《机械制造技术》课程设计

,机电学部 黄惠麟,机电 黄惠麟,机械制造技术课程设计,第1章 机械制造技术课程设计指导,机械制造技术课程设计,1.,课程设计目的、要求,机械制造技术课程设计是在学习,“,机械制造技术,”,课程的最后一个教学环节，但又是独立一个设计。,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，进行零件加工工艺规程的设计，机床夹具设计（或选型），刀具、量具的正确运用。,一、,目的：,*,培养学生运用机械制造技术基础课程基本理论、实践知识及有关课程（机械制图、工程材料、机械设计、公差与技术测量等）知识，初步掌握设计中等复杂程度零件的工艺规程方法，机床夹具设计（或选型），刀具、量具正确的运用方法；,*,培养学生独立地分析和解决工程实际问题的能力，掌握简单机械制造技术的一般设计方法和步骤；,*,学会应用标准、手册、查阅有关技术资料编写技术文件的基本技能。,二、课程设计的要求：,编制一个中等复杂程度零件的机械加工工艺规程，并自选完成其中一道工序的专用夹具。,机械制造技术课程设计的题目可以定为：,设计零件的机械加工工艺规程及工序夹具。,生产纲领为中批或大批生产、,三、对学生的要求,1、工艺课程设计开始时，应该认真地阅读工艺课程设计指导书，并明确课程设计任务。,2、在设计前要认真翻阅、熟悉主要参考书和手册等资料内容。,3、在课程设计中，应该认真独立地完成课程设计任务。,4、在课程设计中所绘制的图样，应该符合机械制图国家标准。所写的设计说明书应该精练。,四、课程设计的具体要求如下：,（1）毛坯图：1张；,（2）机械加工工艺过程卡片：1套；,（3）机械加工工序片：34张；,（4）机床夹具装配图：1张；,（5）夹具主要零件图（包括夹具体）：35张；,（6）课程设计说明书：1份。,1 课程设计目的、要求,2 课程设计内容、进度,机械制造技术课程设计,2 课程设计内容及步骤,一、课程设计内容,本次设计要求编制一个中等复杂程度零件的工艺规程，设计（或选型）其中重要工序的夹具，并撰写设计说明书。,具体内容如下：,（1）确定生产类型，对零件进行工艺分析；,（2）确定毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图（零件毛坯合图）；,（3）拟定零件的机械加工工艺过程，选择各工序加工设备及工艺装备（刀具、夹具、量具和辅具）；,（4）确定工序尺寸及公差，各工序切削用量，画出工序简图；,（5）填写工艺头文件，包括工艺过程卡片（或工艺卡片）、工序卡片（可只填写部分主要工序的工序卡片；,（6）设计某一工序的夹具，绘制夹具装配图和主要零件图35张；,（7）撰写设计说明书。,说明书内页应首先写明设计任务书内容，接着是摘要、目录、正文、参考文献，最后是心得体会表。心得体会可以 谈谈课程设计的收获及体会。,设计,时间：第,1,6周星期五交电子版初稿 （,12,月13日）,第18周星期五交电子版定稿与打印纸质版（12月27号）,学分：1学分。,设计完成后由指导教师对学生的课程设计成绩进行评定。根据平时学生的设计情况，完成的内容，对课题的工艺分析深入程度，工艺文件图的数量和图面的质量，独立工作能力给出课程设计成绩。,成绩评定：优、良、中等、及格、不及格。,基本要求：,3.课程设计方法和步骤,3.课程设计方法和步骤：,（1）明确任务，掌握被加工工件的特点和生产情况，收集研究资料。,1）熟悉研究零件图,2）深入研究零件的工艺结构和技术有关资料。,3）明确生产纲领。,4）收集类似零件机加工的工艺及其夹具的有关资料。,（2）拟订机械加工的工艺过程,1）确定毛坯种类及制造方法。,2）初步拟定各加工表面的工艺路线。拟定该加工表面需要经过哪些工艺过程，在同一加工方法中还要确定的是粗加工、半精加工和精加工的各个过程。,3）选择定位基准时要根据粗、精基准选择原则来进行。