摘 要
本设计说明书主要是针对汽车变速箱导块加工的工艺设计，及加工中典型工序的专用夹具、刀具和量具的设计说明。我们编排了汽车导块的生产加工工艺规程，确定最佳方案后，再进行夹具设计。我们设计了钻.扩.铰直径为16孔并且倒角1×45°时的夹具。我们要注意分析此工序的定位.夹紧以及自由度等问题，而且设计是钻床夹具所用的回转工作台。这就要用到许多夹具课上的许多知识，然后我们绘制草图，粗略勾出此夹具的结构，进一步修改，得出最佳方案。还设计了铣床夹具，它的设计内容和钻床夹具的设计基本相同，用来铣导块拨槽及顶面。还有刀具设计。
关键词：加工工艺；专用夹具；刀具；
目 录
绪 论 1
1 机械加工工艺规程的制定 2
1.1 零件工艺性分析 2
1.2 零件的材料、毛坯及热处理 3
1.3 零件加工工艺规程的制定 3
1.3.1 选择加工方法和加工方案 3
1.3.2 确定加工顺序 4
1.3.3 定位基准的选择 4
1.3.4 热处理及检验的选择和安排 6
1.3.5 拟定加工工艺路线 7
1.3.6 选择各工序加工机床设备及工艺装备 14
1.3.7 确定各工序机械加工余量，工序尺寸及表面粗糙度 21
1.3.8 确定典型工序的切削用量及工序基本工时定额 23
2 夹具设计 28
2.1 钻床夹具的设计 28
2.1.1 研究原始资料，确定设计方案 28
2.1.2 确定零件的定位方式，选择定位元件 30
2.1.3 定位误差的计算 31
2.1.4 确定夹具的对刀装置、引导装置 32
2.1.5 确定夹具与机床联接固定相对位置的元件 32
2.1.6 钻模板的设计 33
2.2 铣床夹具设计 33
2.2.1 研究原始资料，明确设计任务 33
2.2.2 确定夹具设计方案，结构．绘制结构简图 34
2.2.3 定位误差的计算 37
2.2.4 计算夹紧力 38
2.2.5 确定刀具的对刀装置，引导装置 40
2.2.6 夹具与机床联接的定位元件 41
2.2.7 确定夹具体的整体结构 41
2.2.8 液压缸体设计 42
4 专用刀具设计 45
4.1 铰刀类型的选用 45
4.2 设计步骤和方法 46
4.3 刀具结构 52
结 论 53
谢 辞 54
参考文献 56
附录A 错误！未定义书签。
绪 论
此次设计的主要目的在于：综合运用大学这些年来所学习、掌握的知识和技能完成所有设计任务，把我们大学内所学到的知识与解决生产中的实际技术问题有机地结合，从而提高利用专业知识研究问题、解决问题的能力，为将来的工作做好充分的准备。
制造业是国家发展与社会进步的基础，而汽车将是未来面对普通消费者的主要的机械制造产品，随着国家的发展人民生活水平的提高，人们对汽车的需求和要求必定变的更多，所以我们有必要对汽车及汽车零件的设计与加工投入更多的精力。
而汽车变速箱导块是一个非常典型的零件，其机械加工的工艺、工装都非常有特点。通过导块加工工艺、工装设计可使我对机械零件制造活动有一个全方位的了解。能够掌握金属切削过程的基本规律，掌握机械加工的基本知识，能够合理选择加工方法与机床，刀具，夹具及有关的各项技术参数，具备制定工艺规程的能力和掌握机械加工精度和表面质量的基础，初步具备分析解决现场工艺问题的能力，了解当今先进制造技术和先进制造模式的发展状况。并为将来毕业后的工作打下良好的基础。
通过这次对汽车导块工艺规程的拟定、分析和专用工装的设计，清楚了解了导块的工作情况及加工工艺和工装的特点。并在设计说明书中对工艺规程和两套专用夹具以及专用刀、量具的设计都作了详细的说明。
由于本人所学知识有限、经验不足，在设计中难免有错误和缺陷，恳请各位老师批评指正。
1 机械加工工艺规程的制定
