機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)

1、機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)一、機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)的目的 機(jī)械制造工藝學(xué)是一門綜合性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是課程教學(xué)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是完成教學(xué)計(jì)劃達(dá)到教學(xué)目標(biāo)和培養(yǎng)同學(xué)們創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)；也是同學(xué)們知識(shí)和能力深化和升華的重要過(guò)程。3、掌握制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的原則、步驟和方法； 4、掌握機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的基本原理、方法及步驟，進(jìn)一步提高同學(xué)們的工程設(shè)計(jì)能力。本課程設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到以下教學(xué)目的： 1、進(jìn)一步加深對(duì)機(jī)械制造工藝學(xué)理論知識(shí)的理解； 2、培養(yǎng)綜合應(yīng)用機(jī)械制造工藝學(xué)和其它多門課程的理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和實(shí)際動(dòng)手能力。.二、機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)的內(nèi)

2、容和方法步驟：1、對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，畫零件圖 內(nèi)容包括： 分析零件的作用及零件圖上的技術(shù)要求； 分析零件主要加工表面的尺寸、形狀及位置公差、表面粗糙度；分析零件的材質(zhì)、熱處理及機(jī)械加工的結(jié)構(gòu)工藝性。 零件圖應(yīng)按機(jī)械制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)繪制。 根據(jù)零件在產(chǎn)品中的作用分析零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和精度要求的合理性、正確性。 2、選擇毛坯的制造方式，繪制毛坯圖 對(duì)型材毛坯，只需選擇其型號(hào)、直徑和長(zhǎng)度等，無(wú)需畫毛坯圖。 對(duì)鑄件、鍛件，則應(yīng)在零件圖的基礎(chǔ)上，確定毛坯的分型（模）面、毛坯的加工余量、鑄造（或模鍛）斜度及毛坯圓角。 繪制毛坯圖時(shí)，以實(shí)線表示毛坯表面輪廓，以雙點(diǎn)劃線表示經(jīng)切削加工后的表面，在剖面圖上用交叉十字線

3、表示加工余量。圖上要標(biāo)注出主要尺寸及其公差。 3、制定機(jī)械加工工藝規(guī)程 按以下設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行： 確定零件主要加工表面的加工方法； 分析零件各加工表面所必須限制的自由度，選擇加工大部分工件表面時(shí)所用的精基準(zhǔn)；按“基面先行”的原則，選擇粗基準(zhǔn)； 考慮加工階段的劃分以及工序的集中與分散； 確定加工順序（基面先行、先粗后精、先主后次、先面后孔）； 擬定被加工零件的工藝路線； 填寫工藝過(guò)程卡片和工序卡片，繪制工序圖。 .工序圖是表達(dá)：本工序所要加工的工件表面，以及加工這些表面所必須的定位和夾緊方法。 工序圖的畫法及要點(diǎn)如下： 本工序所要加工的工件表面用粗實(shí)線表示，其余表面用細(xì)實(shí)線表示； 用符號(hào)表達(dá)本工序要

4、加工的工件表面應(yīng)限制的自由度和夾壓點(diǎn)； 標(biāo)注本工序所要加工的工件表面的有關(guān)尺寸、粗糙度和形位公差。工序圖的畫法：.工序簡(jiǎn)圖應(yīng)表達(dá)的內(nèi)容有：1、加工表面（加粗線表示）2、定位基準(zhǔn)3、夾緊力的方向和作用點(diǎn)4、工序（測(cè)量）尺寸及其公差5、加工表面粗糙度6、形位公差7、其它需特別標(biāo)注的項(xiàng)目加工20孔的工序圖 4、設(shè)計(jì)一道工序的專用夾具，繪制夾具裝配圖和夾具零件圖； 在小批量生產(chǎn)中盡量采用通用夾具；當(dāng)被加工件的表面精度要求較高或在成批大量生產(chǎn)時(shí)，一般應(yīng)設(shè)計(jì)專用夾具，以保證加工表面的位置精度。 專用夾具由指導(dǎo)教師指定。 5、編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份 內(nèi)容應(yīng)包括： 任務(wù)書（由指導(dǎo)教師提供） 目錄 前言 正文： 零

