变速器换挡拨叉的机械加工工艺及夹具设计设计

毕业设计（论文）变速器换挡叉的机械加工工艺及夹具设计院 别控制工程学院专业名称过程装备与控制工程班级学号学生姓名指导教师2013 年 6 月 13 日 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 I 页变速器换挡叉的机械加工工艺及夹具设计摘 要变速器换档叉位于主轴箱。主要作用是传递扭矩，使变速器获得换档的动力。优点是可以从一种速度直接变到另一种速度,而不需要经过中间的一系列,因此变速很方便;其缺点是比较复杂。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夹具进行了优化设计。本论文制定了变速器换挡叉的工艺规程方案，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 绘制装配图和零部件图.关键词：换档叉；工艺；夹具 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 II 页Transmission shift fork mechanical processing technology and fixture design Author：Bao Lisheng Tutor：Ma LianjieAbstractThe transmission shift fork is located in the spindle box. The main function is to transfer torque, power transmission gain shift. The advantages can be changed directly to another speed from a speed, without the need to go through a series of intermediate, so the transmission is very convenient; the disadvantage is the relatively complex. This topic provides according to the investigation data and relevant technical data, application and process knowledge of mechanical manufacturing technology and other related professional theory of transmission shifting fork of the parts are analyzed and calculated, and the processing technology of the shifting fork and the jig design is optimized. This paper developed a process scheme of transmission shift fork, the design of fixture and the fixture structure design of the fifth. Finally, by using the AUTOCAD assembly drawing and parts drawing.Keywords: shift fork; technology; fixture 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 III 页目 录目 录.III1 绪论.11.1 课题背景.11.2 变速器换挡叉、夹具、组合机床的介绍.21.3 变速器行业概况.31.4 课题的研究方法.32 零件分析及毛坯的设计.42.1 零件的作用.42.2 零件的工艺分析.42.3 审查换挡叉的工艺性.52.4 毛坯的设计.63 工艺路线的确定.83.1 基面的选择.83.2 粗基准的选择.83.3 精基准的选择.83.4 制定机械加工工艺路线.83.5 工艺路线比较.113.6 选择量具.124 确定切削用量及时间定额.135 专用夹具的设计.245.1 问题的提出.245.2 夹具设计.24结 论.27致 谢.28参考文献.29附 录.30 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 IV 页 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 1 页1 绪论1.1 课题背景机械加工工艺及其工装设计是毕业前对专业知识的综合运用训练。机械加工工艺过程是指用机械加工的方法改变生产对象的形状、尺寸、相对位置以及性能使其成为零件的过程。机械加工工艺过程直接决定零件及产品的质量和性能，对产品的成本、生产周期都要较大的影响，是整个工艺过程的重要组成部分。机械加工工艺规程是生产准备、生产组织、计划调度的主要依据，是指导工人操作的主要技术文件，也是工厂和车间进行设计或技术改造的重要原始资料。工艺规程的制定须严格按照规定的程序和格式进行，并随技术的进步和企业发展，定期修改完善。随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。车床的换挡叉位于车床变速机构中，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。零件下方的孔与操纵机构相连，而上方的半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。换挡叉是机车变速箱中一个重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，但其加工孔和侧面有精度要求，此外还有小头孔上的槽要求加工，对精度有一定的要求。换挡叉的底面、大头孔上两侧面和大小头孔粗糙度要求都是 3.2Ra，所以都要求精加工。其大头孔与侧面有垂直度的公差要求，所要加工的槽，在其槽两侧面有平行度公差和对称度公差要求等。因为零件的尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工必须保证精度要求。