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1、目目 录录1 零件工艺性分析11.1 换挡叉的概述 11.2 换挡叉的技术要求 11.3 分析换挡叉的工艺性 21.4 确定换挡叉的工艺类型 32 换挡叉机械加工工艺规程设计.32.1 换挡叉材料及毛坯制造方法.32.2 确定毛坯尺寸公差和加工余量.32.3 定位基准的选择 42.4 制订工艺路线 52.5 确定切削用量及基本工时.73 铣槽 14 专用机床夹具设计 .123.1 设计主旨123.2 夹具设计124 课程设计总结136 参考文献131 零零件件工工艺艺性性分分析析1.11.1 换挡叉的概述换挡叉的概述1.1.11.1.1 换挡叉的功用换挡叉的功用换挡叉头以孔套在变素差叉轴上，并
2、用销钉经孔与变速叉轴联接，换挡叉脚则夹在双联变换齿轮的槽中，当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过换挡叉头部的操纵槽带动换挡叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，换挡叉脚拨动双联变速齿轮在花键轴上滑动以变换档位，从而改变机器的运转速度。1.1.21.1.2 换挡叉的结构特点换挡叉的结构特点换挡叉在改变档位时要承受弯曲应力和冲击载荷的作用，因此该零件应具有足够的强度、刚度和韧性，以适应换挡叉的工作条件。该零件的主要工作表面为换挡叉脚两端面、叉轴孔和锁销孔，在设计工艺规程时应重点予以保证。1.21.2 换挡叉的技术要求换挡叉的技术要求换挡叉零件技术要求如下表换挡叉零件技术要求如下表加工表面尺寸及偏
3、差/mm公差及精度等级表变粗糙度 Ra/m形位公差/mm换挡叉头两端面42IT1312.5换挡叉头部上端面21IT136.3换挡叉头部方槽两侧面14IT133.2换挡叉头部方槽底面5 . 0011IT143.2孔16027. 0016IT80.2换挡叉脚两端面1 . 02 . 08IT110.8换挡叉脚内表07. 0043RIT103.2该换挡叉形状特殊、结构简单，属典型的叉杆类零件。为实现换挡、变速的功能，其叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求较高。差脚两端面以及换挡叉头部方槽两侧面在工作中需承受冲击载荷为增强其耐磨性，该表面要求高频淬火处理，硬度为 55-63HRC；为保证换挡叉换
4、挡时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对叉轴孔mm 垂直度027. 0016为 0.1。为保证换挡叉在叉轴上有准确的位置，该换档位准确，换挡叉采用螺栓螺纹连接定位。为保证整个零件的硬度和加工性能，要求对整个零件进行热处理、调质，硬度为18-25HRC。综上所述，该换挡叉零件的各项技术要求制定的较为合理，符合该零件在变速箱中的功用。1.31.3 分析换挡叉的工艺性分析换挡叉的工艺性分析零件图可知，拨插头两端面和差脚两端面均要求切削加工，且在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少里加工面积，又提高了换挡时叉脚端面的接触刚度；mm16孔的端面为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏以保证孔的加工精度；另外，该零件
5、除主要工作表面（换挡叉脚两端面、内表面mm 和差轴孔mm）外，其余表面加07. 0043R027. 0016工精度均较低，不需要高精度机床加工，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的加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。1.41.4 确定换挡叉的工艺类型确定换挡叉的工艺类型设计要求该零件的生产类型为大批生产。2 换换挡挡叉叉机机械械加加工工工工艺艺规规程程设设计计2.12.1 换挡叉材料及毛坯制造方法换挡叉材料及毛坯制造方法由于该换挡叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强换挡叉的强度和冲击韧度，获得纤