5、件的工藝分析； 工藝規(guī)程的制定（毛坯的制造方式；粗基準(zhǔn)、精基準(zhǔn)的選擇；各個(gè)加工表面加工方法的確定；選擇機(jī)床與夾具；加工余量與工序尺寸的確定；切削用量的確定；工藝路線方案的分析比較等） 夾具的設(shè)計(jì)與計(jì)算： 專用夾具的結(jié)構(gòu)方案的確定、切削力、夾緊力的計(jì)算、定位誤差的計(jì)算等； 課程設(shè)計(jì)的收獲與體會(huì)、答謝詞。 參考文獻(xiàn) 成績(jī)?cè)u(píng)定表 要求： 每個(gè)學(xué)生必須獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)說(shuō)明書； 課程設(shè)計(jì)報(bào)告書寫規(guī)范、文字通順、圖表清晰、數(shù)據(jù)和計(jì)算完整、結(jié)論明確； 課程設(shè)計(jì)報(bào)告后應(yīng)附參考文獻(xiàn)； 要求A4紙張1520頁(yè)，按規(guī)定要求裝訂成冊(cè)。 典型零件 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 題目：設(shè)計(jì)“車床濾油器體”零件的機(jī)

6、械加工工藝規(guī)程及工藝裝備 （年生產(chǎn)綱領(lǐng)：5000件）內(nèi)容和要求： 1. 繪制“車床濾油器體”零件題目的零件圖（圖紙大小不限）； 2. 設(shè)計(jì)該零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程：填寫該零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程卡和指定工序的工序卡； 3. 設(shè)計(jì)該零件機(jī)械加工工藝規(guī)程中指定工序的專用夾具：繪制該專用夾具的機(jī)械裝配圖（用1圖紙繪制），并繪制該裝配圖中一個(gè)典型零件的零件圖（ 3 圖紙以上）； 4. 編寫課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份（內(nèi)容按課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書要求編寫），十六開紙，不得少于1520頁(yè)。進(jìn)程安排：（共2 周）課設(shè)動(dòng)員、準(zhǔn)備工作設(shè)計(jì)工藝規(guī)程（含過(guò)程卡、工序卡）專用夾具設(shè)計(jì)方案草圖繪制夾具裝配圖、零件圖等編寫課設(shè)說(shuō)明書答 辯

7、 1 天 1 天 2 天 4 天 1 天 1天三、專用夾具設(shè)計(jì) 專用的機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是機(jī)械制造工藝裝備設(shè)計(jì)的一部分，它用來(lái)確定工件與刀具間的相對(duì)位置，將工件定位并夾緊。夾具設(shè)計(jì)的優(yōu)劣對(duì)零件加工精度、生產(chǎn)效率、制造成本、生產(chǎn)安全、勞動(dòng)生產(chǎn)條件等都起著重要的作用。 要設(shè)計(jì)出較理想可行的夾具，必須充分了解和分析有關(guān)資料，吸取先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，制訂出可行的夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制出總裝圖，并提出合理的技術(shù)要求。在專用夾具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從以下幾方面著手： 夾具設(shè)計(jì)是根據(jù)機(jī)械加工工藝規(guī)程中提出的具體要求進(jìn)行的，設(shè)計(jì)前應(yīng)對(duì)產(chǎn)品的批量、任務(wù)與要求、工藝規(guī)程及有關(guān)技術(shù)資料進(jìn)行分析研究。 1、明確要求 工裝設(shè)計(jì)任務(wù)書(主要依據(jù))；

8、 產(chǎn)品圖紙及有關(guān)設(shè)計(jì)文件； 工藝規(guī)程文件； 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)； 與工裝及其設(shè)計(jì)有關(guān)的各種標(biāo)準(zhǔn)（機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)） 2、設(shè)計(jì)依據(jù) 由于工件的結(jié)構(gòu)形狀多種多樣，故定位基準(zhǔn)各不相同，所以要合理選擇、設(shè)計(jì)、安置定位元件，以達(dá)到定位目的。 3、選定定位基準(zhǔn)和定位元件 定位基準(zhǔn)的選擇直接影響工藝路線中工序的數(shù)目、夾具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度以及零件精度是否易于保證。選擇定位基準(zhǔn)的原則是：（1）定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)必須與工藝基準(zhǔn)重合，并盡量與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，以減小定位誤差。當(dāng)定位基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)或設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)，需進(jìn)行必要的加工尺寸及其公差的換算； 應(yīng)選擇工件上最大的平面、最長(zhǎng)的圓柱面或圓柱軸線為主要定位基準(zhǔn)，以提

