摘 要

汽车变速器换挡叉是重要的汽车零部件之一。拨叉均采用塑性成形加工方法制造，具有很好的力学性能。本文通过分析汽车换挡拨叉的尺寸结构和成型工序，计算了毛坯尺寸和锻件复杂系数。为了提高拨叉的生产效率，设计了集制坯、预锻、终端三工序为一体的锻造模具。整个成形工序经过工艺分析、数值模拟、参数设计，论证其可行性、可靠性，保证了零件的质量。

在模具设计过程中，为了提高速度和效率，充分利用已掌握的知识和资源。利用锻模设计手册快速设计锻造模具，并对模具的强度进行检验。为保证拨叉的成形精度和成形效率，这里采用锤上模锻的方法来成型拨叉，科学合理地使复杂的叉状部分成形成为可能。换挡拨叉锤锻模能够在一副模面上布置制坯、预锻、终锻三大型槽，在预锻、终锻型槽前沿设置了钳口，以方便坯料的型槽转换和零件最后的夹取。拨叉锤上模锻采用开式模锻工序，其分模线垂直于锤头打击方向，在打击过程中，型槽的多余金属逐渐进入飞边槽，形成飞边。拨叉锻件重量和使用材料重量比值高，材料利用率高。拨叉零件形状分为三个部分，头部采用滚压方式聚料，筋部和叉部依靠锤锻形成形状，最后剪掉飞边形成叉部。

关键字：锻造 拨叉 成型原理

Abstract

In this paper,I analysed the structure and molding process of the variable speed fork,calculating the blank dimension and the complex coefficient of the forging.For improving the production efficiency of the dialing fork,I desighed a forging die which intergrates blanking、pre-forging and finish-forging together.The forging die has been process analysed and structure designed，which makes the forging process possible and makes the quality guaranteed.

Key words:forging process,dialing fork,shaping theory

绪论

拨叉是汽车变速箱中重要的受力零件。汽车在运转过程中，变速箱中的齿轮相互切换使速度发生改变，以达到目标速度驾驶状态。如果在不对应的齿轮运转下汽车进行运行，不仅齿轮磨合不好、耐久度下降，发动机也会发生各种问题，造成汽车整体产品性能的下降。所以就必须运用换挡拨叉来改变不同档位齿轮的啮合，从而实现所需的各个档位，实现汽车的完美运动。目前，拨叉的塑性成形是零件的唯一加工方式。热塑性变形对金属组织和性能的影响很大，主要体现在以下几点：

1. 改善晶粒组织。晶粒大小对金属的力学性能有很大的影响。晶粒越细、越均匀，金属的强度、塑性和韧性指标就会提高。
2. 锻合内部缺陷。铸态金属中的缺陷如疏松、空隙和裂纹等，经过锻造后被压实，致密度得到提高。内部缺陷的锻合效果与变形温度、变形程度、三向压应力状态等因素有关。
3. 形成纤维状组织。钢锭在热锻过程中，随着变形程度的增加，内部粗大的树枝状晶沿主变方向伸长，晶间富集的杂志和非金属夹杂物的走向也逐渐趋于与主变形方向一致，脆性夹杂物被破碎成链状分布。
4. 改善碳化物和夹杂物分布。钢锭内部存在的各种非金属夹杂物破坏了基体的连续性，使得零件在工作时容易引起应力集中，萌生裂纹，加速疲劳破坏。
5. 改善偏析。在热塑性变形中，通过枝晶破碎和扩散，可使铸态金属的偏析略有改善，铸件的力学性能得到提高。

各种模锻方式有其对应的工艺步骤。以热模锻工艺流程来说，一般会经过坯料下料、锻前加热、辊锻制坯、热模锻成型、切除飞边、锻后锻件尺寸校正、热处理消除内应力、去除金属表面氧化皮。必要时还要对锻件进行清理，常用的方法有机械清理和化学清理。对有要求的锻件还要进行锻件表面质量检验和内部质量检验。

