变速器换挡叉的机械加工工艺规程及夹具设计

1．零件的工艺分析

1.1零件的功用,结构及特点

该零件是以φ15.81F8孔套在轴上,并用螺钉径M1031-7H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。

换挡叉的主要工作表面为操纵槽换挡插脚两端面。主要配合面为φ15.81F8孔，M1031-7H螺纹孔和换挡叉脚侧面51 。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承受一定的压力，因此，要求有一定的强度和韧度。 1.2主要加工表面及其要求 1换挡叉安装孔

孔径Φ15.81F8孔是换挡叉的安装孔，其形状公差遵守包容要求，表面粗糙度Ra12.5μm。 2换挡叉脚端面

换挡叉脚端面的厚度为5.9mm，两端面对孔φ15.81F8轴线的垂直度公差为0.15mm，内端面与操纵槽的对称面的距离为33.5+0.15mm，表面粗糙度Ra为6.3μm。 3换挡叉脚内侧面

换挡叉脚内侧面的宽度为51mm,其对称面与换挡叉头对称面同属一个面表面粗糙度Ra为6.3μm。

4换挡叉头两侧面

换挡叉脚端面的厚度为9.65mm,对称面与φ15.81F8孔及换挡叉脚面属同一面，表面粗糙度Ra为6.3μm。 5操纵槽

操纵槽的宽度为14.2mm,槽底为半圆，半径为R7.1，深度为19.1mm,对称面与换挡叉头内端面的距离为27.6mm, 表面粗糙度Ra为12.5μm，槽平面部分的倒角为0.8345°。 6螺纹孔端面

螺纹孔M1031-7H的端面的粗糙组要求为Ra12.5um。

2．毛坯的选择

2.1确定毛坯的类型，制造的方法和尺寸及其公差

①因零件的材料为锻件，要求成批生产，换挡叉的轮廓尺寸不大且有较多不需要加工的表面，所以毛坯选用模锻锻造成形。

②换挡叉属特殊形零件，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皮生产，故零件的毛坯选用为锻模。锻件公差等级为CTB（见表3-1），加工余量查表3-10，换挡叉脚内侧面留单边余量为2mm, φ15.81F8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.huand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. 2.2确定毛坯的技术要求

①未注明锻造图角为R15,拨模斜度为7°

②锻件正火硬度为180HBS ③材料:35钢 2.3绘制毛坯图

根据任务书图35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,并标注尺寸和技术要求。

3．基准的选择

该换档叉零件图中教多尺寸及形位公差以Φ15.81F8孔及其端面为设计基准的。因此，

1

必须首先加工出Φ15.81F8孔端面及其孔Φ15.81F8，为后续工序作为基准。根据粗、精基准选择原则，确定各工表面的基准如表3-11所示。

3-11 加工表面的基准 序号 1 2 3 4 5 6 加工部位 Φ15.81F8孔 换档叉脚两端面 换档叉脚内侧面510+0.1 换档叉头内侧面 操纵槽 M1031-7H螺纹孔 基准选择 换档叉头外形轮廓及端面（粗基准） Φ15.81F8孔及其端面 Φ15.81F8孔换档叉脚端面及叉脚外侧面 Φ15.81F8孔及叉头内侧面 叉头端面及叉脚两端面 操纵槽中心线及Φ15.81F8孔 4．拟订机械加工工艺路线 4.1确定表面的加工方法

Φ15.81F8孔端面的加工方法为铣削，Φ15.81F8孔的加工方法为钻、扩、铰和孔口倒角，换档叉脚两端面的加工方法铣削-吹砂，其内侧面的加工方法为铣削，叉头两端面、操纵槽的加工方法为铣削，M1031-7H的加工方法为先铣其端面，后定位钻Φ8孔，深度是8mm，再用机用丝锥攻丝，使其达到M1031-7H的要求。 具体加工方法分析如下：

