变速器换挡叉加工工艺及夹具设计 毕业设计.doc

i 变速器换挡叉加工工艺及夹具设计 摘要：变速器换档叉位于主轴箱。主要作用是传递扭矩，使变速器获得换档的动力。 优点是可以从一种速度直接变到另一种速度,而不需要经过中间的一系列,因此变速很 方便;其缺点是比较复杂。 本课题根据调查研究所提供的数据和有关技术资料，运用机械制造技术理论等相关专 业知识对变速器换挡叉零件的作用和工艺进行了分析和计算，并对该换挡叉的加工工艺以 及其夹具进行了优化设计。 本论文制定了变速器换挡叉的工艺规程方案，拟定了夹具设计方案并完成了其第五工 序的夹具结构设计。最后通过使用 autocad 绘制装配图和零部件图，用 pro/e 进行实体建 模，生成能够用于实际生产的工程图纸，保证了加工质量的高效、省力、经济合理。 关键词：换档叉；工艺规程；夹具；pro/e 实体建模 design of the process and fixture for the transmission shift fork abstract: the transmission shift fork mounted on the spindle box. main role is to transfer torque to shift the power transmission gain. advantage is a direct change from one speed to another speed, without the need to go through the middle of the series, so speed is very convenient; the drawback is more complicated. studies and surveys provide data and technical information of this subject, the use of the expertise of the mechanical manufacturing technology theory analysis and calculation of the transmission shift fork part of the role and process, and the shift fork process and its the fixture has been optimized. this thesis is to develop a program of technical rules for the transmission shift fork to develop a fixture design, and completed its fifth process of fixture structure design. finally, by using the assembly drawing and parts diagram in autocad, pro / e solid modeling, engineering drawings generated can be used for actual production, to ensure efficient processing quality, effort, economical and reasonable. key words: shift fork ;process planning;fixture;pro/e solid modeling 目 录 iii 1 前言 1 1.1 设计的意义 1 1.2 设计的目的 1 1.3 设计任务和要求 2 2 零件的分析 2 2.1 零件的作用 2 2.2 零件的工艺分析 2 3 工艺规 程设计 5 3.1 确定毛坯的制造形式 5 3.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 5 3.3 锻件形状复杂系数与锻件材质系数的确定 5 3.4 锻件分模线形状与零件表面粗糙度 5 3.5 基面的选择 6 3.6 制定工艺路线 6 3.7 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定 8 3.8 确定切削余量及基本工时 9 4 夹具设计 .21 4.1 问题的提出 21 4.2 夹具设计 21 4.3 夹具设计及操作说明 26 5 总结 .28 致 谢 30 参 考 文 献 31 附录:变速器换挡叉机械加工工序 卡 32 1 变速器换挡叉加工工艺及夹具设计 1 前言 1.1 设计的意义 毕业设计是培养学生综合运用所学的基础理论和专业理论知识，独立解决 零件工艺和夹具设计问题的能力一个重要的实践性教学环节。 