螺孔，4个15mm、2个8mm的孔均有位

0.46mm及置度要求为0.3mm，两倒车齿轮轴孔内端面有尺寸要求为900表面粗糙度要求为Ra3.2m。

以顶面为主要加工表面：

（1）顶面的铣削加工：8M106H的螺孔加工； （2）2120.027mm的工艺孔加工。

其中顶面有表面粗糙度要求为Ra6.3m，8个螺孔均有位置度要求为0.3mm，2个工艺孔也有位置度要求为0.1mm。

2.2 工艺规程设计

2.2.1 基准的选择

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及箱壁有一定的间隙。

要想达到设计要求，我们可以将变速箱前后端面的两个主要支承孔确定为粗基准，通过两个支承孔，我们可以该加工零件的5个自由度。并且因为是以孔为基准加工顶平面，所以等接下来以顶平面为基准加工孔时其加工余量肯定是均匀的。

精基准的选择

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精基准的选择应该该满足以下要求：

（1） 在接下来的加工过程中，基本上都可以用它来作为基准 （2） 能够保证该工件上各部分的相对位置

针对这些要求，进过分析我选择变速箱壳体的顶平面作为精基准，它具有面积大、及两个支承孔平行的优点。可作为精基准。所以以该顶平面和该平面上的2个工艺孔定位对该工件进行精加工。

2.2.2 制订工艺路线

对于该零件，我们经过分析可以知道：

由于变速箱壳体属于大批量生产，我们应该先将其统一基准加工出来。所以，该零件加工的第一个工序为主要基准的加工。具体安排为：

（1） 先进行顶平面的粗铣以及精铣，以两个主要支承孔进行定位

（2） 接下来进行顶平面2个工艺孔的加工。由于在整个加工过程中顶平面基本上都是被用来当成定位基准，所以，在加工工艺孔的同时应该将该顶平面上的螺纹孔也一起加工出来

在接下来的工序安排中，工艺路线的安排应该遵循先进行粗加工后进行精加工，先加工平面后加工孔系。

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表2.1所示：

表2.1变速箱箱体加工工艺路线表 工序号 粗、精铣顶面 工序内容 以两个120mm的支承孔和一个80mm的1 支承孔为粗基准。选用立轴圆工作台铣床，和专用夹具 2 钻顶面孔以及铰工艺孔 以两个120mm的支承孔和一个80mm的支承孔为基准。选用专用组合钻床和专汽车变速箱壳体工艺及夹具设计

用夹具 3 粗铣前后端面 粗铣两侧面及凸台 粗镗前后端面支承孔 以顶面以及顶面的两工艺孔为基准。选用专用铣床和专用夹具 以顶面和两工艺孔为基准。选用专用组合铣床和专用夹具 以顶面和两工艺孔为基准。选用专用组合镗床和专用夹具 检验 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 4 5 6 7 8 钻倒车齿轮轴孔，以顶面和两工艺孔为基准。选用专用组钻前后端面上孔。 合钻床和专用夹具 铣倒车齿轮轴孔以顶面和两工艺孔为基准。选用专用组9 内端面，钻加油孔 合铣床和专用夹具 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 以顶面和两工艺孔为基准。选用专用组合镗床和专用夹具 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 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 10 11 精镗支承孔 12 攻1锥螺纹孔 13 前后端面孔攻丝 汽车变速箱壳体工艺及夹具设计

14 两侧窗口面上螺孔攻丝 顶面螺孔攻丝 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 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 中间检验 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 以两个120mm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 清洗。选用清洗机清洗 终检 15 16 17 18 19 20 精铣前后端面 以上工艺过程详见机械加工工艺过程卡片。

2.2.3 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

变速箱壳体采用的材料为HT150，硬度HB为170—241，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。

（1） 顶面的加工余量。（计算顶面及1200.03mm支承孔轴线尺寸1000.12mm）

根据要求，该工序分两步。各工步余量如下：

粗铣：参照《机械加工工艺手册第1卷》（以下简称《机加手册》）表3.2-23。其余量值规定为2.7~3.4mm，现取3.0mm。表3.2-27粗铣平面时厚度偏差取0.28mm。

精铣：参照《机加手册》表2.3-59，其余量值规定为1.5mm。 铸造毛坯的基本尺寸为1003.51.5105mm。

根据《机加手册》表2.3-11以及表2.3-9。其公差等级为CT7

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所以铸件尺寸公差为1.2mm。

 毛坯的名义尺寸为：1003.51.5105mm

毛坯最小尺寸为：1050.6104.4mm 毛坯最大尺寸为：1050.6105.6mm 粗铣后最大尺寸为：1001.5101.5mm 粗铣后最小尺寸为：101.50.28101.22mm 精铣后尺寸及零件图尺寸相同，即1000.12mm。 （2） 两工艺孔120.027mm。

参照《机加手册》表2.3-47，表2.3-48。确定工序尺寸及加工余量为：

钻孔： 11mm

扩孔： 11.85mm2Z0.85mm （Z为单边余量） 铰孔： 12H82Z0.15mm （3） 顶面8螺孔M106H

参照《机加手册》表2.3-71，现确定其工序尺寸及加工余量为： 钻孔： 8.5mm 攻丝： M106H

（4） 前后端面加工余量。（计算长度为3650.025mm） 前后端面的加工分为分为粗、半精铣、精铣加工。各工序余量如下：

粗铣：参照《机加手册》表3.2-23，其加工余量规定为

2.7~3.5mm，现取3.0mm。

半精铣：参照《机加手册》，其加工余量值取为2.5mm。 精铣：参照《机加手册》，其加工余量取为0.5mm。

铸件毛坯的基本尺寸为3650.52.53371mm，根据《机加手册》表2.3-11以及 2.3-9可得铸件尺寸公差为1.6mm。

 毛坯的名义尺寸为：3650.52.53371mm

毛坯最小尺寸为：3710.8370.2mm 毛坯最大尺寸为：3710.8371.8mm 粗铣前后端面工序尺寸定为3680.25mm 半精铣前后端面工序尺寸定为365.50.25mm