① Φ15.81孔端面的粗糙度要求为Ra12.5μm，公差等级为IT12，粗铣。

② Φ15.81孔内表面粗糙度为Ra3.2μm，公差等级为IT8，查表4-3知Φ15.81F8孔可用

钻-扩-铰 。

③Φ15.81孔口倒角未说明，公差等级为IT14，粗糙度为Ra12.5μm，粗车。 ④换档叉脚两端面，粗糙度为Ra6.3μm，公差等级为IT12，查表4-5知粗铣可达到要求。 换

挡叉脚局部淬火，然后进行吹砂。

⑤ 换档叉脚内侧面510+0.1 ，表面粗糙度为Ra6.3μm，公差等级为IT12，查表4-2可知粗铣即可。

⑥ 换档叉头两侧面，表面粗糙度为Ra6.3μm，公差等级为IT12，查表4-2可知粗铣即可。 ⑦操纵槽，宽度14.2mm, 表面粗糙度为Ra12.5μm，公差等级为IT12，查表4-2可知粗铣即可。

4.2拟订加工工艺路线

2

表4-3 加工方案 工序号 00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 1 30 140 工序内容 毛坯锻件 热处理正火 铣换档叉头左端面，尺寸58mm 铣换档叉头右顶端面，尺寸56mm 钳：校正换档叉 钻、扩、铰Φ15.81F8孔 粗铣换档叉脚外凸端面 铣换档叉脚内平端面 铣换档叉脚内侧面及叉脚两端面倒角1.1345゜ 铣换档叉头两侧面 铣操纵槽（槽平面段两边倒角０.８345゜） 铣未钻螺纹孔端面 钻、攻螺纹孔M1031-7H 换档叉脚局部淬火 磨削换挡叉头两侧面 清洗 检验 设备 XA6132卧式铣床，专用夹具，三面刃铣刀，0~200mm/0.02mm游标卡尺 钳工台 Z525钻床 铣床 铣床 铣床 铣床 铣床 钻床，机用丝锥 5．确定机械加工余量、工序尺寸及公差 加工余量可采用查表修正法确定。换档叉零件第一道工序各工步无基准转换，其余各表面加工均用统一基准且基准重合，故只需查得加工余量以及根据零件情况确定加工余量，便可确定工序尺寸。为保证换档叉脚局部淬火淬深，更要进行一个工艺尺寸链的计算。

根据上述原始资料和加工工艺，查各表面加工余量，确定各表面加工余量，工序尺寸及公差，如表5-1所示。

表5-1 机械加工余量及工序尺寸 工序号 20 40 工序内容 铣换档叉头孔位置左端面 铣叉头右顶端面 钻Φ15.81F8孔 扩Φ15.81F8孔 铰Φ15.81F8孔 孔口倒角 50 60 70 80 90 100

单边余量/mm ２ ２ ７ 0.8 0.21 0.4 1.9 1.6 2 4.25 7.1 1.3 4 工序尺寸/mm ５８ ５６ Φ14 Φ15.6 Φ15.81F8 0.4 8.1 6.5 510+0.1 9.65-0.250 14.2 12.7 Φ8 表面粗糙度Ra/mm 12.5 12.5 12.5 6.3 3.2 12.5 12.5 12.5 6.3 6.3 12.5 12.5 12.5 3

铣换档叉脚外凸端面 铣换档叉脚内平端面 粗铣换档叉脚内侧面 铣换档叉脚内侧面 铣操纵槽 铣未攻螺纹孔M1031-7H端面 定位,钻Φ8孔

攻螺纹孔M1031-7H 120 磨削换挡叉头两侧面 1 0.3 M1031-7H 5.9-0.150 6.3 6．选择机床及工艺设备 6.1选择机床

⑴工序10，60，70，80，90，铣换挡叉头两端面，叉脚两端面几内侧面时，为提高效率，采用两把镶齿三面刃组合铣刀同时加工，铣操纵槽因要铣出半圆R7.1，所以选用特制直径为φ14.2的圆柱立铣刀，以达到要求。考虑到零件为成批生产，应选用范围广的机床，因此选用XA6132型卧式铣床能满足要求；工序50用立式铣床。 ⑵工序40