零件要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题，工艺师要考虑如何从工艺上保证设计者的要求。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 2 页组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础配以少量的专用部件组成的专用机床。它适宜于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。这种机床既有专用机床的结构简单、生产率和自动程度较高的特点又具有一定的重新调整能力以适应工件变化的需要。组合机床广泛应用于大批量生产的行业如：汽车、拖拉机、电动机、内燃机、阀门、缝纫机等制造业。1.2 变速器换挡叉、夹具、组合机床的介绍换挡叉是汽车变速器的重要零部件，它接收换挡手柄传递的变速信号，来控制齿轮变速箱以相应的档位运行。这就要求换挡叉有一定的强度和刚度，工作可靠、稳定，以便汽车能很好的变换速度，稳定行驶；具有结构紧凑、传动力矩大、体积小重量轻、传动效率高、寿命长等特点。本文所涉及的换挡叉是汽车上所使用的。在生产该零件过程中，经历了几种不同工艺方案的比较，最后选定了合理的工艺方案，从而编制了工艺卡，确定了该工艺每个工序的加工机床，加工刀具测量选用的量具。以及计算了各个加工步骤的切削余量、切削速度、加工时间、进给量和主轴转速等。夹具、量具的选择夹具在其发展的 200 多年历史中，大致经历了三个阶段，第一阶段，夹具在工件加工、制造的各工序中作为基本的夹持装置，发挥着夹固工件的最基本功用。随着军工生产及内燃机、汽车工业的不断发展，夹具逐渐在规模生产中发挥出其高效率及稳定加工质量的优越性各类定位、夹紧装置的结构也日趋完善，夹具逐步发展成为机床工件工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分。这是夹具发展的第二阶段。这一阶段夹具发展的主要特点是高效率。在现代化生产的今天各类高效率自动化夹具在高效高精度及适应性方面已有了相当大的提高。随着电子技术数控技术的发展现代夹具的自动化和高适应性已经使夹具与机床逐渐融为一体，使得中小批量生产的生产效率逐步趋近于专业化的大批量生产的水平。这是夹具发展的第三个阶段，这一阶段夹具的主要特点是高精度。高适应性。可以预见夹具在不一个阶段的主要发展趋势将是逐步提高智能化水平。1908 年美国福持汽车公司率先制造出第一台组合机床用于汽车零件的加工。1928 年前苏联开始生产组合机床。我国的组合机床制造技术是从“一五”计划期间“一汽”、 洛拖引进组合机床开始的。1956 年 3 月当时的第一机械工业部第二机器管理局批准成立了第一专业设计处(即现大连组合机床研究所的前 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 3 页身)全面引进了前苏联的组合机床通用部件和设计指导资料开始了我国组合机床的创业阶段。并于同年在大连机床厂制造出我国的第一台组合机床、1961 年又制造出我国第一条组合机床自动线。组合机床设计制造从“一所一厂”起步已发展到如今个独立的配套齐全的行业。1.3 变速器行业概况我国汽车变速器行业在经历了改革改造、引进消化、改制重组，在激烈的市场竞争中在行业规模、产品技术、经营管理等方面取得了较好的发展。目前，国内汽车变速器企业很多。2007年我国生产商用车变速器约2857台，同比曾长21.6%。2007年商用车增幅较大，因此商用车变速器增幅也较大。其中由于2007年重卡增长76.6%，大客车产量增长46.3%，半挂牵引车增长95.6%，货车底盘增长32.8%，因此重型汽车变速器的增幅也较大，一些企业的出口量也较大(如法士特重型车变速器)。目前国内变速器厂家主要有綦江齿轮传动有限公司、中国第一汽车集团哈尔滨变速箱厂、东风汽车变速箱有限公司、杭州前进齿轮箱集团有限公司等厂家在国内变速器厂家竞争的同时，国外变速器厂家也参与到竞争中，如德国ZF公司、英国艾里逊、美国伊顿、韩国统一等都看好国内市场，并且已经牢牢占领着高端市场。1.4 课题的研究方法本题目是学完了所有基础课及机械设计等主要专业课程的实践性环节，在三年级的生产实习中，已对变速叉有了较深的了解，对其零件的作用也有所了解。通过对换挡叉零件的初步分析，了解其零件的主要特点，加工难易程度，主要加工面和加工粗、精基准，从而制定出换挡叉加工工艺规程；对于专用夹具的设计，首先分析零件的加工工艺，选取定位基准，然后再根据切销力的大小、批量生产情况来选取夹紧方式，从而设计专用夹具。通过这次毕业设计，对我们的设计能力有所提高，扩大和强化自己所学的理论知识与技能，提高自己的设计计算，制图，编写技术文件的能力，学会正确查阅，使用文献及工具书等资料，并在设计中培养自己理论联系实际，严肃认真的工作作风和独立的工作能力，为以后工作打好基础。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 4 页2 零件分析及毛坯的设计2.1 零件的作用 题目所给定的零件是变速器换档叉，如下图所示。题目所给定的零件是变速器换档叉,它位于传动轴的端部。主要作用是传递扭矩，使变速器获得换档的动力。该零件是以 15.8 孔套在轴上，并用 M101-7H 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，就可实现变速功能，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，M101-7H 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。由于换挡叉在工作是表面承受一定的压力，因此，要求有一定的强度和韧度。2.2 零件的工艺分析由零件图可知，该零件的材料为 35#钢，锻造成型，由零件的尺寸公差选择模锻加工成型，保证不加工表面达到要求的尺寸公差。该零件需要加工的表面可大致分为以下四类：1）15.8 的孔。2）以 15.8 孔的轴心线为基准的上下两平面。3）两插口端面。4）两叉口内侧面。5）拔槽两个侧面。6）拨槽的内侧面7）M10*1-7H 的螺纹孔。其中 15.8 的孔以及叉口的上下端面和叉口的中间两侧面为主要的配合面，加工的精度及粗糙度的要求较高，应作为加工的重点。