机械制造技术基础课程设计指导

一、设计目的

工艺工装设计课程设计的目的是让学生在学习了机械制造技术基础和进行了校内外的生产实习之后让学生获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力。同时，课程设计也是为了毕业设计进行一次综合训练和准备。机械制造技术基础的课程设计可以使学生在下述三方面得到锻炼：

（1）能把机械制造技术基础课程中的基本理论和在校内外生产实习中学 到的实践知识有机的相结合，从而解决零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，从而确保零件的加工质量。

（2）提高学生的机械结构设计能力。通过针对某一典型零件的夹具（或量 具）的设计，从而使学生能够通过所给出的被加工零件的加工要求，设计出高效率、低成本、装夹简单、省力、省时而能保证加工质量的夹具的能力。 （3）锻炼学生使用手册及图表资料的能力。能够熟练地依据给定的任务而 查找相关的资料、手册及图表并掌握其中的设计信息用于设计参数的确定。

二、设计的要求

工艺工装设计课程设计题目定为：设计××零件的机械加工工艺规程及工艺装备。

生产纲领为中批或大批生产。 设计的要求包括以下几个部分：

零件图 1张 毛坯图 1张 机械加工工艺过程综合卡片 1张 工艺装备设计 1～2套 工艺装备主要零件图 1张 课程设计说明书 1份 课程设计题目由指导教师选定，经教研室主任审查签字后发给学生。 按教学计划规定，机械制造技术基础课程设计总学时数为3周，其进度及时间大致分配入下：

熟悉零件，画零件图 约占一天（8%） 选择加工方案，确定工艺路线和工艺尺寸，填写工艺过程综合卡

约占四天（25%） 工艺装备设计（画总装图及主要零件图） 约占七天（45%） 编写设计说明书 约占二天（14%） 准备及答辩 约占一天（8%）

三、设计的内容及步骤

１. 从工艺方法上分析零件，画零件图

对进行工艺分析零件包括以下几个主要内容： （1）分析零件的作用、设计基准及技术要求；

（2）分析零件的形状位置精度、表面粗糙度以及主要加工表面的尺寸等； （3）分析零件的机械加工的工艺性、材质、及完成后热处理的要求。 零件图按机械制图国家标准绘制。按１：１比例画出。

２. 毛坯的制造方式的确定

根据生产批量的大小、零件的复杂程度、加工表面及非加工表面的技术要求 等几方面综合考虑毛坯的制造方式。由于选择不同毛坯的制造方式，会影响到整个工艺过程是否经济合理，所以应仔细考虑认真对待。毛坯的制造方式一般以其生产性质来决定。

３. 确定机械加工工艺路线

制定工艺路线。在完成了对零件工艺分析只后， 制定零件的工艺路

线和划分粗、精加工阶段。对于比较复杂的零件，应考虑几个加工方案，分析比较，之后确定比较合理的加工方案。

（1）定位基准的选择和工序尺寸计算。各工序的定位基准应根据粗、精基 准选择原则合理选定。如果某工序的定位基准和设计基准不一致，就应该对该工序尺寸进行换算。

（2）选择机床种类及工装、夹具、量具和所用到刃具。在保证加工质量的 基础上选择经济合理的机床设备进行加工。如果是大批大量生产则选用专用工装夹具和通用机床。

（3）确定加工余量及工序间尺寸和公差。各工序各表面的加工余量应根据 工艺路线的安排依次确定。按经济精度来确定工序间尺寸公差。一个表面的总加工余量，即为该表面各工序间加工余量之和。

在本设计中，学生可直接从《机械制造工艺设计简明手册》中查得各加工表面的余量及公差。

（4）确定切削用量。在机床、刀具、加工余量等已确定的基础上，要求学 生用公式计算1～2道工序的切削用量，其余各工序的切削用量可由切削用量手册中查得。

（5）工序的切削用量可由切削用量手册中查得，但是要求学生用公式计算 2 道工序的切削用量。

（6）画出零件的毛坯图。在加工余量已确定的基础上，要求毛坯轮廓用粗 实线绘制，零件的实体尺寸用双点画线绘出，比例取1：1。同时应在图上标出毛坯的尺寸、公差、技术要求、毛坯制造的分模面、圆角半径和起模斜度等。

（7）填写机械加工工艺过程综合卡片。将前述各项内容以及各工序加工简 图，一并填入机械加工工艺过程综合卡片。。

1)工序简图可按比例缩小，并尽量用较少的投影绘出。简图中的

加工表面用粗实线表示。对定位、夹紧表面应以规定符号表明。最后，应标明各加工表面在本工序加工后的尺寸、公差及表面粗糙度。

2)工序简图中的定位、夹紧符号应符合机械工业部标准JB/Z174-82 的规定。

4.工艺装备设计

要求学生设计为加工给定零件所必需的夹具1～2套。具体的设计项目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。所设计的夹具其零件数以20～40件为宜，即应具有中等以上的复杂程度。 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。设计方案的确定是一项之分重要的设计程序，方案的优劣往往决定了夹具设计的成功和失败，因此必须充分地进行研究和讨论，以确定最佳方案，而不应急于绘图，草率从事。

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。在确定设计方案的基础上，应按照加工精度的高低，需要消除自由度的数目以及粗、精加工的需要，按有关标准正确地选择元件。

