变速器换档叉尾架体加工工艺及关键工序工装设计说明书

目录
1 引言 (1)
2 零件分析 (2)
2.1零件的作用 (2)
2.2零件的工艺分析 (2)
2.3零件的主要技术条件分析及技术关键问题 (2)
3 工艺规程设计 (4)
3.1确定毛坯的制造形式 (4)
3.2基面的选择 (4)
3.3制订工艺路线 (5)
3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定 (6)
3.5确定切削余量及基本工时 (10)
4 夹具设计 (21)
4.1问题的提出 (21)
4.2夹具设计 (21)
4.3夹具的零件 (22)
4.4夹具设计及操作说明 (25)
5 组合机床设计 (26)
5.1组合机床机构方案的确定 (26)
5.2组合机床通用部件的选择 (26)
5.3被加工零件工序图 (26)
5.4被加工零件加工示意图 (27)
5.5组合机床联系尺寸图的绘制 (28)
结束语 (29)
致谢 (30)
参考文献 (31)
1 引言
随着科学技术的进步和生产的发展,要求机械工业不断提供先进的技术设备,加上市场需求的变化多端,产品更新换代的周期也越来越短,多品种、小批量生产的比例在提高[1]。

这样,传统的生产技术准备工作很不适应新的生产特点。

为了适应机械工业又好又快发展的需求,机床夹具的设计与制造技术也必须与时俱进,要求企业的高级技能人才能不断设计出构思合理、结构正确、工艺良好的各种新型夹具[2]。

我国工程机械行业经过近两年来的宏观调控，终于将其从2002年、2003年的狂飙式发展速度上降了下来，回到了按照科学发展观要求的理性发展的轨道上来，虽然对行业有些影响和负面作用，但使整个行业对其发展前途认识更清楚了，这是经受宏观调控的洗礼的成果[3]。

随着社会劳动生产率的不断提高，沉重的人员负担已经成为制约工程机械国企快速发展的桎梏之一。

现有体制下，国企无法根据产业周期和经营需要调节雇员数量，并因此导致劳动成本居高不下和薪酬结构缺乏竞争力，客观上形成“无用之人无法不用，有用之人无力留用”的尴尬局面。

要想扭转这种局面，只能从根而治，通过改制彻底解决国有职工身份置换问题，在此基础上遵循市场化原则对企业的劳务成本和薪酬结构进行合理化调[4]。

工程机械国企有必要紧紧抓住国企改革以及行业快速发展的有利时机，充分利用自身的行业地位优势、市场优势和品牌优势，通过产权制度改革，力争从根本上解决自身存在的重大问题，全面提升市场竞争能力，并进一步谋求国际化发展，参与国际竞争，在世界工程机械领域树立中国民族品牌[5]。

2 零件分析
2.1 零件的作用
题目所给定的零件是变速器换档叉（见图1），它位于传动轴的端部。

主要作用是是传递扭矩，使变速器获得换档的动力[6]。

图1 变速器换挡叉零件图
2.2零件的工艺分析
该变速器换档叉需要加工的表面可大致分为四类：
φ孔。

（1）8
8.
15F
φ为基准的顶端两19⨯56和2.6⨯44.6侧面。

（2）以8
8.
15F
（3）叉口的前后两侧面。

φ为基准的其它几个平面以及槽面。

（4）以8
15F
8.
（5） M10×1-7H螺纹。

φmm孔的中心线与这几组加工加工面之间有着一定的位置要求，主要是：8
15F
8.
叉口的前后两侧面的垂直度公差为0.05mm。

2.3 零件的主要技术条件分析及技术关键问题
从变速器换挡叉的作用和性能来分析：变速器换挡叉是用来传递扭矩的不拨动齿φ孔的精度还是比较高的，由于叉口是用来对齿轮拨动的，叉口轮的，所以对8
15F
8.
的精度也是要求高一点，而相对的槽面的粗糙度就可以大一点。

至于M10×1-7H螺纹，
因为需要将换挡叉在一个轨道上移动说以需要确定一个轨道而设计的。

从以上的分析可以看出该零件在中批量生产条件下是不需要采用专用机床来进行加工的[7]。

可以通普通车床配上专用夹具就可以保证其精度和表面加工要求。

可以说该零件在加工上应该没有相当大的技术难题[8]。

3 工艺规程设计
3.1 确定毛坯的制造形式
零件的材料为35钢。

常用的毛坯件有铸件、锻件、型材、冲压件和焊接件等。

考虑到零件在加工过程中经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠，且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型[9]。

3.2 基准的选择
基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基准选择的正确与否，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[10]。

3.2.1 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：
（1）应选能加工出精基准的毛坯表面作粗基准。