换挡叉技术要求 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 5 页表 2.1 换挡叉加工表面 尺寸及偏差（mm ）表面粗糙度 Ra形位公差叉口两端面 015. 09 . 56.30.15A叉口两内侧面1 . 00516.315.8 内孔043. 0016. 08 .153.2M10 螺纹孔 M101叉头凸台两端面025. 065. 96.3叉头平台外表面6.3叉头平台凸面 11 12.5叉头下表面12.5 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，该零件得各项技术要求制订较合理，符合在变速箱中的功用。2.3 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，使用淬火处理提供局部的接触硬度。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，但也可以在正常得生产条件下，采用较经济得方法保质保量地加工出来。可见该零件工艺性好。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 6 页图 2.1 换挡叉零件图2.4 毛坯的设计1 选择毛坯该零件的材料为 35#钢，考虑到零件在工作时要求有较高的强度和抗扭性，非加工面的尺寸精度要求较高，以及批量为大批量生产，所以采用模锻毛坯成型。2 确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差（1）确定最大轮廓尺寸根据零件图计算零件的最大轮廓尺寸为：长 136mm，宽 80mm，高 70mm（2）选择锻件公差等级查手册模锻成型，零件材料按中碳钢，得锻件公差等级为 1214 级取为 13 级。（3）求铸件尺寸公差公差带相对于基本尺寸对称分布。（4）求机械加工余量等级查手册得按模锻成型的方法，锻件材料为 35#钢的机械加工余量等级 E-G 级选择 F 级。3 确定机械加工余量 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 7 页 根据锻件质量、零件表面粗糙度、形状复杂程度，取铸件加工表面的单边余量查表选，钻 0.8，扩 0.5，粗铰 0.2 精铰 0.1，其他按相关表查找选取。4 确定毛坯上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度 Ra1.6.Ra1.6的表面，余量要适当加大。分析本零件，加工表面 Ra1.6,因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查的余量即可。 （由于有的表面只需粗加工，这时可取所查数据的小值）生产类型为大批量生产，可采用模锻毛坯。5 确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根据锻件质量、材质系数、形状复杂系数查手册得，本零件毛坯尺寸允许偏差为 0.1-0.2mm，表面粗糙度为 Ra12.5-25。6 设计毛坯图查机械制造工艺简明手册表 1.4-27 确定各表面的加工总余量：表表 2.12.1 毛坯尺寸图（具体参照毛坯图）毛坯尺寸图（具体参照毛坯图）加工表面基本尺寸锻件尺寸拔槽两侧面9.651215.81 下端面12.713.7叉口上端面33.532.4叉口下端面39.440.4叉口两侧面5148拔槽内侧面14.2毛坯，未锻出 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 8 页3 工艺路线的确定3.1 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百,出生产无法进行。3.2 粗基准的选择粗基准的选择影响影响各加工面的余量分配及不需加工表面与加工表面之间的位置精度。为了保证叉口上下平面与 15.81 孔的垂直度要求以及叉口上下面的加工余量分配均匀，所以选择叉口的上端面作为第一道工序的定位基准。.3.3 精基准的选择以第一道工序中的已加工面作为下到工序的定位平面，以 15.81 孔的中心轴线为定位基准，确保设计基准与工艺基准的重合，以减少加工误差。3.4 制定机械加工工艺路线工艺路线一：工序一：钻，扩，铰 15.81工序二：粗铣 15 上、下端面工序三：粗铣叉口前后两侧面工序四：精铣叉口前后两侧面工序五：粗铣 1656 两侧面工序六：精铣 1656 两侧面 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 9 页工序七：粗铣叉口 195.9 两内侧面工序八：精铣叉口 195.9 两内侧面工序九：铣槽、粗铣 16.5x14.5 面 铣 11x9.65 面 铣 16.5x42.9 面工序十：精铣 16.5x14.5 面工序十一：攻螺纹 M10 x1-H7工艺路线二：工序一：粗铣 15 上、下端面工序二：粗铣叉口前后两侧面工序三：精铣叉口前后两侧面工序四：粗铣 1656 两侧面工序五：精铣 1656两侧面工序六：粗铣叉口 195.9 两内侧面工序七：精铣叉口 195.9 两内侧面工序八：钻，扩，铰15.81 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 10 页工序九：铣槽 粗铣 16.5x14.5 面 铣 11x9.65 面 铣 16.5x42.9 面工序十：精铣 16.5x14.5 面工序十一：攻螺纹 M10 x1-H7工艺路线三：工序一：粗铣 15 上、下端面工序二：钻，扩，铰15.81工序三：粗铣叉口前后两侧面工序四：精铣叉口前后两侧面工序五：粗铣 1656 两侧面工序六：精铣 1656 两侧面工序七：粗铣叉口 195.9 两内侧面工序八：精铣叉口 195.9 两内侧面工序九：铣槽 粗铣 16.5x14.5 面 铣 11x9.65 面 铣 16.5x42.9 面工序十：精铣 16.5x14.5 面工序十一： 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 11 页攻螺纹 M10 x1-H73.5 工艺路线比较上述三个工艺路线，路线一是先加工孔，然后加工孔两侧面，路线二是把孔加工放到最后，由于孔的加工要求比较高，与底面的垂直度要求也较高，并且是很多尺寸的设计基准。