換擋叉零件的機(jī)械加工工藝過程及工藝裝備設(shè)計(jì)

/摘要制造商不斷推出各種各樣先進(jìn)的汽車零部件制造技術(shù)，撥叉裂解技術(shù)就是２0世紀(jì)90年代出現(xiàn)的一種先進(jìn)的撥叉加工新技術(shù)，和傳統(tǒng)加工技術(shù)相比,該技術(shù)具有大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本等突出優(yōu)點(diǎn)而備受業(yè)界關(guān)注。我們國家正在不斷地改變撥叉的傳統(tǒng)加工方法,加快提高撥叉的加工水平，不斷縮小同先進(jìn)汽車生產(chǎn)國家的差距,例如一汽，二汽，上汽，奇瑞等生產(chǎn)廠與世界先進(jìn)撥叉生產(chǎn)水平的差距越來越小，不斷加強(qiáng)了我國汽車整體的生產(chǎn)水平.機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)使我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練,因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。就我個(gè)人而言,我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力,為今后參加祖國的“四化”建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。AｂsｔractTｈemanufaｃtoｒyｃoｎtinuoｕslｙrｅleａｓeｓtheｆorｅrunｎer＇sｃaroｆvａrｉouｓｅachkindzeropartsmanufaｃturｉngtｅｃhnique,ｓtirtheｆoｒkcrackｓolutioｎtｅcｈnｉqueisｔhｅstiroｆakｉndofｆorerunnｅrfｏｒkwhｉcｈappeａrsiｎ90’sfor20cｅntｕriｅstoprocessａneｗtｅchniquｅ，compaｒedwｉｔhthetraditiｏnalprocｅｓsinｇtｅchnoｌｏｇｙ，thattｅｃｈniｑuehａvesignｉfｉcantexaｌｔationｐrodｕctqualiｔｙ，ｒaｉseratｅofｐroｄucｔｉonaｎdｌowerproduｃtioncoｓｔeｔｃ.Weａｒejｕｓtnationalａt(yī)constａnｔｌytｈeｃｈanｇｅstirforkoftｒaditionｐｒoceｓsametｈod，ｓpeedanｅｘaltａt(yī)ｉoｎtoｓｔirｐroｃesｓoffoｒklevel，contｉnuouslycontracｔatｏgetheraｄvａnｃedcaｒtoproduceanaｔｉonalmａｒｇin，fｏrexａmpleonevａpoｒ，twoｖaｐｏrｓ,upthｅvapor，strangeＲduceｆａcｔoｒyandｗorlｄforerｕnｎerstｉｒfｏｒkｐroｄｕcｔioｎtｈemaｒｇinoｆｔhelｅｖeｌmoreandmoreｓmall，conｔinuｏuslystrengthｅnedoｕrcounｔrythecarwhｏlｅproductiｏnｌｅvel．Theｍachinemanuｆａｃturingcrａftleaｒnsaｃoursedesignｔomakｅｕsｔｏcarryoｎafterfinishinｇlearnsａllfｏuｎｄatiｏnｌeｓsons,leｓsｏnandｇreatlypaｒtofpｒofesｓionａllessoｎｓoftheｔｅchnｉquefoundaｔiｏnoｆuniveｒsity.Ｔｈisistｈatweareｂefｏrecarryongrａｄｕatiｏｎｄesｉgntｏoncegｏdｅe(cuò)piｎｔoofeacｈcourseｌeａrnofsｙntheｔicalwaysrｅｖiew，iｓalsoaｎorｉestoconｔａctａctuaｌtraining,tｈｅrefoｒe,itocｃｕｐiesaｎｉｍｐortantｐosiｔioninwｅtｈeuｎiｖｅrｓityoｆfoｕrｙｅarsthelife.?Iａmｐersoｎalbuｔｓpｅｅch，Ｉhoｐｅｔoｐaｓsthiscoｕrｓｅｄesiｇntoｏnesｅlfwｉｌlcarryonｔhewoｒkforbeengaｇedinaｎａdaptaｂilｉtytｒaｉninｇｉnｔhefuture,ｔoｕghenoｎeｓelftoanalｙzｅaｐroblem，problem-ｓoｌvｉnｇａｂiliｔｙfromit,laythｅｎeｘtａndｇoodｆouｎdatioｎｆorｔｈe＂fｏurturn"ｃonstructionｔhataftertｉmeａt(yī)tenｄsamｏtherland．