《变速器换挡叉》说明书

任务书课程设计题目为：设计换挡叉零件的机械加工工艺规程及工艺装备生产纲领：中批或大批生产（4000件/年）。

设计的要求包括以下几个部分：零件图 1张毛坯图 1张机械加工工艺过程卡 1张机械加工工序卡片 1套夹具设计装配图 1张主要零件图 1张课程设计说明书 1份课程设计总学时数为2周，其进度及时间大致分配如下：①熟悉零件，画零件图约占8％（1天）①选择加工方案，确定工艺路线和工艺尺寸，画毛坯图、填写工艺过程卡片、工序卡片约占25％（3天）③工艺装备设计(画总装图及主要零件图) 约占45％（5天）其中：查资料，讨论工件在夹具中的定位、夹紧方案 1天结构设计 2天夹具装配图标注 1天绘制零件图 1天④编写设计说明书约占14％（2天）⑤准备及答辩约占8％（1天）班级：君远1002姓名：学号：指导老师：目录1．对零件进行工艺分析，画零件图1.1换挡叉的概述 (3)1.2换挡叉的技术要求 (3)1.3分析换挡叉的工艺性 (4)1.4确定换挡叉的工艺类型 (4)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 (4)2.2确定毛坯的技术要求 (5)2.3绘制毛坯图 (5)3．选择基准，制订零件的机械加工工艺路线3.1粗基准 (6)3.2精基准 (6)3.3工艺路线方案 (6)3.4工艺路线确定 (7)4确定切削用量及基本工时4.1切削用量的计算 (7)4.2基本工时的计算 (9)5.φ19、φ20两端面铣削专用机床夹具设计5.1约束自由度 (11)5.2设计夹具定位夹紧装置 (11)5.3定位误差分析 (11)6.参考文献 (11)1．对零件进行工艺分析，画零件图1.1换挡叉的概述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42 IT13 12.5 换挡叉头部上端面21 IT13 6.3 换挡叉头部方槽两侧面14 IT13 3.2换挡叉头部方槽底面5.0011+ IT14 3.2 16φ孔027.0016+φIT80.2换挡叉脚两端面1.02.08-- IT11 0.8 换挡叉脚内表面07.0043+R IT10 3.2 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 ；为保证换挡叉换挡时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对叉轴孔027.0016+φmm 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端面的接触刚度；16φmm 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07.0043+R mm 和差轴孔027.0016+φmm ）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F~H ，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8~12级，取10级2.2确定毛坯的技术要求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毛坯基本尺寸换挡叉头部上端面10 21 2.4 G 1.4 23.6 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10 42 2.8 G 1.4 46.2 螺纹孔端面10 14 2.2 G 1.4 16.5 16孔—————0换挡叉脚两端面10 8 2 G 1.4 11.8 换挡叉脚内表面10 R43 3.2 G 1.4 R40.8 2.3绘制毛坯图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027.0016+φmm 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027.0016+φmm 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16φmm 孔。

工序3：拉16φmm 孔至图样尺寸。

工序4：锪16φmm 孔处倒角1×45º。

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Φ8.5mm ，倒角120 º，攻螺纹M10mm 。

工序11：钻通孔Φ2mm 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。

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 1.22)422.46(=÷-=p a mm（2）进给量的确定 由表，按机床功率5~10kW 、工件—夹具系统刚度为中等条件选取，该工件的每齿进给量z f 取为0.08mm/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/πd 可求得该工序铣刀转速，即n=1000×44.9m/min/π×80=178.65r/min ，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 πd/1000=40.2m/min 。

工序2：钻Φ16mm 孔。

（1） 背吃刀量的确定 由表，15=p a mm 。

（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Φ16mm 孔。

（1） 背吃刀量的确定 11516=-=p a mm 。

（2） 进给量的确定 查表得拉削进给量z f =0.05mm/z（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Φ16mm 孔两端倒角1×45º（1） 背吃刀量的确定 7.045sin 1=⨯=p a mm （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9.019.11=-=p a mm ；工步2的背吃刀量12=p a mm 。

（2） 进给量的确定 工步1：取每齿进给量z f = 0.08mm/z ；工步2：进给量f =1.5mm/r 。

（3） 铣削速度的确定 工步1：铣削速度同工序1，即:v 1=40.2m/min ；工步2：铣削速度同工步1，即v 2=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2.112.21=-=p a mm ；工步2的背吃刀量12=p a mm 。

（2）进给量的确定 工步1：查表，取每齿进给量z f = 0.08mm/z ；工步2：查表，进给量f =1.5mm/r 。

（3）铣削速度的确定 工步1：铣削速度同工序1，即:v 1=40.2m/min ；工步2：铣削速度同工步1，即v 2=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1：6.21=p a mm ；工步2：由于精加工余量为1mm ，所以101112=-=p a mm ；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量，三个背吃刀量相同，即13=p a mm 。

（2） 进给量的确定 工步1和工步2的进给量相同，即08.021==z z f f mm/z ；工步3的。