X5040铣床拨叉零件机械加工工艺及钻床夹具设计
一、选题背景与意义
（一）选题背景
机械加工工艺的不断进步和科学技术的发展，我国的机械制造行业取得了显著的进步，并已具备了一定的规模和经济实力。机械加工工艺是将毛坯通过切削等方法改变其形状、尺寸和材料的物理机械性质，最终形成所需零件的制造过程。
在研究机械加工工艺的过程中，需要了解零件结构，认真分析零件图，培养独立识图能力，增强对零件图的认识和了解。同时，制订工艺规程、确定加工余量、工艺尺寸计算、工时定额计算、定位误差分析等也是非常重要的环节。这些环节不仅涉及到零件的精确加工，还直接影响到生产效率和产品质量。
因此，对于机械加工工艺的研究，不仅可以提高制造过程的效率和精度，同时也可以为机械制造行业的发展提供有力的技术支持
（二）选题意义
将X5040铣床拨叉零件的加工工艺及钻床夹具设计选为课题，对此研究查阅的大量的资料，首先明白机械加工工艺过程就是用切削的方法改变毛坯的形状、尺寸和材料的物理机械性质成为具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。
为了能具体确切的说明工艺过程，使工件能按照零件图的技术要求加工出来，就得制定复杂的机械加工工艺规程来作为生产的指导性技术文件，学习研究制定机械加工工艺规程的意义与作用就是本课题研究意义。
①工艺规程是指导生产的技术文件，是指挥现场生产的根据。对于X5040铣床拨叉零件大批量生产，要求在给定的生产条件下，明确生产调度、技术准备、器材配置等安排。为该工件具体的每步工序制定详细的加工工艺，并且在保证质量的基础上，要求此工艺过程最经济合理。
②工艺规程是进行组织生产，做好生产技术准备的文件。
③在工艺规程付诸实现的过程中，根据实践结果，便于总结和积累生产经验。
同时，在机械加工过程中，夹具占有重要的地位。它可靠地保证了工件的加工精度，提高了加工效率，减轻了劳动的强度。夹具的设计过程中，应深入生产实际（对工件的图纸、工艺文件、生产纲领等分析），进行调查研究，吸取国内外的先进技术，制订出合理的设计方案。
二、国内外研究现状及发展趋势
从国内外机械制造工艺的技术水平来看发展较迅速，出现了很多新型的加工工艺技术。如制造自动化：①在形式方面，制造自动化有三个方面的含义：代替人的体力劳动；代替或辅助人的脑力劳动；制造系统中人、机及整个系统的协调、管理、控制和优化。②在功能方面，制造自动化代替人的体力劳动或脑力劳动仅仅是制造自动化功能目标体系的一部分。制造自动化的功能目标是多方面的，已形成一个有机体系。③在范围方面，制造自动化不仅涉及到具体生产制造过程，而是涉及产品生命周期所有过程。
制造自动化技术的研究现状和发展趋势
①采用模拟技术，优化工艺设计
成形、改性与加工是机械制造工艺的主要工序，是将原材料（主要是金属材料）制造加工成毛坯或零部件的过程。这些工艺过程特别是热加工过程是极其复杂的高温、动态、瞬时过程，其间发生一系列复杂的物理、化学、冶金变化，这些变化不仅不能直接观察，间接测试也十分困难，因而多年来，热加工工艺设计只能凭“经验”。近年来，应用计算机技术及现代测试技术形成的热加工工艺模拟及优化设计技术风靡全球，成为热加工各个学科最为热门的研究热点和跨世纪的技术前沿。
②成形精度向近无余量方向发展
毛坯和零件的成形是机械制造的第一道工序。金属毛坯和零件的成形一般有铸造、锻造、冲压、焊接和轧材下料五类方法。随着毛坯精密成形工艺的发展，零件成形的形状尺寸精度正从近净成形向净成形即近无余量成形方向发展。“毛坯”与“零件”的界限越来越小。有的毛坯成形后，已接近或达到零件的最终形状和尺寸，磨削后即可装配。
③成形质量向近无“缺陷”方向发展
毛坯和零件成形质量高低的一另一指标是缺陷的多少、大小和危害程度。由于热加工过程十分复杂，因素多变，所以很难避免缺陷的产生。近年来热加工界提出了“向近无“缺陷”方向发展”的目标，这个“缺陷”是指不致引起早期失效的临界缺陷概念。采取的主要措施有：采用先进工艺，净化熔融金属薄板，增大合金组织的致密度，为得到健全的铸件、锻件奠定基础；采用模拟技术，优化工艺设计，实现一次成形及试模成功；加强工艺设计
工艺过程监控及无损检测，及时发现超标零件；通过零件安全可靠性能研究及评估，确定临界缺陷量值等。
④机械加工向超精密、超高速方向发展
超精密加工技术目前已进入纳米加工时代，加工精度达0.025μm，表面粗糙度达0.0045μm。精切削加工技术由目前的红处波段向加工可见光波段或不可见紫外线和X射线波段趋近；超精加工机床向多功能模块化方向发展；超精加工材料由金属扩大到非金属。
目前起高速切削铝合金的切削已超过1600m/min；铸铁为1500m/min；超高速切削已成为解决一些难加工材料加工问题的一条途径。
