汽车拨叉架工艺分析及其夹具设计说明书

宜宾职业技术学院毕业设计题目：汽车拨叉架工艺分析及其夹具设计系 部 现代制造工程系 专 业 名 称 机械制造与自动化 班 级 机制 11501 姓 名 陈 鑫 指 导 教 师 杨 越 摘 要本课题主要是对汽车拨叉架工艺进行分析及其夹具设计。主要有对零件的作用、主要技术要求、工艺进行分析。然后对零件工艺的规程设计，确定其毛坯的制造形式、基面的选择，制定出工艺路线。确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。确定切削用量及基本用时。最后根据夹具组成、分类、特点、技术要求，设计出专用夹具。关键词：拨叉架；工艺设计；夹具设计目 录1 绪论 .12 拨叉的工艺分析及生产类型的确定 .22.1 拨叉的用途 .22.2 拨叉的技术要求 .22.3 审查拨叉的工艺性 .32.4 确定拨叉的生产类型 .33 确定毛坯、绘制毛坯简图及零件图 .43.1 选择毛坯 .43.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 .43.2.1 基本参数 .43.2.2 公差等级 .53.2.3 公差带的位置 .54 拟定拨叉工艺路线 .54.1 定位基准的选择 .54.1.1 精基准的选择 .54.1.2 粗基准的选择 .64.2 表面加工方法的确定 .64.3 加工阶段的划分 .74.4 工序的集中与分散 .74.5 工序顺序的安排 .84.5.1 机械加工工序 .84.5.2 热处理工序 .84.5.3 辅助工序 .84.6 确定工艺路线 .85 加工余量、工序尺寸和公差的确定 .106 切削用量、时间定额的计算 .176.1 切削用量的计算 .176.2 时间定额的计算 .206.2.1 基本时间 的计算 .20mt6.2.2 辅助时间 的计算 .21a6.2.3 其他时间的计算 .226.2.4 单件时间 的计算 .22djt7 夹具设计 .247.1 夹具的分类 .247.2 夹具的分析 .247.3 夹具的功能 .257.4 机床夹具的基本组成 .257.5 工件的定位 .267.5.1 六点定位原理 .267.5.2 定位方式 .267.5.3 定位方案的选择 .277.5.4 定位误差 .277.6 夹紧机构设计应满足的要求 .277.7 夹紧力的确定 .287.8 夹紧力方向的确定 .287.9 夹紧机构 .287.10 切削力及夹紧力的计算 .287.11 夹具设计及操作说明 .29总 结 .30参考文献 .310绪论工艺课程是以研究机械加工工艺和夹具设计为主的技术学科，具有很强的实践性，要求学习过程中应紧密联系生产与实践，同时它又具有很强的综合性，而工装夹具是工艺装备中的一个重要环节，目前，也是机械制造业的一个瓶颈。在国内，95%以上的工装夹具用的是专用夹具。只有技术标准化、生产专业化、供应市场化、设计电脑化，组装模块化、管理数字化的先进夹具生产模式，才是彻底改变夹具落后现状的办法。如采用专用夹具来完成生产工艺过程，可将夹具的生产准备时间缩短至 12 小时，可大幅提高产品研发速度和节省夹具的生产准备周期。夹具是在切削加工中，用以准确地确定工件位置，并将其牢固地夹紧的工艺装备。它的主要作用是:可靠的保证工件的加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。因此，夹具在机械制造中占有重要的地位。本设计在设计的过程当中，深入生产实际，制定出合理的设计方案，在进行具体的专用夹具设计。12 拨叉的工艺分析及生产类型的确定2.1 拨叉的用途该拨叉应用某型号汽车变速箱的换档机构中。拨叉头以 25mm 孔套在变速叉轴上，并用锥销和螺钉与操纵手柄连接，拨叉脚则夹在双联变速齿轮的槽中。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，拨叉脚拨动双联变速齿轮在花键轴上滑动以改换档位。该拨叉在改换档位时要承受冲击载荷的作用，因此该零件应具有足够的强度、刚度，以适应拨叉的工作条件。该零件的主要工作表面为拨叉脚部槽的两端面、叉轴孔25mm，在设计工艺规程时应重点予以保证。2.2 拨叉的技术要求拨叉的全部技术要求列于表 1-1 中加工表面 尺寸及偏差mm公差及精度等级 表面粗糙度 Ram形位公差/mm拨叉头下端面 80 IT11 3.2拨叉脚槽左端面 17 IT8 3.2拨叉脚槽右端面 17 IT8 3.2拨叉脚槽底面 18 IT11 6.3拨叉头顶台阶面 30 IT8 3.2拨叉左端面 20 IT11 6.3拨叉右端面 40 IT11 6.325mm 孔 25 IT7 1.6R20mm 外圆 20 IT11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，采用铸件，为保证拨叉换档时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面对轴孔 25mm。