目錄１撥叉……………41.１撥叉的概述…………………４1。２撥叉的工藝分析……………41．3撥叉的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)………………………51．３.2定位基準(zhǔn)………………５1．3。3制定工藝路線…………６2確定切削用量及基本工時(shí)………………………７3專用夾具設(shè)計(jì)…………………9３．1設(shè)計(jì)主旨……………………93．2夾具設(shè)計(jì)……………………93.2．1定位基準(zhǔn)的選擇………………………93．2.2切削力和夾緊力的計(jì)算………………93.2．３定位誤差分析…………１03。2．4夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明…………１14方案總結(jié)………………………1２5體會與展望……………………13６參考文獻(xiàn)………………………1４TＯC＼o＂１－3”\h＼z＼ｕ１撥叉１。1撥叉的概述1.１。1撥叉的功用撥叉頭以孔套在邊素叉軸上,并用銷釘經(jīng)孔與變速叉軸聯(lián)結(jié)，撥叉腳則夾在雙聯(lián)變換齒輪的槽中。當(dāng)需要變速時(shí)，操縱邊速桿，變速操縱機(jī)構(gòu)就通過撥叉頭部的操縱槽帶動撥叉與變速叉軸一起在變速箱中滑移,撥叉腳撥動雙聯(lián)變換齒輪在花毽軸上滑動以變換檔位，從而改變機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)速度１.1．1.２撥叉的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)撥叉在改換檔位時(shí)要承受彎曲應(yīng)力和沖擊載荷的作用,因此該零件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、鋼度和韌性，以適應(yīng)撥叉的工作條件2.該零件的主要工作表面為撥叉腳兩端面、叉軸孔和鎖銷孔,在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)應(yīng)重點(diǎn)予以保證。1．2撥叉的工藝分析通過對該零件圖的重新繪制，可知原圖樣的視圖正確、完整,尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。但底座對表面粗糙度要求較高,Rａ=1．6?；鶞?zhǔn)孔的表面粗糙度為１．6。該零件不屬于回轉(zhuǎn)體零件，加工時(shí)不能旋轉(zhuǎn)，其表面均采用銑削加工,其余各表面粗糙度不難獲得，除有要求的表面粗糙度之外，其余表面粗糙度為以不去除表面獲得。基準(zhǔn)孔與后座底面有垂直度要求,值為0。02。底座上部2＊Φ1０Ｈ7的孔有同軸度要求,值為０.2,不能一次加工出。左端Φ2０的圓柱上表面與內(nèi)孔側(cè)面有垂直度要求，值為０.2，加工時(shí)以內(nèi)孔為基準(zhǔn)。Ｒ３8的半圓粗糙度為１2.5，只需粗銑即可,工不成問題。總的來說，此零件的工藝性較好3。確定撥叉的生產(chǎn)類型依設(shè)計(jì)題目知：Ｎ＝4000件/年，撥叉重量為0。98屬輕型零件。該撥叉的生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)４.1.3撥叉的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)1．3．１撥叉材料及毛坯制造方法由于該撥叉在工作過程中要承受沖擊載荷，為增強(qiáng)撥叉的強(qiáng)度和沖擊韌度，獲得纖維組織,毛坯選用鑄件，該撥叉的輪廓尺寸不大，且生產(chǎn)類型屬中批生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)率和鑄件精度，以采用砂型鑄造方法制造毛坯5。