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精铣前后端面后尺寸及零件图尺寸相同，即3650.23mm

（5） 前后端面上螺孔M106H，螺孔M14-6H，孔15mm，倒车

0.21mm加工余量。 齿轮轴孔2300参照《机加手册》表2.3-71，现确定螺孔加工余量为： 16螺孔M106H 钻孔： 8.5mm 攻丝： M106H 3螺孔M14-6H 钻孔： 11.9mm 攻丝： M14-6H

415mm孔，参照《机加手册》表5-58，确定工序尺寸为：

钻孔： 15mm

参照《机加手册》表4-23确定倒车齿轮轴孔工序尺寸及余量为： 钻孔： 15mm

钻孔： 28mm2Z13mm 扩孔：29.8mm2Z1.8mm 铰孔：30H82Z0.2mm

（6） 前后端面支承孔1200.03mm,800.013mm,1000.035mm。 根据工序要求，前后端面支承孔的加工分为粗镗、精镗两个工序完成，各工序余量如下：

1200.03mm孔，粗镗：参照《机加手册》表2.3-48,其余量值为2mm；

800.013mm孔，参照《机加手册》表2.3-48,其余量值为

2mm；1000.035mm孔，参照《机加手册》表2.3-48,其余量

值为2mm。

1200.03mm孔，精镗：参照《机加手册》表2.3-48,其余量值为1mm； 800.013mm孔，参照《机加手册》表2.3-48,其余量值为1mm； 1000.035mm孔，参照《机加手册》表2.3-48,其余量值为1mm。

铸件毛坯的基本尺寸分别为：

1200.03mm孔毛坯基本尺寸为12021117mm； 800.013mm孔毛坯基本尺寸为802177mm；

1000.035mm孔毛坯基本尺寸为1002197mm。

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根据《机加手册》表2.3-11以及表2.3-9可得铸件尺寸公差分别为：1.2mm、 1.1mm、1.1mm。1200.03mm孔毛坯名义尺寸为12021117mm；

毛坯最大尺寸为1170.6117.6mm； 毛坯最小尺寸为1170.6116.4mm；

0.17粗镗工序尺寸为1190.10mm；

精镗后尺寸及零件图尺寸相同，即1200.03mm。

800.013mm孔毛坯名义尺寸为802177mm；

毛坯最大尺寸为770.5577.55mm； 毛坯最小尺寸为770.5576.45mm；

0.17粗镗工序尺寸为790.10mm；

精镗后尺寸及零件图尺寸相同，即800.013mm。

1000.035mm孔毛坯名义尺寸为1002197mm；

毛坯最大尺寸为970.5597.55mm； 毛坯最小尺寸为970.5596.45mm；

0.17粗镗工序尺寸为990.10mm；

精镗后尺寸及零件图尺寸相同，即1000.035mm。 （7） 两侧面及凸台加工余量。

由工序要求，两侧面需进行粗、精铣加工。各工序余量如下： 粗铣：参照《机加手册》表3.2-23，其余量值为2.0~2.7mm,现取其为2.5mm。表3.2-27，粗铣平面时厚度偏差取0.22mm。

精铣：参照《机加手册》表2.3-59,其余量值规定为1.5mm。 铸件毛坯的基本尺寸分别为：

1602.51.51mm，1042.51.5108mm。

根据《机加手册》表2.3-11以及表2.3-9可得则两侧面毛胚名义尺寸为：

1062.51.51mm1042.51.5108mm

毛坯最小尺寸分别为：10.7163.3mm1080.6107.4mm 毛坯最大尺寸分别为：10.71.7mm1080.6108.6mm 粗铣后最大尺寸分别为：1601.5161.5mm1041.5105.5mm 粗

铣

后

最

小

尺

寸

分

别

为

：

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161.50.22161.28mm105.50.22105.28mm

0精铣后尺寸及零件图尺寸相同，即16000.1mm和1040.1mm。

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《机加手册》表3.2-23，其余量规定为1.0~1.5mm，现取其为1.5mm。

铸件毛坯的基本尺寸201.521.5mm。根据《机加手册》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0.82mm。

则凸台毛坯名义尺寸为：201.521.5mm 毛坯最小尺寸为：21.50.4121.09mm 毛坯最大尺寸为：21.50.4121.91mm

0.90粗铣后尺寸及零件图尺寸相同，即200.60mm。

（8） 两侧面螺孔加工余量

参照《机加手册》表2.3-71,现确定螺孔加工余量为： 钻孔： 8.5mm 攻丝： M106H

0.46mm） （9） 倒车齿轮轴孔内端面加工余量（计算长度900根据《机加手册》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3.2m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《机加手册》表3.2-23，其余量值规定为1.5~2.0mm，现取

1.5mm。

铸件毛坯的基本尺寸为901.5287mm。根据《机加手册》表2.3-11，以及表2.3-9可得铸件尺寸公差为1.1mm。

 毛坯名义尺寸为：901.5287mm

毛坯最小尺寸为：870.55285.9mm 毛坯最大尺寸为：870.55288.1mm

0.46mm。 粗铣后尺寸及零件图尺寸相同，即900（10） 加油孔加工余量

毛坯为实心，不冲孔。参照《机加手册》表2.3-71，现确定其余量为：

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钻孔： 28.5mm

扩孔： 30.5mm2Z2mm 攻丝： 1锥管螺纹孔

2.2.4 确定切削用量及基本工时

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） dw400mm 齿数Z14 （1） 粗铣

铣削深度ap：ap3mm

每齿进给量af：根据《机械加工工艺手册》表2.4-73，取

af0.25mm/Z

铣削速度V：参照《机械加工工艺手册》表2.4-81，取V4m/s 机床主轴转速n：n1000V1000460191r/min，取n200r/min d03.14400实际铣削速度V：Vd0n10003.144002004.19m/s

