机械制造课程设计指导书

1第一章机械制造课程设计概述第一节课程设计的目的和任务机械制造课程设计是在学完了机械制造技术、机械制造装备，进行了生产实习之后进行的下一个教学环节。它一方面要求学生通过设计能获得综合运用过去所学知识进行工艺及夹具结构设计的基本能力，另外，也为以后作好毕业设计进行一次综合训练和准备。本课程设计的目的和任务如下：1.进一步培养学生的设计思想和工作态度，使他们掌握准确合理的工艺规程设计和夹具设计的方法。2.巩固，深化和提高机械制造工艺及夹具设计方面的有关知识。3.熟悉并能综合运用有关手册和规范。4.进一步提高设计、计算、制图、编写说明书和使用技术资料的能力。5.培养具有按计划组织自己的工作和独立思考，独立工作的能力。第二节课程设计的要求与内容机械制造课程设计题目为：设计某个零件的机械加工工艺规程及某道工序的专用夹具。生产纲领为中批或大批生产，零件难度为中等复杂程度。具体内容为：毛坯图1张机械加工工艺过程卡片1套机械加工工序卡片1套夹具装配总图1张夹具零件图2--3张课程设计说明书1份为了搞好本课程设计，首先要求学生充分认识本课程设计的重要意义，以严肃认真的态度参加设计，独立完成各项内容。设计过程中要求学生积极思考，主动提出各种不同方案的比较,加强查阅参考资料，认真、细致、正确地设计计算，严格按照制图标准绘图。要求所完成的设计应是技术上较先进，经济合理且切实可行，设计图样、工艺文件应做到正确、清晰、完整、统一。.设计说明书内容全面、语言简练、文字通顺、字迹工整。第三节课程设计的方法及步骤一.工艺设计1.分析、研究零件图，进行工艺审查。2.选择毛坯制造方式，画毛坯图.3.拟定工艺路线。4.确定各工序所用的机床设备和工艺装备。5.确定机加工余量，工序尺寸及公差。6.确定切削用量及基本工时。7.填写工艺文件。二.夹具设计21.分析加工对象，明确设计要求。2.收集国内外同类夹具资料并进行分析比较。3.分析和判断切削力的方向和性质，计算切削力。4.构思和确定总的定位、夹紧方案，绘制结构草图。5.计算所需加紧力。6.结构草图经反复自审修改后，经教师同意，绘制正式装配图。7.绘制夹具零件图。8.对所设计的夹具进行精度分析，必要时进行强度、刚度验算。三.编制课程设计说明书第四节课程设计成绩的评定学生在完成全部设计任务后，图样和说明书经指导教师审查签字后，在规定日期进行答辩。根据设计的工艺文件、图样和说明书质量，答辩时回答问题的情况，以及平时的工作态度，独立工作能力等诸方面表现，来综合评定学生成绩。设计成绩分为优、良、中、及格、不及格五级。不及格者将另行安排时间补做。第五节课程进度与时间安排按照教学计划，本课程设计为期2周，其进度和时间安排如下：1.熟悉零件，画毛坯图。约占8%2.选择加工方案，确定工艺路线和工艺尺寸填写工艺卡片。约占25%3.专用夹具设计（画装配图及主要零件图）。约占45%4.编写设计说明书。约占14%5.准备及答辩。约占8%3第二章机械制造课程设计指导第一节机械加工工艺规程的编制零件图样、生产纲领、每日班次和生产条件是本次设计的原始材料。由这些资料确定了生产类型和生产组织形式之后，即可开始拟定工艺规程。一.分析、研究零件图（和实物），进行工艺审查。1.熟悉零件图，了解零件性能、用途、工作条件及所在部件（或整机）中的作用。2.了解零件材料及其力学性能，以便合理选择毛坯种类和制造方法，心脏确定切削用量、加工方法。3.分析零件图上各项技术要求制订的依据，确定主要加工面和次要表面，找出关键技术问题。4.分析零件结构的工艺性。要从选材是否得当，尺寸标注的技术要求是否合理，加工的难易程度，成本高低，是否有利于采用先进的、高效率的工艺方法等到方面进行分析，不合理处可提出修改意见。二.选择毛坯制造方式，画毛坯图（即零件——毛坯合图）1.根据生产类型、零件结构、形状、尺寸、材料等到选择毛坯制造方式，确定毛坯精度。此时若零件毛坯选用型材，则应确定其名称、规格；如为铸件则应确定分型面、浇冒口系统的位置；若为锻件，则应确定锻造的方式及分模面等。