汽车变速器中的换档轴类产品品种多，精度要求高，在变速器换档轴加工过程中，通过对夹具部分元件的简便安装、调整，可以以较强的通用性达到专用夹具的高效率、高精度并具有组合夹具的灵活多变性。

换档轴孔加工一般采用普通钻床、组合机床、加工中心等设备。其中，组合机床生产效率高，适合大批量生产，但设备一次性投资大、加工调整时间长，不适宜多品种、中小批量的生产方式，并具有很大的设备投资风险，目前应用较少；加工中心机床调整方便、工序相对集中，但夹具设计及制造要求高，且设备投资大，大批量生产相对成本高，小批量生产夹具调整繁琐，目前应用不太广泛；普通钻床设备投资小，生产效率高，对操作者的操作技能要求低，结合不同的夹具使用，适合不同类型企业的大批量、中小批量的生产，因此在行业中应用较广。我厂自20世纪60年代一直沿用普通钻床钻孔方式。

目前，适于批量法的变速器杂件类专用夹具经过几十年的探索效果显著，在日趋激烈的新产品竞争中，中小批量轮番生产和新产品试制，依然沿用传统方法已经不太适宜。其中换档轴钻夹具存在的主要问题如下：

1.专用钻夹具

（1）夹具等待时间长（设计、制造周期一般需3～4个月）；

（2）夹具需求数量多，使用成本高（每工序均设计、制造一套夹具）；

（3）夹具制造成本高（每套3000元以上）；

（4）随着产品寿命周期愈来愈短，夹具淘汰率高，浪费大；

（5）夹具占用大量库存，不便管理。

2.组合钻夹具

（1）夹具租赁频繁、租用周期长，费用高（我厂轴类钻夹具年租赁费最高约3～5万元）；

（2）夹具刚性不足，加工精度不稳定，产品废品率高；

（3）夹具元件多，组装精度低，生产中常需专业人员反复调整，浪费大量时间；

（4）成套夹具采购成本高。

典型换档轴类钻孔夹具

1. 换档轴类钻孔夹具典型结构

典型组合夹具见图1，传统专用夹具见图2。

图1  典型组合夹具示意图（槽定位）

图2  传统专用夹具示意图（孔定位）

2.换档轴类产品主要特征尺寸及典型工艺路线

（1）典型换档轴钻孔工序图见图3，其中孔、槽的数量、位置和角度不定。

图3  典型换档轴钻孔工序

（2）典型产品工艺路线

工艺路线为：下料粗加工→粗精磨外圆→铣多槽→铣单槽→钻直孔→钻斜孔→孔口倒角→热处理及校直→粗、精磨外圆→涂油入库；工件材料为：冷拉圆钢，表面硬度小于HB285，心部硬度大于HB179。

（3）产品特征尺寸及精度归类分组（见表1） 

表1  工件特征尺寸及精度一览表

3.夹具共性问题

我厂轻型变速箱换档轴类产品常年生产的有几十种，每年新产品试制近20种，其产品的结构要素、工艺要素、工件特征尺寸要素相似，且新产品具有良好的相似性和继承性。其钻夹具具有以下共性：

（1）工件加工部位相似，孔径、粗糙度相似，可以全部采用立式钻床钻孔，通过选用不同的快换钻套（厂标）及钻头，保证孔加工精度；

（2）工件基准结构相似，全部为孔、槽或轴端面定位，可以采用V型块及定位轴或角度板、挡板定位；

（3）工件加紧部位相似，可以采用压板上压紧；

（4）工件工艺要素相似，可以采用定位、夹紧类似的元件；

（5）工件特征尺寸工艺要素相似，可以采用类似的夹具结构。

4.通用可调夹具方案提出

通用可调夹具由通用基体和可调换元件组成，对同族类产品加工具有良好的继承性，当更换相似被加工零件时，仅需对个别元件进行调整或更换，便可投入生产使用，具有投产快、适用广的特点，是为相似零件加工而服务的现代机床夹具。

针对上述工件特征参数及共性问题，根据通用可调夹具工件相似原则和尺寸段归类划分，一套通用可调夹具就可实现我厂换档轴系列产品的孔加工。

换档轴钻孔通用可调夹具设计方案

1.设计原则

（1）夹具具有满足工艺要求的刚性、精度和寿命；

（2）夹具结构紧凑、简明，适用厂内同族类产品，并具拓展空间；

（3）夹具定位元件与同期设计的铣槽通用可调夹具可相互借用；角度板定位面特征尺寸类同组合夹具，能满足必要时的元件租赁代用，整体设计符合低制造成本要求；

（4）夹具导向元件借用厂标，具有较强互换性，定位元件设计融入标准化元素；

（5）夹具安装、调整、测量便利，可替代组合夹具，适用于大中小批量产品的生产。