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变速器换挡叉工艺过程及夹具设计

目 录
第 1 章 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 2 章 零件分析 3
2.1 零件作用 3
2.2 零件工艺分析 3
第 3 章 工艺规程设计 6
3.1 确定毛坯制造形式 6
3.1.1 零件材料 6
3.1.2 确定毛坯类型、制造方法及尺寸公差 6
3.1.3 确定毛坯技术要求 6
3.1.4 绘制毛坯图 6
3.2 锻件形状复杂系数和锻件材质系数确实定 7
3.3 锻件分模线形状和零件表面粗糙度 8
3.4 基面选择 8
3.5 制订工艺路线 9
3.6 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定 11
3.7 确定切削余量及基础工时 12
第 4 章 夹具设计 28
4.1 问题提出 28
4.2 夹具设计 29
4.3 夹具设计及操作说明 30
第 5 章 总结和展望 31
致 谢 32
参考文件 33
附表 34

第 1 章 绪论
1.1变速器换挡叉概述
换挡叉用于多个机械装置中，多种机床变速要用到换挡叉，汽车在行驶中变速也离不开换挡叉。它在变速机构中，关键起换档，使主轴回转运动根据操作者要求工作，取得所需速度和扭矩作用。
伴随机械制造技术日新月异发展，制造商不停推出多种多样优异变速器换挡叉制造技术。换挡叉裂解技术就是20世纪90年代出现一个优异变速器换挡叉加工新技术，和传统加工技术相比，该技术含有大幅度提升产品质量、提升生产率、降低生产成本等突出优点而备受业界关注。我们国家正在不停缩小同优异汽车生产国家在变速器换挡叉上差距，使中国变速器换挡叉生产水平和世界优异换挡叉生产水平差距越来越小，不停增强中国机械行业整体生产水平。
1.2 设计任务及意义
1.2.1 设计任务
本课题依据调查研究所提供数据和相关技术资料，利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作用和工艺进行了分析和计算，并对该换挡叉加工工艺和其第五道工序夹具进行了优化设计。
本论文制订了变速器换挡叉工艺过程方案，确定了夹具设计方案并完成了其第五工序夹具结构设计。最终经过使用AUTOCAD 绘制零部件图和装配图，确保了加工质量高效、省力、经济合理。本论文就以下几方面内容展开具体叙述：
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、按要求格式编制工序卡片及设计计算说明书。
1.2.2 设计意义
伴随科技日新月异不停发展，大家对换挡操作机构要求也日渐苛刻，不仅要性能好、油耗小，对换挡操作机构舒适度要求也日渐提升，尤其是对操作舒适性能更是格外挑剔。和此同时，中国变速器换挡叉市场竞争也日趋猛烈，世界多种品牌换挡叉生产商云集中国。为了满足用户需求，为了提升换档操作机构舒适度，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、稳定和可靠运行，我们就必需重视换档操纵机构每一个步骤开发，就必需掌握和应用现在最优异方法。只有这么才能节省开发时间和成本，才能提升产品性价比和竞争力。所以本论文对变速器换挡叉研究不仅有利于提升我们分析问题理论水平，同时能有利于提升处理问题实践能力，对产品实际开发也有十分关键战略意义。

第 2 章 零件分析
2.1 零件作用
题目所给定零件是变速器换挡叉（以下图2-1 所表示），它在传动轴端部。关键作用是传输扭矩，使变速器取得换挡动力。该零件是以∅15.8F8孔套在轴上，并用M10×1-7H 螺纹孔和轴定位，换挡叉脚卡在双联齿轮轴中，变速操作机构经过换挡叉头部操纵槽带动换挡叉和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。换挡叉关键工作面为操纵槽换挡叉脚两端面，关键配合面为∅15.8F8孔，M10×1-7H 螺纹孔和换挡叉脚侧面。该零件属于特殊形状零件，但复杂程度通常。因为换挡叉在工作时表面要承受一定压力，所以，要求有一定强度和韧度。

图2-1 变速器换挡叉零件图
2.2 零件工艺分析
（1）该变速器换挡叉需要加工表面可大致分为四类：
①∅ 15.8F8 孔；
②以∅ 15.8F8 为基准顶端16×56两侧面和叉口前后两侧面；
③以∅ 15.8F8 为基准其它多个平面和槽；
④M10 × 1-7H 螺纹。
这几组加工面之间有着一定位置要求，关键是：∅ 15.8F8 mm 孔中心线和叉口前后两侧面垂直度公差为0.15mm。
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
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

