变速器拨叉机械制造工艺及夹具设计

    摘要：汽车制造工艺学课程设计,是在学完汽车制造工艺学后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。      通过课程设计达到以下目的：

1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。

2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过学生亲手设计夹具的训练，提高结构设计的能力。

3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。

关键词：拔叉；工艺分析；工艺规格设计；夹具设计

序言：

    拨叉是用来推动变速器齿轮,改变齿轮位置的工具，通过将齿轮改变位置来改变齿比,以达到变速的目的，变速器的齿轮都是装载主轴和副轴上,通过拨叉来推动它们前进或者后退,就可以改变齿比，所以它对汽车领域的作用是非常重要的。

一、零件的分析

1.1 零件的作用

    题目所给的零件是汽车变速器的拨叉。它位于汽车变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件的φ25孔与操纵机构相连，φ55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。两件零件铸为一体，加工时分开。

1.2 零件的工艺分析

    零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：

1．小头孔φ25；

2.小头孔轴线侧面端面的距离

3．大头半圆孔Ф及其端面；

4.两孔中心距Ф

5．16×8槽；

6．φ40外圆斜面；

7. 工件尺寸为40的外侧面

8．大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.1mm；槽端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.08m。

    由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。

二、工艺规程设计

2.1 确定毛坯的制造形式

    已知此拨叉零件的生产类型为中批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。

    零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择铸件毛坯。查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5，选用铸件尺寸公差等级为CT-12。

2.2 基面的选择

    基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，甚至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。

    因本零件毛坯是金属模铸造成型，铸件精度较高，所以选择Φ40mm圆一个端面作为粗基准加工另一个端面。再加一个钩形压板和一个V形块限制自由度，达到完全定位。

（2）精基准的选择。

    主要因该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。

2.3 制定工艺路线

    根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

1．工艺路线方案一

工序1  粗镗，半精镗φ55孔

工序2  粗铣，精铣φ55孔两端面

工序3  铣断，使之为两个零件

工序4  粗铣，精铣尺寸为40的外侧面

工序5  铣φ40外圆斜面

工序6  铣16×8槽

工序7  钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔

工序8  去毛刺；

工序9  终检。

2．工艺路线方案二

工序1   铣断，使之为两个零件

工序2   钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔

工序3   粗铣，精铣尺寸为40的外侧面

工序4   铣16×8槽

工序5   粗镗，半精镗φ55孔

工序6   粗铣，精铣φ55孔两端面

工序7   铣φ40外圆斜面

工序8  去毛刺；

工序9  终检。

3．工艺方案的比较与分析

    上述两个方案的特点在于：方案一是先加工φ55孔，以便于后续加工，并利用了两件合铸的优势，提高了工作效率，然后在铣床上把所有铣的工序全部弄完，省去了在各机床间切换的麻烦，最后加工孔；方案二是先铣断，使之为两个工件，分别加工。先加工小头孔，然后以小头孔为基准，进行其他工序的加工。显然，方案二不如方案一效率高。但由于大头孔端面和槽都与小头孔有垂直度要求，可以先加工小头孔，后加工槽；大头孔应该利用两件合铸的优势，所以还是先加工φ55大头孔。可以将工序定为：

工序1  粗镗，半精镗φ55孔，以φ40外圆面为粗基准，选用T740型卧式金刚镗床和专用夹具

工序2  铣断，使之为两个零件，选用X60卧式铣床和专用夹具。

工序3  钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔，以Φ40外圆为定位基准，选用Z5125A立式钻床和专用夹具。

工序4  粗、精铣φ55孔两端面，以φ25孔定位，选用XA6132卧式铣床和专用夹具。

工序5  铣φ40外圆斜面，以φ25孔定位，选用XA6132卧式铣床和专用夹具。

工序6  粗铣、精铣尺寸为40的外侧面，以φ25孔定位，选用XA6132卧式铣床和专用夹具。

工序7  铣16×8槽，以φ25孔定位，选用x61W型万能铣床和专用夹具。

工序8  去毛刺；

工序9  终检。

这样，看起来工序简洁且保证了垂直度的要求，还能充分利用两件合铸的优势。

2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

    “CA6140车床拨叉”；零件材料为HT200，硬度190～210HB，毛坯重量1.12kg，生产类型中批量，铸造毛坯。

1.毛坯图

2、圆柱表面工序尺寸：

加工表面	加工内容	加工余量	精度等级	工序尺寸	表面粗糙度
φ55IT12	铸件	6.0	CT12
	粗镗	4.0	IT12		6.3
	半精镗	2.0	IT10		3.2
φ25IT7	钻孔	23	IT11
	扩孔	1.8	IT10		6.3
	粗铰孔	0.14	IT8		3.2
	精铰孔	0.06	IT7		1.6

3、平面工序尺寸：