机械专业课程设计.ppt

第7章 课程设计示例 课程设计任务书 7.1 课程设计指导书 7.2 课程设计说明书实例 7.3 【学习目标】 1了解机械专业课程设计的内容 2了解机械专业课程设计的过程和步骤 3了解课程设计方法 7.1 课程设计任务书 萍乡高等专科学校 机械制造技术课程设计任务书 题 目：离合器齿轮 零件机械加工工艺规 程 设计 所属系部： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 年 月 日 设计者： 班级学号： 所在系部： 题 目：设计 离合器齿轮 零件机械加工工艺规 程及装备 任务内容 1绘制离合器齿轮 零件的二维及三维图 形并完整地标注尺寸 2张 2离合器齿轮 零件毛坯-零件合图 1张 3离合器齿轮 零件机械加工工艺规 程卡片 1张 4离合器齿轮 零件机械加工工序卡 1套 5离合器齿轮 零件夹具设计图 1张 6课程设计说 明书 1份 本章提供了一个机械制造技术课程设计的实例，以便学生能系统了解机械 加工工艺过程。具体如下。 机械制造技术课程设计任务书 7.1 课程设计任务书 技术参数和撰写要求 离合器齿轮 零件图样 附后，技术参数：齿轮 模数2.25；齿数50；精度8fl ；公法线长 度38.11 mm；公法线公差 。技术要求：未注圆角为r1； 硬度207241 hbs；材料为45钢；重量1.36 kg。年产量2 000件。 设计说 明书撰写要求：说明书重点要对工艺方案进行论证 和分析，充分 表达在制订过 程中考虑各种问题 的出发点和最后选择 的依据以及有关的计 算和说明。具体应有以下几部分内容：目录、设计 任务书 、零件的分析、 工艺路线的制订、加工余量的确定与工序尺寸计算、切削用量与工时定额 的确定、指定夹具的定位、夹紧 方案分析、夹具工作原理的简单说 明、附 参考书和参考资料目录。 时间安排 年 月 日 年 月 日，大致要求如下。 第一周：准备设计资 料、熟悉零件图，绘制零件和毛坯合图（图纸 、 cad图）。 第二周：确定工艺路线，撰写机械加工工艺规 程卡片和工序卡片（图纸 及工艺文件）。 第三周：编写设计说 明书（word文件）及演示文稿（ppt文件），准 备答辩。 技术手册参考资料 金属机械加工工艺人员手册 上海科学技术出版社 机械制造工艺课 程设计 指导书 哈尔滨工业大学出版社 机械制造课程设计 手册 哈尔滨工业大学出版社 机械制造工艺课 程设计 手册 哈尔滨电 机制造学校 指导教师签字： 教研室主任签字： 年 月 日 图7-1 离合器齿轮零件图 图7-2 ca6140车床轴离合器传动示意图 7.2 课程设计指导书 学 院 机械加工工艺与装备课程设计 指 导 书 学院机械工程系编制 年 月 日 一、设计目的 机械加工工艺与装备课程设 计是机械类专业教学过程中极为 关键的一个环节。该教学环节的 实施，应使学生在机械绘图、机 械制造工艺、夹具设计等方面进 行一次较为全面的系统性训练， 使学生掌握各种机床装备应用的 基本技能，加强对机械制造技术 的认识，熟悉机械零件的从毛坯 到成品的生产过程，具备在生产 第一线从事机械类加工技术的中 等应用型人才的能力。 7.2 课程设计指导书 二、考核内容与要求 考核内容包括下述部分。 1编制零件机械加工工艺规程 （1）分析零件三维立体结构，进行工艺分析，确定生产类型。 （2）选择毛坯并确定其总余量，绘制零件-毛坯综合图。 （3）拟定机械加工工艺规程。 （4）计算和填写机械加工工艺卡片。 2绘制机械加工工序简图 3选择机床工艺装备 4确定切削用量及工时定额 5填写机械加工工艺工序卡片 6撰写机械加工工艺及装备课程设计说明书 7答辩 7.2 课程设计指导书 三、设计步骤 学生在接到机械加工工艺与装备课程设计任务书后必须 明确题意，然后进行下列工作。 1分析零件图样，明确零件的结构形状，用计算机绘制 零件图 2根据零件图样，分析零件的工艺特点及主要加工表面 和主要技术要求 3计算生产纲领 确定生产类型，从而初步认识本零件工艺安排的基本倾 向，即工序分散还是集中，所需要设备，工装是采用通用的 还是专用的。 