畢業(yè)設計（論文）_汽車變速拔叉生產工藝流程設計

1、摘 要撥叉是推動滑動齒輪的，滑動齒輪上有一個環(huán)槽撥叉就騎在這個環(huán)槽里，當駕駛員推動變速桿時變速桿帶動撥叉軸，撥叉軸帶動撥叉，撥叉又推動齒輪從而到達變速，撥叉最容易磨損的地方就是撥叉和齒輪環(huán)槽接觸的部位，因為齒輪在高速旋轉而撥叉不轉，撥叉磨損，或強度不夠，可能導致齒輪掛不到位，而掉檔，或撥叉斷掉。本文在對拔叉零件和機械制造加工工藝進行根本介紹之后，通過查找國內外汽車拔叉改良設計的相關文章，對原有的拔叉零件和工藝過程進行分析，找出零件工作過程中存在的缺點及危害，提出改良方法。變速拔叉的工藝流程重組設計是本文的重點，在深入分析原有工藝加工個的根底上，保存了原有的優(yōu)點，對不合理的加工方法提出改良方法，

2、并重新提出新的加工工藝。通過推行新的加工方法，提高零件的質量和壽命，使拔叉廠朝著低本錢，高效益的方向邁進。關鍵詞：工藝流程重組 拔叉 低本錢The automobile speed changepulls out the fork technique of production flow designStudent: Zongli ZhouAdvisor: Dr. ZhengJunSchool of Mechanical and Automotive Engineering Zhejiang University of Science and Technology AbstractForked

3、 plectrum part is one of the important components of the automobile gearbox, it is adopted extensively in drive and changing speed system of the automobile in order to transmit the speed and change the direction. The transmission fork is also in the automobile spare part development important link,

4、the assembly quality , to the wrong direct reflection in complete bikes's performance and the quality. The people highlight to automobile's safety performance request compared to any other professions， because dials the fork class components variety, the specification to be many，adds the man

5、agement level to be backward, the cause production cost is high, the efficiency is low, therefore, it is necessary to study, the improvement to dial the fork class components production management, reduces the cost, raises the benefit.This article in after pulling out the fork components and the mac

6、hine manufacture processes the craft carries on the basic introduction, through searches the domestic and foreign automobiles to pull out the fork to improve the design the thread, to original pulls out the fork components and the technological process carries on the analysis, discovers shortcoming

7、which and harm in the components work process exists, proposes the corrective method. The speed change pulls out fork's technical process reorganization design is this article key point, in a thorough analysis original craft processing foundation, retained the original merit, proposes the correc

8、tive method to the unreasonable processing method, and proposes the new processing craft. Through carries out the new processing method, enhances the components the quality and the life, causes to pull out the fork factory toward the low cost, the high benefit's direction makes great strides for

9、ward.Key words: Technical process reorganization ；High grade ；Low cos目錄中文摘要.i英文摘要ii目錄.iii第一章 緒論11.1 研究動機與目的11.2 研究背景31.3 研究方法和系統(tǒng)論述41.4 論文內容概述61.5 本章小結6第二章 拔叉功能分析及材料改良.72.1 拔叉機構和功能分析72.2 拔叉受損原因分析82.3 零件改良初步探究82.4 材料改良探究92.4.1 零件原始材料102.4.2 重新選材112.5 本章小結12第三章 撥叉加工工藝改良分析.133.1 原有工藝流程分析143.2 原工藝流程優(yōu)缺點分析

10、163.3 初步確定工藝流程改良思路183.3.1 涂層材料183.3.2 涂層方法193.4 本章小結20第四章 生產工藝重組設計.214.1 機械加工工藝規(guī)程214.2 制定工藝規(guī)程的步驟和注意點234.3 確定定位基準254.4 加工工藝路線重組設計264.4.1 工藝審查和材料選擇264.4.2 毛坯選擇274.4.3 基準選擇284.4.4 擬定加工工藝路線294.5 確定切削用量及根本工時32 本章小結46第五章 總結和展望.47參考文獻.49致謝.51附錄.52第一章 緒論1.1 研究動機與目的撥叉主要作用是撥動變速箱中的齒輪,使汽車到達變速的目的?；瑒育X輪上有一個環(huán)槽，撥叉就騎

