变速器外壳机械加工工艺毕业设计说明书.docx
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变速器外壳机械加工工艺毕业设计说明书
摘要
本次毕业设计的题目为变速器外壳机械加工工艺规程专用工艺装备设计。
变速器是汽车的基础零件之一。
它把变速器中的轴和齿轮等有关零件和机构联接为一整体，使这些零件和机构保持正确的相对位置，以便其上各个机构和零件能正确、协调一致地工作。
变速器外壳的加工质量直接影响变速器的装配质量，进而影响汽车的使用性能和寿命。
变速器外壳属平面型薄壁壳体零件，尺寸较大，结构复杂，其上有若干个精度要求较高的平面和孔系，以及较多的联接螺纹孔。
本次设计通过零件，分析了它的毛坯。
在毛坯制造时的方法与原则及所选工艺等。
毛坯制造成型后分析确定其加工工艺。
然后分析零件的生产纲领，通过对几个步骤的分析整理，确定零件加工的最终工艺路线及工艺工装设备。
再进行机床夹具的设计。
其主要步骤如下：
1.工件的加工工艺分析;2.确定夹具的结构方案（定位元件的设计、夹紧方案的选择及夹紧机构的设计、夹具对定位方案的确定）;3.绘制夹具总图。
完整说明书和图纸请联系叩叩：
360702501
关键词：
变速器外壳、工艺规程制定、夹具设计
Abstract
Thegraduationdesigntopicfortransmissionhousingspecialmachiningprocessplanningprocessequipmentdesign.Transmissionisoneofthebasicpartsofthecar.Itputtheshaftandgeartransmissionsuchrelevantpartsandinstitutionsconnectionasawhole,makethesecomponentsandagenciestomaintaincorrectrelativepositions,sothatitcancorrectallagenciesandparts,coordinatedwork.Thetransmissionofprocessingqualitydirectlyaffectshell,andtheassemblyqualitytransmissionaffectautoperformancecharacteristicsandlife.Thetransmissionofthin-walledflat-screenshell,sizeislarger,adoptingcold-extrusioncomplexstructure,itshaveseveralhigheraccuracyoftheplaneandhole,andmoreconnectionthreadedhole.Thisdesignthroughparts,analysesitsblank.Whentheblankmanufacturingmethodandprincipleandtheselectedprocess,etc.Blankmanufacturingforminganalysistoidentifyitsprocessingtechnology.Andthenanalysestheproductionprogramme,throughpartsofseveralstepsofanalysistodeterminethearrangement,machiningprocessrouteandprocesstoolingfinalequipment.Thenthedesignofthemachinetool'sfixture.Themainstepsareasfollows:
1.Theworkpiecemachiningprocessanalysis;2.Surefixturestructurescheme（positioningcomponentsdesign,clampingselectionandclampingmechanismdesign,theschemedeterminationoftopositioningjig）;3.Drawfixturelayout.
