工艺技术_变速器换挡叉的工艺过程及夹具设计

变速器换挡叉的工艺过程及夹具设计 目目 录录 第第 1 1 章章 绪论绪论1 1.1 变速器换挡叉概述1 1.2 设计任务及意义1 1.2.1 设计任务.1 1.2.2 设计意义.1 第第 2 2 章章 零件的分析零件的分析3 2.1 零件的作用3 2.2 零件的工艺分析3 第第 3 3 章章 工艺规程设计工艺规程设计6 3.1 确定毛坯的制造形式.6 3.1.1 零件的材料6 3.1.2 确定毛坯的类型、制造方法及尺寸公差.6 3.1.3 确定毛坯的技术要求.6 3.1.4 绘制毛坯图6 3.2 锻件形状复杂系数与锻件材质系数的确定7 3.3 锻件分模线形状与零件表面粗糙度8 3.4 基面的选择8 3.5 制定工艺路线.9 3.6 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定.11 3.7 确定切削余量及基本工时.12 第第 4 4 章章 夹具设计夹具设计28 4.1 问题的提出28 4.2 夹具设计.29 4.3 夹具设计及操作说明.30 第第 5 5 章章 总结与展望总结与展望31 致致 谢谢32 参考文献参考文献33 附表附表34 第第 1 章章 绪论绪论 1.1 变速器换挡叉概述 换挡叉用于多种机械装置中，各种机床的变速要用到换挡叉，汽车在行驶中 的变速也离不开换挡叉。它位于变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照 操作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。 随着机械制造技术日新月异的发展，制造商不断推出各种各样的先进的变速 器换挡叉制造技术。换挡叉裂解技术就是 20 世纪 90 年代出现的一种先进的变速 器换挡叉加工新技术，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。我们国家正在不断缩小 同先进汽车生产国家在变速器换挡叉上的差距，使我国变速器换挡叉生产水平与 世界先进换挡叉生产水平的差距越来越小，不断增强我国机械行业整体的生产水 平。 1.2 设计任务及意义 1.2.1 设计任务 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第五道工序的夹具进行了优化设计。 本论文制定了变速器换挡叉的工艺过程方案，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 绘制零部件图和装配图， 保证了加工质量的高效、省力、经济合理。本论文就以下几方面内容展开详细的 论述： 1、工艺规程设计。 2、绘制被加工零件毛坯图、夹具零件图、夹具装配图。 3、按规定格式编制工序卡片及设计计算说明书。 1.2.2 设计意义 随着科技日新月异的不断发展，人们对换挡操作机构的要求也日渐苛刻，不 仅要性能好、油耗小，对换挡操作机构的舒适度的要求也日渐提高，特别是对操 作的舒适性能更是格外的挑剔。与此同时，中国变速器换挡叉市场的竞争也日趋 激烈，世界各种品牌的换挡叉生产商云集中国。为了满足客户的需求，为了提高 换档操作机构的舒适度，为了缩短开发周期尽早将产品投放市场，为了产品在投 放市场后能够安全、稳定和可靠的运行，我们就必须重视换档操纵机构的每一个 环节的开发，就必须掌握和应用目前最先进的方法。只有这样才能节省开发时间 和成本，才能提高产品的性价比和竞争力。因此本论文对变速器换挡叉的研究不 仅有利于提高我们分析问题的理论水平，同时能有利于提高解决问题的实践能力， 对产品的实际开发也有十分重要的战略意义。 第第 2 2 章章 零件的分析零件的分析 2.1 零件的作用 题目所给定的零件是变速器换挡叉（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，使变速器获得换挡的动力。该零件是以15.8F8孔套 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，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15.8F8孔，M101-7H 螺纹孔和换挡 叉脚侧面。该零件属于特殊形状零件，但复杂程度一般。由于换挡叉在工作时表 面要承受一定的压力，因此，要求有一定的强度和韧度。 图 2-1 变速器换挡叉零件图 2.2 零件的工艺分析 （1）该变速器换挡叉需要加工的表面可大致分为四类： 15.8F8 孔； 以 15.8F8 为基准的顶端1656两侧面和叉口的前后两侧面； 以 15.8F8 为基准的其它几个平面以及槽； 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。 表21 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 叉脚两端面 叉口两内侧面 15.8内孔 M10螺纹孔 叉头凸台两端 面 叉头平台外表 面 叉头平台凸面 叉头下表面 0 15 . 0 9 . 5 1 . 0 0 51 043 . 0 016 . 0 8 . 15 110M 0 25 . 0 65 . 9 11 IT12 IT12 IT8 IT7 IT12 IT13 IT13 IT13 6.3 6.3 3.2 6.3 6.3 12.5 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，该零件的各项技术要求制订的较合理，符合在其变速箱中的功用。 （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，使用淬火处理来保证局部的接触硬度。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。其它表面加工 精度较低，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 地加工出来。可见该零件工艺性好。 第第 3 3 章章 工艺规程设计工艺规程设计 3.1 确定毛坯的制造形式 3.1.1 零件的材料 零件的材料为35钢，是中碳钢。其铸造工艺性介于低碳钢和高碳钢之间，可 进行热处理，以获得所需要的机械性能。 3.1.2 确定毛坯的类型、制造方法及尺寸公差 因零件的材料为35钢，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,可采用模锻锻造成型。 变速器换挡叉属特殊形状零件，且加工过程中利用不加工表面进行定位的工 序较多，又是成批生产，故零件的毛坯选用锻模。锻件公差等级为普通级，加工 余量查表可得，换挡叉脚内侧面留单边余量为2mm, 15.8F8孔不锻出，孔左右两 端面的加工余量为2mm.换挡叉头两端面的单边余量为4.25mm，换挡叉脚内平端 面为1.9mm,外凸端面为2.2mm,操纵槽不锻出，单边余量为7.1mm。 3.1.3 确定毛坯的技术要求 如图3-1所示： 未注明锻造圆角为R15，拔模斜度为7 锻件淬火硬度为180HBS 材料：35钢 3.1.4 绘制毛坯图 根据任务书变速器换挡叉零件图，在各加工表面上加上机械加工余量，绘制 毛坯图（如图3-1所示），并标注尺寸和技术要求。 图 3-1 变速器换挡叉毛坯图 3.2 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 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。 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件的 长度、宽度和高度，即l=136mm，b=76mm，h=72mm，=kg/由文 6 108 . 7 3 mm 献2公式2-3 可计算零件的形状复杂系数 S= =0.6 (3.3.1) n t m m 6 108 . 77276136 5 . 3 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。 3.3 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。 3.4 基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确和合理，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，还会造成大批零件报废，使生产无法正常进行。 (1)粗基准的选择 在选择粗基面时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加 工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图样要求。粗基准的选择应以下几点为原 则： .应选能加工出精基准的毛坯表面作粗基准。 .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。 .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。 .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挡叉时，以15.8mm内孔作为粗基准。满足粗基准的 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。该零件加工时，采用15.8mm内孔作为精基准来加工换档叉叉口前后两 侧面。 3.5 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。制定工艺路线与定位 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，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195.9两内侧面。 工序 粗铣1656两侧面。 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16.542.9面及16.514.5面及119.65面。 工序 精铣叉口195.9两内侧面。 工序 精铣1656两侧面。 工序 精铣叉口前后两侧面及R105mm的叉部端面。 工序 精铣16.542.9面。 工序 钻螺纹底孔M10mm 及攻M101-7H 螺纹。 工序 倒角并检查。 (2)工艺路线方案二为： 工序 粗铣叉口195.9 两内侧面。 工序 钻并扩铰15.8mm 孔。 工序 粗铣1656 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16.542.9面及16.54.5 面及119.65面。 