汽车变速器拨叉加工工艺.(DOC)Word格式.doc
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参考资料 19
22
摘要
本次课程设计首先对汽车变速器拨叉零件的设计图样进行分析，包括结构、技术要求和其加工工艺性。
再是对毛坯的制造方法的选择，设计了毛坯的材料并确定此毛坯是锻造毛坯。
然后拟定了零件加工的工艺路线，制定了毛坯到成品所经过工序的顺序。
最后对滚齿工序设计了专用夹具，根据零件的加工特点和尺寸设计了滚齿夹具的基本结构，最后完成了夹具装配图的绘制。
关键字：
拨叉零件图样分析；
毛坯设计；
工艺路线；
夹具设计；
第一章零件图工艺分析
1.1零件的功用
汽车需要变速器，在汽车加速或者减速时，变速器的存在使发动机与驱动轮之间的齿比能够发生变化。
通过改变齿比，就能使发动机转速保持在速度极限以下，并且使发动机接近最佳性能转速区。
所以就必须运用换挡拨叉来改变不同档位齿轮的啮合，从而实现所需的各个档位，实现汽车的完美运动。
1.2零件的结构特点
该零件是以Φ15H8（）㎜孔套在轴上，并用销钉经Φ5H12孔与轴定位，拨叉脚卡在双联齿轮的槽中，变速操纵机构通过拨叉头部的操纵槽带动拨叉与轴一起在变速箱中滑动，拨叉脚拨动双联齿轮在花键轴上滑移，从而实现拖拉机的变速。
拨叉的主要工作表面为操纵槽及拨叉脚两端面。
主要配合面为Φ15H8孔、Φ5H12孔和拨叉脚内侧面50H12。
该零件属特殊形状零件，但复杂程度一般。
由于拨叉在工作时承受一定的力，因此要求有一定的强度、刚度和韧性。
1.3零件的其它技术要求
（1）零件应该正火处理，硬度174-207HBS，拨叉脚局部淬火，硬度不小于50HRC，淬深0.7-1.2mm
（2）未铸造圆角R3-R5mm
（3）去除锐变毛刺，不加工表面清砂洗净，涂铁红环氧底漆
零件毛坯选用ZG310-570，加工前需经热处理使表面硬度达到174-207HBS,以便有利于加工和零件的工作需求。
1.4零件的材料及加工性
变速器拨叉选用ZG310-570的铸造件，材料状态为铸造。
力学性能：
牌号:
ZG310-570
弹性模量E/GPa:
172～202
泊松比μ:
0.3
热处理|正火或退火温度/℃:
870～890
热处理|回火温度/℃:
620～680
力学性能，最小值|屈服强度σ0.2/MPa:
310
力学性能，最小值|抗拉强度σb/MPa:
570
力学性能，最小值|伸长率δ5（%）:
15
力学性能，最小值|断面收缩率ψ（%）:
21
力学性能，最小值|冲击吸收功AKV/J:
力学性能，最小值|冲击韧度aK/（J/cm^2）
特性及适用范围：
是强度较高的一种中碳优质钢，因淬透性差，一般以正火状态使用，机械性能要求较高时，采用调质处理。
冷变形塑性中等，退火和正火的切削加工性比调质的好。
用于制造强度要求较高的零件，如齿轮、轴、活塞销等和受力不很大的机械加工件、锻件、冲压件和螺栓、螺母、管接。
1.5零件尺寸标注分析
如图所示，涉及尺寸主要以Φ30为主要加工表面，且主要尺寸都以注设计基准为基准，通油孔需要麻花转头加工以及由转头尺寸直接保证其尺寸精度，加工一些其它非主要表面的尺寸达到的精度等级以及粗糙度等级仅通过一次加工即，例如R5油槽，只需R5铣刀一次加工即可。
1.6检验说明
在拨叉加工过程中，一般要进行拨叉加工后的检验、热处理前的检验和最终检验。
第一次是针对各项加工项目进行的中间检验，最终检验时对加工完成的拨叉作全面的检验。
中间检验：
中间检验是为了保证在加工拨叉之前工件已经从毛坯被加工到所需要的尺寸。
最终检验的目的就是保证零件的质量，淘汰废品。
1.7零件工艺性分析
（1）拨叉安装孔：
