机械加工工艺规程及夹具课程设计任务书

1、课程设计任务书、题目：机械加工工艺规程及夹具设计二、时间：自年月日至年月日止三、要求：1.编制零件的加工工艺过程卡、检验卡和各道的工序卡。2 .绘制零件图一张。3 .绘制夹具装配图一套及夹具体零件图一张。4 .编写课程设计说明书一份。指导教师：下达时间：年月日、乙刖百本课题主要研究主离合器分离叉的机械加工工艺并设计出一套主要工序的专用夹具。机械加工工艺过程，是指在生产过程中，利用机械加工方法直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置与性质等，使其成为成品或半成品的过程。而规定产品或零部件制造过程和操作方法的工艺文件称为工艺规程。机械加工工艺规程及夹具的设计对产品制造质量具有十分重要的意义。生产出来

2、的产品的质量需要靠优良的制造技术来保证。它不仅是组织车间生产的主要技术文件，也是生产准备与计划调度的主要依据，还是新建工厂、车间的基本技术文件。机床夹具的使用不仅可以确保工件、机床与刀具的相对位置，还可以降低对工人技术水平的要求，减少装卸工件的时间等等。因此机床夹具使用相当广泛。本课题中分离叉主要用于离合器和减速器中，起拔动作用。只有设计出正确、合理的工艺规程及相应夹具，才能使分离叉的各技术参数达到设计要求，保证分离叉功能满足要求。因此，设计出正确、合理的机械加工工艺规程及专用夹具对于制造出合格的分离叉来说具有重要意义。第一章绪论1.1 机械制造工艺的现状及发展趋势1.1.1 机械制造工艺发展

3、现状机械制造工艺不断发展到今天，其概念和内涵也在不断拓展。相较于传统“工艺”热加工、冷加工、装配三大部分外，现代“工艺”演变成了一个包含物质流、信息流和能量流的完整制造技术体系，并以整个制造过程为服务对象。对于传统的机械制造工艺，外圆表面的加工一般可以采取车削、成形车削、旋转拉削、铳削外圆、横磨、研磨、普通外圆磨、无心磨、车铳和滚压等方式。内圆表面加工方法有钻孔、扩孔、较孔、拉孔、镇孔、磨孔、挤孔等等。平面加工方法有刨销、铳削、插削、车削、磨削、拉削等。目前，我国制造业正处于发展阶段，一些高科技技术如自动化控制技术、电磁技术、纳米技术、激光技术等等已经在制造领域得到应用。目前我国工艺发展重点是

4、创新设计、并行设计、改性技术与现代成形、材料成型过程仿真与优化等。先进制造工艺的应用，使工艺流程中辅助工序、辅助工装以及材料的配套发展得到重视，并注重搬运、贮存、检验和包装过程，积极采用先进的信息技术和管理办法。计算机辅助工艺设计（CAPP）作为产品设计与制造的桥梁，已经逐渐得到开发与运用。1.1.2 机械制造工艺发展趋势现代机械制造技术将会向着满足日益增长的加工质量、经济、环保要求方向发展。先进制造技术相对于传统制造不仅精度高，而且重视技术与管理的结合，机械制造工艺也将越来越多地采用先进制造技术来保证生产质量与效率。工艺过程将做到“绿色”、“快速”、“高效”、“节省”。机械制造方法将朝着自动

5、化、精密化、信息化、智能化的方向发展。自动化技术已经并将继续融入到机械制造技术当中。计算机辅助工装设计（CATD）与计算机集成制造系统（CIMS）就是典型的例子。信息技术的应用，如CAD、CAE、CAPP等技术，使研发、制造周期更短，效率更高。随着数控技术的广泛应用，工艺过程将会更加精密，纳米技术、激光加工技术等一些先进制造技术将会使加工过程实现精密化。“智能化”要求机械制造过程具有强大的自我判断和自我纠错能力，是机械制造工艺应该也必须努力发展的“前景”1.2 机床夹具的现状及发展趋势1.2.1 机床夹具的发展现状夹具作为机械加工中不可缺少的部件应用十分广泛。夹具一般由定位元件、夹紧装置、对刀