机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重 要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和 健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新， 提高经济效益的技术保证。同时夹具作为机械制造系统中不可或缺的重要组成 部分，在保证工件加工精度、提高劳动生产率、扩大机床适用范围、改善操作 者劳动条件、降低成本都具有十分突出的贡献。随着信息化时代的来临，出现 了更加精密、复合、智能、环保的机床，企业对零件的加工工艺及夹具设计、 制造提出了更高的要求。然而，在当今许多企业中，像变速器换挡叉等不规则 零件的加工上依然无法满足流水线自动化加工的水准。因此设计高精、高效、 模块组合、通用的夹具是提高工件的加工质量，加工效率，充分发挥机床的工 艺性能的必然要求。 1.2 设计的目的 本次设计为大学四年所学基础课程的一次综合性设计，对于培养我们编制 机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力具有重要的意义。 （1） 培养综合运用相关专业课程（工程材料、互换性与测量技术、金属切削 及装备等）的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立的 分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度的零件的工艺规程 的能力。 （2） 能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会 拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计保证加工质量的高效、 省力、经济合理的专用夹具的能力。 （3） 熟悉和能够应用有关手册、标准、图标等技术资料，分析零件加工的技 零件的分析 2 术要求和本企业具备的加工条件，掌握从事工艺的方法和步骤。 （4） 进一步熟练机械制图、设计计算、机构设计、和编写技术文件等的基本 技能。 （5） 培养解决工艺问题的能力，为以后去工厂从事工艺与夹具设计打好良好 基础。 1.3 设计任务和要求 按照设计任务，根据调查研究所提供的数据和有关技术资料，进行以下工 作：制定工艺规程方案，绘制有关图纸（零件图、毛坯图、夹具零件图、夹具 装配图等） ，编写技术文件等。其基本内容如下： （1）工艺规程设计。 （2）绘制被加工零件毛胚图、夹具零件图、夹具装配图及相应的 pro/e 实 体图。 （3）按规定格式编制设计计算说明书。 2 零件的分析 2.1 零件的作用 题目所给定的零件是变速器换档叉（如下图 2-1 所示） ，它位于传动轴的端 部。主要作用是传递扭矩，使变速器获得换档的动力。该零件是以 孔15.8f 套在轴上，并用 m101-7h 螺纹孔与轴定位，换挡叉脚卡在双联齿轮的轴中， 变速操作机构通过换挡叉头部的操纵槽带动换挡叉与轴一起在变速箱中滑动， 换挡叉脚拨动双联齿轮在花键轴上滑动，就可实现变速功能，从而实现变速器 变速。换挡叉的主要工作面为操纵槽换挡叉脚两端面，主要配合面为 孔， m101-7h 螺纹孔和换挡叉脚侧面.该零件属于特殊形状零件，但15.8f 复杂程度一般。由于换挡叉在工作是表面承受一定的压力，因此，要求有一定 的强度和韧度。 2.2 零件的工艺分析 （1）该变速器换档叉需要加工的表面可大致分为四类： 3 1） 15.8f8 孔； 2）以 15.8f8 为基准的顶端 两侧面和叉口的前后两侧面；165 3）以 15.8f8 为基准的其它几个平面以及槽； 4）m10 1-7h 螺纹。 这几组加工面之间有着一定的位置要求，主要是： 15.8f8 mm 孔的中心线与 叉口的前后两侧面的垂直度公差为 0.15mm。 (2)换挡叉技术要求 表 2-1 换挡叉技术要求 加工表面 尺寸及偏差（mm） 公差及精度等级 表面粗糙度 ra 形位公差（mm） 叉脚两端面 015.9it12 6.3 叉口两内侧面 .0it12 6.3 15.8 内孔 43.168it8 3.2 m10 螺纹孔 m101 it7 叉头凸台两端面 025.9it12 6.3 叉头平台外表面 it13 6.3 叉头平台凸面 11 it13 12.5 叉头下表面 it13 12.5 该变速器换挡叉结构简单，属于典型的叉杆类零件。为实现换挡、变速的 功能，其叉轴孔和变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求高。