设计换挡叉零件的机械加工工艺过程及夹具设计Word文档下载推荐.docx
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4.2刀具的选择—————————————-21
4.3量具的选择—————————————-23
第五章：
夹具设计——————————————-—24
5.1、工件的加工工艺和定位分析————----24
5.2、夹具设计方案————————————24
第六章：
编制程序单———————————————25
第七章：
总结—————————————————28
参考献文
第一章零件分析
1.1、零件的作用
由所给的零件图及查阅资料可知，换档叉位于传动轴的端部，主要作用是换挡。
使变速器获得换档的动力。
1.2、零件的工艺分析
由零件图可知，该零件的材料为ZG45钢，铸造成型，由零件的尺寸公差选择铸造加工成型，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有以下几类：
（1）、以Φ16孔的轴心线为基准的上下两平面。
（2）、Φ16H8的孔。
（3）、以Φ16孔的下底面为基准的T1,T2面
（4）、以Φ16孔的轴心线为基准的前端面。
（5）、换挡叉槽的底面及两个侧面。
（6）、以Φ16孔的下表面为基准，与水平线夹角25度的台阶面
（7）、以Φ16孔的下表面为基准的M10-H8的螺纹孔。
（8）、以Φ16孔的下底面为基准的Φ2的孔。
（9）、换挡叉叉口的半径为43的内半圆表面。
1.3、尺寸和粗糙度的要求
（1）、其中Φ16H8的孔和换挡叉的槽以及叉口的上下端面和换挡叉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。
（2）、Φ16的孔的上偏差为+0.027，下偏差为0，配合公差为H8，属于间隙配合，孔的内表面的粗糙度为0.2，要求较高，鉴于孔径为16，可先采用Φ15的麻花钻钻孔，再用Φ15.8的扩孔钻进行扩孔，再用Φ15.9的铰刀粗，精铰后再用无心砂轮进行精加工，最后进行研磨，以达到所要求的表面粗糙度，及位置精度。
（3）、Φ16的孔的上下两平面的表面的粗糙度均为12.5，直接采用端铣刀铣削加工即可达到要求。
（4）、以Φ16孔下表面为基准的T1,T2面表面粗糙度0.8要求较高，采用粗，精铣后，在平面磨床上粗磨，以达到表面粗糙度要求及所求的位置精度。
（5）、以Φ16的孔的轴心线为基准的换挡叉的前端面的表面粗糙度为6.3，可直接用端铣刀进行加工保证尺寸要求。
（6）、换挡叉槽的底面及两侧面其表面粗糙度为3.2，可采用三面刃铣刀在立式升降台铣床上进行粗精铣加工保证尺寸要求。
（7）、以Φ16孔的下端面为基准，与水平面的夹角为25度的台阶表面，其表面粗糙度为6.3.可在立式升降台铣床上铣削。
（8）、Φ16孔的下表面为基准的M10*1-H8的螺纹孔，先采用Φ8.5的麻花钻钻孔，再采用Φ10的丝锥攻丝完成。
（9）、以Φ16的孔的下底面为基准的Φ2的孔无粗糙度要求可在保证位置精度的条件下钻孔加工。
（10）、换挡叉叉口处半径为R43的内半圆表面，以Φ16孔的中心轴线为基准，表面粗糙的为3.2可在立式升降台铣床上进行镗孔加工，保证它尺寸精度及位置精度。
1.4、位置公差要求
由零件图可知，该零件主要要求保证Φ16的孔和换挡叉叉口的上下端面之间的垂直度要求，根据基准互换原则，以Φ16孔上下端面做为定位基准加工Φ16的孔可以保证其垂直度的要求,其次图纸要求T1,T2面关于Φ16H8孔的轴心线的垂直度要求，只要保证Φ16孔与上下底面的垂直度，然后以Φ16孔的上下底面为基准加工T1,T2面即可保证T1,T2面与Φ16孔轴心线的垂直的要求。
第二章毛坯的设计
2.1、选择毛坯
该零件的材料为ZG45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，换挡叉的轮廓尺寸不大，为提高生产率和铸件精度，以采用砂型铸造方法制造毛坯，要求铸件不得有砂眼，疏松等缺陷。
2.2、确定机加工余量、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106mm，宽102mm，高42mm
（2）、选择铸件公差等级
