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1、（燕山大学 机械工程学院）摘要：我们的课题为变速叉的设计，设计目的为设计变速叉的锤上模锻工艺以及变速叉模具型槽、尺寸的设计。我们首先通过三维造型的方法绘出零件三维图进而研究其模锻工艺及模具设计，主要流程为一、绘制锻件图，二、计算锻件的主要参数，三、确定吨位 ，四、确定毛边槽形式和尺寸，五、绘制计算毛坯图，六 、制坯工步选择，七、确定毛坯尺寸，八 、工艺设计，九、型槽的设计，十、锻模结构设计，十一、型槽排布图。最终设计出满足要求的工艺及模具。1 零件的工艺分析1.1零件的功用、结构及特点该零件是以20 孔套在轴上，变速叉脚卡在双联齿轮的槽中，变速操纵机构通过变速叉头部的操纵槽带动变速叉与轴一起在
2、变速箱中滑动，变速叉脚拨动双联齿轮在花键轴上滑移，从而实现变速。 变速叉的主要工作表面为操纵槽和变速叉脚两端面。主要配合面为20孔、M12螺纹孔和变速叉脚内侧面 69mm 。该零件属特殊形状零件，但复杂程度一般。1.2主要加工表面及要求(1）变速叉安装孔：孔径20，表面粗糙度Ra6.3m；(2）变速叉脚端面：厚度为9，两端面对孔20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24，端面进行高频淬火，硬度HRC45-53。(3）变速叉脚内侧面：宽度尺寸69，端面进行高频淬火，硬度HRC45-53。(4）操纵槽：宽度为16 ，深度为20，表面粗糙度Ral2.5m。2零件图的三维造型2.1
3、二维零件图 2.2三维零件图3 变速叉模锻工艺的设计3.1 绘制锻件图3.1.1确定分模面 由于该零件是头部尺寸较大的长轴类锻件，不宜直线分模。为保证角处能充满，应以折线分模。 3.1.2 确定工余量和公差 锻件质量约0.72kg，零件材料为45钢，即材质系数为M1 。锻件形状复杂系数为4级复杂系数S4。(1) 查手册查得: 高度公差 长度公差 宽度公差 允许的错移量0.6mm，允许的残留毛边量0.7mm，允许的表面缺陷度0.75mm。(2)查手册得水平方向和厚度方向的单边余量分别为 量分别为：1.5-2.0，取1.5。(3) 模锻斜度 零件图上的技术条件已经注明模锻斜度为7。(4) 圆角半径
4、 锻件的单边余量为为1.5 外圆角半径 r=1.5+2=3.5mm 内圆角半径 R=(23)r 取R=7mm3.1.3 二维锻件图3.1.4三维锻件图3.15 热锻件图的确定热锻件图尺寸： 根据材料 取1%（1） 二维热锻件图（2）三维热锻件图3.2计算锻件的主要参数(1) 锻件在平面上的投影面积为7183mm2(2) 锻件周边长度为587mm(3) 锻件体积为91735mm3(4) 锻件的质量为0.72kg3.3确定锻锤吨位锻锤吨位确定的经验公式: 因变速叉为大批量生产,需要高生产率,取较大的系6.3,K=1.0,于是： 3.4确定毛边槽形式和尺寸(1) 本图4-63毛边槽形式，其尺寸按表4
5、-14确定，选定毛边槽尺寸为：（2）杆部分叉较宽，分料困难，流入毛边槽金属较少，将该处b1减少12mm使型槽安排紧凑，增大承压面积。（3）锻件毛边体积为: 3.5 绘制计算毛坯图根据零件形状特点，选取37个截面，分别计算F锻 F毛 F计毛坯体积为: 根据毛坯截面图和直径图可计算出平均截面积和平均直径，即：3.6制坯工步选择 由课本图4-59知此锻件应采用拔长滚挤制坯工步，模锻工艺方案为：拔长开式滚挤弯曲预 锻终锻 考虑到型槽排布将开式滚挤改成闭式滚挤最终的工艺为：拔长闭式滚挤弯曲预 锻终锻3.7确定毛坯尺寸(1)坯料截面积计算 (2) 坯料的体积按下式计算： (3) 坯料长度计算L钳 =5mm
