变速器换挡叉机械加工工艺规程及槽铣夹具方案

1、 1969043202 ：1459919609 扣扣2设计Q扣1 院：机械工程与自动化学院学 业： 机械设计制造及其自动化专 机械制造工艺学课程设计题 目： 变速器换挡叉零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计 XXXXXX 指导教师：职称: XXXXXXXX XXXXXX 职称: XXXXXX 日*年20*月* 任务书 一、设计题目 槽铣床专用夹具设计14.2mm 变速器换挡叉 二、原始资料(1) 被加工零件的零件图（草图） 1张 (2) 生产类型: 5000件/年 三、上交材料(1) 被加工工件的零件图 1张 (2) 毛坯图 1张 (3) 机械加工工艺过程综合卡片 1张 (4) 与所设计夹具对

2、应那道工序的工序卡片 1张 (4) 夹具装配图 1张 (5) 夹具体零件图 1张 (6) 课程设计说明书(5000字左右) 1份 )参考四、进度安排(1) 熟悉零件,画零件图 2天 (2) 选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片 5天 (3) 工艺装备设计(画夹具装配图及夹具体图) 9天 (4) 编写说明书 3天 (5) 准备及答辩 2天 五、指导教师评语 成 绩： 指导教师 日 期 要 摘 本次课程设计的题目是变速器换挡叉14.2mm槽专用铣床夹具设计，通过此次设计，使课本上学到的理论知识在这次课程设计中得到实践，机械制造基础课本上学到的知识，诸如，定位误差的计算，机床类型的选择，

3、加工方式的选择，夹具体设计应注意的问题等，在这次课程设计中都得到了应用，增加了自己理论联系实际 :的能力1运用所学基本理论知识，正确解决了工件在加工时的定位和夹紧问题，选 择合理的方案，进行必要的计算，根据题意设计出符合要求的低成本夹具。2收集有关资料，掌握正确的夹具设计思想、方法和手段，学会了正确使用 有关手册及其它技术资料。 分析研究结构工艺性问题，提高结构设计能力。34进一步了解了有关机床、刀具和量具等的工装知识。 Abstract of The topic curriculum design is 14.2mm Transmission shiftfork slot machine d

4、edicated fixture design, through the design,so that school textbooks to the theory of knowledge in the curriculum design has been the practice, machine-building based on the knowledge learned from textbooks, such as positioning error of calculation, the choice of machine tool types, processing metho

5、ds of selection, specific folder design should be noted, in the course design has been applied both to increase their ability to integrate theory with practice: 1. Learned to use the basic theory of knowledge, the correct solution in the processing of the workpiece positioning and clamping at the ti

6、me of the issue, select a reasonable proposal, to carry out the necessary calculations, based on questions intended to design a fixture to meet the requirements of the low-cost. 2. To gather relevant information, to master the correct fixture design ideas, ways and means to learn the correct use of

7、the manuals and other technical information. 3. Analysis of the structure of the issue of technology to enhance the capacity of the structural design. 4. A better understanding of the machine tools, cutting tools and measuring tools such as knowledge 目录1 1零件的工艺分析及生产类型的确定 1.1零件的用途 . 1 1.2换挡叉的技术要求 . 1

8、 2变速器换挡叉毛坯的选择 1 2.1.确定换挡叉的生产类型 . 1 2.2确定毛坯，绘制毛坯简图 . 2 2.2.1选择毛坯 . 2 2.2.2.确定机械加工余量，毛坯尺寸和公差的前提条件 . 2 2.2.3 确定机械加工余量 . 3 2.2.4 确定毛坯尺寸公差 . 3 2.3绘制换挡叉铸造毛坯简图 . 4 3变速器换挡叉机械加工工艺过程制定 5 3.1工艺基准的选择 . 5 3.2表面加工方法的确定 . 6 3.3加工阶段的划分 . 7 3.4工序的集中与分散 . 8 3.5工序顺序的安排 . 8 3.6确定工艺路线 . 9 3.7加工余量，工序尺寸和公差的确定 . 10 3.8切削用量