100060进给量Vf：VfafZn0.2514200/6011.67mm/s 工作台每分进给量fm：fmVf11.67mm/s700.2mm/min

a：根据《机械加工工艺手册》表2.4-81,a240mm

被切削层长度l：由毛坯尺寸可知l341mm

刀具切入长度l1：l10.5(DD2a2)(1~3)42mm 刀具切出长度l2：取l22mm 走刀次数为1

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机动时间tj1：tj1（2） 精铣

铣削深度ap：ap1.5mm

每齿进给量af：取af0.15mm/Z 铣削速度V：取V6m/s ll1l23414220.55min fm700.2实际铣削速度V：Vd0n3.1440030010001000606.28m/s

进给量Vf：VfafZn0.1514300/6010.5mm/s 工作台每分进给量fm： fmVf10.5mm/s630mm/min 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知l341mm 刀具切入长度l1：精铣时l1D400mm 刀具切出长度l2：取l22mm 走刀次数为1 机动时间tl1l2341400j2：tj2lf26301.18min m 本工序机动时间tjtj1tj20.551.181.73min

工序2：钻顶面孔、铰定位孔 机床：组合钻床

刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀 （1） 钻顶面8螺孔M10-6H

切削深度ap：ap4.25mm 进给量f：取V0.43m/s 机床主轴转速n：n1000V1000d0.43608.5967r/min03.14n800r/min

实际切削速度V：Vd0n.148.5800100031000600.36m/s

取，汽车变速箱壳体工艺及夹具设计

被切削层长度l：l20mm 刀具切入长度l1：l1D8.5ctgkr(1~2)ctg12024.5mm 22刀具切出长度l2：l20 走刀次数为1 机动时间tj：tjll1l2204.50.12min fn0.25800（2） 定位孔的钻、扩、铰 钻定位孔

切削深度ap：ap5.5mm

进给量f：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取f0.25mm/r 切削速度V：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取V0.45m/s 机床主轴转速n：nn500r/min

1000V10000.4560782r/min，取d03.1411实际切削速度V：Vl：l20mm

d0n10003.14115000.29m/s被切削层长度

100060刀具切入长度l1：l1D11ctgkr(1~2)ctg12025.2mm 22刀具切出长度l2：l20 走刀次数为1 机动时间tj1：tj1ll1l2205.20.20min fn0.25500扩定位孔 切削深度ap：ap0.425mm

进给量f：取f0.6mm/r 切削速度V：取V0.3m/s 机床主轴转速n：nn500r/min

1000V10000.360484r/min，取d03.1411.85汽车变速箱壳体工艺及夹具设计

实际切削速度V：Vd0n10003.1411.855000.31m/s

100060被切削层长度l：l20mm 刀

l1具切入长度

l1：

Dd011.8511ctgkr(1~2)ctg12022.25mm 22刀具切出长度l2：l20 走刀次数为1 机动时间tj2：tj2ll1l2202.250.08min fn0.6500铰定位孔 切削深度ap：ap0.075mm

进给量f：取f1.5mm/r 切削速度V：取V0.17m/s 机床主轴转速n：nn300r/min

1000V10000.1760271r/min，取d03.1412实际切削速度V：Vd0n10003.14123000.19m/s

100060被切削层长度l：l20mm 刀

l1具切入长度

l1：

Dd01211.85ctgkr(1~2)ctg12022.04mm 22刀具切出长度l2：l20 走刀次数为1 机动时间tj3：tj3ll1l2202.040.05min fn1.5300定位孔加工机动时间tj：tjtj1tj2tj30.200.080.050.33min 因为定位孔加工时间钻顶面螺孔加工时间

 本工序机动时间tj0.33min

汽车变速箱壳体工艺及夹具设计

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） dw400mm 齿数Z14 铣削深度ap：ap3mm 每齿进给量af：取af0.25mm/Z 铣削速度V：取V4m/s 机床主轴转速n：取n200r/min 实际铣削速度V：Vd0n10003.144002004.19m/s

100060进给量Vf：VfafZn0.2514200/6011.67mm/s 工作台每分进给量fm：fmVf11.67mm/s700.2mm/min

a：根据《机械加工工艺手册》表2.4-81,a240mm

被切削层长度l：由毛坯尺寸可知l329mm 刀具切入长度l1：l10.5(DD2a2(1~3)42mm 刀具切出长度l2：取l22mm 走刀次数为1 机动时间tj：tjll1l23294220.53min fm700.2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dw320mm，齿数Z12 铣削深度ap：ap3mm 每齿进给量af：取af0.25mm/Z 铣削速度V：取V3m/s 机床主轴转速n：n1000V1000360179r/min，取n150r/min d03.14320汽车变速箱壳体工艺及夹具设计

实际铣削速度V：Vd0n10003.143201502.51m/s

100060进给量Vf：VfafZn0.2512150/607.5mm/s 工作台每分进给量fm：fmVf7.5mm/s450mm/min

a：根据《机械加工工艺手册》表2.4-81,a192mm

被切削层长度l：由毛坯尺寸可知l140mm 刀具切入长度l1：l10.5(DD2a2(1~3)34mm 刀具切出长度l2：取l22mm 走刀次数为1 机动时间tj1：tj1（2） 粗铣凸台

ll1l21403420.39min fm450

铣刀直径dw50mm，齿数Z6 铣削深度ap：ap3mm 每齿进给量af：取af0.22mm/Z 铣削速度V：取V0.33m/s 机床主轴转速n：nn150r/min

1000V10000.3360126r/min，取d03.1450实际铣削速度V：Vd0n10003.14501500.39m/s

100060进给量Vf：VfafZn0.26150/603mm/s

工作台每分进给量fm：fmVf3mm/s180mm/min 走刀次数为1

机动时间tj2：tj2D0fm3.14260.46min（其中D026mm） 180因为： tj2tj1 本工序机动时间tj：tjtj20.46min 工序5：粗镗前后端面支承孔

