换挡叉机加工工艺及双面铣床夹具设计

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。

.换挡叉的技术要求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。

叉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垂直度为.。

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。

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。

换挡叉零件技术要求如下表加工表面尺寸及偏差公差及精度等级表变粗糙度形位公差换挡叉头两端面.换挡叉头部上端面.换挡叉头部方槽两侧面.换挡叉头部方槽底面.孔.换挡叉脚两端面.换挡叉脚内表面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和差轴孔外，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。

.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。

换挡叉机械加工工艺规程设计.换挡叉材料及毛坯制造方法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。

.确定毛坯尺寸公差和加工余量要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。

铸件机械加工余量等级查表得铸件机械加工余量等级为，取级。

铸件公差等级由于铸件选择机器造型，材料为Ⅱ，生产类型为大批量，查表得铸件公差等级为级，取级。

确定铸件基本尺寸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毛坯基本尺寸换挡叉头部上端面.换挡叉头部方槽两侧面换挡叉头部方槽底面换挡叉头部两侧面.螺纹孔端面.孔换挡叉脚两端面换挡叉脚内表面定位基准的选择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。

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”原则。

叉轴孔的轴线是设计基准，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。

.制订工艺路线工艺路线方案工序粗铣换挡叉头左右两端面工序钻孔。

工序拉孔至图样尺寸。

工序锪孔处倒角。

工序粗铣换挡叉头上端面。

工序粗铣精铣换挡叉头部方槽。

工序粗铣精铣磨削换挡叉脚两端面。

工序粗铣精铣换挡叉脚内表面。

工序粗铣螺纹孔端面。

工序钻底孔.，倒角，攻螺纹。

工序清洗。

工序终检。

工艺路线方案二工序粗铣换挡叉头左右两端面工序钻孔。

工序拉孔至图样尺寸。

工序锪孔处倒角。

工序粗铣精铣磨削换挡叉脚两端面。

工序粗铣精铣换挡叉脚内表面。

工序粗铣换挡叉头上端面。

工序粗铣精铣换挡叉头部方槽。

工序粗铣螺纹孔端面。

工序钻底孔.，倒角，攻螺纹。

工序清洗。

工序终检。

工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于方案是先加工换挡叉头部两端面及孔，再加工换挡叉头部方槽，再加工换挡叉脚部端面及内表面，最后加工螺纹孔。

方案二是先加工换挡叉头部两端面及孔，再加工换挡叉脚部端面及内表面，再加工换挡叉头部方槽，最后加工螺纹孔。

显然在加工换挡叉脚部端面及内表面之后在加工换挡叉头部方槽，较易保证方槽的加工精度和形位公差，所以方案二较合理。

工艺路线确定在综合考虑工序顺序安排原则的基础上，表列出了换挡叉的工艺路线。

表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同时粗铣换挡叉头左右两端面卧式双面铣床三面刃铣刀叉脚左侧边钻孔四面组合钻床麻花钻扩孔钻叉脚内表面和叉顶部侧面拉孔拉床拉刀叉脚内表面和叉顶部侧面锪孔处倒角钻床锪钻叉脚内表面和叉顶部侧面粗铣精铣换挡叉脚两端面卧式双面铣床三面刃铣刀孔，叉头部右端面粗铣精铣叉脚内侧面立式铣床铣刀孔，叉脚外曲面粗铣换挡叉头上端面，并粗铣精铣方槽立式铣床铣刀孔，叉脚内表面粗铣螺纹孔端面立式铣床铣刀孔，叉脚内表面钻底孔.倒角，攻螺纹四面组合钻床麻花钻，锪钻孔，叉脚内表面，叉头右端面去毛刺钳工台平锉中检热处理换挡叉脚两侧面和方槽两侧面高频淬火淬火机等校正换挡叉脚钳工台手锤磨削换挡叉脚两端面平面磨床砂轮孔，叉头部右端面清洗清洗机终检.确定切削用量及基本工时切削用量的计算工序同时粗铣换挡叉头左右两端面。

