机械制造技术基础课程设计指导

机械制造技术基础课程设计指导机械工程学院机械制造研究室目录第一章概述…………………………………………………01第二章机械加工工艺规程的制定…………………………07第一节零件的分析与毛坯的选择………………………08第二节工艺路线的拟定…………………………………10第三节工序设计及工艺文件的填写……………………12第三章机床夹具设计……………………………………14附录一机械制造技术基础课程设计说明书实例…………附录二部分相关标准………………………………………第一章概述机械制造技术基础课程设计，是以切削理论为基础、制造工艺为主线、兼顾工艺装备知识的机械制造技术基本能力的培养；是综合运用机械制造技术的基本知识、基本理论和基本技能，分析和解决实际工程问题的一个重要教学环节；是对学生运用所掌握的“机械制造技术基础”知识及相关知识的一次全面训练。机械制造技术基础课程设计，是以机械制造工艺及工艺装备为内容进行的设计。即以所选择的一个中等复杂程度的中小型机械零件为对象，编制其机械加工工艺规程，并对其中某一工序进行机床专用夹具设计。一、课程设计的目的机械制造技术基础课程设计是作为未来从事机械制造技术工作的一次基本训练。通过课程设计培养学生制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力，以及设计机床夹具的能力。在设计过程中，学生应熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库。1、能熟练运用机械制造技术基础课程中的基本理论以及在生产实践中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。2、提高结构设计能力。学生通过夹具设计的训练，应获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。3、学会使用手册、图表及数据库资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处，能够做到熟练运用。二、课程设计的内容1、课程设计题目。机械制造技术基础课程设计题目为：XXXX零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计2、课程设计的内容。课程设计包括编制工艺规程、设计夹具及编写课程设计说明书三部分内容。（1）编制工艺规程工艺规程的编制主要包括以下四个内容：①零件工艺分析。抄画零件图，熟悉零件的技术要求，找出加工表面的成型方法。②确定毛坯。选择毛坯制造方法，确定毛坯余量，画出毛坯图。③拟定工艺路线。确定加工方法，选择加工基准，安排加工顺序，划分加工阶段，选取加工设备及工艺装备。④进行工艺计算，填写工艺文件。计算加工余量、工序尺寸，选择、计算切削用量，确定加工工时，填写机械加工工艺过程综合卡及机械加工工序卡。（2）夹具设计。夹具设计主要进行下面四个方面的工作：①夹具方案的确定。根据工序内容的要求，确定定位元件，选择夹紧方式，布置对刀、导引件，设计夹具体。②夹具总体设计。绘制夹具结构草图、绘制夹具总装图，拆画夹具体零件图。③夹具计算。定位误差的计算，夹紧力的计算。（3）课程设计说明书。内容包括：课程设计封面、课程设计任务书、目录、正文（工艺规程和夹具设计的基本理论、计算过程、设计结果）、参考资料。三、课程设计的要求1、基本要求（1）工艺规程设计的基本要求机械加工工艺规程是指导生产的重要技术文件。因此制定机械加工工艺规程应满足如下基本要求：①应保证零件的加工质量，达到设计图纸上提出的各项技术要求。在保证质量的前提下，能尽量提高生产率和降低消耗。同时要尽量减轻工人的劳动强度。②在充分利用现有生产条件的基础上，尽可能采用国内外先进工艺技术。③工艺规程的内容，应正确、完整、统一、清晰。工艺规程编写，应规范化、标准化。工艺规程的格式与填写方法以及所用的术语、符号、代号等应符合相应标准、规定。（2)夹具设计的基本要求设计的夹具在满足工艺要求，有利于实现优质、高产、低耗，改善劳动条件的同时，还应满足下列要求：①所设计夹具必须结构性能可靠、使用安全、操作方便。