（2）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。

（3）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。

（4）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。

㎜内孔作为粗基准。

满足粗基准的选择在铣床上加工变速器换档叉时，以8.
15
原则[11]。

3.2.2 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[12]。

（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。

该零件加工时，采用8.15φ㎜内孔作为精基准来加工换档叉叉口前后两侧面。

3.3 制订工艺路线
工艺路线的拟订是制定工艺规程的关键，其主要任务是选择各个表面的加工方法和加工方案，确定各个表面的加工顺序和工序的组合内容，它与定位基准的选择密切相关。

制定工艺路线的出发点，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条件下，应考虑机床的夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。

除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低[13]。

工艺方案分析：由于零件表面精度要求较高，所以安排了粗铣和精铣。

考虑到
8.15φ㎜孔的精度要求较高，安排为钻、铰加工。

精铣时以mm 8.15φ孔定位能保证端面与轴心的位置精度要求[14]。

综上分析，确定的加工路线方案一如下： 工序Ⅰ 钻并扩铰8.15φ㎜孔。

工序Ⅱ 粗铣叉口19⨯5.9两内侧面。

工序Ⅲ 粗铣19⨯56和2.6⨯44.6两侧面。

工序Ⅳ 粗铣叉口前后两侧面。

工序Ⅴ 粗铣槽11⨯9.65两内侧个面。

工序Ⅵ 精铣叉口两内侧面。

工序Ⅶ 精铣19⨯56和2.6⨯44.6两侧面。

工序Ⅷ 精铣叉口前后两侧面。

工序Ⅸ 攻M10⨯1-7H 螺纹孔。

工序Ⅹ 检查。

工艺路线方案二为：
工序Ⅰ粗铣叉口19⨯5.9两内侧面。

φ㎜孔。

工序Ⅱ钻并扩铰8.
15
工序Ⅲ粗铣19⨯56和2.6⨯44.6两侧面。

工序Ⅳ粗铣叉口前后两侧面。

工序Ⅴ粗铣槽11⨯9.65两内侧个面。

工序Ⅵ精铣叉口两内侧面。

工序Ⅶ精铣19⨯56和2.6⨯44.6两侧面。

工序Ⅷ精铣叉口前后两侧面。

工序Ⅸ攻M10⨯1-7H螺纹孔
工序Ⅹ检查。

工艺方案的比较与分析：
上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先将定位孔加工出来以便于其他面的加工。

这样设计符合加工基准的选择，对和面的加工起到定位基准的作用；方案二则先将叉口内侧面加工出来，然后再加工其它平面，叉口内侧面加工好在以此为加工基准的话很难确定空的定位，而且这样铣叉口内侧面在钻孔然后又铣叉口两内侧面增加了装夹次数，所以增加了劳动时间和工作量[15]。

两相比较可以看出，先加工孔再加工其它平面可以更好的保证各个平面的位置及方向误差。

因此决定用方案一进行加工[16]。

工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。

3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定
“变速器换档叉”零件为35钢，硬度180-201HBS，采用在锻锤上合模模煅毛坯。

根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
φ内孔
（1）8
8.
15F
毛坯为实心，不冲出孔。

内孔精度要求IT7，参照《机械制造工艺设计简明手册》（以下简称《工艺手册》）表2.3-9确定孔的加工余量分配：
φ㎜
钻孔：15
φ㎜ Z=0.5㎜
扩钻：5.
15
粗铰：7.15φ㎜ Z=0.2㎜
精铰：043
.0016.08.15++φ㎜ Z=0.1㎜
表1 工序尺寸
工序 名称
工序间 余量/mm 工序间
工序间 尺寸/mm
工序间
经济精度 /μm 表面粗糙度 /μm 尺寸公差 /mm
表面粗糙
度 /μm 精铰孔 0.1 H9 Ra6.3 8
.15φ
043
.0016.08.15++φ
Ra6.3 粗铰孔 0.2 H10 Ra6.3 7.15φ 058
.007.15++φ Ra6.3 扩钻孔 0.5 H12 Ra12.5 5.15φ 100.005.15+φ Ra12.5 钻孔
15
H12
Ra12.5
15φ
150.00
15+φ Ra12.5
（2） 粗铣叉口两内侧面
由于两内侧面对于R28.5中心线有平行度等位置要求，所以可以将其看作内孔来
确定加工余量，即φ046
.0051+㎜的孔。

