汽车变速箱箱体加工工艺及变速箱夹具设计 第16页
专用夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工汽车变速箱箱体零件时，需要设计专用夹具。
根据任务要求中的设计内容，需要设计加工工艺孔夹具及铣前后端面夹具各一套。其中加工工艺孔的夹具将用于组合钻床，刀具分别为两把麻花钻、扩孔钻、铰刀对工件上的两个工艺孔同时进行加工。铣端面夹具将用于组合铣床，刀具为两把硬质合金端铣刀YG8对变速箱箱体的前后两个端面同时进行加工。
2.1加工工艺孔夹具设计
本夹具主要用来钻、扩、铰两个工艺孔 。这两个工艺孔均有尺寸精度要求为 ，表面粗糙度要求，表面粗糙度为 ，与顶面垂直。并用于以后各面各孔加工中的定位。其加工质量直接影响以后各工序的加工精度。本到工序为汽车变速箱体加工的第二道工序，加工到本道工序时只完成了顶面的粗、精铣。因此再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。
2.1.1定位基准的选择
由零件图可知，两工艺孔位于零件顶面上，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与顶面垂直。为了保证所钻、铰的孔与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。根据基准重合、基准统一原则。在选择两工艺孔的加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即粗、精铣顶面工序的定位基准，以及设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择顶面作为主要定位基面以限制工件的三个自由度，以两个同轴的主要支承孔 限制工件的两个自由度，在用工件的一个端面作为辅助定位限制工件的另一个自由度。
为了提高加工效率，根据工序要求用两把刀具对两个 工艺孔同时进行加工。同时为了缩短辅助时间，准备采用气动夹紧方式夹紧。
2.1.2切削力的计算与夹紧力分析
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：
钻削力
钻削力矩
式中：
当用两把刀具同时钻削时：
本道工序加工工艺孔时，工件变速箱箱体放在两V形块上。依靠上面的活动钻模板下降夹紧工件，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需连接两V形块的杠杆及固定杠杆的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。
2.1.3夹紧元件及动力装置确定
由于汽车变速箱的生产量很大，采用手动夹紧的夹具虽然结构简单，在生产中的应用也比较广泛。但因人力有限，夹紧受到限制。另外在大批量生产中靠人力频繁的夹紧也十分劳累且生产率低下。因此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。
本道工序夹具的夹紧元件选用两短锥销、活柱钻模板。两短锥销分别在单活塞回转式气缸的活塞及心轴推动下进入工件支承孔 中，从水平方向夹紧工件。但工件仍可绕气缸心轴中心转动。活柱钻模板由气缸带动下降夹紧工件。
单活塞回转气缸结构图如下：
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
其主要结构参数如下：
D H P
（公斤力）
公称尺寸 公差
100 35 310 75 +0.030 100
125 135 M10 M16 2 30 3 4
2.1.4钻套、衬套、钻模板及夹具体设计
工艺孔的加工需钻、扩、铰三次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：工艺孔 分钻、扩、铰三个工步完成加工。即先用 的麻花钻钻孔，根据GB1141—84的规定钻头上偏差为零，故钻套孔径为 即 。再用 标准扩孔钻扩孔，根据GB1141—84的规定 扩孔钻的尺寸为 ，故钻套尺寸为 即 。最后用 的标准铰刀铰孔，根据GB1141—84的规定标准铰刀尺寸为 故钻套孔径尺寸为 。
图：快换钻套
铰工艺孔钻套结构参数如下表：
d H D
公称尺寸 允差
12 18 18 +0.023
+0.012 30 28 12 7 10 11.5 20.5
衬套选用固定衬套其结构如图所示：
其结构参数如下表：
d H D C
公称尺寸 允差 公称尺寸 允差
18 +0.018
0 24 25 +0.039
+0.025 1 0.6
钻模板选用悬挂式钻模板，在本夹具中选用的是气动滑柱式钻模板。利用夹具体内安装气缸，使滑柱带动升降板上升或下降由于气缸始终作用故不需要自锁机构。
夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构见夹具装配图2所示。
2.1.5夹具精度分析
利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。
由工序简图可知，本道工序由于工序基准与加工基准重合，又采用顶面为主要定位基面，故定位误差 很小可以忽略不计。本道工序加工中主要保证两工艺孔尺寸 及位置度公差 及表面粗糙度 。本道工序最后采用精铰加工，选用GB1141—84铰刀，直径为 ，并采用钻套，铰刀导套孔径为 ，外径为 同轴度公差为 。固定衬套采用孔径为 ，同轴度公差为 。
该工艺孔的位置度应用的是最大实体要求。即要求：（1）、各孔的实际轮廓受最大实体实效边界的控制即受直径为 的理想圆柱面的控制。（2）、各孔的体外作用尺寸不能小于最大实体实效尺寸 。（3）、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 时可将偏离量补偿给位置度公差。（4）、如各孔的实际轮廓处于最小实体状态即其实际直径为 时，相对于最大实体尺寸 的偏离量为 ，