换挡叉说明书

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1、目录1对零件进行工艺分析，画零件图1.1 换挡叉的概述21.2 换挡叉的技术要求21.3分析换挡叉的工艺性31.4 确定换挡叉的工艺类型32毛坯的选择2.1 确定毛坯的类型、制造方法和尺寸及精度等级42.2 确定毛坯的技术要求42.3 绘制毛坯图43选择基准，制订零件的机械加工工艺路线3.1粗基准53.2精基准53.3工艺路线方案 53.4工艺路线确定64确定切削用量及基本工时4.1切削用量的计算84.2基本工时的计算85. 019020两端面铣削专用机床夹具设计5.1约束自由度125.2设计夹具定位夹紧装置125.3定位误差分析126. 参考文献131对零件进行工艺分析，画零件图Il1.1

2、换挡叉的概述ar a 警葫秋，S4MC. fWUH-Bi mHfriuiiifcfWh W. m 则 XfiU.1.1.1 换挡叉的功用换挡叉头以孔套在变素差叉轴上，并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。1.1.2 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

3、和锁销孔，在设计工艺规程时应重点予以保证。1.2换挡叉的技术要求换挡叉零件技术要求如下表加工表面尺寸及偏差/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11+0.50IT143.216孔16 +0.0270IT80.2换挡叉脚两端面8-0.1-0.2IT110.840,1 A换挡叉脚内表面R43+0.070IT103.2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

4、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；为保证换挡叉换挡时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对叉轴孔机6加027 mm垂直 度为 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。1.3 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

5、端面的接触刚度；16 mm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，该零件除主要工 作表面（换挡叉脚两端面、内表面R430-07 mm和差轴孔16o0027 mm）外，其余表面加工精度 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。1.4 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毛坯的选择2.1 确定毛坯的类型、制造方法和尺寸及精度等级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

6、度和冲击韧度，获得纤维 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。查表得铸件机械加工余量等级为FH，取G级。由于铸件选择机器造型，材料为ZG45II,生产类型为大批量，查表得铸件公差等级CT为812级，取10级2.2确定毛坯的技术要求换挡叉铸件尺寸公差、加工余量和基本尺寸如下：加工表面公差等级加工面基本尺寸铸造尺寸公差机械加工余量公差等级RMA毛坏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

7、端面10142.2G1.416.516孔0换挡叉脚两端面1082G1.411.8换挡叉脚内表面10R433.2G1.4R40.82.3 绘制毛坯图融2U他）b.3选择基准，制订零件的机械加工工艺路线3.1 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。3.2 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机6加027 mm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。叉轴孔机6席027 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，实现了 设计基准和工艺

8、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。3.3 工艺路线方案工序 1：粗铣换挡叉头左右两端面工序2：钻 mm 孔。工序3：拉 mm 孔至图样尺寸。工序4：锪 mm孔处倒角1X45。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

9、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M 10mm底孔8.5mm，倒角120 ,攻螺纹M 10mm。工序11:钻通孔2mm工序 12：清洗。工序 13：终检3.4 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4 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同时粗铳换挡叉头左右两端面卧式双面铳床二面刃铳刀叉脚左侧边2钻16mm孑L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1X45钻床锪钻叉

10、脚内表面和叉顶部侧面5粗铳一精铳换挡叉 脚两端面卧式双面铳床二面刃铳刀16mm孑L,叉头部右端面6粗铳精铳叉脚内侧面立式铳床X51铳刀16mm孑L,叉脚外曲面7粗铳换挡叉头上端 面，并粗铳、精铳方 槽立式铳床X51铳刀16mm孑L,叉脚内表面8粗铳螺纹孔端面立式铳床X51铳刀16mm孑L,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孑L,叉脚 内表面，叉头右端 面10去毛刺钳工台平锉11中检12热处理一换挡叉脚淬火机等两侧面和方槽两侧面咼频淬火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孑L,叉头部右端

11、面15清洗清洗机16终检4 确定切削用量及基本工时4.1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a = (46.2 42)十2 = 2.1mmp(2) 进给量的确定由表，按机床功率510kW、工件一夹具系统刚度为中等条件选取，该工件的每齿 进给量 f 取为 0.08mm/z。z(3) 铣削速度计算由表，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/nd 可求得该工序铣刀转速，即n=1000X44.9m/min/nX 80=178.65r/min