2.查阅有关机械加工工艺手册，用查表法确定各表面的总余量及余量公差。3.绘毛坯图。步骤如下：（1).选用粗实线画出经简化了次要细节的零件图的主要视图，将已确定的加工余量叠加在各相应被加工表面上，即得到毛坯轮廓，用双点线表示。比例1：1。（2).和一般零件图一样，为表达清楚某些内部结构，可画出必要的剖视、剖面。对于由实体上加工出来的槽和孔，可不必这样表达。（3).在图上标出毛坯主要尺寸及公差，标出各加工余量的名义尺寸。（4).标明毛坯技术要求。如毛坯精度、热处理及硬度、圆角尺寸、拔模斜度、表面质量要求（气孔、缩孔、夹砂）等。三.拟定工艺路线对于比较复杂的零件，可以考虑几个加工方案，分析比较后，从中选出比较合理的加工方案。1.选择定位基准。根据零件结构特点、技术要求及毛坯的具体情况，按照粗、精基准的选择原则来确定各工序合理的定位基准。它对保证加工精度、确定加工顺序及工序数量的多少、夹具的结构都有重要影响。零件上的定位基准、夹紧部位和加工面三者要相互协调、全面考虑。2.决定各表面加工方法，划分加工阶段。根据各表面的加工要求，先选取定最终的加工方法，再由此向前确定各准备工序的加工方法。例如：某一加工表面为ф100H6孔，粗糙度值要求为Ra0.4μm。根据这种精度和粗糙度要求，应采用磨孔加工才能得以保证，且需要先粗磨一次；磨加工前还需半精镗、粗镗。决定表面加工方法时还应对照每种加工方法所能达到的经济加工精度，先主要表面，后次要表面。再根据零件的工艺分析、毛坯状态和如今选定的加工方法，看一看应采用哪些热处理；是否需划分成粗加工厂半精加工、精加工几个阶4段。3.工序集中与分散。各表面加工方法确定之后，应考虑哪些表面的加工适合在一道工序中完成，哪些则应分散在不同工序进行为好，从而可初步确定零件加工工艺过程中的工序总数及内容。从发展角度看，当前一般宜按工序集中原则来考虑。4.初拟加工工艺路线。根据前面已考虑和确定了的问题（如基准、各表面加工方法、工序集中与分散、热泪盈眶处理方式、加工阶段划分等到），结合考虑检验、钳工工序，即可初步制订出较完整、合理的该零件加工工艺路线。机械加工顺序的安排一般应：先粗后精，先面后孔，先主后次，基面先行，热泪盈眶处理按阶段穿插，检验按需要排。5.选择加工设备及刀、夹、量具。总原则是根据生产类型与加工要求，使选择的机床及工艺装备既能保证加工质量，又经济合理。中批生产条件下，通常采用通用机床加工专用工、夹具；大批大量生产条件下，多采用高效专用机床、组合机床流水线、自动线与随行夹具。认真查阅有关手册或实地调查，选定机床型号、规格、工作台宽、T形槽尺寸、刀具形式、规格、与机床连接关系；夹具、专用刀具设计要求，与机床连接方式等，为后面填写工艺卡片和夹具（刀具、量具）设计作好准备，免得届时重复查阅。四.工序设计零件机械加工工艺拟定后，就要对其每一道工序进行设计，具体包括每一工步的加工余量、计算工序尺寸及公差，选择机床及工艺装备、确定切削用量以及加工总余量以及计算工工时定额等项工作内容。1.加工余量的确定根据工艺路线的安排，要求逐工序、逐表面地确定加工余量。一个表面的加工总余量，应为该表面各工序的加工余量之和。其工序间尺寸公差，可根据加工的经济精度利用查表法查得。在用查表法选择工序间加工余量时应该注意以下问题：（1).表中数据是基本值，对称表面（如轴或孔）的余量是双边的，实际切削层厚度是余量的一半。非对称表面的余量是单边的，等于切削层的厚度。（2).决定加工余量时，应考虑到机械加工和热处理过程中零件可能发生的变形，否则可能产生废品。（3).决定加工余量时，应考虑到被加工零件的大小。零件愈大，则加工余量也愈大。另外还应考虑工件装夹的情况。二．工序尺寸的计算零件某一表面最后一道工序尺寸及公差是零件的设计尺寸及公差，各中间工序的工序尺寸及公差均要通过计算确定。当工序基准与设计基准重合时，其工序及其公差的确定比较简单，只需考虑各工序的加工余量和工艺所达到的加工精度。