工序 精铣叉口195.9 两内侧面。 工序 精铣1656两侧面。 工序 精铣叉口前后两侧面及R105mm 的叉部端面。 工序 精铣16.542.9面。 工序 钻螺纹底孔M10mm 及攻M101-7H螺纹。 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、精加工放在同一个工序中。两相比较可以看出，先加工 孔再加工其它表面可以更好地保证各个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表面质量要求。因此最终决定选用方案一进行加工。 3.6 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锻毛坯。 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：15.5mm 2Z=0.5 mm 粗铰：15.7mm 2Z=0.1 mm 精铰： 2Z=0.1 mm 043 . 0 016 . 0 8 . 15 （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IT8，参 1 . 0 0 51 照文献1表2-3.9 确定加工余量分配：为简化模锻毛坯的外形，先直接取叉口尺 寸为46.5mm。表面粗糙度要求，因而需要精铣，此时粗铣时单边余量umRz3 . 6 z=2.0 mm，精铣时单边余量z=0.25mm。 对于R105mm 的叉部端面，选取粗铣时z=2.0mm，精铣时z=0.2mm。 （3）1656 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来 计算。现毛坯长度方向直接取11mm。表面粗糙度为，需要精铣，此时粗umRz3 . 6 铣单边余量为z=2.0-0.2=1.8mm，精铣时单边余量z=0.2mm。 （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4-1 umRz3 . 6 查得锻件尺寸公等级CT 分为7-9级，选用8级。此时粗铣单边余量z=2.0mm，精铣 时单边余量z=0.2mm。 （5）14.2槽、16.542.9面、16.514.5面及119.65面 同理，因为它们的粗糙度要求均为，所以只需进行粗铣。此时粗铣umRz 5 . 12 单边余量Z=2mm。 3.7 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，GPa 、模锻。55. 0 b 加工要求：钻、扩及铰钻15.8F8孔，。umRz2 . 3 刀具：查阅文献5，根据表2-125，选择麻花钻15mm、扩孔钻15.5mm 、铰刀。 计算切削用量 （1）钻15mm孔 1）进给量f :根据文献7表2.7，当钢的MPa ， d =15mm 时，f = 800 b 0.290.37 mm/r ，由于本零件在加工15.8 mm孔时，属于低刚度零件，故进给 量应乘系数0.75，则 f =（0.290.37）0.75= 0.22 0.28 mm/r 根据机床说明书，现取f =0.20mm /r。 2）切削速度：根据文献7表2.13 及表2.14，查得切削速度v = 18m/min。 3）主轴转速： (3.8.1)min/382 15 8 . 1510001000 r d v n w s 根据机床说明书（见文献1表4.2-2），与382r /min相近的机床转速为 380r/min，故实际切削速度为： (3.8.2)min/85.18 1000 380 8 . 15 1000 m nd v ww 4）切削工时：按文献1表6.2-5 mmlmmlmml3,9,43 21 (3.8.3)min92 . 0 21 fn lll t w m （2）扩15.5mm孔 1）进给量f :根据文献7表2.10，当钢的MPa ,d =15.8mm 时，800 b f = 0.6 0.9 mm / r ，由于本零件在加工15.8 mm孔时，属于低刚度零件, 故进给量应乘系数0.75，则 f =(0.60.9)0.75=0.450.675mm/r 按机床说明书，取f =0.50mm /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=0.4 钻 v 其中为用钻头钻同样尺寸的实心孔时的切削速度。故 钻 v v = 0.418.85 = 7.54m/min 3）主轴转速: (3.8.4)min/ 9 . 154 5 . 15 54 . 7 10001000 r d v n w s 根据机床说明书（见文献1表4.2-2）,选取 min/198rnw 4）机动工时： mmlmmlmml3,3,43 21 (3.8.5)min5 . 0 21 1 fn lll t w （3）粗铰15.7mm孔 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分别为钻孔时的，所 3 1 2 1 以 rmmff z /07 . 0 2 . 0 3 1 3 1 rmmvv z /28 . 6 85.18 3 1 3 1 (3.8.6)min/ 6 . 126 7 . 1514 . 3 28 . 6 10001000 r d v n w s 2)切削速度： 查阅文献1表4.2-2，选取 min/198rnw 所以实际切削速度为： (3.8.7)min/76 . 