1.1 零件工艺性分析
汽车变速箱导块是典型的叉类异型零件，它与拨叉配合使用完成传动，它的体积不大，但形状复杂，从零件图上看有许多相贯线，使加工很难保持精度，且工作中承受一定的力和摩擦。因此要求它要具有一定的强度和耐磨性——主要是导块滑动时与轴配合的表面以及为完成传动而与拨叉配合的接触面。此外为了保证传动的平稳、可靠，与轴配合的各孔表面的尺寸精度、形状精度以及孔与孔、拨槽与孔等之间的位置精度都应适当控制。各项精度要求详见拨叉零件图中的标注。
1.2 零件的材料、毛坯及热处理
考虑拨叉零件的结构工艺等特点，其材料可以为45钢或铸铁。本零件的材料为铸铁HT250，铸造毛坯，并且大批量生产。为了保证零件上配合和接触表面所需要的硬度，加工中应对这些表面进行局部淬火以增加其硬度。
1.3 零件加工工艺规程的制定
1.3.1 选择加工方法和加工方案
1. 首先要根据每个加工表面的技术要求，确定加工方法及加工方案
2. 决定加工方法时要考虑被加工材料的性质
3. 选择加工方法要考虑到生产类型，即要考虑生产和经济性的问题
分析完导块零件图的基础上，决定各加工表面的加工方法和加工方案。
导块零件图上，表面的粗糙度是，因此采用铣床加工。并且走一刀就能达到标准。
孔一次性钻就能达到标准。，，，孔在钻床上采用钻 — 扩—铰加工方案就能达到要求的标准。孔在钻床上采用钻 — 铰加工方案就能达到要求的标准。
1.3.2 确定加工顺序
工件各表面的加工顺序，一般按照先粗加工后精加工;先基准面加工后其它面加工;先主要表面加工后次要表面加工;先平面加工后孔加工。
根据上述原则，作为精基准的表面应安排在工艺过程开始时加工。精基准加工好后，接着对精度要求高的主要表面进行粗加工和半精加工，并穿插进行一些次要表面的加工，然后进行各表面的精加工。要求高的主要表面的精加工一般安排在最后进行，这样可避免已加工表面在运输过程中碰伤，有利于保证加工精度。有时也可将次要的，较小的表面安排在最后加工等。
安排导块零件的工序时，先铣平面和小凸台，再加孔。
1.3.3 定位基准的选择
定位基准选择得正确与否是关系到工艺路线和夹具结构设计是否合理的主要因素之一，并将影响到工件的加工精度，生产率和加工成本，因此定位基准的选择是制定工艺规程的主要内容之一。
定位基准分为粗定位基准，精定位基准。
选择定位基准主要是为了保证零件加工表面之间以及加工表面与未加工表面之间的相互位置精度，因此定位基准的选择应从有相互位置精度要求的表面间去找。
1. 精基准的选择
选择精基准的主要考虑应保证加工精度并使工件装夹得方便，准确，可靠。因此，要遵循以下几个原则：
(1). 准重合的原则;
(2). 准不变的原则；
(3). 为基准，反复加工的原则；
(4). 自为基准的原则；
(5). 应能是工件装夹稳定可靠，夹具简单；
2. 粗基准的选择
在零件加工过程的第一道工序，定位基准必然是毛坯表面，即粗基准。选择粗基准时应从以下几个方面考虑：
(1) 选择要求加工余量小而均匀的重要表面为粗基准，以保证该表面有足够而均匀的加工余量;
(2). 某些表面不需加工，则应选择其中与加工表面有相互位置精度要求的表面为粗基准;
(3). 选择比较平整，光滑，有足够大面积的表面为粗基准;
(4). 粗基准在一般情况下只允许在第一道工序中使用一次，尽量避免重复使用。
对于所要设计的零件定位基准。详细见工序流程图。
1.3.4 热处理及检验的选择和安排
1. 热处理的序安排
为了改善导块材料的机械性能和切削性能，在加工过程中常常要安排热处理工序。
(1). 退火和正火可以消除内应力和改善材料的加工性能，一般安排在加工前行，有时正火也安排在粗加工后进行.