选择好定位元件之后，还应对定位误差进行计算。计算如果超差时，需要 改变定位方法或提高定位元件、定位表面的制造精度 ，以减少定位误差，提高加工精度。有时甚至要从根本上那个改变工艺路线的安排，以保证零件的加工顺利进行。

（3）计算所需的夹紧力，设计夹紧机构。设计时所进行的夹紧力计算，实际上是经过简化了的计算。因此此时计算所得，仅为零件在切削力、夹紧力的作用下按照静力平衡条件而求得的理论夹紧力。为了保证零件装夹的安全可靠，实际所需的夹紧力应比夹紧力大，即应对理论夹紧力乘以安全系数K。K的大小可由有关手册中查得，一般K=1.5～2.5。

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公式可以套用的，所以需要同学们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去。同学可

以根据具体情况，选择并设计杠杆、螺旋、偏心、铰链等不同的夹紧机构，并配合以手动、气动或液动地动力源，将夹具的设计工作逐步完善起来。

（4）画夹具装配图。画夹具装配图是夹具设计工作中重要的一环。画夹具图时，应当注意和遵循以下各点：

1)本设计中，要求按１：１的比例画夹具总装图。被加工零件载夹具上的位置，要用双点画线表示，夹紧机构应处于“夹紧”的位置上。

2)注意投影的选择。应当用最少的投影将夹具的结构完全清楚地表达出来。因此，在画图之前，应当仔细考虑各视图的配置和安排。

3)所设计的夹具，不但机构要合理，结构也应当合理，否则都不能正常工作。 4)要保证夹具和机床的相对位置及刀具和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。

5)运动部件的运动要灵活，不能出现干涉和卡死的现象。回转工作台或回转定位部件应有锁紧装置，不能在工作中松动。

6)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。 7)夹具体中的运动零部件要有润滑措施，夹具的排屑要方便。

8)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，各零部件尽量不采用简化法绘制。

装配图的标题栏规格、形式如图６所以。

9)对夹具装配图上尺寸标注要求。在夹具装配图上，一般只要 求标注四种尺寸，即轮廓尺寸、配合尺寸、和加工有关联的尺寸和机床有关联的尺寸。 ａ．轮廓尺寸。即夹具的长、宽、高尺寸。如果夹具有活动部件，则应将活动部件的移动极限用双点划线划出，并标出尺寸。

ｂ．配合尺寸。夹具总装图上的所有配合表面均应标出其尺寸和配合。 ｃ．和加工有关联的尺寸。例如，对刀块到被加工零件定位基面的尺寸、钻套中心线到被加工零件定为基面的距离等。

ｄ．和机床有关的尺寸。例如，铣床夹具上定位键的宽度尺寸要专门标出，夹具和机床联结时放置螺栓的槽宽和槽距也要标出，车床卡盘和主轴的定位锥面的锥度和直径或定位圆柱面的尺寸、配合及联结螺纹的尺寸、规格等。 此外，夹具装配图上还应标出形位公差要求。如刀具的导向件到被加工零件定位基面的平行度或垂直度，被加工零件定位基面到夹具安装基面的平行度或垂直度要求等。

5. 编写设计说明书

学生在完成上述全部工作之后，应将前述工作依先后顺序编写设计说明书一份。要求字迹工整，语言简炼，文字通顺。说明书应答印输出并装订成册。

四、设计成绩的考核

课程设计的全部图样及说明书应有设计者及指导教师的签字。未经指导教师 签字的设计，不能参加答辩。

由教研室教师组成答辩小组，设计者本人应首先对自己的设计进行10～15 分钟的讲解，然后进行答辩。每个学生的答辩时间，一般不超过30～45分钟。

课程设计成绩根据平时的工作情况，工艺分析的深入程度、工艺装备的设计 水平、图样的质和量、独立工作能力以及答辩情况综合衡量，由答辩小组讨论评定。

答辩成绩定为五级：优秀、良好、中等、及格和不及格。

附：

工艺工装设计

课 程 设 计 说 明 书

设计题目：设计“********”零件的机械加工

工艺规程及工艺装备（年产量为***件）

学 院 专 业 班 级 设 计 指导教师

年 月 日

工艺工装设计课程设计任务书

题目：设计“********”零件的机械加工工艺规程

及工艺装备（年产量为***件）

内容：

1. 零件图 1张 2. 毛坯图 1张 3. 机械加工工艺过程综合卡片 1张 4. 夹具装配图 5. 夹具零件图 6. 课程设计说明书 专 业 班 级 学 生 指导教师

年 月 日

1张 1张 1份

徐州工程学院 制造 路线 工序号 班 级 机械加工工艺过程卡 装配单位 零件材料 第 页 共 页 零件号 零件名称 毛坯质量 零件质量（kg） 每台数量 毛坯种类 毛坯硬度 工 序 名 称 工设 时 备 定额 备注 工序号 工 序 名 称 设 备 工时 定额 日期 备注 制 定 审 核 指 导 徐州工程学院 机械加工工序卡 零件号 零件名称： 共 页 工序号 工序名称 冷却液 材料 设备型号 设备名称 工步 号 班 级 制 定 审 核 工 步 内 容 夹 具 刀 具 指 导 量 具 ap (mm) f (mm/min) n (转/分) 日 期 v (m/min) T机(min) T单 (min) 第 页 附：课程设计题目选编