变速箱壳体零件的加工工艺设计

张秋臣

摘 要：本设计的主要任务是拖拉机变速箱壳体的加工工艺设计，摒弃传统的刚性生产线模式，以通用机床、数控机床甚至加工中心代替专用、组合机床，合理调整工序，注意其节拍，合理集中和分散工序，提高生产效率和产品质量，实现柔性化生产，以适应多品种小批量的市场模式，增强竞争力。

关键词：加工工艺规程；柔性化生产；工序的集中和分散；切削用量；定位基准

中图分类号：G712 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）04-014-01

制造技术是一个永恒的主题，是设想、概念、科学技术物化的基础和手段，是国家经济和国防实力的体现，是国家工业化的关键。工艺技术是制造技术的重要组成部分，提高工艺技术水平是机电产品提高质量、增强国际市场竞争力的有力措施。

传统大批大量生产方式广泛采用高效率的专用组合机床，按流水线排列进行生产，可以极大地降低产品成本，具有很高的产能。但是，这些适用于大批、大量生产的传统的生产线，都有很大的刚性（专用性），很难迅速改变原有的生产对象，适应市场发展的需求。发展适应多品种、中小批量、高效率、低成本和具有快速响应市场能力的以先进的制造技术和组织方式为基础的生产系统是未来的发展趋势。本设计以中国第一拖拉机制造厂的东方红拖拉机变速箱壳体为研究对象，考虑到变速箱壳体为拖拉机中的重要部件，产品要求精度高，结构复杂，因而选择做拖拉机变速箱壳体加工工艺的设计对自己是个挑战又是个锻炼。

一、工艺性分析

1.变速箱壳体零件的工艺特点

变速箱内装有输入轴、输出轴、其他传动轴和齿轮等。通过改变安装在这些轴上的滑移齿轮和固定齿轮的传动比，来改变拖拉机的行进速度。从而可知，变速箱体的主要功用就是支撑个传动轴，保证各轴之间的中心距及平行度，并且保证拖拉机变速箱体部件与其相连接的其他部件的正确安装。变速箱体的主要技术要求如下：（1）轴承孔的尺寸精度和几何形状精度。（2）轴承孔孔距公差。（3）中心线间的平行度公差。（4）端面对轴承孔的垂直度公差，（5）轴承孔的同轴度公差。（6）装配基面的平面度公差。（7）各主要加工表面的粗糙度。（8）各螺纹孔的位置度。

2.毛坯的工艺性

由于灰铸铁具有良好的铸造性和切削性以及较好的耐磨性和减震性，同时价格低廉，因此箱体零件的毛坯通常采用铸铁件。本箱体材料选用HT150.铸件表面涂以醇酸底漆。

二、机械加工工艺路线的编制

1.定位基准的选择

对主要定位基准进行分析。

作为一个薄壁壳体腔型零件，它的形状复杂，刚度差，易变形，但加工精度又要求较高。故应先加工出定位面，再以定位面为基准面进行精加工，以达到高精度。拟定的加工路线首先是选择粗基准，将四个定位面加工出来如前所述，在变速箱的主要技术要求中，轴承孔的尺寸精度和几何形状精度、轴承孔孔距公差、中心线间的平行度公差等要求主要考虑用机床来保证其精度；轴承孔的同轴度公差主要体现在镗轴承孔的加工方面，解决方案是依次镗出同心孔，也是考虑用机床的精度来保证轴承孔的同轴度。

对于各主要加工表面的粗糙度和各螺纹孔的位置度，由于其加工表面粗糙度要求不甚高，机床加工过程即能保证；在攻螺纹之前先钻出各个螺纹相应的各个孔，所以各螺纹孔的位置度是在钻孔的时候确定的，在钻孔的时候采用数控机床或者安装钻模板的普通钻床来保证它们之间的位置度并提高钻孔效率，所以在攻丝的时候考虑直接用摇臂钻床来攻丝。

装配基面的平面度公差涉及到密封问题，平面度不够的装配基面是大平面润滑油漏油的重要原因之一。在对前、后端面的加工中采用粗、精铣，直到达到要求。

端面对轴承孔的垂直度公差是一个比较重要的技术要求。变速箱体后端面要与后桥壳体相连，它们之间有一对中央齿轮传动副传动这里，首先以四个定位面和前平面上不加工的平面定位，粗铣前、后端面；而后，以前、后端面定位，粗镗前后面的孔。之后再精铣前、后端面并镗孔，从而使端面对轴承孔的垂直度公差得到保证。另外，在基准选择的时候还要注意其它一些问题，比如在选择粗基准的时候还要考虑是否能够合理分配各加工表面的加工余量；粗基准一般不得重复使用，以免出现重复装夹产生的误差。精基准选择方面尽量考虑选择被加工表面的设计基准为精基准，达到基准重合；选择各加工表面都能共同使用的定位基准作为精基准，即统一基准。

2.加工顺序的合理安排

机械加工工序的安排首先是要保证零件的尺寸精度、几何形状精度和加工要素的位置精度。尔后要求合理安排生产节拍，做到工序集中和工序分散相结合，提高生产率。

三、机床的选择原则及方法

1.选择各工序加工设备：变速箱壳体作为箱体零件有两个端面需要加工，在前后端面和上平面上有一系列的孔系，由于这里采用将钻孔、攻丝、镗孔、铣平面分开加工，对于精加工中的精铣和精镗孔，采用数控卧式镗铣床。对于前后平面上的孔系的加工，采用立式数控钻床进行加工，对其表面的攻丝统一放到后面工序，由摇臂钻床来完成，避免了复杂的换装刀具的过程。而其底面的钻孔、攻丝和锪球面，由于工序不多，放在立式钻床上即可完成。2.机床参数的选择：（1）变速箱壳体外形尺寸比较大，要求机床工作台尺寸足够加工本零件。选择比典型零件大一些的工作台，留出安装夹具所需的空间，还应工作台有足够的承载能力。（2）确保所选机床坐标轴的行程足够加工零件。（3）选择主轴的转速范围。

参考文献：

[1] 王先逵 机械加工工艺手册 第二版.第一卷.工艺基础卷[M].机械工业出版社 2007

[2] 杨叔子.机械加工工艺师手册.机械工业出版社，2006

[3] 王先逵.机械制造工艺学.机械工业出版社，2006

[4] 张耀宸.机械加工工艺设计手册.航空工业出版社，1987endprint