由于加工零件轮廓尺寸不大，工序包括4个工步，为减少换到时间，选用Z525钻床比较合适。

⑶工序100

攻螺纹孔M1031-7H。由于钻φ8的孔的直径较小，故可采用专用夹具在立式钻床上加工，攻螺纹用M1031-7H的丝锥。 6.2刀具选择

该零件无特殊表面，成批生产，一般采用通用或标准刀具。钻-扩-铰φ15.81F8的孔及倒角，均可用标准刀具，φ14mm标准麻花钻，φ15.6P10扩孔钻；φ15.81P10机用铰刀，φ8直柄麻花钻。

查表5-40可知，铣换挡叉头的两端面，两侧面，叉脚两内侧面，可选高速刚错齿三面刃铣刀，其规格为：直径d=100mm，宽度L=30mm,齿数Z=10mm，孔径D=30mm, 铣操纵槽因要铣出半圆R7.1，所以选用特制直径为φ14.2的圆柱立铣刀;特殊定制直径d=100mm,L=14.2,D=30mm,z=10mm的镶齿的三面刃圆弧铣刀，叉脚两端面用d=125mm,D=40mm,L=40mm,Z=14的镶齿套式面铣刀。 6.3选用夹具

该零件加工工序40采用三爪自定心卡盘,其余工序需用专用夹具加工。 6.4选择量具

该零件属于批量生产，一般采用通用量具。 ⑴选择钻-扩-铰φ15.81F8孔量具.

现按照计量器的不确定地选择该表面加工时所用量具,叉头两端面间距56mm，换挡叉头两侧面间距9.65(0-0.25)mm,套轴筒外径25.5mm,其公差分别为Tce=0.25,和Tt=1.2,粗糙度要求分别为Ra12.5um和Ra6.3μm.查表5-56和表5-59，可选用0-200mm/0.02mm的游标卡尺达要求。铰孔φ15.81F8，此时达到的公差的等级为IT8，由于精度高，加工时每个工件部需要进行测量，故选用极限量规，孔量具选用锥柄圆柱塞规。

⑵选择铣换挡叉脚两端面,内侧面,铣操纵槽的量具,换挡叉脚两端面的距离, ,内侧面,铣操纵槽的间距的公差等级都为IT12均可选用分度值为0.02mm,测量范围为0-200mm的游标卡尺。

⑶攻螺纹孔M10317H

钻φ8孔表面公差等级要求为IT12，可选用0-200mm/0.02mm的游标卡尺 ⑷对换挡叉脚的两端面吹砂

查表5-56和表5-59，可选用0-200mm/0.02mm的游标卡尺。根据生产类型和满足被加工零件的技术要求，且结合工厂现有的生产条件，个工序所选用的机床设备和工艺装备如下表6-2所示：

4

表6-2机床设备和工艺装配表 工序号 10 40 工序内容 铣换挡叉头左端面及右顶端面 ⑴钻φ15.81F8孔 ⑵扩φ15.81F8孔 ⑶铰φ15.81F8孔 ⑷孔口倒角 铣叉脚两端面 铣叉脚内端面 铣叉头两端面 铣操纵槽 铣未攻螺纹孔端面 钻,攻丝螺纹孔M1031-7H 机床设备和工艺装备 XA6132卧式铣床，专用夹具，P10三面刃铣刀，0-200mm游标卡尺 φ14标准麻花钻, 0-200mm的游标卡尺,φ15.6mmP10扩孔钻,φ15.81F8P10机用绞刀,φ15.81F8孔用塞规 50 60 70 80 90 100 XA6132型卧式铣床,专用夹具,0-200mm/0.02mm游标卡尺 XA6132型卧式铣床,专用夹具,P10三面刃铣刀,0-200mm/0.02mm游标卡尺 同工序60的设备 同工序60的设备 同工序60的设备 Z525台式钻床,专用夹具,φ8直炳麻花钻,M1031-7H机用丝锥,0-200mm/0.02mm游标卡尺 7．确定切削用量及基本用时 7.1工序40

1）15.8F8(+0.016)孔至φ15

①确定进给量f

根据《机械制造设计课程设计指导》以下简称《指导》表5-113，取f=0.02d0=0.02315mm/r=0.30mm/r,根据Z525（见《机械制造设计课程设计指导》表5-113）实际纵向进给量取f=0.36mm/r. ②确定切削速度Vc

