【正文】 結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，但其加工孔和側(cè)面有精度要求，此外還有小頭孔上的槽要求加工，對精度有一定的要求。換擋叉的底面、大頭孔上兩側(cè)面和大小頭孔粗糙度要求都是 ，所以都要求精加工。其大頭孔與側(cè)面有垂直度的公差要求，所要加工的槽，在其槽兩側(cè)面有平行度公差和對稱度公差要求等。因為零件的尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質(zhì)量均影響機器或部件的裝配質(zhì)量，進而影響其性 能與工作壽命，因此它們的加工必須保證精度要求。零件要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質(zhì)量，同時使加工的勞動量最小。而設(shè)計和工藝是密切相關(guān)的，又是相輔相成的。設(shè)計者要考慮加工工藝問題 ， 工藝師要考慮如何從工藝上保證設(shè)計者的要求。 組合機床是以系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)配以少量的專用部件組成的專用機 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 頁 床。它適宜于在大批、大量生產(chǎn)中對一種或幾種類似零件的一道或幾道工序進行加工。這種機床既有專用機床的結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)率和自動程度較高的特點又具有一定的重新調(diào)整能力以適應(yīng)工件變化的 需要。組合機床廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的行業(yè)如 ： 汽車、拖拉機、電動機、內(nèi)燃機、閥門、縫紉機等制造業(yè) 。 變速器 換擋 叉 、夾具、組合機床 的介紹 換擋叉 是汽車變速器的重要零部件，它接收換擋手柄傳遞的變速信號，來控制齒輪變速箱以相應(yīng)的檔位運行。這就要求 換擋叉 有一定的強度和剛度，工作可靠、穩(wěn)定，以便汽車能很好的變換速度，穩(wěn)定行駛；具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動力矩大、體積小重量輕、傳動效率高、壽命長等特點。 本文所涉及的 換擋叉 是 汽車上所 使用 的。在生產(chǎn)該零件過程中，經(jīng)歷了幾種不同工藝方案的比較，最后選定了合理的工藝方案，從而編制了 工藝卡，確定了該工藝每個工序的加工機床，加工刀具測量選用的量具。以及計算了各個加工步驟的切削余量、切削速度、加工時間、進給量和主軸轉(zhuǎn)速等。 夾具、量具的選擇夾具在其發(fā)展的 200 多年歷史中 ， 大致經(jīng)歷了三個階段 ， 第一階段 ， 夾具在工件加工、制造的各工序中作為基本的夾持裝置 ， 發(fā)揮著夾固工件的最基本功用。隨著軍工生產(chǎn)及內(nèi)燃機 、 汽車工業(yè)的不斷發(fā)展 ， 夾具逐漸在規(guī)模生產(chǎn)中發(fā)揮出其高效率及穩(wěn)定加工質(zhì)量的優(yōu)越性各類定位、夾緊裝置的結(jié)構(gòu)也日趨完善 ， 夾具逐步發(fā)展成為機床 —工件 —工藝裝備工藝系統(tǒng)中相當(dāng)重要的組成部分。這是夾具發(fā)展的第 二階段。這一階段夾具發(fā)展的主要特點是高效率。在現(xiàn)代化生產(chǎn)的今天各類高效率自動化夾具在高效高精度及適應(yīng)性方面已有了相當(dāng)大的提高。隨著電子技術(shù)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)代夾具的自動化和高適應(yīng)性已經(jīng)使夾具與機床逐漸融為一體 ， 使得中小批量生產(chǎn)的生產(chǎn)效率逐步趨近于專業(yè)化的大批量生產(chǎn)的水平。這是夾具發(fā)展的第三個階段 ， 這一階段夾具的主要特點是高精度 。 高適應(yīng)性。可以預(yù)見夾具在不一個階段的主要發(fā)展趨勢將是逐步提高智能化水平。 1908 年美國福持汽車公司率先制造出第一臺組合機床用于汽車零件的加工。 1928 年前蘇聯(lián)開始生產(chǎn)組合機床。我國的組 合機床制造技術(shù)是從 “一五 ”計劃期間“一 汽 ”、 ?洛拖 ??引進組合機床開始的。 1956 年 3 月當(dāng)時的第一機械工業(yè)部第二機器管理局批準(zhǔn)成立了第一專業(yè)設(shè)計處 (即現(xiàn)大連組合機床研究所的前身 )全面引進了前蘇聯(lián)的組合機床通用部件和設(shè)計指導(dǎo)資料開始了我國組合機床的創(chuàng)業(yè)階段。并于同年在大連機床 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 頁 廠制造出我國的第一臺組合機床、 1961 年又制造出我國第一條組合機床自動線。組合機床設(shè)計制造從 “一所一廠 ”起步已發(fā)展到如今 —個獨立的配套齊全的行業(yè)。 