毛坯为实心，已经有孔，精度要求为IT8，参照《工
艺手册》表2-3.9确定加工余量的分配：
为简化模煅毛坯的外形，先直接取叉口尺寸为46.5㎜。

表面粗糙度要求3.6Ra ，需要精铣，此时粗铣单边余量z=2.0㎜。

表2 工序尺寸
工序 名称 单边工序
间 余量/mm
工序间
工序间 尺寸/mm 工序间
经济精度 /μm 表面粗糙度
/μm 尺寸公差 /mm
表面粗糙度
/μm 粗铣 2 H11 Ra12.5
50.5 19
.005.50+ Ra12.5 毛坯
H16
46.5
6.10
5.46+ Ra25
（3） 19⨯56和2.6⨯44.6两侧面
由于是在卧式铣床上两把刀同时铣床上两把刀同时铣，所以可以把两侧面的余量用双边余量来计算[17]。

现毛坯长度方向直接取13.65㎜。

需要精铣，此时粗铣单边余量为z=2.0-0.2=1.8㎜，表面粗糙度为Ra12.5精铣时单边余量z=0.2，表面粗糙度为Ra6.3。

表3 工序尺寸19⨯56两侧面
工序 名称 单边工序
间 余量/mm 工序间
工序间 尺寸/mm 工序间
经济精度 /μm 表面粗糙度
/μm 尺寸公差 /mm
表面粗糙度
/μm 粗铣 1.8 H11 Ra12.5
10.05 011.005.10- Ra12.5 毛坯
H16
13.65
01.165.13-
Ra25
表4 工序尺寸 2.6⨯44.6两侧面，工序间尺寸是到孔心的距离
工序
名称 单边工序
间 余量/mm 工序间
工序间 尺寸/mm 工序间
经济精度 /μm 表面粗糙度
/μm 尺寸公差 /mm
表面粗糙度
/μm 粗铣 1.8 H11 Ra12.5
10.5 011.05.10-
Ra12.5 毛坯
H16
12.3
01.13.12-
Ra25
（4） 叉口前后两侧面
该端面的表面粗糙度要求3.6Ra ，所以先粗铣再精铣。

查《机械加工余量手册》（以下简称《余量手册》）中的表4-2查得煅件尺寸公等级CT 分为7-9级，用8级[18]。

此时粗铣单边余量为z=2.0mm ，精铣时单边余量z=0.2。

表5 工序尺寸叉口前后两侧面
工序
名称 单边工序
间 余量/mm
工序间
工序间 尺寸/mm 工序间
经济精度 /μm 表面粗糙度
/μm 尺寸公差 /mm
表面粗糙度
/μm 粗铣 2 H11 Ra12.5
6.3 09.03.6- Ra12.5 毛坯
H16
10.3
01.13.10-
Ra25
（5） 槽的加工
11⨯9.65两个面的粗加工粗糙度要求5.12Ra 。

因为它们的粗糙度要求为5.12Ra ，所以只需进行粗铣。

Z=0.2㎜。

表6 工序尺寸
工序
名称 单边工序
间 余量/mm 工序间
工序间 尺寸/mm 工序间
经济精度 /μm 表面粗糙度
/μm 尺寸公差 /mm
表面粗糙度
/μm 粗铣 0.2 H11 Ra12.5
14.2 11
.002.14+ Ra12.5 切槽
H16
13.8
1.10
8.13+ Ra25
（6） 精铣叉口两内侧面
由于两内侧面对于R28.5中心线有平行度等位置要求，所以可以将其看作内孔来
确定加工余量，即φ0.1
051+的孔。

毛坯为实心，已经有孔，精度要求为IT8，参照《工
艺手册》表2-3.9确定加工余量的分配：
为简化模煅毛坯的外形，先直接取粗加工叉口尺寸为50.5㎜。

表面粗糙度要求
3.6Ra ，需要精铣，精铣时单边余量z=0.25㎜。

表7 工序尺寸
工序 名称 单边工序
间 余量/mm 工序间
工序间 尺寸/mm 工序间
经济精度 /μm 表面粗糙度
/μm 尺寸公差 /mm
表面粗糙度
/μm 精铣 0.25 H8 Ra6.3 51 046
.00
51+ Ra6.3 粗铣
H11
Ra12.5
50.5
19
.00
5.50+ Ra12.5
（7） 19⨯56和2.6⨯44.6两侧面
由于是在卧式铣床上两把刀同时铣床上两把刀同时铣，所以可以把两侧面的余量用双边余量来计算。