叉脚两端面在 工作中需承受冲击载荷，为增强耐磨性，采用局部淬火，硬度为 180hbs 左右， 为保证换挡叉换挡时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面与孔 15.8 垂直度要求为 0.15mm。换挡叉用螺钉定位，螺纹孔为 m10。 综上所述，该零件得各项技术要求制订较合理，符合在变速箱中的功用。 （3）审查换挡叉的工艺性 分析零件图可知，该换挡叉叉脚两端面厚度薄于连接的表面，但减少了加 工面积，使用淬火处理提供局部的接触硬度。叉脚两端面面积相对较大，可防 止加工过程中钻头钻偏，保证孔的加工精度及叉脚两端面的垂直度。其它表面 零件的分析 4 加工精度较低，通过铣削、钻床的粗加工就可达到加工要求；而主要工作表面 虽然加工精度相对较高，但也可以在正常得生产条件下，采用较经济得方法保 质保量地加工出来。可见该零件工艺性好。 图 2-1 变速器换挡叉实体图 图 2-2 变速器换挡叉零件图 5 3 工艺规程设计 3.1 确定毛坯的制造形式 零件的材料为 35 钢。常用的毛坯件有铸件、锻件、型材、冲压件和焊接件 等。考虑到零件在加工过程中经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此应该选用 锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠，且零件的轮廓尺寸不 大，参照文献1表 1.3-1,可采用模锻成型。 3.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 公差等级: 由换挡叉的功用和技术要求，确定该零件的的公差等级为普通级。 锻件重量: 已知机械加工后换挡叉的重量为 3kg，由此可初步估计机械加工前锻件毛坯 的重量为 3.5kg。 3.3 锻件形状复杂系数与锻件材质系数的确定 （1）锻件形状复杂系数 对换挡叉零件图分析计算，可大概确定锻件外轮廓包容体出该换挡叉锻的 长度、宽度和高度，即 l=136mm，b=76mm，h=72mm，=7.810 -6kg/mm3由文献 2公式 2-3 可计算件的形状复杂系数 s=mt/mn=3.5/（13676727.810 -6）=3.5/5.8=0.6 故属于 s 2 级。 （2)锻件材质系数 由于该换挡叉材料为 35 钢，是碳的质量分数少于 0.65%的碳素钢，故该锻 件的材质系数属 m1级。 3.4 锻件分模线形状与零件表面粗糙度 根据该换挡叉的形位特点，以对称平分面为分模面，属平直分模线。 由零件图可知，该换挡叉各加工表面粗糙度 ra 均大于等于 3.2um。 工艺规程设计 6 3.5 基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确和合理，可 以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程会问题百出， 更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 (1)粗基准的选择 选择定位粗基准是要能加工出精基准，同时要明确哪一方面的要求是主要 的。粗基准的选择应以下面的几点为原则：a.应选能加工出精基准的毛坯表面 作粗基准。b.当必须保证加工表面与不加工表面的位置和尺寸时，应选不加工 的表面作为粗基准。c.要保证工件上某重要表面的余量均匀时，则应选择该表 面为定位粗基准。d.当全部表面都需要加工时，应选余量最小的表面作为基准， 以保证该表面有足够的加工余量。 在铣床上加工变速器换档叉时，以 内孔作为粗基准。满足粗基准15.8m 的选择原则。 (2)精基准的选择 精基准的选择应从保证零件加工精度出发，同时考虑装夹方便，夹具结构 简单。选择时应遵循以下原则：尽量选零件的设计基准作精基准，可以避免 因基准不重合引起的定位误差，这一原则称为“基准重合”原则。尽可能使 工件各主要表面的加工，采用统一的定位基准，这是“基准统一”原则。当 零件主要表面的相互位置精度要求很高时，应采用互为基准，反复加工的原则。 选择加工表面本身作为定位基准，即“自为基准” 。选择的定位精基准，应 保证工件定位准确，夹紧可靠，夹具结构简单，操作方便 3。 该零件加工时，采用 内孔作为精基准来加工换档叉叉口前后两侧15.8m 面。 3.6 制定工艺路线 工艺路线的拟订是制定工艺规程的关键，其主要任务是选择各个表面的加 工方法和加工方案，确定各个表面的加工顺序和工序的组合内容，它与定位基 准的选择密切相关。制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸 精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定的条件下， 7 应考虑机床的夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑 经济效果，以便使生产成本尽量降低。 