變速器行業(yè)概況 我國汽車變速器行業(yè)在經(jīng)歷了改革改造、引進消化、改制重組，在激烈的市場 競爭中在行業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品技術(shù)、經(jīng)營管理等方面取得了較好的發(fā)展。目前，國內(nèi)汽車變速器企業(yè)很多。 20xx年我國生產(chǎn)商用車變速器約 2857臺，同比曾長 %。 20xx年商用車增幅較大，因此商用車變速器增幅也較大。其中由于 20xx年重卡增長 %，大客車產(chǎn)量增長 %，半掛牽引車增長 %，貨車底盤增長 %，因此重型汽車變速器的增幅也較大，一些企業(yè)的出口量也較大 (如法士特重型車變速器 )。 目前國內(nèi)變速器廠家主要有綦江齒輪傳動有限公司、中國第一汽車集團哈爾濱變速箱廠、東風(fēng)汽車變速箱有限公司、杭州前 進齒輪箱集團有限公司等廠家在國內(nèi)變速器廠家競爭的同時，國外變速器廠家也參與到競爭中，如德國 ZF公司、英國艾里遜、美國伊頓、韓國統(tǒng)一等都看好國內(nèi)市場，并且已經(jīng)牢牢占領(lǐng)著高端市場。 課題的研究方法 本題目是學(xué)完了所有基礎(chǔ)課及《機械設(shè)計》等主要專業(yè)課程的實踐性環(huán)節(jié)，在三年級的生產(chǎn)實習(xí)中，已對變速叉有了較深的了解，對其零件的作用也有所了解。 通過對 換擋叉 零件的初步分析，了解其零件的主要特點，加工難易程度，主要加工面和加工粗、精基準(zhǔn)，從而制定出 換擋叉 加工工藝規(guī)程；對于專用夾具的設(shè)計，首先分析零件的加工工藝，選取 定位基準(zhǔn)，然后再根據(jù)切銷力的大小、批量生產(chǎn)情況來選取夾緊方式，從而設(shè)計專用夾具 。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，對我們的設(shè)計能力有所提高，擴大和強化自己所學(xué)的理論知識與技能，提高自己的設(shè)計計算，制圖，編寫技術(shù)文件的能力，學(xué)會正確查閱，使用文獻及工具書等資料，并在設(shè)計中培養(yǎng)自己理論聯(lián)系實際，嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和獨立的工作能力，為以后工作打好基礎(chǔ) 。 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 4 頁 2 零件分析 及毛坯的設(shè)計 零件的作用 題目所給定的零件是變速器換檔叉，如下圖所示。題目所給定的零件是變速器換檔叉 ,它位于傳動軸的端部。主要作用是傳遞扭矩，使變速 器獲得換檔的動力。該零件是以Ф 孔套在軸上，并用 M10 17H 螺紋孔與軸定位，換擋叉腳卡在雙聯(lián)齒輪的軸中，變速操作機構(gòu)通過換擋叉頭部的操縱槽帶動換擋叉與軸一起在變速箱中滑動，換擋叉腳撥動雙聯(lián)齒輪在花鍵軸上滑動，就可實現(xiàn)變速功能，從而實現(xiàn)變速器變速。換擋叉的主要工作面為操縱槽換擋叉腳兩端面，主要配合面為Ф 孔， M10 17H 螺紋孔和換擋叉腳側(cè)面 .該零件屬于特殊形狀零件，但復(fù)雜程度一般。由于換擋叉在工作是表面承受一定的壓力，因此，要求有一定的強度和韌度。 零件的工藝分析 ?由零件圖可知 ，該零件的材料為 35鋼，鍛造成型，由零件的尺寸公差選擇模鍛加工成型，保證不加工表面達到要求的尺寸公差。 該零件需要加工的表面可大致分為以下四類： 1） 。 2）以 。 3）兩插口端面。 4）兩叉口內(nèi)側(cè)面。 5）拔槽兩個側(cè)面。 6）撥槽的內(nèi)側(cè)面 7） M10*17H 的螺紋孔。 其中 ，加工的精度及粗糙度的要求較高，應(yīng)作為加工的重點 。 ?換擋叉技術(shù)要求 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁 表 換擋叉 加工表面 尺寸及偏差（ mm ） 表面粗糙度 Ra 形位公差 叉口兩端面 0 ? ⊥ A 叉口兩內(nèi)側(cè)面 ? Φ 內(nèi)孔 ?? M10 螺紋孔 M10 1 叉頭凸臺兩端面 0 ? 叉頭平臺外表面 叉頭平臺凸面 11 叉頭下表面 該變速器換擋叉結(jié)構(gòu)簡單，屬于典型的叉桿類零件。為實現(xiàn)換擋、變速的功能，其叉軸孔和變速叉軸有配合要求，因此加工精度要求高。叉腳兩端面在工作中需承受沖擊載荷，為增強耐磨性，采用局部淬火， 硬度為 180HBS 左右，為保證換擋叉換擋時叉腳受力均勻，要求叉腳兩端面與孔Φ 垂直度要求為 。換擋叉用螺釘定位，螺紋孔為 M10。 綜上所述，該零件得各項技術(shù)要求制訂較合理，符合在變速箱中的功用。 審查換擋叉的工藝性 分析零件圖可知，該換擋叉叉腳兩端面厚度薄于連接的表面，但減少了加工面積，使用淬火處理提供局部的接觸硬度。叉腳兩端面面積相對較大，可防止加工過程中鉆頭鉆偏，保證孔的加工精度及叉腳兩端面的垂直度。