Keywords:
transmissionshell,procedureformulation,fixturedesign
引言
汽车发动机的动力经离合器、变速器、传动轴，最后传送到驱动桥再左右分配给半轴驱动车轮，在这条动力传送途径上，变速器是一个重要组成部分，变速器的作用是把轴和齿轮等有关零件和机构联接为一整，改变传动比扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，使发动机能在油耗低，功率高的工况下工作。
随着汽车产业的大力发展，对变速器数量的需求和性能要求等方面都有了相当大的提高，我国作为一个世界机械加工中心，我们必然要接到不少国内外企业中变速器壳体生产单子，为满足变速器壳体在生产过程中达到效率高、废品率低、加工经济成本低、零件性能优越等要求越来越高。
为了能够在今后的工作中能够应对各种要求，特进行了本次设计。
本次设计主要内容包括：
变速器外壳机械加工工艺规程专用工艺装备设计。
机械加工工艺规程编制和专用夹具设计是机械制造工程专业及其重要的实践性教学环节，旨在培养学生利用理论知识解决工程实际的能力和查阅手册，经验数据的能力。
所以我在这次具有综合性的时间过程中特别重视这几个环节的训练。
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设计要求及任务：
新建企业变速器外壳工艺规程及工装设计，变速器外壳属平面型薄壁壳体零件，尺寸较大，结构复杂，其上有若干个精度要求较高的平面和孔系，以及较多的联接螺纹孔。
该零件的年生产纲领为12万件。
（1）完成相关文献的查阅、调研；
（2）绘制变速器的零件图和毛坯图；编制机械制造工艺过程卡；
（3）设计3道工序的机械加工工序卡；
（4）设计1副钻床夹具，1副铣床夹具（要求是气动夹具），并绘制装配图；
（5）绘制机床夹具的部分零件图撰写毕业设计说明书；
（6）整理资料，将毕业设计文档制成光盘，提交检查并参加毕业设计答辩。
1.工艺规程的制定
1.1确定生产类型
由设计任务书可知本次设计的变速器外壳的参数如下：
年产量12000备品率3%废品率2%
生产纲领是计划期内产品的产量，一般年生产纲领也就是年产量，根据《机械制造技术基础》上的公式（5-1）得
N=Qn（1+α+β）
式中：
N——零件的年产量
Q——产品的年产量
N——每台产品中该零件的数量
α——备品率
β——平均废品率
由于该零件的备品率α=3%，废品率β=2%
则N=12000（1+2%+3%）
=12600
则查表得我这次变速器外壳的生产类型为大量生产。
1.2零件分析
分析产品的零件图，其目的是熟悉该产品的用途、性能及工作条件，明确被加工零件在产品中的位置和作用，进而了解零件上各项技术要求制订的依据。
变速器外壳属平面型薄壁壳体零件，尺寸较大，结构复杂，其上有若干个精度要求较高的平面和孔系，以及较多的联接螺纹孔。
分析零件的技术要求：
a.加工表面的尺寸精度
b.加工表面的几何形状精度
c.各加工表面之间的相互位置精度
d.加工表面粗糙度以及表面质量方面的其他要求;
e.热处理要求及其他要求
通过对以上各项的分析了解,并进一步分析出其技术要求是合理的，在现有的生产条件下可以达到其技术要求和作用的，该零件的主要加工表面分析：
就粗糙度要求来看，箱体上端面有Ra3.2的要求，前端面凸台面要求为Ra6.3，前后端面窗口面要求为Ra6.3，左右端面凸台面要求为Ra6.3，左右凸台面上有两组大小不同的孔要求为Ra1.6，两孔中心距要求较高，两定位销孔有H7的精度要求，左右端面有若干螺纹孔，销孔且有0.15的位置误差，前后窗口面上也有若干螺纹孔，销孔，也有0.15的位置误差，两主要加工孔也有同轴度的要求，两定位销孔的尺寸公差±0.05，关于一些非加工面是不注公差尺寸的，虽说不难保证，但是由于基准不重合，并且有关毛坯尺寸也有较大公差，所以必要时还要计算一下有关的工艺尺寸，以查明铸造面与加工面之间的尺寸是否产生过大的误差，在安排工艺是考虑充分。
零件的结构工艺性是指零件的结构在保证其使用要求的前提下,是否以较高的生产率和最低的成本、方便的将其制造出来的特性.
零件结构工艺性主要有以下几个方面:
①.零件应便于安装
安装基准面应保证工件的安装方便,定位可靠,有时可增加工艺凸台,使工件在安装、夹紧时方便可靠.前盖零件的安装基准面是相互平行的两个面，且与待加工孔轴线相垂直。
②.被加工面应尽量在同一平面上
这样便于一次加工出来提高生产效率.同时能将被加工面应与不加工面清楚的区别开来.
③.被加工面的结构刚性要好必要时可增加加强筋,这样可以减少加工中的变形,保证加工精度
④.孔的位置便于刀具加工表面孔口的入端和出端与孔的轴线垂直,以防止钻头的引偏和折断,提高钻孔精度.
