拨叉说明指导书完整版.doc

学号
06130200
成绩

课程设计阐明书

系 别 机电工程系
专 业 机械设计制造及其自动化
课程名称 《制造技术基本课程设计》
学 号 06130200
姓 名
指引教师 张0光
任务名称 拨叉夹具设计
设计时间 2-6月

年 6 月 25 日

1. 零件分析 3
1.1 零件作用 3
1.2 拨叉技术规定 3
1.3 零件工艺性分析 4
1.4 拟定拨叉生产类型 4
2. 毛坯 5
2.1. 拟定毛坯成型办法 5
2.2. 铸件构造工艺性分析 5
2.3. 加工余量拟定 5
2.4. 毛坯图绘制 6
2.4.1. 毛坯图表达 6
2.4.2. 毛坯图绘制办法 6
3. 拟定拨叉工艺路线 7
3.1. 粗基准选取 7
3.2. 精基准选取 7
3.3. 加工阶段划分 7
3.4. 工序集中与分散 7
3.5. 各表面加工方案选取 7
3.6. 制定机械加工工艺路线 8
4. 夹具设计 8
4.1. 夹具设计任务 8
4.2. 夹具构造方案 8
4.2.1. 定位方案 8
4.2.2. 夹紧机构 9
5. 心得 10

• 零件分析
• 零件作用
CA6140车床拨叉零件用在车床变速机构中，如图1-1 。重要起换档，使主轴回转运动按照工作者规定工作，获得所需速度和扭矩作用。拨叉通过叉轴孔φ25mm安装在变速叉轴上，与操纵机构相连，拨叉脚φ55mm半孔则是夹在双联变速齿轮槽中，当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构通过拨叉头部操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动双联滑移齿轮在花键轴上滑动以变化档位，从而变化车床主轴转速。 
拨叉在换挡时要承受弯曲应力和冲击载荷作用，因而零件应具备足够强度、刚度和韧性，以适应拨叉工作条件。拨叉重要表面为拨叉脚两端面、变速叉轴孔φ25H7和操纵槽，在设计工艺规程时应重点予以保证。
图1-1
• 拨叉技术规定
该拨叉技术规定列于表1-1中
加工表面
基本尺寸/mm
公差及精度
表面粗糙度Ra/mm
形位公差/mm
拨叉脚内表面
∅55
IT13
3.2

拨叉脚两端面
12
IT11
3.2
垂直度0.1
变速叉轴孔
∅25
IT7
1.6

操纵槽内侧面
16
IT11
3.2
垂直度0.08
操纵槽底面
8
IT13
6.3

操纵槽下端面
23
IT12
3.2

∅40外圆斜面
17
IT13
6.3

表1-1
• 零件工艺性分析
分析拨叉零件图可知，拨叉头部一段面和拨叉脚两端面在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了换挡时叉脚端面接触刚度；φ25mm孔和φ55mm孔端面均为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔加工精度；此外，该零件除重要工作表面外，别的表面加工精度均较低，通过铣削、钻削一次加工就可以达到加工规定；重要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常生产条件下，采用较经济办法保质保量地加工出来。由此可见，该零件工艺性较好。
• 拟定拨叉生产类型
依设计题目知：Q=6500台/年，m=1件/台， ，工件工作过程中不会受到冲击载荷，毛坯选用铸件，结合生产实际，备品率a%和废品率b%分别为3%和0.5%。
N=Qm（1+a%）（1+b%）=6500×1×（1+3%）×（1+0.5%）=6728.475件/年
依照拨叉质量由表1-2可知，该拨叉属于轻型零件，再由标1-3可知该拨叉生产类型为大批生产。
表1-2

