机械工程及自动化专业本科毕业设计论文-变速拨叉加工工艺及工装

东华理工大学05级毕业设计论文东华理工大学长江学院毕业设计（论文）题目:变速箱plc控制方式英文题目:Forkspeedprocessingtechnologyandequipment学生姓名学号指导教师职称专业机械工程及自动化二零零九年五月二十七日摘要本论文设计的是变速拨叉的加工工序、设计方案、计算过程以及钻孔的夹具设计。拨叉表面加工方法的选择、加工顺序的安排、工序集中与分散的处理、加工阶段的划分、机床和工艺装备的选择、加工余量与工序尺寸及公差的确定等都是编制工艺规程的主要问题。而夹具设计所面临的是设计方案的确定、定位元件的选择、定位误差的分析与计算、夹紧力的计算、夹具体毛坯结构及夹具元件配合的确定。还有拨叉毛坯图、零件图和夹具装配图的绘制，如何保证用拨叉的技术条件是加工过程最为重要的问题，而夹具也起着至关重要的作用。拨叉的合理结构设计、加工工艺性设计，保证拨叉的加工质量，对提高生产效率有着重要意义,它是保证产品质量的关键所在.通过对拨叉加工过程的设计，可以发现一个产品的设计需要各个加工过程很好的配合才能成功。关键词：拨叉;工艺；夹具；夹紧；定位附件：Abstract

Inthispaper，thedesignoftheforkprocessingspeed，design,calculationanddesignofdrillingjig。Forkthesurfaceofthechoiceofprocessingmethods，processingsequenceofthearrangement，processcentralizationanddecentralizationoftreatment,thedivisionstageofprocessing，machinetoolsandprocessequipmentselection,allowanceandprocessesdeterminethesizeandtoleranceofthepreparationprocessarethemainpointoforderproblem。FixtureDesignandfacingtheprogramisdesignedtoidentify，locatecomponentselection，positioningerrorsofanalysisandcalculation，thecalculationofclampingforce,thespecificfolderstructureandtheroughwiththedeterminationoffixtureelements.Thereareforkblankmap,fixtureassemblypartsdiagramandmappinghowtoensurethetechnicalconditionsforkisthemostimportantprocess，andfixturealsoplaysavitalrole.

Forkreasonablestructuraldesign,designprocesstoensurequalityprocessingfork，toimprovetheproductivityofgreatsignificance,itistoensurethatthekeytoproductquality.Forkthroughthedesignprocesscanbefoundinaproductdesignprocessrequiresagoodco—ordinationtosucceed。

Keywords:fork;technology;fixture；clamping；positioning目录第一章拨叉零件的分析………11.1零件的作用….。..11.2零件的技术要求.…1.3工艺分析…………第二章工艺规程的设计。..。。.。....。。。。。。。...。。..。。..。2。1确定毛坯的制造形式………………。32。2基面的选择….。..32.3表面加工方法的确定制定工艺路………。.32。4工序顺序安排的确定………….。。。32.5确定工艺路线……..。.42。6机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸的确定。。52。7确立切削用量及基本工时…………。.5第三章夹具设计……。.。…。。。93.1问题的提出……93。2夹具设计…….9参考文献…………。