9 1000 198 7 . 1514 . 3 1000 m nd v ww 3)切削工时: mmlmmlmml4,3,43 21 (3.8.8)min61 . 3 21 1 fn lll t w （4）精铰15.8mm孔 因为精铰与粗铰共用一把刀，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。 rmmff z /07 . 0 2 . 0 3 1 3 1 (3.8.9)min/76 . 9 1000 198 7 . 1514 . 3 1000 m nd v ww min/198rnw (3.8.10)min61 . 3 21 1 fn lll t w 工序：粗铣叉口195.9两内侧面，保证尺寸mm 1 . 0 0 5 . 50 进给量：由文献1表3.1-29 查得采用硬质合金立铣刀,齿数z = 5，d = 40。 由文献6表5-5 得硬质合金立铣刀每齿进给量f 为0.150.30 ，由手册得f取 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4590 m/min, 由 手册得v 取60m/min. 主轴转速： (3.8.11)min/ 7 . 477 4014 . 3 6010001000 r d v n w s 查阅文献1表4.2-39，取，故实际切削速度为：min/490rnw (3.8.12)min/54.61 1000 4904014 . 3 1000 m nd v ww 切削工时: mmlll50 21 行程 当时，工作台的每分钟进给量:min/490rnw min/ 5 . 367 mmnzff wzm 查阅文献1表4.2-40，取 min/320mmfm 故有： (3.8.13)min16 . 0 320 50 21 m m f lll t 工序 粗铣16 56 两侧面；保证尺寸； 0 25 . 0 05.10 进给量：根据文献7表3.3 得: zmmfz/08. 0 切削速度：参考有关手册，确定v=0.35m/s，即21m/min。 主轴转速：采用高速钢镶齿三面刃铣刀，齿数z=18， =15。mmdw40 则 (3.8.14)min/167 4014 . 3 2110001000 r d v n w s 查阅文献1表4.2-39，取，故实际切削速度为：min/160rnw (3.8.15)min/ 1 . 20 1000 1604014 . 3 1000 m nd v ww 当时，工作台的每分钟进给量应为min/160rnw m f min/ 4 . 2301601808 . 0 mmnzff wzm 查阅文献1 表4.2-30 ，有 与该值接近，故选用230mm min/230mmfm /min。 切削工时： mmlll70 21 行程 (3.8.16)min30 . 0 230 70 21 m m f lll t 工序 粗铣叉口前后两侧面及R105mm的叉部端面，保证尺寸 0 19 . 0 3 . 6 （1）粗铣叉口前后两侧面 进给量：根据文献7表3.3 得。zmmfz/08. 0 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，齿数z=20， =15。则mmdw225 (3.8.17)min/38 22514 . 3 2710001000 r d v n w s 查阅文献1表4.2-39，取，故实际切削速度为：min/ 5 . 37 rnw (3.8.18)min/ 5 . 26 1000 5 . 3722514 . 3 1000 m nd v ww 当 时，工作台的每分钟进给量应为min/ 5 . 37 rnw m f min/60 5 . 372008 . 0 mmnzff wzm 查阅文献1表4.2-40，刚好有，故可直接选用该值。min/60mmfm 切削工时：mmlll55 21 行程 则机动工时为 (3.8.19)min92 . 0 60 55 21 m m f lll t （2）粗铣R105mm 的叉部端面 进给量：根据文献7表3.3 得zmmfz/08. 0 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 ,齿数Z=20.则mmdw225 (3.8.20)min/38 22514 . 3 2710001000 r d v n w s 查阅文献1表4.2-39，取min/ 5 . 37 rnw 故实际切削速度为： (3.8.21)min/ 5 . 26 1000 5 . 3722514 . 3 1000 m nd v ww 取 时,工作台的每分钟进给量应为min/ 5 . 37 rnw m f min/60 5 . 372008 . 0 mmnzff wzm 查阅文献1表4.2-40，刚好有，故可直接选用该值。min/60mmfm 切削工时： (3.8.22)min53 . 2 60 55 21 m m f lll t 工序 粗铣14.2 槽及16.542.9面及16.514.5 面及11 9.65 面 (1)粗铣14.2 槽 进给量：根据机床说明书取zmmfz/08 . 0 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， 莫氏锥度号数2,齿数Z=3 则mmdw14 (3.8.23)min/614 1414 . 