离合器接合叉机械工艺说明书

XXXXX大学

机械制造技术基础

课程设计

题目：离合器接合叉加工工艺及端面铣削夹具设计

班级：XXX

姓名：XXXXX

学号：XXXXXX

指导教师：XXXXXX

完成日期：（XXXXXXX）

一、设计题目:离合器接合叉加工工艺及夹口端面铣削夹具设计

二、原始资料

(1) 被加工零件的零件图1张

(2) 生产类型:（中批或大批大量生产）

三、上交材料

1．所加工的零件图1张

2．毛坯图1张

3．编制机械加工工艺过程卡片1套

4．编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片1套

5．绘制夹具装配图（A0或A1）1张

6．绘制夹具中1个零件图（A1或A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。1张

7．课程设计说明书，包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内容。（约5000-8000字）1份

四、进度安排

本课程设计要求在3周内完成。

1．第l～2天查资料，绘制零件图。

2．第3～7天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法，编制机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。

3．第8～10天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。

4．第11～13天，完成夹具装配图的绘制。

5．第14～15天，零件图的绘制。

6．第16～18天，整理并完成设计说明书的编写。

7．第19天～21天，完成图纸和说明书的输出打印。答辩

五、指导教师评语

该生设计的过程中表现，设计内容反映的基本概念及计算，设计方案，图纸表达，说明书撰写，答辩表现。

综合评定成绩：指导教师

日期

摘要

夹具设计作为高等工科院校教学的基本训练科目，在毕业设计中占极其重要的位置。本次课程设计的目的是对本学期所学的机械制造知识的综合检测，也是对其他学科的一次很好的复习，锻炼我们的综合分析能力。

本次设计主要内容：设计离合器接合叉加工工艺及夹口端面铣削夹具工艺装备并绘制出支架零件图、毛坯图、夹具装配图，填写工艺卡片，编制课程设计说明书。

通过指导老师的指点，和自己查参考资料以及同组同学的研究，将本次课程设计完成。通过这次设计，使自己对本专业的知识更加系统的掌握，锻炼自己的综合能力，分析能力，增强对绘图软件的运用，更加了解夹具的设计。

Abstract

Fixture design for engineering colleges teaching basic training course, in the process of graduation design occupies an extremely important position. The purpose of the curriculum design is to have learned this semester machinery manufacturing knowledge of comprehensive testing, but also on other subjects of a good review exercise our comprehensive analysis ability

The design of the main contents : the design of clutch fork processing craft and the clamp mouth face milling fixture tooling and draw the support part drawing, blank map, jig assembly drawing, filling process card, compilation of curriculum design manual.

Through the guidance of the teacher s guidance, and find the reference and the same group of students study, the curriculum design. Through this design, make their own professional knowledge of this more systematic grasp, training their comprehensive ability, analysis ability, enhance the application of drawing soft ware to learn more about the future design.

目录

第一章、零件的分析 (1)

1.1零件的作用 (1)

1.2零件的工艺分析 (1)

第二章工艺规程设计 (1)

2.1.毛胚的确定 (1)

2.2. 加工工艺过程 (2)

2.2.1 确定个表面加工方案 (2)

2.2.2 选择加工方法是考虑的因素 (2)

2.2.3 端面的加工 (3)

2.2.4 孔的加工 (3)

2.25 槽的加工 (3)

2.3 确定定位基准 (4)

2.3.1 粗基准的选择 (4)

2.3.2 精基准选择的原则 (5)

2.4 工艺路线的拟订 (5)

2.4.1 工序的合理组合 (6)

2.4.2 工序的集中与分散 (7)

2.4.3 加工阶段的划分 (7)

2.4.4 加工工艺路线方案的比较 (9)

2.5 拔叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (12)

2.5.1 毛坯的结构工艺要求 (12)

2.5.2离合器拨叉零件材质 (13)

第三章.夹具的设计 (17)

3.1 铣叉子端面夹具设计 (18)

3.1 研究原始质料 (18)

3.1.2 定位基准的选择 (18)

3.2夹具方案的设计选择 (18)

3.2.1 切削力及夹紧分析计算 (18)

3.3 误差分析与计算 (20)

3.4 夹具设计及操作的简要说明 (21)

结束语 (22)

参考文献 (22)

