换挡叉加工工艺及钻螺纹斜孔M10夹具设计（含全套CAD图纸）

摘 要 随着机械制造技术不断发展，各制造商推出各种各样的先进的汽车零部件制造技术， 换挡叉 裂解技术就是 20 世纪 90 年代出现的一种先进的 换挡叉 加工新技术，和传统加工技术相比，该技术具有大幅度提高产品质量提高生产率降低生产成本等突出优点而备受业界关注。我们国家正在不断地改变 换挡叉 的传统加工方法，加快提高 换挡叉 的加工水平，不断缩小同先进汽车生产国家的 差距，使 生产厂与世界先进 换挡叉 生产水平的差距越来越小，不断加强了我国汽车整体的生产水平。 机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课技术基础课以及大部分专业 课之后进行的，这是我们在进行毕业设计之前对所学的各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 he s of is of a of 0s 0 to a of We at of a an to of a to a an in we a to us to on of of of is we on to go of of is an to it an in we of 目 录 1 零件工艺性分析 . 1 挡叉的概述 . 2 挡叉的技术要求 . 2 析换挡叉的工艺性 . 3 定换挡叉的工艺类型 . 3 2 换挡叉机械加工工艺规程设计 . 3 挡叉材料及毛坯制造方法 . 3 定毛坯尺寸公差和加工余量 . 3 位基准的选择 . 4 订工艺路线 . 5 定切削用量及基本工时 . 6 3 钻孔夹具设计 . 11 究原始质料 . 11 位基准的选择 . 11 削力及夹紧力的计算 . 11 差分析与计算 . 12 、部件的设计与选用 . 13 具设计及操作的简要说明 . 15 4 体会与展望 . 16 5 参考文献 . 16 如需设计图纸等文件，请加 扣扣： 401339828 提供全套毕业设计下载，该论文已经通过答辩，优秀！ 1 1 零件工艺性分析 挡叉的概述 挡叉的功用 换挡叉 头以孔套在变素差叉轴上，并用销钉 经孔与变速叉轴联接， 换挡叉 脚则夹在双联变换齿轮的槽中，当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过 换挡叉 头部的操纵槽带动换挡叉 与变速叉轴一起在变速箱中滑移， 换挡叉 脚拨动双联变速齿轮在花键轴上滑动以变换档位，从而改变机器的运转速度。 挡叉的结构特点 换挡叉在改变档位时要承受弯曲应力和冲击载荷的作用，因此该零件应具有足够的强度、刚度和韧性，以适应换挡叉的工作条件。该零件的主要工作表面为换挡叉脚两端面、叉轴孔和锁销孔，在设计工艺规程时应重点予以保证。 挡叉的技术要求 换挡叉零件技术要求 如下 表 加工表面 尺寸及偏差 /差及精度 等级 表变粗糙度m 形位公差/挡叉头两端面 42 换挡叉头部上端面 21 换挡叉头部方槽两侧面 14 换挡叉头部方槽底面 16 孔 换挡叉脚两端面 换挡叉脚内表面 该换挡叉形状特殊、结构简单，属典型的叉杆类零件。为实现换挡、变速的功能，其叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求较高。差脚两端面以及换挡叉头部方槽两侧面在工作中需承受冲击载荷为增强其耐磨性，该表面要求高频淬火处理，硬度为 55保证换挡叉换挡时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对叉轴孔 直度为 保证换挡 叉在叉轴上有准确的位置，该换档位准确，换挡叉采用螺栓螺纹连接定位。为保证整个零件的硬度和加工性能，要求对整个零件进行热处理、调质，硬度为 18 综上所述，该换挡叉零件的各项技术要求制定的较为合理，符合该零件在变速箱中的功用 。 析换挡叉的工艺性 分析零件图可知，拨插头两端面和差脚两端面均要求切削加工，且在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少里加工面积，又提高了换挡时叉脚端面的接触刚度； 16 的端面为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏以保证 孔的加工精度；另外，该零件除主要工作表面（换挡叉脚两端面、内表面 差轴孔 ，其余表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量的加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。 定换挡叉的工艺类型 设计要求该零件的生产类型为大批生产。 