机械制造工艺及夹具

机械制造工艺及夹具课程设计指导一、目的和要求1、目的机械制造工艺及夹具课程设计是在全部学完机械制造技术基础及制造工艺技术、夹具课程，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。要求学生全面地综合运用本课程及其有关先修课程的理论和实践知识进行工艺及结构的设计，也为以后开展毕业设计进行一次预备训练。其目的在于：（1）培养学生运用机械制造工艺技术及有关课程（工程材料与热处理、机械设计、互换性与技术测量、机械制造技术基础、机械制造装备等）的知识，结合生产实践中学到的知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。（2）能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。（3）培养学生熟悉并运用有关手册、标准、图标等技术资料的能力。（4）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。2、要求本次设计要求编制一个中等复杂程度零件的机械加工工艺规程，按教师的指定设计其中一道工序的专用夹具，并撰写设计说明书。学生应在教师的指导下，认真、有计划地按时完成设计任务。学生必须以负责的态度对待自己所作的决定、数据和计算结果，注意理论与实践的结合，以期使整个设计在技术上是先进的，在经济上是合理的，在生产中是可行的。机械制造工艺及夹具课程设计题目一律定为：****零件的机械加工工艺规程制订及***工序专用夹具设计。生产类型为小批或中批生产。设计的具体要求包括：毛坯图1张（不作要求）机械加工工艺卡片（工序卡片）1套夹具总装图1张夹具主要零件图1张课程设计说明书1份二、设计的内容和步骤本设计的主要内容和步骤大致如下：1、确定生产类型（一般为中批或大批生产），对零件进行工艺分析，画零件图；2、确定毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图（零件-毛坯综合图）。3、拟定零件的机械加工工艺过程，选择各工序的加工设备和工艺装备（刀具、夹具、量具、辅具），确定各工序加工余量和工序尺寸，计算各工序的切削用量和工时定额，进行技术经济分析。4、填写工艺文件：工序卡片。5、设计指定工序的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图。6、撰写设计说明书。三、设计的要点和注意事项1、对工艺规程的基本要求基本要求是优质、高产、低消耗。首先是保证零件的加工质量，要在此前提下，提高生产效率，降低消耗，以取得较好的经济和社会效益。2、毛坯图的绘制（不作要求）（1）用双点划线画出简化了的零件图。（2）粗实现绘出毛坯的形状。（3）毛坯的尺寸和极限偏差标注在尺寸线的上方。（4）应注明一些特殊余块。例如热处理工艺夹头、机械试验和金相试验用试棒、机械加工用的工艺夹头等的位置。（5）对于图上无法或不便表示的条件，应以技术要求的形式写明。例如，图上未注明的圆角半径和模锻斜度；锻件热处理及其硬度；表面质量要求（允许表面凹坑、折叠和裂纹等缺陷的位置及深度，残余飞边的宽度等）；特殊实验（拉力试验、冲击试验、碳化物偏析试验等）要求；锻件试块的留放位置或增加试验用锻件的数量；其它要求（如上下模允许的错型值、同轴度、轴线的直线度和重量要求等等）。3、关于工艺路线的拟定在选择加工方法、安排加工顺序时，要考虑和注意以下事项：（1）表面成形。应首先加工出精基准面，再尽量以统一的精基准定位加工其余表面，并要考虑到各种工艺手段最适合加工什么表面。（2）保证质量。应注意到在各种加工方案中保证尺寸精度、形状精度和表面相互位置精度的能力；是否要粗精分开，加工阶段应如何划分；怎样保证工件无夹压变形；怎样减少热变形；采用怎样的热处理手段以改善加工条件、消除应力和稳定尺寸；如何减小误差复映；对某些相互位置精度要求极高的表面，可考虑采用互为基准反复加工的办法等。（3）减小消耗，降低成本。要注意发挥工厂原有的优势和潜力，充分利用现有的生产条件和设备，尽量缩短工艺准备时间并迅速投产，避免贵重稀缺材料的使用和消耗。（4）提高生产率。