注：1.以下编写项目及内容仅供参考，个人可根据情况进行增减。
2.黑色字体部分主要为基础知识可以引用；红色字体为编写的建议、说明；蓝色字体为编写举例，不可照抄，需根据本人设计任务的零件要求仿照编写。
一、零件机械加工工艺规程设计
1.零件分析
（此处画出零件图）
1.1零件的年产量和生产类型的确定
举例：拨动叉的生产纲领2000件/年
1. 年产量 Q＝生产纲领×每台件数×(1+备品率)×(1+废品率)
Q＝2000×1×(1+2%)×(1+2%)≈2081(件)
月产量＝Q÷12= 2081÷12≈174(件)
月工作日=(365-52-14)÷12≈25天
日产量(一天3班)＝月产量÷月工作日=174÷25≈7(件)
2.生产量类型的确定：
查下表1关于轻型（100公斤以内）零件的生产性质：
表1 生产类型的划分
|
生产类型 |
同类零件的年产量/件 |
|
重型零件
（质量>2000kg） |
中型零件
（质量100～2000kg） |
小型零件
（质量<100kg） |
|
单件生产 |
5以下 |
10以下 |
100以下 |
|
成批生产 |
小批生产 |
5～100 |
10～200 |
100～500 |
|
中批生产 |
100～300 |
200～500 |
500～5000 |
|
大批生产 |
300～1000 |
500～5000 |
5000～50000 |
|
大量生产 |
1000以上 |
5000以上 |
50000以上 |
中批为：500～5000件/年
大批为：5000～50000件/年
拨动叉质量小于100公斤，由上可确定拨动叉的生产性质：中批生产。
举例：羊角拨叉的功用
拨叉是一种辅助零件，通过拨叉控制滑套与旋转齿轮的接合。滑套上面有凸块，滑套的凸块插入齿轮的凹位，把滑套与齿轮固连在一起，使齿轮带动滑套，滑套带动输出轴，将动力从输入轴传送至输出轴。
2.零件技术要求分析
2.1零件的主要技术要求
（说明零件的主要加工的表面及应达到的尺寸精度、形位精度、表面粗糙度等要求）
举例：拨动叉内孔是矩形键传动，以小径定心，所以花键孔的小径公差要求较高。因为花键齿的齿宽为6H7，根据标准GB/T 1144-1987花键齿公差等级要求，此花键传动为精密传动用的内花键，槽宽选H7为需要控制键侧配合间隙。此种情况下选取标准键较好，这样易加工且有标准刀具，花键内孔小径公差选定为φ23.4+0.045 +0.025。内孔大径公差应按标准选定为φ28H7。另外由于使用条件，设计上还提出了其它的公差要求，键槽宽对B面的平行度要求，公差为0.1mm；上端A面对B面的垂直度要求，公差为0.1mm；B面相对花键孔的中心尺寸公差为50 0-0.34；拨动叉下部槽口也提出公差要求，宽度尺寸公差为18 +0.24 0，到D面的位置公差为68 0 -0.4 ；槽口内立面垂直于花键孔中心，垂直度公差为0.1mm。
分析上述尺寸公差中较严格的是花键孔的公差，可由标准专用拉刀制造，其它公差的保证须在加工零件过程中用专用夹具,设计好定位及夹紧即可。
表面粗糙度就是表面的微观几何形状误差。体现对产品使用性能的影响。主要有对耐磨性的影响，对疲劳强度的影响，对耐蚀性的影响，对配合质量的影响等。同样花键传动也存在上述影响，所以加工精度要求较高，达Ra1.6μm。
2.2零件的加工工艺分析
（分析方法和内容可参考教材《机械制造技术》第五节套类零件加工工艺分析的示例）
3.毛坯的选择
3.1毛坯的种类及特点
3.2毛坯种类的选择
（可参考教材《机械制造技术》P21页内容并结合零件根据分析选择毛坯种类）
3.3毛坯形状尺寸的确定
(最好画出毛坯图并标注尺寸)
4.表面加工方法的选择
可列表（包括各个加工表面）
举例：
|
加工表面 |
表面粗糙度 |
公差/精度等级 |
加工方法 |
|
右端面 |
Ra12.5 |
IT11以下 |
粗车-半精车-精车 |
|
Φ1210-0.04外圆 |
Ra3.2 |
IT8～IT10 |
粗车-半精车-精车 |
|
小凸台内侧40+0.016 -0 |
无 |
IT11以下 |
粗镗-半精镗-精镗 |
|
小凸台端面 |
Ra25 |
IT11以下 |
粗镗 |
|
Φ17.5中心孔 |
无 |
IT11以下 |
钻孔-粗镗—半精镗 |
|
右Φ7通孔 |
无 |
IT11以下 |
钻通孔 |
5.定位基准的选择
在制定零件加工工艺规程时，正确选择定位基准对保证加工表面的尺寸精度和相互位置精度的要求以及合理安排加工顺序都有重要的影响。