⑤应尽量减少加工面的面积避免深孔加工
保证加工精度和提高生产率
图1-1右视图
图1-2主视图
图1-3左视图
图1-4俯视图
图1-5后视图
在制订零件机械加工工艺规程之前，还要对零件加工前的毛坯种类及其不同的制造方法进行选择。
由于零件机械加工的工序余量、材料消耗、加工劳动量等都在很大程度上与毛坯的选择有关，故正确选择毛坯具有重大的技术经济。
常用的毛坯种类有：
铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件等，而相同种类的毛坯又可能有不同的制造方法。
如铸件有砂型铸件、离心铸造、压力铸造和精密铸造等，锻件有自由锻、模锻、密度锻造等。
因此，影响毛坯选择的因素很多，必须全面考虑后确定。
例如，选择毛坯的种类及制造方法时，总希望毛坯的形状和尺寸尽量与成品零件接近，从而减小加工余量，提高材料利用率，减少机械加工劳动量和降低机械加工费用。
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选择毛坯应考虑工件结构形状和尺寸大小。
例如，形状复杂和薄壁的毛坯，一般不能采用金属型铸造；尺寸较大的毛坯，往往不能采用模锻、压铸和精铸。
再如，某些外形较特殊的小零件。
由于机械加工很困难，则往往采用较精密的毛坯制造方法，如压铸、熔模铸造等，以最大限度地减少机械加工量。
选择毛坯应考虑零件的机械性能的要求。
相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其机械性能往往不同。
例如，金属型浇铸的毛坯，其强度高于用砂型浇铸的毛坯，离心浇铸和压力浇铸的毛坯，其强度又高于金属型浇铸的毛坯。
强度要求高的零件多采用锻件，有时也可采用球墨铸铁件。
选择毛坯，应考虑生产规模的大小，该零件年产量12000件，为大批量生产。
还应考虑机械性能的要求，所以选择该零件的毛坯为铸件，用金属型铸造，因为它用在较好的机械性能及较准确的尺寸的铸件，一般适用于重量在12Kg以下批量大而没有复杂外形及薄壁的铸件。
由于铸铁容易成形，切削性能好，价格低廉，且抗振性和耐磨性也较好，因此，一般箱体零件的材料大都采用铸铁，该变速器外壳零件的材料是HT200，所以是铸件毛坯。
零件是成批生产，通常采用金属摸机器造型，毛坯的精度较高，毛坯加工余量可适当减少，查《机械加工工艺设计手册》第471页表2.3-6可知金属型铸造可达7~9级精度。
再根据《机械加工工艺设计手册》第466页表2.3-5可知零件加工表面的加工余量。
零件上端面加工余量为：
4.5mm
零件左右端面加工余量为：
4.5mm
零件前后端面窗口面、凸台面加工余量为：
4.5mm
零件主要孔加工余量为：
2mm（单边余量）
1.3工艺规程设计
1.3.1基准选择
精基准的选择原则：
⑴.基准重合原则
尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准，这样可以避免由于基准不重合原则引起的一些问题。
⑵.统一基准原则
应尽可能选择用同一组精基准加工工件上尽可能多的加工表面，以保证各加工表面之间的相对位置关系。
⑶.互为基准原则
当工件上两个加工表面之间的位置精度要求比较高时，可以采用两个加工表面互为基准反复加工的方法。
⑷.自为基准原则
当精加工或光整加工工序要求余量尽量小而且均匀时。
应选择加工表面本身作为精基准，而该加工表面与其它表面之间的位置精度则需要由先行工序保证。
此零件精基准的选择主要应该考虑基准统一的问题，根据零件的设计基准，选择选上端面为此零件的精基准。
采用一面两销，限制6个自由度。
进行定位。
粗基准的选择原则：