3. 设计步骤 7.2 课程设计指导书 4选择毛坯 其程序如下： （1）确定毛坯基本性质，即选择铸件、锻件还是型材等； （2）确定毛坯形状； （3）规定毛坯精度等级； （4）确定毛坯余量（查表法）； （5）给出毛坯技术要求； （6）绘制零件-毛坯综合图（存盘并出图）。 5确定零件上各加工表面的加工方法 6正确选择定位基准 要求分析选择依据和对加工精度的影响，同时确定各工件的定位 、夹紧方式。 3. 设计步骤 7.2 课程设计指导书 7安排各表面加工顺序，拟订工艺路线 8选择加工设备（机床）和工艺装备 9确定工序余量、工序尺寸及公差 表面的工序余量可用“查表法”确定。 10确定各工序的切削用量 在机床、刀具加工余量确定的基础上，各 工序的切削用量可采用“查表法”确定。 3. 设计步骤 7.2 课程设计指导书 11绘制各工序的工序简图 对绘制工序简图的要求： （1）工序简图中工件的位置应是工件在本工序加工中的装 夹位置； （2）简图可按比例缩小，并可简化零件细节，尽量用较少 投影画出； （3）简图中本工序需加工表面用粗实线绘制，不加工表面 用细实线绘制； （4）标注本工序的工序尺寸及公差、表面粗糙度、技术要 求； （5）定位、夹紧按标准用规定符号表明画出。 12夹具设计，绘制夹具零件图 3. 设计步骤 7.2 课程设计指导书 13确定工时定额 工时定额确定方法是：定额中的基本时间由计算确定；辅助时间通过查表并查考 现场实际操作确定；基本时间与辅助时间之和称为操作时间；工作地点服务时间以其 对操作时间的百分数确定（一般可取5%左右）；休息时间取操作时间的2%；准备终 结时间参考现场确定。 14填写机械加工工艺规程卡和工序卡 此卡片用0号或1号图纸绘制，其规格见有关参考资料。 15撰写课程设计说明书 课程设计书写规范与打印要求按照本式样。 （1）课程设计书写要求。课程设计说明书要求统一使用microsoft word软件进行 文字处理，统一采用4页面（210 mm 297 mm）复印纸，单面打印，左侧装订，由 2个书钉完成，书钉距左侧710 cm，距离上下边各为总高度的1/4。页面设置：上边 距30、下边距30、左边距30、右边距20、页眉15、页脚15。字间距为标准，行间距为 固定值22磅。 页眉内容统一为“机械加工工艺与装备课程设计”，宋体五号字居中排写。页码在 下边线下居中放置，小五号字体。摘要、关键词、目录等文前部分的页码用罗马数字 （、）编排，正文以后的页码用阿拉伯数字（1、2、）编排。 3. 设计步骤 7.2 课程设计指导书 字体和字号要求如下。 课程设计题目：二号黑体 一级标题：三号黑体 二级标题：四号黑体 三级标题：小四号黑体 正文：小四号宋体 页码：小五号宋体 （2）目录。 目录题头用三号黑体字居中排写，隔行 书写目录内容。 目录为三级标题，按（1、1.1 、1.1.1）的格式编写。 （3）课程设计正文。 标题。课程设计正文新的“一级标题” 应另起一页。标题以三号黑体居中打印， 下空一行为内容，二级标题以四号黑体左 起打印，换行后以小四宋体打印正文 3. 设计步骤 标题要突出重点、简明扼要。字数一般 在15字以内，不得使用标点符号。 层次。层次以少为宜，根据实际需要 选择。正文层次的编排和代号要求统一，层 次“一”、“（一）”或“1、”。 （4）参考文献书写格式。 参考文献题头用黑体四号字居中排写。 其后空一行编写文献条目。 参考文献书写格式：按课程设计引用顺 序编排，文献编号顶格书写，加括号“”， 其后空一格写作者名等内容。文字换行时与 作者名第一个字对齐。常用参考文献编写规 定 如下： 图书类文献序号 作者书名 译者版次出版者，出版年： 学术刊物类文献序号 作者文 章名学术刊物名年，卷（期）： 课程设计类文献序号 学生姓名 学位课程设计题目学校： 7.2 课程设计指导书 四、考核作业组成 1绘制三维零件毛坯合图（出图并存盘） 2编写设计零件机械加工工艺文件 按机械加工工艺与装备课程设计内容，编写设 计零件机械加工工艺文件，主要是机械加工工艺规 程卡片和工序卡片。 