机械制造技术基础课程设计指导书样本.doc
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1、“机械制造技术基础”课程设计指导书1.设计目的机械制造技术基础课程设计是综合运用“机械制造技术基础”及有关课程内容,分析和解决实际工程问题的一个重要实践教学环节。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。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。2.设计的题目和内容机械制造技术基础课程设计的题目一般定为:制定某一零件成批或大批生产加工工艺规程及夹具设计,也可针对一组零件进行成组工艺和成组夹具设计。2.1设计应完毕的内容:1)制定指定零件(或零件组)的
2、机械加工工艺规程,编制机械加工工艺卡片,选择所用机床、夹具、刀具、量具、辅具;2)对所制定的工艺进行必要的分析论证和计算;3)拟定毛坯制造方法及重要表面的总余量;4)拟定重要工序的工序尺寸、公差和技术规定;5)对重要工序进行工序设计,编制机械加工工序卡片,画出的工序简图,选择切削用量;6)设计某一工序的夹具,绘制夹具装配图和重要零件图;7)编写设计说明书。2.2课程设计实例实例一实例二3.制定工艺规程环节和方法1分析设计对象阅读零件图,了解其结构特点、技术规定及其在所装配部件中的作用(如有装配图,可参阅)。分析时着重抓住重要加工面的尺寸、形状精度、表面粗糙度以及重要表面的互相位置精度规定,做到
3、心中有数。2拟定毛坯制造方法及总余量,画毛坯图拟定毛坯种类和制造方法时应考虑与规定的生产类型(批量)相适应。相应锻件,应合理拟定其分模面的位置,相应铸件应合理拟定其分型面及浇冒口的位置,以便在粗基准选择及拟定定位和夹紧点时有所依据。查手册或访问数据库,拟定重要表面的总余量、毛坯的尺寸和公差。如若对查表值或数据库所给数据进行修正,需说明修正的理由。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、技术规定,以及毛坯制造的分模面、圆角半径和拔模斜度等。3制定零件工艺规程零件的结构、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具体
4、限度,这在制定工艺路线的各项内容时必须随时考虑到。(1)表面加工方法的选择针对重要表面的精度和粗糙度规定,由精到粗地拟定各表面的加工方法。可查阅工艺手册中典型表面的典型加工方案和各种加工方法所能达成的经济加工精度,选择与生产批量相适应的加工方案和加工方法,对其它加工表面也作类似解决。(2)定位基准的选择根据定位基准的选择原则,并综合考虑零件的特性及加工方法,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以及最初工序的粗基准。(3)拟定零件加工工艺路线根据零件加工顺序安排的一般原则及零件的特性,拟定零件加工工艺路线。在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(其中已经涉及了工
5、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。对热解决工序、中间检查、清洗、终检等辅助工序,以及一些次要工序(或工步)如去毛刺、倒角等,应注旨在工艺方案中安排适当的位置,防止漏掉。(4)选择各工序所用机床、夹具、刀具、量具和辅具机床及刀、夹、量、辅具类型的选择应与设计零件的生产类型、零件的材料、零件的外形尺寸和加工表面尺寸、零件的结构特点、该工序的加工质量规定以及生产率和经济性等相适应,并应充足考虑工厂的现有生产条件,尽量采用标准设备和工具。机床及工艺装备的选择可参阅有关的工艺、机床和刀、夹、量、辅具手册,也可访问数据库。(
6、5)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)当设计零件的重要技术规定是通过两个甚至更多的工序综合加以保证时,应用工艺尺寸链方法加以分析计算,从而有根据地拟定有关工序的工序尺寸公差和工序技术规定。3)对于影响零件重要技术规定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规定,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)等方面的规定。 4)其它的在设计中需要应加以论证分析的内容。(6)填写工艺
