变速器换挡叉的工艺过程及夹具设计
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变速器换挡叉的工艺过程及夹具设计目录第 1 章绪论01.1变速器换挡叉概述01.2设计任务及意义01.2.1 设计任务01.2.2 设计意义0第 2 章零件的分析22.1零件的作用22.2零件的工艺分析2第 3 章工艺规程设计53.1确定毛坯的制造形式53.1.1 零件的材料53.1.2 确定毛坯的类型、制造方法及尺寸公差53.1.3 确定毛坯的技术要求53.1.4 绘制毛坯图53.2锻件形状复杂系数与锻件材质系数的确定63.3锻件分模线形状与零件表面粗糙度63.4基面的选择73.5制定工艺路线83.6机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定9 3.7确定切削余量及基本工时11第 4 章夹具设计26 4.1问题的提出274.2夹具设计274.3夹具设计及操作说明29第 5 章总结与展望29致谢30参考文献31附表33第 1 章绪论1.1变速器换挡叉概述换挡叉用于多种机械装置中，各种机床的变速要用到换挡叉，汽车在行驶中的变速也离不开换挡叉。
它位于变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照操作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。
随着机械制造技术日新月异的发展，制造商不断推出各种各样的先进的变速器换挡叉制造技术。
换挡叉裂解技术就是20世纪90年代出现的一种先进的变速器换挡叉加工新技术，和传统加工技术相比，该技术具有大幅度提高产品质量、提高生产率、降低生产成本等突出优点而备受业界关注。
我们国家正在不断缩小同先进汽车生产国家在变速器换挡叉上的差距，使我国变速器换挡叉生产水平与世界先进换挡叉生产水平的差距越来越小，不断增强我国机械行业整体的生产水平。
1.2 设计任务及意义1.2.1 设计任务本课题根据调查研究所提供的数据和有关技术资料，运用机械制造技术理论等相关专业知识对变速器换挡叉零件的作用和工艺进行了分析和计算，并对该换挡叉的加工工艺以及其第五道工序的夹具进行了优化设计。
本论文制定了变速器换挡叉的工艺过程方案，拟定了夹具设计方案并完成了其第五工序的夹具结构设计。
最后通过使用AUTOCAD 绘制零部件图和装配图，保证了加工质量的高效、省力、经济合理。
本论文就以下几方面内容展开详细的论述：1、工艺规程设计。
2、绘制被加工零件毛坯图、夹具零件图、夹具装配图。
3、按规定格式编制工序卡片及设计计算说明书。
1.2.2 设计意义随着科技日新月异的不断发展，人们对换挡操作机构的要求也日渐苛刻，不仅要性能好、油耗小，对换挡操作机构的舒适度的要求也日渐提高，特别是对操作的舒适性能更是格外的挑剔。
与此同时，中国变速器换挡叉市场的竞争也日趋激烈，世界各种品牌的换挡叉生产商云集中国。
为了满足客户的需求，为了提高换档操作机构的舒适度，为了缩短开发周期尽早将产品投放市场，为了产品在投放市场后能够安全、稳定和可靠的运行，我们就必须重视换档操纵机构的每一个环节的开发，就必须掌握和应用目前最先进的方法。
只有这样才能节省开发时间和成本，才能提高产品的性价比和竞争力。
因此本论文对变速器换挡叉的研究不仅有利于提高我们分析问题的理论水平，同时能有利于提高解决问题的实践能力，对产品的实际开发也有十分重要的战略意义。
第 2 章零件的分析2.1 零件的作用题目所给定的零件是变速器换挡叉（如下图2-1 所示），它位于传动轴的端部。
主要作用是传递扭矩，使变速器获得换挡的动力。
该零件是以∅15.8F8孔套在轴上，并用M10×1-7H 螺纹孔与轴定位，换挡叉脚卡在双联齿轮的轴中，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，从而实现变速器变速。
换挡叉的主要工作面为操纵槽换挡叉脚两端面，主要配合面为∅15.8F8孔，M10×1-7H 螺纹孔和换挡叉脚侧面。
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要承受一定的压力，因此，要求有一定的强度和韧度。
图2-1 变速器换挡叉零件图2.2 零件的工艺分析（1）该变速器换挡叉需要加工的表面可大致分为四类：①∅15.8F8 孔；②以∅15.8F8 为基准的顶端16×56两侧面和叉口的前后两侧面；③以∅15.8F8 为基准的其它几个平面以及槽；④M10 ×1-7H 螺纹。
这几组加工面之间有着一定的位置要求，主要是：∅15.8F8 mm 孔的中心线与叉口的前后两侧面的垂直度公差为0.15mm。
表2—1 换挡叉技术要求该变速器换挡叉结构简单，属于典型的叉杆类零件。
为实现换挡、变速的功能，其叉轴孔和变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求高。
叉脚两端面在工作中需承受冲击载荷，为增强耐磨性，采用局部淬火，硬度为180HBS 左右，为保证换挡叉换挡时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面与孔∅15.8 垂直度要求为0.15mm。