汽车变速箱壳体工艺及夹具设计

机床：组合镗床

刀具：高速钢刀具W18Cr4V （1） 粗镗800.013mm孔 切削深度ap：ap2mm

进给量f：刀杆伸出长度取200mm，切削深度为2mm。f0.6mm/r 切削速度V：取V0.25m/s15m/min 机床主轴转速n：n1000V10001560.5r/min，取n60r/min d03.1479实际切削速度V：Vd0n10003.1479600.25m/s

100060工作台每分钟进给量fm：fmfn0.66036mm/min 被切削层长度l：l19mm 刀具切入长度l1：l1aptgkr(2~3)225.4mm tg30刀具切出长度l2：l23~5mm 取l24mm 行程次数i：i1 机动时间tj1：tj1ll1l2195.4410.79min fm36（2） 粗镗 1200.03mm孔

切削深度ap：ap2mm 进给量f： f0.7mm/r 切削速度V：取V0.3m/s18m/min 机床主轴转速n：n1000V10001848.2r/min，取n40r/min d03.14119实际切削速度V：Vd0n10003.14119400.25m/s

100060工作台每分钟进给量fm：fmfn0.74028mm/min

汽车变速箱壳体工艺及夹具设计

被切削层长度l：l19mm 刀具切入长度l1：l1aptgkr(2~3)225.4mm tg30刀具切出长度l2：l23~5mm 取l23mm 机动时间tj2：tj2ll1l2195.4310.97min fm28（3） 粗镗 1000.035mm孔 切削深度ap：ap2mm

进给量f：由于1000.035mm及800.013mm孔同轴，因此取f0.6mm/r 机床主轴转速n：由于1000.035mm及800.013mm孔同轴，因此

n60r/min

实际切削速度V：Vd0n10003.1499600.31m/s

100060工作台每分钟进给量fm：fmfn0.66036mm/min 被切削层长度l：l4mm 行程次数i：i1

机动时间tj3：由于1000.035mm及800.013mm孔同轴，应在相同的时间内完成加工，因此tj3tj10.79min

由于tj2tj1tj3 本工序机动时间tj：tjtj20.97min 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） dw400mm 齿数Z14 铣削深度ap：ap2.5mm

每齿进给量af：取af0.2mm/Z 铣削速度V：取V5m/s

汽车变速箱壳体工艺及夹具设计

n机床主轴转速n：

1000V1000560239r/min，取n250r/min d03.14400实际铣削速度V：Vd0n10003.144002505.23m/s

100060进给量Vf：VfafZn0.214250/6011.67mm/s 工作台每分进给量fm：fmVf11.67mm/s700.2mm/min 由工序5可知： l329mml142mml22mm 机动时间tj：tjll1l23294220.53min 走刀次数为1 fm700.2工序8：钻倒车齿轮轴孔、钻前后端面上孔 机床：组合钻床 刀具：麻花钻

（1） 钻倒车齿轮轴孔

钻孔15mm 切削深度ap：ap7.5mm

进给量f：取f0.30mm/r 切削速度V：取V0.37m/s 机床主轴转速n：nn500r/min

1000V10000.3760471r/min，取d03.1415实际切削速度V：Vd0n10003.14155000.39m/s

100060被切削层长度l：l43.8mm 刀具切入长度l1：l1D15ctgkr(1~2)ctg12026.33mm 22刀具切出长度l2：l21~4mm 取l23mm 走刀次数为1 机动时间tj1：tj1ll1l243.86.3330.35min fn0.3500汽车变速箱壳体工艺及夹具设计

钻孔28mm

切削深度ap：ap6.5mm

进给量f：取f1.2mm/r 切削速度V：取V0.5m/s 机床主轴转速n：nn350r/min

1000V10000.560341r/min，取d03.1428实际切削速度V：Vd0n10003.14283500.5m/s

100060被切削层长度l：l43.8mm 刀具切入长度l1：l1Dd02815ctgkr(1~2)ctg12025.75mm 22刀具切出长度l2：l21~4mm 取l23mm 走刀次数为1 机动时间tj2：tj2扩孔29.8mm

切削深度ap：ap0.9mm

进给量f：取f1.3mm/r 切削速度V：取V0.7m/s 机床主轴转速n：nn500r/min

1000V10000.760449r/min，取d03.1429.8ll1l243.85.7530.13min fn1.2500实际切削速度V：Vd0n10003.1429.85000.78m/s

100060被切削层长度l：l43.8mm 刀

l1具切入长度

l1：

Dd029.828ctgkr(1~2)ctg12022.52mm 22汽车变速箱壳体工艺及夹具设计

刀具切出长度l2：l21~4mm 取l23mm 走刀次数为1 机动时间tj3：tj3铰孔30H8

切削深度ap：ap0.1mm

进给量f：取f3.0mm/r 切削速度V：取V0.13m/s

n机床主轴转速n：

1000V10000.136083r/min，取n80r/min d03.1430ll1l243.82.5230.08min fn1.3500实际切削速度V：Vd0n10003.1430800.13m/s

100060被切削层长度l：l43.8mm 刀

l1具切入长度

l1：

Dd03029.8ctgkr(1~2)ctg12022.06mm 22刀具切出长度l2：l21~4mm 取l23mm 走刀次数为1 机动时间tj4：tj4ll1l243.82.0630.20min nf380倒车齿轮轴孔加工机动时间tj：

tjtj1tj2tj3tj40.350.130.080.200.76min

（2） 钻M10-6H螺孔

切削深度ap：ap4.25mm 切削速度V：取V0.43m/s 进给量f：取f0.25mm/r 机床主轴转速n：nn800r/min

1000V10000.4360967r/min，取d03.148.5汽车变速箱壳体工艺及夹具设计

实际切削速度V：Vd0n.148.5800100031000600.36m/s

被切削层长度l：l17mm 刀具切入长度l1：l1D8.2ctgk(1~2)5r2ctg12024.5mm 刀具切出长度l2：l20 走刀次数为1 机动时间tj：t1l2174jllfn.50.258000.11min （3） 钻415mm孔 切削深度ap：ap7.5mm