工艺方案分析：由于零件表面精度要求较高，所以安排了粗铣和精铣。考 虑到 15.8mm 孔的精度要求较高，安排为钻并扩铰加工。精铣时以 15.8mm 孔定位能保证端面与轴心的位置精度要求。 (1)综上分析，确定的加工路线方案一如下： 工序 钻并扩铰 15.8mm 孔。 工序 粗铣叉口 19 5.9 两内侧面。 工序 粗铣 16 56 两侧面。 工序 粗铣叉口前后两侧面及 r105mm 的叉部端面。 工序 粗铣 14.2 槽及 16.5 42.9 面及 16.5 14.5 面及 11 9.65 面。 工序 精铣叉口 19 5.9 两内侧面。 工序 精铣 16 56 两侧面。 工序 精铣叉口前后两侧面及 r105mm 的叉部端面。 工序 精铣 16.5 42.9 面。 工序 钻螺纹底孔 m10mm 及攻 m10 1-7h 螺纹。 工序 倒角并检查。 以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片” 。 (2)工艺路线方案二为： 工序 粗铣叉口 19 5.9 两内侧面。 工序 钻并扩铰 15.8mm 孔。 工序 粗铣 16 56 两侧面。 工序 粗铣叉口前后两侧面及 r105mm 的叉部端面。 工序 粗铣 14.2 槽及 16.5 42.9 面及 16.5 14.5 面及 11 9.65 面。 工序 精铣叉口 19 5.9 两内侧面。 工序 精铣 16 56 两侧面。 工序 精铣叉口前后两侧面及 r105mm 的叉部端面。 工序 精铣 16.5 42.9 面。 工序 钻螺纹底孔 m10mm 及攻 m10 1-7h 螺纹。 工艺规程设计 8 工序 倒角并检查。 (3)工艺方案的比较与分析： 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先将定位孔加工出来以便于其他 面的加工；方案二则先将叉口内侧面加工出来，然后再加工其它平面，而且为 了节省装卸时间将一些粗精加工放在了一个工序中。两相比较可以看出，先加 工孔再加工其它平面可以更好的保证各个平面的位置及方向误差，而且需要把 粗精加工分开才能保证零件的粗糙度。因此决定用方案一进行加工。 3.7 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定 变速器换档叉”零件为 35 钢，硬度 180-201hbs，采用在锻锤上合模模煅 毛坯。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工 序尺寸及毛坯尺寸如下： （1） 15.8f8 内孔 毛坯为实心，不冲出孔。内孔精度要求 it7，查阅文献1表 2.3-8 确定孔 的加工余量分配： 钻孔： 15 扩钻： 15.5 2z=0.5 粗铰： 15.7 2z=0.1 精铰： 2z=0.10.431658 （2）叉口两内侧面及 r105mm 的叉部端面。 由于两内侧面对于 r28.5 中心线有平行度等位置要求，所以可以将其看作 内孔来确定加工余量，即 的孔。毛坯为实心，已经有孔，精度要求为0.15 it8，参照文献1表 2-3.9 确定加工余量分配：为简化模煅毛坯的外形，先直 接取叉口尺寸为 46.5。表面粗糙度要求 ，因而需要精铣，此时粗铣6.3zrm 时单边余量 z=2.0，精铣时时单边余量 z=0.25。 对于 r105mm 的叉部端面，选取粗铣时 z=2.0，精铣时 z=0.2。 （3）16 56 两侧面 由于是在卧式铣床上两把刀同时铣，所以可以把两侧面的余量用双边余量 9 来计算。现毛坯长度方向直接取 11。表面粗糙度为 ，需要精铣，此6.3zrm 时粗铣单边余量为 z=2.0-0.2=1.8，精铣时单边余量 z=0.2。 （4）叉口前后两侧面 该端面的表面粗糙度要求 ，所以先粗铣再精铣。查文献 4中的表6.3zrm 4-1 查得煅件尺寸公等级 ct 分为 7-9 级，选用 8 级。此时粗铣单边余量为 z=2.0mm，精铣时单边余量 z=0.2。 （5）14.2 槽、16.5 42.9 面、16.5 14.5 面及 11 9.65 面 同理，因为它们的粗糙度要求均为 ，所以只需进行粗铣。此时粗12.5zrm 铣单边余量 z=2。 图 3-1 变速器换挡叉毛坯图 3.8 确定切削余量及基本工时 工序：钻、扩及铰钻 15.8f8 孔，本工序采用计算法确定切削用量。 加工条件 工件材料：35 钢正火， 、模锻。0.5bgpa 工艺规程设计 10 加工要求：钻、扩及铰钻 15.8f8 孔， 。3.2zrm 刀具：查阅文献5，根据表 2-125，选择麻花钻 、扩孔钻15 、铰刀。