3 2710001000 r d v n w s 查阅文献1表4.2-39，取。min/600rnw 故实际切削速度为： (3.8.24)min/38.26 1000 6001414 . 3 1000 m nd v ww 当 时，工作台的每分钟进给量 为min/600rnw m f min/144600308 . 0 mmnzff wzm 查阅文献1表4.2-30，选用min/150mmfm 切削工时：参考文献9表9.4-31 (3.8.25)min144 . 0 150 65.21 1 m w m f ll t （2）铣16.542.9面 进给量：根据文献7表3.3 得zmmfz/08. 0 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，齿数z=18。则mmdw40 (3.8.26)min/167 4014 . 3 2110001000 r d v n w s 查阅文献1表4.2-39，取。故实际切削速度为：min/160rnw (3.8.27)min/ 1 . 20 1000 1604014 . 3 1000 m nd v ww 当 时，工作台的每分钟进给量应为：min/160rnw m f min/ 4 . 2301601808 . 0 mmnzff wzm 查阅文献1 表4.2-40 ， 有 与该值接近，故选用230mm min/230mmfm /min。 切削工时：mmlll55 21 行程 (3.8.28)min25 . 0 230 55 m t （3）粗铣16.514.5 面 进给量：根据文献7表3.3 得zmmfz/08. 0 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，齿数z=18。则mmdw40 (3.8.29)min/120 4014 . 3 1510001000 r d v n w s 查阅文献1表4.2-39,取。故实际切削速度为：min/120rnw (3.8.30)min/ 1 . 15 1000 1204014 . 3 1000 m nd v ww 当 时，工作台的每分钟进给量应为min/120rnw m f min/ 8 . 1721201808 . 0 mmnzff wzm 查阅文献1 表4.2-40 ，有与该值接近，故选用min/180mmfm 180mm/min。 切削工时： mmlll46 21 行程 (3.8.31)min26 . 0 180 46 m t （4）粗铣铣119.65面 进给量：根据切削手册表3.3 得zmmfz/08. 0 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，齿数z=18。则mmdw40 (3.8.32)min/167 4014 . 3 2110001000 r d v n w s 根据机床说明书，取，故实际切削速度为：min/160rnw (3.8.33)min/ 1 . 20 1000 1604014 . 3 1000 m nd v ww 当 时，工作台的每分钟进给量应为min/160rnw m f min/ 4 . 2301601808 . 0 mmnzff wzm 查机床说明书，有与该值接近，故选用230mm/min。切削min/230mmfm 工时： mmlll40 21 行程 (3.8.34)min18 . 0 230 40 m t 工序 精铣叉口两内侧面 进给量：根据文献7表3.3 得: zmmfz/08. 0 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，齿数z=18。则mmdw40 (3.8.35)min/119 4014 . 3 1510001000 r d v n w s 查阅文献1表4.2-39，取min/125rnw 故实际切削速度为： (3.8.36)min/ 7 . 15 1000 1254014 . 3 1000 m nd v ww 当 时，工作台的每分钟进给量应为min/125rnw m f min/ 3 . 1841251808 . 0 mmnzff wzm 查阅文献1 表4.2-40 ，有 与该值接近，故选用190mm min/190mmfm /min。 切削工时： mmlll50 21 行程 (3.8.37)min26 . 0 190 50 m t 工序 精铣1656 两侧面 进给量：根据文献7表3.3 得zmmfz/08. 0 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，齿数z=18。则mmdw40 (3.8.38)min/119 4014 . 3 1510001000 r d v n w s 查阅文献1表4.2-39，取min/125rnw 故实际切削速度为： (3.8.39)min/ 7 . 15 1000 1254014 . 3 1000 m nd v ww 当 时，工作台的每分钟进给量应为min/125rnw m f min/ 3 . 1841251808 . 0 mmnzff wzm 查阅文献1表4.2-40，有与该值接近，故选用190mm min/190mmfm /min。 切削工时： mmlll70 21 行程 (3.8.40)min37 . 0 190 70 m t 工序 精铣叉口前后两侧面及R105mm 的叉部端面,保证尺寸 0 19 . 