在现有通用设备的基础上考虑成批生产的工艺时，工序宜分散，并配备足够的专用工艺装备；采用高效机床、专用机床或数控机床时，工序宜集中以提高生产效率，保证质量。应尽可能减少工件在车间间的流动，必要时考虑引进先进、高效的工艺技术。（5）工艺方案的对比取舍。为保证质量的可靠性，应对比各方案的生产率和经济性（注意在什么情况下主要对比不同方案的工艺成本，在什么情况下主要对比不同方案的投资回收期）。最后综合对比结果，选择最优方案。4、关于机床和工艺方案的确定（1）在选择加工方法的同时，还要考虑选用合适的机床、夹具、刀具和量具，两者不能截然分开。（2）所选择的机床、夹具、刀具和量具的型号、规格、精度，应与零件尺寸大小、精度、生产规模和工厂的具体条件相适应。（3）在课程设计中，专用夹具、专用刀具和专用量具，统一采用以下代号编号方法：D—刀具，J—夹具，L—量具，C—车床，X——铣床，Z—钻床，B—刨床，T—镗床，M—磨床专用工艺装备编号示例如下：CJ—01车床专用夹具1号，ZD—02钻床专用刀具2号，TL—01镗床专用量具1号。5、关于工艺文件的填写（1）工序简图的画法。在机械加工工序卡片上要求绘出工序简图。要求：仅绘出本工序完成后的形状；根据零件加工情况可选某向视图、剖视图或局部视图，力求简明；图上工件的位置应是加工时的工作位置，允许不按比例绘制；本工序的加工表面用粗实现表示，非加工面用细实线表示；只标注本工序加工面的尺寸精度、形状精度、相互位置精度、表面粗糙度和有关技术要求；定位和夹紧应用定位夹紧元件及装置符号标出，或与定位夹紧符号混合标注；大而复杂的零件允许另用纸绘出，附在工序卡片后面。（2）卡片的填写。应符合以下要求：内容要简要、明确；术语正确、字迹工整；所用符号、计算单位等应符合有关标注；“设备”栏一般填写的型号、名称，必要时还应填写设备编号；“工艺装备”栏内的刀、夹、量、辅具，其中属专用的，按专用名称（编号）填写；属标准的，填写名称、规格和精度（编号）。设计说明书应将设计成果、设计意图和立论根据用文、图的方式系统地表达出来。因此，内容的重点是对各方案进行全面分析、论证（包括质量、生产率和经济性三个方面），充分表达设计者在设计中考虑问题的出发点和最后决策的依据。此外，还应有工艺计算和说明。具体内容应包括：1、零件的功用、结构特点、设计基准、主要加工表面、主要技术要求和技术关键；2、设计条件；3、选择毛坯说明；4、选择工艺基准的说明；5、各工艺方案的分析、对比与取舍；6、确定机床和工艺装备的说明；7、工艺尺寸的计算，加工余量的确定；8、确定切削用量、单位时间和切削液的说明；9、专用夹具设计方案的确定；10、夹紧力的计算；11、定位精度分析；12、强度校核（不作要求）；13、其它需要说明的问题四、设计说明书的编写注意事项：1、说明书应边设计边编写，分段完成，最后综合，不要完全集中在设计后期完成，以节省时间，避免错误；2、说明书中应附有必要的简图和表格；3、所引用的公式、数据应注明来源；4、计算部分应有必要的计算过程；5、说明书应力求文字通顺，语言简明，字迹工整，图纸清晰；6、说明书封面采用统一印发的格式（课程设计报告），书写后装订成册。五、进度与时间安排按照教学计划，本课程设计时间为2周，其进度及时间大致安排如下：1、接受任务，明确生产类型，熟悉零件及各种资料，对零件进行工艺分析，0.5天；2、工艺规程编制设计（拟订工艺路线，选择机床和工艺装备、确定加工余量、工序尺寸、切削用量、时间定额，填写工序卡片），3.5天；3、夹具设计（夹具方案，绘制夹具结构草图、装配图、夹具主要零件图），4.5天；4、撰写说明书，1天；5、答辩，0.5天。六、主要参考资料1．机械制造技术基础，武汉理工大学出版社，曾志新等编。2．机械制造工艺学，陕西科技大学出版社，顾崇衔等编。（图书馆约20本）3．机床夹具设计原理，西安交通大学出版社，龚定安等编。4．机械制造工艺设计简明手册，机械工业出版社，李益民主编。（院资料约30本）5．切削用量简明手册，机械工业出版社，艾兴等编。（图10本）6．机床夹具设计手册，东北重型机械学院等编。（图约40本）7．夹具设计图册，贵州工学院编。（院30，图20）8．机床夹具设计手册（软件版），机械工业出版社，殷国富等编。9．