特殊汽车变速箱箱体加工工艺及夹具设计

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其结构参数如下表：

d H 公称尺寸 允差 +0.018 18 0 24 25 +0.025 公称尺寸 允差 +0.039 1 0.6 D C C1 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?dw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

?12?0.027mm及位置度公差0.1mm及表面粗糙度6.3?m。本道工序最后采用精铰加工，选

0.015?0.039用GB1141—84铰刀，直径为?12?，并采用钻套，铰刀导套孔径为mmd??12?0.008?0.021mm，0.0230.034mm。固定衬套采用孔径为?18?外径为D?18??0.012mm同轴度公差为?0.005?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：（1）、各孔的实际轮廓受最大实体

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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。（2）、各孔的体外作用尺寸不能小于最大实体实效尺寸?12mm。（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?12mm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?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。即孔的位置度公差最小值为?0.1mm。

工艺孔的尺寸?12?0.0270.015mm，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）、衬套与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）、钻套与铰刀配合的最大间隙：?5?12.039?12.008?0.031mm 2?1??2??3??4??5??dw?2?0.039?0.078mm?0.1mm 所以能满足加工要求。

2222222.1.6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。装卸工件时，将小车拉出到支架01上，小车带有四个滚轮04，可沿两条圆柱导轨灵活移动。工件装上后卡在三个斜块24中间。将小车连同工件推入夹具中时，螺钉23起限位作用。小车由滑柱08及弹簧21支承，夹紧工件时，小车可以压缩弹簧而自动下降。由于本工序在顶面钻铰孔，除了顶面已经加工以外，其余表面均尚未加工，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主要支承孔的加工余量均匀，所以钻铰孔工序的定位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，再用工

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件端面限制一个自由度。本夹具采用活柱钻模板向下运动夹紧工件，钻模板装在四根滑柱10和22上，两根对角安装的滑柱10与气缸活塞相连，滑柱下移时，既可夹紧工件，操作时，先接通气缸使气缸活塞及心轴推动两个短锥销进入工件孔中，从水平方向夹紧工件。由于夹紧缸由弹簧18支承并安装在滑柱上，当活柱钻模板下降夹紧工件时，锥销连同气缸可以和工件一起下降。心轴装在滚针轴承及推力轴承上，即使水平方向已夹紧工件，但工件仍可绕心轴的中心转动。当滑柱10、22下降时，钻模板、工件也一起下降并迫使小车下降，工件则压在两个浮动V形块06上，两浮动V形块06通过杠杆07的转动而实现自位。加工完后，滑柱升起，由弹簧21将小车和工件托起，拉出小车即可卸下工件。

2.2粗铣前后端面夹具设计

本夹具主要用来粗铣汽车变速箱箱体前后端面。由加工本道工序的工序简图可知。粗铣前后端面时，前后端面有尺寸要求368?0.25mm，前后端面与工艺孔轴线分别有尺寸

0.65要求55??0.35mm。以及前后端面均有表面粗糙度要求Rz50。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。

2.2.1定位基准的选择

在进行前后端面粗铣加工工序时，顶面已经精铣，两工艺孔已经加工出。因此工件选用顶面与两工艺孔作为定位基面。选择顶面作为定位基面限制了工件的三个自由度，而两工艺孔作为定位基面，分别限制了工件的一个和两个自由度。即两个工艺孔作为定位基面共限制了工件的三个自由度。即一面两孔定位。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。

为了提高加工效率，现决定用两把铣刀对汽车变速箱箱体的前后端面同时进行粗铣加工。同时为了缩短辅助时间准备采用气动夹紧。

2.2.2定位元件的设计

本工序选用的定位基准为一面两孔定位，所以相应的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。

由加工工艺孔工序简图可计算出两工艺孔中心距

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Lg。

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Lg?2572?1102?279.55mm

1?0.1?0.03mm 3由于两工艺孔有位置度公差，所以其尺寸公差为?Lg?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》削边销与圆柱销的设计计算过程如下：

基准孔中心距定位销中心距

（1）、确定两定位销中心距尺寸

Lx及其偏差?Lx

Lx=Lg=279.55mm ?Lx?(~)?Lg?（2）、确定圆柱销直径d1及其公差

15131?0.03?0.01mm 3?d1

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?4mm B?D2?2?10mm （4）、削边销与基准孔的最小配合间隙?2

?2?2b(?Lx??Lg?D2?1)2

其中： D2—基准孔最小直径 ?1—圆柱销与基准孔的配合间隙

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