变速拨叉零件的机械加工工艺及工艺装备设计摘要：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φ25023.00+；2.小头孔轴线侧面端面的距离03.023-3．大头半圆孔Ф4.0055+及其端面；4.两孔中心距Ф1.02.05.134--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：3、平面工序尺寸：2.5.1工序1：粗镗，半精镗φ55孔机床：T740型卧式金刚镗床，加专用夹具刀具：选用90°硬质合金YT5镗刀，1. 粗镗孔至φ53mm(1)背吃刀量ap单边余量Z＝2 mm,可一次切除，则ap＝2mm。
（2）进给量f查得f=0.21 mm/r(3)切削速度vc查得vc=1.28 m/s则，ns ＝1000vπd＝1000×1.28π×53=7.69 r/s (461.5 r/min)按机床选取n w =7.16 r/s ( 430 r/min) 所以实际切削速度v c = nd π1000 = 7.16×53×π1000=1.19 m/s (4)切削工时tt= Li+Lw+Lo nf = 17+2+1430×0.21=0.22 min2.半精镗孔至φ55 mm选用一个刀杆，T60卧式镗床同时对工件进行粗，半精镗孔，故进给量，切削速度及工时均与前相同 即：f=0.21 mm/rn w =7.16 r/s ( 430 r/min) t=0.22 min2.5.2工序2： 铣断机床：选用X60卧式铣床，专用夹具刀具：中齿锯片铣刀 d=160mm L=4 mm z=40 刀具寿命：查表高速钢切断铣刀 d≤40T=45 min （1）.切削用量a pa p =17 mm 一次走刀切断 （2）.进给量f z 查得f z =0.1 mm/z （3）.切削速度v c查表 ：v c =54.9 m/min 查得v c =1.28 m/sn s ＝1000v πd ＝1000×54.9/(3.14×160)=109r/min根据x60 卧式铣床说明书《设计手册》表 按机床选取n w ==100r/min 所以实际切削速度v c = nd π1000=160×100×3.14/1000=50.24 m/min （4）.计算基本工时此时工作台每分钟进给量f m 应为：min /400100401.0mm n Z f f w z m =⨯⨯==查《切削手册》表4.2-40，刚好有min /400mm f m =。
计算切削基本工时： t m =l+y+Δfm =160+40400 =0.5 min2.5.3工序3： 钻、扩、粗铰、精铰Φ25孔。
1.加工条件工件材料：灰铸铁HT200加工要求：钻Φ25的孔，其表面粗糙度值为Rz=1.6 μm ；先钻Φ23的孔在扩Φ24.8的孔，再粗铰Φ24.94孔，再精铰Φ25孔。
机床：Z5125A 立式钻床，专用夹具。
刀具：Φ23麻花钻，Φ24.8的扩刀，铰刀。
2.计算切削用量 （1）钻Φ23的孔。
①进给量查《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》P47表2-23钻孔进给量f 为0.39~0.47 mm/r ，由于零件在加工∅23mm 孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则f=(0.39~0.47)×0.75=0.29~0.35mm/r ，查表得出，现取f=0.25mm/r 。
此工序采用Φ23的麻花钻。
所以进给量f= 0.25mm/z ② 钻削速度切削速度：根据手册表2.13及表2.14，查得切削速度V=18m/min 。
n s ＝1000v πd min)/(24.24923181000r =⨯⨯=π根据手册ns=300r/min,故切削速度为 v c = nd π1000 min)/(67.21100030023m =⨯⨯=π ③ 切削工时l=23mm ，l 1=13.2mm.查《工艺手册》P 9-143表9.4-31，切削工时计算公式：(min)55.125.03002.132380211=⨯++=++=nwf l l l tm（2）扩Φ24.8的孔① 扩孔的进给量查《切削用量手册》表2.10规定,查得扩孔钻扩Φ24.8的孔时的进给量,并根据机床规格选取F =0.3 mm/z ②切削速度扩孔钻扩孔的切削速度,根据《工艺手册》表28-2确定为V =0.4V 钻其中V 钻为用钻头钻同样尺寸的实心孔时的切削速度.故V =0.4×21.67=8.668m/min min)/(3.1118.24668.810001000r dw v ns =⨯⨯==ππ 按机床选取nw =195r/mi n. ③切削工时切削工时时切入L1=1.8mm,切出L2=1.5mm (min)4.13.01955.18.180211=⨯++=++=nwf l l l tm（3）粗铰Φ24.94的孔① 粗铰孔时的进给量根据有关资料介绍,铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的1/2~1/3,故 F=1/3f 钻=1/3×0.3=0.1mm/r V=1/3V 钻=1/3×21.67=7.22m/minmin)/(2.9294.2422.710001000r dw v ns =⨯⨯==ππ ②切削速度按机床选取nw =195r/min ,所以实际切削速度min)/(27.151********.241000m dwnw V =⨯⨯==ππ③切削工时切削工时,切入l2=0.14mm,切出l1=1.5mm.(min)18.41.01955.114.080211=⨯++=++=nwf l l l tm（4）精铰Φ25的孔① 精铰孔时的进给量根据有关资料介绍,铰孔时的进给量和切削速度约为钻孔时的1/2~1/3,故 F =1/3f 钻=1/3×0.3=0.1mm/r V =1/3V 钻=1/3×21.67=7.22m/minmin)/(975.912522.710001000r dw v ns =⨯⨯==ππ ②切削速度按机床选取nw =195r/min ,所以实际切削速度min)/(3.151000195251000m dwnw V =⨯⨯==ππ③切削工时切削工时,切入l2=0.06mm,切出l1=0mm.(min)1.41.0195006.080211=⨯++=++=nwf l l l tm2.5.4工序4：粗铣，精铣φ55孔上、下端面1.粗铣φ55孔上下端面。