变速器换挡叉说明书

课程设计说明书

学 院： ******

题 目： 变速器换挡叉工艺工装设计

专业： 机械设计及其自动化 班级： 1092 学号： 12 学生姓名： ***** 导师姓名： ******* 完成日期： 2012-1-6

湖南工程学院

课 程 设 计 任 务 书

课程名称 机 械 制 造 技 术 基 础

题 目 设计变速器换挡叉机械加工工艺工装

专业班级 学生姓名 学号 指导老师 审 批

任务书下达日期 2011年12月26日 设计 完 成日期 2012年1月6 日

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设计内容与设计要求 一．设计内容 1、设计机械加工工艺规程； 2、对指定工序进行工序设计； 3、设计指定工序的专用夹具。 二．设计要求 1、编制零件的机械加工工艺规程，填写工艺过程卡； 2、按教师要求设计指定工序，填写工序卡； 3、设计专用夹具装配图； 4、设计专用夹具夹具体的零件工作图； 5、撰写设计计算说明书。 生产类型：中批 说明书内容 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 课程设计封面； 任务书（插入零件图）； 说明书目录； 设计计算过程； 参考文献； 总结与体会； 附录。 进度安排 第一周：熟悉零件结构及加工要求；设计零件机加工工艺规程，填写工艺过程卡片；设计指定工序，填写工序卡片。 第二周：设计指定工序的专用夹具，画出夹具装配图。 第二周：设计专用夹具夹具体的零件工作图；整理设计说明书。 参考文献 1、李洪主编《机械加工工艺手册》 2、王绍俊主编《机械制造工艺设计手册》 3、倪小丹主编《机械制造技术基础》 4、王益民主编《机械制造工艺课程设计指导书》 5、王永康主编《机械制造技术课程设计指导书》 6、杨黎明主编《机床夹具设计手册》

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附零件图

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目 录

一、零件分析

1、变速器换挡叉的作用?????????????????6 2、技术条件分析????????????????????6 二、工艺规程的设计

1、确定毛坯的制造方法?????????????????8 2、基准的选择?????????????????????8 3、变速器换挡叉各表面、孔的加工方案??????????9 4、制定工艺路线????????????????????9 5、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定???????9 6、确定进给量、切削速度、刀具和量具??????????10 三、铣夹具设计

1、确定方案??????????????????????12 2、夹紧方案??????????????????????12 3、参考文献??????????????????????14 四、心得体会????????????????????? 15

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一、零件分析

跃进牌汽车属于小型机械，查阅《机械制造工艺设计简明手册》，其生产类型为中批生产。

（一）变速器换挡叉的作用

图1-6为跃进牌汽车变速器三四档换挡叉。它用一M10*1螺钉通过Φ15.81F8孔连接于换挡轴上，操纵杆下端球头插入14.2㎜上偏差+0.1下偏差0槽内，可拨动它连同换挡轴一起左右移动，此时，卡入双联齿轮退刀槽中的叉口51㎜利用两端面拨动齿轮改变位置，达到变速的目的由。 （二）技术条件分析

由零件图可知，该零件的材料为35钢，锻造成型，两叉口淬火全厚硬度45HRC，零件正火硬度180HBS，去毛刺。 1.孔径精度

孔径精度直接影响轴的回转精度，它包括孔的尺寸精度与孔的形状精度两项内容。

（1）孔的尺寸精度 Φ15.81F8孔的尺寸精度为IT8。

（2）孔的几何形状精度 作为轴承孔，其圆柱度要求较为严格，圆柱度为0.008㎜。

2.孔与平面之间的相互位置精度 1）孔与平面之间的平行度

孔与平面之间的平行度误差会影响安装精度。 Φ15.81F8孔与平面平行度误差为0.025㎜。 2）孔与平面之间垂直度

孔的轴线与端面不垂直，会产生端面圆跳动，影响使用性能。 Φ15.81F8孔与平面垂直度误差为0.025㎜；

3.平面与平面之间的相互位置精度

平面与平面之间的垂直度误差和平行度误差，有的会影响安装精度，有的虽然不会影响使用性能，但在加工过程中，需要利用相互垂直的平面作为定位基面时，必须严格控制其相互位置精度。

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（1）叉口前平面与后平面的平行度误差为0.02㎜，与A端面的垂直度误差为0.15。