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，属于经典叉杆类零件。为实现换挡、变速功效，其叉轴孔和变速叉轴有配合要求，所以加工精度要求高。叉脚两端面在工作中需承受冲击载荷，为增强耐磨性，采取局部淬火，硬度为180HBS 左右，为确保换挡叉换挡时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面和孔∅15.8 垂直度要求为0.15mm。换挡叉用螺钉定位，螺纹孔为M10。
总而言之，该零件各项技术要求制订较合理，符合在其变速箱中功用。
（3）审查换挡叉工艺性
分析零件图可知，该换挡叉叉脚两端面厚度薄于连接表面，但降低了加工面积，使用淬火处理来确保局部接触硬度。叉脚两端面面积相对较大，可预防加工过程中钻头钻偏，确保孔加工精度及叉脚两端面垂直度。其它表面加工精度较低，经过铣削、钻床粗加工就能够达成加工要求；而关键工作表面即使加工精度相对较高，但也能够在正常生产条件下，采取较经济方法保质保量地加工出来。可见该零件工艺性好。

第 3 章 工艺规程设计
3.1 确定毛坯制造形式
3.1.1 零件材料
零件材料为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，以取得所需要机械性能。
3.1.2 确定毛坯类型、制造方法及尺寸公差
①因零件材料为35钢，考虑到零件在加工过程中常常承受交变载荷及冲击性载荷，所以应该选择锻件，以使金属纤维尽可能不被切断，确保零件工作可靠，且零件轮廓尺寸不大，参考文件[1]表1.3-1,可采取模锻铸造成型。
②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工序较多，又是成批生产，故零件毛坯选择锻模。锻件公差等级为一般级，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，孔左右两端面加工余量为2mm.换挡叉头两端面单边余量为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 确定毛坯技术要求
图3-1所表示：
①未注明铸造圆角为R15，拔模斜度为7°
②锻件淬火硬度为180HBS
③材料：35钢
3.1.4 绘制毛坯图
依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（图3-1所表示），并标注尺寸和技术要求。