查《指导》表5-113，取Vc=20m/min ③确定机床主轴转速n. n=

+0.043

1000vc1000?20?r/min?424.6?425r/min ?d03.14?15根据《指导》表5-3，按机床实际转速取n=392r/min,实际切削速度vc=

n?d0392?3.14?15??18.46?18.5r/min 10001000④计算基本时间Tj。 被加工孔的长度l=42.9mm 切入量y=??d0?cot???1~2??mm ?2? 5

=??15?cot60??(1~2)?mm=5.3—6.3mm ?2?? 式中d0为钻头直径（mm）；?为钻头半顶角；常为60。 取y=6mm，切出量?=4mm Tj=

l?y??42.9?6?4??0.45min nf392?0.36⑤确定辅助时间Tf

查《指导》表5-153得，变换刀架的时间为0.05min，变速或变换进给量的时间为0.02min，启动和调节切削液的时间为0.05min，共计Tf=0.12min。 2）φ15.8F8(+0.016)孔至φ15.75

方法同上，查《指导》表5-114，背吃刀量ap=0.375mm，选进给量f=0.48mm/r,机床转速n=392r/min,切削速度vc?19.4m/min，基本时间Tj?0.28min，辅助时间Tf=0.44min。 3）15.8F8(+0.016)孔

查《指导》表5-117，背吃刀量ap=0.025mm，选择进给量f=0.28mm/r,主轴转速n=195r/min,切削速度vc?9.7m/min，基本时间Tj?0.99min，辅助时间Tf=0.56min。 4）倒角C0.4

取n=760r/min,基本时间Tj?0.03min，辅助时间Tf=0.08min。 7.2工序70

已知工件材料35＃钢，硬度为180HBS，高速刚错齿三面刃铣刀直径d=100mm，齿数z=18，已知铣削宽度ae=4.25mm，铣削深度aP=18.4mm

1.确定每齿进给量 查《机械制造技术课程设计指导书》表5-122,fZ=0.02～0.03mm/z,取fZ=0.02 mm/z

2.确定切削速度 查《机械制造技术课程设计指导书》表5-124, Vc＝20～40m/min，取Vc＝30m/min

3.确定主轴转速 n=1000V/∏d=1000330/3.143100=95.54 r/min 查《机械制造技术课程设计指导书》表5-8，相近的主轴转速n =95 r/min 工作台进给量fm=125mm/min

6

+0.043

+0.043

则切削速度 Vc =∏dn/1000 =3.143100395/1000=39.83 m/min 4．确定加工时间

Tj=L+L1+L2/Fm=56+200+3/125=2.07min

启动机床的时间为0.02min.取量具并测量的时间为0.5min共计T辅助2.59min

7.3 工序100，攻螺纹孔M1034-7H ⑴ ①确定进给量f

查表5-113得，f=(0.01-0.02)d,考虑钻头直径小，刚性差，选进给量量选小值，取

f=0.01d=0.0138=0.08mm/r,台式钻床没有自动进给系统，均采用手动进给。 ②确定切削速度Vc 查表5-113得，加工材料为合金钢，考虑到孔径小，切削速度可高些，鼓取Vc=20m/mm ③确定钻床主轴的转速n

n=1000Vc/dπ=1000320/8π=796.2r/min

按表5-3，Z525台式钻床主轴转速可取835r/min，实际切削速度Vc=21m/min. ④计算基本时间Tj

M10*1-7H应钻孔深L=8mm，切人量y=[d/2cotφ+（1-2）]mm=[8/2cot60°+

（1-2）]mm=3.4-4.4mm ,取y=4mm,切人量Δ=4mm . Tj=l+y+Δ/nf=8+4+4/83530.08min=0.24min.

确定辅助时间Tf,查表5-153取工件装夹时间为0.5min，启动机床时间为0.02min，

共计Tf=0.52min. ⑵ ①确定攻螺纹进给量f

因为p=1mm,所以f=1mm/r,查表5-3取Z525钻床主轴转速为n=320r/mm,即机用丝锥

转速为320r/min.