（2）尺寸为9.65的前后两端面的平行度误差为0.02㎜。 （3）操纵槽内两端面的平行度误差为0.025㎜。 （4）叉口处尺寸51两端面平行度误差为0.05㎜。 4.平面形状精度

凡定位表面与安装基面都必须平整光洁，以增加安装接触面积，提高接触刚度。 （1）叉口前平面与后平面的平面度允差均为0.03㎜。 （2）尺寸为9.65的前后两端面的平面度允差为0.02㎜。 （3）叉口处尺寸51两端面平面度允差为0.02㎜。 6.表面粗糙度

各表面根据使用需要，规定了相应的表面粗糙度：Φ15.81F8孔两端倒角为0.4㎜×45o表面粗糙度值为3.2，Φ15.81F8孔的上下两平面的表面粗糙度值为6.3和12.5，以Φ15.81F8孔的轴心线为基准的两侧面表面粗糙度值为6.3，螺纹孔端面表面粗糙度值为12.5，叉口半径为105处表面粗糙度值为6.3，叉口的左右两端面和前后两端面表面粗糙度值均为6.3。

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二、工艺规程的设计 1、确定毛坯的制造方法：

零件材料为35钢，零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用锻造，锻造精度为2级，能保证锻件的尺寸要求，这从而提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。 2、基准的选择：

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。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。

在铣床上加工变速器换档叉时，以?15.81mm内孔作为粗基准。满足粗基准的选择原则。

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：①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。②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。③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。④选择加工表面本身作为定位基准，即“自为基准”。⑤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、变速器换挡叉各表面、孔的加工方案：

（1）支架各表面的加工方案：变速器换挡叉的加工表面有尺寸9.65前后两端面、尺寸51两端面、尺寸11处端面、操纵槽两内侧面、叉口两侧面、螺纹孔端面，由于它们的粗糙度要求都在3.2—12.5之间，所以都可以用先粗铣、再精铣的加

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工方法。

（2）孔的加工方案：Φ15.81F8孔的加工精度为IT8，配合公差为F8，属于间隙配合。鉴于孔径为15.8,可以预先铸出然后采用钻-扩-绞的方法加工。 4、制定工艺路线：

制定工艺过程的出发点,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情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 （1）工艺路线方案一： 00模型锻造 10正火处理

20车A端面，钻-扩-绞孔Φ15.81 30粗铣尺寸9.650-0.25前后两端面 40铣尺寸51两侧面 50铣尺寸11处端面 60铣尺寸14.2两内侧面 70铣叉口两侧面5.90-0.15 80铣螺纹孔端面 90精铣尺寸51两端面 100精铣尺寸9.650-0.25两端面 110精铣尺寸5.90-0.15两内侧面 120钻M10螺纹孔，攻M10丝 130去毛刺 140局部淬火处理 150检验入库

（2）工艺路线方案二： 00模型锻造

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10正火处理

20车A端面，钻-扩-绞孔Φ15.81 30粗铣尺寸9.650-0.25前后两端面 40精铣尺寸9.650-0.25两端面 50铣尺寸51两侧面 60精铣尺寸51两端面 70铣叉口两侧面5.90-0.15 80精铣尺寸5.90-0.15两内侧面 90铣尺寸11处端面 100铣尺寸14.2两内侧面 110 铣螺纹孔端面 120钻M10螺纹孔，攻M10丝 130去毛刺 140局部淬火处理 150检验入库

工艺方案的比较与分析：

上述两个方案比较：方案一先完成所有表面的粗加工，再完成精加工，而方案二精加工与粗加工穿插在一起加工，这就使得方案二加工出来的产品比方案一加工的产品，精度和表面质量更高，选取方案一为最终方案。 5、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

工序30粗铣尺寸9.650-0.25前后两端面，其加工余量为2mm 其粗糙度要求为6.3，其加工余量为Z=2㎜ 6、确定进给量、切削速度、刀具和量具：

切削用量包括背吃刀量ap、进给量f和切削速度v。确定顺序先确定ap、f再确定v。

（1）切削用量 本工序为粗铣9.650?0.25两端面，粗铣10.3端面，所选刀具为高速钢三面刃铣刀。

求得V=21.68，n=86.3 r/min，选用n=95r/min=1.58r/s，则实际切削速度

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v=0.38m/s，实际的每齿进给量为fz=0.08mm/z。

