毕业设计（论文）-变速器换挡叉加工工艺及夹具设计.doc

目录目录 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 .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 .5 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 .7 3.8 确定切削余量及基本工时 .8 4 夹具设计.18 4.1 问题的提出.18 4.2 夹具设计.18 4.3 夹具设计及操作说明.23 5 总结.24 致 谢.24 参 考 文 献.25 附录:变速器换挡叉机械加工工序卡.26 1 变速器换挡叉加工工艺及夹具设计 机械设计制造及其自动化 唐银旺 指导教师 陈洪军 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 是可以从一种变速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。 本课题拟使用机械制造技术理论对变速器换挡叉进行加工工艺以及夹具的优化设计。通过 使用 AUTOCAD 绘制装配图和零部件图，用 PRO/E 进行实体建模，同时生成能够用于实际生产的 工程图纸，并与传统设计结果进行比较。 关键词：工艺规程 夹具 PRO/E 实体建模 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，在稳定保证工件加工精度、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，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，在今后的发展过程中，随着机床更加高速、高效、精密、复合、智能、 环保，夹具技术也朝着高精高效模块组合通用经济方向发展。使夹具可靠地保证工件的加 工质量，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。 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，为到工厂从事工艺与夹具设计具有什么重要的意义。 （1） 培养综合运用机械制造技术及相关专业课程（工程材料与热处理、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 2 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、和编写技术文件的等的基本技能。 （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权据和有关技术资料，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 用是是传递扭矩，使变速器获得换档的动力。该零件是以孔套在轴上，并用螺钉15.8 8F 径 M101-7H 螺纹孔与轴定位，换挡叉脚卡在双联齿轮中的轴中，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15.8 8F 状零件，但复杂程度一般。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： 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；16 56 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。 3 (2)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0 15. 0 9 . 5 IT126.3 叉口两内侧面1 . 0 0 51 IT126.3 15.8 内孔 043 . 0 016 . 0 8 . 15 IT83.2 M10 螺纹孔 M101 IT7 叉头凸台两端面0 25 . 0 65 . 9 IT126.3 叉头平台外表面IT136.3 叉头平台凸面11IT1312.5 叉头下表面IT1312.5 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、变速得功能，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孔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 PRO/E 实体图 Figure 2-1 transmission shift fork PRO / E solid modeling 4 图 2-2 变速器换挡叉 CAD 零件图 Figure 2-2 CAD Parts of transmission shift fork 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 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。 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。基面选择得正确与合理，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 6 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3。 在铣床上加工变速器换档叉时，以内孔作为粗基准。满足粗基准的选择原则。15.8mm (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面。15.8mm 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，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 16.542.9 面。 工序 钻螺纹底孔 M10mm 及攻 M10 1-7H 螺纹。 工序 倒角并检查。 7 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 195.9 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 16.542.9 面及 16.514.5 面及 119.65 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 16.542.9 面。 工序 钻螺纹底孔 M10mm 及攻 M10 1-7H 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=0.1 0.043 0.016 15.8 （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 IT8，参照文献1表 2-3.9 0.1 0 51 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 8 求，因而需要精铣，此时粗铣时单边余量 z=2.0，精铣时时单边余量 z=0.25。