6、维组织，毛坯选用铸件，该换挡叉的轮廓尺寸不大，且生产类型属于中批生产，为提高生产率和铸件精度，以采用砂型铸造方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度为 5。2.22.2 确定毛坯尺寸公差和加工余量确定毛坯尺寸公差和加工余量要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。面2.2.12.2.1 铸件机械加工余量等级铸件机械加工余量等级查表 2-51得铸件机械加工余量等级为 FH，取 G 级。2.2.22.2.2 铸件公差等级铸件公差等级由于铸件选择机器造型，材料为 ZG45，生产类型为大批量，查表 2-11得铸件公差等级 CT 为 812 级，取 10 级。2.2.32.2.3 确定铸件基本尺寸确
7、定铸件基本尺寸换挡叉铸件尺寸公差、加工余量和基本尺寸如下：换挡叉铸件尺寸公差、加工余量和基本尺寸如下：2.32.3 定位基准的选择定位基准的选择2.3.12.3.1 粗基准粗基准作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。粗基准：选择换挡叉脚两端面和内表面作为粗基准。2.3.22.3.2 精基准精基准根据该换挡叉零件的技术要求和装配要求，选择换挡叉头右端面和叉轴孔mm027. 0016做为精基准，零件上的很多表面都可以采用他们作基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则。叉轴孔mm 的轴线是设计基准，选用其做精基准定位加工换挡叉脚两端面，实027. 0016加工表面公差等级加工面基本尺寸
8、铸造尺寸公差机械加工余量公差等级RMA毛坯基本尺寸换挡叉头部上端面10212.4G1.423.6换挡叉头部方槽两侧面0换挡叉头部方槽底面0换挡叉头部两侧面10422.8G1.446.2螺纹孔端面10142.2G1.416.5孔160换挡叉脚两端面1082G1.411.8换挡叉脚内表面10R433.2G1.4R40.8现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。选用换挡叉左端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”的原则，因为该换挡叉在轴方向的尺寸多以该端面作为设计基准；另外，由于换挡叉刚性较差，受力易产生弯曲变形，为了避面在机械加工中产生加紧变形，根据夹紧力应垂直于主要定位基面，并
9、应作用在刚度较大部位的原则，夹紧力作用点不能做用在叉杆上。选用换挡叉头右端面作精基准，夹紧可作用在换挡叉左端面上，加紧稳定可靠。2.42.4 制订工艺路线制订工艺路线2.4.12.4.1 工艺路线方案一工艺路线方案一工序 1：粗铣换挡叉头左右两端面工序 2：钻mm 孔。16工序 3：拉mm 孔至图样尺寸。16工序 4：锪mm 孔处倒角 145。16工序 5：粗铣换挡叉头上端面。工序 6：粗铣精铣换挡叉头部方槽。工序 7：粗铣精铣磨削换挡叉脚两端面。工序 8：粗铣精铣换挡叉脚内表面。工序 9：粗铣螺纹孔端面。工序 10：钻 M10mm 底孔 8.5mm，倒角 120 ，攻螺纹 M10mm。工序
10、11：清洗。工序 12：终检。2.4.22.4.2 工艺路线方案二工艺路线方案二工序 1：粗铣换挡叉头左右两端面工序 2：钻mm 孔。16工序 3：拉mm 孔至图样尺寸。16工序 4：锪mm 孔处倒角 145。16工序 5：粗铣精铣磨削换挡叉脚两端面。工序 6：粗铣精铣换挡叉脚内表面。工序 7：粗铣换挡叉头上端面。工序 8：粗铣精铣换挡叉头部方槽。工序 9：粗铣螺纹孔端面。工序 10：钻 M10mm 底孔 8.5mm，倒角 120 ，攻螺纹 M10mm。工序 11：清洗。工序 12：终检。2.4.32.4.3 工艺方案的比较与分析工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一是先加工换挡叉