3撰写说明书 学生应在答辩前3天将所完成的上述作业交给指 导教师审阅，通过后方允许参加答辩。 3. 设计步骤 7.3 课程设计说明书实例 目 录 1 前言 2 零件的分析 2.1 零件的作用 2.2 零件的工艺分析 2.3 零件的生产类型 3 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计 毛坯-零件合图 3.1 选择毛坯 3.2 确定机械加工余量、毛坯尺寸 和公差 3.3 确定机械加工余量 3.4 确定毛坯尺寸 3.5 确定毛坯尺寸公差 3.6 绘制毛坯图 4 选择加工方法，制定工艺路线 4.1 定位基准的选择 4.2 零件表面加工方法的选择 4.3 制订工艺路线 5 工序设计 5.1 选择加工设备与工艺装备 5.2 确定工序尺寸 6 确定切削用量及基本时间 6.1 工序切削用量及基本时间的 确定 6.2 工序、等切削用量及基本 时间的确定 7 夹具设计 8 小结（略） 9 参考文献 7.3 课程设计说明书实例 离合器齿轮零件的工艺规程及夹具设计 1 前言 机械加工工艺与装备课程设计是我学完了大学的全部基础 课、专业技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我 在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总 复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我的大学 生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将 从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、 解决问题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给 予指导。 7.3 课程设计说明书实例 2 零件的工艺分析及生产类型的确定 2.1 零件的作用 题目所给定的零件是ca6140车床主轴箱中运动输入轴轴上的一个离合器齿 轮，如图7-1所示。它位于轴上，用于接通或断开主轴的反转传动路线，与其 他零件一起组成摩擦片正反转离合器，如图7-2（m1右侧）所示。主运动传动链 由电机经过带轮传动副130 mm/230 mm传至主轴箱中的轴。在轴上装有双 向多片摩擦离合器m1，使主轴正转、反转或停止。当压紧离合器左部的摩擦片 时，轴的运动经齿轮副56/38或51/43传给轴，使轴获得2种转速。压紧右部 摩擦片时，经齿轮50、轴上的空套齿轮34传给轴上的固定齿轮30。这时轴 至轴间多一个中间齿轮34，故轴的转向相反，反转转速只有1种。当离合器 处于中间位置时，左、右摩擦片都没有被压紧，轴运动不能传至轴，主轴停 转。此零件借助两个滚动轴承空套在轴上，只有当装在轴上的内摩擦片和装 在该齿轮上的外摩擦片压紧时，轴才能带动该齿轮转动。该零件68k7 mm的 孔与两个滚动轴承的外圈相配合，71 mm沟槽为弹簧挡圈卡槽，94 mm的孔容 纳内、外摩擦片，416 mm槽口与外摩擦片的翅片相配合使其和该齿轮一起转 动，61.5 mm沟槽和45 mm的孔用于通入冷却润滑油。 7.3 课程设计说明书实例 图7-1 离合器齿轮零件图 图7-2 ca6140车床轴离合器传动 示意图 7.3 课程设计说明书实例 2.2 零件的工艺性分析 通过对该零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、 完整，尺寸、公差及技术要求齐全。该零件属圆盘类回转 体零件，切削加工表面较多，各表面的加工精度和表面粗 糙度较易获得，但68k7的孔表面粗糙度要求ra0.8有些高 ，是加工难点。