该工序就个工步，即同时粗铣换挡叉头左右两个端面。

背吃刀量的确定进给量的确定由表，按机床功率工件夹具系统刚度为中等条件选取，该工件的每齿进给量取为.。

铣削速度计算由表，按镶齿铣刀的条件选取，铣削速度可取为.。

可求得该工序铣刀转速，即，参照表所列型立式铣床的主轴转速，取转速。

再取此转速代入公式，可求出该工序的实际铣削速度.。

工序钻孔。

背吃刀量的确定由表，。

进给量的确定查表，按钢件刚查表得进给量取.。

切削速度的确定查表得切削速度.工序拉孔。

背吃刀量的确定。

进给量的确定查表得拉削进给量.切削速度的确定查表，取第组切削速度，切削速度为.工序锪孔两端倒角背吃刀量的确定进给量的确定查表，取进给量切削速度的确定查表，取切削速度.工序粗铣精铣换挡叉脚两端面本工序由两个工步组成，即工步同时粗铣换挡叉脚两端面工步同时精铣换挡叉脚两端面。

背吃刀量的确定工步的机械加工余量为，所以工步的背吃刀量工步的背吃刀量。

进给量的确定工步查表，取每齿进给量.工步查表，进给量.。

铣削速度的确定工步铣削速度同工序，即.工步铣削速度同工步，即工序粗铣精铣叉脚内侧面本工序由两个工步组成，即工步粗铣换挡叉脚内侧面工步精铣换挡叉脚内侧面。

背吃刀量的确定工步的机械加工余量为，所以工步的背吃刀量工步的背吃刀量。

进给量的确定工步查表，取每齿进给量.工步查表，进给量.。

铣削速度的确定工步铣削速度同工序，即.工步铣削速度同工步，即.工序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，即工步粗铣换挡叉头上端面工步粗铣方槽工步精铣方槽。

背吃刀量的确定工步工步由于精加工余量为，所以工步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。

进给量的确定工步和工步的进给量相同，即工步的进给量为.。

铣削速度的确定三个工步的切削速度相同，即.。

工序粗铣螺纹孔端面背吃刀量的确定。

进给量的确定.。

铣削速度的确定.。

工序钻底孔.，倒角，攻螺纹本工序包括三道工步，即工步用.的麻花钻钻削底孔工步用锪钻钻削倒角工步攻螺纹。

背吃刀量的确定工步工步.工步。

进给量的确定工步查表，按钢件刚查表得进给量取。

工步查表，取进给量.工步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，所以本工步的进给量。

切削速度的确定工步查表得切削速度工步查表，取切削速度。

工步由表差得攻螺纹的切削速度，暂取。

求该工步的主轴转速，又由立式钻床主轴转速表，取转速。

再将此转速代入公式可求出该工步的实际切削速度。

工序钻通孔背吃刀量的确定。

进给量的确定.。

切削速度的确定。

基本工时的计算工序同时粗铣换挡叉头左右两端面工序钻孔工序拉孔设拉刀长度为，则工序粗铣精铣换挡叉脚两端面工序粗铣精铣叉脚内侧面工序粗铣换挡叉头上端面，并粗铣精铣方槽粗铣换挡叉头上端面时所用基本工时计算粗铣方槽所用基本工时为精铣方槽两侧面所用基本工时为工序粗铣螺纹孔端面工序钻底孔.，攻螺纹钻底孔.所用基本工时为攻螺纹所用基本工时为工序钻通孔两端面铣削专用机床夹具设计.设计主旨为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，形成大批量生产，通常需要设计专用夹具。

经过选择课题和指导老师的帮助，决定设计两端面卧式双面铣床夹具。

本夹具将用于卧式铣床，刀具为三面刃铣刀，对工件的两端面同时进行铣削。

.夹具设计约束自由度由于加工两端面，所以至少要约束轴的平移轴旋转和轴的旋转。

设计夹具定位夹紧结构因为只需约束三个自由度，所以设计为小圆面支撑板和大圆柱销定位结构来限制自由度，详见右图。

定位误差分析工件在竖直平面内最大转角误差为小圆面上偏差为支撑板上偏差为二者之间距离。

夹紧力计算.。

方案综合评价与结论此方案虽然也存在不足之处，但总体上可以满足要求，而且操作和经济性都很方便。

汽车产业逐渐成为我国的支柱产业，汽车生产商不断加强在汽车研发上的物力财力和人力的投入。

拨叉作为汽车上不可缺少的零件，它的好与坏直接影响汽车的传输动力效率，提高拨叉的技术水平和合理性是汽车在研发部门的重中之重。

在设计过程中，与同组的其他人员有异同的地方，例如换挡叉的工艺路线，工序过程，经过我们的反复讨论和分析，再根据我们在设计拨叉时所采用的车型不同，最终我们采取了比较合理的设计方案。

在不断修改的过程中，使我们