9、的计算 . 11 3.9时间定额的计算 . 12 3.9.1辅助时间tf的计算 . 13 3.9.2其他时间的计算 . 13 4铣床夹具设计 13 5课程设计体会 14 6参考文献 16 充值后就可以下载此设计说明书。全套资料包含有相应的word说明书和CAD图纸（共计4张图纸）及机械加工工序、过程卡片各一张。需要全套资料的朋友请联系QQ客服1：1459919609或QQ客服2：1969043202，需要其他设计题目直接联系！ 1零件的工艺分析及生产类型的确定 1.1零件的用途 该零件用M10×1螺钉通过15.81F8孔连接于换挡轴上，操纵杆下端球头插入14.2mm的半圆槽内，通过拨

10、动使它套在轴上左右滑动。此时，卡入双联齿轮退刀槽中的51mm叉口利用两端面拨动齿轮改变位置，达到变速的目的。换挡叉通过上方的14.2mm的半圆槽与操纵杆相连，下方的51mm叉口用于与所控制齿轮所在的轴接触，通过上方的力拨动下方的齿轮变速达到变速的目的。 1.2换挡叉的技术要求 加工表面 公差及精度等级 IT12 6.3叉脚两侧面 0.15 A 拔叉脚两端面?IT? 拔叉脚内表面 ?IT? 拔叉头孔?IT? ? 6.310.3IT13 拔叉下方端面 12.5 IT12 槽内侧面 2变速器换挡叉毛坯的选择 2.1. 确定换挡叉的生产类型 零件的机械加工工艺规程与采用的生产类型密切相关。生产类型是指

11、企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。一般分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型。不同的生产类型，零件的加工工艺是不同的。生产类型主要与零件的年生产量有关。 N=Qn(1+a)(1+b) (2.1) 式中N-零件年生产量（件/年） Q-产品年生产量（台/年） n-每台产品所含零件数（件/年） a-该零件的备品百分率（%） b-该零件的废品百分率（%） 已知该零件的年生产量为8000台/年；n=1件/台；结合生产实际，备品率a和废品率b分别为3%和0.5%。 N=8000×1×（1+3%）×(1+0.5%)件 换挡叉重量2千克，由机械制造技术基础

12、课程设计指南（以下简称设计指南）表2-1查得，变速器换挡叉属轻型零件，该换挡叉生产类型为大批量生产。 2.2确定毛坯，绘制毛坯简图 2.2.1选择毛坯 该零件材料为35号钢，考虑该工件在工作过程中则经常承受交变载荷及冲击载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证工件可靠。由于工件年产量8281件，属大批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故采用模锻成形。从而也提高了生产效率，保证了加工精度。 2.2.2.确定机械加工余量，毛坯尺寸和公差的前提条件 要确定毛坯尺寸和机械加工余量，应先确定如下各项因素 锻件的公差等级 由该零件的功用和技术要求，确定其锻件公差等级为普通级。 锻件质量 根据零

13、件的成品质量2kg，估算为=2.5kg。 锻件形状复杂系数S = （S=2.2） 式中l-零件的长度 b-零件的宽度 -零件材料的密度零件包络体质量 零件的高度 h- - 0.46 由于0.46介 由已知条件得形状复杂系数为S=2.5/136×76×68×7.8×10-6 于0.32和0.63之间，故该换挡叉的形状复杂系数属S2级。 锻件材质系数M 由于该零件材料为35号钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属M1级。 零件的表面粗糙度 该零件的加工表面的粗糙度Ra均大于1.6m。 锻件分模线形状 选择零件长度方向对称平面为分模面，

14、属平直分模线。 2.2.3 确定机械加工余量 根据锻件的质量、零件表面粗糙度、形状复杂系数查设计指南表5-9，由此查得单边余量在厚度方向为1.72.2mm，长度方向为1.72.2mm，宽度方向也为1.72.2mm，换挡叉头中心孔的单面余量查设计指南表5-10查得为2.0mm。 2.2.4 确定毛坯尺寸公差 毛坯尺寸公差根据锻件质量，材质系数，形状复杂系数从设计指南表5-6、表5-7中查得。本零件的毛坯尺寸允许偏差及机械加工余量见表2-1。 表2-1变速器换挡叉毛坯尺寸公差及加工余量 零件尺寸 （mm） 毛坯尺寸公差 mm（） 机械加工余量 （mm）实际取值 （mm） 宽度5121.72.2 长

