大连理工大学网络教育学院
本 科 生 毕 业 论 文（设 计）
题 目： 年产2000件机床拨动叉加工工艺及（一道工序）夹具设计
层 次： 专科起点本科
专 业： 机械设计制造及其自动化
年 级： 年 季
学 号：
学 生：
指导教师：
完成日期： 2022年5月29日
摘要
机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的，这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活占有重要的位置。
此次设计是对拨叉零件的加工工艺和夹具设计，其零件为锻件，具有体积小，零件复杂的特点，由于面比孔易加工，在制定工艺规程时，就先加工面，再以面为基准来加工其它，其中各工序夹具都采用专用夹具，特别的对于加工大头孔、槽和钻小头孔斜面小孔的工序中，选一面两销的定位方式，并以操作简单的手动夹紧方式夹紧，其机构设计简单，方便且能满足要求。
关键词：拨叉，工艺规程，机械，夹具
目录
3 工艺规程设计 ………………………………………………………………………………8
3.2.1 粗基准的选择 ……………………………………………………………………11
3.2.2 精基准的选择 ……………………………………………………………………11
3.3 制定工艺路线…………………………………………………………………………10
3.3.1 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定……………………………………11
3.3.2 确定切削用量及基本工时 ……………………………………………………12
3.3.3 绘制零件图和编制工艺卡………………………………………………………13
4.5 夹具设计及操作的简要说明 ………………………………………………23
5 总结……………………………………………………………………………………………20
6 致谢……………………………………………………………………………………………21
本次毕业设计的题目是拨叉机械加工工艺设计及夹具设计，拨叉是是车床上的重要零件，并在零件的车削加工中承受一定的载荷。
本次毕业设计的重点是两个方面，工艺规程设计和夹具设计，专用夹具的设计，专用夹具的应用在近年来国内外机械制造领域得到迅速发展，通过专用夹具的应用可以解决批量生产的零件加工，现代机械制造中的结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题。且能稳定加工质量，大幅度提高生产效率。
毕业设计课题要求掌握夹具设计的基本原理，理解现代的加工技术和典型的机加工工艺。应用专用夹具技术来解决机械加工工艺的课题，编制出一套合理的加工工艺，这样可以降低成本，节约时间，提高生产效率。
毕业设计是所学各课程的深入综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在大学生活中占据着重要的地位。此外，通过毕业设计使我得到了以下三个方面的综合性锻炼：
（1）正确的运用运动机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的知识，解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。
（2）通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的夹具。并通过这次设计提高结构设计能力。
（3）通过使用手册以及图表资料，熟练的掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处。
通过这次毕业设计，对自己未来将从事的工作进行了一次适应性的训练，从中锻炼了自己发现问题、分析问题和解决问题的能力，为今后参加工作打下了一个良好的基础。
毕业设计是综合运用所学的知识的训练过程，也是对自我学习能力的检验和创新能力、实践能力及创业精神的重要环节。由于知识水平有限，设计经验不足，设计中会出现不少错误，也诚恳希望老师和同学批评指正。
1 绪论
拨叉的加工质量将直接影响机器的性能和使用寿命。本次设计旨在提高机床拨动叉的加工效率，由此我们首先对拨动叉的结构特征和工艺进行了仔细的分析，然后确定了一套合理的加工方案，加工方案要求简单，操作方便，并能保证零件的加工质量。
