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1、目录1前言11.1 设计的意义11.2 设计的目的11.3 设计任务和要求22零件的分析22.1 零件的作用22.2 零件的工艺分析23工艺规程设计53.1 确定毛坯的制造形式53.2 确定毛坯的尺寸公差53.3 锻件形状复杂系数与锻件材质系数的确定53.4 锻件分模线形状与零件表面粗糙度53.5 基面的选择53.6 制定工艺路线63.7 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定73.8 确定切削余量及基本工时94夹具设计184.1 问题的提出184.2 夹具设计194.3 夹具设计及操作说明235总结24致谢24参考文献25附录:变速器换挡叉机械加工工序卡26变速器换挡叉加工工艺及夹具设计机械设
2、计制造及其自动化唐银旺指导教师陈洪军摘要：变速器换档叉位于主轴箱。主要作用是传递扭矩，使变速器获得换档的动力。优点是可以从一种变速直接变到另一种速度，而不需要经过中间的一系列，因此变速很方便；其缺点是比较复杂。本课题拟使用机械制造技术理论对变速器换挡叉进行加工工艺以及夹具的优化设计。通过使用AUTOCA除制装配图和零部件图，用PRO/E进行实体建模，同时生成能够用于实际生产的工程图纸，并与传统设计结果进行比较。关键词：工艺规程夹具PRO/E实体建模1前言1.1 设计的意义毕业设计是培养学生综合运用所学的基础理论和专业理论知识，独立解决零件工艺和夹具设计问题的能力一个重要的实践性教学环节。机械加
3、工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。同时夹具作为机械制造系统中不可或缺的重要组成部分，在稳定保证工件加工精度、提高劳动生产率、扩大机床适用范围、改善操作者劳动条件、降低成本都具有十分突出的贡献。随着信息化时代的来临，企业对零件的加工工艺及夹具设计、制造提出了更高的要求。然而，在当今许多企业中，像变速器换挡叉等不规则零件的加工上依然无法满足流水线自动化加工的水准。因此，在今后的发展过程中，随着机床更加高速、高效、精
4、密、复合、智能、环保，夹具技术也朝着高精高效模块组合通用经济方向发展。使夹具可靠地保证工件的加工质量，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。1.2 设计的目的本次设计为大学四年所学基础课程的一次综合性设计，对于培养我们编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，为到工厂从事工艺与夹具设计具有什么重要的意义。(1)培养综合运用机械制造技术及相关专业课程(工程材料与热处理、互换性与测量技术、金属切削及装备等)的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立的分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度的零件的工艺规程的能力。(2)能根据被加工零件的技术要求，运用夹
5、具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计保证加工质量的高效、省力、经济合理的专用夹具的能力。(3)熟悉和能够应用有关手册、标准、图标等技术资料，分析零件加工的技术要求和本企业具备的加工条件，掌握从事工艺的方法和步骤。(4)进一步熟练机械制图、设计计算、机构设计、和编写技术文件的等的基本技能。(5)培养解决工艺问题的能力，为以后去工厂从事工艺与夹具设计打好良好基础。1.3 设计任务和要求按照设计任务，根据调查研究所提供的权据和有关技术资料，进行以下工作：制定工艺规程方案，绘制有关图纸(零件图、毛坯图、夹具零件图、夹具装配图等)，编写技术文件等。其基本内容如下：
6、(1)工艺规程设计。(2)绘制被加工零件毛胚图、夹具零件图、夹具装配图及相应的PRO/戊体图。(3)按规定格式编制设计计算说明书。2零件的分析2.1 零件的作用题目所给定的零件是变速器换档叉(如下图2-1所示)，它位于传动轴的端部。主要作用是是传递扭矩，使变速器获得换档的动力。该零件是以015.8F8孔套在轴上，并用螺钉径M10X1-7H螺纹孔与轴定位，换挡叉脚卡在双联齿轮中的轴中，变速操作机构通过换挡叉头部的操纵槽带动换挡叉与轴一起在变速箱中滑动，换挡叉脚拨动双联齿轮在花键轴上滑动，就可实现变速功能，从而实现变速器变速。换挡叉的主要工作面为操纵槽换挡叉脚两端面，主要配合面为015.8F8孔，
7、M10X1-7H螺纹孔和换挡叉脚侧面.该零件属于特殊形状零件，但复杂程度一般。由于换挡叉在工作是表面承受一定的压力，因此，要求有一定的强度和韧度。2.2 零件的工艺分析(1)该变速器换档叉需要加工的表面可大致分为四类：1) 015.8F8孔；2)以015.8F8为基准的顶端16乂56两侧面和叉口的前后两侧面；3)以015.8F8为基准的其它几个平面以及槽；4)M1O1-7H螺纹。这几组加工加工面之间有着一定的位置要求，主要是：015.8F8mmfl的中心线与叉口的前后两侧面的垂直度公差为0.15mm(2)换挡叉技术要求加工表面尺寸及偏差公差及精度等表面粗糙形位公差(mm)(mm)级度Ra叉脚两
8、端面5.9o15IT126.31,时5|上1叉口两内侧面51o0.1IT126.315.8内孔daa书.04315.。书.016IT83.2M10螺纹孔M10X1IT7叉头凸台两端面09.65_0.25IT126.3叉头平台外表面IT136.3叉头平台凸面11IT1312.5义头卜表面IT1312.5该变速器换挡叉结构简单，属于典型的叉杆类零件。为实现换挡、变速得功能，其叉轴孔和变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求高。叉脚两端面在工作中需承受冲击载荷，为增强耐磨性，采用局部淬火，硬度为180HBs左右，为保证换挡叉换挡时叉脚受力均匀，要求叉脚两端面与孔15.8垂直度要求为0.15mm。换挡叉用