0 9 . 5 (1)精铣叉口前后两侧面 进给量:根据文献7表3.3 得zmmfz/08. 0 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，齿数z=20， = 8。则mmdw40 (3.8.41)min/ 7 . 29 22514. 3 2110001000 r d v n w s 查阅文献1表4.2-39，取min/30rnw 故实际切削速度为： (3.8.42)min/ 2 . 21 1000 3022514 . 3 1000 m nd v ww 当时，工作台的每分钟进给量应为min/30rnw m f min/48202008 . 0 mmnzff wzm 查阅文献1 表4.2-40 ， 有 与该值接近，故选用45mm min/45mmfm /min。 切削工时 mmlll55 21 行程 则机动工时 (3.8.43)min22 . 1 45 55 21 m m f lll t (2)精铣R105mm 的叉部端面 进给量：根据文献7表3.3 得zmmfz/08. 0 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 ,齿数Z=20.则mmdw225 (3.8.44)min/38 22514 . 3 2710001000 r d v n w s 查阅文献1表4.2-39 取。min/ 5 . 37 rnw 故实际切削速度为： (3.8.45)min/ 5 . 26 1000 5 . 3722514 . 3 1000 m nd v ww 当 时,工作台的每分钟进给量应为min/ 5 . 37 rnw m f min/60 5 . 372008 . 0 mmnzff wzm 查阅文献1表4.2-40,有,故直接选用该值min/60mmfm 切削工时： (3.8.46)min53. 2 60 276 21 m m f lll t 工序 精铣16.542.9 面 进给量：根据文献7表3.3 得zmmfz/08. 0 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，齿数z=18， = 8。则mmdw40 (3.8.47)min/ 4 . 119 4014 . 3 1510001000 r d v n w s 查阅文献1表4.2-39，取。min/125rnw 故实际切削速度为： (3.8.48)min/ 7 . 15 1000 1254014 . 3 1000 m nd v ww 当时，工作台的每分钟进给量应为min/125rnw m f min/1801251808 . 0 mmnzff wzm 查阅文献1 表4.2-40 ， 有与该值接近，故选用190mm min/190mmfm /min。 切削工时： mmlll55 21 行程 (3.8.49)min29 . 0 190 55 m t 工序X 钻螺纹底孔M10mm 及攻M101-7H 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=20m/min 所以: (3.8.50)min/637 1014 . 3 2010001000 r d v n w s 根据机床说明书,取min/637rnw 故实际切削速度为： (3.8.51)min/ 1 . 20 1000 6371014 . 3 1000 m nd v ww 切削工时： (3.8.52)min11 . 0 1 . 0637 124 21 fn lll t w m （2）攻螺纹M101-7H 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/min (3.8.53)min/191 1014 . 3 610001000 r d v n w s 按机床说明书选取故实际切削速度为：min/195rnw (3.8.54)min/1 . 6 1000 1951014 . 3 1000 m nd v ww 机动工时：(3.8.55)min49 . 0 1 . 0195 335 . 3 21 fn lll t w m 其中切入，切出，l=3.5mm。mml3 1 mml3 2 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处 的倒角均是0.845，孔口处的倒角为0.445。 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。 第第 4 4 章章 夹具设计夹具设计 夹具作为辅助装置，其设计质量的好坏对零件的加工质量、效率、成本以及 工人的劳动强度均有直接的影响，因此在进行夹具设计时，必须使加工质量、生 产率、劳动条件和经济性等几方面达到统一，其中保证加工质量是最基本的要求， 但是根据实际情况有时会有所侧重，如对位置精度要求很高的加工，往往着眼于 保证加工精度，对于位置精度要求不高的而加工批量较大的情况，则着眼于提高 夹具的工作效率。总之，在考虑上述四方面要求时，应在满足加工要求的前提下， 根据具体情况处理好生产率与劳动条件、生产率与经济性的关系。 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，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40mm高速钢镶齿三面刃铣刀,同时对2 个面进行加工。 