11、在這個環(huán)槽里，當駕駛員推動變速桿時變速桿帶動撥叉軸，撥叉軸帶動撥叉，撥叉又推動齒輪從而到達變速。撥叉類零件是汽車變速器中掛檔的重要零件，撥叉裝配是汽車零部件開發(fā)中的重要環(huán)節(jié)，裝配品質的好壞、對錯直接反映在整車的性能和品質上。圖11當今市場變化迅速，企業(yè)必須不斷應用創(chuàng)新技術以快速適應時時變化的市場環(huán)境。不斷變化的環(huán)境歸因于新一代的用戶，他們可以在全球范圍內購置產品。而另一方面，變化迅速的市場環(huán)境不斷淘汰以往的產品，大局部產品的性能很難跟上用戶需求。在這種情況下，能夠生產使顧客滿意的低價位、高質量產品成了企業(yè)能否成功的關鍵所在。 面對如此緊迫的形勢，企業(yè)為了在快速開展的全球市場中占有一席之地，必須

12、采取相應的應對措施和手段:有的企業(yè)開展新方法、新技術，以期能夠快速回應產品和市場趨勢開展變化的需求;有的企業(yè)通過采用先進的生產制造方式(如精益生產、敏捷制造、大批量定制等)來縮短產品的開發(fā)周期，快速迎合用戶和市場的需求;有的企業(yè)通過開展變型設計來快速推出不斷變化的新產品，使企業(yè)獲得更多的經濟競爭優(yōu)勢，改良后的零件具有以下特點和意義。(1)互換性強，便于維修。重組設計后的產品是在原有產品的根底上進行改良而成的，在使用功能和結構并沒有太多不同，但是質量大大提高了，所以通用性很強，這大大簡化產品的維護和互換，可提高產品的維修速度，節(jié)約修理費用，提高效率。(2)質量高、本錢低，不會對小批量和大批量加工

13、產生影響。在重新改良和設計中，在原有設計方法的根底上進行改良，省去一般產品開發(fā)設計過程中的重新選材，重新設計及其設計理論論證，節(jié)省了大量時間，大大提高了產品生產效率，節(jié)省了生產本錢，提高了企業(yè)對市場的反響能力，加強了企業(yè)的競爭能力。由于設計是在原有設計的根底上，對很多加工過程進行改良，但沒有破環(huán)原有的生產模式，保存了可小批量和大批量生產的優(yōu)點，有“取其精華，去其糟唾的意思，這是重新改良和設計的一大優(yōu)點。(3)有利于企業(yè)采用先進技術改造舊產品，開發(fā)新產品。隨著競爭的日益加劇，企業(yè)需要不斷增強對市場需求的快速應變能力，靠傳統(tǒng)的設計與制造方法顯然是困難的。利用重新改良和設計方法，可以不斷地采用新技術

14、，革新那些在結構上或技術上存在的缺陷，并在不改變主要功能的根底上制造出先進的產品，使產品不斷保持競爭力，從而增強企業(yè)對市場變化的適應能力。(4)有利于縮短產品的設計和制造周期。通過對原有零件的分析，及其原有加工工藝的研究，提出改良方法，提高了原有產品的性能，大大提高了產品質量。通過改良設計，對產品某些工藝步驟進行改良，這并非脫離原有的設計，而是在原產品的根底上進行改良，縮短了產品的設計，減少了制造周期。對于汽車行業(yè)而言，21世紀整車開展趨勢是不斷創(chuàng)新，不斷提高效率，不斷應用新技術新方法，其中改良和創(chuàng)新被擺在了優(yōu)先開展的戰(zhàn)略地位上。目前，世界各大汽車集團對此都在加緊研發(fā)，利用重新改良及設計思想，

15、提高零部件的通用化程度，盡可能減少產品開發(fā)周期，以到達用較低的本錢和較少的總成來提高市場競爭力的目的。 在追求高價值和高效率生產的今天，汽車技術創(chuàng)新的重心在零部件方面，零部件要超前開展，并參與汽車廠商的產品設計。而汽車廠商方面要進行汽車創(chuàng)新設計，優(yōu)化汽車設計方案。采用重新改良和設計生產方式將有利于提高汽車零部件的品種、質量和自動化水平，提高汽車的裝配質量，縮短汽車的生產周期，使汽車廠商能夠在劇烈的市場競爭中占據有利地位。1.2 研究背景汽車在其百余年的開展歷程中，不僅一直起著推開工業(yè)和科技開展的標志性載體及促進社會經濟開展火車頭的作用，而且對社會經濟乃至文化的開展都有著巨大而深遠的影響。改革開

