《机械制造工艺及夹具设计》课程设计(扬州大学例)

《机械制造工艺及夹具设计》课程设计任务书(MachineryManufacturingPlanningandFixtureDesign)系别机械工程系专业机制、模具、机电、数控班级姓名同组学生姓名课程设计题目一、设计的目的和要求(一)设计目的机械制造工艺及夹具设计课程设计是在学完了机械制造工艺及夹具设计，进行了生产实习之后进行的下一个教学环节。它一方面要求学生在设计中能初步学会综合应用过去所学过的全部课程，另外也为搞好毕业设计做一次综合训练。学生应当通过机械制造工艺及夹具设计课程设计在下述各方面得到锻炼：1．能熟练运用机械制造工艺及夹具设计课程中的基本理论，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线合理安排等问题，保证零件的加工质量。2．提高结构设计能力。学生通过设计夹具的训练，应当掌握如何根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、既经济合理，又能保证加工质量的夹具来。3．学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称出处，能够做到熟练应用。(二)设计的要求机械制造工艺及夹具设计课程设计题目一律定为：制订xx零件的机械加工工艺。生产纲领为中批或大批生产。设计的要求包括如下几个部分：1．零件——毛坯合图一张2．机械加工工艺过程卡片一套3．夹具装配总图一张4．夹具零件图一张5．课程设计说明书一份课程设计题目由指导老师选定发给学生。二、设计内容及步骤1．对零件进行工艺分析学生得到设计题目之后，应首先对零件进行工艺分析，其主要内容包括：（1）零件的作用及零件图上技术要求进行分析。（2）对零件主要加工表面的尺寸、形状及位置精度、表面光洁度及设计基准等进行分析。（3）零件的材质，热处理及工艺性进行分析。2．选择毛坯的制造方式毛坯的选择应该以生产批量的大小，非加工表面的技术要求以及零件的复杂程度、技术要求的高低等几方面综合考虑。在通常情况下，应主要以生产性质来决定。正确的选择毛坯制造方式，可以使得整个工艺过程经济合理。3．零件的机械加工工艺路线。（1）制订工艺路线。在对零件进行分析的基础上，制定零件的工艺路线。对于比较复杂的零件，可以先考虑几个加工方案，分析比较后，在从中选择比较合理的加工方案。（2）选择定位基准，进行必要的工序尺寸计算。当某工序定位基准，与设计基准不符时，需对它的工序尺寸进行换算。（3）选择机床及工、夹、量、刃具。机床设备的选用应当既要保证加工质量，又要经济合理。在成批生产的条件下，一般采用通用机床和专用工夹具。（4）加工余量及工序尺寸与公差的确定。根据工艺路线的安排，首先应确定一个加工表面的各工序加工余量，其工序尺寸公差按经济精度确定，一个表面的总加工余量则为该表面各工序间加工余量之和。（5）切削用量的确定。在机床、刀具、加工余量等确定的基础上，要求学生用公式计算一～二道工序的切削用量，其余各工序的切削用量可由上述手册中查得。（6）画毛坯图。在加工余量确定的基础上画毛坯图，要求毛坯轮廓用粗实线条绘制，零件的实体尺寸用双点划线绘出。比例取1：1，同时应在图上表出毛坯的尺寸、公差，技术要求，毛坯制造的分模面、圆角半径和拔模斜度等（7）绘制零件的机械加工工艺卡片。将前述各项内容及各工序简图，一并填入规定的工序卡片上。4．工艺装备的结构设计要求学生在课程设计中设计加工给定零件所必须的夹具1～2套。具体的设计内容可根据加工需要由学生本人提出并经指导教师同意后确定。结构设计的具体步骤如下：（1）确定设计方案，绘制结构原理示意图。学生在确定夹具设计方案时应当遵循的原则是：确保加工质量，结构尽量简单，操作省力高效，制造成本低廉。这四条原则如果单独拿出来分析，有些是互相矛盾的，而设计者的任务，就是要在设计的实践中，综合上述四条，通盘考虑，灵活运用所学知识，结合实际情况，注意分析研究，考虑互相制约的各种因素，确定最合理的设计方案。（2）选择定位元件，计算定位误差。