其它表面加工精度較低，通過銑削、鉆床的粗加工就可達到加工要求；而主要工作表 面雖然加工精度相對較高，但也可以在正常得生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟得方法保質(zhì)保量地加工出來?？梢娫摿慵に囆院?。 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 6 頁 圖 換擋叉零件圖 毛坯的設(shè)計 1 選擇毛坯 該零件的材料為 35鋼，考慮到零件在工 作時要求有較高的強度和抗扭性，非加工面的尺寸精度要求較高，以及批量為大批量生產(chǎn)，所以采用模鍛毛坯成型。 2 確定機械加工余量、毛坯尺寸和公差 （ 1） 確定最大輪廓尺寸 根據(jù)零件圖計算零件的最大輪廓尺寸為：長 136mm，寬 80mm，高 70mm （ 2）選擇鍛件公差等級 查手冊模鍛成型，零件材料按中碳鋼，得鍛件公差等級為 12～ 14 級取為 13 級。 （ 3）求鑄件尺寸公差 公差帶相對于基本尺寸對稱分布。 （ 4）求機械加工余量等級 查手冊得按模鍛成型的方法，鍛件材料為 35鋼的機械加工余量等級 EG 級選擇 F 級。 3 確定機械 加工余量 根據(jù)鍛件質(zhì)量、零件表面粗糙度、形狀復(fù)雜程度，取鑄件加工表面的單邊余量 查 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 7 頁 表選 ， 鉆 ，擴 ，粗鉸 精鉸 ， 其他 按相關(guān)表查找選取。 4 確定毛坯 上面查得的加工余量適用于機械加工表面粗糙度 Ra≧ @.Ra＜ @的表面，余量要適當(dāng)加大。 分析本零件，加工表面 Ra≧ @,因此這些表面的毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查的余量即可。（由于有的表面只需粗加工，這時可取所查數(shù)據(jù)的小值） 生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，可采用模鍛毛坯。 5 確定毛坯尺寸公差 毛坯尺寸公差根據(jù)鍛件質(zhì)量、材質(zhì)系數(shù)、形 狀復(fù)雜系數(shù)查手冊得，本零件毛坯尺寸允許偏差為 ，表面粗糙度為 。 6 設(shè)計毛坯圖 查機械制造工藝簡明手冊表 確定各表面的加工總余量： 表 毛坯尺寸圖（具體參照毛坯圖） 加工表面 基本尺寸 鍛件尺寸 拔槽兩側(cè)面 12 Φ 下端面 叉口上端面 叉口下端面 叉口兩側(cè)面 51 48 拔槽內(nèi)側(cè)面 毛坯，未鍛出 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 8 頁 3 工藝路線 的確定 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程 設(shè)計中的重要設(shè)計之一，基面的選擇正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程會問題百 ,出生產(chǎn)無法進行。 粗基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)的選擇影響影響各加工面的余量分配及不需加工表面與加工表面之間的位置精度。為了保證叉口上下平面與 孔的垂直度要求以及叉口上下面的加工余量分配均勻，所以選擇叉口的上端面作為第一道工序的定位基準(zhǔn)。 . 精基準(zhǔn)的選擇 以第一道工序中的已加工面作為下到工序的定位平面，以 孔的中心軸線為定位基準(zhǔn)，確保設(shè)計基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)的重合，以減少加工誤差。 制定機械加工工藝路線 工藝路線一： 工序一： 鉆，擴，鉸 φ 工序二： 粗銑 Φ15上、下端面 工序三： 粗銑叉口前后兩側(cè)面 工序四： 精銑叉口前后兩側(cè)面 工序五： 粗銑 1656 兩側(cè)面 工序六： 精銑 1656 兩側(cè)面 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 9 頁 工序七： 粗銑叉口 19 兩內(nèi)側(cè)面 工序八： 精銑叉口 19 兩內(nèi)側(cè)面 工序九： 銑槽 、 粗銑 面 銑 面 銑 面 工序十： 精銑 面 工序十一： 攻螺紋 M10x1H7 工藝路線二： 工序一： 粗銑 Φ15 上、 下端面 工序二： 粗銑叉口前后兩側(cè)面 工序三： 精銑叉口前后兩側(cè)面 工序四： 粗銑 1656 兩側(cè)面 工序五： 精銑 1656 兩側(cè)面 工序六： 粗銑叉口 19 兩內(nèi)側(cè)面 工序七： 精銑叉口 19 兩內(nèi)側(cè)面 工序八： 鉆，擴，鉸 ? 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 10 頁 工序九： 銑槽 粗銑 面 銑 面 銑 面 工序十： 精銑 面 工序十一： 攻螺紋 M10x1H7 工藝路線三： 工序一： 粗銑 Φ15上、下端面 工序二： 鉆，擴，鉸 ? 工序三： 粗銑叉口前后兩側(cè)面 工序四： 精銑叉口前后兩側(cè)面 工序五： 粗銑 1656