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汽车变速拔叉生产工艺流程设计论文
浙江科技学院
本科毕业设计
（2010届）
题目汽车变速拔叉生产工艺流程设计
汽车变速拔叉生产工艺流程设计
学生姓名：
周宗立指导教师：
郑军老师
浙江科技学院机械学院
摘要
拨叉是推动滑动齿轮的，滑动齿轮上有一个环槽拨叉就骑在这个环槽里，当驾驶员推动变速杆时变速杆带动拨叉轴，拨叉轴带动拨叉，拨叉又推动齿轮从而达到变速，拨叉最容易磨损的地方就是拨叉和齿轮环槽接触的部位，因为齿轮在高速旋转而拨叉不转，拨叉磨损，或强度不够，可能导致齿轮挂不到位，而掉档，或拨叉断掉。
本文在对拔叉零件和机械制造加工工艺进行基本介绍之后，通过查找国内外汽车拔叉改进设计的相关文章，对原有的拔叉零件和工艺过程进行分析，找出零件工作过程中存在的缺点及危害，提出改进方法。
变速拔叉的工艺流程重组设计是本文的重点，在深入分析原有工艺加工个的基础上，保留了原有的优点，对不合理的加工方法提出改进方法，并重新提出新的加工工艺。
通过推行新的加工方法，提高零件的质量和寿命，使拔叉厂朝着低成本，高效益的方向迈进。
关键词：
工艺流程重组拔叉低成本
Theautomobilespeedchange
pullsouttheforktechniqueofproductionflowdesign
Student:
ZongliZhouAdvisor:
Dr.Zheng－Jun
SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering
ZhejiangUniversityofScienceandTechnology
Abstract
Forkedplectrumpartisoneoftheimportantcomponentsoftheautomobilegearbox,itisadoptedextensivelyindriveandchangingspeedsystemoftheautomobileinordertotransmitthespeedandchangethedirection.Thetransmissionforkisalsointheautomobilesparepartdevelopmentimportantlink,theassemblyquality,tothewrongdirectreflectionincompletebikes'sperformanceandthequality.Thepeoplehighlighttoautomobile'ssafetyperformancerequestcomparedtoanyotherprofessions，becausedialstheforkclasscomponentsvariety,thespecificationtobemany，addsthemanagementleveltobebackward,thecauseproductioncostishigh,theefficiencyislow,therefore,itisnecessarytostudy,theimprovementtodialtheforkclasscomponentsproductionmanagement,reducesthecost,raisesthebenefit.
Thisarticleinafterpullingouttheforkcomponentsandthemachinemanufactureprocessesthecraftcarriesonthebasicintroduction,throughsearchesthedomesticandforeignautomobilestopullouttheforktoimprovethedesignthethread,tooriginalpullsouttheforkcomponentsandthetechnologicalprocesscarriesontheanalysis,discoversshortcomingwhichandharminthecomponentsworkprocessexists,proposesthecorrectivemethod.
Thespeedchangepullsoutfork'stechnicalprocessreorganizationdesignisthisarticlekeypoint,inathoroughanalysisoriginalcraftprocessingfoundation,retainedtheoriginalmerit,proposesthecorrectivemethodtotheunreasonableprocessingmethod,andproposesthenewprocessingcraft.Throughcarriesoutthenewprocessingmethod,enhancesthecomponentsthequalityandthelife,causestopullouttheforkfactorytowardthelowcost,thehighbenefit'sdirectionmakesgreatstridesforward.