6、、引导元件或装置、连接元件、其它装置或元件、夹具体几个部分组成。常见的定位元件包括支承钉、支承板、定位销、心轴、锥销、锥套、V型块、定位套、半圆孔、顶尖等。典型的夹紧机构有斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、圆偏心夹紧机构、定心夹紧机构、较链夹紧机构、联动夹紧机构等等。夹紧动力装置可以采用机械式、气动、液动、真空夹紧、电磁夹紧等多种方式。定位元件、夹紧装置、夹具体是夹具最重要也是最基本的组成部分。随着近年来数控机床、加工中心FMS等的广泛应用，夹具的制造水平要求也越来越高。最早的夹具是专用夹具模式，不过随着制造技术的发展，组合夹具、通用夹具越来越普遍。数控装备的广泛使用更是暴露了专用夹具生产周期长、保

7、存占地面积大的缺点。随着夹具从专用化向通用化、标准化方向的发展，组合夹具应运而生。近年来出现的组合夹具是在槽系和孔系组合夹具上发展而来，往往集中了通用夹具与专用夹具的主要功能，多在数控机床和加工中心上使用。近年来，计算机辅助夹具设计（CAFD）发展成为CAD/CAM集成技术的一个重要组成部分。但目前CAFD技术从理论到实践还有比较长的路要走，它现在还只处于元件图形库和交互式阶段，仍未出现相应的商品化软件。1.2.2 机床夹具的发展趋势当前机床夹具呈现出精密化、高效化、标准化、柔性化、主动化的发展方向。加工质量要求的提高促使机床夹具精度不断提高，以使工件装夹、定位更加精准，同时也提高夹具引导刀具

8、的精度。减少工件加工周期与辅助时间是提高生产效率的重要途径。因此，夹具的高效化也是一种必然趋势。当前最常见的高效化夹具有高速化夹具、自动化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。夹具的标准化有利于减少生产成本，缩短生产准备周期。现代化夹具的一个主要发展方向就是夹具柔性化。机床夹具柔性化主要是通过组合、调整等方式来适应工艺的可变因素。夹具的主动化表现为夹具主动夹紧工件，以防止夹具突然松开现象的出现，使工件夹持可靠。计算机辅助夹具设计作为应用组合夹具的一项关键技术,突破自动化、智能化程度低这一难关，需提高其智能反馈应用功能。1.3 本课题研究的主要内容本课题研究的主要内容分为离合器分离叉的机械加工工艺规程设

9、计与重要工序机械加工专用夹具设计两部分。1.3.1 分离叉机械加工工艺规程设计(1)分离叉零件的工艺性分析。分析分离叉的技术要求，重点分析分离叉的结构工艺性，掌握制定工艺规程时应解决的主要问题。(2)毛坏的选择。毛坯选择是否合理，对零件质量、金属消耗、机械加工质量、加工过程和生产效率等都有直接的影响。毛坯的选择包括毛坯材料、毛坯制造形式的选择与毛坯形状的确定。(3)工艺路线的制定。在这一部分要选择合理的定位基准，划分加工阶段并拟定工艺路线，确定各工序的加工余量和总余量，还要确定主要工序的切削用量与基本工时。本课题分离叉的机械加工拟采用传统加工方法。如车削外圆面，钻床钻孔，链内孔，铳、磨平面等等

10、。安排分离叉的机械加工工序时，主要遵循基准先行、先主后次、先粗后精、先面后孔的几个原则。选择加工方法时由后一道工序往前一道工序考虑。根据分离叉的生产批量大小来确定工序组合是采用工序集中原则还是工序分散原则。1.3.2 分离叉专用夹具设计这一部分要确定工件的定位方式，选择合理的定位元件，确定夹紧方式，选择夹紧元件，确定导向装置及其他装置，并确定夹具的总体结构及各部件的关系。设计好专用夹具后还要分析该夹具能否满足加工要求。当前经济和技术的发展很快，夹具是机械加工不可缺少的部件。在机床向高速、高效、高精密复合智能环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块化、灵活组合、通用、经济的方向发展，