综上所述，该拨叉件的各项技术要求制订的较合理，符合该零件在变速箱中的功用。322.3 审查拨叉的工艺性分析零件图可知，拨叉头前后两端面和叉脚左右两端面均要求切削加工，且拨叉头的前端由肋板连接，这样节省了材料，且提高了拨叉在换档时的刚度；25mm 端面为平面，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（拨叉脚部槽的两端面、叉轴孔 25mm 和拨叉头下台阶面外，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。2.4 确定拨叉的生产类型依设计题目知：Q=5000 台 /年，m=1 件/台；结合生产实际，备品率 a%和废品率 b%分别取 3%和 0.5%。代入得：N=5000 台/ 年 1 件/台 （ 1+3%） （1+0.5% ）=5175.75拨叉重量为 0.84kg，由表 2-1 知，拨叉属轻型零件；表 2-1 不同机械产品的零件质量型别表加工零件的质量/kg机械产品类型重型零件 中型零件 轻型零件电子工业机械 30 430 50 1550 2000 1002000 10033 确定毛坯、绘制毛坯简图及零件图3.1 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抗冲击强度，毛坯选用铸件。该拨叉的轮廓尺寸不大，且生产类型属大批生产，为提高生产率和铸件的精度，宜采用金属型浇铸。毛坯的起模斜度为 3。3.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量3.2.1 基本参数（1）铸件基本尺寸，机械加工前的毛坯铸件的尺寸，包括必要的机械加工余量。（2）尺寸公差，允许尺寸的变动量。公差等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值；也等于上偏差与下偏差的绝对值。IT 为 9 级。图 2-1 拨叉铸造毛坯的简图4（3）要求的机械加工余量（RMA）在毛坯铸件上为了随后可用机械加工方法去除铸造对金属表面的影响，并使之达到所要求的表面特征和必要的尺寸精度而留出的金属余量。对圆柱形的铸件部分或在双侧机械加工的情况下，RMA 应加倍。外表面作机械加工时，RMA 与铸件其他尺寸之间的关系可由公式表示；内腔作机械加工相对应的表达式为。 R=F+2RMA+IT/2 （3-1）R=F-2RMA-IT/2 （3-2）R-铸件毛坯的基本尺寸； F-最终机械加工的尺寸；IT-铸件公差。计算得到：拨叉左右端面的机械加工余量为 RMA1=（83-80-0.55）/2=1.225mm。拨叉脚槽面的机械加工双边余量为 RMA2=（18-16+0.45）/2= 1.225mm。3.2.2 公差等级铸件毛坯采用的是金属型铸造，且大批量生产，查表得取公差为 IT7-IT9。3.2.3 公差带的位置公差带应相对于基本尺寸对称分布。54 拟定拨叉工艺路线4.1 定位基准的选择4.1.1 精基准的选择根据该拨叉零件的技术要求和装配要求，选择拨叉头后端面和叉轴孔 25mm 作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作为基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则。叉轴孔 25mm 的轴线是设计基准，选用其作精基准定位加工拨叉脚两端面和拨叉头下台阶面，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和平行度要求。选用拨叉头后端面作为设计基准；另外，由于拨叉件刚度较差，受力容易产生碎裂，为了使得机械加工中不产生夹紧损坏，根据夹紧力应垂直于主要定位基面，并应作用在刚度较大部位的原则，夹紧力作用点不能作用在叉杆上。选用拨叉头后端面作精基准，夹紧可作用在拨叉头的前端面上，夹紧稳定可靠。4.1.2 粗基准的选择作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺陷。选择拨叉头前端面和拨叉脚底面作为粗基准。采用拨叉头前端面作粗基准加工后端面，可以为后续工序准备好精基准