變速箱上蓋拔叉孔加工夾具設計

彭玉年

（廣東省工業高級技工學校，廣東韶關 512000）

變速箱上蓋拔叉孔加工夾具設計

彭玉年

（廣東省工業高級技工學校，廣東韶關 512000）

變速箱上蓋是汽車用來換檔的重要零部件之一，它可以改變傳動比，滿足不同行駛條件對牽引力的需要。就變速箱上蓋拔叉孔加工夾具設計方案進行論述，通過采用這套夾具體和鉆模，不但保證了工件的形位要求，提高了該產品的加工質量，同時也縮短了輔助加工時間，提高了生產效率。

變速箱上蓋；夾具；刀具選用；定位基準；鉆模；同軸度

1 產品圖紙技術要求的分析

產品如圖1所示，此產品從形狀特征分析可知，是一個薄壁腔形零件，材料為灰口鑄鐵毛坯件，形狀較復雜，加工的部位較多，零件的公稱尺寸、形位公差要求、表面粗糙度精度要求都較高。如工件上下表面平面度要求是0.15 mm，四組孔每組孔的同軸度要求是?0.04 mm，由于每組孔的軸向長度很大，從此同軸度要求可以看出加工這四組孔要保證這每組孔的同軸度難度較大，另外在三組孔的一端都有mm深10 mm的臺階孔，另一組的另一端也有深10 mm的臺階孔，四組孔?20+0.153 +0.120mm的表面粗糙度要求是Ra0.8。因此，要保證加工質量，提高生產率，加工出合格的產品，不設計一套專用鉆模是難以做到的。所以要加工好這四組長孔，鉆模設計的是否合理是夾具設計的關鍵。

圖1 產品圖

2 夾具體的設計與制造

實現這四個孔的加工有多種途徑，考慮到批量生產，如果用臥式加工中心加工，雖加工質量較好，但是加工效率不高且加工成本高?，F在通過上面對技術要求的分析，設計制造了一種專用夾具，如圖2所示，用它來保證加工質量，提高加工效率。

圖2 專用夾具

（1）設計的思路

1設計一種鉆模，將鉆模安裝到搖臂鉆床工作臺的側面，把工件定位夾緊到夾具體上進行加工，首先將快換鉆套裝入模板，鉆出?18的孔，用擴孔鉆擴出?19.8的孔，用?20的鉸刀半精鉸孔，再用?20.08的鉸刀精鉸。在第二層孔上面也得設計一套鉆模板，以保證刀具準確定位，不發生偏斜。對最長組的另一端的孔將模板旋轉180°，再鉆鉸另一端的孔。

2對于兩端?22的孔換成另一組?22的快換鉆套裝銑刀銑出。

（2）夾具結構介紹

夾具結構設計如圖3所示。

圖3 模具裝配示意圖

3 定位誤差的綜合分析與計算

由此變速箱撥叉蓋板結構特點可知，此工件在夾具中的定位體常適合平面雙銷組合定位方案，而且采用一個為圓柱銷，另一個為削邊銷結構比較合理[1]。由技術要求可看出，4組撥叉孔中同一組孔的同軸度?0.040 mm，是第一精度要求，每一組孔之間的孔距公差為±0.05為第二精度要求，其他形位精度要求均不高，則此較容易保證?，F以保證每一、第二精度要求為條件進行分析計算。

3.1 定位銷參數設計

圖3中已給出了工件兩個工藝孔（把圖中左下角孔稱為A孔，右上角孔稱為B孔），其兩銷孔基本尺寸及公差為

（1）確定A圓柱銷直徑dA及其公差帶

銷A直徑基本尺寸取孔A直徑的最小極限尺寸dA=DAmin=10.040mm其基本偏差取g，公差等級取IT7，查軸的極限偏差表得：

（2）確定兩銷中心距及其公差帶

圖中給出了兩銷孔在縱向及橫向的基本尺寸及公差分別為：321±0.025、214±0.025，不難算出兩定位孔中心距及公差應是以上兩項的算術和即L=385.794 mm，公差等級IT7級取為 L孔= 385.794±0.028。取兩定位銷中心距基本尺寸為工件定位孔中心距基本尺寸L銷=L孔=385.794，取兩銷距公差為孔距公差的1/4，則：T銷=，銷距公差帶按雙向對稱分布，那么兩銷距及公差帶為

