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变速器换挡叉加工工艺及夹具设计
1 前言
1.1 设计的意义
毕业设计是培养学生综合运用所学的基础理论和专业理论知识，独立解决零件工艺和夹具设计问题的能力一个重要的实践性教学环节。
机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。同时夹具作为机械制造系统中不可或缺的重要组成部分，在保证工件加工精度、提高劳动生产率、扩大机床适用范围、改善操作者劳动条件、降低成本都具有十分突出的贡献。随着信息化时代的来临，出现了更加精密、复合、智能、环保的机床，企业对零件的加工工艺及夹具设计、制造提出了更高的要求。然而，在当今许多企业中，像变速器换挡叉等不规则零件的加工上依然无法满足流水线自动化加工的水准。因此设计高精、高效、模块组合、通用的夹具是提高工件的加工质量，加工效率，充分发挥机床的工艺性能的必然要求。 1.2 设计的目的
本次设计为大学四年所学基础课程的一次综合性设计，对于培养我们编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力具有重要的意义。
（1） 培养综合运用相关专业课程（工程材料、互换性与测量技术、金属切削及装备等）的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立的分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度的零件的工艺规程的能力。
（2） 能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计保证加工质量的高效、省力、经济合理的专用夹具的能力。
（3） 熟悉和能够应用有关手册、标准、图标等技术资料，分析零件加工的技
术要求和本企业具备的加工条件，掌握从事工艺的方法和步骤。
（4） 进一步熟练机械制图、设计计算、机构设计、和编写技术文件等的基本技能。
（5） 培养解决工艺问题的能力，为以后去工厂从事工艺与夹具设计打好良好基础。
1.3 设计任务和要求
按照设计任务，根据调查研究所提供的数据和有关技术资料，进行以下工作：制定工艺规程方案，绘制有关图纸（零件图、毛坯图、夹具零件图、夹具装配图等），编写技术文件等。其基本内容如下：
（1）工艺规程设计。
（2）绘制被加工零件毛胚图、夹具零件图、夹具装配图及相应的PRO/E实体图。
（3）按规定格式编制设计计算说明书。
2 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档叉（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，使变速器获得换档的动力。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，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，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
（1）该变速器换档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； 4）M10?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。 (2)换挡叉技术要求
表2-1 换挡叉技术要求
加工表面 叉脚两端面 叉口两内侧面 Φ15.8内孔 M10螺纹孔 叉头凸台两端面 叉头平台外表面 叉头平台凸面 叉头下表面
尺寸及偏差（mm）
公差及精度等级 IT12 IT12 IT8 IT7 IT12 IT13 IT13 IT13
6.3 3.2 6.3 6.3 12.5 12.5
表面粗糙度Ra
6.3
形位公差（mm）
5.90?0.15
?0.1 5100.04315.8??0.016
M10×1
9.650?0.25
11
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Φ15.8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。 （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。
图2-1 变速器换挡叉实体图