换挡叉零件的机械加工工艺过程及工艺装备设计

中北大学课程设计说明书1摘要制造商不断推出各种各样先进的汽车零部件制造技术,拨叉裂解技术就是20世纪90年代出现的一种先进的拨叉加工新技术,和传统加工技术相比,该技术具有大幅度提高产品质量、提高生产率、降低生产成本等突出优点而备受业界关注。我们国家正在不断地改变拨叉的传统加工方法，加快提高拨叉的加工水平，不断缩小同先进汽车生产国家的差距，例如一汽，二汽，上汽，奇瑞等生产厂与世界先进拨叉生产水平的差距越来越小，不断加强了我国汽车整体的生产水平。机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。中北大学课程设计说明书2AbstractThemanufactorycontinuouslyreleasestheforerunner'scarofvariouseachkindzeropartsmanufacturingtechnique,stirtheforkcracksolutiontechniqueisthestirofakindofforerunnerforkwhichappearsin90'sfor20centuriestoprocessanewtechnique,comparedwiththetraditionalprocessingtechnology,thattechniquehavesignificantexaltationproductquality,raiserateofproductionandlowerproductioncostetc.Wearejustnationalatconstantlythechangestirforkoftraditionprocessamethod,speedanexaltationtostirprocessofforklevel,continuouslycontractatogetheradvancedcartoproduceanationalmargin,forexampleonevapor,twovapors,upthevapor,strangeRuietc.producefactoryandworldforerunnerstirforkproductionthemarginofthelevelmoreandmoresmall,continuouslystrengthenedourcountrythecarwholeproductionlevel.Themachinemanufacturingcraftlearnsacoursedesigntomakeustocarryonafterfinishinglearnsallfoundationlessons,lessonandgreatlypartofprofessionallessonsofthetechniquefoundationofuniversity.Thisisthatwearebeforecarryongraduationdesigntooncegodeepintoofeachcourselearnofsyntheticalwaysreview,isalsoanoriestocontactactualtraining,therefore,itoccupiesanimportantpositioninwetheuniversityoffouryearsthelife.Iampersonalbutspeech,Ihopetopassthiscoursedesigntooneselfwillcarryontheworkforbeengagedinanadaptabilitytraininginthefuture,toughenoneselftoanalyzeaproblem,problem-solvingabilityfromit,laythenextandgoodfoundationforthefourturnconstructionthataftertimeattendsamotherland.中北大学课程设计说明书3目录1拨叉……………………………………………………………………………………………41.1拨叉的概述…………………………………………………………………………………41.2拨叉的工艺分析……………………………………………………………………………41.3拨叉的工艺规程设计………………………………………………………………………51.3.2定位基准………………………………………………………………………………51.3.3制定工艺路线…………………………………………………………………………62确定切削用量及基本工时………………………………………………………………………73专用夹具设计…………………………………………………………………………………93.1设计主旨……………………………………………………………………………………93.2夹具设计……………………………………………………………………………………93.2.1定位基准的选择………………………………………………………………………93.2.2切削力和夹紧力的计算………………………………………………………………93.2.3定位误差分析…………………………………………………………………………103.2.4夹具设计及操作的简要说明…………………………………………………………114方案总结………………………………………………………………………………………125体会与展望……………………………………………………………………………………136参考文献………………………………………………………………………………………14中北大学课程设计说明书41拨叉1.1拨叉的概述1.1.1拨叉的功用拨叉头以孔套在边素叉轴上，并用销钉经孔与变速叉轴联结，拨叉脚则夹在双联变换齿轮的槽中。