Keywords:
Technicalprocessreorganization；Highgrade；Lowcos
目录
中文摘要……………………………………………………………………………….i
英文摘要………………………………………………………………………………ii
目录…………………………………………………………………………………...iii
第一章绪论…………………………………………………………………………1
1.1研究动机与目的1
1.2研究背景3
1.3研究方法和系统论述4
1.4论文内容概述6
1.5本章小结6
第二章拔叉功能分析及材料改进………………………………………………..7
2.1拔叉机构和功能分析7
2.2拔叉受损原因分析8
2.3零件改进初步探究8
2.4材料改进探究9
2.4.1零件原始材料10
2.4.2重新选材11
2.5本章小结12
第三章拨叉加工工艺改进分析…………………………………………………..13
3.1原有工艺流程分析14
3.2原工艺流程优缺点分析16
3.3初步确定工艺流程改进思路18
3.3.1涂层材料18
3.3.2涂层方法19
3.4本章小结20
第四章生产工艺重组设计………………………………………………………..21
4.1机械加工工艺规程21
4.2制定工艺规程的步骤和注意点23
4.3确定定位基准25
4.4加工工艺路线重组设计26
4.4.1工艺审查和材料选择26
4.4.2毛坯选择27
4.4.3基准选择28
4.4.4拟定加工工艺路线29
4.5确定切削用量及基本工时32
5.1本章小结46
第五章总结和展望………………………………………………………………..47
参考文献……………………………………………………………………………..49
致谢…………………………………………………………………………………..51
附录…………………………………………………………………………………..52
第一章绪论
1.1研究动机与目的
拨叉主要作用是拨动变速箱中的齿轮,使汽车达到变速的目的。
滑动齿轮上有一个环槽，拨叉就骑在这个环槽里，当驾驶员推动变速杆时变速杆带动拨叉轴，拨叉轴带动拨叉，拨叉又推动齿轮从而达到变速。
拨叉类零件是汽车变速器中挂档的重要零件，拨叉装配是汽车零部件开发中的重要环节，装配品质的好坏、对错直接反映在整车的性能和品质上。
图1－1
当今市场变化迅速，企业必须不断应用创新技术以快速适应时时变化的市场环境。
不断变化的环境归因于新一代的用户，他们可以在全球范围内购买产品。
而另一方面，变化迅速的市场环境不断淘汰以往的产品，大部分产品的性能很难跟上用户需求。
在这种情况下，能够生产使顾客满意的低价位、高质量产品成了企业能否成功的关键所在。
面对如此紧迫的形势，企业为了在快速发展的全球市场中占有一席之地，必须采取相应的应对措施和手段:
有的企业发展新方法、新技术，以期能够快速回应产品和市场趋势发展变化的需求;有的企业通过采用先进的生产制造方式（如精益生产、敏捷制造、大批量定制等）来缩短产品的开发周期，快速迎合用户和市场的需求;有的企业通过发展变型设计来快速推出不断变化的新产品，使企业获得更多的经济竞争优势，改进后的零件具有以下特点和意义。
（1）互换性强，便于维修。
重组设计后的产品是在原有产品的基础上进行改进而成的，在使用功能和结构并没有太多不同，但是质量大大提高了，所以通用性很强，这大大简化产品的维护和互换，可提高产品的维修速度，节约修理费用，提高效率。
（2）质量高、成本低，不会对小批量和大批量加工产生影响。
在重新改进和设计中，在原有设计方法的基础上进行改进，省去一般产品开发设计过程中的重新选材，重新设计及其设计理论论证，节省了大量时间，大大提高了产品生产效率，节省了生产成本，提高了企业对市场的反应能力，加强了企业的竞争能力。
由于设计是在原有设计的基础上，对很多加工过程进行改进，但没有破环原有的生产模式，保留了可小批量和大批量生产的优点，有“取其精华，去其糟唾”的意思，这是重新改进和设计的一大优点。
（3）有利于企业采用先进技术改造旧产品，开发新产品。
随着竞争的日益加剧，企业需要不断增强对市场需求的快速应变能力，靠传统的设计与制造方法显然是困难的。