进给量f：取f0.35mm/r 切削速度V：取V0.47m/s 机床主轴转速n：n1000Vd10000.4760.1415599r/min，03n600r/min

实际切削速度V：Vd0n1560010003.141000600.48m/s

被切削层长度l：l22mm 刀具切入长度l1：lD12ctgk(1~2)15r2ctg12026.33mm 刀具切出长度l2：l21~4mm 取l23mm 走刀次数为1机动时间tl1l222j：tjlfn6.3330.356000.15min （4） 钻M14-6H螺孔 切削深度ap：ap5.95mm

进给量f：取f0.25mm/r 切削速度V：取V0.45m/s 机床主轴转速n：n1000Vd10000.45603.1411.9723r/min，0n700r/min

取取 汽车变速箱壳体工艺及夹具设计

实际切削速度V：Vd0n10003.1411.97000.44m/s

100060被切削层长度l：l17mm 刀具切入长度l1：l1D11.9ctgkr(1~2)ctg12025.5mm 22刀具切出长度l2：l20 走刀次数为1 机动时间tj：tjll1l2175.50.13min fn0.25700由以上计算过程可知：本工序机动时间tj0.76min 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 dw80mm 齿数Z10 铣削深度ap：

ap1.5mm

每齿进给量af：取af0.3mm/Z 铣削速度V：取V0.6m/s 机床主轴转速n：nn150r/min

1000V10000.660143r/min，取d03.1480实际铣削速度V：Vd0n10003.14801500.63m/s

100060进给量Vf：VfafZn0.310150/607.5mm/s 工作台每分进给量fm：fmVf7.5mm/s450mm/min

a：根据《机械加工工艺手册》表2.4-81,及毛坯尺寸得a40mm

被切削层长度l：由毛坯尺寸可知l30mm

刀具切入长度l1：l10.5(DD2a2(1~3)36.6mm 刀具切出长度l2：取l22mm 走刀次数为1

汽车变速箱壳体工艺及夹具设计

机动时间tll1l2j1：tj1f4036.620.15min m450（2） 钻加油孔 刀具：麻花钻、扩孔钻

钻28.5mm孔 切削深度ap：ap14.25mm

进给量f：取f0.45mm/r 切削速度V：取V0.48m/s 机床主轴转速n：n1000V1000d0.4860322r/min，03.1428.5n300r/min

实际切削速度V：Vd0n3.1428.530010001000600.45m/s

被切削层长度l：l10mm 刀具切入长度lD1：l12ctgk(1~2)28.5r2ctg120210.2mm 刀具切出长度l2：l21~4mm 取l23mm 走刀次数为1 机动时间tll1l210102j：tjfn30.4573000.17min 扩30.5mm孔

切削深度ap：ap0.1mm

进给量f：取f1.2mm/r 切削速度V：取V0.25m/s 机床主轴转速n：n1000Vd10000.256030.5157r/min，03.14n150r/min

实际切削速度V：Vd0n3.1430.515010001000600.24m/s

被切削层长度l：l10mm 刀

具

切

入

长

度

l1取取：

汽车变速箱壳体工艺及夹具设计

l1Dd030.528.5ctgkr(1~2)ctg12022.58mm 22刀具切出长度l2：l21~4mm 取l23mm 走刀次数为1 机动时间tj：tjll1l210fn2.5831.21500.09min  加工加油孔机动时间tj2：tj2tjtj0.170.090.26min

由于 tj2tj1本工序机动时间tjtj20.26min 工序10：钻两侧面孔（M10-6H螺孔） 机床：组合钻床 刀具：麻花钻

切削深度ap：ap4.25mm

进给量f：取f0.25mm/r 切削速度V：取V0.43m/s 机床主轴转速n：n1000Vd10000.43603.148.5967r/min，0n800r/min

实际切削速度V：Vd0n8.580010003.141000600.36m/s

被切削层长度l：l30mm 刀具切入长度l1：l1D2ctgk1~2)8.5r(2ctg12024.5mm 刀具切出长度l2：l20 走刀次数为1 机动时间tl1l2304.j：tjlfn50.258000.17min 工序11：精镗前后端面支承孔 机床：组合镗床

取汽车变速箱壳体工艺及夹具设计

刀具：高速钢刀具W18Cr4V （1） 精镗800.013mm孔 切削深度ap：ap1mm

进给量f： f0.4mm/r 切削速度V：取V0.35m/s21m/min 机床主轴转速n：n1000V10002183.6r/min，取n84r/min d03.1480实际切削速度V：Vd0n10003.1480840.35m/s

100060工作台每分钟进给量fm：fmfn0.48433.6mm/min 被切削层长度l：l19mm 刀具切入长度l1：l1aptgkr(2~3)225.4mm tg30刀具切出长度l2：l23~5mm 取l24mm 行程次数i：i1 机动时间tj1：tj1ll1l2195.4410.85min fm33.6（2） 精镗 1200.03mm孔 切削深度ap：ap2mm

确定进给量f0.5mm/r 切削速度V：取V0.4m/s24m/min 机床主轴转速n：n1000V10002463.7r/min，取nr/min d03.14120实际切削速度V：Vd0n10003.141200.4m/s

100060工作台每分钟进给量fm：fmfn0.532mm/min 被切削层长度l：l19mm

汽车变速箱壳体工艺及夹具设计

刀具切入长度l1：l1aptgkr(2~3)225.4mm tg30刀具切出长度l2：l23~5mm 取l23mm 切

tj2削深度

ap：

ap1mm机动时

tj2：

ll1l2195.4310.86min fm32（3） 精镗 1000.035mm孔

进给量f：由于1000.035mm及800.013mm孔同轴，因此取f0.4mm/r 机床主轴转速n：由于1000.035mm及800.013mm孔同轴，因此

n84r/min

实际切削速度V：Vd0n10003.14100840.44m/s

100060工作台每分钟进给量fm：fmfn0.48433.6mm/min 被切削层长度l：l4mm

机动时间tj3：由于1000.035mm及800.013mm孔同轴，应在相同的时间内完成加工，因此tj3tj10.85min

由于tj2tj1tj3 本工序机动时间tj：tjtj20.86min

工序12：攻1锥管螺纹孔 机床：组合攻丝机 刀具：高速钢机动丝锥

进给量f：由于其螺距p2mm,因此进给量f2mm/r

切削速度V：参照《机械加工工艺手册》表2.4-105，取

V0.5m/s30m/min

汽车变速箱壳体工艺及夹具设计

机床主轴转速n：n1000V100030294r/min，取n250r/min d03.1432.5丝锥回转转速n0：取nn250r/min 实际切削速度V：Vd0n10003.1432.52500.43m/s