②确定攻螺纹的基本时间Tj

Tj={(L+L1+L2/fn)+ (L+L1+L2/fn1)} L1=(1-3)p=1-3,取L1=2

L2=（2-3）p =2-3,取L2=3。使用丝锥的数量Z=1，丝锥回程的转速为N=320r/min, Tj={(8+2+3/13320)+(8+2+3/13320)} 31=0.08min ③由表5-153确定辅助时间Tf

将钻头换成丝锥02min,丝锥上刷油0.1 min，启动机床0.02min，移动摇臂和丝锥对

准钻套0.06min，取下工件0.3min，共计Tf=0.68min.

8．填写工艺文件

按上述所确定的工艺过程和工艺参数填写机械加工工艺过程卡，如表8-10所示；填写机械加工工序卡片，如8-11至8-20所示。

7

荆楚理工学院机械工程学院 变速器换挡叉 零件名称 材料牌号 35钢 锻件 编制 徐宁 第 1 张 机械加工工艺过程卡片 生产类型 成批生产 毛坯重量 零件编号 刀 具 毛坯种类 指导 审核 量具 刘长青 共 1 张 工序号 工 序 名 称 与 内 容 机 床 夹 具 辅助工具 时间定额（分） 00 10 20 30 40 50

毛坯：锻件 热处理：正火 铣换档叉头左端面和右顶端面 钳：校正换挡叉 钻：1钻φ15.81F8孔至φ14mm 2扩φ15.81F8孔至φ15.60mm 铣换档叉脚两端面，厚6.5 铣换档叉脚内侧面，保证51（）mm 铣叉头两侧面，保证9.65（）mm 粗铣操纵槽至图样要求 铣未攻螺纹孔端面 钻，攻螺纹孔M1031－7H钻φ8mm孔深8mm XA6132铣床 铣夹具 钳夹具 P10三面刃铣刀 麻花钻φ14mmP10 游标卡尺 孔用塞规 校钳工台，正器 Z525钻床 钻夹具 立式铣床 XA6132铣床 XA6132铣床 XA6132 XA6132 铣夹具 铣夹具 铣夹具 铣夹具 铣夹具 Z525钻床 钻床夹具 齿面铣刀 P10三面刃铣刀 P10三面刃铣刀 P10圆弧槽铣刀 P10三面刃铣刀 麻花钻φ8mm机用游标卡尺 游标卡尺 游标卡尺 游标卡尺 游标卡尺 游标卡尺 60 70 80 90 100 110 120 130 140 硬度45HRC，热处理叉脚局部淬火，淬深0.7~1.2mm 吹砂：对换挡叉脚两端面吹砂 辅助：清洗 检：终检 吹砂机 专用夹具

8

机械加工工序卡片 零件编号 生产类型 工序编号 工序名称 设备名称 工步号 10 20 铣叉头右顶端面 铣换挡叉头左孔口端面 工步内容 设备型号 20 铣 卧式铣床 XA6132 成批生产 零件名称 变速器换档叉 材料牌号 35钢 同时加工件数 1 锻件 1 第 1 张 毛坯种类 毛坯重量 夹具编号 夹具名称 工序工时 冷却液 共 10 张 铣夹具 0．23min 柴油 编制 指导 审核 徐宁 （日期） 刘长青 （日期）

（日期） 走刀长度（mm） 26 15 走刀次数 1 1 主轴转速(r/min) 235 235 切削速度(m/s) 73．8 73．8 进给量(mm/r) 0．5 0．5 背吃刀量(mm) 工时定额（min） 2 0．12 2 0．13 9

机械加工工序卡片 零件编号 生产类型 工序编号 工序名称 设备名称 设备型号

零件名称 变速器换档叉 成枇生产 30 钳 毛坯种类 毛坯重量 夹具编号 夹具名称 钳工台 工序工时 校正工具 冷却液 材料牌号 35钢 同时加工件数 锻件 钳夹具 1 第 2 张 共 10 张 编制 徐宁 （日期） 指导 刘长青 （日期） 审核 走刀长度（mm） 走刀次数 主轴转速(r/min) 切削速度(m/s) （日期） 工步号 工步内容 进给量(mm/r) 背吃刀量(mm) 工时定额（min） 10 校正换档叉