12、,参照表 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，可求出该工序的实 际铣削速度 v=n n d/1000=40.2m/min。工序2：钻16mm孔。(1) 背吃刀量的确定由表，a = 15mm。p(2) 进给量的确定查表，按钢件45刚查表得进给量取f =0.25mm/r。(3) 切削速度的确定 查表得切削速度v=20m/min.工序3：拉16mm孔。(1) 背吃刀量的确定a 16 15 = 1mm。p(2) 进给量的确定 查表得拉削进给量 f =0.05mm/zz(3) 切削速度的确定查表，取第2组切削速度，切削速度为v=4m/min.工序4：锪16mm

13、孔两端倒角1X45(1) 背吃刀量的确定a二1xsin45o = 0.7 mmp(2) 进给量的确定 查表，取进给量 f =0.10mm/r.(3) 切削速度的确定 查表，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 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a = 1.9-1 = 0.9mm；p1工步2的背吃刀量a = 1mm。p2(2) 进给量的确定工步1：取每齿进给量f = 0.08mm/z；工步2：进给量f =1.5mm/r。z(3) 铣削速度的确

14、定工步1：铣削速度同工序1,即:V=40.2m/mi n；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a = 2.2-1 = 1.2mm；p1工步2的背吃刀量a = 1mm。p2(2) 进给量的确定 工步1：查表，取每齿进给量f = 0.08mm/z；工步2：查表，进给量f =1.5mm/r。z(3) 铣削速度的确定工步1：铣削速度同工序1,即:V=40.2m/min；工步2：铣削速度同工步1,即 v2

15、=40.2m/min工序 7：粗铣换挡叉头上端面，并粗铣、精铣方槽本工序共有三道工步，即工步1：粗铣换挡叉头上端面；工步2：粗铣方槽；工步3：精铣方槽。(1) 背吃刀量的确定 工步 1： a =2.6 mm； 工步 2： 由于精加工余量为 1mm， 所以p1a = 11 -1 = 10mm；工步3：该工步进给量包括方槽纵向背吃刀量和左侧及右侧横向背吃刀 p2量，三个背吃刀量相同，即a = 1mm。p3(2) 进给量的确定工步1和工步2的进给量相同，即f = f = 0.08 mm/z；工步3的进给量为z1z 2f =1.5mm/r。(3) 铣削速度的确定 三个工步的切削速度相同，即 v=40.

16、2m/min。工序 8：粗铣螺纹孔端面(1) 背吃刀量的确定a = 16.5 14 = 2.5mm。p(2) 进给量的确定 f = 0.08mm/z。z( 3)铣削速度的确定 v=40.2m/min。工序9：钻M10mm底孔8.5mm,倒角120,攻M10mm螺纹本工序包括三道工步，即工步1：用8.5mm的麻花钻钻削底孔；工步2：用锪钻钻削120。倒角；工步3：攻M10mm螺纹。(1) 背吃刀量的确定 工步 1： a = 8.5mm；工步 2： a =0.5mm；工步 3： a = 10 8.5 = 1.5mm。p1p 2p1(2) 进给量的确定工步1：查表，按钢件45刚查表得进给量取f =0

17、.0.15mm/r。工步2：查表，取1进给量f =0.10mm/r；工步3：由于攻螺纹的进给量就是被加工螺纹的螺距，取本螺纹的螺距为 21mm,所以本工步的进给量f3=1mm。(3) 切削速度的确定工步1：查表得切削速度v=20m/mi n；工步2：查表，取切削速度v=14m/min。工步3：由表差得攻螺纹的切削速度v=38m/min,暂取v=3m/min。由公式求该工步的主轴转v速n =X1000沁39.8 r/min,又由立式钻床主轴转速表4-9，取转速44r/min。再将此转速代兀d入公式可求出该工步的实际切削速度V = nn d /1000 = 3.32m/min。工序10：钻通孔2m

18、m(1) 背吃刀量的确定 a - 2mm。p(2) 进给量的确定 f =0.08mm。(3) 切削速度的确定 v=20m/min。4.2 基本工时的计算工序 1：同时粗铣换挡叉头左右两端面按表，取l =22mm , l = 0.5(d 、；d2 a 2) + (1 3) = 0.5 x (80 J6400 484) +1 = 2.54 mm , / = 2 mm1e2q 0.21 min = 12.4sl +1 +122 + 2.54 + 20.08X10X160t 二12-j fMz工序2：钻16mm孔根据表，取=42mm,151 cotk + (1 2) =x cot54o +1 6.4m