当定位基准与设计基准不重合时，需要对它的工序尺寸和定位误差进行必要的分析计算。,4）选择机床夹具、刀具和辅具、在选择机床时，既要保证加工质量，又要经济合理。在成批重要条件下，一般都是采用通用机床和专用的工、夹具。选用刀具应根据手册和样本，尽量采用标准的刀、量具。,5）确定加工余量和工序尺寸及公差，绘制毛坯图。确定加工余量有3种方法：计算法、经验估计法和查表法，常用的是查表法。,6）完成机械加工的工艺过程卡及工序卡片等。工序图只画出工件轮廓与该工序有关的部分，定位、夹紧按规定符号标明，加工表面用粗线划出，并标出工序尺寸、公差及表面粗糙度，注明技术要求、,（3）课程设计说明书,学生在完成课程设计的各项工作之后，应将所做过的工作进行一次说明和总结，即编写课程设计说明书。,学生要通过编写说明书，概括地介绍课程设计各部分的重要内容；要认证设计的合理性，应对自己 提出 的几个方案进行比较认证；对各主要计算环节要仔细写明。,说明书的编写应力求系统性，条理清楚，应有必要的简图和表格，使A4纸用计算机打印出来，并要装订成册。,（3 ）拟定夹具设计方案，绘制结构图（可采用CAD画图，但应是二维图）,1）定位方案设计,2）夹紧方案设计,3）确定夹具其他组成部分结构形式,4）绘制夹具装配总图及部分零件图（CAD二维图）。,说明书包括如下内容：,（1）封面,（2）任务书,（3）内容摘要及关键词,（4）工艺规程的设计,1）原始资料、生产条件。,2）零件的功用、结构特点、结构工艺性，主要加工表面和主要技术要求的分析。,3）确定生产类型。,4）毛坯的选择与毛坯图的绘制及说明。,5）制订工艺路线（粗、精基准的选择的说明，各表面加工方法的确定，加工阶段的划分，工序集中与工序分散的考虑，工序顺序的安排，加工设备与工艺装备的选择，不同方案分析比较等）。,6）加工余量、工序尺寸和公差的确定。,7）切削用量的确定及工时定额的计算。,（5）工艺规程文件（机械加工的工艺过程卡及工序卡片）。,（6）专用夹具的设计。,1）夹具的功用；,2）不同设计方案分析比较和确定设计方案；,3）定位分析与定位误差计算；,4）夹具工作原理或或动作原理、结构示意图；,5）夹紧力计算与强度校核；,6）夹具使用说明、特点及有待改进处。,（7）参考文献书目,（8）附件目录（将正规打印的零件图、毛坯图、机械加工工艺过程卡及工序卡、专用夹具装配图、零件图按附件目录装订成册）。,（9）心得体会表。,第二章机械加工工艺过程的拟定,第一节确定零件生产类型,一、生产纲领,企业在计划期内应生产的产品或零件的数量，称之为产品或零件的生产纲领。二者之间的关系是:,二、生产类型的划分,生产类型是企业生产专业化程度的分类，它对零件工艺规程的制订具有决定性的影响。根据产品的尺寸大小、重量、生产纲领等因素可将生产类型划分为三类:单件生产、成批生产、大量生产，见,表,8-2,表,8-2,机械加工零件生产类型的划分,第二节确定毛坯,一、确定毛坯类型应考虑的因素,毛坯的类型很多，常见的有铸件、锻件、型材、冲压件、焊接件等。确定毛坯类型时至少应考虑以下因素:,1.零件材料的工艺性及其力学性能要求;,2.零件的结构形状及尺寸大小;,3.零件的生产类型;,4.具体的生产条件;,5.毛坯生产的新技术、新工艺等,毛坯的类型不同其制造方法也不同，有关内容见,表,8-3,。,表,8-3,常用毛坯制造方法及其工艺特点,第二节确定毛坯,二、毛坯的结构形状与尺寸,毛坯的结构形状、尺寸应尽量与零件相近，以减少材料消耗、提高零件机加工生产率、降低生产成本，使其易于满足零件的质量要求。,第三节确定表面加工方案,一、选择表面加工方法时应考虑以下因素:,1.被加工表面的技术要求;,2.零件材料及热处理要求;,3.零件结构形状及尺寸大小;,4.零件生产类型;,5.某种加工方法能够达到的经济精度和经济粗糙度;,6.