毛坯的撥模斜度為5°。確定毛坯的尺寸公差和加工余量要確定毛坯的尺寸公差及機(jī)械加工余量,應(yīng)先確定如下各項(xiàng)因素6。公差等級由于撥差的功用和技術(shù)要求.確定該零件的公差等級為普通級.已知機(jī)械加工后撥叉件的重量為0。98ｋg，由此可初步估計(jì)機(jī)械加工前鑄件毛坯的重量為1．4kｇ。鑄件的材質(zhì)系數(shù)由于該撥叉材料為QT200，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.65％的彈素鋼，該鑄件的采制系數(shù)屬M(fèi)2級7。毛坯圓角半徑取R=3。以上所取圓角半徑能保證各表面的加工余量8。具體零件尺寸的單加工余量和鍛件尺寸見表（1）。表（１）零件尺寸單面加工余量鍛件尺寸零件尺寸單面加工余量鍛件尺寸a圓柱體上表面４3２ｂ圓柱體Φ2０表面2．５25a圓柱體底面32×Φ１0H7所在物塊2.５15ａ圓柱體Φ20表面2。52５Φ60圓柱體上表面42２b圓柱體上表面4４6。5Φ６０圓柱體底面3ｂ圓柱體底面３R38圓?。常?5１１．5圓臺頂面418。51１．５圓臺底面318．51。3．2定位基準(zhǔn)（1）粗基準(zhǔn)的選擇作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒有飛邊，毛刺或其他表面缺欠.粗基準(zhǔn)：首選大端面為粗基準(zhǔn)，即Φ６0的圓柱底面。（２)根據(jù)該換檔叉零件的技術(shù)要求和裝配要求，選擇換檔叉φ2０H7的孔和底面作為精基準(zhǔn)。零件上的很多表面都可以采用他們作基準(zhǔn)進(jìn)行加工，即遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則９。精基準(zhǔn)：選Φ2０Ｈ７孔為精基準(zhǔn)。1。３。3制定工藝路線1。原加工工序:粗銑底座Φ60表面，粗鉆Φ２0H7孔——磨底座Φ２0H7孔，鉆Φ30孔,粗銑左端圓柱上表面，中部圓柱下表面,粗磨底座Φ20H7與Φ３０孔的交接面,左端及中部2×Φ1０H7孔-—刮底座底面，精鉆左端及中部內(nèi)孔,磨Φ２0Ｈ7內(nèi)孔-—磨2×Φ10H７孔半精銑2×Φ10H7的左右4個(gè)端面,磨Φ20H７與Φ３0孔的交接面,粗銑R3８半圓——磨左端Φ10H7的孔——去除全部毛刺——按零件圖樣要求全面檢查２．加工工藝分析提高了撥叉兩孔中心距尺寸精度工藝改進(jìn)前，大頭孔與小頭空的鉆、粗鏜以及精鏜均分開為兩道工序,兩次裝夾,故兩孔中心距尺寸公差分布范圍較大；工藝改進(jìn)后，一次裝夾鉆或鏜兩孔，能夠?qū)懿鎯煽字行木嗟某叽缯`差控制在很小范圍內(nèi)10。工藝改進(jìn)后,車大頭外圓位于粗鏜大小孔后，更有利于后續(xù)工序回轉(zhuǎn)自由度限制的一致性與穩(wěn)定性。保證了兩孔的平行度。1:由于孔的加工余量大、內(nèi)應(yīng)力變形大，因此改進(jìn)后的工藝，先鉆后孔，后粗磨端面。避免了撥叉在鉆孔工序時(shí)，其孔端平面度、平行度被破壞.２：而改進(jìn)前的撥叉加工工藝，磨削兩端面均直接將工件置于轉(zhuǎn)盤磨床的磁力吸盤上。這樣，在加工第一面時(shí)，有以下因素影響精度:一方面由于撥叉剛性不足,若定位面存在彎曲度,直接置于磁力吸盤上，雖吸平，但加工后彈性恢復(fù),導(dǎo)致已加工的第一面不平；另一平面，整個(gè)定位面不平整,定位不穩(wěn)定，改進(jìn)后的加工方案,采用磨第一面時(shí)，工件置于夾具上、定位面采用三點(diǎn)定位(保證了定位的穩(wěn)定性），另小頭外圓2點(diǎn)，大頭外圓１點(diǎn)定位。而夾具置于磁力吸盤上，磁力磁盤對工件不起夾緊作用.磨第二面時(shí)，因第一面已磨完，表面平整光潔，故可直接置于磁力吸盤上１1。3：改進(jìn)后的加工工藝，以撥叉整個(gè)端面定位，同時(shí)鏜兩孔，保證撥叉兩孔的平行度。提高了大小頭孔精度。改進(jìn)后,撥叉大小銅套孔在精鏜后進(jìn)行滾壓加工,有利于提高光潔度、尺寸精度,并能產(chǎn)生有利的殘余壓應(yīng)力；而大頭孔采用衍磨加工，衍磨頭與機(jī)床主軸浮動連接,有利于減少主軸回轉(zhuǎn)中心與被加工孔的同軸度誤差的影響。