7、过程卡片工艺过程卡片的格式可参考图S0-1。该工艺过程卡片的格式较工厂所用的工艺过程卡片(事实上各行各业甚至各工厂其卡片格式也不尽相同)有所简化,更适于学习阶段使用。机械加工以前的工序如铸造、人工时效等在工艺工程卡片中要有所记载,但不编工序号,工艺过程卡片在课程设计中只填写本次课程设计所涉及到的内容。(7)机械加工工序设计对于重要的加工工序,规定进行工序设计,其重要内容涉及:1)划分工步 根据工序内容及加工顺序安排的一般原则,合理划分工步。2)拟定加工余量 用查表法拟定各重要加工面的工序(工步)余量。因毛坯总余量已由毛坯(图)在设计阶段定出,故粗加工工序(工步)余量应由总余量减去精加工、半精加
8、工余量之和而得出。若某一表面仅需一次粗加工即成活,则该表面的粗加工余量就等于已拟定出的毛坯总余量。3)拟定工序尺寸及公差 对简朴加工的情况,工序尺寸可由后续加工的工序尺寸加上名义工序余量简朴求得,工序公差可用查表法按加工经济精度拟定。对加工时有基准转换的较复杂的情况,需用工艺尺寸链来求算工序尺寸及公差。4)选择切削用量 切削用量可用查表法或访问数据库方法初步拟定,再参照所用机床的实际转速、走刀量档数最后拟定。(8)填写重要工序的工序卡并画出工序简图课程设计用简化的工序卡片格式见图S0-2。在工序卡上规定绘制出工序简图。工序简图按照缩小的比例画出,不一定很严格。如零件复杂不能在工序卡片中表达时,
9、可用另页单独绘出。工序简图尽量选用一个视图,图中工件是处在加工位置、夹紧状态,用细实线画出工件的重要特性轮廓。本工序的加工面用粗实线画出。为使工序简图能用最少视图表达,对定位夹紧表面以规定的符号来表达,见表S0-3。最后还要具体标明本工序的加工质量规定,涉及工序尺寸和公差、表面粗糙度以及工序技术规定等。对多刀、多工位加工,还应附有刀具调整示意图。4.夹具设计夹具设计可按下述三个环节进行:1. 经济性分析对某一工序而言,是否使用夹具?使用何种类型的夹具(通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具等)?以及在拟定使用专用夹具的情况下设计什么档次的夹具?这些问题在设计夹具前,必须从经济的观点加以考虑,即
10、要进行经济性分析和论证。迄今为止,夹具经济性的分析研究还不够完善,设计者经常需要根据自己的经验来进行决策。下面介绍的方法可供设计者在决策时参考。使用夹具加工时,工序成本可按下式计算: (S-1)式中E0F - 使用夹具加工时的工序成本(元);CLF - 使用夹具加工时的每小时劳动力费用(元/小时);CM - 涉及管理费用在内的机床机时费用(元/小时);tsF - 使用夹具加工时的单件工时(小时);n - 夹具使用年限(年);i - 投资利息或润利率数值(1/年);Qa - 使用夹具加工的零件总数;CF -夹具成本,涉及夹具设计费用、材料费用、加工费用、调整与装配费用、维护与保管费用等(元)。不
11、使用夹具加工时,工序成本可按下式计算: (S-2)式中E0 - 不使用夹具加工时的工序成本(元);CL - 不使用夹具加工时的每小时劳动力费用(元/小时);ts- 不使用夹具加工时的单件工时(小时)。若E0F E0 ,则应使用夹具。同理,也可以拟定夹具的复杂限度和自动化水平。2. 夹具总体方案的构思和设计,绘制方案图(结构略图)1)根据零件加工工艺所给的定位基准和六点定位原理,拟定工件的定位方法并选择相应的定位元件,定位方案和定位元件的选择要可以保证工件的位置精度。2)拟定刀具引导方式,并设计引导装置或对刀装置。3)拟定工件的夹紧方法,并设计夹紧机构,注意夹紧力作用点、方向和夹紧力动力源的选择
12、及多点夹紧机构的联动性等。4)拟定其它元件或装置的结构形式。5)考虑各种元件和装置的布局,拟定夹具体的总体结构,并绘制方案图(结构略图)。在考虑总体结构方案时,应多看些夹具图册并可去工厂调研。为使方案选择合理,应提出两个或两个以上方案进行分析比较。3. 将拟定的方案绘制成结构草图夹具草图规定可以清楚表达夹具工作原理、基本结构以及各种元件和装置的互相位置关系。对夹具的重要部分,如定位元件的结构形式、夹紧装置的类型和结构、导向元件等最佳具体画出,便于检查其实现的也许性。对一些标准件如定位销、螺栓、螺母等则可不必具体画出而只用位置中心线表达。对某些结构要素如圆角、倒角等在草图阶段不必画出。拟定夹具和
13、机床的联接方式,为此需要查阅机床手册、工艺设计手册或访问数据库。在绘制夹具草图阶段,应同时对夹具的精度、夹紧力进行必要的分析计算。 4. 绘制夹具总装配图在草图的基础上,进行加工和细化,即可生成正式夹具装配图。绘制夹具总图时应注意以下几点:1)严格按照1:1的比例画。2)被加工零件视为透明体(不遮挡夹具),用双点划线画出其轮廓,并应画出定位面、夹紧面和加工面,加工面用粗实线画出。3)夹紧元件及夹紧机构应按夹紧状态画出,必要时可用双点划线画出夹紧元件的松开位置。油缸、气缸均应标出工作行程,用双点划线表达出放松的位置。4)注意视图的配置与安排,主视图应面对工人操作的位置。5)夹具设计的结构工艺性,