6、;坯料长度L坯为： 带入数据得：L坯= 138.92mm；取L坯= 140mm3.8 工艺设计1、下料：5000KN剪切机冷切2、加热：12201240。3、模锻：2.0t模锻锤，拔长闭式滚挤 弯曲预锻终锻4、热切边：1600KN切边压力机5、打磨毛刺：砂轮机6、热处理：调质 7、冷校正8、冷压准9、检验3.9 型槽的设计3.9.1 拔长型槽的设计采用开式拔长型槽（1）坎部高度：（2）坎长：（3）型槽宽度：（4）其他尺寸： （5）拔长二维图： 3.9.2滚挤型槽的设计（1）滚挤型槽高度h ： 闭式滚挤 取0.75 取1.10 （2）滚挤型槽宽度 又因为 所以型槽等宽取B=60mm （3）滚挤型
7、槽长度L L=187mm（4）钳口和毛刺槽尺寸 钳口处： 取 m=20m 毛刺槽:a=6mm c=25mm b=30mm R3=6 mm R4=6mm（5）滚挤型槽二维图3.9.3弯曲型槽的设计 （1）处高度尺寸： （2）形槽宽度： （3）上下模间隙查表得： （4）滚挤型槽二维图 3.9.4预锻型槽设计（1）预锻型槽的宽与高 坯料在终锻型槽中以镦粗的方式成形，所以预锻型槽高度尺寸比终锻高25 ，取 3mm 宽度比终锻小12 mm， 取2mm。横截面积终锻大1%3%，按下式计算： （2）模锻斜度：7。（3）坯料台 取A=18mm （4）预锻型槽二维图 （5）预锻件二维图 3.9.5 终锻型槽设计
8、（1）钳口尺寸： （2）终锻型槽图（3）终锻件图 3.10锻件锻造变形过程 下料： 拔长： 滚挤：弯曲：预锻：终锻：3.11 型槽结构设计3.11.1 型槽布排：从左到右依次是：弯曲预锻终锻滚挤拔长 终锻型槽中心与燕尾槽中线距离为40mm3.11.2 型槽壁厚 （1）模锻模具的最小外壁厚： 模锻模具的型槽间壁厚: （2）制坯模具的最小外壁厚：制坯模具的型槽间壁厚：3.11.3平衡锁扣设计 3.11.4二维型槽排布图3.11.5三维型槽排布图 （1）上模 （2）下模 4结论 这次课程设计我们组设计的零件为变速叉，它是换挡机构的拨叉装置，它接收换挡手柄传递的信号，来控制齿轮变速箱，以相应的档位运行
9、。这就要求拨叉装置性能可靠、稳定，以便能很好地变换速度，它具有结构紧凑。传动力矩大、体积小、重量轻、传动效率高的特点。 此件所选材料为45钢，在机加工中，它的主要加工面试孔、拨叉叉口端面。槽盒圆台端面等处，在加工中由于面的加工精度要比孔德加工容易保证，因此，在设计中采用先面后孔德原则，并将孔与平面的加工划分为粗加工和精加工阶段，以保证加工精度。在本设计中，先以一个端面作为粗基准面加工出一个基准面，然后，再以该基准面加工基准孔，孔应留一点精加工余量，因为后面的工序以孔作基准，会对孔的尺寸精度和表面粗糙度产生一定的影响。在后面的工序中，均以该孔为定位基准加工拨叉叉口两端面、孔、底平面、圆台端面、槽
10、和斜平面等。 在这次课程设计中，深刻体会到设计一个看似简单的零件的复杂，从看到这个零件开始，则要进行零件图的三维造型和锻件图的制定与绘制、坯料质量和尺寸确定、变形工艺的制定，锻造设备吨位的计算与选择、型槽尺寸和结构的设计。每一个步骤都必须细致谨慎的研究，且为下一个步骤做好准备，每一个细节都要考虑到，通过此次课程设计让我们了解到做设计并不是想象的那么轻松，潇洒而是应抱着严谨的态度进行全面的考虑。另外通过这次课程设计我们也了解到任何一个细节都会起到至关重要的作用，工艺设计的合理与否，型槽布排的科学与否等等都会对整个设计造成很大的影响。 在以后的学习工作中我们应该更加注重细节，熟悉各种工艺变形变形的特点，不断的融汇所学的知识，使自己能更好地设计出满意的零件。注重团队合作，集思广益，提出不同的观点才能有所创新，才能更好的更完善的完成设计任务，得到质量更好的零件，获得更好的效率。5参考文献（1）姚泽坤 锻造工艺学与模具设计 西北工业大学出本社（2）张志文 锻造工艺学 机械工业出版社（3）锻工手册编写组 锻工手册机械工业出版社（4）黄荣强 锻模设计基础 中国铁道出版社（5）锻模典型结构 上海机电管理局20