查手册铸造成型，零件材料按中碳钢，得铸件公差等级为8～12级取为10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
查手册得按铸造成型的方法，铸件材料为45钢的机械加工余量等级1-4级级选择3级。
2.3、确定机械加工加工余量
根据铸件质量、零件表面粗糙度、形状复杂程度，查铸造工艺手册，取铸件加工上下表面的单边余量为5㎜，其余加工表面的单边余量为4mm，孔的加工余量查阅相关资料，由于铸造Φ6孔较小，难以铸造，最终综合考虑铸造为实心。
2.4、确定毛坯
查资料得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra≧1.6.Ra＜1.6的表面，余量要适当加大。
分析本零件，加工表面Ra＜1.6的表面有Φ16孔的内表面，及换挡叉口的上下表面（即T1、T2面）,所以Φ16孔选则实心铸造，换挡叉叉口的上下表面适当加大余量，但从节约材料的方面考虑4mm的余量足够。
其余各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）
2.5、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
2.6、设计毛坯图
用查表法确定锻件各表面的加工总余量：
加工表面
基本尺寸
铸件尺寸公差
机械加工余量（单侧）
铸件尺寸
Φ16上下端面
42
0.15
5
52
换挡叉叉口上下端面
8
4
16
Φ16孔中心轴线到叉口前端面
21
0.2
25
换挡叉叉口前端面到槽底面
11
15
槽的两侧面间的距离
3
与水平夹角为25度的台阶面
14
换挡叉叉口处内圆表面的半径
43
39
Φ16孔的余量
实心
Φ2孔的余量
最终根据余量的选择可得零件的毛坯图如下:
第三章选择加工方法，拟定工艺路线
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，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。
3.2、粗基准的选择
作为粗基准的表面应平整，没有飞边，毛刺或其他表面缺欠，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。
为了保证换挡叉叉口上下平面与Φ16孔的垂直度要求以及叉口上下面的加工余量分配均匀，所以选择换挡叉口的下端面作为第一道工序的定位基准。
粗基准：
Φ16孔的下底面。
3.3、精基准的选择
根据该换挡叉零件的技术要求和装配要求，以第一道工序中的已加工面作为下到道工序的定位平面，在进行粗加工过后，以Φ16孔的中心轴线为定位基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则，确保设计基准与工艺基准的重合，以减少加工误差。
精基准：
Φ16孔的中心轴线。
3.4、制定机械加工工艺路线
工艺路线一：
工序一：
（1）粗铣Φ16孔的下端面加工经济精度IT12，粗糙度12.5（组合夹具）
（2）粗铣Φ16孔的上端面加工经济精度IT12，粗糙度12.5（组合夹具）
（3）粗铣T1,T2面加工经济精度IT12,粗糙度12.5（组合夹具）
工序二：
（1）用Φ15的麻花钻加工孔，加工经济精度IT13，粗糙度12.5（专用夹具）
（2）用Φ15.8的扩孔钻扩孔，加工精度为IT10,粗糙度为6.3
（3）用Φ15.9的机用铰刀铰孔IT6,粗糙度1.6
（4）去毛刺，倒角。
工序三：
（1）粗铣换挡叉前端面，加工经济精度IT12，粗糙度12.5（组合夹具）
（2）粗铣换挡叉的槽的底面及两侧面，加工经济精度IT12，粗糙度12.5（组合夹具）
（3）粗铣与Φ16孔中心轴线14水平夹角为25度的台阶面端面，加工经济精度IT12，粗糙度12.5（专用夹具）
工序四：
（1）用Φ8.5麻花钻钻孔。
（专用夹具）
（2）用Φ10丝锥进行攻丝，加工M10的螺纹孔。
（3）去毛刺，倒角。
工序五：
（1）钻Φ2的孔（专用夹具）
工序六：
（1）粗镗换挡叉叉口的R43的圆的内表面。
（组合夹具）
（2）精镗换挡叉叉口的R43的圆的内表面。
工序七：
（1）精铣换挡叉的T1面，精度等级IT5表面粗糙度Ra1.6（组合夹具）
（2）精铣换挡叉的T2面，精度等级IT5表面粗糙度Ra1.6.