现毛坯长度方向直接取12㎜。

表面粗糙度为3.6Ra ，需要精铣，此时粗铣单边余量为z=2.0-0.2=1.8㎜，精铣时单边余量z=0.2。

表8 工序尺寸 精铣19⨯56两侧面
工序
名称 单边工序
间 余量/mm 工序间
工序间 尺寸/mm 工序间
经济精度 /μm 表面粗糙度
/μm 尺寸公差 /mm
表面粗糙度
/μm 精铣 0.2 H8 Ra6.3 9.65 0025.065.9- Ra6.3 粗铣
H11
Ra12.5
10.05
011.005.10-
Ra12.5
表9 工序尺寸 精铣2.6⨯44.6两侧面，工序间尺寸是到孔心的距离
工序
名称 单边工序
间 余量/mm 工序间
工序间 尺寸/mm 工序间
经济精度 /μm 表面粗糙度
/μm 尺寸公差 /mm
表面粗糙度
/μm 精铣 0.2 H8 Ra6.3 10.3 0027.03.10- Ra6.3 粗铣
1.8
H11
Ra12.5
10.5
011.05.10-
Ra12.5
（8） 叉口前后两侧面
该端面的表面粗糙度要求3.6Ra ，所以先粗铣再精铣。

查《机械加工余量手册》
（以下简称《余量手册》）中的表4-2查得煅件尺寸公等级CT 分为7-9级，选用8级。

精铣时单边余量z=0.2。

表10 工序尺寸
工序 名称 单边工序
间
余量/mm 工序间
工序间 尺寸/mm 工序间
经济精度 /μm 表面粗糙度
/μm 尺寸公差 /mm
表面粗糙度
/μm 精铣 0.2 H8 Ra6.3 5.9 0019.09.5- Ra6.3 粗铣
2
H11
Ra12.5
6.3
09.03.6-
Ra12.5
（9） 攻M10⨯1-7H 螺纹孔
选取M10的丝锥进行攻螺纹，查《余量手册》可以一次成型。

3.5 确定切削余量及基本工时
工序Ⅰ：钻、扩及铰钻88.15F φ孔，本工序采用计算法确定切削用量。

（1） 加工条件
工件材料：35钢正火，55.0=b Q GPa 、模锻。

加工要求：钻、扩及铰钻88.15F φ孔， 2.3=Ra 。

机床：转塔车床。

刀具：麻花钻15φ㎜、扩孔钻5.15φ㎜、铰刀。

（2） 计算切削用量 （a ） 钻15φ㎜孔
○1 进给量f 根据《切削用量简明手册》（以下简称《切削手册》）表2.7，当钢的800≤b σMPa ， 15φ=o d ㎜时，f = 29.0㎜/r ～37.0㎜/r ，由于本零件在加工
8.15φ㎜孔时，属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则 f =（0.29~0.37）⨯0.75=0.22㎜/r ～0.28㎜/r 根据机床说明书，现取f =0.20㎜/r
○2 切削速度 根据《切削手册》表2.13及表2.14，查得切削速度18=v m/min 。

○3 主轴转速
38215/181000/1000=⨯⨯==ππw s d v n r /min
根据机床说明书（见《工艺手册》表 4.2-8），与382r/min 相近的机床转速为300r/min ，故实际切削速度为：
v =13.141000/3008.151000/.=⨯⨯==ππw w n d v r /min ○
4 切削工时 按《工艺手册》表9.4-31。

43=l ㎜, 91=l ㎜, 32=l ㎜ （b ） 扩5.15φ㎜孔
○
1 进给量f 根据《切削手册》表2.10，当钢的800≤b
σMPa ， 8.15φ=o d ㎜
时，f =0.6~0.9㎜/r ，由于本零件在加工8.15φ㎜孔时，属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则
6.0(=f ～45.075.0)9.0=⨯㎜/r ～675.0㎜/r 按机床说明书，取f =0.50㎜/r
○
2 切削速度 扩孔钻扩孔的切削速度,根据《工艺手册》表28-2确定为
V =0.4V 钻
其中V 钻为用钻头钻同样尺寸的实心孔时的切削速度.故
562.54.013.14=⨯=v m/min ○
3 主轴转速 1.1165.15/652.51000/1000=⨯⨯==ππw s d v n r/min 按机床选取nw =195r/min ○
4 机动工时 43=l ㎜, 31=l ㎜, 32=l ㎜
112()/(4333)/1950.50.5min w t l l l n f =++=++⨯=
（c ） 粗铰7.15φ㎜孔
○
1 进给量f 根据《工艺手册》表2.10，铰孔时的进给量和切削速度为钻孔时的1/2~1/3，所以
07.02.03/13/1=⨯==钻f f ㎜/r 71.413.143/11/3v =⨯==钻v ㎜/r
5.957.15/71.41000/1000=⨯⨯==ππw s d v n r /㎜ ○
2 切削速度 按机床选取195/min w n r =,所以实际切削速度为：
61.91000/1957.1514.31000/=⨯⨯==w w n d v πm/min
○
3 切削工时 43=l ㎜, 31=l ㎜, 42=l ㎜
l t (1=＋1l ＋43(/)2=f n l w ＋3＋4)/195×0.07=3.67min ○
4 精铰8.15φ㎜孔 因为与粗铰时共用一把刀，利用其机床对工件作粗、精铰孔，所以切削用量及工时均与粗铰相同。