5.1基准的概念及分类
基准的概念：零件上用以确定其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面。
基准的分类：基准可以分为两大类即设计基准和工艺基准。
1. 设计基准：零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准。它是标注设计尺寸的起点。
2. 工艺基准：在零件加工、测量和装配过程中所使用的基准。按用途分为：
（1）定位基准——在加工时，用以确定零件在机床夹具中的正确位置所采用的基准。又分为精基准和粗基准。
（2）工序基准——在工艺文件上用以标定被加工表面位置的基准
（3）测量基准——零件检验时年，用以测量已加工表面尺寸及位置的基准
（4）装配基准——装配时用以确定零件在机器中位置的基准
5.2定位基准的选择原则
⒈精基准的选择原则
（1）基准重合原则——即选用设计基准作为定位基准，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——应采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面。
（3）自为基准原则——某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，选择加工表面本身作为定位基准。
（4）互为基准原则——当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时，需要用两个表面互相作为基准，反复进行加工，以保证位置精度要求。
（5）所选精基准应保证工件安装可靠，夹具设计简单、操作方便。
2. 粗基准的选择原则
（1）若主要要求保证加工面与不加工面间的位置要求，则应选不加工面为粗基准。
（2）若工件各个表面均加工加工，则应选余量小的加工面为粗基准。
（3）如果主要要求保证工件上某重要表面的加工余量均匀，则应选该表面为粗基准。
（4）作为粗基准的表面，应尽量平整光洁，有一定面积，以使工件定位可靠、夹紧方便。
（5）粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次。
（针对零件图说明本零件的定位基准如何选择）
举例：
6.零件加工工艺路线的确定
6.1零件加工阶段的划分
零件的加工质量要求较高时，一般需要经过不同的加工阶段来实现，逐步达到加工要求，即“渐精”原则。一般要经过粗加工、半精加工、精加工等三个阶段。
（分析本工件是否需要划分，如何划分？）
6.2机械加工顺序安排的原则
机加工工序的安排原则主要包括以下几个方面：
1、先基准后其它
2、先粗后精
3、先面后孔
4、先主后次
6.3热处理工序的安排
6.4零件加工的工艺路线
工艺路线一
工艺路线二
（对两个路线进行分析比较选择一个合理的工艺路线）
举例：
工艺路线方案一
工序：
1. 粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。
2. 粗、精铣削B面。
3. 铣削8+0.030mm的槽。
4. 铣削18+0.0120mm的槽。
5. 拉花键。
工序：
1. 粗、精车端面，钻、扩花键底孔、倒两端15°倒角。 以Ф40mm圆柱面为粗基准。选用C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。
2. 拉花键。以花键中心线及右端面为基准，
3. 铣削槽B面。以花键的中心线及下低面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具
4. 铣削8+0.030mm的槽。以花键的中心线及下低面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具。
5. 铣削18+0.0120mm的槽。以花键的中心线及下低面为基准。选用X62W卧式铣床加专用夹具。
方案分析：
上述两方案中，工艺方案一把拉花键放在最后一道工序。但此方案中2.3.4工序很难对工件进行定位和加紧、方案二中，把花键放在第一道工序的后边，这样，方案二中的3.4.5道工序很容易对工件进行定位与加紧即以花键中心线和下低面作为3.4.5道工序的定位基准。此方案定位精度高，专用夹具结构简单、可靠，所以采用方案二比较合理。
7.工序余量及工序尺寸的确定（选择2-3个工序）
7.1加工余量的确定
