機械制造技術基礎課程設計指導書

機械制造技術基礎課程設計指導書-PAGE1-目錄TOC\o"1-4"\h\z《機械制造技術基礎》課程設計任務書 1一、課程設計指導書 2(一)設計的目的 2(二)設計要求與內容 2(三)設計方法和步驟 41.工藝設計 41.1分析、研究零件圖(和實物)，進行工藝審查 41.2選擇毛坯制造方式 41.3擬訂工藝路線 51.4機械加工工序設計 82.夾具設計 122.1制訂設計方案，繪制結構草圖 122.2繪制夾具裝配總圖 152.3繪制夾具零件圖 172.4撰寫設計說明書 172.5制3D效果圖 19二、夾具設計中常易出現(xiàn)的錯誤 19三、課程設計成績的評定 22四、進度與時間安排 23

《機械制造技術基礎》課程設計任務書題目：設計零件的機械加工工藝規(guī)程及工序的專用機床夾具。設計要求：熟練使用計算機輔助設計(軟件自選)，獨立完成零件－毛坯合圖一張(3或4號圖CAD出圖)關鍵工序機械加工工藝規(guī)程卡片一張(4號圖)指定工序夾具裝配圖一張(2或3號圖)夾具部分零件圖2張(圖幅自定)設計說明書(一份，按畢業(yè)設計模板，同組可裝訂成一冊，注明各節(jié)完成人)夾具3D裝配效果圖一張(彩圖)以上均需輸出，以書面交設計資料，保留電子檔備查。原始資料：零件圖樣，生產綱領，每月班次、生產條件等。班級學號姓名同組學生指導教師年月日構，形狀，尺寸、材料等選擇毛坯制造方式，確定毛坯精度。此時，若零件毛坯選用型材，則應確定其名稱、規(guī)格，如為鑄件，則應確定分型面，澆冒口系統(tǒng)的位置，若為鍛件，則應確定鍛造方式及分模面等。(2)查閱有關的機械加工工藝手冊，用查表法確定各表面的總余量及余量公差。(3)繪毛坯圖(見圖1—1)。步驟如下：1)用雙點劃線畫出經簡化了次要細節(jié)的零件圖的主要視圖，存已確定的加工余量疊加在各相應被加工表面上，即得到毛坯輪廓，可用粗實線表示。比例自選。2)和一般零件圖一樣，為表達清楚某些內部結構，可面出必要的剖視，剖面。對于由實體上加工出來的糟和孔，可不必這樣表達。3)在圖上標出毛坯主要尺寸及公差，標出加工余量的名義尺寸。4)標明毛坯技術要求。如毛坯精度、熱處理及硬度、圓角尺寸，拔模斜度，表面質量要求(氣孔，縮孔、夾砂)等．1.3擬訂工藝路線對于比較復雜的零件，可以考慮幾個加工方案，分析比較后，從中選出比較合理的加工方案。(1)選擇定位基準。根據(jù)零件結構特點、技術要求及毛坯的具體情況，按照粗、精基準的選擇原則來確定各工序合理的定位基準。它對保證加工精度，確定加工順序及工序數(shù)量的多少、夾具的結構都有重要影響。零件上的定位基準、夾緊部位和加工面三者要互相協(xié)調，全面考慮。(2)決定各表面加工方法，劃分加工階段。根據(jù)各表面的加工要求，先選定最終的加工方法，再由此向前確定各準備工序的加工方法。例如，某一加工表面為φ100H6孔，粗糙度值要求為Ra0．4μm。根據(jù)這種精度和粗糙度要求，應采用磨孔加工才能得以保證，且需先粗磨一次，磨加工前還應半精鏜、粗鏜。決定表面加工方法時還應對照每種加工方法所能達到的經濟加工精度，先主要表面，后次要表面。再根據(jù)零件的工藝分析，毛坯狀態(tài)和如今選定的加工方法，看一看應采用哪些熱處理，是否需劃分成粗加工、半精加工，精加工幾個階段。