拨叉形状呈树枝枝杈状，非常复杂。拨叉零件从圆柱形毛坯经过滚压、预锻、终锻等工序，才能成为拨叉终锻件。在锤锻模上完成拨叉零件的成形，具有效率高、质量好、易充满等优点。换挡拨叉形状如图所示，其尺寸长132mm，宽76mm，高25mm。在拨叉头部需要进行聚料成形，在拨叉叉部部分需要使坯料发生部分分离。拨叉的成型是汽车锻件中成型最困难的零件之一。

目录

摘要 2

Abstract 3

绪论 4

目录 5

第1章 简介 6

1.1 课题主要内容 6

1.2 设计目的及意义 6

1.3 换挡拨叉精锻成形工艺设计工作流程 7

第2章 换挡拨叉精锻成形 9

2.1 金属塑性成形原理主要内涵 9

2.1.1金属的塑性 9

2.1.2金属塑性变形应力-应变分析 10

2.1.3 塑性成形摩擦的特点 11

2.2 金属的锻造成形 11

2.3 锤上模锻 11

第3章 换挡拨叉锻件设计与锤上模锻成形方案 12

3.1 换挡拨叉锻件设计 12

3.2 工艺方案确定 12

3.2.1 选择分模面 13

3.2.2 确定模锻件加工余量及公差 13

3.2.3 确定锻件模锻斜度 14

3.2.4 确定锻件圆角半径 14

3.2.5 确定模锻件的技术要求 15

第4章 换挡拨叉锤锻模结构设计 15

4.1 模锻工艺设计 15

4.1.1 确定锻锤吨位 15

4.1.2 确定飞边槽 16

4.1.3 绘制计算毛坯图 17

4.1.4 确定坯料尺寸 19

4.1.5 制坯工步选择 19

4.2 锤锻模型槽设计 20

4.2.1 终锻型槽 21

4.2.2 钳口 21

4.2.3 滚压模膛设计 22

4.2.4 型槽布置方式 23

4.3锻模结构设计 23

第5章 锻前加热锻后冷却及热处理要求的确定 23

5.1 确定加热方式，及锻造温度范围 24

5.2 确定加热时间 24

5.3 确定冷却方式及规范 24

5.4 确定模具材料及热处理的要求 25

5.5 模锻工艺流程确定 25

第6章 总结 26

第7章 参考文献 26

附件1 27

第1章 简介

1.1 课题主要内容

汽车变速器换挡叉形状复杂，采用精密锻造工艺成形，是汽车变速箱上的部件，与变速手柄相连，位于手柄下端，拨动中间变速轮，使输入/输出转速比改变。将两个咬合的齿轮拨开来再把其中一个可以在轴上滑动的齿轮拨到另外一个齿轮上以获得另一个速度。换挡拨叉在变速箱中控制齿轮的啮合和分离，以达到控制横、纵向的进位。进一步的，换挡拨叉控制不同齿轮之间的互相啮合来达到换挡的目的。值得注意的是，在这种传动方式中，汽车变速时需要减速进行，使齿轮能较小的磨损，以保护零件使其有更高的工作效率和工作时间。

拔叉形状复杂，有曲面有弧度，若用传统加工，则耗费时间长，成型效率低，成型缺陷多。拨叉作为汽车变速箱中的重要零部件，必须有相当的质量保证。所以要严格遵守锻后冷却的规范。同时进行锻后热处理，细化晶粒、消除残余应力等，调整硬度到有利于切削加工的程度。而采用精锻成型，工件尺寸精确，而且具有一定的形状和性能，改善组织性能，起皱、拉裂等缺陷出现的可能小，成型效率高，节约了生产成本和人力资源。考虑到该零件使用的广泛性和生产的数量，故该零件必须采用精锻成型。

1.2 设计目的及意义

本毕业设计目的是，通过学习运用热加工理论和工艺知识，对变速器换挡拨叉零件进行分析，设计一套完整的换挡拨叉精锻成型工艺方案。按企业实际情况，采用锤上模锻工艺方法成形拨叉零件，完成模具结构的布置，模具图纸的绘制，形成一套完整的《变速器换挡拨叉精锻成形工艺》技术资料。