机床夹具设计图册，机械工业出版社，王小华主编。（图院少量）七、设计成绩考核学生在完成上述全部设计任务后，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（或质疑）。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、出勤情况，独立工作能力等诸方面表现，来综合评定学生的成绩。分优、良、中、及格和不及格。八、指导教师及设计地点一、课程设计实例1、零件作用零件是解放牌汽车底盘传动轴上的万向节滑动叉（见下图），它位于传动轴的端部。主要作用：一是传递扭矩，使汽车获得前进的动力；二是当汽车后桥钢板弹簧处在不同的状态时，由本零件可以调整传动轴的长短及其位置。零件的两个叉头部位上有两个的孔，用以安装滚针轴承并与十字轴相连，起万向轴节的作用。零件外圆内为花键孔与传动轴端部的花键轴配合，用于传递动力之用。Rc1/8螺纹量规旋入=3扣所指键槽中心线对A-B孔中心线转角公差=2A-A放大B-B放大技术要求：1、锻造起模斜度不大于7°2、硬度207-241HBW3、未注圆角半径R34、表面喷砂处理汽车底盘传动轴上的万向节滑动叉制图审核比例数量1：11材料45号钢ABMAAMD6.33.2Rz2006.33.2Rz2006.3Rz200BBRz200万向节滑动叉零件图（2）以花键孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：十六齿方齿花键孔，阶梯孔，以及的外圆表面和M60*1的外螺纹表面。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：花键孔与二孔中心联线的垂直度公差为100：0.2；二孔外端面对孔垂直度公差为0.1mm;花键槽宽中心线与中心线偏转角度公差为2°。0.039050mm55mm65mm0.039050mm0.0270.01039mm39mm39mm0.039050mm39mm2、零件的工艺分析万向节滑动叉（参见零件图）共有两组加工表面，它们相互间有一定的位置要求。现分述如下：（1）以孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：两个的孔及其倒角，尺寸为的与两个孔相垂直的平面，还有在平面上的四个M8螺孔。其中，主要加工面为的两个孔。0.0270.01039mm00.07118mm0.0270.01039mm0.0270.01039mm39mm3、工艺规程的设计（1）确定毛坯的制造形式零件材料为45钢。考虑到汽车在运行中要经常加速及正、反向行驶，零件在工作过程中则经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此应该选择锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠性。由于零件年产量为4000件，已达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。这对提高生产率，保证加工质量是有用的。（2）基准的选择a、粗基准选择：对于一般轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。但对本零件，如果以Ф65mm外圆（或Ф62mm外圆）表面作为基准（四点定位），则可能造成这一组内外圆柱表面与零件的叉部外形不对称。按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准）。由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。现选取叉部两个孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两个短V形块支承这两个孔的外轮廓作主要定位面，以消除X、Y向旋转和移动共四个自由度，再利用一对自动定心的窄口卡爪夹持在Ф65mm外圆柱面上，用以消除Z向旋转和移动两个自由度，达到完全定位。零件图0.0270.01039mm0.0270.01039mmb、精基