工序八：
（1）磨T1面，精度等级IT5，表面粗糙度Ra0.8。
（2）磨T2面，精度等级IT5，表面粗糙度Ra0.8。
工序九：
（1）磨Φ16的孔的内表面，精度等级IT5，表面粗糙度Ra0.4。
（2）研磨Φ16的孔的内表面，精度等级IT4,表面粗糙度Ra0.2。
工序十：
（1）终检
工艺路线二：
（1）用Φ15的麻花钻加工孔，加工经济精度IT13，粗糙度12.5（专用夹具）。
（2）用Φ15.8的扩孔钻扩孔，加工精度为IT10,粗糙度为6.3。
（3）用Φ15.9的机用铰刀铰孔。
（2）粗铣Φ16孔的上端面加工经济精度IT12，粗糙度12.5
（1）粗铣换挡叉叉口上、下端面加工经济精度IT12，粗糙度12.5（组合夹具）
（2）粗镗换挡叉叉口R43的内圆柱面，加工经济粗糙度6.3
（1）换挡叉T1、T2、T3淬火处理，硬度要求为45HRC。
（1）精铣换挡叉叉口的上、下端面，加工经济精度IT10，粗糙度6.3
（2）精镗换挡叉口R43的内表面，加工经济精度IT10，粗糙度3.2
（1）粗铣换挡叉槽的底面及两个侧面，加工经济精度IT12，粗糙度12.5
（3）精铣换挡叉槽的底面及两个侧面，加工经济精度IT10，粗糙度3.2
（1）钻Φ2的孔。
（1）粗铣与Φ16孔轴心线距离14与水平夹角为25度的面，加工经济精度IT12，粗糙度6.3
（2）用Φ8.5的麻花钻钻孔
（3）用Φ10的丝锥攻丝，加工M10的螺纹孔。
（1）用无心磨床精加工Φ16的孔，粗糙度3.2
（2）进行研磨Φ16内孔。
（3）去毛刺，倒角
（1）钳工，去毛刺
工序十一：
（1）终验
3.5、工艺路线比较
上述两个工艺路线，路线一先加工Φ16的底平面，后加工孔，先以Φ16孔的底平面做为粗基准，在粗加工过后，以Φ16作为半精、精加工的基准，遵循先面后孔的原则，然后孔为加工的基准，遵循基准统一的原则，有利于保证换挡叉其它加工部分的位置精度。
而路线二遵循基准先行的原则，路线二鉴于孔的加工要求较高，如不能保证孔与Φ16底面的位置精度，在后面的加工中就难以保证其它加工的位置精度，并且是很多尺寸的设计基准，难以保证所有加工面的位置精度及尺寸精度。
而在路线一中，先加工Φ16的下底面，后加工孔。
这样就能保证各加工要求的尺寸精度和位置精度。
所以路线一优于路线二。
最终选择路线一为加工路线。
3.6、拟定工艺过程
经过以上工艺过程的分析，比较最终确定工艺过程如下表：
机械加工工艺过程表
工序号
工序内容
00
铸造成型
05
正火处理
10
钳工划线
铣Φ16孔的下表面（即A面）
20
铣Φ16孔的上表面（即B面）
铣T1面（即C面）
30
铣T2面（即D面）
35
钻，扩，铰Φ16的孔
40
钳工去毛刺，倒Φ16Φ孔Φ的角
45
铣换挡叉的前端面（即E面）
50
铣槽的底面及槽的两侧面
55
铣与水平夹角为25度的台阶面（即F面）
60
钻孔，攻丝达图纸M10-H8
65
钳工去毛刺，倒角
70
粗镗换挡叉的叉口R43的内圆
75
热处理调质，硬度20HRC
80
精铣C面
85
精铣D面
90
半精镗换挡叉的叉口的R43的内圆表面
95
100
热处理T1,T2,T3表面高频淬火HRC45
105
磨T1,T2表面
110
磨Φ16H8内圆表面
115
研磨Φ16H8内圆表面
120
终检
125
非加工表面涂防锈漆
130
清洗，油封入库
第四章加工设备及道具、夹具、量具的选择
第五章为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，形成批量生产，通常需要设计专用夹具。
4.1、根据不同的工序选择不同的机床。
15工序是粗铣Φ16孔的下表面，可选用立式升降台铣床完成。
20工序是粗铣Φ16孔的上表面，可选用立式升降台铣床完成。
25工序是粗铣T1表面，可选用立式升降台铣床完成。
30工序是粗铣T2表面，可选用立式升降台铣床完成。
35工序是加工Φ16的孔，先用Φ15的麻花钻钻孔，再用选用Φ15.8的扩孔钻扩孔，再用Φ16H8的机用铰刀进行粗精加工，可选用立式摇臂钻床
45工序是粗铣换挡叉的前端面，可以选用立式升降台铣床完成。
50工序是铣槽的底面及槽的两侧面，可以选用立式升降台铣床。