1/31/30.20.07/f f mm r ==⨯=钻07.02.03/13/1=⨯==钻f f ㎜/r 61.91000/1957.1514.31000/=⨯⨯==w w n d v πm/min 195w n r/min
l t (1=＋1l ＋43(/)2=f n l w ＋3＋4)/195×0.07=3.66min 工序Ⅱ： 粗铣叉口19×5.9两内侧面；
保证两侧面距离尺寸为1.005.50+㎜
（1） 选择刀具和机床
查阅《机械制造工艺设计简明手册》表 3.1-29查得采用硬质合金立铣刀,
mm d w 60=齿数为5个，机床选择为卧式铣床X63。

（2） 切削深度p a
由于加工余量不是很大可以一次走刀切完，所以0.2=p a ㎜ （3） 每齿进给量z f
由《数控加工工艺》表5-5得硬质合金立铣刀每齿进给量z f 为0.15~0.30，由手册得z f 取0.15mm/z
（4） 切削速度f v
铣削速度：由《数控加工工艺》表5-6得硬质合金立铣刀切削速度为45~90mm/min, 由手册得f v 取60mm/min.
（5） 主轴转速s n
主轴转速：7.47740/601000/1000=⨯⨯==ππw s d v n r/min （6） 实际切削速度v
根据机床说明书，取n w =450r/min ，故实际切削速度为： 52.561000/450401000/=⨯⨯==ππw w n d v m/min （7） 检验组合机床功率
根据《切削用量简明手册》当工件的硬度在HBS = 180-201时，e a ≤35㎜， p
a ≤3.0㎜，0d = 60㎜，z =5，f v = 60㎜/min ，查得P cc = 2.7kw ，根据卧式铣床X63说明书，机床主轴允许功率为：P cM =10×0.75kw = 7.5kw ，故P cc ＜Pcm ，因此，所选择的切削用量是可以采用的，即：
p a = 2㎜，f v = 60㎜/min ，s n = 450r /min ，v = 56.52m/min ， z f = 0.08㎜/z 。

（8） 切削工时
行程=l ＋1l ＋2l =50㎜
50/3300.16min m t ==
工序Ⅲ 粗铣19⨯56和2.6⨯44.6两侧面； （1） 刀具和机床的选择
根据《切削用量简明手册》表选择采用直柄立铣刀，d w =5㎜ Z=6，机床选择X52K
立式铣床。

（2） 切削深度p a
由于加工余量不是很大可以一次走刀切完，所以0.2=p a ㎜ （3） 每齿进给量z f
查《切削用量简明手册》表3.3机床功率为7.5kw,所以根据需要选择08.0=z f ㎜/齿。

（4） 切削速度f v
铣削速度由《数控加工工艺》确定f v =0.06㎜/min ，即3.6m/min 。

（5） 主轴转速s n
7.2115/6.31000/1000=⨯⨯==ππw s d v n r/min （6） 实际切削速度v
根据机床说明书，取n w =200r/min ，故实际切削速度为： 14.31000/20051000/=⨯⨯==ππw n d v w m/min 当n w =200r/min 时，工作台的每分钟进给量f m 应为 f m =f z zn w =0.8×6×20㎜/min=96㎜/min
查机床说明书，有f m =96㎜/min 与该值接近，故选用100㎜/min 。

（7） 检验组合机床功率
根据《切削用量简明手册》当工件的硬度在HBS = 180-201时，e a ≤35㎜， p
a ≤3.0㎜，0d = 5㎜，z =6，f v = 3.6m/min ，查得P cc = 4.5kw ，根据立式铣床X52K ，机床主轴允许功率为：P cM =10×0.75kw = 7.5kw ，故P cc ＜P cM ，因此，所选择的切削用量是可以采用的，即：
p a = 2㎜，f v = 3.6m/min ，s n = 200r /min ，v = 3.14m/min ， z f = 0.08㎜/z 。

（8） 切削工时
行程=l ＋1l ＋2l =70㎜
min 7.0100/70==m t
工序Ⅳ 粗铣叉口前后两侧面
保证其厚度尺寸00.196.3- （1） 刀具和机床的选择
查阅《机械制造工艺设计简明手册》查得采用高速钢齿三面铣刀, d w =225㎜，齿数z=2015β=︒，机床选择为卧式铣床X63。