6.3 z Rm 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，此时粗铣单边余量为6.3 z Rm 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 4-1 查得煅6.3 z Rm 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、16.542.9 面、16.514.5 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。此时粗铣单边余量12.5 z Rm Z=2。 图 3-1 变速器换挡叉毛坯图 Figure 3-1 transmission shift fork blank map 9 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。0.55 b GPa 加工要求：钻、扩及铰钻15.8F8 孔，。3.2 z Rm 刀具：查阅文献5，根据表 2-125，选择麻花钻、扩孔钻、铰刀。15mm15.5mm 计算切削用量 （1）钻孔15mm 1）进给量:根据文献7表 2.7，当钢的，时，=f800 b MPa 0 15dmmf0.29 0.37 ，由于本零件在加工15.8孔时，属于低刚度零件，故进给量应乘系数 0.75，则/mm r =（） 0.75=f0.29 0.370.22 0.28/mm r 根据机床说明书，现取=0.20f/mm 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/minvm 3）主轴转速： 10001000 18 382 / min 15 s w v nr d 根据机床说明书（见文献1表 4.2-2） ，与相近的机床转速为 380，382 /minr/minr 故实际切削速度为： 15.8 380 18.85/ min 10001000 ww dn vm 4）切削工时：按文献1表 6.2-5 12 43,9,3lmm lmm lmm 12 42 1 0.92min 300 0.2 m w lll t n f （2）扩孔15.5mm 1）进给量:根据文献7表 2.10，当钢的，时，=f800 b MPa 0 15.8dmmf ，由于本零件在加工15.8孔时，属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.6 0.9/mm r 0.75，则 =f(0.6 0.9) 0.750.45 0.675/mm r 10 按机床说明书，取=0.50f/mm 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 0.4 18.857.54/ minvm 3）主轴转速: 10001000 7.54 154.9 / min 15.5 s w v nr d 根据机床说明书（见文献1表 4.2-2）,选取 198 / min w nr 4）机动工时： 12 43,3,3lmm lmm lmm 12 1 4333 0.5min 198 0.5 w lll t n f （3）粗铰孔15.7mm 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，所以 11 32 11 0.20.07/ 33 z ffmm r 11 18.856.28/ 33 z vvmm r 10001000 6.28 126.6 / min 3.14 15.7 s w v nr d 2)切削速度： 查阅文献1表 4.2-2，选取 198 / min w nr 所以实际切削速度为： 3.14 15.7 198 9.76/ min 10001000 ww d n vm 3)切削工时: 12 43,3,4lmm lmm lmm 11 12 1 4334 3.61min 198 0.07 w lll t n f （4）精铰孔15.8mm 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。 11 0.20.07/ 33 z ffmm r 3.14 15.7 198 9.76/ min 10001000 ww d n vm 198 / min w nr 12 1 4334 3.61min 198 0.07 w lll t n f 工序：粗铣叉口 195.9 两内侧面，保证尺寸 0.1 0 50.5mm 进给量：由文献1表 3.1-29 查得采用硬质合金立铣刀,齿数，。由文献6表 5z 40d 5-5 得硬质合金立铣刀每齿进给量 f 为，由手册得 f 取 0.15mm/z。0.15 0.30 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, 由手册得 V 取45 90 60m/min. 主轴转速： 10001000 60 477.7 / min 3.14 40 s w v nr d 查阅文献1表 4.2-39，取 nw=490r/min，故实际切削速度为： 3.14 40 490 61.54/ min 10001000 ww d n vm 切削工时: 行程 12 50lllmm 当 nw=490r/min 时，工作台的每分钟进给量: 0.15 5 490367.5/ min mzw ffznmm 查阅文献1表 4.2-40，取 320/ min m fmm 故有： 12 50 0.16min 320 m m lll t f 12 工序 粗铣 16 56 两侧面；保证尺寸； 0 0.25 10.05 进给量：根据文献7表 3.3 得: 0.08/ z fmm z 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，dw=40mm，齿数 z=18，。则15 10001000 21 167 / min 3.14 40 s w v nr d 查阅文献1表 4.2-39，取 nw=160r/min，故实际切削速度为： 3.14 40 160 20.1/ min 10001000 ww d n vm 当 nw=160r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为 0.08 18 160230.4/ min mzw ffznmm 查阅文献1表 4.2-30，有 fm=230与该值接近，故选用 230。/minmm/minmm 切削工时： 行程 12 70lllmm 12 70 0.30min 230 m m lll t f 工序 粗铣叉口前后两侧面及 R105mm 的叉部端面，保证尺寸。 0 0.19 6.3 （1）粗铣叉口前后两侧面 进给量：根据文献7表 3.3 得 0.08/ z fmm z 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，dw=225mm，齿数 z=20，。则15 10001000 27 38 / min 3.14 225 s w v nr d 查阅文献1表 4.2-39，取 nw=37.5r/min，故实际切削速度为： 3.14 225 37.5 26.5/ min 10001000 ww d n vm 当 nw=37.5r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为 0.08 20 37.560/ min mzw ffznmm 查阅文献1表 4.2-40，刚好有 fm=60，故可直接选用该值。