100060被切削层长度l：l10mm

刀具切入长度l1：l1(1~3)f326mm

刀具切出长度l2：l2(2~3)f326mm 走刀次数为1 机动时间tj：tjll1l2ll1l2106610660.1min fnfn022502250工序13：前后端面螺孔攻丝 机床：组合攻丝机 刀具：钒钢机动丝锥 （1） M10-6H螺孔攻丝

进给量f：由于其螺距p1.5mm,因此进给量f1.5mm/r 切削速度V：取V0.148m/s8.88m/min 机床主轴转速n：n1000V10008.88283r/min，取n250r/min d03.1410丝锥回转转速n0：取nn250r/min 实际切削速度V：Vd0n10003.14102500.13m/s

100060被切削层长度l：l15mm

刀具切入长度l1：l1(1~3)f31.54.5mm 刀具切出长度l2：l20 （盲孔）

汽车变速箱壳体工艺及夹具设计

机动时间tj1：tj1ll1l2ll1l2154.5154.50.11min fnfn01.52501.5250（2） M14-6H螺孔攻丝

进给量f：由于其螺距p1.5mm,因此进给量f1.5mm/r

切削速度V：参照《机械加工工艺手册》表2.4-105，取

V0.2m/s12m/min

机床主轴转速n：n1000V100012273r/min，取n250r/min d03.1414丝锥回转转速n0：取nn250r/min 实际切削速度V：Vd0n10003.14142500.18m/s

100060被切削层长度l：l15mm

刀具切入长度l1：l1(1~3)f31.54.5mm

刀具切出长度l2：l20 （盲孔） 走刀次数为1 机动时间tj2：tj2ll1l2ll1l2154.5154.50.11min fnfn01.52501.5250 本工序机动时间tj：tjtj1tj20.11min

工序14：两侧窗口面上螺孔攻丝 机床：组合攻丝机 刀具：钒钢机动丝锥

进给量f：由于其螺距p1.5mm,因此进给量f1.5mm/r

切削速度V：参照《机械加工工艺手册》表2.4-105，取

V0.148m/s8.88m/min

机床主轴转速n：n1000V10008.88283r/min，取n250r/min d03.1410汽车变速箱壳体工艺及夹具设计

丝锥回转转速n0：取nn250r/min 实际切削速度V：Vd0n10003.14102500.13m/s

100060由工序4可知：l30mml14.5mml20 走刀次数为1 机动时间tj：tjll1l2ll1l2304.5304.50.18min fnfn01.52501.5250工序15：顶面螺孔攻丝 机床：组合攻丝机 刀具：钒钢机动丝锥

进给量f：由于其螺距p1.5mm,因此进给量f1.5mm/r 切削速度V：参照《机械加工工艺手册》表2.4-105，取

V0.148m/s8.88m/min

机床主轴转速n：n1000V10008.88283r/min，取n250r/min d03.1410丝锥回转转速n0：取nn250r/min 实际切削速度V：Vd0n10003.14102500.13m/s

100060由工序2可知：l20mml14.5mml20 走刀次数为1 机动时间tj：tjll1l2ll1l2204.5204.50.13min fnfn01.52501.5250工序17：精铣两侧面 机床：组合铣床

刀具：硬质合金端铣刀YG8 dw320mm，齿数Z12 铣削深度ap：ap1.5mm

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每齿进给量af：取af0.15mm/Z 铣削速度V：取V3.5m/s 机床主轴转速n：nn200r/min

1000V10003.560209r/min，取d03.14320实际铣削速度V：Vd0n10003.143202003.35m/s

100060进给量Vf：VfafZn0.1512200/606mm/s 工作台每分进给量fm：fmVf6mm/s360mm/min 刀具切入长度l1：精铣时 l1D320mm

由工序3可知：l140mml22mm 走刀次数为1 机动时间tj：tjll1l214032021.28min fm360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） dw400mm 齿数Z14 铣削深度ap：ap0.5mm

每齿进给量af：取af0.15mm/Z 铣削速度V：取V6m/s

n机床主轴转速n：

1000V1000660287r/min，取n300r/min d03.14400实际铣削速度V：Vd0n10003.144003006.28m/s

100060进给量Vf：VfafZn0.1514300/6010.5mm/s 工作台每分进给量fm：fmVf10.5mm/s630mm/min 刀具切入长度l1：精铣时 l1D400mm

由工序5可知： l329mml22mm 走刀次数为1

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机动时间tj：tjll1l232940021.16min fm6303 钻床专用夹具设计

本夹具主要用来钻、扩、铰两个工艺孔12mm。这两个工艺孔均有尺寸精度要求为0.027mm，表面粗糙度要求，表面粗糙度为

Ra6.2m，及顶面垂直。

这次加工工序加工时要考虑以下要求 （1） 其尺寸精度要求 （2） 表面粗糙度要求

（3） 提高劳动生产率，降低劳动强度

3.1 定位基准的选择

零件顶面上，从图上可以了解是2个工艺孔，工艺孔上有2个要求：

（1） 尺寸精度要求 （2） 表面粗糙度要求

必须保证这2个要求并且应该要及顶面垂直，否则不合要求。 为使所钻、铰的孔及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重要支承孔的加工余量均匀我们选择顶平面作为精基准。