15、度10.32 1.72.2 9.65宽度2 1.72.2 5.9厚度2 1.72.2 厚度14.22 1.72.2 厚度562 1.72.2 高度12.72 1.72.2 孔径15.82 2 宽度R10.5 1.72.22 长度R105 1.72.2 2 25.5宽度 21.72.2 绘制换挡叉铸造毛坯简图2.3 所得结果，绘制毛坯简图如图2-1所示。由表2-1 图2-1 3变速器换挡叉机械加工工艺过程制定 3.1 工艺基准的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择得正确，合理，可以保证加工质量，提高生产效率，否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产

16、无法进行。定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，再确定粗基准。 精基准的选择 选择精基准时应遵循下列原则：基准重合原则；基准统一原则；自为基准原则；互为基准原则；便于装夹原则。 选择操纵槽和叉轴孔15.8孔作为精基准，零件上的很多表面都可以以它们作为基准，即遵循了“基准统一”原则。 操纵槽作为精基准，并且该换挡叉轴向方向上的尺寸多以该端面作为设计基准，遵循了“基准重合”原则。 叉轴孔15.8的轴线是设计基准，作为精基准可以加工换挡叉脚两内侧面和外圆面，遵循了“基准重合”原则。 粗基准的选择 选择粗基准时应遵循下列原则：余量均匀原则；保证加工表面位置正确的原则；粗基准只能有效使用一次的

17、原则；粗基准平整光洁定位可靠的原则。 选择换挡叉脚内圆面和操纵头左端面为粗基准，可以为后续工序准备好精基准。 3.2 表面加工方法的确定 见表3-1 表3-1 变速器换挡叉零件各表面加工方案 加工表面 尺寸精度等级 表面粗糙度Ra/mm 加工方案 备注 叉轴孔IT8 3.2 粗铰-钻-孔加工方案的经济精度 和表面粗糙度mm 精铰外圆面加工方案的经济换挡叉头外圆 12.5 IT11 粗车 面 精度和表面粗糙度平面加工方案的经济精 IT13 6.3 粗铣操纵头两侧面 度和表面粗糙度平面加工方案的经济精换挡叉头下端 粗铣IT16 12.5 度和表面粗糙度凸台面 外圆面加工方案的经济 粗车IT15 外

18、圆面R10.5 6.3 精度和表面粗糙度孔加工方案的经济精度 粗铣内圆面R105 IT13 6.3 和表面粗糙度平面加工方案的经济精粗铣换挡叉脚内侧-半6.3 IT10 精铣度和表面粗糙度面 半粗铣-平面加工方案的经济精换挡叉脚前后磨-IT12 精铣6.3 端面 度和表面粗糙度 削平面加工方案的经济精粗铣-半12.5 操纵槽 IT10 度和表面粗糙度精铣 螺纹加工方案的经济精攻钻孔-12.5 内螺纹孔IT13 度和表面粗糙度 螺纹平面加工方案的经济精 12.5 操纵头右端面IT13 粗铣 度和表面粗糙度 3.3 加工阶段的划分 该换挡叉可将加工阶段划分为粗加工，半精加工和精加工3个阶段。 粗加

19、工阶段： 将精基准（操纵槽和叉轴孔）准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求。 粗铣操纵头右端面，换挡叉脚内表面，换挡叉脚两端面，操纵头侧面和换挡叉凸台面。 粗车外圆面。 半精加工阶段：完成换挡叉脚两端面，换挡叉脚内侧面的精铣加工和螺纹孔9mm的钻，攻螺纹的加工。 精加工阶段：进行换挡叉脚两端面的磨削加工。 3.4 工序的集中与分散 该换挡叉的生产类型为大批生产，因此选用工序集中原则安排换挡叉的加工工序。采用高效专用设备及工艺装备，以提高生产率，工序装夹的次数少，易于保证表面间位置精度，还能减少工序间运输量，缩短生产周期。 3.5 工序顺序的安排 机械加工工序的安