辽宁工程技术大学课程设计 1 第一章、零件的分析

1.1零件的作用

件主要用在操纵机构中，比如改变车床滑移齿轮的位置，实现变速；或者应用于控制离合器的啮合、断开的机构中，从而控制横向或纵向进给。

1.2零件的工艺分析

零件的材料为45，是强度较高的一种中碳优质钢，因淬透性差，一般以正火状态使用，机械性能要求较高时，采用调质处理。冷变形塑性中等，退火和正火的切削加工性比调质的好。拔叉是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，其加工内花键的精度要求较高，此外还有上端面要求加工，对精度要求也很高。其底槽侧面与花键孔中心轴有垂直度公差要求，上端面与花键孔轴线有平行度要求。因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工是非常关键和重要的。

第二章工艺规程设计

2.1.毛胚的确定

工件尺寸较小单边余量一般在1~2mm，结构细密，能承受较大的压力，占用生产的面积较小。因其年产量是5000件，查参考文献[3]表2.1-3，生产类型为中批量生产。

2.2. 加工工艺过程

由以上分析可知。该拨叉零件的主要加工表面是平面和槽系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证内花键的加工精度容易。因此，对于拔叉来说，加工过程中的主要问题是保证孔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。

其加工有五组加工：铣圆柱部分端面；铣叉子端面；车外圆,端面及倒角；钻铰孔；铣槽。

（1）圆柱端面的加工主要是为了后续工序中能有更好的定位面，确保后续加工所要求的精度，粗糙度在12.5即可。

（2）铣叉子端面，钻铰孔

（3）精铣槽

2.2.1 确定个表面加工方案

一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时是加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于设计拔叉的加工工艺来说，应选择能够满足内花键加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较底的机床。

2.2.2 选择加工方法是考虑的因素

（1）要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。

（2）根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设

备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。

（3）考虑被加工材料的性质。

（4）考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。

（5）此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。

选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终

加工方法。再选择前面各工序的加工方法。

2.2.3 端面的加工

侧面的加工主要是为后续加工做准备，因此，在选择加工方法上可以选用一次性铣面，表面粗糙度为6.3。上端面的查参考文献[3]表2.1-12可以确定，上端面的加工方案为：粗铣——精铣（7~9

IT IT），粗糙度为Ra=6.3~0.8，一般不淬硬的平面，精铣的粗糙度可以较小。

2.2.4 孔的加工

加工孔Φ9.5

查参考文献[3]，由于预制孔的精度为H9，所以确定预制孔的加工方案为：一次钻孔，由于在过程中才能保证孔表面精度，加工方案定为：钻，铰。

2.25 槽的加工

查参考文献[3]表2.1-12可以确定，槽的加工方案为：粗铣——精铣（7~9

I T I T），粗糙度为Ra=6.3~0.8，设计要求为 6.3和 3.2，粗铣时，精度可适当降低。

2.3 确定定位基准

2.3.1 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、位子符合图纸要求。

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，能保证拔叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拔叉零件图分析可知，选择作为拔叉加工粗基准。

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。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。

此外，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，能保证拔叉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从拔叉零件图分 内花键槽，适于作精基准使用。

析可知，它的257

H

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使装夹准。

2.4 工艺路线的拟订

对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。拔

叉的加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是：先加工圆柱端面，再加叉子端面，加工孔，最后铣槽。

后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。

2.4.1 工序的合理组合

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，在一次装夹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。

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80~90c 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。

2.4.2 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，在一次装夹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。

2.4.3 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IT11~IT12。粗糙度为Ra=80~100μm。

（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IT9~IT10。表面粗糙度为Ra=10~1.25μm。

（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IT6~IT7，表面粗糙度为Ra10~1.25μm。

（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IT5~IT6,表面粗糙度为Ra1.25~0.32μm。

此外，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。

2.4.4 加工工艺路线方案的比较

在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，拟订两个加工工艺路线方案，见表3.1

。表3.1 加工工艺路线方案比较表

加工工艺路线方案的论证：

方案Ⅰ、Ⅱ主要区别在于在加工上端面及以下工序时，所选定位基准不同，方案Ⅰ选用预制孔为主要定位基准，方案Ⅱ选用花键作主要定位基准，很显然选用内花键做定位基准更符合设计要求，因为其表面精度更高，且和某些需加工面有位置精度要求。