10

荆楚理工学院机械工程学院 零件名称 零件编号 生产类型 工序编号 工序名称 设备名称 设备型号 钻 钻床 Z525 走刀长度（mm） 42.9 42.9 42.9 走刀次数 1 1 1 40 大批量 毛坯种类 毛坯重量 夹具编号 夹具名称 工序工时 冷却液 主轴转速(r/min) 392 392 195 换挡叉 材料牌号 35# 锻件 钻夹具 切削油 切削速度(m/min) 18.5 19.4 9.7 机械加工工序卡片 同时加工件数 第 1 张 共 1 张 工序号 50 编制 徐宁 2009-12-27 指导 刘长青 审核 工步号 工步内容 1 +0.043 进给量(mm/r) 0.36 0.48 0.28 背吃刀量(mm) 工时定额（min）

钻φ15.8F8(+0.016)孔至φ15 扩φ15.8F8(+0.016)孔至φ15.75 铰φ15.8F8(+0.016)孔 孔口倒角C0.4 +0.043 +0.043 0.57 2 3 4 0.375 0.72 0.025 2 760 1.55 0.11 11

机械加工工序卡片 零件编号 毛坯种类 锻件 零件名称 变速器换档叉 材料牌号 35钢 共 10 张 生产类型 成枇生产 毛坯重量 工序编号 50 夹具编号 工序名称 铣 夹具名称 铣夹具 编制 徐宁 （日期） 设备名称 工步号 05 10 铣换档叉脚外凸端面 铣换档叉脚内平端面 工步内容 走刀长度（mm） 41 44．5

立式铣床 工序工时 1.32min 指导 刘长青 （日期） 设备型号 冷却液 柴油 审核 （日期） 走刀次数 1 1 主轴转速(r/min) 150 150 切削速度(m/s) 58．9 58．9 进给量(mm/r) 0．43 0．43 背吃刀量(mm) 1．9 工时定额（min） 0．63 1．6 0．69 12

同时加工件数 1 第 4 张 机械加工工序卡片 零件编号 成枇生产 毛坯种类 零件名称 变速器换档叉 材料牌号 35钢 同时加工件数 锻件 1 第 6 张 共 10 张 生产类型 毛坯重量 夹具编号 工序编号 70 铣 夹具名称 铣夹具 编制 工序名称

徐宁 （日期） 工步内容 设备名称 卧式铣床 工序工时 0．35min 设备型号 走刀长度（mm） XA6132 走刀次数 1 冷却液 主轴转速(r/min) 235 柴油 切削速度(m/s) 73.8 指导 刘长青 （日期） 审核 进给量(mm/r) 0.2 （日期） 工步号 05 背吃刀量(mm) 工时定额（min） 保证9.65粗铣换档叉头两端面，（0-0.25）25 mm 4.25 0.53 13

零件编号 生产类型 工序编号 工序名称 设备名称

成枇生产 80 铣 卧式铣床 XA6132 毛坯重量 夹具编号 夹具名称 工序工时 冷却液 毛坯种类 锻件 铣夹具 0.64 柴油 编制 指导 审核 共 10 张 徐宁 （日期） 刘长青 （日期） 工步内容 设备型号 走刀长度（mm） 30 走刀次数 主轴转速(r/min) 1 235 切削速度(m/s) 73.8 进给量(mm/r) 0.2 （日期） 工步号 背吃刀量(mm) 工时定额（min） 05 对称面距叉头内铣操纵槽至图样要求，顶端面27.6mm 7.1 0.64 14

机械加工工序卡片 零件名称 变速器换档叉 材料牌号 35钢 同时加工件数 1 第 7 张 机械加工工序卡片 零件编号 生产类型 工序编号 工序名称 设备名称 工步号 工步内容

