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1、 毕业设计（论文）变速器换挡叉的机械加工工艺及夹具设计院 别控制工程学院专业名称过程装备与控制工程班级学号学生姓名指导教师2013年6月13日 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第 I 页变速器换挡叉的机械加工工艺及夹具设计摘 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。优点是可以从一种速度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。本课题根据调查研究所提供的数据和有关技术资料，运用机械制造技术理论等相关专业知识对变速器换挡叉零件的作用和工艺进行了分析和计算，并对该换挡叉的加工工艺以及其夹具进行了优化设计。本论文制定了变速器换挡叉
2、的工艺规程方案，拟定了夹具设计方案并完成了其第五工序的夹具结构设计。最后通过使用AUTOCAD绘制装配图和零部件图.关键词：换档叉；工艺；夹具Transmission shift fork mechanical processing technology and fixture design Author：Bao Lisheng Tutor：Ma LianjieAbstractThe transmission shift fork is located in the spindle box. The main function is to transfer torque, power tran
3、smission gain shift. The advantages can be changed directly to another speed from a speed, without the need to go through a series of intermediate, so the transmission is very convenient; the disadvantage is the relatively complex. This topic provides according to the investigation data and relevant
4、 technical data, application and process knowledge of mechanical manufacturing technology and other related professional theory of transmission shifting fork of the parts are analyzed and calculated, and the processing technology of the shifting fork and the jig design is optimized. This paper devel
5、oped a process scheme of transmission shift fork, the design of fixture and the fixture structure design of the fifth. Finally, by using the AUTOCAD assembly drawing and parts drawing.Keywords: shift fork; technology; fixture目 录目 录III1绪论11.1课题背景11.2变速器换挡叉、夹具、组合机床的介绍21.3变速器行业概况31.4课题的研究方法32零件分析及毛坯的设计
6、42.1零件的作用42.2零件的工艺分析42.3审查换挡叉的工艺性52.4毛坯的设计63工艺路线的确定83.1基面的选择83.2粗基准的选择83.3精基准的选择83.4制定机械加工工艺路线83.5工艺路线比较113.6选择量具124确定切削用量及时间定额135专用夹具的设计245.1问题的提出245.2夹具设计24结 论27致 谢28参考文献29附 录301绪论1.1课题背景机械加工工艺及其工装设计是毕业前对专业知识的综合运用训练。机械加工工艺过程是指用机械加工的方法改变生产对象的形状、尺寸、相对位置以及性能使其成为零件的过程。机械加工工艺过程直接决定零件及产品的质量和性能，对产品的成本、生产
7、周期都要较大的影响，是整个工艺过程的重要组成部分。机械加工工艺规程是生产准备、生产组织、计划调度的主要依据，是指导工人操作的主要技术文件，也是工厂和车间进行设计或技术改造的重要原始资料。工艺规程的制定须严格按照规定的程序和格式进行，并随技术的进步和企业发展，定期修改完善。随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。车床的换挡叉位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照操作者的要求工作，获得所需的速
8、度和扭矩的作用。零件下方的孔与操纵机构相连，而上方的半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。换挡叉是机车变速箱中一个重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，但其加工孔和侧面有精度要求，此外还有小头孔上的槽要求加工，对精度有一定的要求。换挡叉的底面、大头孔上两侧面和大小头孔粗糙度要求都是3.2Ra，所以都要求精加工。其大头孔与侧面有垂直度的公差要求，所要加工的槽，在其槽两侧面有平行度公差和对称度公差要求等。因为零件的尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工必须保证精度要求