由以上分析，方案Ⅱ为合理、经济的加工工艺路线方案。具体的工艺过程见表3.2。

表3.2 加工工艺过程表

2.5 拔叉的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定

拔叉其材料是45钢，采用的是金属型铸造，生产类型为中批量生产。

2.5.1 毛坯的结构工艺要求

（1）拔叉为铸造件，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，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。

2.5.2离合器拨叉零件材质为

45钢，硬度为HB207-269，

采用在锻锤上合模模锻毛坯。根据上述资料及加工工艺，分别确定各工序加工表面的机械加工余量、切削用量、工时计算、机床等如下：

1. 铣端面B

1）机械加工余量：查《机械加工工艺手册》表 3.1-56，锻件重量在0.4-1.0Kg 之间，锻件复杂系数为S 3、长度为25mm 时，查出该零件余量是：厚度方向为 1.5-2.0mm ，水平方向为1.5-2.0mm ，所以B 面余量取2mm 。

2） 切削用量、工时计算及机床：此工序为铣端面B 面，保证

尺寸97.5+0.3

-0.5

f Z =0.08mm/齿（参考《切削用量简明手册》表3.3） 切削速度：参考有关手册，确定V=1.57m/s ，即94.2m/min 采用高速钢镶齿三面刃铣刀d W =100mm ，齿数Z=8。则： n S =

dw πv 1000=100

*2

.94*1000π=300r/min 现采用X62卧式铣床，根据机床使用说明书（见《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-39），取n w =300r/min ，故实际切削速度为 v=

1000dwnw π=1000

300

*100*π=94.2m/min

当n w =300r/min 时，工作台的每分钟进给量f m 应为： f m = f Z zn w =0.08*8*300=192mm/min 查机床说明书，f m =190mm/min 。 切削工时：机动工时t m =

fm

l l l 2

1++=0.75min 2. 铣叉子端面

1）机械加工余量：《机械加工工艺手册》表3.1-56已查出厚度方

向余量为1.5-2.0mm ，所以叉子端面单边余量取2mm 。

2） 切削用量、工时计算及机床：此工序为铣叉子端面，可在

卧式铣床上采用隔套同时装四把铣刀一次铣削四个面成。

f Z =0.08mm/齿（参考《切削用量简明手册》表3.3）

切削速度：参考有关手册，确定V=0.43m/s ，即25.8m/min

采用高速钢三面刃铣刀d W =110mm ，齿数Z=4。则：

n S =

dw πv 1000=110

* 5.8

2*1000π=75r/min 现采用X62卧式铣床，根据机床使用说明书（见《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-39），取n w =75r/min ，故实际切削速度为 v=

1000dwnw π=1000

75

*110*π=25.9m/min 当n w =75r/min 时，工作台的每分钟进给量f m 应为： f m = f Z zn w =0.08*4*75=24mm/min 查机床说明书，f m =23.5mm/min 。 切削工时：机动工时t m =

fm

l l l 2

1++=6min 3. 车外圆φ250

-0.14mm 及C 面

1）机械加工余量：《机械加工工艺手册》表3.1-56已查出厚度方

向余量为1.5-2.0mm ，水平方向余量为1.5-2.0mm ，所以外圆余量取4mm ，C 面余量取2mm 。

2）切削用量、工时计算及机床：此工序为车外圆φ250

-0.14mm 、 C 面及1.5*45°倒角

切削深度：单边余量Z=2mm ，因外圆表面粗糙度Ra12.5，加工 精度为IT6级，需经两次切削，粗车后单边留余量Z=0.5mm ，选用卧式车床C365L 。

进给量f ：根据《切削用量简明手册》表1.4，选用f=0.5mm/r 计算切削速度：见《切削用量简明手册》表1.27 Vc=

v t x p m k f

a T Cv

v v

=35.015.02.05.0*2*60242=123m/min 确定主轴转速： n s =

w

d Vc π1000=125*14.3123*1000=313r/min 按机床选取n=322r/min 所以实际切削速度v=1000

dn π=1000322

*125*14.3=126m/min

切削工时： t=

nf

l l l 21++=5.0*3220425++=0.2min 4. 钻-铰两内孔φ9.5+0.03

0mm （叉部），选用机床：立式钻床

Z525

1） 机械加工余量：毛坯为实心，不冲出孔，两内孔精度要

求IT9，参照《机械制造工艺设计简明手册》表 2.3-9工序尺寸及余量为：

钻孔：φ9.3mm 2Z=0.2mm 铰孔：φ9.5+0.03

mm