11、同时也随着机床加工精度的提高为了降低误差，越来越多的厂家对夹具制造的精度要求更高，其中杰根斯公司展出的球锁快速装夹系统，一分钟就能将夹具定位及锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具起到缩短停机时间提高生产效率的作用。由此可见国内外的发展差距。第二章主离合器分离叉加工工艺规程设计1 零件的分析1.3 零件的作用题目所给的零件是主离合器的分离叉。它位于发动机与手动变速箱之间的离合器系统中，主要起锁定并支撑分离轴承，并与离合器拉线或与随动油缸推杆的一端连接，当离合器踏板的移动通过拉线或推杆传递至分离叉时，分离叉旋转，推压分离轴承因而压下膜片弹簧，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，

12、获得所需的速度和扭矩的作用。1.3 零件的工艺分析零件的材料为HT200灰铸铁属于脆性材料，故不能锻造和冲压。但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。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)中心圆孔25(1.黑)。以分离叉右端面和外圆柱面为基准进行钻、扩，保证尺寸。M10的螺纹孔与11的孔垂直于中心孔，其中心与端面的距离为18。以分离叉左端面和小25圆孔以及键槽为基准进行先钻削加工，再在加工的孔上用丝锥进行攻丝，保证尺寸精度。(3)拨叉底部键槽：键槽宽度为6mm其上偏差为0.120,下偏差为0.025,键槽与与中心孔垂直，深为27.8(誓4)。以分离叉右端面以及小25圆孔自定位

13、，以键槽拉刀拉削的方式进行加工保证尺寸精度。(4)半孔R7底端面与中心孔有77(>4)的位置关系，其宽为16.18)与中心孔垂直。由上面分析可知，可以先加工分离叉中心孔，然后以此作为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，并且此分离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。1 毛坯的选择1.4 毛坯结构选择工艺要求(1)零件为铸造件，对毛坯的结构工艺有一定要求：1）铸件的壁厚应合适、均匀，不得有突然变化。2）铸造圆角要适当，的得有尖棱、尖角。3）铸件的结构要尽量简化。4）加强肋的厚度和分布要合理，

14、以免冷却时铸件变形或产生裂纹。5）铸件的选材要合理，应有较好的可铸性。（2）设计毛坯形状、尺寸还应考虑到：1）各加工面的几何形状应尽量简单。2）工艺基准以设计基准相一致。3）便于装夹、加工和检查。4）结构要统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图1.4 毛坯的确定本次设计零件材料为

15、HT20Q考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构不是太复杂，生产类型为中批生产，故选择金属型铸造毛坯。1 .选择定位基准1.5 粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要

16、表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。(4)应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。(5)粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证零件在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从零件图分析可知，

17、选择25D11的通孔左右两端面为粗基准。2.3.2精基准选择的原则(1)基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。(2)基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。(3)互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后

18、的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。止匕外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。止匕外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证拔在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从零件图分析可知，分离叉上25D11的通孔，适于作精基准使用。选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并

19、使装夹准。2.4制定工艺路线确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则：(1)工序分散原则工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。(2)工序集中原则工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装火中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率

20、。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在8090七的含0.4%1.1%苏打及0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部基本无杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留物。工序的集中与分散制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。(1)工序集中的特点工序数

21、目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装火中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。(2)工序分散的特点工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种

22、原则。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段：(1)粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的

23、机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11IT12。粗糙度为Ra=80100仙m。(2)半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9IT10。表面粗糙度为Ra=101.25"m。(3)精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量，主要目的是保证零件的形状位置几精度，尺寸精度及表面粗糙度，使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后，可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用

24、高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度.精加工的加工精度一般为IT6IT7,表面粗糙度为Ra101.25仙m。(4)光整加工阶段对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为IT5IT6,表面粗糙度为Ra1.250.32仙m。止匕外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的

25、前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。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，可以考虑采用各种机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：表2.1工艺路线方案一工序内容工序一钻、扩、钱25D11的通孔工序二粗铳左右端面工序三粗铳、半精铳键槽