9、。零件要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能够保证加工质量，同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题，工艺师要考虑如何从工艺上保证设计者的要求。组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础配以少量的专用部件组成的专用机床。它适宜于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。这种机床既有专用机床的结构简单、生产率和自动程度较高的特点又具有一定的重新调整能力以适应工件变化的需要。组合机床广泛应用于大批量生产的行业如：汽车、拖拉机、电动机、内燃机、阀门、缝纫机等制造业。1.2变速器换挡叉、夹具、组合机床的介
10、绍换挡叉是汽车变速器的重要零部件，它接收换挡手柄传递的变速信号，来控制齿轮变速箱以相应的档位运行。这就要求换挡叉有一定的强度和刚度，工作可靠、稳定，以便汽车能很好的变换速度，稳定行驶；具有结构紧凑、传动力矩大、体积小重量轻、传动效率高、寿命长等特点。本文所涉及的换挡叉是汽车上所使用的。在生产该零件过程中，经历了几种不同工艺方案的比较，最后选定了合理的工艺方案，从而编制了工艺卡，确定了该工艺每个工序的加工机床，加工刀具测量选用的量具。以及计算了各个加工步骤的切削余量、切削速度、加工时间、进给量和主轴转速等。夹具、量具的选择夹具在其发展的200多年历史中，大致经历了三个阶段，第一阶段，夹具在工件加
11、工、制造的各工序中作为基本的夹持装置，发挥着夹固工件的最基本功用。随着军工生产及内燃机、汽车工业的不断发展，夹具逐渐在规模生产中发挥出其高效率及稳定加工质量的优越性各类定位、夹紧装置的结构也日趋完善，夹具逐步发展成为机床工件工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分。这是夹具发展的第二阶段。这一阶段夹具发展的主要特点是高效率。在现代化生产的今天各类高效率自动化夹具在高效高精度及适应性方面已有了相当大的提高。随着电子技术数控技术的发展现代夹具的自动化和高适应性已经使夹具与机床逐渐融为一体，使得中小批量生产的生产效率逐步趋近于专业化的大批量生产的水平。这是夹具发展的第三个阶段，这一阶段夹具的主要特点是高
12、精度。高适应性。可以预见夹具在不一个阶段的主要发展趋势将是逐步提高智能化水平。1908年美国福持汽车公司率先制造出第一台组合机床用于汽车零件的加工。1928年前苏联开始生产组合机床。我国的组合机床制造技术是从“一五”计划期间“一汽”、洛拖引进组合机床开始的。1956年3月当时的第一机械工业部第二机器管理局批准成立了第一专业设计处(即现大连组合机床研究所的前身)全面引进了前苏联的组合机床通用部件和设计指导资料开始了我国组合机床的创业阶段。并于同年在大连机床厂制造出我国的第一台组合机床、1961年又制造出我国第一条组合机床自动线。组合机床设计制造从“一所一厂”起步已发展到如今个独立的配套齐全的行业
13、。1.3变速器行业概况我国汽车变速器行业在经历了改革改造、引进消化、改制重组，在激烈的市场竞争中在行业规模、产品技术、经营管理等方面取得了较好的发展。目前，国内汽车变速器企业很多。2007年我国生产商用车变速器约2857台，同比曾长21.6%。2007年商用车增幅较大，因此商用车变速器增幅也较大。其中由于2007年重卡增长76.6%，大客车产量增长46.3%，半挂牵引车增长95.6%，货车底盘增长32.8%，因此重型汽车变速器的增幅也较大，一些企业的出口量也较大(如法士特重型车变速器)。目前国内变速器厂家主要有綦江齿轮传动有限公司、中国第一汽车集团哈尔滨变速箱厂、东风汽车变速箱有限公司、杭州前
14、进齿轮箱集团有限公司等厂家在国内变速器厂家竞争的同时，国外变速器厂家也参与到竞争中，如德国ZF公司、英国艾里逊、美国伊顿、韩国统一等都看好国内市场，并且已经牢牢占领着高端市场。1.4课题的研究方法本题目是学完了所有基础课及机械设计等主要专业课程的实践性环节，在三年级的生产实习中，已对变速叉有了较深的了解，对其零件的作用也有所了解。通过对换挡叉零件的初步分析，了解其零件的主要特点，加工难易程度，主要加工面和加工粗、精基准，从而制定出换挡叉加工工艺规程；对于专用夹具的设计，首先分析零件的加工工艺，选取定位基准，然后再根据切销力的大小、批量生产情况来选取夹紧方式，从而设计专用夹具。通过这次毕业设计，
15、对我们的设计能力有所提高，扩大和强化自己所学的理论知识与技能，提高自己的设计计算，制图，编写技术文件的能力，学会正确查阅，使用文献及工具书等资料，并在设计中培养自己理论联系实际，严肃认真的工作作风和独立的工作能力，为以后工作打好基础。2零件分析及毛坯的设计2.1零件的作用 题目所给定的零件是变速器换档叉，如下图所示。题目所给定的零件是变速器换档叉,它位于传动轴的端部。主要作用是传递扭矩，使变速器获得换档的动力。该零件是以15.8孔套在轴上，并用M101-7H螺纹孔与轴定位，换挡叉脚卡在双联齿轮的轴中，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15.8