15.m 计算切削用量 （1）钻 孔 1）进给量 :根据文献7表 2.7，当钢的 ， 时， =f 80bmpa015dmf ，由于本零件在加工 15.8孔时，属于低刚度零件，故进0.29.37/mr 给量应乘系数 0.75，则 =（ ） 0.75=f0.29.370.2.8/mr 根据机床说明书，现取 =0.20f/r 2）切削速度：根据文献7表 2.13 及表 2.14，查得切削速度 。18/minv 3）主轴转速： 01832/min5swvrd 根据机床说明书（见文献1表 4.2-2） ，与 相近的机床转速为382/inr 380 ，故实际切削速度为：/minr 15.0.5/i0wdnv m 4）切削工时：按文献1表 6.2-51243,9,3llml20.9inmwtnf （2）扩 孔15. 1）进给量 :根据文献7表 2.10，当钢的 ，f 80bmpa 时， = ，由于本零件在加工 15.8孔时，属于0.8dm0.69/mr 低刚度零件，故进给量应乘系数 0.75，则 11 =f(0.69).750.4.675/mr 按机床说明书，取 =0.50f/r 2）切削速度: 扩孔钻扩孔的切削速度,根据文献1表 28-2 确定为 v=0.4v 钻 其中 v 钻为用钻头钻同样尺寸的实心孔时的切削速度.故0418.57.4/minv 3）主轴转速: 0.15.9/iswnrd 根据机床说明书（见文献1表 4.2-2）,选取198/minwr 4）机动工时： 123,3lll2140.5in98wtnf （3）粗铰 孔5.7m 1）进给量 ：f 根据文献1表 2.10，铰孔时的进给量和切削速度为钻孔时的 ，所 132 以 10.27/3zf mr856.zv112./in3.4.7swnrd 2)切削速度： 查阅文献1表 4.2-2，选取 工艺规程设计 12 198/minwnr 所以实际切削速度为： 3.415.798.6/min100dv 3)切削工时: 124,lmll2134.61in980.7wtnf （4）精铰 孔5. 因为与粗铰时共用一把刀，利用其机床对工件作粗、精铰孔，所以切削用 量及工时均与粗铰相同。 10.27/3zf mr41598.6/inwdnv198/ir2143.61min0.7wltnf 工序：粗铣叉口 19 5.9 两内侧面，保证尺寸 0.15m 进给量：由文献1表 3.1-29 查得采用硬质合金立铣刀,齿数 ， 。5z40d 由文献6表 5-5 得硬质合金立铣刀每齿进给量 f 为 ，由手册得 f 取.3 0.15mm/z。 铣削速度：由文献6表 5-6 得硬质合金立铣刀切削速度为 m/min, 由手4590 册得 v 取 60m/min. 主轴转速： 106047./min3.swvnrd 查阅文献1表 4.2-39，取 nw=490r/min，故实际切削速度为：.10961.54/in0v 切削工时: 13 行程 1250lm 当 nw=490r/min 时，工作台的每分钟进给量: .49367.5/minmzwfn 查阅文献1表 4.2-40，取320/imf 故有： 1250.16min3mltf 工序 粗铣 16 56 两侧面；保证尺寸 ；0.25 进给量：根据文献7表 3.3 得: .8/zfz 切削速度：参考有关手册，确定 v=0.35/s，即 21m/min。 主轴转速：采用高速钢镶齿三面刃铣刀，d w=40mm，齿数 z=18， 。则15102167/min3.40swvnrd 查阅文献1表 4.2-39，取 nw=160r/min，故实际切削速度为：.12.1/in00v 当 nw=160r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为.8630.4/imzwfn 查阅文献1表 4.2-30，有 fm=230 与该值接近，故选用 230/in 。/in 切削工时： 行程 1270l.3minmtf 工序 粗铣叉口前后两侧面及 r105mm 的叉部端面，保证尺寸 。0.1963 （1）粗铣叉口前后两侧面 进给量：根据文献7表 3.3 得 0.8/zfz 工艺规程设计 14 切削速度：参考有关手册，确定 v=0.45/s，即 27m/min。 采用高速钢镶齿三面刃铣刀，d w=225mm，齿数 z=20， 。则15102738/min.45swvnrd 查阅文献1表 4.2-39，取 nw=37.5r/min，故实际切削速度为：.127.6./in00v 当 nw=37.5r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为.83.50/imzwfn 查阅文献1表 4.2-40，刚好有 fm=60 ，故可直接选用该值。n 切削工时：行程 125l 则机动工时为 1230.9in6mlltf （2）粗铣 r105mm 的叉部端面 进给量：根据文献7表 3.3 得 .8/zfmz 切削速度：参考有关手册，确定 v=0.45m/s，即 27m/min。 