孔径Φ15H8（）㎜，其形状公差遵守包容要求，表面粗糙度Ra3.2μm；
孔端面位置尺寸30㎜，表面粗糙度Ra12.5μm。
（2）拨叉脚端面：
厚度为7㎜，两端面对孔Φ15H8轴线的垂直度公差为0.1㎜，外端面与操纵槽对称面的距离为31㎜，表面粗糙度Ra6.3μm。
（3）拨叉脚内侧面：
宽度尺寸为5H12（）㎜，其对称面与拨叉头对称面间的夹角为20011'
，表面粗糙度Ral2.5μm。
（4）操纵槽：
宽度为mm，深度为12㎜，对称面与拨叉安装孔端面的距离为12㎜，表面粗糙度Ral2.5μm。
（5）拨叉紧定孔：
孔径Φ5H14（±
）㎜，孔深为23㎜，其形状公差遵守包容要求．孔轴线对孔Φ15H8轴线的位置度公差为Φ0．2㎜，并遵守最大实体求。
图表1变速器拨叉
第二章齿轮毛坯的设计
2.1毛坯种类的确定
确定毛坯的类型、制造方法
（1）因零件材料为铸钢件，大批生产，拨叉的轮廓尺寸不大，且有较多不需要切削加工的表面．所以毛坯制造选用金属模砂型机器造型铸造成形。
（2）选择以通过零件最高线且平行于拨叉脚对称面的平面（拨叉脚对称面偏右17㎜）作为分型面，采用带型芯的分模造型，可多件同时浇注，钢液由两拨叉脚经横浇道流人。
（3）拨叉属特形零件，且加工过程中利用不加工表面进行定位的工序较多，故零件毛坯选为精铸件。
铸件尺寸公差等级为CT9（见表5－6），加工余量等级按CT9－MA-H/G级（表5－5）。
2.2毛坯的工艺要求
确定毛坯的工艺要求
铸件正火热处理后的硬度达到180-129HB。
铸件表面应去除毛刺、披缝结构瘤和粘沙等，不应有裂纹、沙眼和局部疏松、多针孔及夹渣缺陷。
去除锐边毛刺。
（4）不加工表面清砂洗净，涂铁红环氧底漆。
2.2.1起模斜度
为了便于铸造，起模斜度为30
2.2.2圆角半径
为了便于金属在型槽内流动和考虑铸造强度，在铸造件的转角处，应该带有适当的圆角，未标注圆角为R3-R5。
2.2.3毛坯的加工余量和公差
由于材料比较好加工，所以毛坯零件头部可选长33mm宽22mm，拨叉脚厚度为11mm拨叉脚间距离为45mm。
（查金属机械加工工艺人员手册第三版表12-26）
第三章工艺规程设计
3.1.1工艺路线的制定
10车拨叉头端面、钻、扩、铰15H8孔，孔口倒角
20 校正拨叉脚，保证两端面余量均匀
30 粗铣拨叉脚两端面
40 铣拨叉脚内侧面
50 铣操纵槽
60 钻5H14孔
70 拨叉脚局部淬火
80 校正拨叉脚
90磨拨叉脚两端面
100 清洗
110 检验
按工序集中原则组织工序，Φ15H8孔及端面采用回轮式转塔车床和专用夹具加工，在一台机床上完成。
其优点是：
工艺路线短，减少了工件装夹次数，易于保证加工面的相互位置精度，需要的机床数量少，减少工件在工序间的运输，减少辅助时间和准备终结时间
由于该拨叉零件形状不规则，加工面分散，要适应大批生产，可以采用自动机床或专用机床配以专用夹具，尽量使工序集中以满足生产率和保证质量的要求，综合比较，考虑选择方案一更为合理。
3.1.2加工方法的选择
一个具有一定加工质量要求表面的加工，一般式由预定加工工序和终加工工序，通过适当的加工方法完成的。
零件表面的加工方法，主要根据零件的结构及其加工表面的结构特点、加工技术要求、材料及硬度、生产类型等，经分析比较后选择的。
加工方法的选择除影响加工质量外，还影响生产率和成本，所以要综合考虑表面的形状、尺寸、精度和粗糙度，以及零件整体结构、重量、材料、热处理、产量和生产条件等。
表面的形状尺寸：
工件的加工表面为右端端面和两个孔以及操作槽。
根据各加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，选定如下加工方法：
Φ15H8孔的端面加工方法为车削；
Φ15H8孔的加工方法为钻、扩、铰和孔口倒角；