16、放以來，我國的汽車工業(yè)有了突飛猛進的開展。1980年我國的汽車總產量僅為22.2萬輛，2006年我國的汽車總產量己達701萬輛，增加了近31倍，排到了世界第三位。同期汽車保有量從178.3萬輛增加到3250萬輛，增加了近17.2倍，汽車工業(yè)已成為我國四大支柱產業(yè)之一。汽車生產、汽車市場和汽車效勞相伴相生，隨著我國汽車產量和技術的迅猛開展，汽車效勞業(yè)的大開展是必然的。汽車效勞業(yè)已成為我國第三產業(yè)中最富活力的產業(yè)之一。在第三產業(yè)中，汽車效勞業(yè)已經成為我國繼餐飲效勞業(yè)之后，每年完成數千億元產值的行業(yè)。汽車效勞業(yè)具有巨大的吸納就業(yè)的能力，據有關預測統(tǒng)計數字顯示，我國汽車效勞業(yè)每年需要增加高層次人才10

17、萬人。我國汽車行業(yè)面臨的問題：市場狹小與生產廠商眾多的矛盾制約了規(guī)模經濟的實現。1995年我國汽車產量突破10萬輛的廠商僅有4家，最多的一汽生產了18.2萬輛， 還不到規(guī)模經濟標準的一半。截至1998年上半年，我國還沒有一家汽車企業(yè)到達開展中國家汽車行業(yè)規(guī)模經濟的生產標準以轎車生產為標準。根據汽車行業(yè)開展“九五規(guī)劃，九五期間可以形成規(guī)模生產轎車40萬輛的廠商只有上海群眾一家，其余包括一汽、東風、天津、重慶長安等大集團在內的廠商仍無法到達規(guī)模經濟。這一方面是因為我國汽車行業(yè)生產技術、工藝水平較低，長期在高關稅的保護下沒有形成足夠的開拓市場包括國際市場的能力，更重要的是我國汽車市場狹小與生產廠商眾

18、多的矛盾制約了規(guī)模經濟的實現。40多年來，為追求汽車行業(yè)在高關稅保護下的超額壟斷利潤，各地紛紛建廠生產汽車，從而形成今天100多家生產廠商群雄紛爭的局面。這在汽車行業(yè)成長階段是不可防止的現象。隨著汽車行業(yè)的進一步開展，各廠商均需通過實現規(guī)模經濟、擴大生產、降低本錢以在劇烈的競爭中求得生存。由于長期處在高關稅的蔭庇之下。各廠商的汽車產品在國際市場缺乏競爭能力，目標市場只能定為國內市場。問題是，我國汽車市場是小市場，而且在今后相當長的一段時期內，我國將保持小市場的狀態(tài)。我國近年的汽車需求僅由西方一家大汽車公司來生產即可滿足，國內廠商假設到達規(guī)模經濟開展中國家標準，那么只需要34家廠商就能滿足全國的

19、汽車需求，而我國現有汽車整車廠116家，即使排除進口， 國內汽車市場完全由國內廠商占有，那么平攤到每家廠商的可實現年產量也缺乏1.5 萬輛。在當前國際金融危機的背景下，我國汽車行業(yè)面臨兩大機遇：一是全球汽車產業(yè)重心向中國市場轉移帶來的“市場機遇，二是新能源汽車革命帶來的“技術機遇。近年來，我國的新能源技術得到了突飛猛進的開展，與國際先進水平的差距日益縮小。我們要抓住這一有利時機，實現我國新能源汽車技術的新突破。 在當前國際金融危機的背景下，中國汽車行業(yè)面臨兩大機遇：一是全球汽車產業(yè)重心向中國市場轉移帶來的“市場機遇，二是新能源汽車革命帶來的“技術機遇。對這兩大機遇的正確認識，是我們制定企業(yè)未來

