機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)

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)方案到達(dá)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)程的原那么、步驟和方法；4、掌握機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的根本原理、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)到達(dá)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(wèn)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)容和方法步驟：1、對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，畫零件圖

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，那么應(yīng)在零件圖的根底上，確定毛坯的分型〔?！趁?、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)線表示毛坯外表輪廓，以雙點(diǎn)劃線表示經(jīng)切削加工后的外表，在剖面圖上用交叉十字線表示加工余量。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：⑴確定零件主要加工外表的加工方法；⑵分析零件各加工外表所必須限制的自由度，選擇加工大局部工件外表時(shí)所用的精基準(zhǔn)；按“基面先行〞的原那么，選擇粗基準(zhǔn)；⑶考慮加工階段的劃分以及工序的集中與分散；⑷確定加工順序〔基面先行、先粗后精、先主后次、先面后孔〕；⑸擬定被加工零件的工藝路線；⑹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外表，以及加工這些外表所必須的定位和夾緊方法。工序圖的畫法及要點(diǎn)如下：①本工序所要加工的工件外表用粗實(shí)線表示，其余外表用細(xì)實(shí)線表示；②用符號(hào)表達(dá)本工序要加工的工件外表應(yīng)限制的自由度和夾壓點(diǎn)；③標(biāo)注本工序所要加工的工件外表的有關(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、加工外表〔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、加工外表粗糙度6、形位公差7、其它需特別標(biāo)注的工程加工φ20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)被加工件的外表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，以保證加工外表的位置精度。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：⑴任務(wù)書〔由指導(dǎo)教師提供〕⑵目錄⑶前言⑷正文：①零件的工藝分析；②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)加工外表加工方法確實(shí)定；選擇機(jī)床與夾具；加工余量與工序尺寸確實(shí)定；切削用量確實(shí)定；工藝路線方案的分析比較等〕③夾具的設(shè)計(jì)與計(jì)算：專用夾具的結(jié)構(gòu)方案確實(shí)定、切削力、夾緊力的計(jì)算、定位誤差的計(jì)算等；④課程設(shè)計(jì)的收獲與體會(huì)、答謝詞。⑸參考文獻(xiàn)⑹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)告書寫標(biāo)準(zhǔn)、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15～20頁(yè)，按規(guī)定要求裝訂成冊(cè)。典型零件課設(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

1天

1天

2天

4天

1天

1天三、專用夾具設(shè)計(jì)1、明確要求

工裝設(shè)計(jì)任務(wù)書(主要依據(jù))；

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，以到達(dá)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)的原那么是：〔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，要防止過(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)，以防止因基準(zhǔn)更換而降低工件各外表的相互位置精度；◆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??；◆定位元件的定位外表應(yīng)具有較高的尺寸精度、配合精度、外表粗糙度和硬度；◆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，便于去除切屑；◆對(duì)尺寸較大的外表，在不影響定位精度的前提下，盡量減少與工件定位外表的接觸面積。〔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)刀元件外表到工件被加工表兩間的尺寸精度?！?〕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?！?〕夾緊力方向的選擇原那么：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)的選擇原那么：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，由于工件加工外表的加工余量、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。為了加工平安可靠，保證加工質(zhì)量，那么必須將理論夾緊力乘以平安系數(shù)k。粗加工時(shí)，取k＝2.5～3.0；精加工時(shí)，取k＝1.5～2.0?！?〕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；

工裝使用的平安性；

工裝設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化原那么〔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(jiàn)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〕，α愈小增力作用愈大。(2)斜楔夾緊行程小，且受斜楔升角α影響。增大α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，小升角那么滿足增力和自鎖條件。與上外表的摩擦角與下外表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(kāi)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(jiàn)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，α可增大到15～30°。材料：斜楔一般用20鋼滲碳，淬硬HRC58～62。批量不大時(shí)也可用45鋼，淬硬HRC42～46。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)帶開(kāi)工件轉(zhuǎn)動(dòng)；并防止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〕；

α—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8°30′〕。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〕根本不變。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(wèn)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〔指偏心輪工作局部與工作間接觸點(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，否那么就不能應(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。

滿足偏心輪D/e≥14～20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外表與夾緊方向平行，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φ40φ12H7鑄造圓角R3其余倒角1×45°60±0.059.5φ20H71.63.23.23.21.64018M83.2R12710±0.1ABDC15451、零件工藝分析①加工面：底面A、頂面D、φ20H7孔、φ12H7孔、B面、C面和M8螺紋孔。②主要加工要求——φ20H7、φ12H7孔、60±0.05③確定加工方法：φ20H7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，多件銑削；B面、C面——采用復(fù)合銑〔分粗銑、半精銑〕零件工藝分析

φ12H7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D－－φ20H7孔高度方向的設(shè)計(jì)基準(zhǔn);φ20H7孔軸線——φ12H7孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。⑴精基準(zhǔn)選擇

底面——限制3個(gè)自由度〔、、〕①基準(zhǔn)重合〔底面是頂面、φ16H7孔高度方向的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)〕②基準(zhǔn)統(tǒng)一〔在大多數(shù)工序中使用〕③定位穩(wěn)定可靠、夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。φ20H7孔——限制2個(gè)自由度〔、〕①基準(zhǔn)重合〔φ12H7孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)〕②基準(zhǔn)統(tǒng)一〔在大多數(shù)工序中使用〕③定位穩(wěn)定可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。φ12H7孔——限制1個(gè)自由度〔〕加工M8螺紋孔時(shí)使用的精基準(zhǔn)。

⑵粗基準(zhǔn)的選擇φ40外圓——限制4個(gè)自由〔〕①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〔φ20H7與φ40外圓壁厚均勻〕；②并能保證采用φ20H7孔與端面A垂直，φ20H7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Φ20H7孔至圖紙尺寸；車孔端面A；倒角；〔定位面：Φ40毛坯面〕20銑多件銑端面D，〔定位面：A面和Φ20H7孔〕30鉆Φ20H7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、Φ20H7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Φ12H7孔至圖紙尺寸；〔定位面：A面、Φ20H7孔和R12圓弧面〕70鉆鉆螺紋底孔至Φ7、攻絲M8；〔定位面：A面、Φ20H7孔和Φ12H7孔〕80鉗檢驗(yàn)、入庫(kù)。六、設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)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，到達(dá)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(wèn)題；注意快換鉆套的方向；.5、鉆套高度問(wèn)題.鑄鐵h=(0.3～0.7)d鋼件h=(0.7～1.5)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.定位元件2、滑柱式鉆模

3、連桿銑結(jié)合面專用夾具1.對(duì)刀塊2.支承釘3.防轉(zhuǎn)銷4.夾具體5.開(kāi)口壓板6.螺母7.定位銷8.定位鍵

銑削類夾具設(shè)計(jì)特點(diǎn)和要求◆銑削特點(diǎn)：◆銑削特點(diǎn)：

①切削用量大、切削力大