（3）確定削邊銷及其公差帶

當d孔=10 mm時，削邊銷圓弧寬度b=4，

于是由公式得：

由銷B裝入條件：

Db的公差等級為IT7，查標準公差數值表得：

由此確定兩定位銷孔的公差帶為：

在制作加工中，除了要保證孔按上計算出的A、B孔（銷）的尺寸及公差帶外，并滿足工件中321±0.025或214±0.025的要求，才能保證工件能夠正確地裝入模板中，并保證工件兩定位銷的位置精度要求。

3.2 快換鉆套與模板孔配合的設計

因為該工件四組孔對上下底表面及則面沒有規定形位公差要求，主要規定了同一組孔間的同軸度?0.040，及相鄰兩孔之間距32±0.050，所以鉆套外徑與模板孔配合性質及精度要求選取極為重要。具體講就是鉆套外徑在最小極限尺寸，而模板孔在最大極限尺寸狀態時的配合，所形成兩孔的同軸度誤差最大，所以，必須使兩者配合后所形成的最大偏心量小于同軸度公差要求[4]。

以模板孔為基準孔，設計其尺寸為?30，精度等級為IT8，則為，鉆套相應精度等級選用IT6，配合性質為g，則為兩者配合后形成的最大軸心偏差為，滿足同軸條件[4]。

（1）定位元件

一面兩銷式定位，其中一銷為短圓柱銷，另一銷為削邊銷，分別限制2個和1個自由度。采用削邊銷標準（TB/T8014、1-8014、3-1995）。

（2）定位銷

（標準TB/T8014、2-1995）材料T8A2具鋼制造，并整體淬硬。

3.3 兩孔一面定位

根據兩孔一面定位原則和定位方式，能保證工件在夾具當中的完全定位，此夾具非常適合這種定位方式，在設計中就采用了這種定位方式制作定位面和定位銷，為滿足工件的技術要求提供了可靠的保證。

4 此鉆模板的安裝及使用

為了保證工件上下表面的平面度0.15，模座板的上下表面必須在磨床磨出，且其平面度小于2件平面度允差的1/3即0.050、Ra0.8；設計的定位塊上下面，前后面（26）必須同時磨出，達到相應的尺寸和形位精度要求。

鉆套選用快換方式，考慮到?20的孔的形成工藝，是先用?17～?18的鉆頭粗鉆出孔，再用擴孔鉆擴孔，最后用粗、精鉸刀鉸削出該孔，因而工序中要能夠更換鉆套。

對于最長的（約61+93+67+153+19+6=409）那一組孔的最右端的加工，應將模板座旋轉180°，調正檢查各尺寸合格后，單獨加工出。

5 加工工藝

（1）夾具體安裝

把夾具體安裝在鉆床工作臺側面用定位塊定位好，校正好，鎖緊在鉆床工作臺側面，把工件安裝在夾具體上，用壓板固定好[3]。

（2）鉆孔?18

用鉆頭在工件實體部位加工孔稱為鉆孔。鉆孔屬粗加工，可達到的尺寸公差等級為IT13～IT11，表面粗糙度值為Ra50～12.5 μm。

（3）擴孔?19.8

用擴孔鉆對已有的孔(鑄孔、鍛孔、鉆孔)作擴大加工稱為擴孔。擴孔所用的刀具是擴孔鉆。擴孔鉆的結構與麻花鉆相似，但切削刃有3～4個，前端是平的，無橫刃，螺旋槽較淺，鉆體粗大結實，切削時剛性好，不易彎曲，擴孔尺寸公差等級可達IT10～IT9，表面粗糙度Ra值可達3.2 μm。擴孔可作為終加工，也可作為鉸孔前的預加工。

鉸孔是在半精加工（擴孔或半精鏜）的基礎上對孔進行的一種精加工方法。鉸孔的尺寸公差等級可達IT9～IT6，表面粗糙度值可達Ra3.2～0.2 μm。

1）鉸削方式

鉸削的余量很小，若余量過大，則切削溫度高，會使鉸刀直徑膨脹導致孔徑擴大，使切屑增多而擦傷孔的表面；若余量過小，則會留下原孔的刀痕而影響表面粗糙度。一般粗鉸余量為0.15～0.25 mm，精鉸余量為0.05～0.15 mm。鉸削應采用低切削速度，以免產生積屑瘤和引起振動，一般粗鉸=4～10 m/min，精鉸=1.5～5 m/min。機鉸的進給量可比鉆孔時高3～4倍，一般可達0.5～1.5 mm/ r。為了散熱以及沖排屑末、減小摩擦、抑制振動和降低表面粗糙度值，鉸削時應選用合適的切削液。鉸削鋼件常用乳化液，鉸削鑄鐵件可用煤油。

