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1、南华大学船山学院毕业论文（设计）第 1 页 ，共 82 页1 1 拨叉零件的分析拨叉零件的分析机械专业毕业设计是完成大学全部课程， 并进行了毕业实习的基础上进行的一个重要的教学环节，机械加工工艺及夹具设计是毕业前对专业知识的综合运用，机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。 而机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。通过此次设计，将会让我们更加直观与深刻的学习到机械零件加工的每一步细节和过程， 并让我们初步将课本
2、所学的知识与实际设计生产相结合，真正做到知识融会贯通，达到专业训练目标。本次设计是东风-12 型运输车倒档拔叉的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。此拔叉零件的结构较为复杂，其加工的地方主要是孔和平面。本设计先加工孔后加工面， 将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证它们的加工精度。以拔叉右端的最大的平面作为粗基准，来加工与倒档轴配合的通孔， 然后以此加工过的孔作为精基准， 加工剩余的面。 整个加工过程选用了车床、钻床、 铣床和镗床。 工件在机床上定位夹紧选用专用夹具， 夹紧方式为手动夹紧，夹紧可靠，操作方便。因此生产效率较高，适用于大批量、流水线上加工，能够满足设计要求。1.11
3、.1 零件的作用零件的作用倒档拨叉在东风-12 运输车的变速箱中，与操纵机构的其它零件结合，用它拨动滑动齿轮，通过改变滑动齿轮位置和齿数比来实现倒车。14H9 是与倒档轴配合的面有较高的精度要求。槽 14H13 为滑块拨动的配合表面。T1、T2为与滑动齿轮接触的表面。对零件的技术要求分析，应包括以下内容：A.分析零件的结构形状，确定零件的材料、硬度制定热处理方式，了解该零件的主要工艺特点，构想有针对性的工艺方案。南华大学船山学院毕业论文（设计）第 2 页 ，共 82 页B分析零件上被加工面的技术要求包括各加工表面的尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理等，以便在选择加工方法及拟定工艺
4、路线时重点考虑。1.21.2 零件的工艺分析零件的工艺分析该零件是叉架类零件，形状不规则，尺寸精度，形位精度要求均较高，零件的主要技术要求分析如下： （参阅图 1.1）（1）T1、T2两表面对14H9 孔轴线垂直度摆差不大于 0.1mm，主要是保证拨叉面能正确地安装在变速箱的倒档轴上，拨叉利用弹簧、滚珠在轴上进行定位，因此必须保证1 . 007 . 8mm，孔及拨叉槽的尺寸精度。（2）孔14H9 的轴线直线度为0.020mm 且遵守最大实体原则。最大实体原则（MMP） ：最大实体原则指被测要素和（或）基准要素在偏离最大实体状态时形状、定向、定位、公差获得补偿的一种原则。本设计的最大实体原则应用
5、于被测要素。关于本设计的最大实体原则解释如下：基本尺寸为:14mmDa14.043mm实效边界的实效尺寸为:Dvc=Dmin-tg=14mm-0.020mm=13.980mm当轴的实际尺寸处处为最大实体尺寸14.043 时，其允许的直线误差为0.020mm。若实际尺寸偏离最大实体尺寸14.043mm 时，轴线的直线度补偿可以大于0.020mm，但其作用尺寸不能超过实效尺寸13.980mm，实效轮廓不超过边界。当孔的实际尺寸为最小实体尺寸14mm 时孔直线度误差最大可为0.043+0.020= 0.063mm。T1、T2面与不加工腹板 5mm 的平均尺寸为 0.5mm，应注意保持有一定的台面。拨