14、重要是夹具零件的结构工艺性, 与一般机械零件的结构工艺性相同,一方面要尽量选用标准件和通用件,以减少设计和制造费用;另一方面要考虑加工的工艺性及经济性。夹具结构工艺性还应考虑夹具的装配方法与检查法方法。夹具一般属于单件生产,多采用调整法和修配法进行装配,设计时应充足注意。6)夹紧总图应注明的尺寸涉及:夹具外形轮廓尺寸;移动件的极限位置尺寸;与夹具定位元件、导向元件及夹具安装基准面有关的配合尺寸、位置尺寸及公差;夹具定位元件与工件的配合尺寸;夹具导向元件与刀具的配合尺寸;夹具与机床的联接尺寸及配合;关键部位的配合尺寸公差及装配技术规定;其它重要配合尺寸。7)夹具上有关尺寸公差和形位公差取工件上相
15、应公差的1/51/2, 通常取1/3。当生产批量较大时,考虑夹具的磨损,应取较小值;当工件自身精度较高,为使夹具制造不十分困难,可取较大值。当工件上相应的公差为自由公差时,夹具上有关尺寸公差常取0.1mm或0.05mm,角度公差(涉及位置公差)常取10或5。拟定夹具公差带时,应保证夹具上有关尺寸的公差带刚好落在工件上相应尺寸公差带的中间。8)夹具总图上标注的技术规定通常有以下几方面:定位元件与定位元件定位表面之间的互相位置精度规定;定位元件的定位表面与夹具安装面之间的互相位置精度规定;定位元件的定位表面与引导元件工作表面之间的互相位置精度规定;引导元件与引导元件工作表面之间的互相位置精度规定;
16、定位元件的定位表面或引导元件的工作表面对夹具找正基准面的位置精度规定;与保证夹具装配精度有关的或与检查方法有关的特殊的技术规定。表S0-4列出了几种常见的夹具技术规定,可供参考9)在装配图上应有:标题栏、件号、技术规定、剖视图。自制件要编号,自制件的件数、材料均须在明细表中列出。标准件可不编号,其规格、件数可在夹具图上直接标出。5.编写说明书 设计说明书的重要内容应涉及:1. 工艺规程设计涉及零件图的分析、毛坯制造方法的选择、基准的选择、加工方法的选择、加工顺序的拟定、工艺路线的制订、余量与工序尺寸的拟定、切削用量的选择等。其中制定工艺路线部分要具体编写,涉及工艺论证内容。2. 夹具设计夹具设
17、计说明涉及夹具的用途、工作原理、结构方案的选择和分析、定位误差和夹紧力的计算、精度分析、夹具的使用说明、本夹具的优缺陷等。写说明书规定重点突出,文字简练,笔迹端正,说理清楚。尽量用示意图或计算数据来说明问题,不追求过多的文字叙述。说明书的编写工作,应从设计的开始之日起,逐日将设计的重要内容及分析计算等记入笔记本中。每到一阶段,即可按规定逐段整理成文,设计结束前再进行整理补充。 说明书统一用A4纸书写,四周留出边框用于装订。本指导书所附说明书封皮及任务书用于首页,接下去编排目录(应有页号),说明书正文是主体,并将工艺过程卡及工序卡按恰当位置附入,后记部分可写收获、体会以及意见或建议,最后列出自己
18、设计中所用到的重要参考资料名称。“机械制造技术基础”课程设计实例一设计题目设计中间轴齿轮零件(图S0-1)机械加工工艺规程及某一重要工序的夹具。年产5000件。课程设计说明书(实例一)1. 零件图分析1.1 零件的功用本零件为拖拉机变速箱中倒速中间轴齿轮,其功用是传递动力和改变输出轴运动方向。1.2 零件工艺分析本零件为回转体零件,其最重要加工面是62H7孔和齿面,且两者有较高的同轴度规定,是加工工艺需要重点考虑的问题。另一方面两轮毂端面由于装配规定,对62H7孔有端面跳动规定。最后,两齿圈端面在滚齿时要作为定位基准使用,故对62H7孔也有端面跳动规定。这些在安排加工工艺时也需给予注意。2.
19、拟定毛坯2.1 拟定毛坯制造方法本零件的重要功用是传递动力,其工作时需承受较大的冲击载荷,规定有较高的强度和韧性,故毛坯应选择锻件,以使金属纤维尽量不被切断。又由于年产量为5000件,达成了批量生产的水平,且零件形状较简朴,尺寸也不大,故应采用模锻。2.2 拟定总余量由表S-1拟定直径上总余量为6mm,高度(轴向)方向上总余量为5mm。2.3 绘制毛坯图(图S0-2)3.制定零件工艺规程3.1 选择表面加工方法1)62H7孔 参考表S2,并考虑: 生产批量较大,应采用高效加工方法; 零件热解决会引起较大变形,为保证62H7孔的精度及齿面对62H7孔的同轴度,热解决后需对该孔再进行加工。故拟定热
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