19、m ,r2l2=1 mm=.皿=30.9 sMz工序3：拉16mm孔设拉刀长度为400mm,则t = 42 + 400 沁 0.11min = 6.6sj 4000工序 5：粗铣精铣换挡叉脚两端面l =19mm , l = 0.5(d -、:d2 a 2) + (1 3) = 0.5 x (80 、6400 361) +1 = 2.14 mm ,= 2 mmt =x i = 22 + 2.14 + 2 x 4 沁 0.82min = 49sj f0.08 x 10 x 160Mz工序 6：粗铣精铣叉脚内侧面l =26mm , l = 0.5(d y：d 2 a 2) + (1 3) = 0.5

20、 x (80 - ； 6400 676) +1 = 2.2 mm ,= 2 mmt = 1 +11 +12 x i = 26 + 2.2 + 2 x 4 沁 0.94min = 56.6s j f0.08 x 10 x 160Mz工序 7：粗铣换挡叉头上端面,并粗铣、精铣方槽1) 粗铣换挡叉头上端面时所用基本工时计算：l =42mm , l = 0.5(d 、d 2 a 2) + (1 3) = 0.5 x (80 -、 6400 1764) +1 = 7.5 mm、= 2 mml +l +lt = 12 =j f42 + 75 + 2 沁 0.40min = 24.1s0.08 x10 x

21、160Mz2) 粗铣方槽所用基本工时为l =12mm , l = 0.5(d - d2 a 2) + (1 3) = 0.5x (80-x/6400 144) +1 = 1.5 mm ,= 2 mml +l +lt = 12 =i f12 +1.5 + 2 沁 0.12min = 7.3s0.08 x10 x 160Mz3) 精铣方槽两侧面所用基本工时为l =12mm , l = 0.5(d 、: d 2 a 2) + (1 3) = 0.5 x (80 、： 6400 144) +1 = 1.5 mm ,1e= 2 mmt =x i = 12 +1.5 + 2 x 2 沁 0.24min =

22、 14.6sj f0.08 x 10 x 160Mz工序 8：粗铣螺纹孔端面/ =14mm , I】=0.5(d ：d2 -a 2) + (1 3) = 0.5x(80 6400 196) +1 = 1.6mm ，l2=2 mm14 +1.6 + 2tj = f2 = 0.08 x 10x1：0 0.14min = 8.3SMz工序9：钻MIOmm底孔8.5mm,攻MIOmm螺纹(1)钻MIOmm底孔8.5mm所用基本工时为l =8mm ,D d8.5-./ =1cotk + (1 - 2) =x cot54o +1 沁 4.1 mm1 2 r 2mmt = 1 +11 +12 = 8 + 4

23、.1 +1 沁 0.14min = 8.2si f 0.1x 960Mz(2)攻MIOmm螺纹所用基本工时为l=8mm, l1=(13)p=2x1=2mml = (23) p = 2 x 1 = 2 mm1t=j1 +1 +1 1 +1 +1 )12 +12 fnfn0 丿(8 + 2 + 2 8 + 2 + 2 )+(1X 441x 44 丿=0.55min = 32.7 s工序10：钻通孔2mml =29mm,1 =1 cotk + (1 2) = x cot 540 +1 沁 1.7mm1 2 r 2mmt = 1 +11 +12 = 29 +1.7 +1 0.33min = 19.8s

24、i f0.1x 960Mz5.ei9、e2o两端面铣削专用机床夹具设计5.1 约束自由度由于加工19、20两端面，所以至少要约束Z轴的平移、X轴的旋转和Y轴的旋转。5.2设计夹具定位夹紧装置因为只需约束三个自由度，所以设计为小圆 板和大圆柱销定位结构来限制自由度，详见夹5.3定位误差分析工件在竖直平面内最大转角误差为A = A= arctan(T + T )/L 沁 0.7dwdbHg Hz支撑面、Hg为小圆面上偏差；T Hz为支撑板上偏差；L为二者之间距离。6.参考文献1 崇凯.机械制造技术基础课程设计指南.北京.化学工业出版社，2006.122 张龙勋. 机械制造工艺学课程设计指导书及习题.北京:机械工业出版社，2006.13 孟少农，机械加工工艺手册.北京:机械工业出版社，1991.94 艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册.北京:机械工业出版社5 李益明.机械制造工艺设计简明手册.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版6 赵家奇，机械制造工艺学课程设计指导书2版.北京:机械工业出版社，2000.107 李云，机械制造及设备指导手册. 北京:机械工业出版社，1997.8