按照加工精度的高低，需要消除不定度的数目以及粗精加工的需要，按有关标准正确的选择定位元件。选择好定位元件之后，还应对定位误差进行计算。计算结果如超差时，需要改变定位方法，以减少定位误差，提高加工精度。有时甚至要从根本上改变工艺路线的安排，以保证零件的加工能顺利进行。（3）计算所需的夹紧力，设计夹紧机构。为了保证零件装夹的安全可靠，实际所需的夹紧力应比理论夹紧力要大，即应对理论夹紧力要以安全系数K。K的大小可由有关手册中查得，一般K=1.5～2.5。应该指出，由于加工方法，切削刀具以及装夹方式千差万别，夹紧力的计算在有些情况下是没有现成的公式可以套用的，所以需要同学根据过去所学的理论进行分析研究，以决定合理的计算方法。夹紧机构的功用就是将动力源的力正确、有效地施加到工件上来。同学们可以根据具体情况，选择并设计杠杆、螺旋、偏心、绞链……等不同的夹紧机构，并配合手动、气动和液动的动力源，将夹具的设计工作逐步完善起来。（4）画夹具装配图。要求按比例1：1的比例画夹具装配图。被加工零件在夹具上的位置，要用双点划线表示，夹紧机构应处于“夹紧”的位置上。a)注意投影选择，应当用最少的投影将夹具的结构完全清楚的表达出来。因此在画图之前，应当仔细考虑各視图的配置与安排。b)所设计的夹具，不但机构要合理，结构也应当合理。否则会影响工作甚至不能工作。c)要保证夹具与机床的相对位置及刀具与夹具的相对位置的正确性。即夹具上应具备定位键及对刀装置，这可在有关夹具设计手册中得。d)运动部件的运动灵活，不能蹩劲和卡死。回转工作台或回转定位部件应有锁紧装置，不能在工作中自动松脱。e)夹具的装配工艺性和夹具零件（尤其是夹具体）的可加工性要好。f)夹具的运动零部件要有润滑装置，排屑要方便。g)零件的选材，尺寸公差的标注以及总装技术要求要合理。为便于审查零件的加工工艺性及夹具的装配工艺性，从教学要求出发，所有零部件不采用简化法绘制。装配图的标题栏如下所示序号名称件数材料备注图名比例图号件数设计日期重量共张第张指导日期兰州工业高等专科学校审核日期5．编写设计说明书学生在完成上述全部工作内容后，应将前述全部工作内容依先后顺序写成设计说明书一份。要求字迹工整，语言简练，文字通顺。说明书应以十六开纸书写，四周留有边框，并装订成册。三、进度安排按教学计划规定，机械制造工艺及夹具设计课程设计总学时数为2周，其进度及时间大致分配如下：序号设计内容天数(约占比例)1熟悉零件约占8%2选择加工方案，确定工艺路线、填写工艺过程综合卡片约占30%3工艺装备结构设计约占45%4编写课程设计说明书约占10%5准备及答辩约占7%总计10四、设计成绩的考核课程设计完成后的全部图纸及说明书应有设计者和指导教师的签名。未经指导教师签字的设计,不能参加答辩。由指导教师组成答辩小组，设计者本人应首先对自己的设计进行5~10分钟的讲解，然后进行答辩。每个学生答辩总时间一般不超过20分钟。课程设计成绩根据平时的工作情况，工艺分析深入程度，工艺装备设计水平，图纸的质与量，独立工作能力以及答辩情况综合衡量，由答辩小组讨论评定。答辩成绩为百分制。参考文献1．张龙勋，《机械制造工艺学课程设计指导书》，机械工业出版社，2000，92．《机械制造工艺学简明设计手册》，机械工业出版社，2000，9，3．肖刚，《切削用量简明手册》，机械工业出版社，1999，104．肖继德，《机床夹具设计》，机械工业出版社，1990，85．《组合机床设计手册》，机械工业出版社，1989，76．孟宪栋，《机床夹具设计图册》，机械工业出版社，1990，8范例1设计任务书机械制造工艺及夹具设计课程设计任务书题目：设计犁刀变速齿轮箱体零件的机械加工工艺规程及钻N面6孔工序的专用夹具内容：（1）零件——毛坯合图1张（2）机械加工工艺规程卡片1套（3）夹具装配总图1张（4）夹具零件图1张（5）课程设计说明书1份原始资料：该零件图样一张；生产纲领6000件/年；每日1班。班级学生指导教师教研室主任200年月一、零件的分析（一）零件的作用犁刀变速齿轮箱体是旋耕机的一个主要零件。旋耕机通过该零件的安装平面（即附图1零件图上的N面）与手扶拖拉机变速箱的后部相连，用两圆柱销定位，四个螺栓固定，实现旋耕机的正确联接。