/minmm 切削工时：行程 12 55lllmm 则机动工时为 123 55 0.93min 60 m m lll t f 13 （2）粗铣 R105mm 的叉部端面 进给量：根据文献7表 3.3 得 0.08/ z fmm z 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 10001000 27 38 / min 3.14 225 s w v nr d 查阅文献1表 4.2-39，取 nw=37.5r/min 故实际切削速度为： 3.14 225 37.5 26.5/ min 10001000 ww d n vm 取 nw=37.5r/min 时,工作台的每分钟进给量 fm 应为 0.08 20 37.560/ min mzw ffznmm 查阅文献1表 4.2-40，刚好有 fm=60，故可直接选用该值。/minmm 切削工时：tm=2.53min fm lll21 60 276 工序 粗铣 14.2 槽及 16.5 42.9 面及 16.5 14.5 面及 11 9.65 面 (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 10001000 27 614 / min 3.14 14 s w v nr d 查阅文献1表 4.2-39，取 nw=600r/min。 故实际切削速度为： 3.14 14 600 26.38/ min 10001000 ww d n vm 当 nw=600r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm 为 0.08 3 600144/ min mzw ffznmm 查阅文献1表 4.2-30，选用 fm=150m/min 切削工时：参考文献9表 9.4-31 1 21.65 0.144min 150 w m m ll t f （2）铣面16.5 42.9 进给量：根据文献7表 3.3 得 0.08/ z fmm z 14 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，dw=40mm，齿数 z=18。则 10001000 21 167 / min 3.14 40 s w v nr d 查阅文献1表 4.2-39，取 nw=160r/min。故实际切削速度为： 3.14 40 160 20.1/ min 10001000 ww d n vm 当 nw=160r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为： 0.08 18 160230.4/ min mzw ffznmm 查阅文献1表 4.2-40，有 fm=230与该值接近，故选用 230。/minmm/minmm 切削工时：行程 12 55lllmm 55 0.25min 230 m t （3）粗铣 16.5 14.5 面 进给量：根据文献7表 3.3 得 0.08/ z fmm z 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，dw=40mm，齿数 z=18。则 min/120 4014 . 3 1510001000 r d v n w s 查阅文献1表 4.2-39,取 nw=120r/min。故实际切削速度为： min/1 .15 1000 1204014 . 3 1000 m nd v ww 当 nw=120r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为 min/8 .1721201808 . 0 mmnzff wzm 查阅文献1表 4.2-40，有 fm=180与该值接近，故选用 180。/minmm/minmm 切削工时： 行程=46 21 lll 26 . 0 180 46 m t （4）粗铣铣面11 9.65 进给量：根据切削手册表 3.3 得 0.08/ z fmm z 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，dw=40mm，齿数 z=18。则 min/167 4014. 3 2110001000 r d v n w s 15 根据机床说明书，取 nw=160r/min，故实际切削速度为： min/1 .20 1000 1604014. 3 1000 m nd v ww 当 nw=165r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为 min/4 .2301601808. 0mmnzff wzm 查机床说明书，有 fm=230与该值接近，故选用 230。/minmm/minmm 切削工时： 行程 12 40lllmm 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:0.08/ z fmm z 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，dw=40mm，齿数 z=18。则 10001000 15 119 / min 3.14 40 s w v nr d 查阅文献1表 4.2-39，取 nw=125r/min 故实际切削速度为： 40 115 14.4/ min 10001000 ww d n vm 当 nw=125r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为 0.08 18 125180/ min mzw ffznmm 查阅文献1表 4.2-40，有 fm=190与该值接近，故选用 190。/minmm/minmm 切削工时： 行程 12 50lllmm 50 0.26min 190 m t 工序 精铣 16 56 两侧面 进给量：根据文献7表 3.3 得 0.08/ z fmm z 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，dw=40mm，齿数 z=18。则 10001000 15 119 / min 3.14 40 s w v nr d 查阅文献1表 4.2-39，取 nw=125r/min 故实际切削速度为： 16 3.14 40 125 15.7/ min 10001000 ww d n vm 当 nw=125r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为 0.08 18 125180/ min mzw ffznmm 查阅文献1表 4.2-40，有 fm=190与该值接近，故选用 190。/minmm/minmm 切削工时： 行程 12 70lllmm 70 0.37min 190 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 0.19 5.9 (1)精铣叉口前后两侧面 进给量:根据文献7表 3.3 得 0.08/ z fmm z 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，dw=225mm，齿数 z=20，。