⑴.零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则
被加工零件上如有不加工表面应选不加工面作粗基准，这样可以保证不加工表面相对于加工表面具有较为精确的相对位置
⑵.合理分配加工余量的原则
在需要保证某重要加工表面的余量均匀，应该选择该表面作为粗基准。
⑶.基准一般不重复使用的原则
在同一尺寸方向上粗基准通常只允许使用一次，这是因为粗基准一般都很粗糙，重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间位置误差会相当大，因此，粗基一般不得重复使用。
⑷.便于装夹的原则
为使工件定位稳定，夹紧可靠，要求所选用的粗基准尽可能平整、光洁，不允许有锻造飞边、铸造浇冒口切痕或其它缺陷，并有足够的支承面积。
本零件的粗基准选择：
按照有关粗基准的选择原则,本零件采用毛坯孔定位，任意选择左右端面的其中以面，通过削边销定位加工上端面（精基准）。
1.3.2表面加工方方案的选择（注：
本节内容查表均摘自《机械制造技术基础》和《机械加工工艺人员手册》）
对于5个平面的加工方法的确定：
（1）：
对于上端面，作为精基准，即表面的要求要达到Ra3.2，同时必须在早期加工出来，且零件为箱体类零件，根据零件的形状和加工面的形状，应采用铣的加工方法，查表可知通过粗铣、半精铣来加工可达到其精度要求。
（2）：
对于前端面上的凸台面，其表面要求为Ra6.3，前后端面的窗口面，其表面要求为Ra6.3，可用专用铣床一起铣这三个面，查表可知一次及可达到精度要求。
（3）：
对于左右端面，其表面要求而Ra6.3，查表5-10可知通过铣一次可达精度要求。
对于孔的加工方法的选择和确定：
（1）:
首先对于Φ100Φ110Φ62Φ90的加工，由分析可知这四个孔是重要技工的部分，查表1-3知其精度为IT7级，而同时又知道其表面要求为Ra1.6，查表5-10即可以通过粗镗、半精镗、精镗来达到加工的要求。
（2）：
对于Φ30的孔，查表1-3即得知其经济精度为IT7，由于其表面粗糙度要求为Ra1.6，采用钻、扩、粗绞、精绞的方式加工。
（3）：
上端面的两个Φ12的销孔，作为精基准的要求。
其加工要求比较高，且公差为+0.027，查表1.3可知精度为IT8，并且是放在加工的开始阶段。
采用钻、扩。
粗绞、精绞达到设计要求。
（4）：
然后就是一些次要的螺纹孔，如上端面的8个螺纹孔、前端面上凸台面上3个螺纹孔、前后窗口面上的螺纹孔销孔、左右端面的螺纹孔销孔、后端面上的斜螺纹孔。
螺纹孔的加工都是采用钻底孔、倒角。
攻丝来完成加工的。
由于不作为定位孔，所以这些销孔的加工采用钻来完成。
1.3.3加工阶段的划分
由于变速器外壳零件变速器中的轴和齿轮等有关零件和机构联接为一整
体，使这些零件和机构保持正确的相对位置，变速器外壳的加工质量直接影响变速器的装配质量，其主要加工面也不需要很高的精度和粗糙读，且各个加工面间都又相应的形状位置要求，而将加工零件的加工过程划分为加工阶段的主要目的可以保证零件加工质量，有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理，有利于合理利用机床设备，还有利于保护精加工过的表面少受磕碰损坏。
故该箱体零件可大致按以下加工阶段来划分：
铸造——时效处理——粗加工——半精加工——精加工
粗加工阶段：
在粗加工阶段主要完成切削量大，基准，大面和大孔的粗加工，作用是提高加工的效率。
半精加工阶段：
大量的次要表面的加工如铣削小端面，钻螺纹孔，铣键槽，到要在热处理之前完成，同时为精加工阶段做准备（达到一定的精度和表面粗糙度，保证一定的精加工余量）。
精加工阶段：