采用高速钢镶齿三面刃铣刀 dw=225mm ,齿数 z=20.则 102738/in.45swvnrd 查阅文献1表 4.2-39，取 nw=37.5r/min 故实际切削速度为： 3.14257.6./min00wdnv 取 nw=37.5r/min 时,工作台的每分钟进给量 fm 应为.83.0/imzwf 查阅文献1表 4.2-40，刚好有 fm=60 ，故可直接选用该值。n 切削工时：tm= = =2.53minfl21607 工序 粗铣 14.2 槽及 16.5 42.9 面及 16.5 14.5 面及 11 9.65 面 15 (1)粗铣 14.2 槽 进给量：根据机床说明书取 fz=0.08mm/z 切削速度：参考有关手册，确定 v=0.45m/s 即 27m/min ,采用粗齿锥柄立铣刀， dw=14mm 莫氏锥度号数 2,齿数 z=3 则1027614/min3.swvnrd 查阅文献1表 4.2-39，取 nw=600r/min。 故实际切削速度为： 3.14602.38/in0wdnv 当 nw=600r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm 为.814/mimzwf 查阅文献1表 4.2-30，选用 fm=150m/min 切削工时：参考文献9表 9.4-3112.650.14inwmltf （2）铣 面16.549 进给量：根据文献7表 3.3 得 .8/zfmz 切削速度：参考有关手册，确定 v=0.35m/s，即 21m/min。 采用高速钢镶齿三面刃铣刀，d w=40mm，齿数 z=18。则102167/in3.40swvnrd 查阅文献1表 4.2-39，取 nw=160r/min。故实际切削速度为：.12.1/min00v 当 nw=160r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为：.8630.4/imzwfn 查阅文献1表 4.2-40，有 fm=230 与该值接近，故选用 230/in 。/in 切削工时：行程 125l 工艺规程设计 16 50.2min3mt （3）粗铣 16.5 14.5 面 进给量：根据文献7表 3.3 得 0.8/zfz 切削速度：参考有关手册，确定 v=0.25m/s，即 15m/min。 采用高速钢镶齿三面刃铣刀，d w=40mm，齿数 z=18。则min/1204.3510rvnws 查阅文献1表 4.2-39,取 nw=120r/min。故实际切削速度为： i/.510.dv 当 nw=120r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为 in/8.1728.nzfwm 查阅文献1表 4.2-40，有 fm=180 与该值接近，故选用 180 。/in 切削工时： 行程= 4621l.08mt （4）粗铣铣 面95 进给量：根据切削手册表 3.3 得 0.8/zfmz 切削速度：参考有关手册，确定 v=0.35/s，即 21m/min。 采用高速钢镶齿三面刃铣刀，d w=40mm，齿数 z=18。则in/16740.3210rvnws 根据机床说明书，取 nw=160r/min，故实际切削速度为： min/1.201.0dv 当 nw=165r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为 i/4.368.nzfwm 查机床说明书，有 fm=230 与该值接近，故选用 230 。/in/min 17 切削工时： 行程 1240lmin8.3mt 工序 精铣叉口两内侧面 进给量：根据文献7表 3.3 得: 0./zfz 切削速度：参考有关手册，确定 v=0.25m/s，即 15m/min。 采用高速钢镶齿三面刃铣刀，d w=40mm，齿数 z=18。则10159/min3.40swvnrd 查阅文献1表 4.2-39，取 nw=125r/min 故实际切削速度为： 4015.4/in1wdnv 当 nw=125r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为.8280/imzwf 查阅文献1表 4.2-40，有 fm=190 与该值接近，故选用 190/in 。/in 切削工时： 行程 1250l.6min9mt 工序 精铣 16 56 两侧面 进给量：根据文献7表 3.3 得 0.8/zfmz 切削速度：参考有关手册，确定 v=0.25m/s，即 15m/min。 采用高速钢立铣刀，d w=40mm，齿数 z=18。