零件名称 变速器换挡叉 成批生产 90 铣 卧式铣床 毛坯种类 毛坯重量 夹具编号 夹具名称 工序工时 材料牌号 35钢 同时加工件数 锻件 铣夹具 0.78 编制 指导 1 第 8 张 共 10 张 徐宁 （日期） 刘长青 设备型号 走刀长度（mm） 35 XA6132 走刀次数 冷却液 主轴转速(r/min) 1 150 柴油 切削速度(m/s) 47.1 审核 进给量(mm/r) 0.3 （日期） （日期） 背吃刀量(mm) 工时定额（min） 05 铣未攻螺纹孔M103－7H端面 1.3 0.78

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零件编号 生产类型 工序编号 工序名称 设备名称 设备型号 工步号 工步内容 走刀长度（mm） 8 走刀次数 100 成批生产 毛坯种类 毛坯重量 夹具编号 锻件 钻夹具 编制 共 10 张 钻,攻螺纹 夹具名称 钻床 Z525 工序工时 冷却液 徐宁 1.52mm 柴油 指导 审核 （日期） 刘长青 （日期） （日期） 主轴转速(r/min) 1 835 切削速度(m/s) 21 进给量(mm/r) 0.05 背吃刀量(mm) 工时定额（min）

05 钻φ8mm孔,深8mm,对称面距操纵槽对称面3.1(+0.1-0.1)mm 攻螺纹孔M1031－7H达图要求 4 0.76 10 1 1 320 10.05 1 1 0.76

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机械加工工序卡片 零件名称 变速器换挡叉 材料牌号 35钢 同时加工件数 1 第 9 张 机械加工工序卡片 零件编号 毛坯种类 零件名称 变速器换挡叉 材料牌号 35钢 锻件 同时加工件数 1 第 10 张 共 10张 生产类型 成批生产 毛坯重量 工序编号 120 夹具编号 工序名称 吹砂 夹具名称 专用夹具 编制 徐宁 （日期） 设备名称 吹砂机 工序工时 0.5mm 指导 刘长青 （日期）

设备型号 工步号 工步内容 走刀长度（mm） 走刀次数 冷却液 主轴转速(r/min) 柴油 切削速度(m/s) 审核 进给量(mm/r) （日期） 背吃刀量(mm) 工时定额（min） 05 对换挡叉脚两端面吹砂 0.3 0.5

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9. 机床夹具设计

《一》夹具设计任务

已知工件为变速器换挡叉，材料为35号刚，属大批大量生产。该零件的工艺规程设计如上所

述，现要求设计第100道工序用的攻M1031—7H螺纹孔的夹具。

零件的加工要求为：螺纹孔M1031—7H的表面粗糙度Ra为12.5um，螺纹孔的轴线与换挡叉头圆弧槽的中心轴线相距3.1+-0.1，与Φ15.81F8孔的轴线垂直。

本工序的装备为：Z525型立式钻床及此标准麻花钻。工件上拔叉头端面，Φ15.81F8孔，操纵槽，拔叉脚内侧面均已加工，达到设计图样要求，拔叉脚端面已粗加工。

螺纹孔表面粗糙度Ra为12.5μm，在钻夹具上加工时适当控制切削用量，可以保证孔的尺寸精度要求和表面粗糙的要求，因此，在本工序加工时，主要考虑如何保证螺纹孔轴线与换挡叉头圆弧槽的中心轴线距离。

《二》确定夹具的结构方案 （1）确定定位元件

选用一面两销，心轴和工件孔配合，限制四个自由度。削边销与叉脚内侧面接触，限制一个自由度。偏向轮与工件槽夹紧定位，限制一个自由度，实现工件正确定位。对于工序尺寸3.1±0.1，定位误差△ dw=0.1。该定位方案可行。 （2）确定导向装置