零件精度要求高（经济精度在IT7以上，Ra0.8以下）的工序，这个阶段的任务就是提高便面的加工精度和降低表面粗糙度。
对于此零件的加工，由于其主要加工表面采用铣削加工和镗孔，为了装夹方便，提高生产效率，故一个表面的粗加工及精加工都是在一次装夹时完成加工。
铣削前后端面的窗口面、凸台面时，由于其表面精度要求较低，故一次铣削就可以完成面的加工。
1.3.4机械加工顺序的安排
机械加工工艺安排需要有工艺文件的编制，是编制生产计划、调整劳动组织、安排物资供应、指导工人加工操作及进行技术检验等的重要依据。
应根据产品图样与技术要求，以及生产纲领、生产条件和国内外同行业的工艺技术状况等来编制。
一个零件上往往有几个表面需要加工，这些表面不仅本身有一定精度的要求，而且各表面还有一定的位置要求。
为了达到这些精度要求，各表面的加工顺序就不能随意安排，而必须遵循一定的原则，这就是定位基准的选择和转换决定着加工顺序，以及前工序为后续工序准备好定位基准的原则。
作为精基准的表面应在工艺过程一开始就进行加工，因为后续工序中加工其他表面时要用它来定位。
即“先基准后其他”。
在加工精基准时，需要用粗基准定位。
在此次设计中，成批生产，对于尺寸较大的铸件，在机械加工工序之前首先应安排划分工序，以便为精基准加工提供找正基准。
精基准加工好之后，接着应对精度要求较高的表面进行粗加工、半精加工和精加工。
精度要求特别高的表面还需要进行光整加工。
主要表面的精加工和光整加工一般要放在最后阶段进行，以免受其他工序的影响。
次要表面的加工可穿插在主要表面的加工工序之间。
即“先主要后次要，先粗后精”。
在重要表面加工之前，对精基准应进行一次修正，以利于保证重要表面的加工精度。
当位置精度要求较高，而加工是由一个统一的基准面定位、分别在不同工序中加工几个有关表面时，这个统一基准面本身的精度必须采取措施予以保证。
对于和主要表面有位置要求的次要表面，就应排在主轴孔加工后加工，因为技工这些次要表面时，切削力、夹紧力小，一般不影响主要表面的精度。
对于容易出现废品的工序，精加工和光整加工可适当放在前面，某些次要小表面的加工可放在其后。
因为加工这些小表面时，切削力和夹紧力都小，不会影响其他已经加工的表面精度。
次要表面后加工，这可以减少由于加工主要表面产生的废品而造成的工时损失。
先加工平面，后加工类孔。
因为平面一般面积比较大，轮廓平整，先加工好平面，便于加工孔时定位安装，利于保证孔与平面的位置精度，同时，也给孔加工带来方便。
对于和主要表面有位置要求的次要表面。
热处理工序的安排首先应预备热处理：
正火、退火，目的是消除内应力、改善切削性能以及为最终热处理作准备。
一般安排在粗加工之前。
时效处理，以消除内应力、减少工件变形为目的。
一般安排在粗加工之前后，对于精密零件，要进行多次时效处理。
调质，对零件淬火后在高温回火，能消除内应力、改善切削性能并能获得较好的综合机械性能。
对于一些性能要求性能要求不高的零件，调质也常作为最终热处理。
然后是最终热处理：
常用的有淬火、渗碳淬火、渗氮等。
他们的目的是提高零件的硬度和耐磨性，常安排在精加工（磨削）之前进行，其中渗氮由于热处理温度较底，零件变形很小，也可以安排在精加工之后。
最后辅助工序的安排：
检验工序是主要的辅助工序，除每道工序由操作者自行检验外，在粗加工之后，精加工之前；零件转换车间时以及重要工序之后和全部加工完毕，进库之前，一般都要安排检验工序。
除检验外，其他辅助工序有：
表面强化和去毛刺、倒棱、清洗、去磁、防锈等不要遗漏，要同等重视
1.3.5工序集中与分散
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同一个工件，同样的加工内容，可以安排两种不同形式的工艺规程：
