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1、 汽车行业 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 1
2、 2 拨叉的工艺分析及生产类型的确定 2 2 1 拨叉的用途 2 2 2 拨叉的技术要求 2 2 3 审查拨叉的工艺性 3 2 4 确定拨叉的生产类型 3 3 确定毛坯 绘制毛坯简图及零件图 4 3 1 选择毛坯 4 3 2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 4 3 2 1 基本参数 4 3 2 2 公差等级 5 3 2 3 公差带的位置 5 4 拟定拨叉工艺路线 5 4 1 定位基准的选择 5 4 1 1 精基准的选择 5 4 1 2 粗基准的选择 6 4 2 表面加工方法的确定 6 4 3 加工阶段的划分 7 4 4 工序的集中与分散 7 4 5 工序顺序的安排 8 4 5 1 机械加工工
3、序 8 4 5 2 热处理工序 8 4 5 3 辅助工序 8 4 6 确定工艺路线 8 5 加工余量 工序尺寸和公差的确定 10 6 切削用量 时间定额的计算 17 6 1 切削用量的计算 17 6 2 时间定额的计算 20 6 2 1 基本时间的计算 20 6 2 2 辅助时间的计算 21 6 2 3 其他时间的计算 22 6 2 4 单件时间的计算 22 7 夹具设计 24 7 1 夹具的分类 24 7 2 夹具的分析 24 7 3 夹具的功能 25 7 4 机床夹具的基本组成 25 7 5 工件的定位 26 7 5 1 六点定位原理 26 7 5 2 定位方式 26 7 5 3 定位方案
4、的选择 27 7 5 4 定位误差 27 7 6 夹紧机构设计应满足的要求 27 7 7 夹紧力的确定 28 7 8 夹紧力方向的确定 28 7 9 夹紧机构 28 7 10 切削力及夹紧力的计算 28 7 11 夹具设计及操作说明 29 总 结 30 参考文献 31 1 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
5、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 1 2 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 2 2 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 2
6、5mm 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 Ra m 形位公差 mm 拨叉头下端面 80IT113
7、 2 拨叉脚槽左端面 17IT83 2 拨叉脚槽右端面 17IT83 2 拨叉脚槽底面 18IT116 3 拨叉头顶台阶面 30IT83 2 拨叉左端面 20IT116 3 拨叉右端面 40IT116 3 25mm 孔 25IT71 6 R20mm 外圆 20IT11 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 2 3
8、 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
9、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 4 30 50 15 50 2000 100 2000 100 5 3 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
10、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 6 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
11、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 4 拟定拨叉工艺路线 4 1 定位基准的选择
12、 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
13、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 4 2 表面加工方法的确定 根据拨叉零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度 确定加工件各表面的加 工方法 如表 4 1 所示 表 4 1 拨叉零件各表面加工方法 加工表面尺寸精度等级表面粗糙度 Ra m加工方案 拨叉头下端面 IT116 3 粗铣 半精铣 磨削 拨叉头左右端面 IT116 3 粗铣 拨叉脚内侧面 IT83 2 粗铣 精铣 25mm 孔 IT71 6 钻 扩 铰 表
14、 4 2 平面加工的经济精度与表面粗糙度 序号加工方法经济精度 IT 表面粗糙度选用范围 1 粗车10 1112 5 6 3 2 粗车 半精车8 96 3 3 2 3 粗车 半精车 精车6 71 6 0 8 未淬硬钢 铸铁 有 色金属端面加工 4 粗车 半精车 磨削7 90 8 0 2钢 铸铁端面加工 5 粗刨 粗铣 12 1412 5 6 3 6 粗刨 粗铣 半精刨 半精铣 11 126 3 1 6 不淬硬的表面 7 粗刨 粗铣 半精刨 半精铣 7 96 3 1 6 8 粗刨 粗铣 半精刨 半精铣 精刨 精铣 7 83 2 1 6 9 粗铣 拉6 90 8 0 2大量生产未淬硬的小 平面 1
15、0 粗刨 粗铣 精刨 精铣 宽 刃精刨 6 70 8 0 2 11 粗刨 粗铣 半精刨 半精铣 精刨 精铣 宽刃精刨 5 0 8 0 2 未淬硬的钢件 铸铁 件及有色金属件 表 4 3 内圆表面加工的经济精度与表面粗糙度 序 号 加工方法 经济精度 IT 表面粗糙度 Ra m 适用范围 1 钻12 13 12 5 2 钻 铰8 103 2 1 6 3 钻 粗铰 精铰7 81 6 0 8 加工未淬硬钢及铸铁 的实心毛坯 孔径 15 20 mm 8 钻 扩 拉7 91 6 0 1大批量生产 精度视 拉刀精度决定 9 粗镗 或扩孔 11 1312 5 6 3 10 粗镗 粗扩 半精镗 精扩 9 10
16、3 2 1 6 11 扩 镗 铣9 103 2 1 6 12 粗镗 扩 半精镗 精扩 精镗 铰 7 81 6 0 8 毛坯有铸孔或锻孔的 未淬火钢及铸件 4 3 加工阶段的划分 该拨叉加工质量要求较高 可将加工阶段划分成粗加工 半精加工和精加工几个 阶段 在粗加工阶段 首先将精基准 拨叉头后端面和叉轴孔 准备好 使后续工序都 可采用精基准定位加工 保证其他加工表面的精度要求 然后粗铣拨叉头前端面 粗 铣拨叉脚槽内侧面和底面 在半精加工阶段 完成拨叉头下端面和拨叉脚槽内侧面和 底面的精铣加工和孔 25mm 的钻 扩加工 4 4 工序的集中与分散 选用工序分散原则安排拨叉的加工工序 该拨叉的生产类型为大批生产 可以采 用普通型机床配以专用工 夹具 以降低其生产成本 4 5 工序顺序的安排 4 5 1 机械加工工序 1 遵循 先基准后其他 原则 首先加工精基准 拨叉的叉轴 25mm 2 遵循 先粗后精 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 原则 先加工主要表面 拨叉头下端面和叉轴孔 25mm 后加工次要表面 拨叉脚槽内侧面 底面和拨叉头下台阶面 4 遵循 先面后孔 原