此外，为了提高劳动生产率，降低劳动强度，保证加工质量，需设计专用夹具，本次设计选择了第六道工序铣断双体的专用夹具设计，以满足加工过程的需要。
毕业设计是培养学生实践能力的重要环节之一。其目的在于
（1）培养我们运用机械制造工艺学，数控加工工艺及有关课程（工程材料与热处理、机械设计、公差与测量技术、金属切削原理与刀具、数控机床自动编程等）的知识。独立地分析和解决工艺问题。初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。
（2）能根据被加工零件的技术要求运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，提高结构设计能力。当然，培养我们熟悉并运用有关手册，规范，图表等技术资料的能力。
（3）进一步培养我们识图，制图，运算和编写技术文件等基本技能。
（4）更能培养我们严肃认真，一丝不苟和实事求是的工作作风，从而实现从学生到工程技术人员的过渡。
本次设计题目为：拨叉零件机械加工工艺及夹具设计。通过对一个中等复杂零件的机械加工工艺规程的毕业设计，对理论知识进行一次综合性，使用性，和实践性较强的应用。
本次的设计任务是：制定一给定的零件（拨叉）的机械加工工艺及就加工该零件的某一道工序（钻孔）的夹具设计。
设计内容包括：
毛坯零件综合图1张；
工艺过程卡片1套
夹具装配图1张；
夹具体零件图1张；
论文1份；
2 零件的分析
2.1零件的作用
拨叉类零件以其良好的操纵性和良好的稳定性广泛应用于各种机械的变速箱中，该零件的制造工艺简单，但其过程涉及了机械加工工艺的很多方面，是机械加工的基础的体现，本文将对该类零件的加工工程进行一次全面的阐述。
拨叉应用在变速箱的换档机构中，拨叉头孔套于变速叉轴上，拨叉脚则夹在双联变换齿轮的槽中。当需要变速时，操作变速杆，变换操作机构就通过拨叉头部的操作槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，拨插脚拨动双联变换齿轮在花键上滑动改变档位，从而改变速度。该拨叉在改换档为时要承受弯曲应力和冲击载荷的作用，因此该零件具有足够的强度和刚度以及韧性，以适应拨叉的工作条件，该拨叉形状特殊，结构简单，为实现换档变速的功能，其叉轴空与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求较高，叉脚两端面在工作中需要承受冲击载荷，为增强耐磨性，该表面要求高频淬火处理，硬度为48-58HRC。拨叉头两端面和叉脚两端面均要求切削加工。并在轴方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工表面又提高了换档是叉脚端面的接触刚度。该零件除了主加工表面外，其余的表面加工精度均较低，不需要高精度的机床加工，通过铣削，钻床的粗加工就可以达到加工要求。
2.2零件的工艺分析
拨叉零件的主要加工表面是平面、孔系和槽系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于拨叉来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系以及槽的各尺寸精度。由技术条件分析得知：拨叉的尺寸精度，形状精度以及位置关系精度要求都不是很高，这样对加工要区也就不是很高。
从零件图中可以看出，它有两组加工表面，这两组加工面之间也有一定的位置要求，现分别描述如下：
1)以Φ19.1mm孔为中心的加工面
这一组加工面包括：一个Φ19.1mm孔以及对其倒角，宽19.3mm深17mm的槽口，在Φ19.1mm孔所在的轮毂上钻两个孔并攻丝，规格为M12，用来做为固定倒档拨叉和拨叉杆之用。
2）叉口处的加工面
这一组加工面包括：铣叉口的侧面，铣叉口内侧面，内圆面所在的圆弧半径为R48mm。
这两组加工面之间有一定的位置要求：
1）R48mm叉口对Φ19.1mm孔的轴心线及19.3mm槽口中心线位置公差Φ0.5mm。
2）叉口侧面和螺纹空中心线的位置要求是±0.25
由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，我们可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具进行另一组表面的加工，并保证他们之间的位置精度要求。
2.3零件的工艺要求
