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机械制造技术课程设计指导书无锡商业职业技术学院机电技术学院2014.09一、 设计的目的和要求1、目的机械制造技术课程设计是在全部学完机械制造技术课程后,并进行了机加工实习的基础上进行的一个教学环节。它要求学习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，也为以后搞好毕业设计进行一次预备训练。其目的在于：（1）培养学习运用机械制造技术学及有关课程（工艺材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、数控机床与刀具等）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，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步设计出高效、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、图表等技术资料的能力。 （4）进一步培养学生识图、CAD制图、运算和编写技术文件等基本技能。 2 要求 本次设计要求编制减速器箱座或箱盖的加工工艺规程，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技术决定、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。 机械制造技术课程设计题目一律定为：零件的机械制造技术规程制定及工序专用夹具的设计。 生产类型为中批生产。 设计的具体要求包括： CAD零件图 （ 箱盖或箱座） 1张 工艺过程卡片和工序卡片（指定工序） 各1份 夹具总装图 1张 课程设计说明书 1份 （5000字以上） 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（一般为中批生产），对零件进行工艺分析，画CAD箱盖（箱座）图。（2） 拟订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。（3） 填写工艺文件：工艺过程卡片、工序卡片。（4） 设计指定工序的专用夹具，绘制CAD装配图1张。（5） 撰写设计说明书。三、 设计的重点和注意事项1. 对工艺规程的基本要求基本的要求是优质、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，以取得较好的经济效益和社会效益。2. 选择毛坯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。绘制毛坯图的步骤：（1） 用双点划线画出简化了的零件图。（2） 粗实线绘出毛坯形状。（3） 将毛坯的尺寸和极限偏差标注在尺寸线的上方。（4） 应注意一些特殊余块。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、炭化物偏析试验等）要求，锻件试块的留放位置或增加试验用锻件的数量；其他要求（如上下模允许的错型值、同轴度、轴线的直线度和质量要求等等）。毛坯图的示例见图1-1和图1-2。3.工艺路线的拟订（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，再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）编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。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；是否要精粗分开，加工阶段应如何划分；怎样保证工艺无夹压变形；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；如何减少误差复映；对某些相互位置精度要求极高的要求，可考虑采用互为基准反复加工方法等。3） 减少消耗，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设备；当采用高效机床、专用机床和数控机床时，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内和车间间的流动，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，应对比各种方案的生产效率和经济性（注意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. 关于机床的确定（1） 在选择加工方法的同时，还要选择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、生产规格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 P刨床 T镗床 M磨床5.工艺装备的结构设计专用工艺装备编号示例如下： CJ01 车床专用夹具1号 ZD02 钻床专用刀具2号 TL03 镗床专用量具3号要求学生在课程设计中设计加工给定零件所必须的夹具12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=1.52.5。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。装配图的标题栏按机械制图规定绘制。6.关于工艺文件的填写（1） 零件简图的绘制。在机床工艺卡片上要求绘制零件简图，在其上应标注主要的加工尺寸；各加工表面可用拉丁数字标明，如图形过大允许另用纸绘图附在工艺卡片上。（2） 工序简图的画法。在机械加工工艺卡片上要求绘出工艺简图。对工序简图的具体要求是：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，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线表示，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；大而复杂的标注允许另用纸绘出，附在工序卡片后面（标注见第四张）。（3） 卡片的填写。卡片的填写应符合以下基本要求：内容要简要、明确；术语正确、字迹工整；所用符号、计量单位等应符合有关标准；“设备”栏一般填写设备的型号、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，填写名称和精度（编号）。7.设计说明书的编写课程设计说明书是整个设计的重要部分。编写设计说明书也是对学生撰写技术性总结和文件能力的一次锻炼。设计说明书应将设计结果，设计意图和理论根据用文、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依据。此外，还应有各种工艺计算和说明。具体内容包括：（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） 选择毛坯的说明；（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、切削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；（12） 强度校核（13） 其他需要说明的问题。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、数据应有必要的计算过程。