具体的生产条件以及国内外新技术、新工艺等,第三节确定表面加工方案,二、各种典型表面加工方案能够达到的经济精度和经济粗糙度,表,8,-,9各种外圆加工方法的加工经济精度及表面粗糙,度,表,8,-1,0各种孔加工方法的加工经济精度及表面粗糙,度,表,8,-1,1各种平面加工方法的加工经济精度及表面粗糙,度,表,8,-,1,2,机床加工时的形位,精度,表,8,-,13外圆表面的加工方法,表,8,-,15平面的加工方法,第四节定位基准的选择,一、精基准的选择,1.基准重合原则:选择加工表面的设计基准为其定位基准，以便直接获得加工表面的设计要求(加工表面与其设计基准间的距离、相互位置精度)，减少基准不重合带来的定位误差。,2.基准统一原则:在多数工序中选用同一组基准定位，便于夹具的设计制造。,3.基准互为原则:两个重要的加工面互为定位基准反复加工，以满足其较高的相互位置精度要求和较小且均匀的加工余量。,4.基准自为原则:以重要的加工面本身为定位基准，以满足其小而均匀的加工余量。,第四节定位基准的选择,二、粗基准的选择,1.当零件上某一不加工面与加工面之间有距离或相互位置精度要求时，可选用该不加工面为粗基准。,2.粗基准的选择应保证能合理分配各加工表面的加工余量:,(1)可选用加工余量最小的加工面为粗基准，以保证各加工面有足够的加工余量;,(2)可选重要的加工面本身为粗基准，以保证其在加工过程中有均匀的加工余量;,(3)作为粗基准的表面应平整无缺陷，同时应尽量避免重复使用,第四节定位基准的选择,三、定位面数量的确定,理论上的定位基准可以是点、线或面，实际使用时以面代替点或线。工件上的定位面数量最少一个最多三个，应根据加工要求和需限制的自由度来确定。其中，主定位面是必需的，至少限制工件三个自由度。如果加工面有方向性要求，工件上还需有导向定位面，限制工件的两个自由度(一个移动自由度和一个转动自由度)。,第五节工艺过程的拟订,一、加工阶段的划分,1.零件的机加工过程最多划分四个加工阶段:粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段、光整或超精加工阶段。,2.加工阶段的划分依据零件的技术要求、结构形状、尺寸大小、刚性好坏和重量、生产类型以及高效设备的使用情况等而定。如刚性差或重量大的零件因不便搬运而仅划分少的加工阶段，甚至不划分加工阶段。,第五节工艺过程的拟订,二、工序顺序的安排,1.机加工工序顺序的安排,安排机加工工序顺序时应遵循以下三个通用性基本原则:先主后次、先粗后精、先定位面后相应的加工面。,2.热处理工序顺序的安排,(1)正火和退火,(2)调质处理,(3)时效处理,(4)表面淬火,(5)渗碳一淬火,(6)氮化处理,3.辅助工序顺序的安排,辅助工序很多，如检验、去毛刺、表面处理、平衡、洗涤、打钢印等,第三章 工序设计,第一节绘制工序图,一、工序图的绘制方法,1.按比例、按工件的装夹位置绘制工件的平面视图，以达到直观效果;,2.本工序加工表面的轮廓用粗实线(或其他颜色的实线)表示，其他表面轮廓用细实线表示，以区分本工序中工件上的加工与不加工部位;,3.用定位符号、夹紧符号(见,图,3,-1,、,表,3,-2,、,表,3,-,3,)表达本工序的定位、夹紧方案;,4.工序图上应标注本工序的加工要求;,5.工序图上应标注本工序工件的最大轮廓尺寸、定位面的尺寸大小及精度，为本工序的夹具设计提供数据;,6.在不引起误会的情况下，工序图中工件的结构可以简化,图,3,一1定位符号、定位点表示方法,表,3,-2机械加工定位、夹紧符号,表,3,-2机械加工定位、夹紧符号,表,3,-2机械加工定位、夹紧符号,表,3,-,3,定位、夹紧符号与装置符号综合标注示例,表,3,-,3,定位、夹紧符号与装置符号综合标注示例,表,3,-,3,定位、夹紧符号与装置符号综合标注示例,第一节绘制工序图,二、合理确定工序尺寸的标注位置,工序尺寸的位置是否合理，影响该工序(也可能同时影响其他工序)的加工与检测。如何合理确定工序尺寸的标注位置(即如何合理确定该工序尺寸的工序基准?)