利用重新改进和设计方法，可以不断地采用新技术，革新那些在结构上或技术上存在的缺陷，并在不改变主要功能的基础上制造出先进的产品，使产品不断保持竞争力，从而增强企业对市场变化的适应能力。
（4）有利于缩短产品的设计和制造周期。
通过对原有零件的分析，及其原有加工工艺的研究，提出改进方法，提高了原有产品的性能，大大提高了产品质量。
通过改进设计，对产品某些工艺步骤进行改进，这并非脱离原有的设计，而是在原产品的基础上进行改进，缩短了产品的设计，减少了制造周期。
对于汽车行业而言，21世纪整车发展趋势是不断创新，不断提高效率，不断应用新技术新方法，其中改进和创新被摆在了优先发展的战略地位上。
目前，世界各大汽车集团对此都在加紧研发，利用重新改进及设计思想，提高零部件的通用化程度，尽可能减少产品开发周期，以达到用较低的成本和较少的总成来提高市场竞争力的目的。
在追求高价值和高效率生产的今天，汽车技术创新的重心在零部件方面，零部件要超前发展，并参与汽车厂商的产品设计。
而汽车厂商方面要进行汽车创新设计，优化汽车设计方案。
采用重新改进和设计生产方式将有利于提高汽车零部件的品种、质量和自动化水平，提高汽车的装配质量，缩短汽车的生产周期，使汽车厂商能够在激烈的市场竞争中占据有利地位。
1.2研究背景
汽车在其百余年的发展历程中，不仅一直起着推动工业和科技发展的标志性载体及促进社会经济发展火车头的作用，而且对社会经济乃至文化的发展都有着巨大而深远的影响。
改革开放以来，我国的汽车工业有了突飞猛进的发展。
1980年我国的汽车总产量仅为22.2万辆，2006年我国的汽车总产量己达701万辆，增加了近31倍，排到了世界第三位。
同期汽车保有量从178.3万辆增加到3250万辆，增加了近17.2倍，汽车工业已成为我国四大支柱产业之一。
汽车生产、汽车市场和汽车服务相伴相生，随着我国汽车产量和技术的迅猛发展，汽车服务业的大发展是必然的。
汽车服务业已成为我国第三产业中最富活力的产业之一。
在第三产业中，汽车服务业已经成为我国继餐饮服务业之后，每年完成数千亿元产值的行业。
汽车服务业具有巨大的吸纳就业的能力，据有关预测统计数字显示，我国汽车服务业每年需要增加高层次人才10万人。
我国汽车行业面临的问题：
市场狭小与生产厂商众多的矛盾制约了规模经济的实现。
1995年我国汽车产量突破10万辆的厂商仅有4家，最多的一汽生产了18.2万辆，还不到规模经济标准的一半。
截至1998年上半年，我国还没有一家汽车企业达到发展中国家汽车行业规模经济的生产标准（以轿车生产为标准）。
根据汽车行业发展“九五规划”，九五期间可以形成规模生产（轿车40万辆）的厂商只有上海大众一家，其余包括一汽、东风、天津、重庆长安等大集团在内的厂商仍无法达到规模经济。
这一方面是因为我国汽车行业生产技术、工艺水平较低，长期在高关税的保护下没有形成足够的开拓市场（包括国际市场）的能力，更重要的是我国汽车市场狭小与生产厂商众多的矛盾制约了规模经济的实现。
40多年来，为追求汽车行业在高关税保护下的超额垄断利润，各地纷纷建厂生产汽车，从而形成今天100多家生产厂商群雄纷争的局面。
这在汽车行业成长阶段是不可避免的现象。
随着汽车行业的进一步发展，各厂商均需通过实现规模经济、扩大生产、降低成本以在激烈的竞争中求得生存。
由于长期处在高关税的荫庇之下。
各厂商的汽车产品在国际市场缺乏竞争能力，目标市场只能定为国内市场。
问题是，我国汽车市场是小市场，而且在今后相当长的一段时期内，我国将保持小市场的状态。
我国近年的汽车需求仅由西方一家大汽车公司来生产即可满足，国内厂商若达到规模经济（发展中国家标准），那么只需要3—4家厂商就能满足全国的汽车需求，而我国现有汽车整车厂116家，即使排除进口，国内汽车市场完全由国内厂商占有，那么平摊到每家厂商的可实现年产量也不足1.5万辆。
在当前国际金融危机的背景下，我国汽车行业面临两大机遇：
一是全球汽车产业重心向中国市场转移带来的“市场机遇”，二是新能源汽车革命带来的“技术机遇”。
近年来，我国的新能源技术得到了突飞猛进的发展，与国际先进水平的差距日益缩小。
我们要抓住这一有利时机，实现我国新能源汽车技术的新突破。
在当前国际金融危机的背景下，中国汽车行业面临两大机遇：
一是全球汽车产业重心向中国市场转移带来的“市场机遇”，二是新能源汽车革命带来的“技术机遇”。
对这两大机遇的正确认识，是我们制定企业未来发展规划的重要前提。