根据工序卡片的要求，我们应选择两把刀具对两个工艺孔同时进行加工，另外选择气动加紧方式对其加紧来使辅助时间大幅度减少。

3.2 切削力的计算及夹紧力分析

由于本道工序主要完成工艺孔的钻、扩、铰加工，而钻削力远远大于扩和铰的切削力。因此切削力应以钻削力为准。由《切削手册》得：

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钻削力 F26Df0.8HB0.6 钻削力矩 T10D1.9f0.8HB0.6

式中：D12mmHBHBmaxHBmaxHBmin255255187232

f0.15mmr1

F26120.150.82320.61802.5N

1313T10121.90.150.82320.688.8Nmm

当用两把刀具同时钻削时： F2F21802.52605N

T2T288.812977.6Nmm

在该工序的加工过程中，由于工件是被安装在V形块上，夹紧力主要是来源于上方的钻模板。所以夹紧力及钻削力方向一致。所以不需要对夹紧力进行计算。只需连接两个V型块的杠杆，所以杆以及固定杆的销钉强度、刚度满足加工要求即可。

3.3 夹紧原件及动力装置确定

由于汽车变速箱的生产量很大对生产效率有严重的要求，所以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。

在该夹具的夹紧元件中，我们选用选用两个短锥销以及一块活柱钻模板。在工作时两短锥销进入工件支承孔120mm中，从水平方向夹紧工件。同时，活动钻模板从上方下降下来完成工件的夹紧。

单活塞回转气缸结构图3.1如下：

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、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

图3.1单活塞回转气缸结构图

其主要结构参数如表3.1所示：

表3.1单活塞回转气缸主要结构参数表

P D H （公斤力） 100 D3 D4 D1 D2 公称尺寸 75 l1 l2 公差 +0.030 100 l3 n 35 d1 310 d2 125 135 M10 M16 2 30 3 4

3.4 夹具精度分析

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由工序简图可知，

（1） 工序基准及加工基准重合， （2） 采用顶面为主要定位基面，

故定位误差dw很小可以忽略不计。所以只需要两工艺孔尺寸

120.027mm及位置度公差0.1mm及表面粗糙度6.3m。最后采用精铰加

0.015工，选用GB1141—84铰刀，直径为120.008mm，并采用钻套，铰0.0390.023刀导套孔径为d120.021mm，外径为D180.012mm同轴度公差为0.0340.005mm。固定衬套采用孔径为180.016mm，同轴度公差为

0.005mm。

该工艺孔的位置度应用的是最大实体要求。即要求：各孔的实际轮廓受最大实体实效边界的控制即受直径为120.111.9mm的理想圆柱面的控制。各孔的体外作用尺寸不能小于最大实体实效尺寸12mm。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12mm时可将偏离量补偿给位置度公差。如各孔的实际轮廓处于最小实体状态即其实际直径为12.027mm时，相对于最大实体尺寸12mm的偏离量为0.027mm，此时轴线的位置度误差可达到其最大值0.10.0270.127mm。即孔的位置公差最小为0.1mm。

0.015工艺孔的尺寸120.027mm，由选用的铰刀尺寸120.008mm满足。

工艺孔的表面粗糙度6.3m，由本工序所选用的加工工步钻、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：10.005mm （2） 两衬套的同轴度公差：20.005mm

（3） 衬套及钻套配合的最大间隙：318.03418.0120.022mm （4） 钻套的同轴度公差：40.005mm

（5） 钻套及铰刀配合的最大间隙：512.03912.0080.031mm

222222212345dw20.0390.078mm0.1mm

所以能满足加工要求。

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3.5 夹具设计及操作的简要说明

钻铰工艺孔的夹具如夹具装配图2所示。

（1）在工件的拆卸和装配时，先让小车停在支架01上，小车上面具有4个滚轮04，四个轮子可以顺着2条圆柱导轨没有任何的运动。工件装上后是在3个斜块24。然后使小车及工件一起进入夹具中的时候，能够起到限位的作用的是螺钉23。小车由滑柱08及弹簧21支承。

（2） 夹紧工件时，小车能够上下沿弹簧自由运动。

（3） 使用钻模板柱塞夹具向下移动以夹持工件，钻孔模板被安装在四个支柱10和22，两对角滑柱10被连接到安装的气缸活塞，当滑柱下移，就可以实现夹紧工件，在使用时，连接气缸活塞使汽缸芯轴推两个短锥销入工件孔，在水平方向夹紧该零件。由于夹紧缸安装在滑柱上并由弹簧18支承，在加紧工件时，由活动钻模板下降来夹紧工件，锥销还有气缸可以及工件一起下降。心轴装在推力轴承和滚动轴承上，这样即使在水平方向工件已夹紧，但是工件还是可以绕心轴的中心转动。

（4）当滑柱下降时，钻模板以及工件会整体向下移动，而且使小车一起运动。工件在2个浮动V形块06上放着，2浮动V形块06会因为杠杆07的不停转动，这时就实现了自位。 当加工完以后滑柱会向上移动，通过弹簧使设计的小车和及研究的工件托起，当小车向外拉出的时候，这时工件就可以卸下了。

4铣床专用夹具设计

本夹具主要用来粗铣汽车变速箱箱体前后端面。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

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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。

4.1 定位基准的选择

选用顶面及两工艺孔作为定位基面。

（1） 选择顶面作为定位基面了工件的3个自由度， （2） 而两工艺孔作为定位基面，了工件的3个自由度。 所以定位基准选择为一面两孔定位。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。