（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、言简明、字迹工整、图字清晰。（6） 说明书用B5纸张编写，必须打印。四、 进度与时间安排按照教学计划，本课程设计集中时间为1周，同学们要利用其他时间进行设计。其进度及时间大致分配如下：（1） 明确生产类型，熟悉零件及各种资料，对零件进行工艺分析，画零件图，约占18%；（2） 工艺设计（拟订工艺路线，选择机床和工艺装备，填写工艺过程卡片）约占8%（3） 工序设计（确定加工余量、工序尺寸、切削用量、时间定额、填写工序卡片）占20%（4） 夹具设计（完成草图、总图、零件图）约占45%；（5） 撰写说明书约占9%五、 设计成绩的考核学生按规定的进度和时间安排进行设计，在每个设计任务完成后,由指导老师签字，若设计中间课程未经指导教师签字则没有成绩。指导教师根据设计的工艺文字、图样和说明书质量，回答问题的情况，以及平时的工作态度，独立工作能力等诸方面表现，综合评定学生的成绩。附：课程设计有关资料图1：箱盖零件图图2：箱座零件图零件拟订加工工艺路线序 号工 序 内 容简 要 说 明1铸造制造毛坯2时效消除内应力3涂底漆防止生锈4粗车左右端面先加工基准面5粗车52，45，35，30，24外圆留精车余量6精车52，45，35，30，24外圆达到外圆加工要求7切槽3X1.5,3X0.5退刀槽8车倒角2X2，1X1去毛刺9铣键槽16X8X4，36X12X5，16X6X3.5键槽10车螺纹M24X1.5螺纹11磨外圆45，35，30外圆达到设计粗糙度要求12检验检验合格13入库保存 表2. 机械加工工艺过程卡机械加工过程卡片产品型号零（部）件图号产品名称旋耕机零（部）件名称轴零件共1页第（1）页材料牌号HT200毛坯种类铸件毛坯外型尺寸55455每毛坯可制件数1每台件数1备注工序号工序名工 序 内 容车间工段设备工 艺 装 备工时准终单件1铸造铸2时效热3涂底漆表 4粗车左右端面机加工CA6136专用车夹具 5粗车52，45，35，30，24外圆机加工CA6136专用车夹具6精车52，45，35，30，24外圆机加工CA6136专用车夹具7切槽3X1.5,3X0.5机加工CA6136专用车夹具8车倒角2X2，1X1机加工CA6136专用车夹具9铣键槽16X8X4，36X12X5，16X6X3.5机加工X62W专用铣夹具10车螺纹M24X1.5机加工CA6136专用车夹具11磨外圆45，35，30机加工M8240A专用工具12检验检验室13入库仓库设计（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期 表3. 平面加工余量（mm）加工性质加工表面长度加工表面宽度1001003003001000余量a公差（+）余量a公差（+）余量a公差（+）粗加工后精刨或精铣3003001000100020001.01.52.00.30.50.71.52.02.50.50.71.22.02.53.00.71.01.2精加工后磨削，零件安装时未经校准3003001000100020000.30.40.50.100.120.150.40.50.60.120.150.150.60.70.150.15精加工后磨粗，零件安装在夹具中或用千分表校准3003001000100020000.20.250.30.100.120.150.250.300.450.120.150.150.40.40.150.15刮3003001000100020000.150.20.250.060.100.120.150.200.250.060.100.120.20.250.300.100.120.15注：1. 表中数值为每一加工表面的加工余量。2. 精刨或精铣时，最后一次行程前留的余量应0.5mm。3. 热处理的零件磨前的加工余量需将表中数值乘以1.2（mm）表4. 磨削外圆的加工余量轴的直径d磨 削性 质轴 的性 质轴 的 长 度 L磨前加工的公差等级100100250250500500800800120012002000直 径 余 量10中心磨未淬硬淬 硬0.20.30.20.30.30.4IT11无心磨未淬硬淬 硬0.20.30.20.30.20.41018中心磨未淬硬淬 硬0.20.30.30.30.30.40.30.5无心磨未淬硬淬 硬0.20.30.20.30.20.40.30.51830中心磨未淬硬淬 硬0.30.30.30.40.30.40.40.50.40.6无心磨未淬硬淬 硬0.30.30.30.40.30.40.30.53050中心磨未淬硬淬 硬0.30.40.30.40.40.50.50.60.60.70.60.7无心磨未淬硬淬 硬0.30.40.30.40.30.50.40.55080中心磨未淬硬淬 硬0.30.40.40.50.40.50.50.60.60.80.70.9无心磨未淬硬淬 硬0.30.40.30.50.30.50.40.680120中心磨未淬硬淬 硬0.40.50.40.50.50.60.50.60.60.80.70.9无心磨未淬硬淬 硬0.40.50.40.50.40.60.50.7120180中心磨未淬硬淬 硬0.50.50.50.60.60.70.60.80.70.90.81.0无心磨未淬硬淬 硬0.50.50.50.60.50.70.50.8180260中心磨未淬硬淬 硬0.50.60.60.70.60.70.70.80.80.90.91.1IT11260360中心磨未淬硬淬 硬0.60.70.60.70.70.80.70.90.81.00.91.1360500中心磨未淬硬淬 硬0.70.80.70.80.80.90.80.90.91.01.01.2注：1. 单件、小批生产时，本表的余量值应乘上系数1.2，并取成一位小数。 2. 决定加工余量用的轴的长度计算，可参阅金属机械加工工艺人员手册。（mm）表5. 按照孔公差H7加工的工序间尺寸加工孔的直 径直 径钻用车刀镗以后扩孔钻粗 铰精 铰第1次第2次345682.93.94.85.87.87.963H74H75H76H78H710121314159.811.012.013.014.011.8512.8513.8514.859.9611.9512.9513.9514.9510H711H712H713H714H7161820222415.017.018.020.022.019.821.823.815.8517.8519.821.823.815.9517.9419. 9421. 9423. 9416H718H720H722H724H7252628303223.024.026.015.015.028.030.024.825.827.829.831.724.825.827.829.831.7524. 9425. 9427. 9429. 9331. 9325H726H728H730H732H7353840424520.020.025.025.025.033.036.038.040.043.034.737.739.741.744.734.7537.7539.7541.7544.7534. 9337. 9339. 9341. 9344. 9335H738H740H742H745H7485060708025.025.030.030.030.046.048.055.065.075.047.749.759.569.579.547.7549.7559.569.579.547. 9349. 9359.969. 979. 948H750H760H770H780H79010012014016018030.030.030.030.030.030.080.080.080.080.080.080.089.399.3119.3139.3159.3179.389.899.8119.8139.8159.8179.890H7100H