表1-3

• 毛坯
• 拟定毛坯成型办法
该零件材料为HT200，考虑到拨叉在工作过程中受力不大，轮廓尺寸也不大，各处壁厚相差较小，从构造形式看，几何形体不是很复杂，并且该零件年产量为6500件/年，采用锻造生产比较适当，故可采用锻导致形。
• 铸件构造工艺性分析
该零件材料为HT200，考虑到拨叉在工作过程中受力不大，轮廓尺寸也不大，各处壁厚相差较小，从构造形式看，几何形体不是很复杂，并且该零件年产量为3000件/年，采用锻造生产比较适当，故可采用锻导致形。
• 加工余量拟定
按手工砂型锻造，灰铸铁，查得加工余量级别为IT8-IT12，取锻造尺寸公差为10级，加工余量级别为F，得RMA数值为1.5mm。 
由公式R=F+2RMA+CT/2（外圆面进行机械加工时用） 
R=F-2RMA-CT/2（内腔面进行机械加工时用）得： 
毛坯基本尺寸： 
φ25孔 R=F-2RMA-CT/2=25-1.5*2-2.4/2=20.8mm 
φ55左右端面厚度R=F+2RMA+CT/2=12+2*1.5+2.2/2=16.1mm
圆柱切削面 R=F+RMA+CT/2=17+1.5+2.4/2=19.7mm
槽端面 R=F+RMA+CT/2=23+1.5+2.4/2=25.7mm
φ55孔 R=F-2RMA-CT/2=55-1.5*2-2.8/2=50.6mm
操纵槽内侧面 R=F-2RMA-CT/2=16-1.5*2-2,2/2=11.9mm
操纵槽底面 R=F+RMA+CT/2=8+1.5+2/2=10.5mm
拨叉脚底面 R=F+RMA+CT/2=134.5+1.5+3.6/2=137.8mm
如图2-1所示

图2-1

• 毛坯图绘制
• 毛坯图表达
毛坯总余量拟定后来，便可绘制毛坯图。其表达办法如下：
①实线表达毛坯表面轮廓，以双点划线表达经切削加工后表面，在剖视图上可用交叉线表达加工余量。
②毛坯图上尺寸值涉及加工余量在内。可在毛坯图上注明成品尺寸（基本尺寸）但应加括号。
③在毛坯图上可用符号表达出机械加工工序基准。
④在毛坯图上注有零件检查重要尺寸及其公差，次要尺寸可不标注公差。
⑤在毛坯图上注有材料规格及必要技术规定。如材料及规格、毛坯精度、热解决及硬度、圆角半径、分模面、起模斜度、内部质量规定（气孔、缩孔、夹砂）等。
• 毛坯图绘制办法
毛坯图绘制办法如下。
①用粗实线表达毛坯表面形状，以双点划线表达经切削加工后表面。
②用双点划线画出经简化了次要细节零件图重要视图，将拟定加工余量叠加在各相应被加工表面上，即得到毛坯轮廓，用粗实线表达。注意画出某些特殊余块，例如热解决工艺夹头、机械加工用工艺搭子等。比例1：1。
③和普通零件图同样，为表达清晰某些内部构造，可画出必要剖视图、剖面图。对于由实体上加工出来槽和孔，不必专门剖切，由于毛坯图只规定表达清晰毛坯构造。