一种是工序集中，另一种是工序分散。
所谓工序集中，是使每个工序中包括尽可能多的工步内容，因而使总的工序数目减少，夹具的数目和工件的安装次数也相应地减少。
所谓工序分散，是将工艺路线中的工步内容分散在更多的工序中去完成，因而每道工步少，工艺路线长。
工序分散的特点是：
（1）.所使用的机床设备和工艺装备都比较简单，容易调整，生产工人也便于掌握操作技术，容易适应更换产品。
（2）.有利于选用最合理的切削用量，减少机动工时。
（3）.机床设备数量多，生产面积大，工艺路线长。
工序集中的特点是：
（1）.有利于采用高效的专用设备和工艺装备，显著提高生产效率。
（2）.减少了工序数目，缩短了工艺过程，简化了生产计划和生产组织工作。
（3）.减少了设备的数量，相应地减少了操作工人人数和生产面积，工艺路线比较短。
（4）.减少了工件装夹次数，不仅缩短了辅助时间，而且由于一次装夹加工较多的表面，就容易保证它们之间的位置精度。
（4）.专用机床设备，工艺装备的投资大、调整和维修费事，生产准备工作量大，转为新产品的生产也比较困难
由于变速器外壳为箱体零件且是大批量生产，且对很多工序都有精度要求，故在安排工序是应考虑成本和生产率。
采用工序集中，用高效的专用设备和工艺装备提高工作效率。
如果采用工序分散，机床设备数量多，生产面积大，工艺路线长。
所以应采用工序集中的组织形式。
1.3.6加工余量及工序尺寸的确定
加工总余量由前面毛坯铸造方法选择可知，该零件是由金属型铸而成，4级精度，查《机械加工工艺设计手册》可知工序余量，由于每一道工序所加工的精度和粗糙度要求的不同，工序余量也就随加工方法有所变化，对于4.5mm的加工总余量，若改加工面最终表面由粗加工，半精加工得到，则在粗加工工序余量可选择3.0mm，半精加工选择1.5mm，若最终表面由粗加工则工序余量别4.5mm。
对于主要孔来说根据其精度、粗糙度要求选取加工总余量（双边余量）也选4.0mm。
由于要通过粗加工——半精加工——精加工得到，则在粗加工工序余量可选择2.0mm（双边余量），半精加工选择1.2mm（双边余量），精加工选择0.8mm（双边余量）。
1.3.7工序的确定和比较
制订机械加工工艺规程应该遵循以下原则：
必须可靠的保证零件图上技术要求的实现，在规定的生产纲领和生产批量下，一般要求工艺成本最低，充分利用现有生产条件，少花钱、多办事，尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全、创造良好、文明的劳动条件。
经过分析得到以下两个工序方案。
方案一：
工序号：
001：
铸造
002：
时效
003：
粗铣上端面
004：
钻，粗铰，倒角，粗铰销孔
005：
粗铣左右端面
006：
粗镗孔Φ62，Φ90，Φ100，Φ110，
007：
粗铣盖内侧面
008：
粗铣前窗口面，前端面凸台面2×Φ25，Φ30，后窗口面
009：
半精镗孔Φ62，Φ90，Φ100，Φ110倒角Φ62，Φ90，Φ100，Φ110
010：
精镗孔Φ62，Φ90，Φ100，Φ110
011：
精铣上端面
012：
钻，倒角，攻丝M30的螺纹孔
012：
钻前后端面的螺纹孔，销孔
013：
倒角前后端面的螺纹孔，扩销孔
014：
攻丝前后端面的螺纹孔，倒角销孔
015：
钻左右端面的螺纹孔，销孔
016：
倒角左右端面的螺纹孔，销孔
017：
攻丝左右端面的螺纹孔
018：
粗铰，精铰2-Φ10销孔
019：
插前窗口面Φ55圆柱体上的槽
020：
精铣左右端面
021：
精铰
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