本工序要求对加工孔进行钻一个工步的加工，生产类型为大批生产，选用可换钻套作为刀具的导向元件。 （3）确定夹紧机构

针对大批生产，选用偏向轮夹紧机构。 (4) 夹紧力计算

(1) 由表10-1得 夹紧力 F j=FL/ρ[tan(α+φ 1)+tanφ 2]，ρ=(R+esinβ)/cosα，

α=arctan[ecosβ/(R+esinβ)]

ecosβ= 3， e= 5， R=33， L=160

取偏心轮与夹紧面的摩擦系数和偏心轮与铰链轴的摩擦系数f一样，根据表

10-2得，f=0.2，则摩擦角φ1=φ2=arctanf=

所以得： 夹紧力 F j=5.3F （2）求切削力和切削扭矩： 由表3-54和3-55得

2 0.8

切削力 P x=68Ds0.7 K p。 Kp，切削扭矩：M=34.5D s D=8.4, s=0.2, K p=（σ b/75)0.75 ，σ b=580 。

切削力 P x=264N，切削扭矩：M=1444N2mm

理论夹紧力F jo= P x=264N，取安全系数K=2.7， 夹紧力 F j =K F jo=712.8N，原始作用力F= F j/5.3=134.5N

切削扭矩M=1444N2mm，对工件定位的影响很少，可以忽略。

《三》夹具装配图标注尺寸、配合及技术要求

（1）确定定位元件间的尺寸，心轴与削边销中心距尺寸为96.8

（2）根据加工孔的加工要求，确定钻套中心线与定位偏心轮中心线的尺寸为3.1±0.03，为零件相应尺寸3.1±0.1的公差值的1/3。位置度公差为零件相应尺寸0.1的公差值的1/3。

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（3）心轴中心线与夹具底面的平行度公差为0.02mm。

（4）标注关键件的配合尺寸如图，Φ20H7k6,Φ19H7k6, Φ12H7f9。

《四》夹具操作简要说明

本夹具使用在立式钻床上，加工换挡叉上M10螺纹底孔Φ8.4mm。工件

+0.1

以Φ15.8F8孔、51+01 mm槽，分别在定位心轴、削边销及偏心0mm叉口及14.20

轮上定位。转动手柄，使偏心轮顺时针转动，偏心轮上的对称弧面楔入工件14.2+0.1

mm槽内，定位并夹紧工件。 0

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总结

就我个人而言，通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等。并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。并在设计过程中，学到了很多课堂上没有学到的东西。

能够顺利的完成这次课程设计，首先得助于任晓智老师的悉心指导，还有就是我们小组成员间合理的分工和小组成员们的努力。在设计过程中，由于对零件加工所用到的设备的基本性能和加工范围缺乏全面的了解，缺乏实际的生产经验，导致在设计中碰到了许多的问题。但在我们小组成员的共同努力下，我们通过请教老师和咨询同学，翻阅资料、查工具书，解决设计过程中的一个又一个的问题。在这个过程中，使我对所学的知识有了进一步的了解，也了解了一些设计工具书的用途，同时，也锻炼了相互之间的协同工作能力。在此，十分感谢任晓智老师的细心指导，感谢同学们的互相帮助。在以后的学习生活中，我将继续刻苦努力，不段提高自己。

本说明书主要是汽车变速箱的换挡机构中变速换挡叉的有关工艺规程的设计说明,由于本身及小组成员能力水平有限，设计存在许多错误和不足之处，恳请老师给予指正，谢谢~！

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参考文献

[1] 赵家齐主编.机械制造工艺学课程设计指导书.北京.机械工业出版社，2000

[2] 李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.北京：机械工业出版社，1994 [3] 孙本绪、熊万武编.机械加工余量手册.北京：国防工业出版社，1999 [4] 机床夹具设计手册.北京：中国科学技术出版社

[5] 杨叔子主编.机械加工工艺师手册.北京：机械工业出版社，2001

[6] 刘守勇主编.机械制造工业与机床夹具.北京：机械工业出版社，2000 [7] 田春霞主编.数控加工工艺.北京：机械工业出版社，2006

[8]杜可可主编.机械制造技术基础课程设计指导.北京：人民邮电出版社.2007

[9]倪林涛主编.机械制造工艺与装备习题集和课程设计指导书.北京：化学工业出版社.2003.8

[10]叶伟昌主编机械工程及其自动化简明设计手册（上册）.北京：机械工业出版社.2003.3

[11]孙京平 魏伟主编.互换性与测量技术基础.北京：中国电力出版社.2009

[12]朱冬梅 胥北澜主编.画法几何及机械制图.北京：高等教育出版社2007

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