本次设计采用了退火，放在铸造毛坯后进行的;
(2) 对于大而复杂的铸件，为了尽量减少由于内应力引起的变形，常常在粗加工后进行人工时效处理。粗加工之后进行前最好采用自然时效;
(3).调质处理可以改善材料的机械性能，因此许多中碳钢和合金钢常采用这种热处理方法，一般安排在粗加工之后进行，但也有安排在粗加工之前进行的
(4). 淬火处理或渗碳淬火处理，可以提高零件表面的硬度和耐磨性。淬火处理一般安排在磨削之前进行，当用高频淬火时，也可安排在最终工序。渗碳可安排在半精加工之前或之后进行。
本次设计采用了高频淬火。所以放在最终工序。
(5) 表面处理可提高零件的坑腐蚀能力，增加耐磨性，使表面美观等。一般安排在工艺过程的最后进行。零件高频淬火之后，进行最终的清洗零件。并入库。
2. 检验工序的安排
检验工序是保证产品质量和防止产生废品的重要措施。在每个工序中，操作者都必须自行检验。在操作都是自检的基础上，如果有粗加工全部结束后，精加工之前;送往其它车间加工的前后;后要工序的前后;最终加工之后等都要进行独立检验工序。
1.3.5 拟定加工工艺路线
安排工艺路线时，应按照工序的安排原则，将选为基准面的安排在前先加工，为后工序提供定位基准，要遵循先面后孔的原则，应为平面的轮廓平整，安放的定位才比较可靠，可以以平面定位加工孔，使刀具切削条件得到改善，因此拟订工艺路线如下：
方案一：
1．铸造毛坯
2．退火
3．铣导块两端面及小圆凸台面
保证两侧端面距离63.2～62.8，两端面RA为12.5
4．钻.扩.铰直径16上限+0.005，下限-0.025孔及倒角1×45°
工位1：装卸工件
工位2：钻孔至直径15，深35
工位3：钻孔到底RA达12.5
工位4：扩孔至直径15.85 RA12.5
工位5：铰孔到直径16上限+0.005下限-0.025RA达3.2倒角1×45°。
5．倒角（另一端）倒角1×45°RA12.5，并去毛刺
6．铣导块拨槽各加工面粗糙度为12.5槽宽有刀具直接保证，去毛刺保证侧壁到定位面距离为27.9～28.1
7．铣导块止柱口拨槽附近端面﹑拨槽顶平面﹑侧面保证加工面精度RA达到12.5
8．铣导块止柱口另一端面保证加工精度RA12.5
9．铣导块止柱口颈部小端面。
10．钻扩铰止柱销孔直径14上限+0.15下限+0.05及直径9.5上限+0.15下限+0.05，
工位1：装卸工件
工位2：钻通孔至直径9.2
工位3：钻大孔直径13，深35
工位4：扩孔到直径1385，深35
工位5：锪孔到直径13.85，深37.4～37.6
工位6：铰大孔到直径14.05～14.15，RA3.2
铰小孔到直径9.05～9.15，RA3.2
保证：加工孔中心到定位中心距离25，
保证：加工孔中心到定位端面距离35.4～35.6，
保证：同轴度0.06相对于定位基准。
11．钻铰到弹簧孔直径8上限+0.015下限0，倒角0.5×45°
工位1：装卸工件
工位2：钻孔到直径7.8
工位3：铰孔直径8～8.015，RA3.2
工位4：倒角0.5×45°，RA12.5
保证：中心孔到定位中心距离25
保证：中心孔定位面距离16.3～16.7。
12．钻铰锁销孔直径6上限+0.015下限0及孔口倒角1×45°
工位1：装卸零件
工位2：钻孔到直径5.8
工位3：倒角1×45°
工位4：铰孔直径6～6.015，RA3.2
保证：加工孔中心到定位面距离50.8～51.2
保证：位置公差在0.1内，垂直度在0.08内；
保证：加工孔中心到拨槽顶平面距离31.8～32.2
13．钻开口销孔直径2.5表面粗糙度RA12.5
保证：加工孔中心到拨槽定位顶平面距离16.3～16.7
保证：加工孔中心到叉轴孔定位端面的距离59.5
14．去除毛刺
1．去除直径16上限+0.005下限-0.025孔内毛刺。
2．去除直径6上限+0.015下限0孔内毛刺。
3．去除直径14上限+0.15下限+0.05孔内毛刺。
4．去除直径8上限+0.015下限0孔内毛刺。
15．清洗零件
将零件放入温度80～90摄氏度，含1.8～2.0%的苏打水中清洗并吹干。
16．热处理表面高频淬火及低温回火
对刀块拨槽部位表面淬火，表面硬度HV600～700，心部硬度HV480以上。
17．对热处理后的零件进行磁粉探伤检查，检查热处理部位是否有裂纹等缺陷。
18．清洗零件
将零件放入温度80～90摄氏度，含1.8～2.0%的苏打水中清洗并吹干。
19．最后检查
方案二
1．铸造毛坯。
2．退火
3．铣导块两端面及小圆凸台端面