17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，拨叉头孔套早变速叉轴上。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.该拨叉在改换档位是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，其叉轴空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.第一章拨叉零件的分析1.1零件的作用拨叉应用在变速箱的换档机构中，拨叉头孔套早变速叉轴上。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。该拨叉在改换档位是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，其叉轴空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1.2零件的技术要求零件的技术要求表加工表面尺寸及偏差mm表面粗糙度Ra公差精及度等级形位公差/mm拨叉头左端面83。53.2IT12拨叉头右端面83。53.2IT12拨叉脚内表面R4012.5IT13拨叉脚两端面2.5IT9φ12孔φ5IT7┻0.1AΦ8孔φ20IT7操纵槽内侧面13。55IT12操纵槽底面111013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.叉脚两端面杂工作中需承受冲击载荷，为增加强起耐磨性，该表面要求高频淬火处理，硬度为48～58HRC。1。3拨叉的工艺分析分析零件图可知，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。φmm孔的的端面为平面,可以防止钻头偏钻，可以保证加工精度；另外，该零件除了主要工作表面外，其余的表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣床钻床的粗加工就可以达到加工要求;而主要的饿表面虽然加工精度要求较高，但也可以在正常的生产条件下,采用较经济的方法保证质量的加工出来.由此可见，该零件的工艺性能较好。第二章工艺规程的设计2。1确定毛坯的制造形式零件材料为ZG45。考虑零件在机床运行过程中要承受的载荷较大,为增强拨叉的强度和冲击韧度，零件结构又比较简单,故选择铸件毛坯.该零件的轮廓尺寸不大，且生产类型为大批量的生产,为提高生产率和锻件的精度，宜采用模锻方法制造毛坯。2.2基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。定位基准有粗基准和精基准之分。通常先确定精基准然后确定粗基准。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。（1)精基准的选择。根据零件的技术要求和装配要求选择拨叉的端面和叉轴孔φ12mm作为精基准。零件上的很多表面都是可以采用它们作为精基准进行加工,即遵循“基准统一"的原则.叉轴孔φ12mm的轴线是设计基准。选择基准定位加工拨叉脚两端面和锁销孔φ8mm。实现设计基准和工艺基准的重合，保证被加工表面的垂直度要求。选择拨叉头左端面作为精基准同样遵循了基准重合的原则。因为该拨叉在轴向方向上的尺寸多以该端面作为设计基准。另外由于拨叉件的刚性较差受力容易产生弯曲变形，为了避免在机械加工中产生夹紧变形.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。选择拨叉头左端面作进进精基准。夹紧可作用在拨叉头的右端面上夹紧稳定可靠。（2）精基准的选择。作为粗基准的表面平整，没有飞边毛刺或其他表面缺欠。拨叉轴孔φ12mm的外圆和右端面作为粗基准。采用φ122。3表面加工方法的确定根据拨叉零件图上各个加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件表面的加工方法如下表加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra加工方案备注拨叉头左端面IT123.2粗铣拨叉头右端面IT123.2粗铣拨叉脚内表面IT1312.5粗铣—磨拨叉脚两端面IT92。