20、開展規(guī)劃的重要前提。 研究方法和系統(tǒng)論述 撥叉是推動滑動齒輪的，滑動齒輪上有一個環(huán)槽撥叉就騎在這個環(huán)槽里，當駕駛員推動變速桿時變速桿帶動撥叉軸，撥叉軸帶動撥叉，撥叉又推動齒輪從而到達變速，撥叉最容易磨損的地方就是撥叉和齒輪環(huán)槽接觸的部位，因為齒輪在高速旋轉而撥叉不轉，撥叉磨損，或強度不夠，可能導致齒輪掛不到位，而掉檔，或撥叉斷掉。拔叉是汽車變速結構中的一個重要零件，汽車開展經歷了一百六十多年，其結構根本上比擬固定，沒發(fā)生過重大變化，要提高拔叉質量，從改變結構這點出發(fā)難度比擬大，所以本文選擇了從其加工工藝上進行改良，提高它的質量和使用壽命。當今市場變化迅速，企業(yè)必須不斷應用新技術以快速適應時時變

21、化的市場環(huán)境。不斷變化的環(huán)境歸因于新一代的用戶，他們總喜歡更新更有使用價值的產品。而另一方面，傳統(tǒng)的大批量生產方式造成了企業(yè)經常每幾年才推出新產品，且大局部產品在質量和功能方面往往不讓人太滿意。在這種情況下，能夠快速生產使顧客滿意的低價位、高質量產品成了企業(yè)能否成功的關鍵所在。 面對如此緊迫的形勢，企業(yè)為了在快速開展的全球市場中占有一席之地，必須采取相應的應對措施和手段:有的企業(yè)開展新方法、新技術，以期能夠快速回應產品和市場趨勢開展變化的需求;有的企業(yè)通過采用先進的生產制造方式(如精益生產、敏捷制造、大批量定制等)來縮短產品的開發(fā)周期，快速迎合用戶和市場的需求;有的企業(yè)通過開展變型設計來快速推

22、出不斷變化的新產品，使企業(yè)獲得更多的經濟競爭優(yōu)勢 工藝流程重組設計通過產品加工工藝步驟的重組，以大規(guī)模生產的本錢實現了用戶化產品的批量化生產及大規(guī)模生產條件下的個性化，允許企業(yè)通過改良產品的某些工藝流程來快速形成新型產品，滿足市場要求。因此，有必要對工藝流程重組設計進行大力推廣。本課題研究的方法與技術路線如下：第一步：查找國內外汽車拔叉改良設計的相關文獻和文章，對有用的資料進行整理。第二步：分析零件工作過程中存在的缺點及危害。 第三步：進行零件圖和工藝過程進行分析；第四步：對加工工藝過程進行改良；第五步：計算主要工藝參數；第六步：制作改良后的工藝流程卡片及工藝加工圖；第七步：整理文件和各種工程

23、圖完成論文 論文內容概述本課題研究主要解決問題為：對變速叉的選材和加工工藝過程進行分析，提出改良的方法，并重新提出新的加工工藝，以提高零件的質量和壽命。首先，對拔叉的根本功能和重要性進行介紹，通過零件結構和功能的初步分析，結合市場要求和實際情況，初步指出了零件的缺乏和缺點。在創(chuàng)新、提高質量和不增加生產本錢的原那么上，提出用“生產工藝流程重組的方法對拔叉進行改造，并討論了“生產工藝流程重組設計方法的意義。接著著重對拔叉的改良思路進行探討及設計。通過分析零件缺乏和缺點存在的原因，初步提出從零件結構、選材和加工工藝過程三個方面進行改良，并拿出零件原有的工藝流程設計，具體指出原設計的缺陷，在“取其精華

24、，去其糟唾的改良原那么上，提出了新的工藝流程設計思路。最后在前面討論的根底上，確定拔叉“生產工藝流程重組設計的具體步驟和方法，包括毛坯制造形式確實定，基面的選擇，工藝路線和機械加工余量，工藝尺寸及毛坯尺寸確定還有切削用量及根本工時確實定，并設計了新的工序加工卡片，進而完成了對原有零件缺點和缺乏的改良。 本章小結本章介紹了本研究課題汽車變速拔叉生產工藝流程的目的，并結合時代和市場背景，討論了課題研究的重大意義。此外，還對所運用的研究方法和整篇論文的大致內容進行了說明。第二章 拔叉功能分析及材料改良撥叉主要作用是撥動變速箱中的齒輪,使汽車到達變速的目的。滑動齒輪上有一個環(huán)槽，撥叉就騎在這個環(huán)槽里，