路线三是鉴于孔的加工要求较高，为遵循基准统一的原则，同时也更能保证叉口上下两平面与孔的垂直度要求，故选择路线三为最终的工艺路线。表表 3-23-2 工序路线图工序路线图工序号工序内容简要说明10粗铣 15 上、下端面X51 立式铣床，YG6 硬质合金端铣刀15钻，扩，铰15.81Z525 立式钻床，麻花钻，扩孔钻，专用铰刀20粗铣叉口前后两侧面X51 立式铣床，YG6 硬质合金端铣刀25精铣叉口前后两侧面X51 立式铣床，YG6 硬质合金端铣刀30粗铣 1656 两侧面X51 立式铣床，YG6 硬质合金端铣刀35精铣 1656 两侧面X51 立式铣床，YG6 硬质合金端铣刀40粗铣叉口 195.9 两内侧面X51 立式铣床，YG6 硬质合金端铣刀45精铣叉口 195.9 两内侧面X51 立式铣床，硬质合金立铣刀50铣槽 粗铣 16.5x14.5 面 铣11x9.65 面 铣 16.5x42.9 面X51 立式铣床，YG6 硬质合金端铣刀 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 12 页55精铣 16.5x14.5 面X51 立式铣床，YG6 硬质合金端铣刀60钻螺纹孔高速钢麻花钻，丝锥 M10，P=1mm65检验3.6 选择量具 该零件属于批量生产，一般采用通用量具。 选择钻-扩-铰 15.81F8 孔量具. 现按照计量器的不确定地选择该表面加工时所用量具,叉头两端面间距 56mm，换挡叉头两侧面间距 9.65(0-0.25)mm,粗糙度要求分别为 Ra12.5um 和 Ra6.3um.查表 5-56 和表 5-59，可选用 0-200mm/0.02mm 的游标卡尺达要求。铰孔 15.81F8，由于精度高，加工时每个工件部需要进行测量，故选用极限量规，孔量具选用锥柄圆柱塞规。 选择铣换挡叉脚两端面,内侧面,铣操纵槽的量具,换挡叉脚两端面的距离, ,内侧面,均可选用分度值为 0.02mm,测量范围为 0-200mm 的游标卡尺。 攻螺纹孔 M101-7H 钻螺纹孔表面，可选用 0-200mm/0.02mm 的游标卡尺 对换挡叉脚的两端面吹砂 查表机械制造技术基础毕业设计5-56 和表 5-59，可选用 0-200mm/0.02mm 的游标卡尺。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 13 页4 确定切削用量及时间定额通过确定各工序的切削用量和时间定额，制作工序卡片，工序卡片见补充卡片。计算如下：工序10 粗铣15 上、下端面，以外圆为定位基准，采用X51 立式铣床加专用夹具刀具：YG6 硬质合金端铣刀。 铣削宽度ae90,深度ap6,齿数z=12,故根据机械制造工艺设计简明手册（后简称简明手册）表3.1，取刀具直径d0=125mm。根据切削用量手册（后简称切削手册）表3.16，选择刀具前角00后角08，副后角0=10，刃倾角：s=10,主偏角Kr=60,过渡刃Kr=30,副偏角Kr=5。2. 切削用量1）确定切削深度ap因为余量较小，故选择ap=4mm，一次走刀即可完成。2）确定每齿进给量fz采用对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据切削手册表3.5，使用YG6 硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw（据简明手册表4.2-35，X51 立式铣床）时：=0.090.18mm/zzf故选择：=0.18mm/z。zf3）确定刀具寿命及磨钝标准根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径d0=125mm，故刀具使用寿命T=180min（据简明手册表3.8）。4）计算切削速度vc 和每分钟进给量vf根据切削手册表3.16 ， 当=125mm ， Z=12 ， 7.5 ， 0.18mm/z 时，0dpazf=98m/min,=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削tvtn 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 14 页速度计算公式为：vpvvevzvpmvvckzuayfxaTqdcv0其中 = 72mm ， = 4mm ， Cv = 245 ， q = 0.2 v ， = 0.15 ， y = 0.35 v ，eapavxv= k Mv k Sv = 1.0 0.8 = 0.8 ， uv = 0.2 ， p = 0 v ， m = 0.32 ， T = 180 min ，vkf z = 0.18 mm /z ， Z = 12 ，将以上数据代入公式：=142 m / mincv确定机床主轴转速： min/3611000rdvnwsc根据简明手册表4.2-36，选择nc=300r/min,=390mm/min,因此，实际进给量和每cf分钟进给量为：min/11810000mndvc=v =390/30012 mm/z=0.1mm/zzcfccnf5)校验机床功率根据切削手册表3.24，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率Pcm=4.50.75kw=3.375kwPcc。故校验合格。最终确定:ap=4.0mm，nc=300r/min，=390mm/s，fv=118m/min，=0.1mm/z。cvzf6）计算基本工时L/vf，L=l+ y+，l=24mm.mt查切削手册表3. 26，入切量及超切量为：y+=40mm，则：L/ Vf=(24*2+40)/390=0.22min。mt工序 15 铰的孔，以 15 孔的上端面为定位基准，采用 Z525 立式钻床加专043. 0016. 08F8 .15用夹具；一、钻 15 孔，以 15 孔的上端面为定位基准，采用 Z525 立式钻床加专用夹具 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 15 页1. 