图3-1 变速器换挡叉毛坯图

3.2 锻件形状复杂系数和锻件材质系数确实定
（1） 锻件形状复杂系数
锻件重量:
已知机械加工后换挡叉重量为3kg，由此可初步估量机械加工前锻件毛坯
重量为3.5kg。
对换挡叉零件图分析计算，可大约确定锻件外轮廓包容体出该换挡叉锻件长度、宽度和高度，即l=136mm，b=76mm，h=72mm，ρ=kg/由文件[2]公式2-3 可计算零件形状复杂系数
S= ==0.6 (3.3.1)
故属于S 2 级。
（2)锻件材质系数
因为该换挡叉材料为35 钢，是碳质量分数少于0.65%碳素钢，故该锻件材质系数属M1级。
3.3 锻件分模线形状和零件表面粗糙度
依据该换挡叉形位特点，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 基面选择
基面选择是工艺规程设计中关键工作之一。基面选择正确和合理，能够使加工质量得到确保，生产率得以提升。不然，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)粗基准选择
在选择粗基面时，考虑关键是怎样确保各加工表面有足够余量，使不加工表面和加工表面间尺寸、位置符合图样要求。粗基准选择应以下几点为标准：
①.应选能加工出精基准毛坯表面作粗基准。
②.当必需确保加工表面和不加工表面位置和尺寸时，应选不加工表面作为粗基准。
③.要确保工件上某关键表面余量均匀时，则应选择该表面为定位粗基准。
④.当全部表面全部需要加工时，应选余量最小表面作为基准，以确保该表面
有足够加工余量。
在铣床上加工变速器换挡叉时，以∅15.8mm内孔作为粗基准。满足粗基准选
择标准。
(2)精基准选择
精基准选择应从确保零件加工精度出发，同时考虑装夹方便，夹具结构简单。选择时应遵照以下标准：
①尽可能选零件设计基准作精基准，能够避免因基准不重合引发定位误差，这一标准称为“基准重合”标准。
②尽可能使工件各关键表面加工，采取统一定位基准，这是“基准统一”标准。
③当零件关键表面相互位置精度要求很高时，应采取互为基准，反复加工标准。
④选择加工表面本身作为定位基准，即“自为基准”。
⑤选择定位精基准，应确保工件定位正确，夹紧可靠，夹具结构简单，操作方便。该零件加工时，采取∅15.8mm内孔作为精基准来加工换档叉叉口前后两侧面。
3.5 制订工艺路线
工艺路线拟订是制订工艺规程关键，其关键任务是选择各个表面加工方法和加工方案，确定各个表面加工次序和工序组合。制订工艺路线和定位基准选择亲密相关。制订工艺路线出发点，应该是使零件几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理确保。在生产纲领已确定条件下，应考虑机床夹具，并尽可能使工序集中来提升生产率。除此以外，还应该考虑经济效果，方便使生产成本尽可能降低。
工艺方案分析：因为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孔定位能确保端面和轴心位置精度要求。
(1)综上分析，确定加工路线方案一以下：
工序Ⅰ 钻并扩铰∅ 15.8mm 孔。
工序Ⅱ 粗铣叉口19×5.9两内侧面。
工序Ⅲ 粗铣16×56两侧面。
工序Ⅳ 粗铣叉口前后两侧面及R105mm叉部端面。
工序Ⅴ 粗铣14.2 槽及16.5×42.9面及16.5×14.5面及11×9.65面。
工序Ⅵ 精铣叉口19×5.9两内侧面。
工序Ⅶ 精铣16×56两侧面。
工序Ⅷ 精铣叉口前后两侧面及R105mm叉部端面。
工序Ⅸ 精铣16.5×42.9面。
工序Ⅹ 钻螺纹底孔M10mm 及攻M10×1-7H 螺纹。
工序Ⅺ 倒角并检验。
(2)工艺路线方案二为：
工序Ⅰ 粗铣叉口19×5.9 两内侧面。
工序Ⅱ 钻并扩铰∅15.8mm 孔。
工序Ⅲ 粗铣16×56 两侧面。
工序Ⅳ 粗铣叉口前后两侧面及R105mm 叉部端面。
工序Ⅴ 粗铣14.2 槽及16.5×42.9面及16.5×4.5 面及11×9.65面。
工序Ⅵ 精铣叉口19×5.9 两内侧面。
工序Ⅶ 精铣16×56两侧面。
工序Ⅷ 精铣叉口前后两侧面及R105mm 叉部端面。
工序Ⅸ 精铣16.5×42.9面。
工序Ⅹ 钻螺纹底孔M10mm 及攻M10×1-7H螺纹。
工序Ⅺ 倒角并检验。
(3)工艺方案比较和分析：
上述两个工艺方案特点在于：方案一是先将定位孔加工出来方便于其它面加工；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，将部分粗、精加工放在同一个工序中。两相比较能够看出，先加工孔再加工其它表面能够愈加好地确保各个面位置及方向误差，而且需要把粗、精加工分开才能确保零件表面质量要求。所以最终决定选择方案一进行加工。
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，采取在锻锤上合模模锻毛坯。
依据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸以下：
（1）∅15.8F8 内孔
毛坯为实心，不冲出孔。内孔精度要求IT7，查阅文件[1]表2.3-8 确定孔加工余量分配：
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
（2）叉口两内侧面及R105mm叉部端面。
因为两内侧面对于R28.5 中心线有平行度等位置要求，所以能够将其作内孔来确定加工余量，即∅ 孔。毛坯为实心，已经有孔，精度要求为IT8，参考文件[1]表2-3.9 确定加工余量分配：为简化模锻毛坯外形，先直接取叉口尺寸为46.5mm。表面粗糙度要求，所以需要精铣，此时粗铣时单边余量z=2.0 mm，精铣时单边余量z=0.25mm。
对于R105mm 叉部端面，选择粗铣时z=2.0mm，精铣时z=0.2mm。
（3）16×56 两侧面
因为是在卧式铣床上两把刀同时铣，所以能够把两侧面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
该端面表面粗糙度要求，所以先粗铣再精铣。查文件[4]中表4-1 查得锻件尺寸公等级CT 分为7-9级，选择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、16.5×42.9面、16.5×14.5面及11×9.65面
同理，因为它们粗糙度要求均为，所以只需进行粗铣。此时粗铣单边余量Z=2mm。
3.7 确定切削余量及基础工时
工序Ⅰ：钻、扩及铰钻∅ 15.8F8 孔，本工序采取计算法确定切削用量。
加工条件
工件材料：35 钢正火，GPa 、模锻。
加工要求：钻、扩及铰钻∅15.8F8孔，。
刀具：查阅文件[5]，依据表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 :依据文件[7]表2.7，当钢MPa ， d =∅15mm 时，f = 0.29～0.37 mm/r ，因为本零件在加工∅15.8 mm孔时，属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则
f =（0.29～0.37）×0.75= 0.22 ～0.28 mm/r
依据机床说明书，现取f =0.20mm /r。
2）切削速度：依据文件[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)
依据机床说明书（见文件[1]表4.2-2），和382r /min相近机床转速为380r/min，故实际切削速度为：
(3.8.2)
4）切削工时：按文件[1]表6.2-5