至少需考虑以下几点:,1.该工序尺寸的获得方法(试切法?调整法?定尺寸刀具法?或自动控制法?);,2.该工序尺寸的位置应便于操作者检测(最好在不卸下工件的情况下检测);,3.该工序尺寸应使本工序和有关联的其他工序的加工精度最低。,第二节确定加工余量,一、加工余量的有关概念,1.工序加工余量与总加工余量,(1)工序加工余量,：,指的是某一加工面在某一工序中被去除掉的金属层厚度。,(2)总加工余量,：,指的是某一加工面在所有工序中被去除掉的金属层厚度之和。,2.双边(直径)加工余量与单边(半径)加工余量,(1)对于对称加工面，其加工余量描述为双边(直径)加工余量或单边(半径)加工余量。,(2)对于非对称加工面，其加工余量只描述为单边加工余量。,第二节确定加工余量,3.公称加工余量,(1)对于对称加工面，其公称加工余量为双边(或直径)加工余量，如键槽(或外圆)。,(2)对于非对称加工面，其公称加工余量就是单边加工余量。,(3)若不加以说明，所描述的加工余量即为公称加工余量。,4.加工余量的确定方法,(1)经验估计法,：,适用于单件、小批生产类型，加工余量一般偏大。,(2)查表修正法,：,最常用的方法。根据实际情况，可以对表中数值加以修正。,(3)分析计算法,：,适用于大批量生产中重要表面的精加工或贵金属的加工。,第二节确定加工余量,二、铸件机械加工余量与铸件尺寸公差(GB/T6414-1999 ),三、钢质模锻件尺寸公差、极限偏差及机械加工余量,1.适用范围,：,此标准适用于模锻锤、热模锻压力机、螺旋压力机和平锻机等锻压设备生产的结构锻件，其他钢种的锻件也可使用。适用于此标准的锻件重量应不大于250 kg ,最大尺寸应不大于2500 mm。,2.公差及机械加工余量等级,钢质模锻件的公差分为普通级和精密级两级，平锻件采用普通级。机械加工余量只有一级,第二节确定加工余量,四、常用金属轧制件的尺寸,五、工序加工余量,1.,外圆、端面(台阶)加工余量,2.凹槽加工余量,3.孔的加工余量,4.平面加工余量,5. 齿轮齿形形精加工余量,第三节确定工序尺寸,一、确定工序尺寸的前提条件,1,.正确绘制好各工序图。,2.各工序图中工序尺寸的标注位置合理，且工序尺寸无遗漏。,3.已确定好各加工面的各工序加工余量。,第三节确定工序尺寸,二、确定工序尺寸的方法,1.首先应判断是否需要工艺尺寸链来确定工序尺寸,2.不需要工艺尺寸链的工序尺寸确定,有两种情况:一是该工序尺寸不在工艺尺寸链中，二是同一加工面每次加工时同一方向的工序尺寸的工序基准相同(如外圆或孔，其直径工序尺寸的工序基准都是轴心线)。,3.需要工艺尺寸链的工序尺寸确定,(1)建立工艺尺寸链,(2)解算工艺尺寸链(计算式见有关教材),第四节金属切削机床的选择,一、机床的选择原则,1.机床的尺寸规格应与工件的轮廓尺寸相适应;,2.机床的精度应与工序加工精度相适应;,3.机床的生产率应与生产类型相适应;,4.选择机床时应考虑现有的设备条件。,第四节金属切削机床的选择,二、常用机床的主要技术参数,(一)车床主要技术参数,(二)钻床主要技术参数,(三)铣床主要技术参数,(四)抢床主要技术参数,(五)磨床主要技术参数,第五节金属切削刀具的选择,一、钻头类刀具,这类标准刀具有中心钻、麻花钻、扩孔钻、锪钻,二、铣刀,铣刀的选用,三、铰刀,四、丝锥,第六节测量器具的选用,根据零件的精度要求、尺寸大小、结构形状、生产类型等选择合适的测量器具，大批量生产情况下多用专用测量器具。,第七节切削用量的选择,一、切削用量的选择原则,根据工件材料及性能、工序加工要求、刀具材料及耐用度、机床功率、工艺系统刚性、生产率要求等选择合适的切削用量，保证有高的生产率和低的生产成本。,1.切削用量的选择顺序,2.背吃刀量a,p,的选择,3.进给量f的选择,4.切削速度V的选择,第七节切削用量的选择,二、车削用量,三、铣削用量,四、孔加工(钻、扩、铰、膛、拉)切削用量,