则10159/in3.40svnrd 查阅文献1表 4.2-39，取 nw=125r/min 故实际切削速度为： 工艺规程设计 18 3.140251.7/min0wdnv 当 nw=125r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为.880/imzwf 查阅文献1表 4.2-40，有 fm=190 与该值接近，故选用 190/in 。/in 切削工时： 行程 1270l 70.3min19mt 工序 精铣叉口前后两侧面及 r105mm 的叉部端面,保证尺寸 0.195 (1)精铣叉口前后两侧面 进给量:根据文献7表 3.3 得 0.8/zfz 切削速度：参考有关手册，确定 v=0.35m/s，即 21m/min。 采用高速钢镶齿三面刃铣刀，d w=225mm，齿数 z=20， 。则810219.7/min3.45swvnrd 查阅文献1表 4.2-39，取 nw=30r/min 故实际切削速度为： 3.142501.2/in0wdnv 当 nw=30r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为.8348/imzwf 查阅文献1表 4.2-40，有 fm=47.5 与该值接近，故选用 47.5n 。/in 切削工时：行程 ，则机动工时为125l.in4mtf (2)精铣 r105mm 的叉部端面 进给量：根据文献7表 3.3 得 fz=0.08mm/z 切削速度:参考有关手册,确定 v=0.45m/s 即 27m/min 19 采用高速钢镶齿三面刃铣刀 dw=225mm ,齿数 z=20.则102738/min.45swvnrd 查阅文献1表 4.2-39 取 nw=37.5r/min。 故实际切削速度为： 3.14257.6./in00wdnv 当 nw=37.5r/min 时,工作台的每分钟进给量 fm 应为.83.0/mimzwf 查阅文献1表 4.2-40,有 fm=60m/min,故直接选用该值 切削工时： 1276.53in0mltf 工序 精铣 16.5 42.9 面 进给量：根据文献7表 3.3 得 .8/zfmz 切削速度：参考有关手册，确定 v=0.25m/s，即 15m/min。 采用高速钢镶齿三面刃铣刀，d w=40mm，齿数 z=18， 。则810159.4/in3.0swvnrd 查阅文献1表 4.2-39，取 nw=125r/min。 故实际切削速度为： 3.140251.7/min0wdnv 当 nw=125r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为.880/imzwf 查阅文献1表 4.2-40，有 fm=190 与该值接近，故选用 190/in 。/in 切削工时： 行程 125l 工艺规程设计 20 50.29min1mt 工序 钻螺纹底孔 m10mm 及攻 m10 1-7h 螺纹孔 （1）钻螺纹底孔 m10mm 进给量：根据文献7表 2-7 得 f=0.1mm/r 切削速度：根据文献7表 2-13，2-14 查得切削速度 v=20mm/min 所以: 1020637/min.41swvnrd 根据机床说明书,取 nw=637r/min 故实际切削速度为： 3.140672.1/min0wdnv 切削工时： 12.1in637mwltnf （2）攻螺纹 m10 1-7h 螺纹 进给量：根据文献7表 2-7 得 f=0.1mm/r 切削速度：参考有关手册,选取 v=0.1m/s=6m/min10619/min3.40swvnrd 按机床说明书选取 nw=195r/min,故实际切削速度为：.56./i10v 机动工时： ，其中切入 l1=3mm，切出23.0.49min91mwltnf l2=3mm，l=3.5mm。 工序 倒角并检查。 分析零件图可知，该零件上共有三处倒角需要加工，其中位于叉口和槽口 21 处的倒角均是 ，孔口处的倒角为 。0.845o 0.45o 采用 90锪钻在转塔六角车床上依次加工这三处倒角。可以选取主轴转速 n=545r/min 手动进给。 最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其它加工数据， 一并填入机械加工工艺过程综合卡片，见附表。 4 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，需要设计专用夹具。 根据设计任务书，决定设计加工变速器换档叉 16.5 42.9 两侧面的铣床夹 具。本夹具用于卧式铣床,刀具为 40高速钢镶齿三面刃铣刀,同时对 2 个面 进行加工. 4.1 问题的提出 本夹具主要用来粗铣变速器换档叉 16.5 42.9 两侧面，这两个侧面对 孔有一定的位置度要求。