9、高定位精度，并使定位穩(wěn)定可靠； 在選擇定位元件時(shí)，應(yīng)以六點(diǎn)定位原理來(lái)分析，要避免過(guò)定位或欠定位現(xiàn)象； 在工件各加工工序中，力求采用統(tǒng)一基準(zhǔn)，以避免因基準(zhǔn)更換而降低工件各表面的相互位置精度；工件定位基準(zhǔn)與定位元件接觸或配合后，應(yīng)限制住必須限制的工件自由度數(shù)；由定位元件產(chǎn)生的定位誤差最?。欢ㄎ辉亩ㄎ槐砻鎽?yīng)具有較高的尺寸精度、配合精度、表面粗糙度和硬度；定位元件結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，并具有足夠的剛度、強(qiáng)度，且便于裝卸工件，便于清除切屑； 對(duì)尺寸較大的表面，在不影響定位精度的前提下，盡量減少與工件定位表面的接觸面積。 （2）對(duì)定位元件的要求對(duì)夾具作必要的定位誤差分析與計(jì)算，實(shí)際定位誤差值必須小于或等于工

10、序尺寸公差的1/3；提高夾具在機(jī)床上的定位精度；保證刀具在夾具上的導(dǎo)向精度；保證對(duì)刀元件表面到工件被加工表兩間的尺寸精度。 （3）對(duì)定位精度的要求 為保證工件安裝的正確可靠，在設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮夾緊力的大小、方向和作用點(diǎn)的數(shù)量、位置，以及夾緊力的力源裝置。（1）夾緊力方向的選擇原則：夾緊力方向應(yīng)朝向?qū)ΡＷC工件精度影響最大的定位面，即至少要有夾緊分力指向主定位面；應(yīng)使工件變形最小，最好與工件重力和切削力同向； （2）夾緊力作用點(diǎn)的選擇原則：應(yīng)選在不破壞工件定位時(shí)已經(jīng)獲得的正確位置，應(yīng)使夾緊時(shí)變形最小和受切削力而產(chǎn)生的變形和振動(dòng)最?。?4、確定夾緊機(jī)構(gòu) 工件在加工過(guò)程中受切削力、慣性力、離心力

11、和重力等作用。從理論上講，夾緊力的作用必須與上述作用力（或力矩）相平衡，據(jù)此可列出靜平衡方程式，算出夾緊力。 但在實(shí)際加工過(guò)程中，由于工件加工表面的加工余量、硬度不均勻，刀具的磨鈍以及斷續(xù)切削等因素，所以，實(shí)際的夾緊力比理論夾緊力要大得多。為了加工安全可靠，保證加工質(zhì)量，則必須將理論夾緊力乘以安全系數(shù)k。粗加工時(shí)，取k2.53.0；精加工時(shí)，取k1.52.0。 （3）估算夾緊力和選擇動(dòng)力源 先用雙點(diǎn)劃線畫出工件外形，在夾具圖中，工件視為透明體，然后圍繞工件依次畫出定位元件、夾緊裝置和刀具導(dǎo)向元件等，最后用夾具把各種元件連成一整體，有的還需畫出夾具與機(jī)床連接的元件。 5、繪制夾具草圖 經(jīng)審查，所

12、設(shè)計(jì)的夾具結(jié)構(gòu)和夾具精度符合要求之后，即可繪制夾具總圖和零件圖。 6、繪制夾具工作圖7、夾具設(shè)計(jì)的分析與評(píng)價(jià)工裝的先進(jìn)性與使用的現(xiàn)實(shí)性； 工裝設(shè)計(jì)的可靠性； 設(shè)計(jì)工裝的創(chuàng)造性與科學(xué)的合理性； 工裝使用的安全性； 工裝設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化原則（夾具、量具、刀具設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化 ）。 四、典型夾緊機(jī)構(gòu)（設(shè)計(jì)參考資料） 常見的有斜楔、偏心、螺旋和鉸鏈等夾緊機(jī)構(gòu)，斜楔、偏心、螺旋是利用機(jī)械摩擦的斜楔自鎖原理。 1.斜楔夾緊斜楔夾緊的特點(diǎn)：(1)斜楔機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，有增力作用。一般擴(kuò)力比（約為3） ，愈小增力作用愈大。 (2)斜楔夾緊行程小，且受斜楔升角影響。增大可加大行程，但自鎖性能變差。 為解決增力、行程之間矛盾，斜楔