加工条件工件材料：35 钢,b =170240MPa，锻造;工件尺寸：aemax=72mm，l=176mm;加工要求：钻 15 孔，加工余量 0.8;机床：Z525 立式钻床；刀具：根据切削手册表 2.1.2.2，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 do=15mm，钻头采用双锥后磨横刀，后角 o12，二重刃长度 b=3.5mm,横刀长 b=2mm,宽l=4mm,棱带长度， mml5 . 111002302.选择切削用量 （1）确定进给量按加工要求确定进给量：查切削手册 ，rmmf/53. 043. 0，由切削手册表 2.7,系数为 0.5,则： 367. 11830dl rmmf/)265. 0215. 0(5 . 0)53. 043. 0(按钻头强度选择:查切削手册表 2.8,钻头允许进给量为：；rmmf/0 . 2按机床进给机构强度选择：查切削手册表 2.9，机床进给机构允许轴向力为8330N 时，进给量为。rmmf/93. 0以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：0.2150.265mm/r。根据简明手册表 4.2-16,最终选择进给量。rmmf/22. 0由于是通孔加工，为避免即将钻穿时钻头折断，故应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给。根据切削手册表 2.19 查出,钻孔时轴向力 Ff=2500N，轴向力修正系数为 1.0，故 Ff=2500N。根据 Z525 立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为8830NFf，故所选进给量可用。（2）确定钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查简明手册 ）为 0.6mm，寿命min45T（3）切削速度查切削手册表 2.30，切削速度计算公式为： 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 16 页 （m/min）vyxpmvckfaTdcvvvvz0其中，5 . 9Cvmmd18025. 0vz125. 0m9pa0vx55. 0vy，查得修正系数：，故实际的切削速度：22. 0f0 . 1vTk85. 0lvk0 . 1tvkmin/5 . 985. 022. 0160185 . 955. 0125. 025. 0mvc （4）检验机床扭矩及功率查切削手册表 2.20，当 f0.26, do19mm 时，Mt=31.78Nm，修正系数均为1.0，故 MC=31.78Nm。查机床使用说明书：Mm =144.2 Nm。查切削手册表 2.23,钻头消耗功率：Pc=1.3kw。查机床使用说明书，。kwPE26. 281. 08 . 2由于，故切削用量可用，即：mcMM ECPP ，rmmf/22. 0min/272rnncmin/4 .15 mvc3、计算工时min70. 022. 027242nfLtm二、二、 扩 15.5 孔，以 15 上、下端面为定位基准，采用 Z525 立式钻床加专用夹具；查切削手册表 2.10，扩孔进给量为：，并由机床使用说明rmmf/8 . 07 . 0书最终选定进给量为：。rmmf/81. 0根据资料，切削速度 ，其中为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度，钻vv4 . 0钻v故：，根据机床使用说明书选取：min/8 . 35 . 94 . 0mvmin/1 .618 .198 . 31000rns 。min/97rnw基本工时： min53. 081. 0974281. 097yLt三、三、粗铰 15.7 孔，以 15 上、下端面为定位基准，采用 Z525 立式钻床加专用夹具；刀具：专用铰刀 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 17 页机床：Z525 立式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量为0.81.2mm/z,进给量取fz0.81mm/r，机床主轴转速取为=140r/min，则其切削速度为：fznw。min/91. 6mdnv机动时切削工时，mm，42lmin37. 081. 01404242fntwm四、 精铰 15.8 孔，以 15 上、下端面为定位基准，采用 Z518 立式钻床加专用夹具；刀具：mmdw8 .15机床：Z525 立式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量取0.48mm/r，机床主轴转速取为：f=140r/min，则其切削速度为：nwmin/27. 9mdnv机动时切削工时，mm42lmin71. 048. 01404242fntwm工序 20 粗铣叉口前后两侧面，以 15.8 孔为定位基准，采用 X51 立式铣床加专用夹具；刀具：YG6 硬质合金端铣刀，10,400Zmmd机床：X51 立式铣床根据切削手册查得，。根据简明手册表 4.2-36mmazmmfpz4,/13. 0查得，取：，故实际切削速度： min/300rnwmin/7 .371000300401000mndvww当时，工作台每分钟进给量应为：min/300rnwmin/3903001013. 0mmnZffwzm查说明书，取min/400mmfm计算切削基本工时： 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 18 页mmyL5 .54105 .445 .44因此，min28. 03905 .54*22fLtmm工序 25 精铣叉口前后两侧面， 以 15.8 孔为定位基准， 采用 X51 立式铣床加专用夹具；刀具：YG6 硬质合金端铣刀，10,400Zmmd机床：X51 立式铣床根据切削手册查得，。根据简明手册表 4.2-36 查mmazmmfpz4,/1 . 0得，取：，故实际切削速度： min/124rnwmin/57.151000124401000mndvww当时，工作台每分钟进给量应为：min/124rnwmin/124124101 . 0mmnZffwzm查说明书，取min/160mmfm计算切削基本工时：mmyL5 .54105 .445 .44因此，min88. 