⑤采用新型能源及复合加工
激光、电子束、离子束、分子束、等离子体、微波、超声波、电液、电磁、高压水射流等新型能源或能源载体的引入，形成了多咱崭新的特种加工及高密度能切割、焊接、熔炼、锻压、热处理、表面保护等加工工艺或复合工艺。其中以多种形式的激光加工发展最为迅速。
⑥采用自动化技术，实现工艺过程的优化控制
微电子、计算机、自动化技术与工艺设备相结合，形成了从单机到系统，从刚性到柔性，从简单到复杂等不同档次的多种自动化成形加工技术，使工艺过程控制方式发生质的变化。
⑦采用清洁能源及原材料、实现清洁生产
机械加工过程产生大量废水、废渣、废气、噪声、振动、热辐射等，劳动条件繁重危险，已不适应当代清洁生产的要求。其途径：一是采用清洁能源，如用电加热代替燃煤加热锻坯；二是采用清洁的工艺材料开发新的工艺方法，如在锻造生产中采用非石墨型润滑材料；三是采用新结构，减少设备的噪声和振动。如在铸造生产中，噪声极大的震击式造型机已被射压、静压造型机所取代。在清洁生产基础上，满足产品从设计、生产到使用乃至回收和废弃处理的整个周期都符合特定的环境要求的“绿色制造”将成为21世纪制造业的重要特征。
⑧加工与设计之间的界限逐渐淡化，并趋向集成及一体化
CAD/CAM、FMS、CIMS、并行工程、快速原型等先进制造技术及哲理的出现，使加工与设计之间的界限逐渐淡化，并走向一体化。同时冷热加工之间，加工过程、检测过程、物流过程、装配过程之间的界限亦趋向谈化，、消失，而集成于统一的制造系统之中。
⑨工艺技术与信息技术、管理技术紧密结合，先进制造生产模式获得不断发展。
先进制造技术系统是一个由技术、人和组织构成的集成体系，三者有效集成才能取得满意的效果。因而先进制造工艺只有通过和信息、管理技术紧密结合，不断探索适应需求的新型生产模式，才能提高先进制造工艺的使用效果。先进制造生产模式主要有：柔性生产、准时生产、精益生产、敏捷制造、并行工程、分散网络化制造等。这些先进制造模式是制造工艺与信息、管理技术紧密结合的结果，反过来它也影响并促进制造工艺的不断革新与发展。
三、主要研究内容、需要解决的问题和思路、创新点
本课题的基本内容：X5040铣床拨叉零件加工工艺及铣床夹具设计
X5040铣床拨叉零件加工工艺设计可能遇到的困难：
制订X5040铣床拨叉零件加工工艺规程，关键是工序的划分和定位基准的选择。
工序的划分 确定加工顺序和工序内容，安排工序的集中和分散程度，划分 工序阶段，这项工作与生产纲领有密切关系，具体可以根据生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等。生产条件确定工艺过程的工序次数；如批量小时可采用在通用机床上工序集中原则，批量大时即可按工序分散原则，组织流水线生产，也可利用高生产率的通用设备，按工序集中原则组织生产。
定位基准的选择 根据粗基准，精基准的选择原则；遵循基准统一、基准重合。由零件图具体分析可得：X5040铣床拨叉零件首先以一个侧面和一个孔为粗基准，对底平面A进行粗加工，再以底平面A为基准加工孔。
夹具设计可能遇到的困难：
工件定位是否正确，定位精度是否满足要求，工件夹紧牢固是否可靠等等。
工件在夹具中的定位精度，主要与定位基准是否与工序基准重合、定位基准与定位元件的配合状况等因素有关，可提高夹具的制造精度，减少配合间隙，就能提高夹具在机床上的定位精度，夹具中出现过定位时，可通过撤消多余定位元件，使多余定位元件失去限制重复自由度的能力，增加过定位元件与定位基准的配合间隙等办法来解决。
夹紧必须可靠，但夹紧力不可过大，以免工件或夹具产生过大变形。可采用多点夹紧或在工件钢性薄弱部位安放适当的辅助支撑。
上述即为遇到困难的解决措施。
四、设计（论文）的进度安排
1. 进行文献回顾，熟悉相关的机械加工工艺流程和夹具设计的基本知识。
2. 开始进行后拖架模型设计，建立模型。
3. 制定工艺流程与工艺卡片
4. 完成论文的初稿，开始进行论文的修改和润色。
5. 完成论文的最终稿，准备进行论文的答辩。
6. 进行论文答辩，并对答辩结果进行修订。
五、设计（论文）研究的预期目标
研究的预期目标可以包括以下几点：
1. 建立一种适用于ca6132后拖架加工工艺方法。这种方法应具有一定的通用性，能够适应各种不同的设计要求和生产环境。
2. 完成一种后拖架铣床夹具的设计。
3. 完成一篇关于ca6132机械加工工艺及铣床夹具设计的研究论文，对该方向的研究进行总结和梳理，为后续的研究提供参考。
5. 在论文答辩中，充分展示研究成果，获取专家的认可和反馈，对研究进行进一步的完善和提升。
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