图 4-1 夹具体图 4.1 问题的提出 本夹具主要用来粗铣变速器换档叉16.542.9两侧面，这两个侧面对15.8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15.8孔有位置度要求。为了达到定位夹紧要求， 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15.8孔作为主要定位基准面， 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、挡板、螺栓及支承钉上实现完全定位。其中心轴限制了工件在 Z 轴上的移动和转动自由度以及Y 轴的移动自由度；挡板和螺栓限制了工件在X 轴上的移动自由度和转动自由度；支承钉限制了工件在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。 (3)切削力及夹紧力计算 刀具：高速钢镶齿三面刃铣刀，40mm,z =18 根据文献7表3.28 得 (4.2.1) FF FFF wq u e y z x pF Mnd zafaC F 0 其中， 18, 0,86 . 0 ,40 ,86 . 0 ,20,72 . 0 ,08 . 0 , 0 . 1,1 . 3,650 0 zwmmqmmd mmummaymmfxmmac FF FeFzFpF 所以 NF3242 40 182008 . 0 1 . 3650 86 . 0 86 . 0 72 . 0 当用两把刀铣削时， (4.2.2)NFF64842 实 水平分力：(4.2.3)NFFH 4 . 71321 . 1 实 垂直分力：(4.2.4)NFFV 2 . 19453 . 0 实 在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数 K = K1 K2 K3 K4 。其中， K1 为基本安全系数1.5； K2 为加工性质系数1.1； K3 为刀具钝化系数1.1； K4 为断续切削系数1.1。 所以 (4.2.5)NNKFF H 15664 4 . 71321 . 11 . 11 . 11 . 15 . 1 (4)定位误差分析 夹具的主要定位元件是心轴，所以定位误差主要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，所选择的配合轴的尺寸 043 . 0 016 . 0 8 8 . 15 F 为。 020 . 0 0 7 8 . 15 h 所以定位误差为 = 0.0430=0.043 mm，而孔的公差为IT8=0.572，所以 max b V IT8，即最大侧隙能满足零件的精度要求。 d b V max 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。 第第 5 5 章章 总结与展望总结与展望 提高车辆的换挡安全性和舒适性，缩短变速器换挡叉产品的开发周期，节约 制造成本，是关系当今汽车生产企业发展的关键因素之一。本文主要从换挡叉的 性能要求出发，不仅详细阐述了变速器换挡叉工艺规程设计，其中一道工序的夹 具设计也是本文的重点内容之一。在设计过程中进行了简单对比和优化，节约了 开发时间和开发成本。全文的具体研究工作和结论如下： 1、根据变速器换挡叉的性能要求进行变速器换挡叉的工艺规程设计，从产 品开发的源头设计阶段，控制产品的质量，为产品的安全性、可靠性奠定基 础。 2、为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，本文进行了加工 变速器换档叉粗铣16.5 42.9面的铣床夹具的设计。 限于篇幅和时间原因，本文没有对变速器换挡叉进行 PRO/E 实体设计，也 没有涉及变速器的无极变速（CVT）、双离合器变速器（DCT）、自动变速器 （AT）等前沿性课题。本次设计仅限于变速器换挡叉工艺规程的简单优化和其中 一道工序的夹具设计。希望在以后的学习中能不断提高和完善 PRO/E 实体设计 能力，紧跟新技术的发展，把握变速器换挡叉生产技术的最新发展动态，用新技 术完善变速器换挡叉产品。 致谢致谢 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 导师老师的智慧和心血。这期间，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， 谨向刘老师致以崇高的敬意和衷心的感谢！除此之外，我还要感谢四年来孜孜不 倦栽培我的各位领导和我的各科老师！ 在毕业设计过程中，要特别感谢同学和朋友们给予我的无私帮助。同时我在 设计过程中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！ 由于这是我第一次做毕业设计，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！ 参考文献参考文献 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 卢秉恒.机械制造技术基础M.北京:机械工业出版社,2007 9 杨叔子.机械加工工艺师手册M.北京：机械工业出版社，2001. 10 陈心德.生产运营管理M.清华大学出版社,2005. 11 吴宗泽.机械设计实用手册M.北京：化学工业出版社，1999. 12 李天远.简明机