变速箱拨叉零件加工工艺及夹具设计 机制z091

河北机电职业技术学院毕业设计12011届机械工程系系专业机械制造及自动化学号020123090314学生姓名张杨指导教师李海涛完成日期2012年6月25日华北科技学院毕业设计论文变速箱拨叉零件加工工艺及夹具设计河北机电职业技术学院毕业设计2摘要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，它在我们的大学生活中占有重要地位。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、解决难题的能力，为今后参加工作和专业建设打下一个良好的基础。通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等，并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。由于能力有限，设计尚有很多不足之处，恳请老师给予批评和指导。关键词拨叉、工艺、设计、夹具河北机电职业技术学院毕业设计3目录摘要……………………………………………………….………………..…2题目及附件……………………………………………………………...........3序言…………………………………………………………………………5第一章零件分析1.1零件的作用…………………………………….................................61.2零件的工艺分析…………………………………………………….61.3确定零件生产类型…………………………………………….……7第二章确定毛坯绘制毛坯简图2.1选择毛坯……………………………………………………………..82.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量……………………………..82.3绘制拨叉锻造毛坯简图…………………………….……………..9第三章工艺规程设计3.1定位基准的选择……………………………………………………103.2拟订工艺路线………………………………………..……………..103.3加工设备及工艺装备的选用……………………………………..133.4加工余量、工序尺寸和公差的确定……………….…………….143.5切削用量的计算………………………………………………...…17第四章专用钻床夹具设计4.1夹具设计任务………………………………………………………234.2拟定钻床夹具结构方案与绘制夹具草图…………………………234.3绘制夹具装配总图……………………………………………..…..254.4夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求………..………….….25第五章致谢…………………………………………….…………………29第六章参考文献………………………………………………………….30河北机电职业技术学院毕业设计4题目：变速箱拨叉零件的机械加工工艺规程及钻锁销孔钻床夹具附件：⑴proe三维立体图1张⑵CAD零件图2张⑶零件图l张⑷毛坯图l张⑸机械加工工艺规程卡片1套⑹钻锁销孔钻床夹具装配图及零件图1套河北机电职业技术学院毕业设计5序言机械制造工业是为现代化建设提供各种机械装备的部门，在国民经济的发展中具有十分重要的地位。机械制造工业的发展规模和水平是反映国民经济实力和科学技术水平的重要标志，因此，我国一贯都把发展机械制造工业作为发展国民经济的战略重点之一。我国机械制造工业虽然取得了很大的进步，但与工业发达的国家相比，在生产能力、技术水平、管理水平和劳动生产率等方面，还有很大的差距。因此，我国的机械制造工业今后的发展，除了不断提高常规机械生产的工艺装备和工艺水平外，还必须研究开发优质高效精密工艺，为高新技术产品的生产提供新工艺、新装备，加强基础技术研究，强化和掌握引进技术，提高自主开发能力，形成常规制造技术与先进制造技术并进的机械制造工业结构。制造自动化及其发展是机械制造行业中的最新技术进步的又一个标志，但随着数控加工的应用的推广，CAD和CAM逐步进入实用阶段，特别是柔性制造系统（FMS）的出现，提高生产效率，降低成本，同时也保证了产品的质量和改善了劳动条件。目前，计算机集成制造系统（CIMS）正在研究和开发，也即将投入使用，它的出现将会更大程度的改变现代世界的机械行业。我研究的课题是拨叉。拨叉应用在变速箱的换档机构中，拨叉头孔套在变速叉轴上。拨叉脚则夹在双联变换齿轮的槽中。当需要变速时，操纵变速杆，变换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，拨插脚拨动双联变换齿轮在花键上滑动一改变档位，从而改变速度。该拨叉在改换档位主要承受弯曲应力和冲击载荷的作用，因此该零件具有足够的强度和刚度以及韧性，以适应拨叉的工作条件。该拨叉形状特殊，结构简单。为实现换档变速的功能，其叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求较高。叉脚两端面在工作中需要承受冲击载荷，为增强起耐磨性，该表面要求高频淬火处理，硬度为48—58HRC。拨叉头两端面和叉脚两端面均要求切削加工。并在轴方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工表面又提高了换档是叉脚端面的接触刚度。该零件除了主加工表面外，其余的表面加工精度均较低，不需要高精度的机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求毕业设计是本专业培养我们的最后一个综合性的实践教学环节，通过完成一定的生成设计或科研试制任务，获得运用基本理论的工程技术训练达到综合素质和能力的提高。其目的的培养我们独立分析和处理专业问题的能力。河北机电职业技术学院毕业设计6第一章零件分析1.1零件的作用拨叉是拖拉机变速箱的换档机构中的一个主要零件。拨叉头以24mm孔套在变速叉轴上，并用螺钉经HM68螺纹孔与变速叉轴联结，拨叉脚则夹在双联变换齿轮的槽中。当需要变速时，操纵变速杆，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键轴上滑动以改换档位，从而改变拖拉机的行驶速度。1.2零件的工艺分析由零件图1.1可知，其材料为45钢。该材料具有足够的强度、刚度和韧性，适用于承受弯曲应力和冲击载荷作用的工作条件。该拨叉形状特殊、结构简单，属典型的叉杆类零件。为实现换档、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48～58HRC；为保证拨叉换档时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对叉轴孔021.0024mm的垂直度要求为0.05mm，其自身的平面度为0.08mm。