13、還可采用雙升角形式，大升角用 于夾緊前的快速行程，小升角則滿足增力和自鎖條件 。與上表面的摩擦角與下表面的摩擦角具有雙升角斜楔滑塊夾緊機(jī)構(gòu):(3)夾緊和松開要敲擊大、小端，操作不方便。 手動(dòng)操作的簡(jiǎn)單斜楔夾 緊很少應(yīng)用，在常見的夾緊裝置中，改變夾緊力方向和大小一般采用增力機(jī)構(gòu)。 如：氣液壓夾緊時(shí)，斜楔上作用的動(dòng)力源是不間斷的，所以不必自鎖，可增大到1530。材料：斜楔一般用20鋼滲碳，淬硬HRC5862。批量不大時(shí)也可用45鋼，淬硬HRC4246。2. 螺旋夾緊螺旋夾緊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，增力比大，自鎖性好，夾緊可靠，所以在夾具中得到最廣泛的應(yīng)用。螺桿1在2中轉(zhuǎn)動(dòng)而起夾緊作用。螺母2采用可換式，其目的是

14、為了內(nèi)螺紋磨損后可及時(shí)更換。螺釘3用以防止2的松動(dòng)。壓塊4是防止在夾緊時(shí)帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)動(dòng)；并避免1的頭部直接與工件接觸而造成壓痕，同時(shí)也可增大夾緊力作用面積，使夾緊更為可靠。簡(jiǎn)單的螺旋夾緊機(jī)構(gòu):式中： P原始作用力； L手柄長(zhǎng)度； r螺桿下端（或壓塊）與工件接觸處的當(dāng)量摩 擦半徑； r平均螺旋作用中徑之半；（作用中徑為d平均）；螺旋升角； 螺桿下端（或壓塊）與工件接觸處的摩擦角； 螺旋配合面的摩擦角（常取830）。 螺旋夾緊力的計(jì)算公式實(shí)際生產(chǎn)中，采用螺旋壓板的組合夾緊，在手動(dòng)操作時(shí)用得比單螺旋夾緊更為普遍。較典型有三種： 圖（a）的擴(kuò)比力最低；圖（c）的操作省力，但結(jié)構(gòu)受工件形狀限制，圖（b）基

15、本不變。故設(shè)計(jì)這類夾具時(shí)，要注意合理布置杠桿比例，尋求最省力、最方便的方案。.3、聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)4.偏心夾緊 螺旋夾緊的主要缺點(diǎn)安裝、拆卸工件的輔助時(shí)間太長(zhǎng)，而偏心夾緊是一種快速的夾緊機(jī)構(gòu)。常用的有圓偏心和曲線偏心兩種，可做成平面凸輪的形狀。因圓偏心機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，較曲線偏心應(yīng)用廣泛。在設(shè)計(jì)圓偏心時(shí)，應(yīng)注意以下三個(gè)問題：a）自鎖條件；b）保證足夠的夾緊力；c）保證足夠的夾緊距離（指偏心輪工作部分與工作間接觸點(diǎn)的最大垂直位移）。偏心夾緊必須保證自鎖條件偏心夾緊必須保證自鎖，否則就不能應(yīng)用。D/e值反映了偏心輪的偏心特性，它可用來(lái)表示偏心輪工作的可靠性；此值大，自鎖性能好，但結(jié)構(gòu)尺寸也大。滿足偏

16、心輪D/e1420的條件時(shí)，機(jī)構(gòu)即能自鎖。5.多件夾緊 加工時(shí)采取多件夾緊，可以大大提高生產(chǎn)率，尤其在小件加工時(shí)應(yīng)用更為廣泛。 按夾緊力的方向及作用情況，多件夾緊可分為兩種：(1)連續(xù)式夾緊由一個(gè)力的來(lái)源，以同樣大小的夾緊力，依次連續(xù)朝同一方向由一個(gè)工件傳遞到其他工件。 使用連續(xù)式夾緊 ，沿夾緊方向，每個(gè)工件與定位夾緊元件接觸處的誤差，必定要傳到另一工件上。如此累積，使最后一個(gè)方向的工件沿此定位精度非常低。 因此，連續(xù)式多件夾緊只適用于被加工表面與夾緊方向平行，因此時(shí)的定位誤差，并不影響工件的加工精度。 (2)平行式夾緊總的原始力按幾個(gè)平行的相同方向，分布在不同的多個(gè)夾緊位置上。 工件安裝在V