(3)工序集中與分散。各表面加工方法確定之后，應考慮哪些表面的加工適合在一道工序中完成，哪些則應分散在不同工序進行為好，從而可初步確定零件加工工藝過程中的工序總數(shù)及內容；從發(fā)展角度來看，當前一般宜按工序集中原則來考慮。(4)在CAPP中初擬加工工藝路線。根據(jù)前面已考慮和確定了的問題(如基準、各表面加工方法，工序集中與分散、熱處理方式、加工階段劃分等)，結合考慮檢驗，鉗工工序，即可初步制訂出較完整、合理的該零件加工工藝路線。機械加工順序的安排一般應：先粗后精，先面后孔，先主后次，基面先行，熱處理按段穿插，檢驗按需安排。(5)選擇加工設備及刀、夾、量具?？傇瓌t是根據(jù)生產類型與加工要求，使所選擇的機床及工藝裝備既能保證加工質量，又經濟合理。中批生產條件下，通常采用通用機床加專用工、夾具，大批大量生產條件下，多采用高效專用機床、組合機床流水線，自動線與隨行夾具。這時應認真查閱有關手冊或CAPP軟件所帶的資料，也可作實地調查，應將選定的機床或工裝的有關參數(shù)記錄下來，如機床型號、規(guī)格、工作臺寬，T形槽尺寸，刀具形式、規(guī)格、與機床連接關系，夾具，專用刀具設計要求，與機床連接方式等等，為后面填寫工藝卡片和夾具(刀具、量具)設計作好必要準備，免得屆時重復查閱。(6)填寫工藝過程卡片。選定機床與工藝裝備后，看是否要對先前初擬的工藝路線進行修改。確定后，可填寫機械加工工藝過程卡片。1.4機械加工工序設計(1)確定加工余量。毛坯余量(總余量)已在畫毛坯圖對確定，這里主要是確定工序余量。工序余量一般可用計算法，查表法或經驗估計法三種方式來確定。本決設計可參閱有關機械加工工藝手冊用查表法按工藝路線的安排，逐工序，逐表面地加以確定。(2)確定工序尺寸及公差．計算工序尺寸和標注公差是制訂工藝規(guī)程的主要工作之一。工序尺寸公差一般按經濟加工精度確定(可查閱有關的機械加工工藝手冊)。當定位基準(或工序基準)與設計基準重合時(如單純孔與外圓表面的加工，單一平面加工等)，可采取“層層剝皮”的方法，即將余量層一層層疊加在被加工表面上，可以清楚地看出每道工序的工序尺寸，再按經濟精度公差按“入體”方式標注對應尺寸，如前述φ100H6孔，可畫出如圖l－2所示的簡圖。當定位基準(或工序基準)與設計基準不重合時，即加工中基準多次變換時，此時應按尺寸鏈原理來計算確定工序尺寸與公差，并校核余量層是否夠切。例如，活塞銷孔加工有關的設計尺寸與工藝過程如圖1-3所示，試確定工序尺寸A、B及其偏差。設計尺寸56mm為最后形成的被間接保證的尺寸，為尺寸鏈的封閉環(huán)。基本尺寸：56mm＝B－A＝106mm－AA＝50mm確定上、下偏差：根據(jù)封閉環(huán)公差與組成環(huán)公差關系式Tol＝∑|ξi|Ti，將±0.08mm均分給A與B。顯然，尺寸B的公差應壓縮。令mm，則A的下偏差+0.08mm＝Esb－Eia＝0－EiaEia＝－0.08mmA的上偏差－0.08mm＝Eib－Esa＝－0.08mm－EsaEsa＝0∴本次設計可以只完成老師指定的一、二個工序的工序尺寸和公差的計算及余量校核，并應寫入說明書，且應附以必要的簡圖，如圖1－2、圖1—3所示那樣。