为保证拨叉在叉轴上有准确的位置，改换档位准确，拨叉采用紧固螺钉定位。螺纹孔的尺寸为HM68。拨叉头两端面和叉脚两端面均要求切削加工，并在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了换档时叉脚端面的接触刚度；021.0024mm孔和HM68孔的端面均为平面，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(拨叉脚两端面、变速叉轴孔021.0024mm，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、攻丝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地加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。该零件的主要工作表面为拨叉脚两端面和叉轴孔021.0024mm(H7)，在设计工艺规程时应重点予以保证。河北机电职业技术学院毕业设计7图1.1（零件图）1.3确定零件的生产类型依设计题目知：产品的年产量为8000台／年，每台产品中该零件数量为1件／台；结合生产实际，备品率%和废品率%分别取3%和0.5%，零件年产量为N=8000台／年×1件／台×(1+3%)×(1+0.5%)=8281.2件／年拨叉属轻型零件，该拨叉的生产类型为大量生产。第二章确定毛坯、绘制毛坯简图2.1选择毛坯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，毛坯选用锻件。该拨叉的轮廓尺寸不大，且生产类型属大批生产，为提高生产率和锻件精度，宜采用模锻方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度为5°。河北机电职业技术学院毕业设计82.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量1．公差等级由拨叉的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。2．锻件重量由于无法得到加工后巴叉的质量，所以先根据图纸画出三维图经过分析（如下截图）得出质量为（密度取7.8×10-6kg／mm3）m=0.32783841kg≈0.33kg可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为0.44kg。3．锻件形状复杂系数对拨叉零件图进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的长度、宽度和高度，即l=95mm，b=65mm，h=45mm；该拨叉锻件的形状复杂系数为)/(44.0/lbhmmSNt=0.44kg／(95mm×65mm×45mm×7.8×10-6kg／mm3)≈0.44／2.17≈0.203由于0.203介于0.16和0.32之间，故该拨叉的形状复杂系数属S3级。4．锻件材质系数由于该拨叉材料为45钢，是碳的质量分数小于0.65％的碳素钢，故该锻件的材质系数属M1级。5．锻件分模线形状根据该拨叉件的形位特点，选择零件高度方向通过螺纹孔轴心的平面为分模面，属平直分模线。河北机电职业技术学院毕业设计96．零件表面粗糙度由零件图可知，该拨叉各加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6μm。根据上述诸因素，可查《机械制造设计基础课程设计》表2.13确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于表2.1中。表2.1拨叉机械加工余量及锻造毛坯尺寸公差加工表面零件尺寸/mm机械加工余量/mm毛坯公差/mm毛坯尺寸/mm拨叉头左右端面01.0401.5～2（取2）1.6(1.15.0)44(1.15.0)拨叉角内表面R251.5～2（取1.5）1.4(0.14.0)R23.5(0.14.0)拨叉角两端面12008.01.5～2（取2）1.4(0.14.0)16(0.14.0)拨叉头孔021.00242.01.4(0.14.0)20(0.14.0)2.3绘制拨叉锻造毛坯简图由表2.1所得结果，绘制毛坯简图2.3所示。图2.3（毛坯简图）河北机电职业技术学院毕业设计10第三章工艺规程设计3.1定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。1．精基准的选择叉轴孔021.0024mm的轴线是拨叉脚两端面设计基准，拨叉头左端面是拨叉轴向方向上尺寸的设计基准。选用叉轴孔021.0024mm的轴线和拨叉头左端面作精基准定位加工拨叉脚两端面，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。另外，由于拨叉件刚性较差，受力易产生弯曲变形，选用拨叉头左端面作精基准，夹紧力作用在拨叉头的右端面上，可避免在机械加工中产生夹紧变形，夹紧稳定可靠。2．粗基准的选择选择变速叉轴孔24mm的外圆面和拨叉头右端面作粗基准。采用24mm外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用拨叉头右端面作粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。3.2拟订工艺路线工艺路线的拟订是制订工艺规程的总体布局，包括：确定加工方法，划分加工阶段，决定工序的集中与分散，加工顺序的安排，以及安排热处理、检验及其他辅助工序(去毛刺、倒角等)。它不但影响加工的质量和效率，而且影响到工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。因此，拟订工艺路线是制订工艺规程的关键性一步，必须在充分调查研究的基础上，提出工艺方案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理的方案。1．表面加工方法的确定根据零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查《机械制造设计基础课程设计》表2.25平面加工法案的经济精度和表面粗糙度；查《机械制造设计基础课程河北机电职业技术学院毕业设计11设计》表2.24孔加工法案的经济精度和表面粗糙度，确定拨叉零件各表面的加工方法，如表3.1所示。表3.1拨叉零件各表面加工方案加工表面尺