20、排 遵循“基面先行”原则，先加工精基准-操纵槽和叉轴孔。 遵循“先粗后精”原则，先进行粗加工工序，后安排精加工工序。 遵循“先主后次”原则，先加工主要表面-操纵槽，叉轴孔和换挡叉脚 两端面，后加工次要表面-操纵头两侧面和外圆面等。 遵循“先面后孔”原则，先加工各平面，最后进行螺纹孔的加工。 热处理工序的安排 模锻成型后切边，进行调质，可使零件的综合力学性能好，换挡叉脚两端面在精加工之前进行局部高频淬火，提高其耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力。 辅助工序的安排 粗加工换挡叉脚两端面和热处理后，安排校直工序。 半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序。 精加工后，安排去毛刺，清洗和终检工序。 综上所

21、述，该换挡叉工序的安排顺序为：基准加工-主要表面粗加工及一 些余量大的表面加工-主要表面半精加工及次要表面加工-热处理-主要表面精加工 3.6 确定工艺路线 换挡叉的工艺路线，机床设备及工艺装备见表3-2。 表3-2 换挡叉工艺路线及设备，工装的选用 工序号 工序名称 机床设备 刀具 量具 1 粗铣换挡叉头前后两端 面立式铣床X51 高速钢套式面铣刀 游标卡尺2 粗铣换挡叉左端面 立式铣床X51 高速钢套式面铣刀 游标卡尺 3 半精铣换挡叉后端面 立式铣床X51 高速钢套式面铣刀 游标卡尺 4 粗铣、半精铣操纵槽、去槽口尖角 立式铣床X51 三面刃铣刀、平锉 游标卡尺 5 粗扩.精扩铰.20.

22、5孔 倒角四面组合 转床扩孔钻、铰刀、 卡尺、塞规6 半精铣叉下端面，钻 螺纹孔M10立式铣床X51 高速钢套式面铣刀 麻花钻，丝锥 内径千分尺尺7 校正叉脚 钳工台 手锤 8 粗铣叉脚两端面卧式双面1 铣床三面刃铣刀 游标卡尺 9 铣叉爪口内侧面 立式铣床X51 铣刀 游标卡尺 10 半精铣叉脚两端面卧式双面 三面刃铣刀 游标卡尺 铣床11 去毛刺 钳工台 平锉 内径千分尺12 中检 塞规、百分 表、卡尺13 热处理淬火机等 14 校正叉脚钳工台 手锤 15 清洗 清洗机 塞规，百分 表，卡尺等16 终检 塞规，百分 表，卡尺等 加工余量，工序尺寸和公差的确定3.7 工序尺寸及公差的确定有两

23、种情况：一种是工序尺寸及其公差与零件上某设计尺寸或其他工序尺寸相关，需要通过解算尺寸链的方法来确定。另一种是工序尺寸及其公差仅与工序余量有关，如加工过程中不存在基准转换的情况。此时，可按如 下方法确定个工序尺寸和公差：确定该加工表面的总余量，再根据加工路线确定各工序的基本余量，并核 对第一道工序的加工余量是否合理。自终加工工序起，即从设计尺寸开始，至第一道工序，逐次加上（对被包 容面）或减去（对包容面）个工序的基本余量，便可得到各工序的基本工序尺寸。除终加工工序外，根据各工序的加工方法及其经济加工精度，确定其工序 公差和表面粗糙度。 ”以单向偏差方式标注工序尺寸，并可作适当调整。 按“入体原则

24、 加工余量，工序尺寸和公差的计算： 加工余量和工序尺寸公差的确定。根据课程设计要求，这里只作工序4 粗铣，半精铣操纵槽，去槽口尖角工序 4IT10，序余量为半简明手册表查1-22精铣工步工1mm已知工序公差 （+0.1），工序尺寸为14.2mm，根据入体原则，则半精铣工步的工序尺寸和偏差 14.2。为 已知毛坯总余量3.6mm，所以粗铣工步的工序余量为3.6-1=2.6mm。由设计指南表5-29得粗铣工步的工序公差为IT11（+0.11），则粗铣工步的工序基 13.2。14.2-1=13.2mm，工序尺寸和公差为 本尺寸为 ，基本尺寸为，公差为13.2-2.6=10.6mm毛坯槽总余量为3.6