2 换挡叉机械加工工艺规程设计 挡叉材料及 毛坯制造方法 由于该换挡叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强换挡叉的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用铸件，该换挡叉的轮廓尺寸不大，且生产类型属于中批生产，为提高生产率和铸件精度，以采用砂型铸造方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度为 5 。 定毛坯尺寸公差和加工余量 要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。 件机械加工余量等级 查表 2得铸件机械加工余量等级为 FH，取 G 级。 件公差等级 由于铸件选择机器造型，材料为 ，生产类型为大批量，查表 2得铸件公差等级 812 级，取 10 级。 定铸件基本尺寸 换挡叉铸件尺寸公差、加工余量和基本尺寸如下： 加工表面 公差等级 加工面基本尺寸 铸造尺寸公差 机械加工余量公差等级 坯基本尺寸 换挡叉头部上端面 10 21 挡叉头部方槽两侧面 0 换挡叉头部方槽底面 0 换挡叉头部两侧面 10 42 纹孔端面 10 14 6 孔 0 换挡叉脚两端面 10 8 2 G 挡叉脚内表面 10 位基准的选择 基准 作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。 粗基准： 选择换挡叉脚两端面和内表面作为粗基准。 基准 根据该换挡叉零件的技术要求和装配要求，选择换挡叉头右端面和叉轴孔 为精基准，零件上的很多表面都可以采用他们作基准进行加工，即 遵循了“基准统一”原则。 叉轴孔 轴线是设计基准，选用其做精基准定位加工换挡叉脚两端面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。 选用换挡叉左端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”的原则，因为该换挡叉在轴方向的尺寸多以该端面作为设计基准； 另外，由于换挡叉刚性较差，受力易产生弯曲变形，为了避面在机械加工中产生加紧变形，根据夹紧力应垂直于主要定位基面，并应作用在刚度较大部位的原则，夹紧力作用点不能做用在叉杆上。 选用换挡叉头右端面作精基准 ，夹紧可作用在换挡叉左端面上，加紧稳定可靠。 订 工艺路线 艺路线方案 一 工序 1：粗铣换挡叉头左右两端面 工序 2：钻 16 。 工序 3：拉 16 至图样尺寸。 工序 4：锪 16 处倒角 1 45。 工序 5：粗铣换挡叉头上端面。 工序 6：粗铣 精铣换挡叉头部方槽。 工序 7：粗铣 精铣 磨削换挡叉脚两端面。 工序 8：粗铣 精铣换挡叉脚内表面。 工序 9：粗铣螺纹孔端 面。 工序 10：钻 孔 角 120 ，攻螺纹 工序 11：清洗。 工序 12：终检。 艺路线方案二 工序 1：粗铣换挡叉头左右两端面 工序 2：钻 16 。 工序 3：拉 16 至图样尺寸。 工序 4：锪 16 处倒角 1 45。 工序 5：粗铣 精铣 磨削换挡叉脚两端面。 工序 6：粗铣 精铣换挡叉脚内表面。 工序 7：粗铣换挡叉头上端面。 工序 8：粗铣 精铣换挡叉头部方槽。 工序 9：粗铣螺纹孔端面。 工序 10：钻 孔 角 120 ，攻螺纹 工序 11：清洗。 工序 12：终检。 艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于：方案一是先加工换挡叉头部两端面及 16，再加工换挡叉头部方槽，再加工换挡叉脚部端面及内表面，最后加工 纹孔。方案二是先加工换挡叉头部两端面及 16，再加工换挡叉脚部端面及内表面，再加工换挡叉头部方槽，最后加工 纹孔。显然在加工换挡叉脚部端面及内表面之后在 加工换挡叉头部方槽，较易保证方槽的加工精度和形位公差，所以方案二较合理。 艺路线确定 在综合考虑工序顺序安排原则的基础上，表 4 列出了换挡叉的工艺路线。 表 4 换挡叉工艺路线及定位基准、设备的选用 工序号 工序名称 机床设备 刀具 定位基准 1 同时粗铣换挡叉头左右两端面 卧式双面铣 床 三面刃铣刀 叉脚左侧边 2 钻 16 四面组合钻 床 麻花钻、扩孔钻 叉脚内表面和叉顶部侧面 3 拉 16 拉床 拉刀 叉脚内表面和叉顶部侧面 4 锪 16处倒角 1 45 钻床 锪钻 叉脚内 表面和叉顶部侧面 5 粗铣 精铣换挡叉脚两端面 卧式双面铣 床 三面刃铣刀 16，叉头部右端面 6 粗铣 精铣叉脚内侧面 立式铣床 刀 16，叉脚外曲面 7 粗铣换挡叉头上端面，并粗铣、精铣方槽 立式铣床刀 16，叉脚内表面 8 粗铣螺纹孔端面 立式铣床 刀 16，叉脚内表面 9 钻 孔 角 120 ，攻 纹 四面组合钻床 麻花钻，锪钻 16，叉脚内表面，叉头右端面 10 去毛刺 钳工台 平锉 11 中检 12 热处理 换挡叉脚两侧面和方槽两侧面高频淬火 淬火机等 13 校正换挡叉脚 钳工台 手锤 14 磨削换挡叉脚两 端面 平面磨床轮 16，叉头部右端面 15 清洗 清洗机 16 终检 定切削用量及基本工时 削用量的计算 工序 1：同时粗铣换挡叉头左右两端面。 