（2） 切削深度p a
由于加工余量不是很大可以一次走刀切完，所以0.2=p a ㎜ （3） 每齿进给量z f
根据《切削手册》表3.3得08.0=z f ㎜/齿 （4） 切削速度f v
根据《数控加工工艺》，确定f v =0.45㎜/min ，即27m/min 。

（5） 主轴转速s n
采用高速钢镶齿三面刃铣刀，d w =225㎜，齿数z=20，15β=︒。

则 38225/271000/1000=⨯⨯==ππw s d v n r/min （6） 实际切削速度v
根据机床说明书，取n w =37.5r/min ，故实际切削速度为： 5.261000/5.372251000/=⨯⨯==ππw w n d v m/min 当n w =37.5r/min 时，工作台的每分钟进给量f m 应为 f m =f z zn w =0.08×20×37.5/min mm =60㎜/min 查机床说明书，刚好有f m =60㎜/min ，故直接选用该值。

（7） 检验组合机床功率
根据《切削用量简明手册》当工件的硬度在HBS = 180-201时，e a ≤35㎜，p a ≤3.0㎜，0d = 225㎜，z =20，f v = 27m/min ，查得P cc = 5.4kw ，根据卧式铣床X52K ，机床主轴允许功率为：P cM =10×0.75kw = 7.5kw ，故P cc ＜P cM ，因此，所选择的切削用量是可以采用的，即：
p a = 2㎜，f v = 27m/min ，s n = 38r/min ，v = 26.5m/min ，z f = 0.08㎜/z （8） 切削工时
行程=l ＋1l ＋2l =55㎜，则机动工时为
12()/55/600.93min m m t l l l f =++==
工序Ⅴ 粗铣槽11⨯9.65两内侧面 （1） 刀具和机床的选择
查阅《机械制造工艺设计简明手册》查得采用槽铣刀, d w =14㎜，齿数z=10，机床选择为卧式铣床X63。

（2） 切削深度p a
由于加工余量不是很大可以一次走刀切完，所以0.2=p a ㎜ （3） 每齿进给量z f
根据《切削手册》表3.3得15.0=z f ㎜/z （4） 切削速度f v
根据《数控加工工艺》，确定f v =8m/min 。

（5） 主轴转速s n
18214/81000/1000=⨯⨯==ππw s d v n r/min 由《工艺手册》表3.1-74,取主轴转速为190r/min 。

（6） 实际切削速度v 则相应的实际切削速度为
35.81000/190141000/=⨯⨯==ππdDn v m /min
（7） 检验组合机床功率
根据《切削用量简明手册》当工件的硬度在HBS = 180-201时，e a ≤35㎜， p
a ≤3.0㎜，0d = 225㎜，z =20，f v = 27m/min ，查得P cc = 4.7kw ，根据卧式铣床X52K ，机床主轴允许功率为：P cM =10×0.75kw = 7.5kw ，故P cc ＜P cM ，因此，所选择的切削用量是可以采用的，即：
p a = 2㎜，f v = 8m/min ，s n = 190r /min ，v = 8.35m/min ， z f = 0.08㎜/z
（8） 切削工时
行程=l ＋1l ＋2l =70㎜
70/1900.38min m t == 工序Ⅵ 精铣叉口两内侧面 （1） 刀具和机床的选择
查阅《机械制造工艺设计简明手册》查得采用硬质合金刀, d w =40㎜，齿数z=18，
︒=8β机床选择为卧式铣床X63。

（2） 切削深度p a
由于是精加工，所以加工余量要减小，但可以一次走刀切完，所以 2.0=p a ㎜。

（3） 每齿进给量z f
根据《切削手册》表3.3得08.0=z f ㎜/z （4） 切削速度f v
根据《数控加工工艺》，确定v=0.25㎜/min ，即15m/min 。

（5） 主轴转速s n
11940/151000/1000=⨯⨯==ππw s d v n r/min （6） 实际切削速度v
根据机床说明书，取n w =115r/min ，故实际切削速度为：
4.141000/115401000/=⨯⨯==ππw w n d v m /min 当n w =115r/min 时，工作台的每分钟进给量f m 应为 f m =f z zn w =0.08×18×115/min mm =16
5.6㎜/min
查机床说明书，有f m =165㎜/min 与该值接近，故选用165㎜/min 。