25、mm，尺寸和 。偏差为10.6工序2的加工余量，工序尺寸和公差见表3-4 表3-3 工序2加工余量，工序尺寸和公差表 工序名称 工序余量 工序公差 工序基本尺寸 工序尺寸和公差 14.2 ）IT10半精铣操纵槽 （+0.114.2 1 IT11 13.2 粗铣操纵槽13.2 2.6 （+0.11） 10.6 毛坯槽10.6 3.6 3.8 切削用量的计算 根据课程设计要求，只作第4工序的切削用量确定方法 工序4粗铣，半精铣操纵槽，去槽口尖角 背吃刀量的确定 半精铣工步的背吃刀量ap=0.5mm 粗铣工步的背吃刀量ap=1.3mm 进给量的确定 粗铣工步的进给量，由机械制造技术基础课程设计指导课

26、程表5-19，按 背吃刀量30mm，机床动力510kw，零件夹具刚度中等的条件，fz=0.080.1mm/z,选取fz=0.1mm/z。 切削速度的计算 由机械制造技术基础课程设计指导课程表5-20,按照d/z=200/12,查得v=268m/min，由公式（3-1）可求得该工步铣刀转速n=426.75r/min，由机械制 造技术基础课程设计指导课程 表4-15所列X51型立式铣床的主轴转速，取转速n=490r/min。再将此转速代入公式（3-1），可求的该工步的实际切削速度： 半精铣工步的进给量，由机械制造技术基础课程设计指导课程表5-19， 按背吃刀量30mm，机床动力510kw，零件夹具

27、刚度中等的条件，fz=0.080.1mm/z,选取fz=0.1mm/z，由机械制造技术基础课程设计指导课程表5-20,按照d/z=200/12,查得v=268m/min，由公式（3-1）可求得该工步铣刀转速n=426.75r/min，由机械制造技术基础课程设计指导课程表4-15所列X51型立式铣床的主轴转速，取转速n=490r/min。再将此转速代入公式（3-1），可求的该工步的实际切削速度： 3.9 时间定额的计算 工序4粗铣，半精铣操纵槽，去槽口尖角 粗铣工步，由机械制造技术基础课程设计指导课程表5-43公式 tj=式中=2×14=28mm。=25mm,取=2mm。= 。+2=5

28、3mm=+(13) fMz=f×n=fZ×Z×n=0.1×。 12×490=588mm/min。 将上述结果代入公式×1=0.14min=8 tj=3.9.1辅助时间tf的计算 工序4粗铣，半精铣操纵槽，去槽口尖角 粗铣工步，tf=0.15×8.4s=1.26s； 半精铣工步，tf=0.15×8.4s=1.26s； 3.9.2其他时间的计算 除了作业时间（基本时间和辅助时间之和）以外每道工序的单件时间还包括布置工作地时间，休息和生理需要时间和准备和终结时间。由于本零件中拨插的生产类型为大型生产，分摊到每个工件上的时

29、间甚微，可忽略不计；布置工作地时间tb是作业时间的2%7%，生理需要时间与休息时间tx是作业时间的2%4%。本例均取为3%，则各个工序的其他时间(tb+tx)可按关系式(3%×3%)(tf+tj)计算， 工序2粗铣，半精铣操纵槽，去槽口尖角 粗铣工步，tb+tx=6%×(1.26s+8.4s)=0.58s； ；(1.26s+8.4s)=0.58s半精铣工步，tb+tx=6%×4铣床夹具设计 采用调整法加工这批换挡叉工件，针对槽加工工序，进行专用铣床夹具结构方案设计。 确定夹具的结构方案 （1）确定定位元件 根据零件图槽所要求的尺寸，选用支撑钉定位方案，定位短心轴与工件定位孔配合，限制二个自由度，支撑钉与工件叉口接触限制一个自由度，定位平面与工件接触限制三个自由度，实现工件正确定位。分析定位误差 -=(15.8+0.043)mm-(15.8-0.018)mm=0.061mm = 此值小于工件相应尺寸公差0.2mm的1/3。因此定位方案合理 （2）确定夹紧机构 采用压板夹紧机构进行压紧工件，实现压紧。 根据生产率要求并针对定位方案的特点，采用压板夹紧机构，使压紧力指向定位平面中心，压紧平稳并可以保证工件