01245 .54*22fLtmm工序 30 粗铣 16*56 两侧面，以 15.8 孔为定位基准，采用 X51 立式铣床加专用夹具；刀具：YG6 硬质合金端铣刀；机床：X51 立式铣床；查切削手册表 3.5，进给量为：，取为 0.5mm/rmin/0 . 15 . 0mmfz参考有关手册，确定，采用 YG6 硬质合金端铣刀，min/124mv ，则：12,125zmmdwmin/31612512410001000rdvnws现采用 X51 立式铣床，根据简明手册表 4.2-36，取，故实际切削速min/300rnw度： 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 19 页 min/75.11710003001251000mndvww当时，工作台每分钟进给量：min/300rnw，取为 980mm/minmin/1800300125 . 0mmnzffwzm本工序切削时间为：min12. 098056222flttmm工序 35 精铣 16*56 两侧面，以 15.8 孔为定位基准，采用 X51 立式铣床加专用夹具；刀具：YG6 硬质合金端铣刀，10,400Zmmd机床：X51 立式铣床根据切削手册查得，。根据简明手册表 4.2-36mmazmmfpz4,/13. 0查得，取：，故实际切削速度： min/300rnwmin/7 .371000300401000mndvww当时，工作台每分钟进给量应为：min/300rnwmin/3903001013. 0mmnZffwzm查说明书，取min/400mmfm计算切削基本工时：mmyL5627101919因此，min29. 039056*22fLtmm工序 40 粗铣叉口 19*5.9 两内侧面，以 15.8 孔为定位基准，采用 X51 立式铣床加专用夹具。刀具：YG6 硬质合金端铣刀，10,400Zmmd机床：X51 立式铣床根据切削手册查得，。根据简明手册表 4.2-36mmazmmfpz4,/13. 0查得，取：，故实际切削速度： min/300rnw 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 20 页min/7 .371000300401000mndvww当时，工作台每分钟进给量应为：min/300rnwmin/3903001013. 0mmnZffwzm查说明书，取min/400mmfm计算切削基本工时：mmyL29101919因此，min1 . 0390382fLtmm工序 45 精铣叉口 19*5.9 两内侧面，以 15.8 孔为定位基准，采用 X51 立式铣床加专用夹具；精铣叉口 19*5.9 两内侧面，以 15.8 孔为定位基准，采用 X51 立式铣床加专用夹具；机床：X51 立式铣床刀具：硬质合金立铣刀（镶齿螺旋形刀片） ，由切削手册表 3.6 查得：，,即 27m/min，因smv/45. 0min/08. 0, 6,40mmfzdz。现采用 X51 立式铣床，取 ，工min/214402710001000rdvnwsmin/210rnw作台每分钟进给量应为：，fmmin/8 .100210608. 0mmnzffwzm查机床使用说明书，取 。min/100mmfm铣削基本工时：min19. 010019tmmin38. 0219. 02tm工序 50 铣槽粗铣16.5x14.5 面铣 11x9.65 铣 16.5x42.9 面，以 15.8 孔为定位基准，采用 X51 立式铣床加专用夹具；一、一、 铣 16.5*42.9 面，以外圆为定位基准，采用 X51 立式铣床加专用夹具；刀具：YG6 硬质合金端铣刀；机床：X51 立式铣床； 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 21 页查切削手册表 3.5，进给量为：，取为 0.5mm/rmin/0 . 15 . 0mmfz参考有关手册，确定，采用 YG6 硬质合金端铣刀，min/124mv ，则：12,125zmmdwmin/31612512410001000rdvnws现采用 X51 立式铣床，根据简明手册表 4.2-36，取，故实际切削速min/300rnw度： min/75.11710003001251000mndvww当时，工作台每分钟进min/300rnw，取为 980mm/minmin/1800300125 . 0mmnzffwzm本工序切削时间为：min05. 098042flttmm二、二、粗铣 14.2*9.65 面（槽） 、铣 11*9.65 面、粗铣 16.5x14.5，以 15.8 孔为定位基准，采用 X51 立式铣床加专用夹具；刀具：YG6 硬质合金端铣刀，10,400Zmmd机床：X51 立式铣床根据切削手册查得，。根据简明手册表 4.2-36mmazmmfpz4,/13. 0查得，取：，故实际切削速度： min/300rnwmin/7 .371000300401000mndvww当时，工作台每分钟进给量应为：min/300rnwmin/3903001013. 0mmnZffwzm查说明书，取min/400mmfm计算切削基本工时：mmL892*5 . 92743因此，min23. 039089fLtmm 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 22 页工序 55 精铣 16.5*42 面，以 15.8 孔为定位基准，采用 X51 立式铣床加专用夹具刀具：YG6 硬质合金端铣刀；机床：X51 立式铣床；查切削手册表 3.5，进给量为：，取为 0.5mm/rmin/0 . 15 . 0mmfz参考有关手册，确定，采用 YG6 硬质合金端铣刀，min/124mv ，则：12,125zmmdwmin/31612512410001000rdvnws现采用 X51 立式铣床，根据简明手册表 4.2-36，取，故实际切削速min/300rnw度： min/75.11710003001251000mndvww当时，工作台每分钟进给量：min/300rnw，取为 980mm/minmin/1800300125 . 0mmnzffwzm本工序切削时间为：min05. 