11、头部两端面及 16mm 孔，再加工换挡叉头部方槽，再加工换挡叉脚部端面及内表面，最后加工 M10mm 螺纹孔。方案二是先加工换挡叉头部两端面及 16mm 孔，再加工换挡叉脚部端面及内表面，再加工换挡叉头部方槽，最后加工 M10mm 螺纹孔。显然在加工换挡叉脚部端面及内表面之后在加工换挡叉头部方槽，较易保证方槽的加工精度和形位公差，所以方案二较合理。2.4.42.4.4 工艺路线确定工艺路线确定在综合考虑工序顺序安排原则的基础上，表 4 列出了换挡叉的工艺路线。表表 4 换挡叉工艺路线及定位基准、设备的选用换挡叉工艺路线及定位基准、设备的选用工序号工序名称机床设备刀具定位基准1同时粗铣换挡叉头左
12、右两端面卧式双面铣床三面刃铣刀叉脚左侧边2钻 16mm 孔四面组合钻床麻花钻、扩孔钻叉脚内表面和叉顶部侧面3拉 16mm 孔拉床拉刀叉脚内表面和叉顶部侧面4锪 16mm 孔处倒角145钻床锪钻叉脚内表面和叉顶部侧面5粗铣精铣换挡叉脚两端面卧式双面铣床三面刃铣刀16mm 孔，叉头部右端面6粗铣精铣叉脚内侧面立式铣床 X51铣刀16mm 孔，叉脚外曲面7粗铣换挡叉头上端面，立式铣床 X51铣刀16mm 孔，叉脚并粗铣、精铣方槽内表面8粗铣螺纹孔端面立式铣床 X51铣刀16mm 孔，叉脚内表面9钻 M10mm 底孔8.5mm 倒角 ，120攻 M10mm 螺纹四面组合钻床麻花钻，锪钻16mm 孔，叉
13、脚内表面，叉头右端面10去毛刺钳工台平锉11中检12热处理换挡叉脚两侧面和方槽两侧面高频淬火淬火机等13校正换挡叉脚钳工台手锤14磨削换挡叉脚两端面平面磨床M7120A砂轮16mm 孔，叉头部右端面15清洗清洗机16终检2.52.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时2.5.12.5.1 切削用量的计算切削用量的计算工序 1：同时粗铣换挡叉头左右两端面。该工序就一个工步，即同时粗铣换挡叉头左右两个端面。（1）背吃刀量的确定 mm1 . 22)422 .46(pa（2）进给量的确定 由表 5-7，按机床功率 510kW、工件夹具系统刚度为中等条件选取，该工件的每齿进给量取为 0.08m
14、m/z。zf（3）铣削速度计算 由表 5-9，按镶齿铣刀、d/z=80/10 的条件选取，铣削速度 v 可取为44.9m/min。由公式（5-1）n=1000v/d 可求得该工序铣刀转速，即n=100044.9m/min/80=178.65r/min，参照表 4-15 所列 X51 型立式铣床的主轴转速，取转速 n=160r/min。再取此转速代入公式（5-1） ，可求出该工序的实际铣削速度 v=nd/1000=40.2m/min。工序 2：钻 16mm 孔。（1）背吃刀量的确定 由表 2-28，mm。15pa（2）进给量的确定 查表 5-22，按钢件 45 刚查表得进给量取=0.25mm/r
15、。 f（3）切削速度的确定 查表 5-22 得切削速度 v=20m/min.工序 3：拉 16mm 孔。（1）背吃刀量的确定 mm。11516pa（2）进给量的确定 查表 5-33 得拉削进给量=0.05mm/zzf（3）切削速度的确定 查表 5-34，取第 2 组切削速度，切削速度为 v=4m/min.工序 4：锪 16mm 孔两端倒角 145（1）背吃刀量的确定 mm7 . 045sin1 pa（2）进给量的确定 查表 5-32，取进给量=0.10mm/r.f（3）切削速度的确定 查表 5-32，取切削速度 v=14m/min.工序 5：粗铣精铣换挡叉脚两端面本工序由两个工步组成，即工步
16、1：同时粗铣换挡叉脚两端面；工步 2：同时精铣换挡叉脚两端面。（1）背吃刀量的确定 工步 2 的机械加工余量为 1mm，所以工步 1 的背吃刀量mm；工步 2 的背吃刀量mm。9 . 019 . 11pa12pa（2）进给量的确定 工步 1：查表 5-7，取每齿进给量= 0.08mm/z；工步 2：查表 5-zf8，进给量=1.5mm/r。f（3）铣削速度的确定 工步 1：铣削速度同工序 1，即:v1=40.2m/min；工步 2：铣削速度同工步 1，即 v2=40.2m/min.工序 6：粗铣精铣叉脚内侧面本工序由两个工步组成，即工步 1：粗铣换挡叉脚内侧面； 工步 2：精铣换挡叉脚内侧面。（1）背吃刀量的确定 工步 2 的机械加工余量为 1mm，所以工步 1 的背吃刀量mm；工步 2 的背吃刀量mm。2 . 112 . 21pa12pa（2）进给量的确