完成某一道工序所需切除的材料层的厚度称为工序余量。从毛坯到成品的整个工艺过程中所切除的材料层厚度称为总余量，加工余量的确定通常有三种方法：
1) 经验估计法：这是工艺人员根据经验进行估算。所有加工余量一般偏大。
2) 查表修正法：以生产实践和实验研究的资料制成的表格为依据，应用时再结合加工实际情况进行修正。
3) 分析计算法：根据一定的试验资料和计算公式进行计算，这样确定的余量比较经济合理，因受切削条件的改变和实验数据不全所限，应用较少。
举例：
本文采用查表法：
1) 工序Ⅰ工步1粗车端面D，查《金属机械加工工艺人员手册》
1042页表13-9得0.7，取整为1mm。
2) 工序Ⅰ工步2右端面的加工余量。
此工序分2个工步1、粗铣右端面 2、精铣右端面。查《金属机械加工工艺人员手册》精加工余量为0.2mm，粗铣加工余量为2.8mm
3) 工序Ⅱ工步1粗铣A、B面，查《金属机械加工工艺人员手册》
1050页表13-27得1mm。
7.2工序尺寸及公差的确定
参见教材《机械制造技术》P121页工序尺寸和公差确定方法
工序尺寸采用倒推法即：
对孔：本工序尺寸=后工序尺寸-本工序余量
对外圆：本工序尺寸=后工序尺寸+本工序余量
尺寸公差按“经济精度”选择确定公差等级查表确定公差值，按“入体原则”确定上下偏差。
8.机床及工装的确定
9.工艺卡的填写
（详见零件机械加工工艺过程卡）
二、机床夹具设计
1.夹具的作用
在机械制造的机械加工中，为了安装加工工件，使之占有正确的位置，以保证零件和产品的质量并提高生产效率所采用的工艺装备，这种装备称为夹具，它是机械加工工艺系统的重要组成部分，是机械制造中的一项重要工艺装备。
夹具的作用大概有以下几点：
A、 保证工件的加工精度，稳定加工质量。
B、 缩短辅助时间，提高生产效率，降低加工成本。
C、 降低对工人的技术要求，减轻工人的劳动强度，保证安全生产。
2.夹具设计任务
（主要叙述本次设计的夹具是为哪个工序设计的夹具，需要保障的技术要求是什么？即主要保证的尺寸和位置精度要求）
举例：本文选择其中的工序三的夹具进行设计。因为在前面一、二工序中已加工了A1、A2、B1、B2面和￠20D6的孔，利用B1、B2面和￠20D6来定位加工设计一套专用夹具。
本工序是加工 2-￠14D4 ，加工完成应达到图纸的技术要求。
3.定位方案的确定
（分析选择以工件的哪个表面为定位基准，采用什么定位元件，每个定位元件分别限制哪几个自由度，工件属于什么定位类型？最好画出工件定位方案图）
举例：
本工序的目的是加工出符合图纸要求的拨动叉的加工M22×1.5-6H螺纹孔。适合的刀具为：φ20mm麻花钻，φ20.5mm扩孔钻，M22×1.5丝锥。
1. 因拨动叉的外形是不规则的几何体，没有合适的定位面，无法直接装夹加工，所以加工时要有专用的夹具装置。
2. 分析拨动叉零件图可知：根据加工要求，本工序需限制工件的六个自由度。通过对零件结构进行分析，可采用前工序已加工面C孔，端面D及A面为本工序定位面。定位元件可采用台阶心轴和一个支承钉。C孔是花键孔，定位时以小径定位，心轴轴向尺寸较长，可限制工件的四个自由度，即Y向移动自由度和转动自由度、Z向移动自由度和转动自由度。心轴台阶面与工件端面D接触用于限制工件沿X方向移动自由度；一个支承钉相当于一个支承点与A面接触用于限制工件绕X方向的转动自由度。
此方法实现对拨动叉六点定位的完全定位。
拨动叉定位方案如下图：
图4-1 拨动叉定位方案
4.工件夹紧方案的确定及夹紧力的计算
工件夹紧遵循的原则：保证定位准确可靠、工件和夹具的变形在允许的范围内、夹紧机构可靠、装夹卸除方便快速省力、并且和中批生产的生产纲领匹配。
首先要解决夹紧力三要素——方向、作用点、大小的确定问题。
1）夹紧力方向的确定
（1） 夹紧力的作用方向应垂直于主要定位基准面。
（2） 夹紧力作用方向应使所需夹紧力最小。
（3） 夹紧力作用方向应使工件变形尽可能小。
本夹具的夹紧力方向选为垂直于C孔端面D面沿C孔轴线方向夹紧，夹紧力方向与切削力方向垂直。
2）夹紧力作用点的确定
（1） 夹紧力作用点应落在支撑元件或几个支撑元件形成的稳定受力区域内。
（2） 夹紧力作用点应落在工件刚性好的部位。
（3） 夹紧力作用点应尽可能靠近加工面。
本夹具的夹紧力作用点为为工件的K面。
3）夹紧力大小的确定
夹紧力的大小主要影响工件定位的可靠性、工件的夹紧变形以及夹紧装置的结构尺寸和复杂性，因此夹紧力的大小应当适中。在实际设计中，确定夹紧力大小的方法有两种：经验类比法和分析计算法。