25、當駕駛員推動變速桿時變速桿帶動撥叉軸，撥叉軸帶動撥叉，撥叉又推動齒輪從而到達變速。撥叉類零件是汽車變速器中掛檔的重要零件，撥叉裝配是汽車零部件開發(fā)中的重要環(huán)節(jié)，裝配品質的好壞、對錯直接反映在整車的性能和品質上。 圖2-12.1 拔叉機構和功能分析如上圖所示，變速拔叉主要工作面為操作槽，拔叉腳兩端面。工作時拔叉頭以其上的孔套在拔叉軸上，并通過銷釘與拔叉軸聯接，拔叉腳騎在齒輪的槽中，變速操縱機構通過拔叉頭部的操作槽帶動帶動拔叉與軸一起在變速箱中滑動，從而實現變速器的變速。零件的形狀較特殊，屬于特形零件。由于拔叉在工作時承受一定的力，應此要有足夠的強度、剛度、韌性以及耐磨性。通過圖可以看出，拔叉主要

26、分為拔叉頭和拔叉腳，拔叉頭重要的部位有操縱槽、套在拔叉軸上的孔及聯接孔，拔叉腳的端面是拔叉腳工作時的重要部位。零件的主要工作面為操作槽和拔叉腳兩端面，主要配合面為套孔和聯接孔及拔叉腳內側面。 拔叉受損原因分析撥叉是推動滑動齒輪的，滑動齒輪上有一個環(huán)槽撥叉就騎在這個環(huán)槽里，當駕駛員推動變速桿時變速桿帶動撥叉軸，撥叉軸帶動撥叉，撥叉又推動齒輪從而到達變速，撥叉最容易磨損的地方就是撥叉和齒輪環(huán)槽接觸的部位，因為齒輪在高速旋轉而撥叉不轉，撥叉磨損，或強度不夠，可能導致齒輪掛不到位，而掉檔，或撥叉斷掉。磨損原因：變速撥叉早期磨損，會造成拖拉機自動脫檔、打斷或打壞齒輪等故障。主要原因有：一、制造方面的誤差

27、。如軸頸變形，花鍵配合間隙過大等，在傳動中均能產生較大的軸向力，使撥叉磨損加快。二、裝配產生的誤差。裝配誤差同樣也會產生軸向力，加速撥叉磨損。三、變速機構剛性不夠，限位裝置不可靠。如鎖緊彈簧鋼性下降，撥叉軸上鋼球槽有毛刺，光潔度缺乏以及變速桿彎曲變形等，均能使變速換檔時齒輪達不到正確的位置，加速撥叉的磨損。四、操作不當。有的駕駛員換檔用力過猛，造成齒輪過位或不到位，鋼球未能進到球槽內，而使撥叉早期磨損。手扶拖拉機操縱桿采用推拉方式，傳動環(huán)節(jié)多，容易造成變速困難。  零件改良初步探究本文試圖在分析研究原有結構和加工方法的根底上，保存原有生產加工方面的優(yōu)點，對缺點和缺乏進行改良，力求采用

28、更好的材料，更合理可靠的加工方法，更先進的技術，提高零件質量，控制其制造本錢和生產周期，同時還滿足大批量生產，增強零件產品在市場上的競爭力。對一個零件的改良，主要從原有結構和生產過程作為切入點。對結構的改變離不開對零件功能的分析，只要在深入了解其功能后，才能有所突破。對生產過程的改良，離不開對整個過程每一個步驟的分析，只有把一步的目的和方法都理解了，才能發(fā)現缺乏和缺陷，從而有所創(chuàng)新。從下列圖可以看出，拔叉是汽車變速機構中一個配合零件，其結構簡單清晰，在與之配合的零件未發(fā)生結構和功能上的重大改變時，還是保持原有結構根本不變?yōu)楹茫瑢庸み^程進行改良。這樣使原有的設計思路和生產線繼續(xù)有效，降低了重新