以上的工藝過程見表“機(jī)械加工工藝過程卡片”和“機(jī)械加工工藝卡片”12。2確定切削用量及基本工時(shí)工步1：裝配撥叉。本工序采用手動,無計(jì)算。工步2:拉削大頭孔的兩端倒角。本工序采用計(jì)算法確定切削用量13。1。加工條件工件材料:45#，=0.６０Gpａ。機(jī)床:臥式三工位機(jī)床２．計(jì)算切削用量（１）確定進(jìn)給量f:根據(jù)《常用金屬材料切削數(shù)據(jù)手冊》表２－10，f小于０.02mｍ,根據(jù)雙面倒角機(jī)f?。埃?18mｍ.（2）計(jì)算切削速度1４:按《常用金屬材料切削數(shù)據(jù)手冊》公式為＝１０8．６m/mｉn（2—1)(3）確定機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速：=5５9ｒ/min（2－2）按機(jī)床說明書，與55９相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為5６０r/min15.所以實(shí)際切削速度v=114。35ｒ/min。(4）計(jì)算切削工時(shí):按《常用金屬材料切削數(shù)據(jù)手冊》表取=12．５mm,=2mm,=0，=0＝0．325min（2—3）工步３：精拉大頭兩端面進(jìn)給量:選用f=0。0１6mｍ計(jì)算切削速度:=13３.８m/min確定主軸轉(zhuǎn)速:=102r/mｉn按機(jī)床選取n=10０ｒ/mｉn.計(jì)算切削工時(shí)16:=0.０64ｍin工步４：精拉大頭孔進(jìn)給量：選用ｆ=0．０15mm計(jì)算切削速度:=１7。６8m/min確定主軸轉(zhuǎn)速:=21２r/min按機(jī)床選取n=200r/mｉn計(jì)算切削工時(shí)：=0７5miｎ最后，將以上工序切削用量、額定工時(shí)、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量的結(jié)果，連同其他加工數(shù)據(jù)，一并添入機(jī)械加工工藝工程卡片和機(jī)械加工工序卡片17.３專用夾具設(shè)計(jì)為了提高勞動生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動強(qiáng)度，形成大批量生產(chǎn)，通常需要設(shè)計(jì)專用夾具。經(jīng)過選擇指導(dǎo)老師和課題，決定設(shè)計(jì)拉削連桿大端剖分面和φ66mm內(nèi)孔的拉床夾具.本夾具將用于立式拉床，刀具為成形拉刀，對工件的大端剖分面和孔同時(shí)進(jìn)行拉削。３。1設(shè)計(jì)主旨本夾具主要用來拉削連桿大端剖分面和φ66mm的孔，本連桿的剖分面和大頭孔都有一定的技術(shù)要求。因此，在本道工序加工時(shí),主要考慮如何提高加工精度，提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強(qiáng)度.３。2夾具設(shè)計(jì)３.2。1定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知，以桿身對稱為定位,便于保證對稱度的要求，而且采用雙面拉削,可使部分切削力抵消.以大小頭端面、小頭孔、大頭孔一側(cè)外圓面定位,因?yàn)槎嗣娴拿娣e大,定位穩(wěn)定可靠;用小頭孔定位可直接控制大小頭孔的中心距18。為了提高加工效率,現(xiàn)決定用雙面拉削刀同時(shí)對剖分面和大頭孔同時(shí)進(jìn)行加工.同時(shí)，為了縮短輔助時(shí)間,采用手動搖柄夾緊裝置。3。2。２切削力和夾緊力的計(jì)算切向力：=＝=561Ｎ背向力：＝=＝378N進(jìn)給力:===558N夾緊力:N選用搖柄壓緊，實(shí)際加緊力Ｎ應(yīng)為式中,和是夾具定位面及加緊面上的摩擦系數(shù),==０。5。此時(shí)已大于所需的1460N的夾緊力,故本夾具可安全工作１9。3.2。3定位誤差分析定位元件尺寸及公差的確定本夾具的主要定位元件為一定位銷和手動搖柄,該定位元件的尺寸與公差現(xiàn)規(guī)定為本零件在工作時(shí)與其相配元件的公差相同。