（7） 检验组合机床功率
根据《切削用量简明手册》当工件的硬度在HBS = 180-201时，e a ≤35㎜， p
a ≤1.0㎜，0d = 225㎜，z =20，f v =15m/min ，查得P cc = 5.6kw ，根据卧式铣床X52K ，机床主轴允许功率为：P cM =10×0.75kw = 7.5kw ，故P cc ＜P cM ，因此，所选择的切削用量是可以采用的，即：
2.0=p a ㎜，f v = 15m/min ，s n = 119r/min ，v = 14.4m/min ， z f = 0.08㎜/z （8） 切削工时
行程=l ＋1l ＋2l =50㎜
50/1650.31min m t ==
工序Ⅶ 精铣19⨯56和2.6⨯44.6两侧面 （1） 刀具和机床的选择
查阅《机械制造工艺设计简明手册》查得采用直柄立式铣床, d w =5㎜，齿数z=6，机床选择为立式铣床X52K 。

（2） 切削深度p a
由于是精加工，所以加工余量要减小，但可以一次走刀切完，所以 2.0=p a ㎜。

（3） 每齿进给量z f
根据《切削手册》表3.3得08.0=z f ㎜/齿 （4） 切削速度f v
根据《数控加工工艺》，确定v=0.1㎜/min ，即6m/min 。

（5） 主轴转速s n
采用高速钢立铣刀，d w =5㎜，齿数z=6。

则
2.3825/61000/1000=⨯⨯==ππw s d v n r/min （6） 实际切削速度v
根据机床说明书，取n w =380r/min ，故实际切削速度为： 966.51000/38051000/=⨯⨯==ππw w n d v m /min 当n w =380r/min 时，工作台的每分钟进给量f m 应为 f m =f z zn w =0.08×6×380㎜/min =182.4㎜/min
查机床说明书，有f m =180㎜/min 与该值接近，故选用180㎜/min 。

（7） 检验组合机床功率
根据《切削用量简明手册》当工件的硬度在HBS = 180-201时，e a ≤35㎜， p
a ≤3.0㎜，0d = 5㎜，z =6，f v = 3.6m/min ，查得P cc = 1.1kw ，根据立式铣床X52K ，机床主轴允许功率为：P cM =10×0.75kw = 7.5kw ，故P cc ＜P cM ，因此，所选择的切削用量是可以采用的，即：
p a = 0.2㎜，f v = 6m/min ，s n = 380r/min ，v = 5.966m/min ， z f = 0.08㎜/z 。

（8） 切削工时
行程=l ＋1l ＋2l =70㎜
min 39.0180/70==m t
工序Ⅷ 精铣叉口前后两侧面 （1） 刀具和机床的选择
查阅《机械制造工艺设计简明手册》采用高速钢镶齿三面刃铣刀,d w =225㎜，齿数z=20，8β=︒。

机床为卧式铣床X63。

（2） 切削深度p a
由于是精加工，所以加工余量要减小，但可以一次走刀切完，所以2.0=p a ㎜。

（3） 每齿进给量z f
根据《切削手册》表3.3得08.0=z f ㎜/齿 （4） 切削速度f v
根据《数控加工工艺》，确定v=0.35㎜/min ，即21m/min 。

（5） 主轴转速s n
7.29225/211000/1000=⨯⨯==ππw s d v n r/min （6） 实际切削速度v
根据机床说明书，取n w =29.5r/min ，故实际切削速度为： 8.201000/5.292251000/=⨯⨯==ππw w n d v m /min 当n w =29.5/min 时，工作台的每分钟进给量f m 应为 f m =f z zn w =0.08×20×29.5/min mm =47.2㎜/min
查机床说明书，有f m =45㎜/min 与该值接近，故选用45㎜/min 。

（7） 检验组合机床功率
根据《切削用量简明手册》当工件的硬度在HBS = 180-201时，e a ≤35㎜， p
a ≤1.0㎜，0d = 225㎜，z =20，8β=︒，f v = 3.6m/min ，查得P cc = 5.2kw ，根据立式铣床X52K ，机床主轴允许功率为：P cM =10×0.75kw = 7.5kw ，故P cc ＜P cM ，因此，所选择的切削用量是可以采用的，即：
p a = 0.2㎜，f v = 21m/min ，s n = 29.5r/min ，v = 20.8m/min ， z f = 0.08㎜/z 。

（8） 切削工时
行程=l ＋1l ＋2l =55㎜，则机动工时为
12()/55/45 1.23min m m t l l l f =++==
工序Ⅸ 攻M10⨯1-7H 螺纹孔 （1） 所用刀具M10丝锥
52/10==p a ㎜
1.0=v m/s=6m/min , 19110/6/1000/1000=⨯==ππw w d v n r/min,
（2） 按机床选取190=w n r/min ，则
97.51000/190101000/=⨯⨯==ππw w n d v m /min （3） 切削工时
12=l ㎜,31=l ㎜,122=l ㎜
12()/(12312)/1900.1 1.43min
m w t l l l n f =++=++⨯=
4 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。