采用分析计算法，一般根据切削原理的公式求出切削力的大小F，必要时算出惯性力、离心力的大小，然后与工件重力及待求的夹紧力组成静平衡力关系，列出平衡方程式，即可计算出理论夹紧力 Q′。为安全可靠起见，还要考虑一个安全系数K，因此实际的夹紧力应为Q = K Q′
K的取值范围一般为1.5～3，粗加工时取2.5～3，精加工时取1.5～2。
由于加工中切削力随刀具的磨饨、工件材料性质和余量的不均等因素而变化，而且切削力的计算公式是在一定的条件下求得的，使用时虽然根据实际的加工情况给予修正，但是仍然很难计算准确。所以在实际生产中一般很少通过计算法求得夹紧力，而是采用类比的方法估算夹紧力的大小。对于关键性的重要夹具，则往往通过实验方法来测定所需要的夹紧力。
2.减少装卸工件的辅助时间，提高装卸效率
本夹具采用手动螺旋夹紧，螺旋夹紧装置结构简单，夹紧力大且自锁性好。为减少装卸工件时间，提高生产率，夹紧元件垫圈采用快换开口垫圈，螺母的最大直径尺寸小于工件定位孔的直径。这样装卸工件时只需将螺母旋松，不需将螺母完全卸掉就可将垫圈抽出，将工件卸下减少装卸工件的辅助时间，提高装卸效率。
3.增设辅助支承，提高工件装夹的可靠性和稳定性。
拨动叉外形不规则，在切削过程中因切削力波动等因素的影响，工件有可能绕定位心轴逆时针转动，使支承于A面的支承钉与A面脱离，失去定位作用，使定位不可靠。为此，可在支承钉的另一侧设置一个辅助支承，支承于工件F面，这样可防止工件绕定位心轴逆时针转动。辅助支承是在工件实现定位后才参与支承的定位元件，它不起定位作用，只用于提高工件的装夹刚度和稳定性。辅助支承的安装应在工件准确定位之后，在调节辅助支承高度时，使其仅与工件适当接触既可，不能破坏工件原有的定位精度。因此辅助支承不限制工件的任何自由度。
拨动叉夹紧方案见下图：
图4-2 拨动叉夹紧示意图
2.夹紧力的分析与计算
工件采用螺母轴向夹紧,其受力情况分析如图4-5所示。
本工序采用C孔，端面D及A面为定位面。采用的定位元件为台阶心轴和一个固定支承钉，可限制工件的六个自由度。为增加装夹的刚度和稳定性在工件底面设置了一个可调支承作为辅助支撑。
在钻削加工中，工件受到切削力是轴向力Fr和钻削扭矩M；工件右端采用螺母夹紧产生从右向左夹紧力Fj，同时心轴台阶面产生一个由左向右的反向作用力N；固定支承钉和可调支承轴与工件底部接触，对工件产生一个向上的支撑力Fw；工件的自重力G。
图4-5 工件受力情况分析
根据静力平衡理论：因支撑力与切削力及重力方向相反，夹紧力与反向作用力方向相反即，Fw= Fr+ G；N=Fj。
工件受到的钻削扭矩M则由工件D面和K面提供的摩擦力矩承担，根据静力平衡理论由图可知：
Fj×μ×L1+ N×μ×L1=M
因N=Fj，所以 Fj=M/μ(L1+L2)
以上为理论夹紧力，再乘以安全系数K则为实际夹紧力Fjs。（K取1.5）
Fjs= MK/μ(L1+L2)
Fj——夹紧力；
Fr——切削力；
Ff——摩擦力；
M——钻削扭矩；
N——心轴同台阶面对工件的弹力；
μ——摩擦系数（查表取μ=0.15）。
由工艺人员手册知(P795)：钻削灰铸铁的钻削力Fr=43.3D f0.8；钻削扭矩M=21.4D2f0.8。
已知钻头直径D 为20mm，进给量取f=0.6mm，
故Fr=43.3×20×0.60.8=575.5Kg≈5755N
M=21.4×202×0.60.8=5688.5 Kg·mm≈56885N
所以夹紧力为： Fjs= MK/μ(L1+L2)=56885×1.5/0.15(48+62)=5171N
查表知M12螺母的夹紧力为5420N，Fjs=5171N<5420N，可满足使用要求。
5.定位误差分析（分析并计算本工序的定位误差，说明是否能满足加工要求）
1、定位误差产生的原因及种类
按照六点定位原理，可以设计和检查工件在夹具上的正确位置，但能否满足工件对工序加工精度的要求，则取决于刀具与工件之间正确的相互位置。而影响这个正确的位置关系的因素很多，如夹具在机床上的装夹误差、工件在夹具中的定位误差和夹紧误差、机床的调整误差、工艺系统的弹性变形和热变形误差、机床和刀具的制造误差及磨损误差等。为了保证工件的加工质量，应满足如下关系式：
式中 △D—工件在夹具中的定位误差，一般应小于
／3；
—除定位误差外，其它因素引起的误差总和。
定位误差及其产生原因：
所谓定位误差，是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。因为对一批工件来说，刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量，造成定位误差的原因有两种即：