(3.8.3)
（2）扩∅15.5mm孔
1）进给量f :依据文件[7]表2.10，当钢MPa ,d =∅15.8mm 时，
f = 0.6 ～ 0.9 mm / r ，因为本零件在加工∅15.8 mm孔时，属于低刚度零件,故进给量应乘系数0.75，则
f =(0.6～0.9)×0.75=0.45～0.675mm/r
按机床说明书，取f =0.50mm /r。
2）切削速度:
扩孔钻扩孔切削速度,依据文件[1]表28-2 确定为
v=0.4
其中为用钻头钻一样尺寸实心孔时切削速度。故
v = 0.4×18.85 = 7.54m/min
3）主轴转速:
(3.8.4)
依据机床说明书（见文件[1]表4.2-2）,选择

4）机动工时：

(3.8.5)
（3）粗铰∅15.7mm孔
1）进给量f ：
依据文件[1]表2.10，铰孔时进给量和切削速度分别为钻孔时～，所以

(3.8.6)
2)切削速度：
查阅文件[1]表4.2-2，选择

所以实际切削速度为：
(3.8.7)
3)切削工时:

(3.8.8)
（4）精铰∅15.8mm孔
因为精铰和粗铰共用一把刀，利用其机床对工件作粗、精铰孔，所以切削用量及工时均和粗铰相同。

(3.8.9)

(3.8.10)
工序Ⅱ：粗铣叉口19×5.9两内侧面，确保尺寸mm
进给量：由文件[1]表3.1-29 查得采取硬质合金立铣刀,齿数z = 5，d = 40。
由文件[6]表5-5 得硬质合金立铣刀每齿进给量f 为0.15～0.30 ，由手册得f取0.15mm/z。
铣削速度：由文件[6]表5-6 得硬质合金立铣刀切削速度为45～90 m/min, 由手册得v 取60m/min.
主轴转速：
(3.8.11)
查阅文件[1]表4.2-39，取，故实际切削速度为：
(3.8.12)
切削工时:

当初，工作台每分钟进给量:

查阅文件[1]表4.2-40，取

故有：
(3.8.13)
工序Ⅲ 粗铣16 × 56 两侧面；确保尺寸；
进给量：依据文件[7]表3.3 得:
切削速度：参考相关手册，确定v=0.35m/s，即21m/min。
主轴转速：采取高速钢镶齿三面刃铣刀，，齿数z=18，β =15°。则
(3.8.14)
查阅文件[1]表4.2-39，取，故实际切削速度为：
(3.8.15)
当初，工作台每分钟进给量应为

查阅文件[1] 表4.2-30 ，有 和该值靠近，故选择230mm /min。
切削工时：

(3.8.16)
工序Ⅳ 粗铣叉口前后两侧面及R105mm叉部端面，确保尺寸
（1）粗铣叉口前后两侧面
进给量：依据文件[7]表3.3 得。
切削速度：参考相关手册，确定v=0.45m/s，即27m/min。
采取高速钢镶齿三面刃铣刀，，齿数z=20，β =15°。则
(3.8.17)

查阅文件[1]表4.2-39，取，故实际切削速度为：
(3.8.18)
当 时，工作台每分钟进给量应为

查阅文件[1]表4.2-40，刚好有，故可直接选择该值。
切削工时：
则机动工时为
(3.8.19)
（2）粗铣R105mm 叉部端面
进给量：依据文件[7]表3.3 得
切削速度：参考相关手册，确定v=0.45m/s，即27m/min。
采取高速钢镶齿三面刃铣刀 ,齿数Z=20.则
(3.8.20)
查阅文件[1]表4.2-39，取
故实际切削速度为：
(3.8.21)
取 时,工作台每分钟进给量应为