该工序就一个工步，即同时粗铣换挡叉头左右两个端面。 （ 1）背吃刀量的确定 2）进给量的确定 由表 5机床功率 510件 夹具系统刚度为中等条件选取，该工件的每齿进给量 为 z。 （ 3）铣削速度计算 由表 5镶齿铣刀、 d/z=80/10 的条件选取，铣削速度 公式（ 5n=1000v/ d 可求得该工序铣刀转速，即n=1000 80=照表 4列 立式铣床的主轴转速，取转速 n=160r/取此转速代入公式（ 5可求出该工序的实际铣削速度 v=n d/1000= 工序 2：钻 16。 （ 1） 背吃刀量的确定 由表 215 （ 2） 进给量的确定 查表 5钢件 45 刚查表得进给量取 f =r。 （ 3） 切削速度的确定 查表 5切削速度 v=20m/工序 3：拉 16。 （ 1） 背吃刀量的确定 11516 （ 2） 进给量的确定 查表 5拉削进给量 z （ 3） 切削速度的确定 查表 5第 2 组切削速度，切削速度为 v=4m/工序 4：锪 16两端倒角 1 45 （ 1） 背吃刀量的确定 2） 进给量的确定 查表 5进给量 f =r. （ 3） 切削速度的确定 查表 5切削速度 v=14m/工序 5：粗铣 精铣换挡叉脚两端面 本工序由两个工步组成，即工步 1：同时粗铣换挡叉脚两端面；工步 2： 同时精铣换挡叉脚两端面。 （ 1） 背吃刀量的确定 工步 2 的机械加工余量为 1以工步 1 pa 步 2 的背吃刀量 12pa （ 2） 进给量的确定 工步 1：查表 5每齿进给量 z；工步 2：查表 5给量 f =r。 （ 3） 铣削速度的确定 工步 1：铣削速度同工序 1，即 :步 2：铣削速度同工 步 1，即 工序 6：粗铣 精铣叉脚内侧面 本工序由两个工步组成，即工步 1：粗铣换挡叉脚内侧面； 工步 2：精铣换挡叉脚内侧面。 （ 1）背吃刀量的确定 工步 2 的机械加工余量为 1以工步 1 pa 步 2 的背吃刀量 12pa （ 2）进给量的确定 工步 1：查表 5每齿进给量 z；工步 2：查表 5给量 f =r。 （ 3）铣削速度的确定 工步 1：铣削速度同工序 1，即 :步 2：铣削速度同工步 1，即 工序 7：粗铣换挡叉头上端面，并粗铣、精铣方槽 本工序共有三道工步，即工步 1：粗铣换挡叉头上端面；工步 2：粗铣方槽；工步 3：精铣方槽。 （ 1） 背吃刀量的确定 工步 1： 步 2：由于精加工余量为 1以 101112 步 3：该工步进给量包括方槽纵向背吃 刀量和左侧及右侧横向背吃刀量，三个背吃刀量相同，即 13 （ 2） 进给量的确定 工步 1 和工步 2 的进给量相同，即 zz ff mm/z；工步3 的进给量为 f =r。 （ 3） 铣削速度的确定 三个工步的切削速度相同，即 v= 工序 8：粗铣螺纹孔端面 （ 1） 背吃刀量的确定 （ 2） 进给量的确定 z。 （ 3） 铣削速度的确定 v= 工序 9：钻 孔 角 120，攻 纹 本工序包括三道工步，即工步 1：用 麻花钻钻削底孔；工步 2：用锪钻钻削 120 倒角；工步 3：攻 纹。 （ 1） 背吃刀量的确定 工步 1： 步 2：2步 3：pa （ 2） 进给量的确定 工 步 1 ：查表 5钢件 45 刚查表得进给量取1f =r。工步 2：查表 5进给量 2f =r；工步 3：由于攻螺纹的进给量就是被加工螺纹的螺距，取本螺纹的螺距为 1以本工步的进给量3f=1 （ 3） 切削速度的确定 工步 1：查表 5切削速度 v=20m/步 2：查表5切削速度 v=14m/步 3：由表 5得攻螺纹的切 削速度v=38m/ 暂 取 v=3m/由公式（ 5 求 该 工 步 的 主 轴 转 r/由立式钻床主轴转速表 4转速 44r/将 此 转 速 代 入 公 式 （ 50/ m/ 工序 10：钻通孔 2 1）背吃刀量的确定 2 （ 2）进给量的确定 f = （ 3）切削速度 的确定 v=20m/ 本工时的计算 工序 1：同时粗铣换挡叉头左右两端面 按表 5 l =2284640080(1()(21 22 l sf i 工序 2：钻 16 根据表 5 l =42 o 1(c o 1 12l sf i 工序 3：拉 16 设拉刀长度为 400 st j 0042 工序 5：粗铣 精铣换挡叉脚两端面 l =19 61640080(1()(21 22 l i 工序 6：粗铣 精铣叉脚内侧面 l =26 76640080(1()(21 22 l i 工序 7：粗铣换挡叉头上端面，并粗铣、精铣方槽 （ 1） 