②所设计夹具应具有良好的结构工艺性，便于制造、调整、维修，且便于切屑的清理、排除。③所设计夹具，应提高其零部件的标准化、通用化、系列化。④夹具设计必须保证图纸清晰、完整、正确、统一。2、学生在规定的时间内应交出的设计文件（1）零件图1张（2）毛坯图1张（3）机械加工工艺过程综合卡1套（4）机械加工工序卡1张（5）机床夹具总装图1张（6）机床夹具零件图1张（7）课程设计说明书1份四、课程设计进度安排课程设计计划时间三周，具体安排如下：1、布置设计任务、查阅相关资料；0.5天2、绘制零件图、毛坯图；2天3、设计零件的加工工艺规程；2天4、设计指定工序的工序卡；2天5、设计夹具结构、绘制草图；2.5天6、绘制夹具装配图；3天7、拆画零件图；1天8、整理设计说明书；1天9、审图；1天10、答辩；1天五、注意事项：1、设计中制图按照标准、规范进行。标题栏、明细栏格式见附录。2、综合工艺过程卡、工序卡按照附录规定格式要求填写。3、工序简图应标注的四个部分：（1）定位符号及定位点数；（2）夹紧符号及指向的夹紧面；（3）加工表面，用粗实线画出加工表面，并标上加工符号，其中该工序的加工表面为最终工序的表面时，加工符号上应标注粗糙度数值。其他工序不标粗糙度数值；（4）工序尺寸及公差。定位、夹紧符号参见附录。第二章机械加工工艺规程的编制编制机械加工工艺规程前，应至少具备下列原始资料：①产品的零件图；②产品的生产类型或者是零件的生产纲领。如有可能，收集产品的总装图、同类产品零件的加工工艺以及生产现场的情况（设备、人员、毛坯供应）等。编制机械加工工艺规程时，应首先遵循以下原则：①应以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求为前提；②在保证加工质量的基础上，应使工艺过程有较高的生产效率和较低的成本；③应充分考虑零件的生产纲领和生产类型，充分利用现有生产条件，并尽可能做到平衡生产；④尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造良好、文明的劳动条件；⑤积极采用先进技术和工艺，力争减少材料和能源消耗，并应符合环境保护要求。编制机械加工工艺规程中，可以按照下列程序进行：①绘制零件图，分析零件特点，找出主要要求。②确定零件各表面的成型方法及余量，绘制毛坯图。③安排加工顺序，制订工艺路线。③进行工序计算。④填写工艺文件。第一节零件的分析与毛坯的选择一、零件分析零件分析主要包括：分析零件的几何形状、加工精度、技术要求，工艺特点，同时对零件的工艺性进行研究。1、抄画零件图。了解零件的几何形状、结构特点以及技术要求，如有装配图，了解零件在所装配产品中的作用。零件由多个表面构成，既有基本表面，如平面、圆柱面、圆锥面及球面，又有特形表面，如螺旋面、双曲面等。不同的表面对应不同的加工方法，并且各个表面的精度、粗糙度不同，对加工方法的要求也不同。2、确定加工表面。找出零件的加工表面及其精度、粗糙度要求，结合生产类型，可查阅工艺手册（或附录表）中典型表面的典型加工方案和各种加工方法所能达到的经济加工精度，选取该表面对应的加工方法及经过几次加工。查各种加工方法的余量，确定表面每次加工的余量，并可计算得到该表面总加工余量。3、确定主要表面。按照组成零件各表面所起的作用，确定起主要作用的表面，通常主要表面的精度和粗糙度要求都比较严，在设计工艺规程是应首先保证。零件分析时，着重抓住主要加工面的尺寸、形状精度、表面粗糙度以及主要表面的相互位置精度要求，做到心中有数。二、确定毛坯1、选择毛坯制造方法毛坯的种类有：铸件、锻件、型材、焊接件及冲压件。确定毛坯种类和制造方法时，在考虑零件的结构形状、性能、材料的同时，应考虑与规定的生产类型（批量）相适应。对应锻件，应合理确定其分模面的位置，对应铸件应合理确定其分型面及浇冒口的位置，以便在粗基准选择及确定定位和夹紧点时有所依据。2、确定毛坯余量。查毛坯余量表（参见附录），确定各加工表面的总余量、毛坯的尺寸及公差。余量修正。将查得的毛坯总余量与零件分析中得到的加工总余量对比，若毛坯总余量比加工总余量小，则需调整毛坯余量，以保证有足够的加工余量；若毛坯总余量比加工总余量大，怎考虑增加走刀次数，或是减小毛坯总余量。