9、螺钉定位，螺纹孔为M10。综上所述，该零件得各项技术要求制订较合理，符合在变速箱中的功用。(3)审查换挡叉的工艺性分析零件图可知，该换挡叉叉脚两端面厚度薄于连接的表面，但减少了加工面积，使用淬火处理提供局部的接触硬度。叉脚两端面面积相对较大，可防止加工过程中钻头钻偏，保证孔的加工精度及孔叉脚两端面的垂直度。其它表面加工精度较低，通过铳削、钻床的粗1图2-2变速器换挡叉CAD零件图Figure2-2CADPartsoftransmissionshiftfork3工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式零件的材料为35钢。常用的毛坯件有铸件、锻件、型材、冲压件和焊接件等。考虑到零件在加工过程中经常承
10、受交变载荷及冲击性载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。且零件的轮廓尺寸不大，参照文献1表1.3-1,可采用模锻成型。3.2 确定毛坯的尺寸公差公差等级：由换挡叉的功用和技术要求，确定该零件的的公差等级为普通级。锻件重量：已知机械加工后换挡叉的重量为3kg,由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为3.5 kg。3.3 锻件形状复杂系数与锻件材质系数的确定(1)锻件形状复杂系数对换挡叉零件图分析计算，可大概确定锻件外轮廓包容体出该换挡叉锻的长度、宽度和高度，即l=136mnrjb=76mmh=72mmp=7.8x10-6kg/mn3由文献2公式2-3可计算件的形状复
11、杂系数S=mt/mn=3.5/(136X76X72X7.8X10-6)=3.5/5.8=0.6故属于S2级。(2)锻件材质系数由于该换挡叉材料为35钢，是碳的质量分数少于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属M级。3.4 锻件分模线形状与零件表面粗糙度根据该换挡叉的形位特点，以对称平分面为分模面，属平直分模线。由零件图可知，该换挡叉各加工表面粗糙度Ra均大于等于3.2um。3.5 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。(1)粗基准的选择选
12、择定位粗基准是要能加工出精基准，同时要明确哪一方面的要求是主要的。粗基准的选择应以下面的几点为原则：a.应选能加工出精基准的毛坯表面作粗基准。b.当必须保证加工表面与不加工表面的位置和尺寸时，应选不加工的表面作为粗基准。c.要保证工件上某重要表面的余量均匀时，则应选择该表面为定位粗基准。d.当全部表面都需要加工时，应选余量最小的表面作为基准，以保证该表面有足够的加工余量3。在铳床上加工变速器换档叉时，以M5.8mm内孔作为粗基准。满足粗基准的选择原则。精基准的选择精基准的选择应从保证零件加工精度出发，同时考虑装夹方便，夹具结构简单。选择时应遵循以下原则：尽量选零件的设计基准作精基准，可以避免因
13、基准不重合引起的定位误差，这一原则称为“基准重合”原则。尽可能使工件各主要表面的加工，采用统一的定位基准，这是“基准统一”原则。当零件主要表面的相互位置精度要求很高时，应采用互为基准，反复加工的原则。选择加工表面本身作为定位基准，即“自为基准”。选择的定位精基准，应保证工件定位准确，夹紧可靠，夹具结构简单，操作方便3o该零件加工时，采用615.8mm内孔作为精基准来加工换档叉叉口前后两侧面。3.6 制定工艺路线工艺路线的拟订是制定工艺规程的关键，其主要任务是选择各个表面的加工方法和加工方案，确定各个表面的加工顺序和工序的组合内容，它与定位基准的选择密切相关。制定工艺路线的出发点，应当是使零件的
14、几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定的条件下，应考虑机床的夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低。工艺方案分析：由于零件表面精度要求较高，所以安排了粗铳和精铳。考虑到015.8mm孔的精度要求较高，安排为钻并扩校加工。精铳时以015.8mm孔定位能保证端面与轴心的位置精度要求。(1)综上分析，确定的加工路线方案一如下：工序I钻并扩校015.8mmJLo工序H粗铳叉口19M5.9两内侧面。工序出粗铳16M56两侧面。工序IV粗铳叉口前后两侧面及R105mm的叉部端面。工序V粗铳14.2槽及16.5父42.9面及
15、16.5父14.5面及11M9.65面。工序VI精铳叉口19M5.9两内侧面。工序VH精铳16M56两侧面。工序Vffl精铳叉口前后两侧面及R105mm的叉部端面。工序IX精铳16.5父42.9面。工序X钻螺纹底孔M10mmL攻M1O1-7H螺纹。工序XI倒角并检查。以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”(2)工艺路线方案二为：工序I粗铳叉口19M5.9两内侧面。工序II钻并扩校015.8mmJLo工序出粗铳16父56两侧面。工序IV粗铳叉口前后两侧面及R105mm的叉部端面。工序V粗铳14.2槽及16.5父42.9面及16.5父14.5面及11M9.65面。工序VI精铳叉口19x5.9两内侧面。工序VH精铳16M56两侧面。