16 mm宽槽口相对68k7孔的轴线成90均 匀分布，其径向设计基准是68k7 mm孔的轴线，轴向设计 基准是106.5 mm外圆柱的左端平面。45 mm孔在 61.5 mm沟槽内，孔中心线距沟槽一侧面的距离为3 mm。 由于加工时不能选用沟槽的侧面为定位基准，故要精确地 保证上述要求比较困难，但这些小孔为油孔，位置要求不 高，只要钻到沟槽之内接通油路就可，加工不难。总体来 说，这个零件的工艺性较好。 7.3 课程设计说明书实例 2.3 零件的生产类型 根据设计题目可知：q = 2 000台/年，n = 1件/台；结合生产实际，备 品率a和废品率b分别取为5%和2%。代入公式（4-1）得该零件的生产纲 领： n = 2 0001（1 + 5%）（1 + 2%）= 2 142件/年 零件是机床上的齿轮，质量为1.36 kg，查表4-2可知其属轻型零件， 生产类型为中批量生产。 3 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯-零件合图 3.1 选择毛坯 该零件材料为45钢，而且属于薄壁的圆盘类中小型零件，考虑加工 工序较多，会经常承受交变载荷及冲击载荷，因此应该选用锻件，可得 到连续和均匀的金属纤维组织，保证零件工作可靠。又由于零件年产量 为2 142件，属中批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成 形，可获得较好的尺寸精度和较高的生产率。 7.3 课程设计说明书实例 3.2 确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差 查金属机械加工工艺人员手册，可知钢质模锻的公差及机械加工余量按 gb/t123622003确定。要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，先确定如下参 数。 （1）锻件公差等级。由该零件的功用和技术要求，确定其锻件公差等级为普 通级。 （2）锻件质量m。根据零件成品质量1.36 kg，估算为mf = 2.5 kg。 （3）锻件形状复杂系数s。 s = mf/mn 由于该零件为圆形，假设其最大直径为121 mm，长为68 mm，则由圆形锻 件计算质量公式mn = （ 为钢材密度，7.85 g/cm3）可知：锻件外廓包容体质量 mn = 121268 7.85106 = 6.135 kg。所以，s = mf/mn = 2.5/6.135 = 0.407。 由于0.407介于0.32和0.63之间，故该零件的形状复杂系数s属s2级。 （4）锻件材质系数m。由于该零件材料为45钢，是碳的质量分数小于0.65% 的碳素钢，故该锻件的材质系数属m1级。 （5）零件表面粗糙度。由零件图知，除68k7 mm孔为ra0.8以外，其余各加 工表面为ra1.6。 7.3 课程设计说明书实例 3.3 确定机械加工余量 根据锻件质量、零件表面粗糙度、形状复杂系数查金 属机械加工工艺人员手册中锻件内外表面加工余量表，查 得单边余量在厚度方向为1.72.2 mm，水平方向为1.7 2.2 mm。锻件中心两孔的单面余量按手册中锻件内孔直径的 单面机械加工余量表，可查得为2.5 mm。 3.4 确定毛坯尺寸 根据查得的加工余量适当选择稍大点即可，只有 68k7 mm孔，因为表面粗糙度要求达到ra 0.8，考虑磨削孔 前的余量要大，可确定精镗孔单面余量为0.5 mm。其他槽、 孔随所在平面锻造成实体。具体加工余量的选择大小如表7-1 所示。 7.3 课程设计说明书实例 3.5 确定毛坯尺寸公差 毛坯尺寸公差根据锻件质量、材质系数、形状复杂系数从手册中查锻件的长度、宽度 、高度、厚度公差表可得。具体如表7-1所示。 