当需要变速时，操纵边速杆，变速操纵机构就通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动双联变换齿轮在花毽轴上滑动以变换档位，从而改变机器的运转速度1。1.1.2拨叉的结构特点拨叉在改换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、钢度和韧性，以适应拨叉的工作条件2。该零件的主要工作表面为拨叉脚两端面、叉轴孔和锁销孔，在设计工艺规程时应重点予以保证。1.2拨叉的工艺分析通过对该零件图的重新绘制，可知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。但底座对表面粗糙度要求较高，Ra=1.6。基准孔的表面粗糙度为1.6。该零件不属于回转体零件，加工时不能旋转，其表面均采用铣削加工，其余各表面粗糙度不难获得，除有要求的表面粗糙度之外，其余表面粗糙度为以不去除表面获得。基准孔与后座底面有垂直度要求，值为0.02。底座上部2*Φ10H7的孔有同轴度要求，值为0.2，不能一次加工出。左端Φ20的圆柱上表面与内孔侧面有垂直度要求，值为0.2，加工时以内孔为基准。R38的半圆粗糙度为12.5，只需粗铣即可，工不成问题。总的来说，此零件的工艺性较好3。确定拨叉的生产类型依设计题目知：N=4000件/年，拨叉重量为0.98属轻型零件。该拨叉的生产类型为中批生产4。中北大学课程设计说明书51.3拨叉的工艺规程设计1.3.1拨叉材料及毛坯制造方法由于该拨叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强拨叉的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用铸件，该拨叉的轮廓尺寸不大，且生产类型属中批生产，为提高生产率和铸件精度，以采用砂型铸造方法制造毛坯5。毛坯的拨模斜度为5°。确定毛坯的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6。公差等级由于拨差的功用和技术要求。确定该零件的公差等级为普通级.已知机械加工后拨叉件的重量为0.98kg，由此可初步估计机械加工前铸件毛坯的重量为1.4kg。铸件的材质系数由于该拨叉材料为QT200，碳的质量分数大于0.65%的弹素钢，该铸件的采制系数属M2级7。毛坯圆角半径取R=3。以上所取圆角半径能保证各表面的加工余量8。具体零件尺寸的单加工余量和锻件尺寸见表（1）。表（1）零件尺寸单面加工余量锻件尺寸零件尺寸单面加工余量锻件尺寸a圆柱体上表面432b圆柱体Φ20表面2.525a圆柱体底面32×Φ10H7所在物块2.515a圆柱体Φ20表面2.525Φ60圆柱体上表面422中北大学课程设计说明书6b圆柱体上表面446.5Φ60圆柱体底面3b圆柱体底面3R38圆弧3R3511．5圆台顶面418．511．5圆台底面318.51.3.2定位基准（1）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：首选大端面为粗基准，即Φ60的圆柱底面。（2）根据该换档叉零件的技术要求和装配要求，选择换档叉φ20H7的孔和底面作为精基准。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“基准统一”原则9。精基准：选Φ20H7孔为精基准。1.3.3制定工艺路线1.原加工工序：粗铣底座Φ60表面，粗钻Φ20H7孔——磨底座Φ20H7孔，钻Φ30孔，粗铣左端圆柱上表面，中部圆柱下表面，粗磨底座Φ20H7与Φ30孔的交接面，左端及中部2×Φ10H7孔——刮底座底面，精钻左端及中部内孔，磨Φ20H7内孔——磨2×Φ10H7孔半精铣2×Φ10H7的左右4个端面，磨Φ20H7与Φ30孔的交接面，粗铣R38半圆——磨左端Φ10H7的孔——去除全部毛刺——按零件图样要求全面检查2.加工工艺分析提高了拨叉两孔中心距尺寸精度工艺改进前，大头孔与小头空的钻、粗镗以及精镗均分开为两道工序，两次装夹，故两孔中心距尺寸公差分布范围较大；工艺改进后，一次装夹钻或镗两孔，能够将拨叉两孔中心距的尺寸误差控制在很小范围内10。工艺改进后，车大头外圆位于粗镗大小孔后，更有利于后续工序回转自由度限制的一致性与稳定性。保证了两孔的平行度。1：由于孔的加工余量大、内应力变形大，因此改进后的工艺，先钻后孔，后粗磨端面。避免了拨叉在钻孔工序时，其孔端平面中北大学课程设计说明书7度、平行度被破坏。2：而改进前的拨叉加工工艺，磨削两端面均直接将工件置于转盘磨床的磁力吸盘上。这样，在加工第一面时，有以下因素影响精度:一方面由于拨叉刚性不足，若定位面存在弯曲度，直接置于磁力吸盘上，虽吸平，但加工后弹性恢复，导致已加工的第一面不平；另一平面，整个定位面不平整，定位不稳定，改进后的加工方案，采用磨第一面时，工件置于夹具上、定位面采用三点定位（保证了定位的稳定性），另小头外圆2点，大头外圆1点定位。而夹具置于磁力吸盘上，磁力磁盘对工件不起夹紧作用。磨第二面时，因第一面已磨完，表面平整光洁，故可直接置于磁力吸盘上11。3：改进后的加工工艺，以拨叉整个端面定位，同时镗两孔，保证拨叉两孔的平行度。提高了大小头孔精度。改进后，拨叉大小铜套孔在精镗后进行滚压加工，有利于提高光洁度、尺寸精度，并能产生有利的残余压应力；而大头孔采用衍磨加工，衍磨头与机床主轴浮动连接，有利于减少主轴回转中心与被加工孔的同轴度误差的影响。以上的工艺过程见表“机械加工工艺过程卡片”和“机械加工工艺卡片”12。2确定切削用量及基本工时工步1：装配拨叉。本工序采用手动，无计算。工步2：拉削大头孔的两端倒角。本工序采用计算法确定切削用量13。1.加工条件工件材料：45#，b=0.60Gpa。机床：卧式三工位机床2.计算切削用量（1）确定进给量f：根据《常用金属材料切削数据手册》表2-10，f小于0.02mm，根据双面倒角机f取0.018mm。（2）计算切削速度14：按《常用金属材料切削数据手册》公式为