098042flttmm工序 60 攻螺纹 M10 x1-H7，以 15.8 孔为定位基准，Z525 立式钻床并采用专用夹具；一、钻 9 孔，以 15.8 孔为定位基准，采用 Z525 立式钻床并采用专用夹具（1）钻螺纹底孔mm9机床：Z525 立式钻床刀具：高速钢麻花钻根据切削手册查得，进给量为0.180.22mm/z,现取ff=0.22mm/z，v=17m/min，则：min/60291710001000rdvnws查简明手册表 4.2-15，取。所以实际切削速度为：min/600rnw 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 23 页min/956.16100060091000mndvww计算切削基本工时：min03. 022. 06009 . 3fyltmm二、二、 攻螺纹，以 15.8 孔为定位基准，采用 Z525 立式钻床并采用专用夹具。机床：Z525 立式钻床刀具：丝锥 M10，P=1mm切削用量选为：，机床主轴转速为：，按机min/6/1 . 0msmvmin/318rns床使用说明书选取：，则 ；机动时，计min/272rnwmin/1 . 5 mv mml844算切削基本工时：min03. 027218nfltm工序 65 检验 最后制作完成工序卡片。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 24 页5 专用夹具的设计 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。并设计钻 15.8孔和铣大平面的夹具。两夹具将分别用于 Z525立式钻床和立式铣床 X51，刀具分别为高速钢麻花钻和 YG6硬质合金端铣刀。5.1 问题的提出本夹具主要用来粗铣叉口前后两侧面，在加工时应保证和 15.8 孔的垂直度要求。此外，在本工序加工时还应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。精度不是主要考虑的问题。5.2 夹具设计1、定位基准选择由零件图可知, 叉口前后两侧面,相对于 15 孔有 0.15 的垂直度要求，为使定位误差为零，应该选择孔中心为定位基准保证该垂直度。2、定位方案和夹紧机构 工件以已加工的叉口下表面和右边的圆柱为定位基准来保证加工要求。加入心轴为防止换挡叉转动，让换挡叉内这样就将换挡叉固定在夹具上。在叉口外弧出加一个螺旋夹紧机构，为了防止加工时候因为换挡叉的硬度而损坏换挡叉，在下面加入两个支撑钉。3.、切削力及夹紧力计算 刀具：YG6 硬质合金端铣刀 直径 齿数 Z=10 又由切削手册mmd400表 3.28 中的公式： FFFFxyuFpzenwoFC afaZFd q其中： =0.83 30CF0 . 1Fx65. 0Fy83. 0fu5 . 0fwFqmmap4 mmae12zmmfz/025. 0所以 F=63.5N 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 25 页 水平分力：1.163.5 1.169.9HFFN 垂直分力；0.30.3 63.519.1FVFN又在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数1234KK K K K其中 K1 为基本安全系数 1.5 K2 为加工性质系数 1.2 K3 刀具钝化系数 1.2 K4 为切削特点系数（断续切削）1.2所以 F =KFH=69.9x1.5x1.2x1.2x1.2=181.2N 为了克服水平方向的力，实际的夹紧力为 N（f1+f2）= KFH 其中 f1 为螺母与螺杆间的摩擦系数 f2 为工件与螺杆头（或压板）间的摩擦系数 又查得 f1 和 f2 为 1.6 则 12HKFNff所以 181.25660.160.16NN又选择的螺旋夹紧机构的基本尺寸如下（根据机床夹具设计 表 1-2-20、1-2-21、1-2-22、1-2-23 查得)：r=0 tg12Mmm1pmm5.675zrmm136a3029 50 L=120mm Q=30N20.15 则 可以提供的夹紧力为： 12()zQLwr tgr a 所以 =3140Nw120 305.675(1369 50 )tg又由机床夹具设计 第三版表 1-2-24 查得 当螺纹的公称直径为 12mm 时 ，螺栓许用的夹紧力为 5690N566N 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 26 页由以上的数据可知：所选的螺旋机构提供的夹紧力大于所需的，且满足螺栓的许用夹紧力，故本夹具可以安全工作。图 5.1 夹具装配图图 5.2 图螺旋压紧机构 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 27 页结 论此次毕业设计确定了换挡叉从锻件毛坯到成品在大量成批生产时的工艺过程，同时也设计了其中一道面铣工序的夹具。作为本科阶段的一次毕业设计，需要我们综合前阶段所学习的机械制图、计算机辅助制造技术、机械设计、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，并且综合了其他辅助材料，最终完成了这次设计所以此次毕业设计是我们本科阶段学习的知识的巩固，也是一个总结。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 28 页致 谢在论文完成之际，我要特别感谢我的指导老师马廉洁老师的热情关怀和悉心指导。在我撰写论文的过程中，马老师倾注了大量的心血和汗水，无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了马老师悉心细致的教诲和无私的帮助，特别是他广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终生受益，在此表示真诚地感谢和深深的谢意。在论文的写作过程中，也得到了许多同学例如丁斌，张玉双的宝贵建议和帮助，在此一并致以诚挚的谢意。感谢所有关心、支持、帮助过我的良师益友。最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位专家表示衷心地感谢！ 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 29 页参考文献1.