1.3研究方法和系统论述
拨叉是推动滑动齿轮的，滑动齿轮上有一个环槽拨叉就骑在这个环槽里，当驾驶员推动变速杆时变速杆带动拨叉轴，拨叉轴带动拨叉，拨叉又推动齿轮从而达到变速，拨叉最容易磨损的地方就是拨叉和齿轮环槽接触的部位，因为齿轮在高速旋转而拨叉不转，拨叉磨损，或强度不够，可能导致齿轮挂不到位，而掉档，或拨叉断掉。
拔叉是汽车变速结构中的一个重要零件，汽车发展经历了一百六十多年，其结构基本上比较固定，没发生过重大变化，要提高拔叉质量，从改变结构这点出发难度比较大，所以本文选择了从其加工工艺上进行改进，提高它的质量和使用寿命。
当今市场变化迅速，企业必须不断应用新技术以快速适应时时变化的市场
环境。
不断变化的环境归因于新一代的用户，他们总喜欢更新更有使用价值的产品。
而另一方面，传统的大批量生产方式造成了企业经常每几年才推出新产品，且大部分产品在质量和功能方面往往不让人太满意。
在这种情况下，能够快速生产使顾客满意的低价位、高质量产品成了企业能否成功的关键所在。
面对如此紧迫的形势，企业为了在快速发展的全球市场中占有一席之地，
必须采取相应的应对措施和手段:
有的企业发展新方法、新技术，以期能够快
速回应产品和市场趋势发展变化的需求;有的企业通过采用先进的生产制造方
式（如精益生产、敏捷制造、大批量定制等）来缩短产品的开发周期，快速迎
合用户和市场的需求;有的企业通过发展变型设计来快速推出不断变化的新产
品，使企业获得更多的经济竞争优势……
工艺流程重组设计通过产品加工工艺步骤的重组，以大规模生产的成本实现了用户化产品的批量化生产及大规模生产条件下的个性化，允许企业通过改进产品的某些工艺流程来快速形成新型产品，满足市场要求。
因此，有必要对工艺流程重组设计进行大力推广。
本课题研究的方法与技术路线如下：
第一步：
查找国内外汽车拔叉改进设计的相关文献和文章，对有用的资料进行整理。
第二步：
分析零件工作过程中存在的缺点及危害。
第三步：
进行零件图和工艺过程进行分析；
第四步：
对加工工艺过程进行改进；
第五步：
计算主要工艺参数；
第六步：
制作改进后的工艺流程卡片及工艺加工图；
第七步：
整理文件和各种工程图完成论文
1.4论文内容概述
本课题研究主要解决问题为：
对变速叉的选材和加工工艺过程进行分析，提出改进的方法，并重新提出新的加工工艺，以提高零件的质量和寿命。
首先，对拔叉的基本功能和重要性进行介绍，通过零件结构和功能的初步分析，结合市场要求和实际情况，初步指出了零件的不足和缺点。
在创新、提高质量和不增加生产成本的原则上，提出用“生产工艺流程重组”的方法对拔叉进行改造，并讨论了“生产工艺流程重组设计”方法的意义。
接着着重对拔叉的改进思路进行探讨及设计。
通过分析零件不足和缺点存在的原因，初步提出从零件结构、选材和加工工艺过程三个方面进行改进，并拿出零件原有的工艺流程设计，具体指出原设计的缺陷，在“取其精华，去其糟唾”的改进原则上，提出了新的工艺流程设计思路。
最后在前面讨论的基础上，确定拔叉“生产工艺流程重组设计”的具体步骤和方法，包括毛坯制造形式的确定，基面的选择，工艺路线和机械加工余量，工艺尺寸及毛坯尺寸确定还有切削用量及基本工时的确定，并设计了新的工序加工卡片，进而完成了对原有零件缺点和不足的改进。
1.5本章小结
本章介绍了本研究课题汽车变速拔叉生产工艺流程的目的，并结合时代和市场背景，讨论了课题研究的重大意义。
此外，还对所运用的研究方法和整篇论文的大致内容进行了说明。
第二章拔叉功能分析及材料改进
拨叉主要作用是拨动变速箱中的齿轮,使汽车达到变速的目的。
滑动齿轮上有一个环槽，拨叉就骑在这个环槽里，当驾驶员推动变速杆时变速杆带动拨叉轴，拨叉轴带动拨叉，拨叉又推动齿轮从而达到变速。
拨叉类零件是汽车变速器中挂档的重要零件，拨叉装配是汽车零部件开发中的重要环节，装配品质的好坏、对错直接反映在整车的性能和品质上。
图2-1
2.1拔叉机构和功能分析
如上图所示，变速拔叉主要工作面为操作槽，拔叉脚两端面。
工作时拔叉头以其上的孔套在拔叉轴上，并通过销钉与拔叉轴联接，拔叉脚骑在齿轮的槽中，变速操纵机构通过拔叉头部的操作槽带动带动拔叉与轴一起在变速箱中滑动，从而实现变速器的变速。
零件的形状较特殊，属于特形零件。