5粗铣—粗磨—精磨φ12孔IT75钻—铰-拉Φ8孔IT720钻操纵槽内侧面IT125粗铣操纵槽底面1310粗铣2.4工序顺序的安排1机械加工工序(1）遵循“先基准后其他”的原则，首先加工精基准——拨叉头左端面和φ12mm（2）遵循“先粗后精”的原则,先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先主后次"的原则，先加工主要表面——拨叉头左端面和叉轴孔φ12mm和拨叉脚的两端面，后加工次要表面——操纵槽底面和内侧面（4）遵循“先面后孔”的原则，先加工拨叉头的端面，在加工叉轴孔φ12mm孔；先铣操纵槽，在钻φ8mm孔2热处理工序锻成型后切边,进性调质，调质的硬度为241—285HBS,叉脚精加工之前进行局部高频淬火，提高其耐磨性和在工作中承受的冲击载荷的能力。3辅助工序粗加工拨叉两端面和热处理后，安排校正工序；在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后,安排去毛刺清洗和钟检工序.2.5确定工艺路线工序一铸钢工序二清砂工序三热处理正火工序四校正整形工序五检验毛坯工序六铣拨叉两端面工序七1钻φ12mm孔2铰孔工序八第一拉孔第二次拉孔工序九检验工序十1锪端面2孔口倒角工序十一1锪另端面取总长2孔口倒角工序十二校正叉脚高低工序十三校正叉脚开挡工序十四1铣叉口面2铣5。5mm平面3铣平面至尺寸4铣槽工序十五倒角去毛刺工序十六钻锁销孔，去内孔毛刺1钻φ8mm孔2去内孔毛刺工序十七1钻通气孔φ3mm2去内孔毛刺工序十八叉槽两侧面处高频淬火工序十九校正叉脚高低工序二十1磨叉脚上端面至锁销孔中心尺寸为2磨叉脚下端面至上端面尺寸为工序二十一镀铬工序二十二校正叉脚高低工序二十三磨叉交两端面1磨上端面至尺寸2磨下端面至尺寸工序二十四磨叉脚开挡面工序二十五按检验卡要求检验工序二十六清洗，涂防锈油，入库2。6加工余量，工序尺寸的确定2.6。1叉头两端面：粗铣——锪平面查《课程设计》表2-35,粗铣端面的余量为3mm,锪端面的余量为0。5mm；查《课程设计》表1—20可知，粗铣的精度为IT12,锪端面为IT11；由此可知单边余量为2..5mm；工序尺寸偏差按“入体原则”标注为:粗铣——86.5，锪端面—-84。5。2.6。2叉脚两端面：铣——粗磨—-精磨查《课程设计》表2—35可知，粗铣余量为3mm，查《课程设计》表2-36可知,粗磨余量为0.3mm，精磨余量为0。2mm；查《课程设计》表1-20可知，粗铣的精度为IT12，粗磨为IT10，精磨为IT9；由此可知端面单边余量为3。5mm；查《课程设计》表2-40可得各公差为:T铣=0。09mm,T粗磨=0。058mm，T精磨=0。036mm;工序尺寸偏差按“入体原则”标注为：铣—-14，粗磨——8，精磨-—7。4。2。6.3叉脚内表面:铣——磨查《课程设计》表2-35可知,铣削余量为3mm，查《课程设计》表2—36可知磨削余量为0。3mm；查《课程设计》表1-20可知，粗铣的精度为IT12，粗磨为IT10;由此可知单边余量为3。3mm；查《课程设计》表2-40可得，T铣=0。3mm，T磨=0.12mm；工序尺寸偏差按“入体原则”标注：铣削——69。8；磨削--75.8。2.6.4叉口两侧面：铣查《课程设计》表2-35可知，铣削余量为3mm；查《课程设计》表1—20可知，铣的精度为IT12；由此可知，单边余量为3mm；查《课程设计》表2—40得，T铣=0.18mm;工序尺寸偏差按“入体原则”标注：铣--7.5，39。65；2。6。5铣5。5mm平面查《课程设计》表2—35可得铣削余量为1mm；查《课程设计》表1—20可得，铣的精度为IT12;由此可知单边余量为1mm；查《课程设计》表2—40得T=0。12mm；工序尺寸偏差按“入体原则”标注：铣-—7.52。7切削用量的计算工序六粗铣拨叉头两端面该工序分两工步，分别粗铣拨叉头两个端面。由于这两个工步在同一台机床上经过一次走刀加工完成，因此它们所选用的切削速度v和进给量f是一样的。（1)背吃刀量的确定=2mm=2mm。(2）进给量的确定《课程设计》表5-7，按机床的功率5—10KW，工件-夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量取为0。08mm/z.（3）铣削速度的计算查《课程设计》表5-9，按镶齿铣刀d/Z=80/10，的条件选取，铣削速度v可取44。9m/min.由公式n=1000v/d可得该工序铣刀转速,n=1000*44。9m/min/＊80mm=178。