查阅文件[1]表4.2-40，刚好有，故可直接选择该值。
切削工时：
(3.8.22)
工序Ⅴ 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：依据机床说明书取
切削速度：参考相关手册，确定v=0.45m/s 即27m/min ,采取粗齿锥柄立铣刀，莫氏锥度号数2,齿数Z=3 则
(3.8.23)
查阅文件[1]表4.2-39，取。
故实际切削速度为：
(3.8.24)
当 时，工作台每分钟进给量 为

查阅文件[1]表4.2-30，选择
切削工时：参考文件[9]表9.4-31
(3.8.25)
（2）铣16.5×42.9面
进给量：依据文件[7]表3.3 得
切削速度：参考相关手册，确定v=0.35m/s，即21m/min。
采取高速钢镶齿三面刃铣刀，，齿数z=18。则
(3.8.26)
查阅文件[1]表4.2-39，取。故实际切削速度为：
(3.8.27)
当 时，工作台每分钟进给量应为：

查阅文件[1] 表4.2-40 ， 有 和该值靠近，故选择230mm /min。
切削工时：
(3.8.28)
（3）粗铣16.5×14.5 面
进给量：依据文件[7]表3.3 得
切削速度：参考相关手册，确定v=0.25m/s，即15m/min。
采取高速钢镶齿三面刃铣刀，，齿数z=18。则
(3.8.29)
查阅文件[1]表4.2-39,取。故实际切削速度为：
(3.8.30)
当 时，工作台每分钟进给量应为

查阅文件[1] 表4.2-40 ，有和该值靠近，故选择180mm/min。
切削工时：

(3.8.31)
（4）粗铣铣11×9.65面
进给量：依据《切削手册》表3.3 得
切削速度：参考相关手册，确定v=0.35m/s，即21m/min。
采取高速钢镶齿三面刃铣刀，，齿数z=18。则
(3.8.32)
依据机床说明书，取，故实际切削速度为：
(3.8.33)
当 时，工作台每分钟进给量应为

查机床说明书，有和该值靠近，故选择230mm/min。切削工时：

(3.8.34)
工序Ⅵ 精铣叉口两内侧面
进给量：依据文件[7]表3.3 得:
切削速度：参考相关手册，确定v=0.25m/s，即15m/min。
采取高速钢镶齿三面刃铣刀，，齿数z=18。则
(3.8.35)
查阅文件[1]表4.2-39，取
故实际切削速度为：
(3.8.36)
当 时，工作台每分钟进给量应为

查阅文件[1] 表4.2-40 ，有 和该值靠近，故选择190mm /min。
切削工时：

(3.8.37)
工序Ⅶ 精铣16×56 两侧面
进给量：依据文件[7]表3.3 得
切削速度：参考相关手册，确定v=0.25m/s，即15m/min。
采取高速钢立铣刀，，齿数z=18。则
(3.8.38)
查阅文件[1]表4.2-39，取
故实际切削速度为：
(3.8.39)
当 时，工作台每分钟进给量应为

查阅文件[1]表4.2-40，有和该值靠近，故选择190mm /min。
切削工时：

(3.8.40)
工序Ⅷ 精铣叉口前后两侧面及R105mm 叉部端面,确保尺寸
(1)精铣叉口前后两侧面
进给量:依据文件[7]表3.3 得
切削速度：参考相关手册，确定v=0.35m/s，即21m/min。
采取高速钢镶齿三面刃铣刀，，齿数z=20，β = 8°。则
(3.8.41)
查阅文件[1]表4.2-39，取
故实际切削速度为：
(3.8.42)
当初，工作台每分钟进给量应为

查阅文件[1] 表4.2-40 ， 有 和该值靠近，故选择45mm /min。
切削工时

则机动工时
(3.8.43)
(2)精铣R105mm 叉部端面
进给量：依据文件[7]表3.3 得
切削速度:参考相关手册,确定v=0.45m/s 即27m/min
采取高速钢镶齿三面刃铣刀 ,齿数Z=20.则
(3.8.44)
查阅文件[1]表4.2-39 取。
故实际切削速度为：
(3.8.45)
当 时,工作台每分钟进给量应为