N面上的4-Φ13mm孔即为螺栓联接孔，2-Φ10F9孔为定位销孔。如图2-1所示，犁刀变速齿轮箱体2内有一个空套在犁刀传动轴上的犁刀传动齿轮5，它与变速箱的一倒档齿轮常啮合（图中未画出）。犁刀传动轴8的左端花键上套有啮合套4，通过拔叉可以轴向移动。啮合套4和犁刀传动齿轮5相对的一面都有牙嵌，牙嵌结合时，动力传给犁刀传动轴8。其操作过程通过安装在SΦ30H9孔中的操纵杆拔叉而得以实现。123456789图2-1犁刀变速齿轮箱传动示意图1-左臂壳体2-犁刀变速齿轮箱体3-操纵杆4-啮合套5-犁刀传动齿轮6-轴承7-右臂壳体8犁刀传动轴9-链轮（二）零件的工艺分析由附图1得知，其材料为HT200。该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性，适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。该零件上的主要加工面为N面、R面、Q面和2-Φ80H7孔。N面的平面度0.05mm直接影响旋耕机与拖拉机变速箱的接触精度及密封。2-Φ80H7孔的尺寸精度、同轴度Φ0.04mm，与N面的平行度0.07mm，与R及Q面的垂直度Φ0.1mm，以及R相对于Q面的平行度0.055mm，直接影响犁刀传动轴对N面的平行度及犁刀传动齿轮的啮合精度、左臂壳体及右臂壳体孔轴线的同轴度等。因此，在加工它们时，最好能在一次装夹下将两面或两孔同时加工出来。2-Φ10F9孔的尺寸精度、两孔距尺寸精度05.0140mm以及05.0140mm对R面的平行度0.06mm，影响旋耕机与变速箱联接时的正确定位，从而影响犁刀传动齿轮与变速箱倒档齿轮的啮合精度。由参考文献[1]中有关面和孔加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。Φ102Φ95R8061225SΦ30H9（）+0.052055Φ30C3.23.2AA0.1A0.5AFΦ8N8（）深12-0.003-0.0254-M12-6HF孔深28R5R14R5R12421343.212.51.6R1250°50°4718Φ102Φ8N8（）深12-0.003-0.025D0.1B0.5RBD孔深284-M12-6H224-Φ22锪平其余?20D46±0.05N3.22R551230°50°50°（R95）R472-Φ10F9（）+0.049+0.013孔深10G140±0.05+0.1-0.5142121714066±0.2080168±2116115±0.140142+0.1501680.5NG4-Φ133.2RQ0.0550.06R31Φ80H7（）+0.03003.20.07NΦ0.10RΦ0.10Q0.04A-B23BB1492±1616R50.04A-BΦ80H7（）+0.03003.2R8R590°380-0.1BC5088Φ81+10B向A-A5088C向Φ81+10D向旋转0.5C4-M6-6H深12孔深14R8284450附图1犁刀变速齿轮箱体二、确定毛坯、画毛坯—零件合图根据零件材料确定毛坯为铸件。又由题目已知零件的生产纲领为6000件/年。通过计算，该零件质量约为7kg。由参考文献[5]表1-4、表1-3可知，其生产类型为大批生产。毛坯的铸造方法选用砂型机器造型，又由于箱体零件的内腔及2-Φ80mm孔均需铸出，故还应安放型芯。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。参考文献[1]表2.3-6，该种铸件的尺寸公差等级CT为8-10级，加工余量等级MA为G级。故取CT为10级，MA为G级。铸件的分型面选择通过C基准孔轴线，且与R面（或Q面）平行的面。浇冒口位置分别位于C基准孔凸台的两侧。参考文献[1]表2.3-5，用查表法确定各表面的总余量如表2-1所示。表2-1各加工表面总余量加工表面基本尺寸（mm）加工余量等级加工余量数值（mm）说明R面168G4底面，双侧加工（取下行数据）Q面168H5顶面降1级