6、叉在操纵时轴向移动灵活，T1、T2表面受力均匀。（3）零件虽然处于受冲击的工作环境，但零件的主要作用是拨动滑动齿轮，由于滑动齿轮上有润滑油，齿轮轴上有导向键等所以拨叉所受的冲击并不大，考虑到零件是大批量生产和毛坯成本问题，所以采用铸件，铸件要求不能有砂眼、疏松等缺陷，以保证零件的强度、硬度及刚度，在外力的作用下，不致于发生意外事故。南华大学船山学院毕业论文（设计）第 3 页 ，共 82 页（4）槽的两侧面是滑块拨动配合表面，两侧面与拨叉定位孔 01 .07 .8mm的轴线平行度应保证在 0.4mm 以下， 这样才能保证拨叉在定位后滑块能够顺利拨动拨叉，实现倒档。（5）孔14H9 孔壁的粗糙度
7、Ra6.3 和脚面的粗糙度 Ra6.3 是要求加工时必须精加工，以保证粗糙度的要求。（6）两脚面叉头为保证厚度一样，必须同时刮削。（7）由于拨叉要受到冲击力的作用，因而为了延长拨叉的使用寿命。应使拨叉的热处理后达到表硬里韧的效果。图 1.1 拨叉零件图南华大学船山学院毕业论文（设计）第 4 页 ，共 82 页2 2 工艺规程的设计工艺规程的设计2.12.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式由于零件工作环境所受的冲击不是很大，因而采用铸件即可，考虑到零件的结构比较复杂，又是薄壁件，所以采用金属型铸造，考虑到工件承受一定的冲击和振动，因而根据参考文献3表 1-14 可锻铸铁的牌号、力学性能和用
8、途 选择工件材料为 KTH350-10,HBSMpab140,350硬度为，毛坯的尺寸精度要求为IT11IT12 级。2.22.2 基准的选择基准的选择粗基准：用毛坯上未经加工的表面作为定位基准称为粗基准。精基准：用已加工过的表面作为定位基准称为精基准。在选择定位基准时一般都是先根据零件的加工要求选择精基准， 然后再考虑用哪一组表面作为粗基准才能把精基准加工出来。（1）选择粗基准一般应遵循以下几项原则。 保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则。 被加工零件上如有不加工表面，应选不加工表面作为粗基准，这样可以保证不加工表面相对于加工表面具有一定的相对位置关系。 合理分配加工余量的
9、原则。从保证重要表面加工余量均匀考虑，应选择重要表面作为粗基准。 便于装夹的原则。为使工件定位稳定，夹紧可靠，要求所选用的粗基准尽可能平滑光洁，不允许有锻造飞边、铸造浇冒口切痕或其他缺陷，并有足够的支承面积。 粗基准在同一尺寸方向上一般不得重复使用的原则。粗基准通常在同一尺寸方向上只允许使用一次，这是因为粗基准一般都很粗糙，重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间的位置误差会相当大，所以粗基准一般不得重复使用。上述 4 项选择粗基准的原则，有时不能同时兼顾，只能根据主次抉择。南华大学船山学院毕业论文（设计）第 5 页 ，共 82 页（2）选择精基准一般应遵循以下几项原则。 基准重合原则。应尽可能
10、选择所加工表面的工序基准为精基准，这样可以避免由于基准不重合引起的定位误差。 统一基准原则。应尽可能选择用同一组精基准加工工件上尽可能多的表面，以保证所加工的各个表面之间具有正确的相对位置关系。 互为基准原则。当工件上两个加工表面之间的位置精度要求比较高时，可以采用两个加工表面互为基准的方法尽享加工。 自为基准原则。一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均匀，常以加工表面自身为精基准进行加工。上述 4 项选择精基准原则， 有时不可能同时满足， 应根据实际条件决定取舍。根据零件图纸及零件的使用情况分析可知14H9 孔、槽宽、叉头面厚、叉头面与腹板的距离等均应通过正确的定位才能保证，故对基准的选择
11、应予以分析。粗基准的选择：按照粗基准的选择原则，为保证不加工表面和加工表面的位置要求，应选择不加工表面为粗基准，故此处选择 5mm 厚的腹板右侧为第一粗基准；在加工14H9 孔时，为保证孔壁均匀，选择24mm 的外圆表面为第二粗基准。精基准的选择：在14H9 孔加工以后，各工序则以该孔为定位精基准，从靠近叉脚的24mm 端面为轴向尺寸的定位精基准。这样就满足了基准重合的原则和互为基准的原则。在加工某些表面时，可能会出现基准不重合，这时需要进行尺寸链的换算。2.32.3 表面加工方法的选择表面加工方法的选择机器零件的结构形状虽然多种多样，但它们都是由一些最基本的几何表面(外圆、孔、平面等)组成的