65r/min，参照《课程设计》表4-15所列X—51型立式铣床的主轴转速，取n=160，在将该转速代入该公式可求出该工序的实际铣削速度v=40.2m/min.工序七钻φ12mm孔铰孔（1）钻φ12mm孔工步1)背吃刀量的确定=11.5mm。2）进给量的确定参照《课程设计》表5-22，选取该工步的每转进给量f=0。1mm/r。3）切削速度的计算参照《课程设计》表5—22,按工件材料为ZG45的条件选取，切削速度v可取为22m/min。由公式n=1000v/d可求得钻头的钻速n=897.6r/min，参《课程设计》表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=960r/min。在将此转速代入公式n=1000v/d中可求的实际的切削速度v=23。5m/min。(2）粗铰孔1）背吃刀量的确定=0。1mm。2）进给量的确定参照《课程设计》表5-31，选取该工步的每转进给量f=0.4mm/r。3）切削速度的计算参照《课程设计》表5—31，切削速度v可取为22m/min。由公式n=1000v/d可求得钻头的钻速n=80r/min,参照《课程设计》表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速,取转速n=97r/min。在将此转速代入公式n=1000v/d中可求的实际的切削速度v=2。4m/min.工序八拉孔（1）第一次拉孔工步背吃刀量的确定=0。2mm。2)进给量的确定参照《课程设计》表5—33选取该工步的每转进给量f=0.01mm/r（单齿面升量）.3）切削速度的确定参照《课程设计》表5-34，选取该工步的拉刀的速度为5m/min。(2）第二次拉孔工步1）背吃刀量的确定=0。2mm。2）进给量的确定参照《课程设计》表5—33选取该工步的每转进给量f=0.01mm/r（单齿面升量）。3）切削速度的确定参照《课程设计》表5—34，选取该工步的拉刀的速度为5m/min。工序十锪端面背吃刀量的确定=0.5mm。进给量的确定参照《课程设计》表5-31,选取该工步的每转进给量f=0.10mm/r.3)切削速度的确定参照《课程设计》表5-32，切削速度v可取为10m/min。由公式n=1000v/d可求得铰刀转速n=159.2r/min,参照《课程设计》表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速,取转速n=195r/min。在将此转速代如公式n=1000v/d中可求的实际的切削速度v=12.4/min工序十一锪另一端面取总长背吃刀量的确定=0.5mm。进给量的确定参照《课程设计》表5—31，选取该工步的每转进给量f=0。10mm/r。3)切削速度的确定参照《课程设计》表5—32，切削速度v可取为10m/min。由公式n=1000v/d可求得铰刀转速n=159.2r/min，参照《课程设计》表4—9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=195r/min。在将此转速代如公式n=1000v/d中可求的实际的切削速度v=12.4/min.工序十四铣各部平面，槽及叉口（1)铣叉口面工步1）背吃刀量的确定=3mm2）进给量的确定《课程设计》表5-7，按机床的功率5-10KW，工件-夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量取为0。08mm/z。3）铣削速度的计算查《课程设计》表5-9,按镶齿铣刀d/Z=80/10的条件选取，铣削速度v可取44.9m/min。由公式n=1000v/d可得该工序铣刀转速,n=1000*44。9m/min/*80mm=178.65r/min，参照《课程设计》表4—15所列X—51型立式铣床的主轴转速，取n=160，在将该转速代入该公式可求出该工序的实际铣削速度v=40。2m/min。（2）铣5。5mm平面工步1）背吃刀量的确定=1.5mm2)进给量的确定《课程设计》表5—7，按机床的功率5—10KW，工件—夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量取为0.08mm/z.3)铣削速度的计算查《课程设计》表5-9，按镶齿铣刀d/Z=80/10的条件选取，铣削速度v可取44.9m/min。由公式n=1000v/d可得该工序铣刀转速，n=1000*44。9m/min/＊80mm=178。