拨叉脚两端面的加工方法为铣削－磨削；
其内侧两端面的加工方法为铣削；
操纵槽的加工方法为铣削；
此Φ5H14孔的加工方法为钻削
3.1.3加工阶段划分
（1）车拨叉头端面
（2）加工15H8孔
（3）粗铣拨叉脚两端面及铣拨叉脚内侧面
（4）铣操纵槽钻，Ф5H12，粗磨拨叉脚两端面
3.1.4工序的分散与集中
工序集中：
把加工内容集中在一个工序，一台设备上进行，工序集中便于提高生产率，减少装夹次数，便于保证各加工表面之间的形状位置公差，有利于组织生产和计划工作。
工序分散：
加工内容在不同的机床设备上进行。
本零件的工艺路线基本上按上面三个阶段划分，尽量使工序集中，以保证原始尺寸。
3.1.5基准的选择
定位基准的选择分为粗基准和精基准的选择。
粗基准的选择有两个出发点：
一是保证各表面有足够且均匀的加工余量；
二是保证不加工表面与加工表面间的尺寸和位置符合设计要求。
精基准的选择主要考虑以下几个方面：
一是尽可能选择用设计基准或工序基准作为定位基准：
二是尽可能选用同一组定位基准加工各个表面，即遵守“基准统一”原则：
三是应保证工件的装夹稳定可靠，机床夹具结构简单，工件装夹操作方便。
根据基准的选择原则该拨叉零件图中较多尺寸及形位公差是以Φ15H8孔及其端面为设计基准，因此，必须首先加工出Φ15H8孔及其端面，为后续工序作为基准。
根据粗、精基准选择原则，确定各加工表面的基准如下表所示。
序号
技工 加工部位
基准选择
1
15H8孔及端面
孔 拨叉头的外形轮廓及端面（粗基准）
2
拨叉脚两端面（粗加工）
15H8孔及端面
3
拨叉脚两端面（精加工）
15H8孔及拨叉脚端面
4
拨叉脚内侧面50H12
15H8孔、拨叉脚端面及其外侧面
5
操纵槽13（）
15H8孔及其端面、拨叉脚内侧面
6
5H14孔
H 15H8孔、操纵槽、拨叉脚内侧面
图表2加工表面基准表
，
3.1.6工序的安排
1．热处理工序安排在下料之后以及粗加工之后，为了使后面的加工更为容易以及保证了加工精度，提高了材料的硬度和精度。
2．辅助工序安排在精加工阶段即保证各个尺寸不破坏主加工表面。
3.ZG310-570为低碳合金，采用正火处理，有利于提高机械加工性能，可以减小工件内的残余应力。
正火处理要安排在毛皮铸造造完成之后，粗加工之前。
该工件在工作过程中受力要求拨叉脚硬度大，因此采用渗碳淬火且硬度不小于50hrc，为保证渗碳深度的均匀，将渗碳安排在磨削加工之前。
3.1.7工序尺寸的确定
根据上述原始资料和加工工艺，查表，分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差，如下表所示。
图表3机械加工余量与工序表
工序号
工序内容
单边余量/mm
工序尺寸/mm
表面粗糙度Ra/μm
10
车拨叉头端面面
30
12.5
钻Ф15H8孔
7
14
扩Ф15H8孔
0.4
14.8
6.3
铰Ф15H8孔
0.1
15H8
3.2
孔口倒角
C1
粗铣拨叉脚两端面
1.7
7.6
40
铣拨叉脚内侧面
2.5
50H12
50
铣操纵槽
6.5
13
60
钻Ф5孔
5H14
100
磨拨叉脚两端面
0.3
3.2有关工序机床、夹具、量具的选择说明
3.2.1机床的选择
机床的选择影响到加工过程中生产效率、加工精度、加工难易程度及经济性，所以在工艺规程制定的过程中也应该充分考虑金属切削机床的各种可能性，而后做出准确的选择。
3.2.2切削刀具的选择
由于ZG310-570属于易加工的合金结构钢，硬度不是特别大，各种机床所带有的通用刀具就可以满足加工需要。
刀具选择：
1．Φ14mm麻花钻
2．YT15外圆车刀
3．YT15Φ14.8mm扩孔钻
4．YT15Φ15铰刀
5．YT15三面刃铣刀