(3)確定指定工序切削用量。選擇切削用量的一般原則是保證加工質量，在規(guī)定的刀具耐用度條件下、使機動時間少、生產率高。為此，應合理選擇刀具(材料、幾何角度、耐用度等)。在選擇切削用量時，首先確定切削深度(現(xiàn)標準稱為背吃刀量，粗加工時盡可能等于工序余量)，然后根據(jù)表面粗糙度要求選擇較大的進給量，最后，根據(jù)切削速度與耐用度或機床功率之間的關系，用計算或查表方法求出相應的切削速度(精加工則主要依據(jù)表面質量的要求)。本次設計可參閱有關的機械加工工藝手冊采用查表法。組合機床的切削用量選擇，主要參照現(xiàn)場情況，根據(jù)多年積累的經驗數(shù)據(jù)進行，具體數(shù)據(jù)可查閱參考文獻。一般多軸加工組合機床要比通用機床單刀加工的切削用量約低30％左右。(4)制訂時間定額。本次設計作為一種對時間定額確定方法的了解，只確定指定工序的單件時間定額。可采用查表法或計算法(參閱有關的機械加工工藝手冊)。(5)填寫機械加工工序卡片。將以上已確定的內容，按工序卡所要求的項目一一填入。工藝文件是指導生產的紀律性文件，填寫時字跡應端正，表達要清楚。工序卡中工序簡圖的要求(參見圖1—4)1)簡圖可按比例縮小，用盡量少的投影視圖表達。簡圖也可以只畫出與加工部位有關的局部視圖，除加工面、定位面、夾緊面、主要輪廓面外，其余線條均可省略，以必需、明了為度。2)被加工表面用粗實線(或紅線)表示，其余均用細實線。3)應標明本工序的工序尺寸、公差及粗糙度要求。4)定位、夾緊表面應以規(guī)定的符號標明(JB／Z174—82)。表1—1摘要表示了幾種常見的定位，夾緊符號供參考．

2.夾具設計設計一套指定工序的專用夾具，具體內容也可由學生本人提出，經指導教師同意后確定下來。夾具設計應根據(jù)零件工藝設計中所規(guī)定的原則和要求來進行(在工廠中是由工藝人員下達專用夾具設計任務書加以明確的)。如工序名稱、加工技術要求、機床型號、前后工序關系、定位基準、夾緊部位、同時加工零件數(shù)等。夾具設計時，除應滿足工藝設計規(guī)定的精度和生產率要求外，還應符合可靠、簡單、方便的原則。象零件在夾具中裝卸方便，夾具在機床上裝夾、校正方便，加工中對刀、測量方便，操作方便、省力、安全等。此外，還應易于排屑，夾具本身結構工藝性要好。設計步驟如下：2.1制訂設計方案，繪制結構草圖設計方案的確定是一項十分重要的設計程序，方案的優(yōu)劣往往決定了夾具設計的成敗。因此，寧可在這里多花一點時間充分地進行研究、討論，而不要急于繪圖、草率從事。最好制訂兩種以上的結構方案，進行分析比較，確定一個最佳方案。繪制草圖可以用方格紙，可以用徒手畫，也可以用較硬一點的鉛筆直接在繪圖紙上邊畫邊修改。標注位置分類獨立聯(lián)動標在視圖輪廓線上標在視圖正面上定位點固定式活動式機械夾緊液壓夾緊氣動夾緊三爪自定心卡盤夾緊四爪單動卡盤夾緊(1)確定定位方法，選擇定位元件。定位應符合“六點定則”，定位元件盡可能選用標準件(參閱文獻)，必要時可在標準元件結構基礎上作一些修改，以滿足具體設計的需要。(2)確定夾緊方式，設計夾緊機構．夾緊可以用手動，氣動，液壓成其他力源形式。重點應考慮夾緊力的大小、方向，作用點，以及作用力的傳遞方式，看是否會破壞定位，是否會造成工件過量變形，是否會有活動度為零的“機構”，是否能滿足生產率的要求。