最后夹紧选择气动夹紧，同时，采用两把铣刀同时进行加工。

4.2 定位原件的设计

该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。

计算两工艺孔中心距Lg。

Lg25721102279.55mm

由于两工艺孔有位置度公差，所以其尺寸公差为

所以两工艺孔的中心距为 279.550.03mm，而两工艺孔尺寸为

120.027mm。

根据《机床夹具设计手册》削边销及圆柱销的设计计算过程如下：

（1） 确定两定位销中心距尺寸Lx及其偏差Lx

Lx=Lg=279.55mm

Lx(~)Lg0.030.01mm

151313（2） 确定圆柱销直径d1及其公差d1

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d1D112mm （D1—基准孔最小直径）

d1取f7

0.016 所以圆柱销尺寸为 120.034mm

（3） 削边销的宽度b和B （由《机床夹具设计手册》）

b4mmBD2210mm

（4） 削边销及基准孔的最小配合间隙2

2b(LxLgD21)2

2其中： D2—基准孔最小直径 1—圆柱销及基准孔的配合间隙

24(0.010.032120.027)20.018mm

（5） 削边销直径d2及其公差

d2D22120.01811.982mm

按定位销一般经济制造精度，其直径公差带为h6，则削边销的定位圆柱部分定位直径尺寸为

（6） 补偿值

LgLx1min0.030.010.0080.032mm

1211.98200.009mm。

4.3 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jy

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jyd1D1X1min

=0.0090.0270.016 =0.052mm (2) 转角误差

d1D1X1mind2D2X2min

2LX其中：X2min2(LxLg1min)

20.0180.0270.0160.0090.0270.0tg0.000288

2279.55tg0.0165

4.4 铣削力及夹紧力的计算

根据《机械加工工艺手册》可查得： 铣削力计算公式为

.90.741.01.0圆周分力 Fz9.8154.5a0aaZdpf0kFz

查表可得：d0320mmZ12a192mmaf0.2mm/z

ap3mmkFz1.06

代入得 Fz9.8154.530.90.20.74192123201.01.06 =3333.34N

查《机械加工工艺手册》可得：

FL/FE0.8FV/FE0.6Fx/FE0.53 FL0.8FE0.83333.342666.7N

FV0.6FE0.63333.342000.0N Fx0.53FE0.533333.341766.7N

在两把铣刀对工件进行同时加工的过程中铣削水平分力为：

FL'2FL22666.75333.4N

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加工产生的水平方向上的分力可以和夹紧力产生的摩擦力平衡。

即： FL'F （0.3查表可得）

FFL'5333.417778N 0.3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： F'kF 取k=2

F'21777835556N

4.5 定向键及对刀装置设计

定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个，具有以下两个作用:

（1） 通过定向键及铣床工作台T形槽的配合，使夹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。

（2） 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GB2207—80定向键结构如图4.2所示：

×o

图4.2夹具体槽形及螺钉

根据T形槽的宽度 a=16mm 定向键的结构尺寸如表4.1所示：

表4.1定向键的结构尺寸表

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B L H h 公称允差尺寸 d 允差d4 D 夹具体槽形尺寸 B2 h1 公称尺寸 允差D +0.019 h2 16 -0.012 -0.035 25 10 4 12 4.5 16 5 对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具及夹具的相对位置。

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。根据GB2243—80直角对刀块的结构和尺寸如图4.3所示：

装配时绞

图4.3直角对刀块的结构和尺寸

塞尺选用平塞尺，其结构如图4.4所示：

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×四周倒圆标记

图4.4塞尺结构图

塞尺尺寸如表4.2所示：

表4.2塞尺尺寸表

公称尺寸H 3 允差d -0.006 C 0.25

4.6 夹紧装置及夹紧力确定

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F'35556N，来计算气缸缸筒内径D0。 气缸活塞杆推力

其中：P—压缩空气单位压力 （取P=6公斤力/厘米2）

—效率 （取0.9）

QF'3555.6公斤力

D024Q43555.6838.8厘米2 P3.1460.9D028.96厘米

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取D030厘米=300mm

因此气缸选用管接式法兰气缸，其结构如图4.5所示：

最小（行程）

1—活塞杆2—前盖 3—密封圈4—缸筒 5—活塞6—后盖

图4.5管接式法兰气缸结构图

其主要结构参数如表4.3所示：

表4.3管接式法兰气缸结构参数表

D2 D C D1 公称尺D3 D4 D 寸 40 100公差 300 40 d2 80 -0.06190 0 350 M301.5 d1英寸 L l l1  公称尺寸 孔数 23Z1/2'' M16 4 0 35 25 2230' 压块选用结构如图4.6所示：

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图4.6压块结构图

主要结构尺寸如表4.4：

表4.4压块结构尺寸表 d M24 D 36 H 28 d1 d2 l l1 C 2 26 20 17.5 12.5 整个夹具的结构夹具装配图3所示。

4.7 夹具设计及操作的简要说明

此夹具是对汽车变速箱箱体前端面和后端面的粗铣的夹具。定位采用一面两销的夹具，夹具夹紧使用气动夹紧具有以下优点：

（1）夹紧简单快速以及可靠； （2）有利于提高生产率。 在操作使用时：

（1） 使用吊环将工件夹具体上安装好后，压块会因为气缸活塞的推动下下降从而夹紧工件；

（2） 当工件完成加工后，工件会因为压块在气缸活塞的作用下而落下，这时就能将工件取下了。

5结论

本次设计对变速箱壳体工艺及夹具设计两个方面进行了主要研

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究，针对这两个问题的研究，得出了以下结论：

汽车变速箱壳体的加工精度，对于汽车的变速箱及发动机的安装、汽车变速箱的运动以及使用寿命有着直接的影响。所以，对汽车变速箱壳体工艺的研究有着重大的意义。

在对变速箱壳体夹具的设计中，都采用专用夹具对零件进行夹紧，这样大大了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。

参考文献

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致 谢

汽车变速箱壳体工艺及夹具设计

本次设计是在王玉玲副教授的精心指导和严格要求下完成的。从课题的选择到具体的设计，无处凝聚着老师的心血。老师严谨的工作态度，使我受益匪浅。在此，向王玉玲老师表示深深的感谢以及崇高的敬意。

同时，还要感谢我的同学和室友，四年的愉快相处，在论文即将完成之际我的心情无法平静。从开始进入课题到论文的顺利完成有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意。

最后，感谢各位在百忙之中抽时间对我的论文进行评阅的老师，感谢你们对我论文中的错误以及不全之处的指出！