根据设计任务书，决定设计加工变速器换档叉顶端19⨯56和2.6⨯44.6两侧面的铣床夹具
[19]。

本夹具用于立式铣床,刀具为5φ㎜直柄立铣刀,采用双刀同时对所要求的面进行
加工。

4.1 问题的提出
本夹具主要用来粗铣变速器换档叉的顶端19⨯56和2.6⨯44.6两侧面，表面粗糙度要求为Ra12.5，这两个侧面对8.15φ㎜孔有一定的位置度要求。

因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低生产成本，而加工精度不是主要的，后面的精加工会重点解决表面精度问题[20]。

4.2 夹具设计
4.2.1 定位基准的选择
由零件图可知，叉口两端面对8.15φ㎜孔有位置度要求。

为了达到夹紧定位要求，据《夹具手册》知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工，所以应该选择孔8.15φ㎜作为主要定位基准面，同时以叉口两内侧面作为辅助定位基准。

4.2.2 定位分析
工件在心轴、档板、螺栓及支承钉上实现完全定位。

其中心轴限制了工件在Z 轴上的移动及转动自由度和Y 轴的移动自由度；档板和螺栓连接限制了工件在X 轴上的移动自由度和转动自由度及；支承钉限工件在Y 轴上的转动自由度，又由于是两个平面同时加工，所以实现了完全定位[21]。

4.2.3 切削力及夹紧力计算
刀具：直柄立铣刀，5φ㎜ z=6 根据切削手册表3.28得
0/F F F
F x u q w y F p z e F C a f a z d Mn =
其中
650, 3.1, 1.0,0.08,0.72,20,0.86,F p F z F e F c a mm x f mm y a mm u mm =======1.3,650==p F a c ㎜，08.0,0.1==z F f x ㎜，20,72.0==e F a y ㎜，86.0=F u ㎜
50=d ㎜，86.0=f q ㎜，6=z
所以： N =⨯⨯⨯⨯=6003
6/52008.01.365086.086.072.0F 当用两把刀铣削时,N ==120062F F 实 水平分力： N ==6.132061.1实F F H 垂直分力： N ==8.36013.0实F FV
在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。

安全系数1234K K K K K =。

其中，其中43210K K K K K K ⨯⨯⨯⨯=，查《机床夹具设计手册》表1-2-1得：
1K 为基本安全系数1.5；
2K 为加工性质系数1.1； 3K 为刀具钝化系数1.1； 4K 为断续切削系数1.1。

所以 K =1.65
N =⨯⨯⨯⨯=='263666.132061.11.11.15.1H KF F 4.2.4 定位误差分析
夹具的主要定位元件是一心轴，所以定位误差主要就是心轴与工件孔之间的装配
误差，即轴与孔的配合误差。

孔的尺寸为043
.0016.088.15++F φ㎜，所选择的配合轴的尺寸为020
.00
88.15+h φ㎜。

所以定位误差为max 0.04300.043b =-=㎜，而孔的公差为IT8=0.572，所以
ma x 8d b IT <，即最大侧隙能满足零件的精度要求。

4.3 夹具的零件
根据加工零件的要求现在所设计的这个夹具主要用来粗铣变速器换档叉的顶端
19⨯56和2.6⨯44.6两侧面的，为了更好的加工这刀工序。

我设计了这道工序所需的专用夹具，夹具装配总图。

（如图2）
图2 夹具装配总图
夹具的主要零件有：
（1）夹具体
它是支撑整个夹具的主体材料为HT201,它是和机床连接的主要部分。

（2）定位销（如图3）
定位销是为了确定对刀块的位置，可以很方便定的定位对刀块，这样才可以保证对刀块的正确位置，位加工零件做好前期准备。

根据《机械设计课程设计手册》表3-17查的螺钉的规格是GB/T 117型。

图3 定位销
（3）对刀块（如图4）
粗铣变速器换档叉的顶端19⨯56和2.6⨯44.6两侧面的时候需要给铣刀进行对刀的时候需要对刀块，这样可以很方便的对刀，减少工作时间，曾加工做效率，可以在不和毛坯接触的情况下给刀进行定位，减少了刀具的磨损，减少了加工成本。

图4 对刀块
（4）螺母（如图5）
螺母使用来加紧夹具装配总图里的轴和夹具日的连接使其稳定在夹具体上。

图5 螺母
（5）液压缸（如图6）
根据任务书的要求，要采用液压固定，所以选用一个液压缸。

根据需要选择了轻型液压缸，型号为MOB系列压力范围 7（MPa）。

图6 液压缸。