• 拟定拨叉工艺路线
• 粗基准选取
作为粗基准表面应平整，没有飞边、毛刺或其她表面缺欠。本次选取拨叉头部φ40外圆和右端面作为粗基准。采用φ40外圆定位加工内孔可保证孔壁厚均匀；采用拨叉头右端面做粗基准加工拨叉脚左端面，接着以左端面为基准加工右端面，可觉得后续准备好精基准。
• 精基准选取
依照拨叉零件技术规定和装配规定，选取拨叉设计基准叉脚左端面、叉脚内孔表面和叉轴孔作为精基准，符合基准重叠原则；同步，零件上诸多表面都可以采用该组表面作为精基准，又遵循了基准统一原则；叉轴孔轴线是设计基准，选用其做精基准定位加工拨叉脚两端面，有助于保证被加工表面垂直度；选用拨叉脚左端面为精基准同样是服从了基准重叠原则，由于该拨叉在轴向方向上尺寸多以该端面作为设计基准。
• 加工阶段划分
该拨叉加工质量规定较高，可将加工阶段划提成粗加工、半精加工和精加工几种阶段。
在粗加工阶段，一方面将精基准（拨叉头左端面和叉轴孔）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其她加工表面精度规定；然后粗铣拨叉头右端面、拨叉脚内表面、拨叉脚两端面粗铣、操纵槽内侧面和底面。在半精加工阶段，完毕拨叉脚两端面精铣加工、铰加工；在精加工阶段，进行拨叉脚两端面车削加工。
• 工序集中与分散
本例选用工序集中原则安排拨叉加工工序。该拨叉生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；并且运用工序集中原则使工件装夹次数少，不但可缩短辅助时间，并且由于在一次装夹中加工了许多表面，有助于保证各加工表面之间相对位置精度规定。
• 各表面加工方案选取
依照拨叉零件图上各加工表面尺寸精度和表面粗糙度，拟定加工件各表面加工办法，各表面加工方案如下。
（1）叉轴孔φ25内孔 
     表面粗糙度为Ra1.6,经济精度为IT7，加工方案拟定为：扩→粗铰→精铰； 
（2）拨叉脚φ55内表面 
     表面粗糙度为Ra3.2,经济精度为IT10,加工方案拟定为：粗车→半精车； 
（3）拨叉脚两端面 
     表面粗糙度为Ra3.2，经济加工精度为IT11，加工方案拟定为：粗铣→半精铣；
（4）操纵槽内侧面
   表面粗糙度为Ra3.2，经济精度为IT11，加工拟定为：粗铣→半精铣
（5）操纵槽底面 
   表面粗糙度为Ra6.3，经济精度为IT13,加工方案拟定为：粗铣 
（6）φ40外圆45度斜面 
   表面粗糙度为Ra6.3，经济精度为IT13，加工方案拟定为：粗铣； 
（7）拨叉脚端面 
   表面粗糙度为Ra6.3，经济加工精度为IT13，加工方案拟定为：粗铣→半精铣

• 制定机械加工工艺路线
加工工艺路线拟定如下所示：
工序号
工序名称
机床设备
刀具
量具
1
初检

2
粗铣拨叉两端面
立式铣床X50
端铣刀
游标卡尺
3
半精铣拨叉头左端面
立式铣床X50
端铣刀
游标卡尺
4
粗镗、半精镗、精镗φ25孔
四周组合钻床
麻花钻、扩孔钻、铰刀
卡尺、塞规
5
粗铣拨叉脚两端面
卧式双面铣床
三面刃铣刀
游标卡尺
6
粗铣、半精铣操纵槽底/内侧面
立式铣床X50
键槽铣刀
卡规深度游标卡尺
7
粗、半精铣拨叉脚底面
立式铣床X50
端铣刀
游标卡尺
8
粗、半精铣拨叉脚内表面
立式铣床
端铣刀
游标卡尺
9
半精铣拨叉脚两端面
卧式双面铣床
三面刃铣刀
游标卡尺
10
粗、半精铣外圆斜面
立式铣床
端铣刀
游标卡尺
11
粗、半精铣拨叉操纵槽端面
立式铣床X50
端铣刀
游标卡尺
12
去毛刺
钳工台
平挫

13
校正拨叉脚
钳工台
手挫

14
热解决——拨叉脚两端面局部淬火
淬火机等

15
中检

16
校正拨叉脚
钳工台
手挫

17
磨削拨叉脚两端面
平面磨床M7120A
砂轮
游标卡尺
18
清洗
清洗机

19
终检

塞规、百分表、卡尺等

• 夹具设计
• 夹具设计任务
本次夹具设计将用于粗铣拨叉脚两端面，在粗铣拨叉脚两端面之前由于已加工了Φ25孔和拨叉脚右端面，故定位要考虑已加工端面，在本道加工工序中，咱们应一方面考虑保证各面各加工精度，提高生产效率，减少劳动强度。
• 夹具构造方案
• 定位方案
工件以Φ25孔及拨叉脚右端面为定位基准，采用了芯轴及2个支撑钉组合定位方案，其中芯轴限制了4个自由度，支撑钉限制了2个自由度，共限制了6个自由度。定位方案属于完全定位，如图4-1。

图4-1

• 夹紧机构
依照生产规定，运用手动夹紧可以满足，故采用螺旋夹紧机构，并采用两个辅助支撑，如图4-3所示，通过转动压紧螺母和垫片，实现夹紧，有效提高了工作效率。

• 心得