制定合理的零件加工工艺过程首先要掌握目前有那些可供选用的加工方法，并能够针对零件的具体要求较合理的选用。其次，还必须解决各表面的加工顺序和热处理如何安排的问题。
1） 首先，要分析产品的零件图与装配图，分析零件图的加工要求，结构工艺性，检验图样的完整性；
2） 根据零件的生产纲领确定生产类型；在制定机械加工工艺规程时，一般按照零件的生产纲领，把零件划分为大批量生产、中批量生产和小批量生产三中类型。
3） 选择毛坯；毛坯的选用主要包括毛坯的材料、类型和生产方法的选用。常用的毛坯类主要有各种轧制型材、铸件、锻件、焊接件、冲压件、粉末冶金件以及注塑成形件等。根据零件结构的不同，毛坯的选用可分为轴类、盘套类和机架箱体类三大类。
4） 确定单个表面的加工方法；
零件的加工过程，就是零件表面经加工获得符合要求的零件表面的过程。零件表面的类型和要求不同，采用的加工方法也不一样。主要有车削、钻削、铣削、刨削、磨削等五大类加工方法。此外还有镗削、拉削、光整、特种加工等。
5）选择定位基准，确定零件的工艺路线；根据零件表面质量的要求不同，通常将表面加工划分为粗加工阶段、半精加工阶段和精加工阶段三个加工阶段。
零件加工需要遵循的原则是粗、精加工分开，零件的加工一般不是在一台机床上用一种工艺方法就可完成，往往需要几种加工方法互相配合，经过一定的工艺过程才能逐步地完成零件表面的加工。若一种表面可采用不同的加工方法进行加工的话，那么就生产的具体条件而言，其中必有一种加工方法是最合适的。
6）确定各工序所用的设备及工艺装备
7）计算加工余量、工序尺寸及公差
8）确定切削用量，估算工时定额
9）填写工艺文件
拨叉是一种薄壁三叉型接结构，它一头是与滑杆连接的圆柱凸台滑杆孔，而另一头则是拨动滑齿轮或啮合套的拨叉叉口。
从拨叉零件设计的机构工艺性来看，工件的刚性差，受力后容易发生弹性变形；加工基准选择范围小，造成工艺设计和制造加工困难。同时，产品设计时，为了提高其抗变形能力，在壁的一侧设计有一定高度的加强筋，从而使该类零件没有一个较为平整的基面可用来选作粗基准，这就给精基准的加工带来了较大的困难。
另外，拨叉叉口的设计基准往往用拨叉的滑杆孔，两者距离较远，在加工时为了保证两者的相互位置，一般采取互为基准的定位方式进行工艺设计。在加工过程中，定位精度一方面容易受夹紧力的作用导致薄壁件自身变形的影响，另一方面，由于两者距离较远，定位面又相对较小，导致定位面误差的比例放大效应严重影响了定位的准确性。
3 工艺规程设计
3.1 毛坯的制造形式
在仔细分析了零件的基础上，选择零件的加工方法，首先从毛坯开始，在毛坯的选择上，既要考虑工艺性，又要考虑到经济性，综合两项因素进行毛坯的选择。
毛坯的选择对零件工业过程的经济性有很大影响，工序数量，材料消耗加工工时等都取决于所选择的毛坯，但要提高毛坯的质量往往会使毛坯制造困难，需要复杂的工艺和昂贵的设备，增加了毛坯的成本，这两者是矛盾的。因此毛坯的种类和制造方法的选择要根据毛坯的类型和具体的生产条件决定。同时应该主要到，充分使用新工艺、新技术、新材料的可能性，以便降低零件生产总成本提高质量。
毛坯的类型有：铸件、锻件、型材、焊接件、压制件、冲压件等，由于本零件是中批生产，则优先考虑锻件和铸件，虽然成本高，但提高了生产率，零件材料为HT200。零件在机床运行过程中所受冲击不大，结构又比较简单，在考虑零件的力学性能，形状大小等因素后，选择铸件。
铸件采用机器造型，木模，精度等级选8级，查《金属机械加工工艺人员手册》表12-2和12-3得，浇注顶面、侧面的余量为6mm，底面余量为4mm。
零件材料为ZG45，考虑零件在机床运行过程中要承受的载荷比较大，为增强拨叉的强度和冲击韧性，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。该零件的轮廓尺寸不大，且生产类型为中批量生产，为提高生产率和锻件的精度，宜采用模锻方法制造毛坯。
3.2基准面的选择
基面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，加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法进行。基准选择的原则有：
1）粗基准的选择
粗基准的选择原则：
a)尽可能用精度要求高的主要表面作粗基准；
b）不加工面作粗基准，且该面与要加工面有一定的位置精度要求；
c）余量均匀原则；
d）粗基准的表面要尽量光整、光洁、有一定的面积以便于装夹；
e)不能重复使用原则。
2）精基准的选择