計(jì)算最大轉(zhuǎn)角零件圖樣規(guī)定φ66mm的大頭孔中心線與φ26mm小頭孔中心線轉(zhuǎn)角公差為。此項(xiàng)技術(shù)要求主要由連桿孔來保證。3.2。4夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，為提高勞動生產(chǎn)率，應(yīng)該首先著眼于加緊,本道工序的拉床夾具就選擇了手動加緊方式,本方式簡單、快捷。本工序由于是精加工，切削力較小，同時(shí)還有夾緊工件，因此勢必要控制好夾緊力。目前可采取的有效措施有三個(gè)：一是選擇好毛坯，提高它的精度、剛性以及抗疲勞性。二是選擇合理的夾緊力,以免在拉削時(shí)使工件受到損傷.在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單,便于操作，降低成本.提高夾具性價(jià)比。本夾具操作簡單,省時(shí)省力20。此外，可以使夾具在一批零件加工之前對好刀,再使機(jī)床在工作臺上有一正確的安裝位置，以利于拉削加工。４方案總結(jié)汽車產(chǎn)業(yè)逐漸成為我國的支柱產(chǎn)業(yè)，汽車生產(chǎn)商不斷加強(qiáng)在汽車研發(fā)上的物力、財(cái)力、和人力的投入。撥叉作為汽車上不可缺少的零件，它的好與壞直接影響汽車的傳輸動力效率,提高撥叉的技術(shù)水平和合理性是汽車研發(fā)部門的重中之重。本次設(shè)計(jì)出來的撥叉主要考慮了它批量生產(chǎn)時(shí)的經(jīng)濟(jì)性和它在使用時(shí)的合理性.針對使用特點(diǎn)開發(fā)設(shè)計(jì)了此種撥叉，在設(shè)計(jì)過程中,利用了多本參考書和論文，結(jié)合了其中的夾具設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)，使該設(shè)計(jì)基本實(shí)現(xiàn)了不僅重量輕、剛度大，具有足夠的疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性，而且在生產(chǎn)中具有高效率等特點(diǎn).本設(shè)計(jì)還存在很多不足之處。一是對AutoＣＡD軟件的掌握還不夠熟練，在畫圖遇到復(fù)雜圖和難的地方時(shí)顯得力不從心，使圖不能達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)出來的水平.二是對換檔叉結(jié)構(gòu)和工作原理掌握的不夠熟練，在設(shè)計(jì)過程中不能全面地考慮問題，造成走許多彎路，設(shè)計(jì)速度緩慢，這些都需要進(jìn)一步研究和進(jìn)一步實(shí)踐來解決.我一直都覺得實(shí)踐環(huán)節(jié)是將感性認(rèn)識上升為理性認(rèn)識的重要過程。在這次工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)的過程中，不僅使我對以前學(xué)過的《機(jī)械制造工藝學(xué)》，《熱加工工藝》等學(xué)科的知識有了更為深刻的認(rèn)識，同時(shí)也很大地鍛煉了我實(shí)踐環(huán)節(jié)的能力,感受到了設(shè)計(jì)帶來的樂趣和魅力，為以后的學(xué)習(xí)工作奠定了基礎(chǔ)。5體會與展望 進(jìn)入新世紀(jì)以來，世界換檔叉進(jìn)入了前所未有的高速發(fā)展階段,發(fā)達(dá)國家重視換檔叉的發(fā)展，不僅在本國工業(yè)中所占比重、積累、就業(yè)、貢獻(xiàn)均占前列，更在于裝備制造業(yè)為新技術(shù)、新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)提供重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，是現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)不可缺少的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，即使是邁進(jìn)“信息化社會”的工業(yè)