查阅文件[1]表4.2-40,有,故直接选择该值
切削工时：
(3.8.46)
工序Ⅸ 精铣16.5×42.9 面
进给量：依据文件[7]表3.3 得
切削速度：参考相关手册，确定v=0.25m/s，即15m/min。
采取高速钢镶齿三面刃铣刀，，齿数z=18，β = 8°。则
(3.8.47)
查阅文件[1]表4.2-39，取。
故实际切削速度为：
(3.8.48)
当初，工作台每分钟进给量应为

查阅文件[1] 表4.2-40 ， 有和该值靠近，故选择190mm /min。
切削工时：

(3.8.49)
工序X 钻螺纹底孔M10mm 及攻M10×1-7H 螺纹孔
（1）钻螺纹底孔M10mm
进给量：依据文件[7]表2-7 得f=0.1mm/r
切削速度：依据文件[7]表2-13，2-14 查得切削速度v=20m/min
所以:
(3.8.50)
依据机床说明书,取
故实际切削速度为：
(3.8.51)
切削工时：
(3.8.52)
（2）攻螺纹M10×1-7H 螺纹
进给量：依据文件[7]表2-7 得f=0.1mm/r
切削速度：参考相关手册,选择v=0.1m/s=6m/min
(3.8.53)
按机床说明书选择故实际切削速度为：
(3.8.54)
机动工时： (3.8.55)
其中切入，切出，l=3.5mm。
工序Ⅺ 倒角并检验。
分析零件图可知，该零件上共有三处倒角需要加工，其中在叉口和槽口处倒角均是0.8×45°，孔口处倒角为0.4×45°。
采取90°锪钻在转塔六角车床上依次加工这三处倒角。能够选择主轴转速n=545r/min,手动进给。
最终，将以上各工序切削用量、工时定额计算结果，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 4 章 夹具设计
夹具作为辅助装置，其设计质量好坏对零件加工质量、效率、成本和工人劳动强度全部有直接影响，所以在进行夹具设计时，必需使加工质量、生产率、劳动条件和经济性等几方面达成统一，其中确保加工质量是最基础要求，不过依据实际情况有时会有所侧重，如对位置精度要求很高加工，往往着眼于确保加工精度，对于位置精度要求不高而加工批量较大情况，则着眼于提升夹具工作效率。总而言之，在考虑上述四方面要求时，应在满足加工要求前提下，依据具体情况处理好生产率和劳动条件、生产率和经济性关系。
为了提升劳动生产率，确保加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。依据设计任务书，设计加工变速器换档叉16.5 ×42.9 两侧面铣床夹具。本夹具用于卧式铣床,刀具为φ40mm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 问题提出
本夹具关键用来粗铣变速器换档叉16.5×42.9两侧面，这两个侧面对∅15.8孔有一定位置度要求。所以，在本道工序加工时，关键应考虑怎样提升劳动生产率，降低生产成本，而精度不是关键问题。
4.2 夹具设计
(1)定位基准选择
由零件图可知，叉口两端面对∅15.8孔有位置度要求。为了达成定位夹紧要求，据《夹具手册》知定位基准应尽可能和工序基准重合，在同一工件各道工序中，应尽可能采取同一定位基准进行加工，所以应该选择∅15.8孔作为关键定位基准面，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 轴上移动和转动自由度和Y 轴移动自由度；挡板和螺栓限制了工件在X 轴上移动自由度和转动自由度；支承钉限制了工件在Y 轴上转动自由度，又因为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
依据文件[7]表3.28 得
(4.2.1)

其中，
所以

当用两把刀铣削时， (4.2.2)
水平分力： (4.2.3)
垂直分力： (4.2.4)
在计算切削力时，必需把安全系数考虑在内。安全系数 K = K1 K2 K3 K4 。其中， K1 为基础安全系数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)
(4)定位误差分析
夹具关键定位元件是心轴，所以定位误差关键是心轴和工件孔之间装配误差，即轴和孔配合误差。孔尺寸为∅，所选择配合轴尺寸为∅。
所以定位误差为 = 0.043−0=0.043 mm，而孔公差为IT8=0.572，所以< IT8，即最大侧隙能满足零件精度要求。
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结构全部比较简单，为了节省成本，我们应着眼于手动夹紧而不采取机动夹紧。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，方便装卸；夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件加工之前很好对刀。