则8 10001000 21 29.7 / min 3.14 225 s w v nr d 查阅文献1表 4.2-39，取 nw=30r/min 故实际切削速度为： 3.14 225 30 21.2/ min 10001000 ww d n vm 当 nw=30r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为 0.08 20 3048/ min mzw ffznmm 查阅文献1表 4.2-40，有 fm=47.5与该值接近，故选用 47.5。/minmm/minmm 切削工时：行程，则机动工时为 12 55lllmm 12 55 1.22min 45 m m lll t f (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 采用高速钢镶齿三面刃铣刀 dw=225mm ,齿数 Z=20.则 10001000 27 38 / min 3.14 225 s w v nr d 查阅文献1表 4.2-39 取 nw=37.5r/min。 故实际切削速度为： 17 3.14 225 37.5 26.5/ min 10001000 ww d n vm 当 nw=37.5r/min 时,工作台的每分钟进给量 fm 应为 0.08 20 37.560/ min mzw ffznmm 查阅文献1表 4.2-40,有 fm=60m/min,故直接选用该值 切削工时： 12 76 2 2.53min 60 m m lll t f 工序 精铣 16.542.9 面 进给量：根据文献7表 3.3 得 0.08/ z fmm z 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，dw=40mm，齿数 z=18，。则8 10001000 15 119.4 / min 3.14 40 s w v nr d 查阅文献1表 4.2-39，取 nw=125r/min。 故实际切削速度为： 3.14 40 125 15.7/ min 10001000 ww d n vm 当 nw=125r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为 0.08 18 125180/ min mzw ffznmm 查阅文献1表 4.2-40，有 fm=190与该值接近，故选用 190。/minmm/minmm 切削工时： 行程 12 55lllmm 55 0.29min 190 m t 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: 10001000 20 637 / min 3.14 10 s w v nr d 根据机床说明书,取 nw=637r/min 故实际切削速度为： 3.14 10 637 20.1/ min 10001000 ww d n vm 18 切削工时： 12 42 1 0.11min 637 0.1 m w lll t n f （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/min 10001000 6 191 / min 3.14 10 s w v nr d 按机床说明书选取 nw=195r/min,故实际切削速度为： 3.14 10 195 6.1/ min 10001000 ww d n vm 机动工时：，其中切入 l1=3mm，切出 12 3.533 0.49min 195 0.1 m w lll t n f 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 处的倒角均是，孔口处的倒角为。 0.8 45 o 0.4 45 o 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15.8 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 19 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求，据夹15.8 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位基准面，同时以叉口两内侧面作15.8 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。 (3)切削力及夹紧力计算 刀具：高速钢镶齿三面刃铣刀，40,18mm z 根据文献7表 3.28 得 0 / FFFF xuqwy Fpze FC af az dMn 其中650,3.1,1.0,0.08,0.72,20,0.86, FpFzFeF camm xfmm yamm umm 0 40,0.86,0,18 FF dmm qmm wz 所以 0.720.860.86 650 3.1 0.082018/403242FN 当用两把刀铣削时，26484FFN 实 水平分力：1.17132.4FFN H实 垂直分力：0.31945.2FFN 实 V 在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数。 1234 KK K K K 其中，为基本安全系数 1.5； 1 K 为加工性质系数 1.1； 2 K 为刀具钝化系数 1.1； 3 K 为断续切削系数 1.1。 4 K 所以1.5 1.1 1.1 1.1 1.1 7132.415664 H FKFNN (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， 20 即轴与孔的配合误差。孔的尺寸为，所选择的配合轴的尺寸为。 0.043 0.016 15.8 8F 0.020 0 15.8 7h 所以定位误差为mm，而孔的公差为 IT8=0.572， max 0.04300.043bA 所以，即最大侧隙能满足零件的精度要求。 max 8 d bITA 图 4-1 夹具体 CAD 图 Figure 4-1 CAD map 0f specific folders 21 图 4-2 夹具体 PROE 实体图 Figure 4-2 Entity diagram PROE of specific folder 图 4-3 夹具装配 CAD 图 Figure 4-3 CAD chart fixture assembly 22 图 4-4 夹具装配 PROE 实体图 Figure 4-4 Entity diagram fixture assembly PROE 图 4-5 心轴 CAD 图 Figure 4-5 Figure mandrel CAD 23 图 4-6 心轴 PRO/E 实体图 Figure 4-6 spindle PRO / E solid modeling 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。 24 5 总结总结 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 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