张世昌，李旦.机械制造技术基础.-2 版-北京：高等教育出版社，2007.52.王忠.机械工程材料. -北京：清华大学出版社，2007.93.赵家齐.机械制造工艺学毕业设计指导书.-2 版.-北京：机械工业出版社 2010.14.邓文英，郭晓鹏.金属工艺学.上、下册.-5 版.-北京：高等教育出版社，2008.45.王伯平.互换性与测量技术.-2 版.-北京：机械工业出版社，2009.16.蔡兰.机械零件工艺性手册.-2 版.-北京: 机械工业出版社，2006.127.艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册.-北京：机械工业出版社8.梁国元.电子机械设计与工艺简明手册.西安电子科技大学出版社9.刘鸿文.材料力学 I.-4 版.-北京：高等教育出版社，2004.110.沈鸿.机械加工工艺手册 1,2 卷.-北京: 机械工业出版社，1991.1 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 30 页附 录Auto shift principle As we know, the automobile engine can reach the best state at a certain speed, the power at a relatively large, fuel economy is also good. Therefore, we hope that the engine always work in the best condition. However, the car will have different speed when in use, thus creating a conflict. This contradiction be resolved through transmission. Automobile transmission with a word, called variable speed twist, twist or slow down the growth rate by increasing torque. Why can slow down by twisting, and the growth rate but also by twist? For the same engine power output, power can be expressed as N = wT, where W is the angular velocity of rotation, T are torque. When N is fixed, W and T is inversely proportional to the. So the growth rate will reduce twisting, twisting slowdown will increase. Gear transmission is based on the principle of variable speed twist, divided into various stalls of different transmission ratio corresponding, to adapt to different operational conditions. General to set up a manual gearbox input shaft, intermediate shaft and output shaft, also known as the three axis, in addition to reverse shaft. Three - axis is the main transmission structure, input shaft speed is the speed of the engine, the output shaft speed is produced by different gear meshing between the intermediate shaft and output shaft speed. Different gears are different transmission ratio, also will have a different speed. For example, Zhengzhou Nissan ZN6481W2G SUV car manual transmission, the transmission ratio is: 1 3.704:1; 2 2.202:1; 3 1.414:1; 4 1:1; 5 (overdrive) 0.802:1. When starting the car drivers to choose the file 1, the 1/2 File Synchronizer back to engage the 1 gear and it is locked on the output shaft of the fork, power input shaft, intermediate shaft and output shaft of the 1 gear, the 1 gear to drive the output shaft, the output shaft to transmit power to the drive shaft (red arrow). The typical 1 speed gear transmission ratio is 3:1, that is to say 3 laps to the input shaft, output shaft 1 ring. When the growth rate of car drivers to choose the file 2, the 1/2 File Synchronizer and 1 fork connection 2 gear on the output shaft and lock, power transmission line is s