换挡叉用螺钉定位，螺纹孔为M10。
综上所述，该零件的各项技术要求制订的较合理，符合在其变速箱中的功用。
（3）审查换挡叉的工艺性分析零件图可知，该换挡叉叉脚两端面厚度薄于连接的表面，但减少了加工面积，使用淬火处理来保证局部的接触硬度。
叉脚两端面面积相对较大，可防止加工过程中钻头钻偏，保证孔的加工精度及叉脚两端面的垂直度。
其它表面加工精度较低，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地加工出来。
可见该零件工艺性好。
第 3 章工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式3.1.1零件的材料零件的材料为35钢，是中碳钢。
其铸造工艺性介于低碳钢和高碳钢之间，可进行热处理，以获得所需要的机械性能。
3.1.2确定毛坯的类型、制造方法及尺寸公差①因零件的材料为35钢，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，参照文献[1]表1.3-1,可采用模锻锻造成型。
②变速器换挡叉属特殊形状零件，且加工过程中利用不加工表面进行定位的工序较多，又是成批生产，故零件的毛坯选用锻模。
锻件公差等级为普通级，加工余量查表可得，换挡叉脚内侧面留单边余量为2mm,∅15.8F8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，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。
3.1.3确定毛坯的技术要求如图3-1所示：①未注明锻造圆角为R15，拔模斜度为7°②锻件淬火硬度为180HBS③材料：35钢3.1.4绘制毛坯图根据任务书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（如图3-1所示），并标注尺寸和技术要求。
图3-1 变速器换挡叉毛坯图3.2 锻件形状复杂系数与锻件材质系数的确定（1） 锻件形状复杂系数锻件重量:已知机械加工后换挡叉的重量为3kg ，由此可初步估计机械加工前锻件毛坯 的重量为3.5kg 。
对换挡叉零件图分析计算，可大概确定锻件外轮廓包容体出该换挡叉锻件的长度、宽度和高度，即l=136mm ，b=76mm ，h=72mm ，ρ=6108.7-⨯kg/3mm 由文献[2]公式2-3 可计算零件的形状复杂系数 S=nt m m =6108.772761365.3-⨯⨯⨯⨯=0.6(3.3.1) 故属于S 2 级。
（2)锻件材质系数由于该换挡叉材料为35 钢，是碳的质量分数少于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属M1级。
3.3锻件分模线形状与零件表面粗糙度根据该换挡叉的形位特点，以对称平分面为分模面，属平直分模线。
由零件图可知，该换挡叉各加工表面粗糙度Ra 均大于等于3.2um。
3.4基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面选择的正确和合理，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，还会造成大批零件报废，使生产无法正常进行。
(1)粗基准的选择在选择粗基面时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图样要求。
粗基准的选择应以下几点为原则：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。
在铣床上加工变速器换挡叉时，以∅15.8mm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。
该零件加工时，采用∅15.8mm内孔作为精基准来加工换档叉叉口前后两侧面。
3.5制定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。
制定工艺路线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。
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∅15.8mm 孔的精度要求较高，安排为钻并扩铰加工。
精铣时以∅15.8mm孔定位能保证端面与轴心的位置精度要求。
(1)综上分析，确定的加工路线方案一如下：工序Ⅰ钻并扩铰∅15.8mm 孔。
工序Ⅱ粗铣叉口19×5.9两内侧面。
工序Ⅲ粗铣16×56两侧面。
工序Ⅳ粗铣叉口前后两侧面及R105mm的叉部端面。
工序Ⅴ粗铣14.2 槽及16.5×42.9面及16.5×14.5面及11×9.65面。
工序Ⅵ精铣叉口19×5.9两内侧面。
工序Ⅶ精铣16×56两侧面。
工序Ⅷ精铣叉口前后两侧面及R105mm的叉部端面。
工序Ⅸ精铣16.5×42.9面。
工序Ⅹ钻螺纹底孔M10mm 及攻M10×1-7H 螺纹。
工序Ⅺ倒角并检查。
(2)工艺路线方案二为：工序Ⅰ粗铣叉口19×5.9 两内侧面。