（1）由于定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差，它是工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以△B表示。其大小等于定位基准与工序基准间的联系的尺寸的公差。
(2）由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差，称基准位移误差，即定位基准的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量，以△Y表示。
2、定位误差分析与计算
分析和计算定位误差的目的，就是为了判断所采用的定位方案能否保证加工要求，以便对不同方案进行分析比较，从而选出最佳定位方案，它是决定定位方案时的一个重要依据。
由定位误差产生的原因可知，基准不重合误差是由于定位基准选择不当产生的，而基准位移误差是由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的。在工件定位时，上述两项误差可能同时存在，也可能只有一项存在，但不管如何，定位误差是由两项误差共同作用的结果。故有：
定位误差是加工尺寸方向上两项误差的代数和。在定位误差的分析与计算中，可以将两项误差分别计算，再按上式进行合成。当△Y和△B是由同一误差因素导致产生的，这时称△Y和△B 关联，此时如果它们方向相同，合成时取“+”号；如果它们方向相反，合成时取“-”号。当两者不关联时，可直接采用两者的和叠加计算定位误差。
需要注意的是，定位误差是在采用调整法加工一批工件时产生的，采用逐件试切法加工，则根本不存在定位误差。
举例：下面讨论本工序的定位误差与计算。
本工序是在钻模上加工M22×1.5-6H螺纹孔，需保证的工序尺寸为螺纹孔轴线到D面的距离62mm。按定位方案本工序采用的定位基面是工件的C孔和端面D，即工件的C孔装于定位心轴Φ23.4g6处，且工件的D面与心轴的台阶面接触，如图4-6所示。
图4-6 定位误差分析图
工件在轴向的定位误差：
由于本工序尺寸(62mm)工序基准和定位基准均为工件的D端面，故基准不重合误差为零，即△B=0。一般工件以平面定位时，认为基准位移误差为零，即△Y=0,所以工件在轴向的定位误差
=0。
工件在径向（垂直方向）的定位误差：
由于工件C孔装于心轴上，且为间隙配合，所以工件在垂直方向存在基准位移误差，其大小为C孔与心轴配合的最大间隙之半，但其对螺纹孔的加工精度没有影响，故在此不必计算。
三、设计总结
（主要介绍本次毕业设计的感想与收获，优点与不足等）
举例： 设计总结
两个月的工装夹具的毕业设计做完了。在老师的耐心指导下，我完成了这次任务,整个过程中小组同学互帮互助,我们在快乐中共同学习,学习中共同进步.
本次课程设计是我们在毕业设计前一次重要的实践设计，对所学的基础课、技术基础课和专业课能很好的进行系统的复习和总结，知识的综合性很强.更是一次理论联系实际的训练.当书本上的理论知识和实践相结合的时候,困难就会接踵而至.这就需要反复的查阅资料、反复的思考和相互间的讨论,经过这样一个反复的过程后,理论知识才会真正的属于自己,而且印象也会更加的深刻.以后要是遇到类似的问题也会有相似的经验作为借鉴和指导.为接下来的毕业设计做铺垫.
在此次收获课程设计成功经验的同时,再次感谢尹老师的辛勤指导!
四、参考文献
（列出设计过程中参考查阅的相关资料名称）
[1]《机械制造技术基础》 机械工业出版社,卢秉恒主编, 2007年
[2]《机械设计》（第八版） 西安工业大学机械原理及机械零件教研室 编著，濮良贵 纪名刚主编。2006年5月
[3]《机械加工工艺师手册》 机械工业出版社, 杨叔子编,2000年
[4]《实用金属切削手册》 机械工业出版社, 陈宏钧主编,2005年1月
[5]《金属机械加工工艺人员手册》, 上海科学技术出版社，赵如福编 1990年
[6]《机械制造工艺设计简明手册》 机械工业出版社 李益民主编 1993年6月
[7]《机械制造工艺学》 机械工业出版社 陈明主编. 2005年8月
[8]《机械制造工艺学课程设计机床专用夹具图册》 哈尔滨工业大学出版社（2版）李旦，王杰等著 2005年2月
[9]《机床夹具》中国劳动社会保障出版社 胡建新 著 2001年5月