55工序是铣与水平夹角为25度的台阶面（即F面），选用立式升降台铣床。
60工序是钻孔并攻丝，选用立式摇臂钻床完成。
70工序是粗镗换挡叉换挡叉叉口R43的内圆，可在立式升降台铣床加工。
80工序是精铣C面，可在立式升降台上完成。
85工序是精铣D面,也可在立式升降台上加工。
90工序半精镗换挡叉叉口R43的内圆表面，可选用立式升降台铣加工。
105工序是磨T1,T2表面，应选用平面磨床。
120工序是磨Φ16H8内圆表面。
应采用无心内圆磨床。
4.２、刀具选择
因为所加工的材料为ZG45，材料硬度大所以选用硬质合金铣刀，硬质合金钻头，硬质合金扩孔钻、加工中碳钢零件采用硬质合金。
各工序所需刀具如下表：
所选刀具
Φ20端面铣刀
Φ15的麻花钻，Φ15.8的扩孔钻，Φ16H8的机用铰刀
钳工去毛刺，倒Φ16Φ孔的角
三面刃铣刀
Φ9.8麻花钻，M10-H8的丝锥
钳工去毛刺，倒角。
镗刀
半精镗R43的内圆表面
热处理T1,T2,T3表面高频淬火
砂轮
4.3、选择量具
本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用夹具。
根据零件的表面的精度要求，尺寸和形状特点，参考相关资料，选择如下：
15、20、30、45、50、55、70、80、85、90、105、110、115工序采用游标卡尺和标准粗糙度块。
35工序采用游标卡尺和塞规。
倒1*450角度，采用万能角度卡尺。
50工序采用塞规检验。
第五章夹具的设计
本夹具是用立式铣床加工换挡叉的M10-H8的孔的专用夹具。
5.1、工件的加工工艺和定位分析
在工M10-H8的螺纹孔是，以Φ16孔和Φ16孔的下表面为定为基准，Φ16孔的下表面的粗糙度为12.5，所以M10H8螺纹孔的精度取决于Φ16孔与Φ16孔下表面的位置精度。
5.2、夹具设计方案
1、定位方案。
工件以已加工的Φ16的下表面和Φ16圆柱为定位基准来保证加工要求。
为防止换挡叉转动，换挡叉叉口内侧加一定位圆柱体，让换挡叉内侧和圆柱体的表面可靠接触。
另外在Φ16孔里用螺栓、螺母连接，换挡叉的下表面与挡块接触。
这样就实现了限制6个自由度。
2、夹紧机构。
为保证Φ16孔的下表面和挡块表面可靠接触，在换挡叉Φ16孔的右上面用压板将其夹紧，用螺母紧固。
3、夹具的结构设计详见装配图。
第六章编制程序单
换挡叉中叉口R43的内圆表面的编程：
因为V=ЛND/1000N=1000V/ЛD查阅资料V取（80-250）背吃刀量0.5-2.0镗刀直径d=86*0.7=60.2
取v=160ap=2.0n=1000*160/3.14*60.2=846.47
采用华中数控系统进行数控编程：
%0001
G90G94G54G17G21G49G80
M03S846M08
G01Z5F2000
X41Y0
Z0.5F500
Z0F10
M98P002L4
G90G1Z5F2000
X43Y0
Z0.5F500
Z0F10
M98P003L4
G90G01Z50F2000
G00X0Y0
M30
%0002
G91G41X0Y0D01
Z-2F10
G03I-41F30
G40G1X0Y0
M99
%0003
G03I-43F30
第七章总结
参考文献
1陈海魁主编：
《铣工工艺学》中国劳动社会保障出版社2005
2左健明主编：
《液压与气压传动》机械工业出版社1995
3赵正文主编：
《数控铣床/加工中心加工工艺与编程》中国劳动社会保障出版社2006
4王炳实主编：
《机床电气控制》机械工业出版社2004
5邓昭铭、张莹主编：
《机械设计基础》高等教育出版社1999
6宋玉鸣主编：
《金属切削机床》中国社会劳动保障出版社2005
7陈玲主编：
《工程力学》西南交通大学2005
8侯风波主编：
《工程数学》高等教育出版社2004
9朱泗芳、徐绍军主编：
《工程制图》高等教育出版社2005
附录
附录1：
换挡叉零件图一张。
附录2：
换挡叉零件立体图一张。
附录3：
换挡叉零件毛胚图一张。
附录4：
换挡叉加工工艺规程一套。
附录5：
换挡叉夹具装配图一张。
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