计算顺序是由最后一道工序开始向前推算，一直推算到毛坯尺寸大小。如外圆和内孔表面的工序尺寸及公差的计算即属于这种情况。当工序基准与设计基准不重合时，工序尺寸及公差的确定需利用工艺尺寸链原理来进行分析和计算。必须清单若在工序间安排检验时，如测量基准与设计基准不重合，也应用尺寸链进行计算，以确定检验尺寸及公差。并注意防止产生“假废品”。三．机床及工艺装备的选择5在工艺文件中，还必须规定每一工序所使用的机床及刀具、夹具、量具。机床及工艺装备的选用应当既要保证加工质量，又要经济合理。在成批生产条件下，一般是采用通用机床和专用工艺装备。四．切削用量的确定在工艺文件中，还要规定每一工步的切削用量，切削用量可查表选择。其步骤为：1.由工序余量确定背吃刀量。全部工序（或工步）狡量最好在一次走刀中去除；2.按本工序加工表面粗糙度确定进给量；3.确定切削速度，并按机床实有的主轴转速表选取接近的主轴转速；4.最后检验机床功率。5.时间定额的确定时间定额是完成某一工序所规定的时间。定额的制订应考虑到最有效地利用生产工具，并参照工人的实践经验，在充分调查研究，广泛征求工人意见的基础上，实事求是地予以确定。在成批生产中单件计算时间。Tc=TbTa+Ts+Tr+Te/(min)式中Tc为单件计算时间，Tb为基本时间，可用计算方法求出，Ta为辅助时间，可参阅有关手册中的时间定额表查出，Ts为布置工作地时间，一般按作业的2%~7%计算；Tr为休息与生理需要时间，一般按作业时间的2%~4%计算，Te为准备与终结（简称“准终”）时间，n为每批的件数。在大量生产中，n由于的数值大，Te/n可以忽略不计，所以Tc=TbTa+Ts+Tr在计算出每一道工序的Tc后，还必须对各个工序的单位计算时间进行平衡，具体方法是首先计算出零件的年生产纲领所要求的单件时间TdTd=60Tη/N（min）式中：T为基本工时，N为零件的年生产纲领，η为设备的的负荷率，一般取0.75～0.85。将每个工序的Tc与Td进行比较，若Tc大于Td在一倍以内，可采用先进刀具、适当提高切削用量、采用高效加工方法缩短工作行程等措施，缩短；若Tc大于Td二倍以上，则可采用增加顺序加工工序或增加平行加工工序的方法来成倍地提高生产率，缩短Tc；对若Tc小于Td于小于的工序，因其生产率较高，则可采用一般的通用机床及工艺装备，来降低成本。五.填写工艺文件工艺规程制订后，要以表格的形式确定下来，作为指导工人操作和用生产、工艺管理等各种技术文件的依据。机械加工工艺规程卡片的种类很多，在单件小批量生产中一般只填写简单的工艺过程卡片。在大批、大量生产中，每个零件的每个工序都要有工序卡片。中批生产中只要求主要零件的每个工序卡片，而一般零件仅是关键工序有工序卡片。工艺文件填写应符合以下要求：1.内容要简明、明确。2.文字正确，应用国家正式公布的简化字。字体应端正、笔划清楚，排列整齐。3.所用术语、符号、计量单位等，应符合有关标准。4.“设备”栏一般填写设备的型号、名称，必要时还应填写设备编号。65.“工艺装备”栏内填写各工序（或工步）所使用的夹、辅具和刀、量具，其中属专用的，按专用工艺装备的名称（编号）填写；属标准的，填写名称、规格和精度，有编号的也可填写编号。6.（工序内容）栏内，对一些难以用文字说明的工序或工步内容，应绘制示意图。绘制工序图应符合下列要求：（1).根据零件加工情况可画基本视图、剖视图、局部视图等，允许按相对比例绘制。（2).为表达直观，其位置应符合加工时的实际状态。（3).加工面用粗实线表示，非加工面用细实线表示。（4).应标明定位基准、加工单位、精度要求、表面粗糙度、测量基准等。（5).定位和夹紧符号按JB/T5061-91《机械加工工艺定位、夹紧符号》的规定选用。第二节机床夹具的设计设计一套指定工序的专用夹具，具体内容也可以由学生本人提出，经指导教师同意后确定下来。夹具设计应根据零件工艺设计中所规定的原则和要求来进行（在工厂中