由于拔叉在工作时承受一定的力，应此要有足够的强度、刚度、韧性以及耐磨性。
通过图可以看出，拔叉主要分为拔叉头和拔叉脚，拔叉头重要的部位有操纵槽、套在拔叉轴上的孔及联接孔，拔叉脚的端面是拔叉脚工作时的重要部位。
零件的主要工作面为操作槽和拔叉脚两端面，主要配合面为套孔和联接孔及拔叉脚内侧面。
2.2拔叉受损原因分析
拨叉是推动滑动齿轮的，滑动齿轮上有一个环槽拨叉就骑在这个环槽里，当驾驶员推动变速杆时变速杆带动拨叉轴，拨叉轴带动拨叉，拨叉又推动齿轮从而达到变速，拨叉最容易磨损的地方就是拨叉和齿轮环槽接触的部位，因为齿轮在高速旋转而拨叉不转，拨叉磨损，或强度不够，可能导致齿轮挂不到位，而掉档，或拨叉断掉。
磨损原因：
变速拨叉早期磨损，会造成拖拉机自动脱档、打断或打坏齿轮等故障。
主要原因有：
一、制造方面的误差。
如轴颈变形，花键配合间隙过大等，在传动中均能产生较大的轴向力，使拨叉磨损加快。
二、装配产生的误差。
装配误差同样也会产生轴向力，加速拨叉磨损。
三、变速机构刚性不够，限位装置不可靠。
如锁紧弹簧钢性下降，拨叉轴上钢球槽有毛刺，光洁度不足以及变速杆弯曲变形等，均能使变速换档时齿轮达不到正确的位置，加速拨叉的磨损。
四、操作不当。
有的驾驶员换档用力过猛，造成齿轮过位或不到位，钢球未能进到球槽内，而使拨叉早期磨损。
手扶拖拉机操纵杆采用推拉方式，传动环节多，容易造成变速困难。
2.3零件改进初步探究
本文试图在分析研究原有结构和加工方法的基础上，保留原有生产加工方面的优点，对缺点和不足进行改进，力求采用更好的材料，更合理可靠的加工方法，更先进的技术，提高零件质量，控制其制造成本和生产周期，同时还满足大批量生产，增强零件产品在市场上的竞争力。
对一个零件的改进，主要从原有结构和生产过程作为切入点。
对结构的改变离不开对零件功能的分析，只要在深入了解其功能后，才能有所突破。
对生产过程的改进，离不开对整个过程每一个步骤的分析，只有把一步的目的和方法都理解了，才能发现不足和缺陷，从而有所创新。
从下图可以看出，拔叉是汽车变速机构中一个配合零件，其结构简单清晰，在与之配合的零件未发生结构和功能上的重大改变时，还是保持原有结构基本不变为好，对加工过程进行改进。
这样使原有的设计思路和生产线继续有效，降低了重新设计带来的成本，节省了时间。
综上所述，拔叉目前的结构基本满足使用要求，结构改进不是本文的重点，本文要从加工方面尝试，力求有所突破。
2.4材料改进探究
机械产品的可靠性和先进性，除设计因素外，在很大程度上取决于所选用材料的质量和性能。
新型材料的发展是发展新型产品和提高产品质量的物质基础。
各种高强度材料的发展，为发展大型结构件和逐步提高材料的使用强度等级,减轻产品自重提供了条件;高性能的高温材料、耐腐蚀材料为开发和利用新能源开辟了新的途径。
现代发展起来的新型材料有新型纤维材料、功能性高分子材料、非晶质材料、单晶体材料、精细陶瓷和新合金材料等，对于研制新一代的机械产品有重要意义。
如碳纤维比玻璃纤维强度和弹性更高，用于制造飞机和汽车等结构件，能显著减轻自重而节约能源。
精细陶瓷如热压氮化硅和部分稳定结晶氧化锆，有足够的强度，比合金材料有更高的耐热性，能大幅度提高热机的效率，是绝热发动机的关键材料。
还有不少与能源利用和转换密切有关的功能材料的突破，将会引起机电产品的巨大变革。
由于拔叉工作在高速旋转的结构中，工作时承受一定的力，应此要有足够的强度、刚度、韧性以及耐磨性，特别是拔叉脚内侧，不仅要求有一定的耐磨性，还要有相当的硬度要求。
2.4.1零件原始材料
零件经常拨动齿轮，承受变载荷和冲击性载荷，所以要求零件有足够的强度、刚度、韧性以及耐磨性。
20号钢，是原有设计中的零件材料。
（一）特性该钢属于优质低碳碳素钢，冷挤压、深谈淬硬钢。
该钢强度低，韧性、塑性和焊接性均好。
抗拉强度为253-500MPa，伸长率≥24%。
正火可促进该钢球化，细化大块状先共析铁素体，改进小于160HBS毛坯的切削性能。
该钢模具零件工艺路线为：
下料→锻造模坯→退火→机械粗加工→冷挤压成型→再结晶退火→机械精加工→渗碳→淬火、回火→研磨抛光→装配。
（二）供货状态及硬度未热处理态，硬度≤156HBS。
（三）标准JB/T6057-9
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