29、設計帶來的本錢，節(jié)省了時間。綜上所述，拔叉目前的結構根本滿足使用要求，結構改良不是本文的重點，本文要從加工方面嘗試，力求有所突破。 材料改良探究機械產品的可靠性和先進性，除設計因素外，在很大程度上取決于所選用材料的質量和性能。新型材料的開展是開展新型產品和提高產品質量的物質根底。各種高強度材料的開展，為開展大型結構件和逐步提高材料的使用強度等級,減輕產品自重提供了條件;高性能的高溫材料、耐腐蝕材料為開發(fā)和利用新能源開辟了新的途徑?，F代開展起來的新型材料有新型纖維材料、功能性高分子材料、非晶質材料、單晶體材料、精細陶瓷和新合金材料等，對于研制新一代的機械產品有重要意義。如碳纖維比玻璃纖維強度和彈

30、性更高，用于制造飛機和汽車等結構件，能顯著減輕自重而節(jié)約能源。精細陶瓷如熱壓氮化硅和局部穩(wěn)定結晶氧化鋯，有足夠的強度，比合金材料有更高的耐熱性，能大幅度提高熱機的效率，是絕熱發(fā)動機的關鍵材料。還有不少與能源利用和轉換密切有關的功能材料的突破，將會引起機電產品的巨大變革。由于拔叉工作在高速旋轉的結構中，工作時承受一定的力，應此要有足夠的強度、剛度、韌性以及耐磨性，特別是拔叉腳內側，不僅要求有一定的耐磨性，還要有相當的硬度要求。 零件原始材料零件經常撥動齒輪，承受變載荷和沖擊性載荷，所以要求零件有足夠的強度、剛度、韌性以及耐磨性。20號鋼，是原有設計中的零件材料。一特性 該鋼屬于優(yōu)質低碳碳素鋼，冷

31、擠壓、深談淬硬鋼。該鋼強度低，韌性、塑性和焊接性均好?？估瓘姸葹?53-500MPa，伸長率24%。正火可促進該鋼球化，細化大塊狀先共析鐵素體，改良小于160HBS毛坯的切削性能。該鋼模具零件工藝路線為：下料鍛造模坯退火機械粗加工冷擠壓成型再結晶退火機械精加工滲碳淬火、回火研磨拋光裝配。二供貨狀態(tài)及硬度 未熱處理態(tài)，硬度156HBS。三標準JB/T 6057-92鋼的化學成分質量分數，% C 0.170.23、Si 0.170.37、Mn 0.350.65、P0.035、S0.035、Ni0.30、Cr0.15、Cu0.25。四參考對應鋼號 我國GB/JB的標準鋼號是20、我國臺灣CNS標準鋼

32、號S20C、德國DIN標準材料編號1.0402、德國DIN標準鋼號CK22/C22、英國BS標準鋼號IC22、法國AFNOR標準鋼號CC20、法國NF標準鋼號C22、意大利UNI標準鋼號C20/C21、比利時NBN標準鋼號C25-1、瑞典SS標準鋼號1450、西班牙UNE標準鋼號F.112、美國AISI/SAE標準鋼號1020、日本JIS標準鋼號S20C/S22C。五相變點溫度近似值Ac1=735，Ac3=855，Ar3=835，Ar1=680六正火標準 溫度920950，出爐空冷。硬度131156HBS。七冷壓毛坯軟化處理標準 溫度700720，保溫時間815h，再以50100/h的冷速，隨爐降至溫度550600，出爐空冷。處理前硬度143HBS，軟化后硬度131HBS。八淬火標準 溫度910±10，10%NaCl鹽水冷卻。20號鋼許用應用：20號鋼在225下的許用應力：(1636mm)111-124MPa之間;(6-16mm)之間117131MPa20號鋼在100下的許用應力：150時,20號鋼鋼管的許用應力為130 MPa,20號鋼鍛件的許用應力為108MPa。原材料缺乏：20號鋼的強度和硬度偏低，零件在長期受到載荷沖擊的情況下，極易出現變形和磨損，從而大大影響工作性能，隨著汽車性能的不斷提高，2