6 各模板組裝好后各位置精度指標的校驗

根據圖樣技術要求，各組孔的同軸度?0.040和相鄰孔的孔距允差32±0.05必須得到保證，所以，應對此兩項指標嚴格進行校驗與檢測。

（1）按孔的最小極限尺寸制作四根校驗棒，在各鉆模板安裝鉆套后并調正，使校驗棒能在各鉆套孔內順利插入并能軸向流利滑移。

（2）用外徑千分尺在每相鄰兩棒間（并在軸向不同位置處）測校驗棒的中心距，經檢測換算后的中心距應完全滿足圖樣對各孔距的要求，即各孔距32±0.050的條件。

7 結束語

隨著科學技術和社會生產的迅速發展，機械產品日趨復雜，對機械新產品的質量和生產率的要求越來越高，而對零件要求精度高，生產效率就底，質量也難以保證。通過采用這套夾具體和鉆模，不但保證了工件的形位要求，提高了該產品的加工質量，同時也縮短了輔助加工時間，提高了生產效率。生產效率由原來的53min/件，提高到33min/件，取得了良好的經濟效益。

［1］李洪.機械加工工藝手冊［M］.北京：北京出版社，1990.

［2］何潔.機械工程師簡明手冊［M］.鄭州：河南科學技術出版社，1989.

［3］肖繼德，陳寧平.機床夾具設計［M］.北京：機械工業出版社，2011.

［4］韓麗華.公差配合與技術測量基礎［M］.北京：中國電力出版社，2010.

(編輯：向 飛)

表2 空調環境的溫濕度指標及要求

控制模式上由原來的點控制模式更新為采用溫濕度范圍控制模式。智能空調控制模塊在保留溫度和濕度設定點進行控制的功能外，能根據溫濕度PID的計算結果，自動實現圍繞溫度和濕度設定點向減少閥門開度的方向作上或下偏移，從而實現節能（即當加熱閥打開后，溫度偏移設定值自動降低；當加濕閥打開，濕度偏移設定值自動降低，反之亦然）。

經過半年多的反復測試及氣候季節變更的考驗，第二階段的節能效果顯著。通過能源管理系統的數據顯示，與原系統對比可達約30%的節能效果。

3 結束語

為節省能源并提高控制環境溫濕度的快速響應性和平穩性，通過調節送風口的空氣中的含濕量來調節環境的空氣相對濕度；并采用溫濕度獨立串級PID雙環調節；多機組聯動可獲得一定的節能效果。進一步通過根據溫濕度PID的計算結果，在滿足生產要求的前提下，自動實現圍繞溫度和濕度設定點向減少閥門開度的方向作上或下偏移，能獲得顯著的節能效果。

參考文獻：

［1］張立群.熱力系統串級控制PID參數優化研究［J］.系統仿真學報，2005，17（8）：1849-1854.

［2］劉克維.基于模糊邏輯的微乳液攪拌釜溫度串級PID控制［D］.上海：上海交通大學，2009.

［3］胡蕾，詹惠琴，劉子寬.串級PID控制在風柜控制中的應用［J］.電子測試，2011（10）：83-88.

［4］魏紀君，袁哲，楊敏玲，等.PLC對冷凝壓力控制的應用研究［J］.機電工程，2013（10）：1233-1236.

［5］田德允，翁志剛.濕空氣含濕量的解析計算［J］.佳木斯大學學報：自然科學版，1999，17（2）：149-151.

［6］馬兆玉.對濕空氣焓值近似計算公式的研究［J］.鐵道車輛，1996，34（12）：29-32.

作者簡介：戴建國，男，1957年生，廣東人，大學?？?，工程師。研究領域：發變電技術設計、電氣技術。

(編輯：阮 毅)

Processing Clamp Design of the Gearbox Cover Fork Hole

PENG Yu-nian
（Guangdong Province Industry Senior Technical School，Shaoguan512000，China）

The transmission cover is one of the important parts of automobile used to shift,and it can change the transmission ratio to meet the needs of different driving conditions ontraction.In this paper,the gearbox cover fork hole processing fixture design scheme is discussed. By using this set of fixture and jigs,not only to ensure the requirements on the form and position of the workpiece,improve the processing quality of the product,but also shortens the processing time,improve production efficiency.

gearbox cover；fixture；cutting tool selection；positioning；jigs；coaxial degree

TG75

：A

：1009－9492(2014)10－0040－04

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.10.011

彭玉年，男，1973年生，江西宜春人，大學本科，高級技師。研究領域：機械加工。

2014－04－22