6．麻花钻Φ5mm
7.YT1545度倒角刀
3.2.3量具的选择
选择量具时首先要考虑到所要求检验的精度，以便可以正确反映工件的实际加工情况，另外，还要考虑量具在测量过程中可能产生的微小的测量错误，虽然此部分在测量过程中并不是很大，但是在遇到特殊测量条件时（如受热时）测量误差则可能很大。
根据上面所述，我们可以选择合适的测量工具。
量具选择：
1．0-200/0.02mm游标卡尺
2．孔用塞规
3．卡尺
4．磨平面检具
5．样板
3.2.4夹具的选择
在机床上加工工件时，为使工件上加工出来的表面达到规定的尺寸与精度要求，在加工前必须使工件在机床上或夹具上占有正确的位置，加工过程中，工件必须合理夹紧，既保证作用于工件上的各种外力不被破坏定位。
家具的主要作用：
可靠的保证工件的加工精度，提高加工生产率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺范围。
按家具的应用范围可以分为通用夹具，专用夹具和可调整夹具。
在此零件的加工过程中，除了钻Φ5mm孔加工需要设计专用的夹具外，其他加工工序只需要通用夹具即可。
3.2.5有关机床、夹具、刀具、量具的选择列表
图表4机床.夹具.刀具.量具的选择表
工序号NO.
工序名称
设备类别
型号
夹具
00
铸造
金属模沙机
10
车拨叉头端面
卧式回转车床
C336-1
车夹具
钻、扩、铰15H8孔口倒脚
20
校正拨叉脚
钻床、校正工具
Z5125
卧式铣床
X62
铣夹具
铣床
钻夹具
钻床
Z515
钻夹具
70
拨叉脚局部淬火
80
校正工具
90
磨床
M7125A
WA46K5磨夹具
清洗
回轮式车床
第4章夹具设计
4.1专用机床夹具设计的基本要求和步骤
4.1.1对专用机床夹具设计的要求
专用机床夹具设计必须满足的各项技术要求：
（1）保证工件加工的各项技术要求。
保证工件加工的各项技术要求是设计专用机床夹具的最基本要求，包括正确确定定位方案、央紧方案，正确确定的对刀、导向方式和合理制定专用机床兴具的技术要求等。
（2）专用机床夹具的结构与其用途和生产类型要相适应。
在大批量生产中，专用机床夹具的主要功用是为保证工件的加工要求和具有一定的生产率。
为保证较高的生产率，可以采用机动夹紧装置，如气动、液压等机动夹紧装置。
中小批生产中，由于受到生产条件的限制，为达到良好的经济性和发挥专用机床夹具的功能，以保证工件的加工要求为主，应尽可能使夹具结构简单，广泛使用单件加工和手动加精结构；
在条件允许的情况下，也可考虑采用可调整机床夹具、成组夹具和组合夹具等。
（3）尽量选用标准化夹具零部件。
尽量采用结构成熟的标准夹具元件、标准的夹紧结构等减少非标准零件，以提高夹具的标准化程度，缩短夹具的设计和制造周期，提高夹具设计质量和降低夹具的制造周期及制造成本。
（4）夹具结构应具有足够的刚度、强度和良好的稳定性。
为保证工件加工精度要求和夹具本身的精度不受破坏，以及加工中央具不发生振动等，夹具结构应具有较高的刚度和强度。
夹具安装在机床工作台上应具有良好的稳定性为此需要注意夹具底面轮廓尺寸与夹具高度尺寸应适当成一定比例。
（5）保证使用方便和安全。
为便于操作，夹紧机构的操作手柄一般应放在右侧或前面。
为便于关紧工作，操纵夹紧手柄或扳手在操作范围内应有足够的活动空间。
要防止关紧机构的活动件与机床、刀具相碰撞。
因此在设计时要认真查阅机床数据。
同理，还要考虑清除切削方便、安全。
（6）具有良好的工艺性。
所设计的专用机床夹具应便于制造、装配、检测、调整和维修。
对于夹具上精度要求高的位置尺寸和位置公差，应考虑能否在装配后以组合件的方式直接加工保证，或依靠装配时用调整的方法得到保证。
4.1.2专用机床夹具的设计步骤