粗铣换挡叉头上端面时所用基本工时计算： l =42 764640080(1()(21 22 l sf i （ 2） 粗铣方槽所用基本工时为 l =12 44640080(1()(21 22 l sf i （ 3） 精铣方槽两侧面所用基本工时为 l =12 44640080(1()(21 22 l i 工序 8：粗铣螺纹孔端面 l =14 96640080(1()(21 22 l sf i 工序 9：钻 孔 纹 （ 1）钻 孔 用基本工时为 l =8 1(c 1 12l sf i （ 2）攻 纹所用基本工时为 l =8212)31(1 pl 212)32(1 pl mm j i 28441 22802121 工序 10：钻通孔 2mm l =29 1(c 1 12l sf i 3 钻孔夹具设计 究原始质料 利用本夹具主要用来钻螺纹斜孔 ，加工时要满足 粗糙度要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。 位基准的选择 由零件图可知：在对 钻孔 进行加工前，底平面进行了粗、精铣加工，孔 16 进行了钻、扩、铰加工。因此，定位、夹紧方案有： 方案：选底平面、工艺孔和大头孔定位，即一面、心轴和棱形销定位，夹紧方式选用螺母在心轴上夹紧。 方案：选一面两销定位方式，工艺孔用短圆柱销，用棱形销定位，夹紧方式用操作简单，通用性较强的移动压板来夹紧。 分析比较上面二种方案：方案中 的心轴夹紧、定位是不正确的，孔端是不加工的，且定位与夹紧应分开，因夹紧会破坏定位。 通过比较分析只有方案满足要求，孔其加工与孔的轴线间有尺寸公差，选择小头孔和大头孔来定位，从而保证其尺寸公差要求。 为了使定位误差达到要求的范围之内，采用一面两销的定位方式，这种定位在结构上简单易操作。一面即为汽车拨杆底平面； 图中对孔的的加工没有位置公差要求，所以我们选择底平面和两孔为定位基准来设计钻模，从而满足孔的加工要求。工件定位用底面和两孔定位限制 5 个自由度。 削力及夹紧力的计算 钻该孔时选用：台钻床 具用高速钢刀具。 由参考文献 5查表 721 可得： 切削力公式： 1 . 2 0 . 7667 f K式中 8D 0 /f m m r 查表 821 得： 0 ()736其中： 即： 9 5 5 . 0 8 ( )际所需夹紧力： 由 参考文献 5表 1 2 12 得： 12 有：120 . 7 , 0 . 1 6安全系数 K 可按下式计算 有： 6543210 式中：60 全系数，见 参考文献 5表 121 可得： 1 . 2 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 . 3 1 . 0 1 . 0 1 . 5 6K 所以 9 5 5 . 0 8 1 . 5 6 1 4 8 9 . 9 2 ( ) F N 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。 取 ，1 ，2 查参考文献 51 2 26 可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算： )( 210 考文献 5可查 得： 901 0592 2 29 其中： 33( )L )(80 螺旋夹紧力：0 4 7 4 8 )上述计算易得： 0 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。 差分析与计 算 该夹具以底面、两孔为定位基准，要求保证被加工和孔粗糙度为 孔次性加工即可满足要求。 由 参考文献 5可得： 两定位销 的定位误差 ：11 1 m i D d 1 1 2 21 m i n 2 m i n. 2D d D a r c t g L 其中： 1 0 2D ，2 0D 1 0 1d ，2 0 3d 1，2 m i n 0 4 0 . 0 6 3DW . 0 . 0 0 3 2JW 夹紧误差 ： co s)(m a x 其中接触变形位移值： 1( ) ( )1 9 . 6 2 a Z a Z l 查 5表 1 2 15 有10 . 0 0 4 , 0 . 0 0 1 6 , 0 . 4 1 2 , 0 . 7R a z H C n 。 c o s 0 . 0 0 2 8j j y 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差： 取 误差总和： 0 . 0 8 5jw 、部件的设计与选用 位销选用 本夹具选用一可换定位销和固定棱形销 来定位，其参数如表 表 换定位销 d H D 1D h 1h b 11允差 1218 16 15 2 5 1 4 1 表 定棱形销 d H d L h 1h b 11允差 40 50 20 22 + 5 5 3 8 1 6 钻套、衬套、钻模板设计与选