第 5 章 总结和展望
提升车辆换挡安全性和舒适性，缩短变速器换挡叉产品开发周期，节省制造成本，是关系当今汽车生产企业发展关键原因之一。本文关键从换挡叉性能要求出发，不仅具体叙述了变速器换挡叉工艺规程设计，其中一道工序夹具设计也是本文关键内容之一。在设计过程中进行了简单对比和优化，节省了开发时间和开发成本。全文具体研究工作和结论以下：
1、依据变速器换挡叉性能要求进行变速器换挡叉工艺规程设计，从产品开起源头——设计阶段，控制产品质量，为产品安全性、可靠性奠定基础。
2、为了提升劳动生产率，确保加工质量，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面铣床夹具设计。
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，也没有包含变速器无极变速（CVT）、双离合器变速器（DCT）、自动变速器（AT）等前沿性课题。此次设计仅限于变速器换挡叉工艺规程简单优化和其中一道工序夹具设计。期望在以后学习中能不停提升和完善PRO/E 实体设计能力，紧跟新技术发展，把握变速器换挡叉生产技术最新发展动态，用新技术完善变速器换挡叉产品。

致谢
本课题从选题、开题、设计资料搜集，到论文撰写、修改，无不饱含着导师老师智慧和心血。这期间，老师在学术上给了我热情指导和关心，其广博知识、严谨作风深深地感染了我，使我终生受益。在此毕业设计完成之际，谨向刘老师致以高尚敬意和衷心感谢！除此之外，我还要感谢四年来孜孜不倦栽培我各位领导和我各科老师！
在毕业设计过程中，要尤其感谢同学和好友们给我无私帮助。同时我在设计过程中还参阅了大量文件资料，在此也一并向这些文件原作者表示感谢！
因为这是我第一次做毕业设计，时间也比较仓促，对部分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批评指正！谢谢！

参考文件

[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，.
[3] 张世昌，李旦，高航.机械制造技术基础[M].高等教育出版社，.
[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，.
[7] 艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册[M].机械工业出版社,.
[8] 卢秉恒.机械制造技术基础[M].北京:机械工业出版社,
[9] 杨叔子.机械加工工艺师手册[M].北京：机械工业出版社，.
[10] 陈心德.生产运行管理[M].清华大学出版社,.
[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.简明机械工程师手册[M].上册.云南科技出版社，1988.
[13] 刘守勇.机械制造工业和机床夹具[M].北京：机械工业出版社，.
[14] 牛文志.机床夹具设计几点注意事项[J].金属加工，,（14).
[15]宋春霞.浅谈机械设计和制造[J].中国电子商务，，（12）.

附表

机 械 加 工 工 序 卡 片
工序名称
铰孔
工序号
10

零件名称
变速器换挡叉
零件号
1
零件重量

同时加工零件数
1
材 料
毛 坯
牌 号
硬 度
型 号
重 量
35
HBS180
铸造
3.5kg
设 备
夹 具
名 称
专 用
工 具
名 称
型 号
转塔钻床
C325
专用夹具

安 装
工 步
安装及工步说明
刀 具
量 具
走 刀
长 度
走 刀
次 数
切 削 深 度(mm)
进给量

(mm/r)
主 轴
转 速(r/min)
切 削
速 度(m/min)
基 本
工 时
(min)

1.

2.

3.

4.

钻孔

扩15.5孔

粗铰孔

精铰孔

麻花钻

扩孔钻
铰刀

游标卡尺

55

49

50

50

1

1

1

1

43

0.25

0.1

0.05

0.2

0.5

0.07

0.07

380

198

198

198

18.85

7.54

9.76

9.76

0.92

0.5

3.61

3.61

机 械 加 工 工 序 卡 片
工序名称
粗铣叉口两内侧面
工序号
20

零件名称
变速器换挡叉
零件号

零件重量

同时加工零件数
1
材 料
毛 坯
牌 号
硬 度
型 号
重 量
35
HBS180
铸造

设 备
夹 具
名 称
专 用
工 具
名 称
型 号
卧式铣床
X60
专用夹具

安 装
工 步
安装及工步说明
刀 具
量 具
走 刀
长 度
走 刀
次 数
切 削 深 度(mm)
进给量

(mm/r)
主 轴
转 速(r/min)
切 削
速 度
(m/min)
基 本
工 时
(min)

粗铣叉口两内侧面
硬质合金立铣刀
游标卡尺
卡板
19
1

2

0.15

490

61.54

0.16

机 械 加 工 工 序 卡 片
工序名称
粗铣16x56两侧面
工序号
30

零件名称
变速器换挡叉
零件号

零件重量

同时加工零件数
1
材 料
毛 坯