保证：两侧端面距离63.2～62.8两端面的表面粗糙度12.5。
4．钻扩铰孔直径16上限+0.005下限-0.025及倒角尺寸为1×45°
工位1：装卸工件
工位2：钻孔至直径15，深35
工位3：钻孔到底RA达12.5
工位4: 扩孔至直径15.85，RA12.5
工位5: 铰孔到直径16上限+0.005下限-0.025RA达3.2倒角1×45°
5. 16孔另一端倒角1×45°RA12.5，并去毛刺
6．铣导块止柱口两端面及顶部小端面。各加工面粗糙度RA12.5
保证：两端面距离39.4～39.6
保证：右侧与直径16的孔中心线距离为25.8～26.2
保证：定位可调支撑与中心线在13.9～14.2；其它各加工面尺寸由刀具直接保证
保证：叉口侧面与定位中心距离为24.5
7．铣导块拨槽及顶平面
保证：顶平面到定位中心距离为32上限+0.1下限-0.1
各加工面粗糙度RA12.5
槽宽由刀具直接保证，即刀具半径差在5.9～6.1之间。
保证：侧壁到定位面距离为27.9～28.1。
8．钻扩铰止柱销孔直径14上限+0.15下限+0.05及直径9.5上限+0.15下限+0.05，
工位1：装卸工件
工位2：钻通孔至直径9.2
工位3：钻大孔直径13，深35
工位4：扩孔到直径13.85，深35
工位5：锪孔到直径13.85，深37.4～37.6
工位6：铰大孔到直径14.05～14.15，RA3.2
铰小孔到直径9.05～9.15，RA3.2
保证: 加工孔中心到定位中心距离25，
保证: 加工孔中心到定位端面距离35.4～35.6，
保证: 同轴度0.06相对于定位基准。
9．钻铰到弹簧孔直径8上限+0.015下限0，倒角0.5×45°
工位1：装卸工件
工位2：钻孔到直径7.8
工位3：铰孔直径8～8.015，RA3.2
工位4：倒角0.5×45°，RA12.5
保证：中心孔到定位中心距离25
保证：中心孔定位面距离16.3～16.7。
10．钻铰锁销孔直径6上限+0.015下限0及孔口倒角1×45°
工位1：装卸零件
工位2：钻孔到直径5.8
工位3：倒角1×45°
工位4：铰孔直径6～6.015，RA3.2
保证：加工孔中心到定位面距离50.8～51.2
保证：位置公差在0.1内，垂直度在0.08内；
保证：加工孔中心到拨槽顶平面距离31.8～32.2
11.钻开口销孔直径2.5表面粗糙度RA12.5
保证：加工孔中心到拨槽定位顶平面距离16.3～16.7
保证：加工孔中心到叉轴孔定位端面的距离59.5
12.去孔内毛刺及锐边倒对钝
a)去除直径16上限+0.005下限-0.025孔内毛刺。
b)去除直径6上限+0.03下限0孔内毛刺。
c)去除直径14上限+0.15下限+0.05孔内毛刺。
d)去除直径8上限+0.03下限0孔内毛刺。
13.清洗零件
将零件放入温度80～90摄氏度，含1.8～2.0%的苏打水中清洗并吹干。
14.热处理表面高频淬火及低温回火
对刀块拨槽部位表面淬火，表面硬度HV600～700，心部硬度HV480以上。
15.对热处理后的零件进行磁粉探伤检查，检查热处理部位是否有裂纹等缺陷。
16.清洗零件
将零件放入温度80～90摄氏度，含1.8～2.0%的苏打水中清洗并吹干。
17．最后检查。
两种方案都可将导块加工成型， 但对于我们来说省时省力的方案是我们的选择。方案一，它使用复合铣刀加工面，大大缩短了时间，提高了生产率。但方案二，它合理的应用了专用刀具。两个方案都各有特色，方案一有不合 理之处，例如7工序应用了专用铣刀，虽然可提高生产率，但他的应用不合理，使后面的8，9工序分步加工，这样一来并没节省时间，由工序7节省的时间由工序8，9消耗了，所以选用专用刀具要更合理。
方案二则不同了，工序6应用了复合铣刀完成了止柱口两端面及顶部小端面，工序7同样应用了专用铣刀，完成了拨槽及顶平面，比方案一少了一道工序，虽然方案二在刀具上下了工夫，但还是节省时间，大大提高了生产率。显然方案二为最佳方案，所以我们的设计按照方案二的工艺路线进行。
1.3.6 选择各工序加工机床设备及工艺装备
由于生产类型类批生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅助少量专用机床。其生产方式为组合机床，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床间的传递均由人工完成。查文献[1]得下表：
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