26、工序四粗铳下端而L的两侧面，使两面之间的跑离为38工序五粗链、半精链分离叉叉脚R7工序六铳下端丽L工序七钻11的孔，垂直于25D11的通孔工序八攻M10X1.5的螺纹工序九钳工打毛刺工序十检验表2.2工艺路线方案二工序内容工序一铸造工序二热处理工序三粗铳左右两侧面，使两面1日距为158工序四粗铳平卜端孔侧面的工艺凸台工序五钻、扩25D11的通孔，倒角工序六粗车外圆面及义脚表面工序七精铳25D11通孔孔的两端面，使两面的间距为158工序八粗链下端孔工序九半精链下端孔到11工序十攻M10X1.5的螺纹工序粗铳、半精铳键槽工序十二粗链、半精链分离叉叉脚R7工序十三钳工打毛刺工序十四检验工艺立方案的比

27、较与分析：上述两个工艺方案的特点在于：方案二是加工工序分散，适合流水线生产，缩短装换刀具的时间。加工完前次的又可成为下次加工的基准，这样使工序非常清晰易提高加工精度，是对大批量生产是很合适的。方案一把工件加工工序分得很紊乱并且很集中，基准得不到保证，加工出来的精度低，不符合现代化的生产要求。两种方案的装夹比较多，但是考虑到加工零件的方便性，及加工精度，且还是大批生产，所以采用方案二比较合适。2.5本章小结本章节主要从零件的结构和外型入手分析，从而得出设计毛坯的依据。再查阅有关资料，设计出零件加工的毛坯。在工艺规程的制定上，将两种方案进行比较，选取一个最佳方案来。确定了零件的工艺路线，以及设计夹

28、具前的定位基准选择，为后续的专用夹具设计做好准备，根据毛坯尺寸及设计要求确定各个加工方案，再由各个加工方案选择机床类型、刀具类型、切削用量以及机加工时间并编入工艺文件中。第三章专用夹具设计夹具的组成虽然夹具的种类繁多，但它们的工作原理基本上是相同的。将各类夹具中，作用相同的结构或元件加以概括，可得出夹具一般所共有的以下几个组成部分，这些组成部分既相互独立又相互联系。.定位支承元件定位支承元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置并支承工件，是夹具的主要功能元件之一。定位支承元件的定位精度直接影响工件加工的精度。.夹紧装置夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变。.连接定

29、向元件这种元件用于将夹具与机床连接并确定夹具对机床主轴、工作台或导轨的相互位置。.对刀元件或导向元件这些元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工正确位置的元件称为对刀元件，用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件称为导向元件。.其它装置或元件根据加工需要，有些夹具上还设有分度装置、靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平衡块等，以及标准化了的其它联接元件。.夹具体夹具体是夹具的基体骨架，用来配置、安装各夹具元件使之组成一整体。常用的夹具体为铸件结构、锻造结构、焊接结构和装配结构，形状有回转体形和底座形等形状。上述各组成部分中，定位元件、夹紧装置、夹具体是夹具

30、的基本组成部分。基准基准就是工件上用来确定其他表面（或点，线）的位置时所依据的表面。与设计直接有关的基准：工序基准，定位基准。在工件工序图中,用来确定本工序加工表面位置的基准,加工表面与工序基准之间，一般有两次核对位置要求：一是加工表面对工序基准的距离要求，即工序尺寸要求；另一次是加工表面对工序基准的形状位置要求，如平行度，垂直度等。工件定位时，用以确定工件在夹具中位置的表面（或点，线）称为定位基准。定位基准的选择，一般应本着基准重合原则，尽可能选用工序基准作为定位基准，工件在定位时，每个工件的夹具中的位置是不确定的，一般是限制工件的六个自由度，分别是指：沿三坐标轴的移动自由度，和绕三坐标轴转动的自由度，分别由xyzXYZ表示。专用夹具的方案设计本零件的六点定位方案可以初步确定为：工件以25d11的孔右端面及在定位定位螺栓上定位，限制x、y、z方向移动的三个自由度及YZ方向上转动的两个自由度；以R7的分离叉叉脚在定位销上定位，限制X方向转动的一个自由度，实现完全定位。主定位元件主定位面确定为工件25D11的孔内表面和右端面，故选定位螺栓定位。材料选用20钢，渗碳碳淬火硬度HRC55-60.第二定位元件第二定位