對于氣動，液壓夾具，應考慮氣(液壓)缸的形式，安裝位置、活塞桿長短等。(3)確定夾具整體結構方案。定位、夾緊確定之后，還要確定其他機構，如對刀裝置，導引元件、分度機構、頂出裝置等，最后設計夾具體，將各種元件，機構有機地連接在一起。(4)夾具精度分析。在繪制的夾具結構草圖上，標注出初步確定的定位元件的公差配合關系及相互位置精度，然后計算定位誤差，根據(jù)誤差不等式關系檢驗所規(guī)定的精度是否滿足本工序加工技術要求，是否合理。否則應采取措施后(如重新確定公差，更換定位元件，改變定位基準，必要時甚至改變原設計方案)重新分析計算。(5)夾具夾緊力分析。首先應計算切削力大小，它是計算夾緊力的主要依據(jù)。通常確定切削力有以下三種方法：1)由經驗公式算出；2)由單位切削力算出；3)由手冊上提供的諾模圖(如M一P一N圖)查出。根據(jù)切削力、夾緊力的方向、大小，按靜力平衡條件求得理論夾緊力．為了保證工件裝夾的安全可靠，夾緊機構(或元件)產生的實際夾緊力，一般應為理論夾緊力的1.5—2.5倍。應當指出，由于加工方法，切削刀具，裝夾方式千差萬別，夾緊力計算有時是沒有現(xiàn)成的公式可套用的，需要同學們根據(jù)過去已掌握的知識，技能進行分析、研究來確定合理的計算方法，或采用經驗類比法，千萬不要為了計算而去計算，只要在說明書內闡述清楚這樣處理夾緊力的理由即可。結構草圖和各項分析計算結果經指導教師審閱后，即可進行以下工作圖設計工作。2.2繪制夾具裝配總圖夾具裝配總圖應能清楚地表示出夾具的工作原理和結構，各元件間相互位置關系和外廓尺寸。主視圖應選擇夾具在機床上使用時正確安放時的位置，并且是工人操作面對的位置。夾緊機構應處于“夾緊”狀態(tài)下．要正確選擇必要的視圖、剖面，剖視以及它們的配置。應按比例繪制?；静襟E如下：(1)參考草圖設計。先調出被加工零件，并設為凍結層，用雙點劃線，顏色可自定。注意工件輪廓是假想的透明體，不會擋住夾具上的任何線條，以后的繪制過程中要時時提醒自己不要忘記這一點。(2)依定位元件，導向(對刀)元件，夾緊裝置，其他機構和輔助元件及夾具體的順序畫出整個夾具結構。(3)在總圖適當?shù)奈恢蒙喜迦肟s小比例的工序圖，以便于審查制造、裝配、檢驗者在閱圖時對照。(4)標注夾具的有關尺寸、公差與技術要求。主要包括以下內容：1)最大輪廓尺寸。長、寬、高，活動構件的最大活動范圍。2)與工件加工技術要求直接有關的尺寸和公差。如，定位元件之間的尺寸及公差；導向(或對刀)元件之間的尺寸及公差以及它們與定位元間之間的尺寸及公差；導向(或對刀)元件與夾具安裝基面或機床連接元件之間的尺寸與技術要求；定位元件與夾具安裝基面或與機床連接元件之間的尺寸與技術要求。3)重要的配合尺寸及配合性質。如鉆套內徑、鉆套與襯套，襯套與模板等處。4)安裝尺寸。夾具體與機床的連接尺寸。如車夾具與機床連接的錐柄、止口等。5)其他技術要求。標于總圖下方適當?shù)奈恢?。內容包括：為保證裝配精度而規(guī)定或建議采取的制造方法與步驟，為保證夾具精度和操作方便而應注意的事項，對夾具某些部件動作靈活性要求等．技術要求的具體數(shù)據(jù)一般取工件相應公差的1／2～1／5，必要時應予以驗算。