（1）收集和研究有关资料
在设计之前必须认真研究有关资料，包括零件图样和夹具设计任务书等技术文件，了解零件的功能、结构特点、材料、对本工序的加工要求和生产类型等，以及本工序使用的机床和刀具。
分析研究设计任务书中规定的定位基准和加工要求等内容。
（2）确定夹具的结构方案
确定夹具结构方案时，主要完成以下工作内容：
1）确定工件的定位方；
2）确定刀具的对刀、导向方式；
3）确定工件的夹紧方案；
．4）确定夹具其他组成部分的结构形式；
5）确定夹具体的形式和夹具的整体结构。
（3）绘制夹具的装配草图和装配图样
夹具总图绘制比例除特殊情况外，一般均应按1：
1绘制，以使所设计的夹具具有良好的直观性。
总图的主视图，应选择与操作者正对的位置。
夹具装配图样可按如下顺序绘制：
将工件视为透明体用双点划线画出工件轮廓、定位基准、夹紧面和加工表面：
画出定位元件和导向元件；
按关紧状态画出夹紧装置；
画出其他元件或机构；
最后画出夹具体，把上述各组成部分联结成一体，形成完整的夹具；
标注必要的尺寸、配合和技术条件；
对零件编序号，填写零件明细表和标题栏等。
（4）绘制夹具零件图样
对装配图样上的非标准零件均要绘制零件图样，视图尽可能与装配图样上的位置一致。
（5）编写专用机床夹具设计说明书。
4.1.3专用机床夹具的制造精度
使用专用机床夹具装夹工件的目的之一，就是为保证工件被加工表面的位置尺寸和位置公差等要求。
专用机床夹具的制造精度是保证上述加工要求的基础。
因此在夹具设计时，应正确规定夹具的制造精度。
专用机床夹具制造精度主要包括以下内容：
（1）夹具各定为元件本身的制造位置精度。
（2）夹具定为元件之间的尺寸和位置精度。
（3）夹具定位元件和对刀元件、导向元件间的位置尺寸和位置精度。
4.2Φ5mm夹具的选择
在机床上加工工件时，为使工件上加工出来的表面达到规定的尺寸与要求，在加工前必须使工件在机床上或夹具中占有正确的位置。
4.3夹具工作原理简介
本夹具用于固定拨叉，钻Φ5孔
（1）确定进给量f按表5-61，f=（0.01-0.02）=0.05mm/r.台式钻床没有自动进给系统，均采用手动进给。
（2）确定切削速度由表5-61，加工材料为铸钢，考虑到孔径小，钻削速度可选高些，故取=25m/min.
（3）确定台钻主轴转速n
=1592r/min
按表5-24中z515台式钻床主轴转速，取n=1540r/min,实际钻削速度=24.19m/min.
图表5机床夹具
4.4夹具零件的设计与选择
该零件上的定位销孔直径5H14，因此，可选择下面尺寸的固定钻套5F710M620和衬套A1015。
4.5尺寸确定与工艺要求的标注
1、有国家标准的零件均采用标准件；
2、夹具的轮廓尺寸：
150110190mm
总结
3周的实习设计过程中，我发现了自身的不足和存在的许多问题，通过与老解决师和同学的交流与学习使我完善自己的不足并学到许多新的知识。
课设不但是对书上知识的理解总结与运用，也是对学生能力的一总考验。
虽然课程设计的时间短暂，但我学到了很多的知识，是我眼界大开，感受颇深。
参考资料
（1）赵如福.《金属机械加工工艺手册》上海科学技术出版社.1996
（2）张耀晨.《机械加工工艺手册》.航空工业出版社.1998
（3）朱耀祥.《现代夹具设计手册》.机械工业出版社.2010
沈阳航空航天大学
课程设计成绩评定单
课程名称汽车制造工艺学课程设计
院（系）机电工程学院专业机械设计制造及其自动化（汽车）
课程设计题目拨叉
学号2010040601457姓名高振超答辩日期2014年1月9日
指导教师（答辩组）评语：
课程设计成绩
指导教师（答辩组）签字
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