12、，机器零件的加工过程实际就是获得这些几何表面的过程。 同一种表面可以选用各种不同的加工方法加工，但每种加工方法的加工质量、加工时间和所花费的费用是各不相同的。要根据具体加工条件(生产类型、设备状况等)选用最适当的加工方法。具有一定技术要求的加工表面，一般都不是只通过一次加工就能达到图样要求的，对于精密零件的主要表面，往往要通过多次加工才能逐步达到加工质量要求。南华大学船山学院毕业论文（设计）第 6 页 ，共 82 页在选择加工方法时， 一般总是首先根据零件主要表面的技术要求和具体加工条件， 先选定该表面最终加工工序加工方法，然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法。主要表面的加工方案和加工
13、方法选定之后，再选定次要表面的加工方案和加工方法，但所选择的加工方法应满足零件的质量、良好的加工经济性和高的生产效率的要求。本零件加工表面有内孔、端面、槽、倒角等.材料为 KTH350-10。参考文献1有关资料，其加工方法选择如下：1.14H9孔： 公差等级9级， 表面粗糙度Ra6.3m.根据参考文献1表10.5-1不同加工方法达到的孔径精度与表面粗糙度 可得：加工方法可采用先钻13.2使孔径精度达到 IT1213、Ra12.5 之后再根据参考文献1表 4.2-4 各种加工方法能达到的表面粗糙度 拉孔可满足要求。2.24 端面及倒角：表面粗糙度 Ra25m.根据参考文献1表 4.2-4 各种加
14、工方法能达到的表面粗糙度 加工方法可采用粗车加工可满足要求。3.脚面：表面粗糙度 Ra6.3m.根据参考文献1表 4.2-4 各种加工方法能达到的表面粗糙度 加工方法可采用粗铣、精铣可满足要求。4.开挡：表面粗糙度 Ra12.5m根据根据参考文献1表 4.2-4 各种加工方法能达到的表面粗糙度 加工方法可采用粗铣可满足要求。5.槽 14H13：公差等级 13.表面粗糙度 Ra12.5m.根据根据参考文献1表4.2-4 各种加工方法能达到的表面粗糙度 采用铣可满足要求。6.定位孔顶面尺寸14.表面粗糙度Ra25m.根据根据参考文献1表4.2-4各种加工方法能达到的表面粗糙度 采用粗铣可满足要求。
15、7孔8.70.1 0.表面粗糙度 Ra25m.根据根据参考文献1表 4.2-4 各种加工方法能达到的表面粗糙度 钻孔可满足要求。2.42.4 加工阶段的划分加工阶段的划分当零件的加工质量要求较高时，一般都要经过粗加工、半精加工和精加工 3个阶段；如果零件的加工精度要求特别高，表面粗糙度要求特别小时，还要经过南华大学船山学院毕业论文（设计）第 7 页 ，共 82 页精整和光整加工阶段。各个加工阶段的主要加工任务划分如下：(1)粗加工阶段：高效地切除加工表面上的大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近成品零件。(2)半精加工阶段：切除粗加工后留下的误差，使被加工工件达到一定精度，为精加工作准备，并完成
16、一些次要表面的加工，例如，钻孔、攻螺纹、铣键槽等。(3)精加工阶段：保证各主要表面达到零件图规定的加工质量要求。(4)精整和光整加工阶段对于精度要求很高(IT5 以上)，表面粗糙度值要求很小（Ra0.2m）的表面，尚需安排精整和光整加工阶段，其主要任务是减小表面粗糙度和进一步提高尺寸精度和形状精度， 但一般没有提高表面间位置精度的作用。将零件的加工过程划分为几个加工阶段的主要目的如下。(1)保证零件加工质量。粗加工阶段切除余量较大，因此产生的切削力和切削热较大， 装夹工件所需夹紧力也较大， 从而在加工过程中工艺系统的受力变形、受热变形和工件的残余应力变形也大，不可能达到高的加工精度和表面质量，需要在后续的加工阶段逐步减小切削用量，逐步修正工件的原有误差。此外，各加工阶段的时间间隔相当于自然时效，有利于使工件消除残余应力和充分变形，以便在后续加工阶段得到修正。(2)粗加工阶段可采用功率大而精度一般的高效设备，而精加工阶段则采用相应的精