零 件 尺 寸单面加工余量 锻 件 尺 寸 偏 差 117h112121 2110 94290 90294 68k7362 268 孔深31mm1.829.21.0 201211.0 121.813.81.0 7.3 课程设计说明书实例 3.6 绘制毛坯图 根据确定的毛坯尺寸和加工余量，可绘制毛坯-零件合图，外圆角半径为r6，内圆角半 径为r3；内、外模锻斜度分别为7、5。如图7-3所示。 图7-3 离合器齿轮毛坯-零件合图 7.3 课程设计说明书实例 4 选择加工方法，制定工艺路线 4.1 定位基准的选择 本零件是带圆盘状齿轮，孔是其设计基准（亦是装配基 准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应 选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则，即精基准选 68k7mm的孔及其端面。 由于离合器齿轮所有表面都要加工，而孔作为精基准应 先进行加工，因此应选94外圆及其端面为粗基准。但因为 外圆121mm上有分模面，表面不平整，有飞边等缺陷，定 位不可靠，故不能选为粗基准。 7.3 课程设计说明书实例 4.2 零件表面加工方法的选择 该零件的主要加工表面有外圆、内孔、端面、齿面、槽及孔，其加工方法选择如表7-2 所示。 序号零件加工表面 精度等 级 表面粗糙度（m ） 加工方法备注 190外圆it14ra3.2粗车和半精车为未注公差尺寸 2齿圈外圆面it11ra3.2粗车和半精车 3外圆it12ra6.3粗车 468k7内孔it7ra0.8粗镗、半精镗、精镗 594内孔it14ra6.3粗镗为未注公差尺寸 6端面ra3.2或ra6.3粗车或粗车、半精车 7齿面8flra1.6a级单头滚 刀滚齿 模数2.25，齿数 50 8 槽（槽宽、槽 深） it13、 it14 ra3.2、ra6.3 三面刃铣刀，粗铣、半 精铣 槽宽、槽深 9小孔ra6.3复合钻头 ，钻削一次完成 7.3 课程设计说明书实例 4.3 制订工艺路线 齿轮的加工工艺路线一般是先进行齿坯的加工，再进行齿面加工。齿坯加工包括各圆柱 表面及端面的加工。按照先基准及先粗后精的原则，该零件加工工艺路线如表7-3所示。 工 序 号工 序 内 容 外圆以其端面定位，粗车另一端面、90外圆及台阶面、117外圆、粗镗68孔 粗车后90外圆及端面定位，粗车另一端面、 外圆及台阶面、车61.5沟槽、粗镗 94mm孔、倒角、半精镗68孔、倒角 粗车后 外圆及端面定位，半精车另一端面、90外圆及台阶面、117外圆达到加工要求精 度 半精车后90外圆及端面定位，精镗68孔、倒角，粗车孔内的沟槽 以68k7内孔（心轴）及端面定位，滚齿 以68k7内孔及端面定位，粗铣4个槽 以68k7内孔、端面及粗铣后的一个槽定位，半精铣4个槽 以68k7内孔、端面及一个槽定位，钻4个小孔 去毛刺 终检 清洗、入库 7.3 课程设计说明书实例 5 工序设计 5.1 选择加工设备与工艺装备 根据不同的工序选择机床、刀具、检验量具，如表7-4所示。 工 序 号加 工 方 法加 工 机 床刀 具夹 具量 具 粗车、粗镗ca6140卧式车床 yt类硬质合 金，粗加工用 yt5，半精加 工用yt15， 精加工用 yt30。 切槽刀选用高 速钢 三爪卡盘测量范围0150游标卡尺 粗车、粗镗、半 精镗 ca6140卧式车床三爪卡盘测量范围0150游标卡尺 粗车、半精车ca6140卧式车床三爪卡盘 测量范围0150游标卡尺、测量范 围50125外径千分尺 半精车、精镗孔ca6140卧式车床三爪卡盘 测量范围0150游标卡尺、测量范 围50125外径千分尺、测量范围50 100内径百分表或极限量规 滚齿y3150滚齿 机a级单头滚 刀心轴测量范围2550公法线千分尺 粗铣x62卧式铣床 镶齿 三面刃 铣刀 专用夹具测量范围0150游标卡尺 半精铣x62卧式铣床 镶齿 三面刃 铣刀 专用夹具测量范围0150游标卡尺 钻孔z525立式钻床复合钻头专用夹具测量范围0150游标卡尺 7.3 课程设计说明书实例 5.2 确定工序尺寸