Fc=596N，Pc=0.23KW，故选择可用。

fz=0.08mm/z，fMz=47.5mm/min，n=95r/min，v=0.38m/s

（2）基本时间 三面刃铣刀铣平面的基本事件为

Tj=

l?l1?l2 fMz式中l=58mm，l1=0.5d?d2?ae2??1~3?，ae=18.4mm，d=80mm，l1=3.07mm，

l2=2mm，fMz=47.5mm/min

??Tj=1.33min=80s

因为要铣双面，一换面时间30S计算，总共需要190s。

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三、铣夹具设计

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。并设计工序30——粗铣9.650-0.25的两端面的夹具。夹具将立式铣床X51，刀具分别为YG6硬质合金端铣刀。 1.定位装置

对于夹具设计中工序30——粗铣9.650-0.25的两端面的工件定位，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轴上的移动机转动自由度和X轴的移动自由度;挡板和和螺钉连接限制了工件在Y轴上的移动自由度；支承钉限制工件在Y轴上的转动自由度。实现了完全定位。

2、切削力及夹紧力的计算

确定夹紧力方向和作用点的原则：

（1）夹紧力方向应该朝向主要定位基准面 (2)夹紧力方向应该朝向工件刚性好的方向

(3)夹紧力方向应该尽可能实现“三力”同向，以利于减小夹紧所需的夹紧力

(4)夹紧力的作用点应落在定位元件的支承区域内 (5)夹紧力的作用点应尽量靠近加工部位

[5]《机床夹具设计手册》参照可得：

切削力公式：

Ff?412D1.2f0.75KP式中 D?15.8mm，f?0.3mm/r

HB0.6查表手册得：修正系数Kp?()?0.95190

即：

Ff?1980.69(N)

[5]W?Ff?K《机床夹具设计手册》实际所需夹紧力：得：K

安全系数K可按下式计算：

K?K0K1K2K3K4K5K6

式中：K0~K6为各种因素的安全系数（如加工余量不均匀，加工性质，

[5]《机床夹具设计手册》刀具钝化，断续切削等），见参考文献可得：

K?1.2?1.2?1.0?1.2?1.3?1.0?1.0?2.25

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所以

WK?K?Ff?1980.69?2.25?4456.55(N)

由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。

螺旋夹紧时产生的夹紧力：

WQL0???tan?1??ztan(???2)?5830(N)

式中参数由《机床夹具设计手册》[5]可查得：

端部当量摩擦半径???9.33 螺纹半径rz?5.675

螺纹处摩擦角??1?90 螺纹端部摩擦角?2?9?50?

螺纹升角

??1?36? 其中：作用力臂L?43mm,原始作用力Q?80N

由《机床夹具设计手册》[5]得：原动力计算公式：WK?Ff?K由上述计算易得：W0??WK

因此采用该夹紧机构工作是可靠的。

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参考文献

1、倪小丹、杨继荣、熊运昌主编《机械制造技术基础》北京，清华大学出版社，2007

2、倪森寿主编《机械制造工艺与装配习题集与课程设计指导书》北京，化学工业出版社，2003

3、吴拓、方琼珊主编《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导书》 北京，机械工艺出版社，2005

4、王启平主编《机械制造工艺学》哈尔滨，哈尔滨工业大学出版1999 5、《机床夹具设计手册》上海，上海科学技术出版社，第二版，1987 6、《互换性与技术测量基础》胡凤兰主编，高等教育出版社，2010

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心得体会

作为本学期的一次课程设计，需要我们综合前阶段所学习的机械制图、金属工艺学、金属材料、机械设计基础、互换性与测量技术、机械制造工艺学等多门课程的知识，同时还要运用数学、力学等基础学科知识以及设计手册上的标准。

这次实习使我学习了和了解了机械加工的基本过程，获得基本生产的感性知识，理论联系实际，扩大知识面；同时专业实习又是锻炼和培养自我业务能力及素质的重要渠道 ，

通过这次课程设计，我明白了做设计的一些要领。首先自己有很多不足，从设计的一些基本素质，到自我学习的能力，很多方面都需要提高的。特别是夹具体的设计，要考虑的东西很多。机械制造装备设计在夹具体设计方面还研究得不是很透彻。从一些数据的处理到方案的实施，感觉没有很好的基础，做起来比较困难。总的来说，感觉时间紧了些，有时候有点焦头烂额，但是只要细细研究，还是能做出来的。在以后的学习中，我更要注意知识的积累和灵活应用。 希望自己在以后设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力 ，为以后的工作打下良好的基础。

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