有關尺寸，公差、技術要求的詳細內容，可參閱文獻。6)編制、標注零件序號，填寫明細表、標題欄。2.3繪制夾具零件圖經教師指定繪制2個關鍵的、非標準的夾具零件，如夾具體等。2.4撰寫設計說明書說明書是課程設計總結性文件。通過編寫說明書，進一步培養(yǎng)學生分析，總結和表達的能力，鞏固，深化在設計過程中所獲得的知識，是本次設計工作的一個重要組成部分。說明書皮概括地介紹設計全貌，對設計中的各部分內容應作重點說明、分析論證及必要的計算．要求系統(tǒng)性好，條理清楚，圖文并茂，充分表達自己的見解，力求避免抄書。文內公式，圖表、數(shù)據(jù)等出處，應以“[#]”注明參考文獻的序號。說明書要求語言簡練、文字通順、圖例清晰。學生從設計一開始就應隨時逐項記錄設計內容、計算結果、分析意見和資料來源，以及教師的合理意見、自己的見解與結論等。每一設計階段后，隨即可整理，編寫出有關部分的說明書，待全部設計結束后，只要稍加整理，便可打印裝訂成冊。說明書包括的內容有：目錄設計任務書總論或前言對零件的工藝分析(零件的作用，結構特點，結構工藝性，關鍵表面的技術要求分析等)。(5)工藝設計。1)確定生產類型。采用流水線、自動線生產時還應計算生產節(jié)拍；2)毛坯選擇與毛坯圖說明，3)工藝路線的確定(粗、精基準的選擇，各表面加工方法的確定，工序集中與分散的考慮，工序順序安排的原則，加工設備與工藝裝備的選擇，不同方案的分析比較等)；4)加工余量、切削用量，工時定額的確定<說明數(shù)據(jù)來源，計算教師指定工序的時間定額)；5)工序尺寸與公差的確定(只進行教師指定的一二個工序尺寸的計算，其余只簡要說明或直接寫入工序卡片的工序簡圖上)。(6)夾具設計。1)設計思想與不同方案對比，2)定位分析與定位誤差計算，3)對刀及導引裝置設計。4)夾緊機構設計與夾緊力計算；5)夾緊操作動作說明(也可和第一項合并進行)。(7)設計心得體會(8)參考文獻書目或引用軟件(軟件名稱、網站、書目前排列序號，以便于正文引用)2.5制3D效果圖將已設計的夾具在CAD軟件中制3D圖，要求保留裝配關系，根據(jù)設計的夾具尺寸實際制圖，并檢驗各零件間是否有干涉。建模軟件在以下軟件中選擇：AutoCAD、ProE、SolidEdge，建模圖需保留備查。二、夾具設計中常易出現(xiàn)的錯誤由于學生是第一次獨立進行工藝、夾具的設計，因而常常會發(fā)生一些結構設計方面的錯誤，現(xiàn)將它們以正誤對照的形式列于表1—2中，以資借鑒。表1—2夾具設計中易出現(xiàn)的錯誤示例項目正誤對比簡要說明錯誤或不好的正確或好的定位銷在夾具體上的定位與連接1．定位銷本身位置誤差太大，因為螺紋不起定心作用2．帶螺紋的銷應有旋緊用的扳手孔或扳手平面螺紋連接被連接件應為光孔。若兩者都有螺紋，將無法擰緊可調支承1．應有鎖緊螺母2．應有扳手孔(面)或一字槽(十字槽)工件安放工件最好不要直接與夾具體接觸，應加放文承扳，支承墊圈等機構自由度夾緊機構運動時不得發(fā)生干涉，應驗算其自由度考慮極限狀態(tài)不卡死擺動零件動作過程中不應卡死，應檢查極限位置聯(lián)動機構的運動補償聯(lián)功機構應操作靈活省力，不應發(fā)生干涉，可采用槽，長圓孔，高副等作為補償環(huán)節(jié)擺動壓塊壓