17、形塊上，旋緊螺母1，通過(guò)一特殊壓板2，使四個(gè)工件同時(shí)夾緊。圖（c）是用液性塑料的平行式多件夾緊。 右圖所示搖桿零件： 零件材為HT200，毛坯為鑄件，生產(chǎn)批量：5000件五、典型零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì)實(shí)例圖：搖桿零件圖4012H7鑄造圓角R3其余倒角145600.059.520H71.63.23.23.21.64018M83.2R127100.1ABDC15451、零件工藝分析 加工面： 底面A、頂面D、20H7孔、12H7孔、B面、C面和M8螺紋孔。 主要加工要求20H7、 12H7孔、600.05 確定加工方法： 20H7孔車床上進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸； 底面A 車端面； 頂面D 為提高加工效率，多件銑

18、削； B面、C面 采用復(fù)合銑（分粗銑、半精銑） 零件工藝分析 12H7孔在鉆床上進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸； M8螺紋孔在鉆床上進(jìn)行鉆螺紋底孔、攻絲。 2、定位基準(zhǔn)分析： 底面A、頂面D20H7孔高度方向的設(shè)計(jì)基 準(zhǔn); 20H7孔軸線12H7孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。 精基準(zhǔn)選擇 底面限制3個(gè)自由度（ 、 、 ） 基準(zhǔn)重合（底面是頂面、16H7孔高度方向的設(shè) 計(jì)基準(zhǔn)） 基準(zhǔn)統(tǒng)一（在大多數(shù)工序中使用） 定位穩(wěn)定可靠、夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 20H7孔限制2個(gè)自由度 （ 、 ） 基準(zhǔn)重合（ 12H7孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)） 基準(zhǔn)統(tǒng)一（在大多數(shù)工序中使用） 定位穩(wěn)定可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 12H7孔限制1個(gè)自由度（ ） 加工M8螺紋孔時(shí)使用的

19、精基準(zhǔn)。 粗基準(zhǔn)的選擇 40外圓限制4個(gè)自由（ ） 用三爪卡盤裝夾，可保證加工面與不加工面間的位置關(guān)系（20H7與 40外圓壁厚均勻）； 并能保證采用20H7孔與端面A垂直， 20H7孔與端面A作為統(tǒng)一的精基準(zhǔn)，定位穩(wěn)定可靠、夾緊方便。 斜面限制1個(gè)自由度（ ） 保證B面和C面的位置關(guān)系（保證尺寸 45）擬定機(jī)械加工工藝路線：（成批生產(chǎn)）10 車 鉆、擴(kuò)、鉸20H7孔至圖紙尺寸；車孔端面A；倒角； （定位面： 40毛坯面）20 銑 多件銑端面D，（定位面： A面和20H7孔）30 鉆 20H7孔倒角； （定位面： 同上）40 銑 復(fù)合粗銑 B、C面,留加工余量0.5mm；（定位面： A 面、2

20、0H7孔及和 斜面）50 銑 復(fù)合半精銑 B、C面； （定位面：同上）60 鉆 鉆、擴(kuò)、鉸12H7孔至圖紙尺寸； （定位面： A面、 20H7孔和R12圓弧面）70 鉆 鉆螺紋底孔至7、攻絲M8；（定位面： A面、 20H7孔和12H7孔）80 鉗 檢驗(yàn)、入庫(kù)。六、設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題2、 編寫工序內(nèi)容時(shí)，應(yīng)采用工程語(yǔ)言，如： 30 以、和定位，加工，留加工余量，達(dá)到IT、Ra為；1、工序號(hào)編制方法：10、20、30 中間留可行添加的序號(hào)；3、 應(yīng)注意削邊銷的布置方向；4、設(shè)計(jì)鉆套應(yīng)注意的問題；注意快換鉆套的方向；.5、鉆套高度問題.鑄鐵 h=(0.30.7)d鋼件 h=(0.71.5)d6、回轉(zhuǎn)式鏜套的設(shè)計(jì).七、典型夾具結(jié)構(gòu)分析1、通用夾具1.齒輪軸2.斜齒條滑柱3.12.鉆模板4.螺母5.手柄6.導(dǎo)向柱7.錐套環(huán)8.定位支承9.可調(diào)支承10.擋銷11.自位壓柱13.螺釘14.鉆套15.定位元