3、绘制毛坯图。毛坯轮廓用粗实线绘制，零件实体用双点画线绘制，比例尽量取1:1。毛坯图上应标出毛坯尺寸、公差、技术要求，以及毛坯制造的分模面、圆角半径和拔模斜度等。第二节工艺路线的拟定零件机械加工工艺过程是工艺规程设计的中心问题。其内容主要包括：选择定位基准、安排加工顺序、确定各工序所用机床设备和工艺装备等。零件的结构、技术特点和生产批量将直接影响到所制定的工艺规程的具体内容和详细程度，这在制定工艺路线的各项内容时必须随时考虑到。以上各方面与零件的加工质量、生产率和经济性有着密切的关系，“优质、岗产、低耗”原则必须在此化解中得到统一的解决。因此，设计时应同时考虑几个方案，经过分析比较，选择出比较合理的方案。一、定位基准的选择正确地选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容．也是保证零件加工精度的关键。定位基准分为精基准、粗基准及辅助基准。在最初加工工序中，只能用毛坯上未经加工的表面做为定位基准(粗基准)。在后续工序中，则使用已加工表面作为定位基准(精基准)。为了使工件便于装夹和易于获得所需加工精度，可在工件上某部位作一辅助基准，用以定位。选择定位基准时，既要考虑零件的整个加工工艺过程，又要考虑零件的特征、设计基准及加工方法，根据粗、精基准的选择原则，合理选定零件加工过程中的定位基准。通常在制定工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准以保证达到精度要求并把各个表面加工出来，即先选择零件表面最终加工所用精基准和中间工序所用的精基准，然后再考虑选择合适的最初工序的粗基准把精基准面加工出来。二、拟定零件加工工艺路线在零件分析中确定了各个表面的加工方法以后，安排加工顺序就成了工艺路线拟定的一个重要环节。通常机加工顺序安排的原则可概括为十六个字：先粗后精、先主后次，先面后孔、基面先行。按照这个原则安排加工顺序时可以考虑先主后次，将零件分析主要表面的加工次序作为工艺路线的主干进行排序，即零件的主要表面先粗加工，再半精加工，最后是精加工，如果还有光整加工，可以放在工艺路线的末尾，次要表面穿插在主要表面加工顺序之间；多个次要表面排序时，按照喝主要表面位置关系确定先后；平面加工安排在孔加工前；最前面的是粗基准面的加工，最后面工序的可安排清洗、去毛刺及最终检验。对热处理工序、中间检验等辅助工序，以及一些次要工序等，在工艺方案中安排适当的位置，防止遗漏。对于工序集中与分散、加工阶段划分的选择，主要表面粗、精加工阶段要划分开，如果主要表面和次要表面相互位置精度要求不高时，主要表面的加工尽量采取工序分散的原则，这样有利于保证主要表面的加工质量。根据零件加工顺序安排的一般原则及零件的特征，在拟定零件加工工艺路线时，各种工艺资料中介绍的各种典型零件在不同产量下的工艺路线（其中已经包括了工艺顺序、工序集中与分散和加工阶段的划分等内容），以及在生产实习和工厂参观时所了解到的现场工艺方案，皆可供设计时参考。三、选择设备及工艺装备设备（即机床）及工艺装备（即刀具、夹具、量具、辅具）类型的选择应考虑下列因素：1、零件的生产类型；2、零件的材料；3、零件的外形尺寸和加工表面尺寸；4、零件的结构特点；5、该工序的加工质量要求以及生产率和经济性等相适应。选择时还应充分考虑工厂的现有生产条件，尽量采用标准设备和工具。设备及工艺装备的选择可参阅有关的工艺、机床和刀具、夹具、量具和辅具手册。四、工艺方案和内容的论证根据设计零件的不同的特点，可有选择地进行以下几方面的工艺论证：1、对比较复杂的零件，可考虑两个甚至更多的工艺方案进行分析比较，择优而定，并在说明书中论证其合理性。2、当零件的主要技术要求是通过两个甚至更多个工序综合加以保证时，应对有关工序惊醒分析，并用工艺尺寸链方法加以计算，从而有根据地确定该主要技术要求得以保证。3、对于影响零件主要技术要求且误差因素较复杂的重要工序，需要分析论证如何保证该工序技术要求，从而明确提出对定位精度、夹具设计精度、工艺调整精度、机床和加工方法精度甚至刀具精度（若有影响）等