65r/min，参照《课程设计》表4-15所列X—51型立式铣床的主轴转速，取n=160，在将该转速代入该公式可求出该工序的实际铣削速度v=40.2m/min。（3）铣平面至尺寸工步1)背吃刀量的确定=1。5mm2)进给量的确定《课程设计》表5—7，按机床的功率5-10KW,工件-夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量取为0.08mm/z。3）铣削速度的计算查《课程设计》表5—9，按镶齿铣刀d/Z=80/10的条件选取，铣削速度v可取44。9m/min。由公式n=1000v/d可得该工序铣刀转速，n=1000*44。9m/min/*80mm=178。65r/min，参照《课程设计》表4-15所列X-51型立式铣床的主轴转速,取n=160，在将该转速代入该公式可求出该工序的实际铣削速度v=40.2m/min。(4)铣槽工步1)背吃刀量的确定=1。0mm2）进给量的确定《课程设计》表5—7,按机床的功率5—10KW,工件—夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量取为0。08mm/z。3)铣削速度的计算查《课程设计》表5—9，按镶齿铣刀d/Z=80/10的条件选取，铣削速度v可取44.9m/min。由公式n=1000v/d可得该工序铣刀转速，n=1000*44。9m/min/*80mm=178。65r/min，参照《课程设计》表4—15所列X-51型立式铣床的主轴转速，取n=160,在将该转速代入该公式可求出该工序的实际铣削速度v=40。2m/min。工序十六钻φ8mm孔1）背吃刀量的确定=8mm。2）进给量的确定参照《课程设计》表5—22,选取该工步的每转进给量f=0.1mm/r。3）切削速度的计算参照《课程设计》表5-22,按工件材料为ZG45的条件选取，切削速度v可取为22m/min。由公式n=1000v/d可求得钻头的钻速n=897。6r/min，参照《课程设计》表4—9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=960r/min。在将此转速代入公式n=1000v/d中可求的实际的切削速度v=23。5m/min。工序十七钻通气孔φ3mm1)背吃刀量的确定=3mm.2)进给量的确定参照《课程设计》表5-22，选取该工步的每转进给量f=0。1mm/r。3)切削速度的计算参照《课程设计》表5-22,切削速度v可取为20m/min。由公式n=1000v/d可求得钻头的钻速n=2123.4r/min，参照《课程设计》表4—9所列Z4006型台式钻床的主轴转速，取转速n=2900r/min。在将此转速代入公式n=1000v/d中可求的实际的切削速度v=27.3m工序二十粗磨脚叉两端面（1）粗磨叉脚上端面至锁销孔中心尺寸为工步1）背吃刀量的确定=0。4mm。2）进给量的确定参照《课程设计》表5-35,选取该工步的进给量f=0.0068mm/r.3）切削速度的确定参照《课程设计》表5-35，选取工件的运动速度为v=25m/min。由公式n=1000v/d可求的该工序的砂轮转速为99。5r/min。再将此转速代入公式中，可以求的该工序的实际磨削速度为v=25m/min.(2）粗磨叉脚下端面至上端面尺寸为1)背吃刀量的确定=0.3mm2)进给量的确定参照《课程设计》表5—35，选取该工步的进给量f=0.0068mm/r。3）切削速度的确定参照《课程设计》表5—35，选取工件的运动速度为v=25m/min由公式n=1000v/d可求的该工序的砂轮转速为99。5r/min.再将此转速代入公式中，可以求的该工序的实际磨削速度为v=25m/min。工序二十三磨叉交两端面（1）精磨上端面至尺寸工步1)背吃刀量的确定=0.2mm。2)进给量的确定参照《课程设计》表5—36，选取该工步的进给量f=0.0040mm/r.3）切削速度的确定参照《课程设计》表5—36，选取工件的运动速度为v=30m/min由公式n=1000v/d可求的该工序的砂轮转速为119.4r/min。再将此转速代入公式中，可以求的该工序的实际磨削速度为v=29。9m/min。（2）精磨下端面至尺寸工步1）背吃刀量的确定=0。2mm。2）进给量的确定参照《课程设计》表5—36，选取该工步的进给量f=0。0040mm/r。3）切削速度的确定参照《课程设计》表5-36,选取工件的运动速度为v=30m/min由公式n=1000v/d可求