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高15.8 劳动生产率，降低生产成本，而精度不是主要问题。 4.2 夹具设计 (1)定位基准的选择 由零件图可知，叉口两端面对 孔有位置度要求。为了达到夹紧定位要15.8 求，据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道 工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工，所以应该选择 孔作为主要定15.8 位基准面，同时以叉口两内侧面作为辅助定位基准。 (2)定位分析 工件在心轴、档板、螺栓及支承钉上实现完全定位。其中心轴限制了工件 在 z 轴上的移动及转动自由度和 y 轴的移动自由度；档板和螺钉限制了工件在 x 轴上的移动自由度和转动自由度；支承钉限工件在 y 轴上的转动自由度，又 由于是两个平面同时加工，所以实现了完全定位。 夹具设计 22 (3)切削力及夹紧力计算 刀具：高速钢镶齿三面刃铣刀， 40,18mz 根据文献7表 3.28 得 0/ffxuqwypzecafdmn 其中 650,3.1,.,.8,0.72,0.86,f zfefcfyamu 4861ffdmq 所以 0.72.860.8653.1/432n 当用两把刀铣削时， 实 水平分力： .72.fnh实 垂直分力： 031945实v 在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数 。1234k 其中， 为基本安全系数 1.5；1k 为加工性质系数 1.1；2 为刀具钝化系数 1.1；3 为断续切削系数 1.1。4k 所以 1.5.1.732.4156hfn (4)定位误差分析 夹具的主要定位元件是一心轴，所以定位误差主要就是心轴与工件孔之间 的装配误差，即轴与孔的配合误差。孔的尺寸为 ，所选择的配合0.431658f 轴的尺寸为 。0.21587h 所以定位误差为 mm，而孔的公差为 it8=0.572，max.430.ba 所以 ，即最大侧隙能满足零件的精度要求。maxdbita 23 图 4-1 夹具体图 夹具设计 24 图 4-2 夹具体实体图 图 4-3 夹具装配图 25 图 4-4 夹具装配实体图 图 4-5 心轴图 夹具设计 26 图 4-6 心轴实体图 4.3 夹具设计及操作说明 如前所述,在设计夹具时,因为加工工件及夹具的结构都比较简单，为了节 约成本，我们应着眼于手动夹紧而不采用机动夹紧。夹具以 15.8 孔为定位 基准，以叉口为辅助基准以实现完全定位和夹紧，以便装卸；夹具上装有对刀 块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀。 27 5 总结 本次毕业设计的主要内容是完成汽车变速器换档叉的机械加工工艺过程综 合卡片、及其中一道工序的夹具设计，画出所设计零件的毛坯图和零件图，夹 具体的 cad 零件图和装配图，以及夹具体的 pro/e 实体图和夹具装配图对应的 pro/e 实体图。 在设计中主要是充分运用 cad 软件绘图功能和 pro/e 软件三维造型功能。 在原有的跃进牌汽车变速器换档叉工艺的基础上，加以改进，以通过改进来达 到、提高换档叉加工工艺性，从而进一步降低零件的生产成本，提高产品的经 济性。 致谢 28 致 谢 本课题从选题、开题、设计资料的收集，到论文的撰写、修改，无不饱含着导师霍春 明老师的智慧和心血。这期间，霍老师在学术上给了我热情的指导和关心，其广博的知识、 严谨的作风深深地感染了我，使我终身受益。在此毕业设计完成之际，谨向霍老师及各科 老师致以崇高的敬意和衷心的感谢！ 在毕业设计过程中，要特别感谢同学和朋友们给予的无私帮助和很多有效的建议。同 时设计还参阅了大量的文献资料，在此也一并向这些文献的原作者表示感谢！ 由于这是我的第一次实体设计，时间也比较仓促，对一些知识也只是一知半解，里面 难免有很多错误和不足，望指导老师和评阅老师给予批评指正！谢谢！ 29 参 考 文 献 1 李益民 .机械制造工艺设计简明手册m. 机械工业出版社，1994. 2 邹 青.机械制造技术基础课程设计指导教程m. 机械工业出版社，2004. 3 张世昌，李旦，高航.机械制造技术基础m. 高等教育出版社，2007. 4 孙本绪，熊万武.机械加工余量手册m. 国防工业出版社，1999. 5 陈心昭，蔡兰.机械加工工艺装备设计手册m. 机械工业出版社，1998. 6 田春霞 .数控加工工艺 m.机械工业出版社，2006. 7 艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册m. 机械工业出版社,2005. 8 于骏一 ,邹青 .机械制造技术基础 m.北京:机械工业出版