机制工程学课程设计指导书.doc

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1、 目 录第一章 课程设计指导-1一、目的与要求-1二、课程设计内容-2三、课程设计步骤与方法-2四、课程设计说明书与图纸-3五、课程设计答辩-4六、课程设计进度表-5七、参考文献-5第二章 机械加工工艺规程设计-6一、设计工艺规程的基本要求-6二、设计工艺规程的原始资料-6三、设计工艺规程的内容及步骤-6第三章 专用夹具设计-18一、设计夹具的基本要求-18二、设计夹具的依据-18三、设计夹具的程序与内容-18四、夹具设计中常易出现的错误-25机械制造工程学课程设计实例-28第一章 课程设计指导B：设计一个中等复杂程度零件的机械加工工序中一道工序（选题）使用的专用夹具，并撰写设计说明书。学生应

2、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。B： 零件 工序专用夹具设计生产类型：中批或大批生产。课程设计的具体要求包括： B（4）机械加工工艺装备设计任务书 1份（5）机床夹具装配总图 1张（6）夹具主要零件图（包括夹具体） 若干张（7）课程设计说明书 1份 B二、课程设计内容学生对指定的机器零件进行机械加工工艺设计。包括：绘制毛坯图、拟定机械加工工艺过程卡片、工序卡片、工装设计任务书等工艺文件，并设计手动专用机床夹具，完成夹具装配总图，

3、零件图和课程设计说明书。课程设计内容为：（1）根据工装设计任务书B（或选题）进行机床专用夹具设计，包括设计方案的确定、结构设计、定位误差和夹紧力的计算，绘制夹具装配图、零件图等等。（7）编写课程设计说明书。（8）进行课程设计答辩。B三、课程设计步骤与方法1、明确任务、掌握被加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要求。（3）明确生产纲领。（4）收集类似零件机加工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

4、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，要保证加工质量，又要经济合理。在成批生产条件下，一般都是采用通用机床和专用的工、夹具。选用刀具根据手册和样本，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。确定加工余量有三种方法：计算法、经验估计法和查表法。常用的是查表法。（6）确定切削用量。确定各工序的切削用量可采用查表法，并对指定的工序进行验算功率和切削力或扭矩。（7）确定和计算时间定额。根据教师指定的工

5、序进行时间定额的计算（尽量按不同加工方法分散），主要确定工序的机加工时间，适当包括某些工序的辅助时间，技术服务时间，自然需要时间及每批零件的准备终结时间等。（8）机械加工的工艺过程卡及工序卡等工作。工序图只画出工件轮廓形状及与该工序有关部分，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。（9）拟订工艺装备设计任务书。根据教师指定的工序，拟定专用工艺装备设计任务书。3、拟定夹具设计方案，绘制结构图（可采用开目CAD与CAPP中的图库图样）。（1）定位方案设计。（2）夹紧方案设计。（3）确定夹具其它组成部分结构形式。（4）绘制夹具的结构图（草图）。（

6、5）绘制夹具装配总图及部分零件图。4、编写课程设计说明书。四、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，概括的介绍课程设计的全貌，全面叙述设计中各部分的重要内容。要论证设计的合理性，应对自己提出的几个方案进行比较论证。对各主要计算环节要仔细写明。对数据和公式的来源要予以注明，以便他人审查核对，正文中应按顺序在引用参考文献处的文字右上角用 标明， 中序号应与“参考文献”中序号一致，正文之后则应刊出参考文献。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。说明书内

7、容包括：1、前言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、设计条件。4、工艺规程的设计：（1） 确定生产类型；（2） 毛坯的选择与毛坯图的说明；（3） 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，工序集中与工序分散的考虑，工序顺序安排的原则，加工设备与工艺装备的选择，不同方案分析比较等）；（4） 加工余量、加工切削用量的确定及工时定额的计算；（5） 工序尺寸的计算与公差的确定；B 5、对于专用工装设计分析和提出设计任务书。6、专用夹具的设计：（1） 本夹具的功用；（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）

8、 夹具工作原理或动作原理、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：零件图、毛坯图、机械加工工艺过程卡及工序卡、专用工装设计任务书和机床专用夹具装配图、零件图及设计软盘等。B五、课程设计答辩设计完成后进行答辩。由学生阐述自己完成的设计，然后由老师提问，学生回答。根据平时学生设计情况、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，独立工作能力及答辩表现进行综合衡量，给出课程设计成绩。课程设计成绩定为：优、良、中、及格和不及格。六、课程设计进度表序号内 容所用时间B1明确任务。分析零件图。1天B2零件的工

9、艺分析，制定工艺路线、绘制毛坯图及工艺过程卡片。2天3余量、切削用量、工序尺寸、机加工时等的计算和查表，填写工序卡片。3天B4编写工装设计任务书。0.5天5拟定夹具方案，绘制原理图及草图。1.5天6绘制夹具总图及零件图。4天7编写课程设计说明书。2天8课程设计答辩。1天B合计15天B合计10天B七、参考文献1、韩秋实主编，机械制造技术基础，机械工业出版社，2005。2、冯之敬主编，机械制造工程原理，清华大学出版社，1999。3、张福润等主编，机械制造技术基础，华中理工大学出版社，1999。4、开目CAD使用手册， 华工科技产业股份有限公司。5、开目CAPP使用书册，开目集成技术分公司。6、李益

10、民主编，机械制造工艺设计简明手册，机械工业出版社1994。7、艾兴、肖诗纲编，切削用量简明手册（第三版），机械工业出版社，1994。8、东北重型机械学院等编，机床夹具设计手册，上海科学技术出版社9、机床夹具设计图册，机械工业出版社。10、互换性与技术测量手册，农业出版社。第三章 专用夹具设计一、设计夹具的基本要求1、设计夹具必须满足工艺要求结构性能可靠，使用省力安全，操作方便，有利于实现优质、高产、低耗、改善劳动条件，提高标准化、通用化、系列化水平。 2、要深人现场联系实际，确定设计方案时，应征求教师意见，经审批后进行设计。 3、具有良好的结构工艺性，即所设计的夹具应便于制造、检验、装配、调整

11、、维修，且便于切屑的清理、排除。 4、夹具设计必须保证图样清晰、完整、正确、统一。5、对精密、重大、特殊的夹具应附有使用说明书和设计计算书。二、设计夹具的依据 （1）工装设计任务书。 （2）工件的工艺规程。 （3）产品的图纸和技术要求等。 （4）有关国家标准、行业标准和企业标准。 （5）国内外典型工装图样和有关资料。 （6）工厂设备清单。（7）生产技术条件。三、设计夹具的程序与内容 在实际生产中，夹具设计的程序见图3-1所示。1、明确设计任务 接到夹具设计任务书后，应认真进行分析、研究，若有不妥之处，可提出修改意见，经审批后方可修改。2、熟悉被加工件的图样 1）弄清楚被加工件在产。中的作用、结

12、构特点、主要加工表面和技术要求。 2）了解被加工件的材料、毛坯种类、特点、重量和外形尺寸等。3、分析被加工件的工艺规程 1）熟悉被加工件的工艺路线，了解有关工艺参数和工件在本工序以前的加工情况。 2）熟悉在该工序加工中所使用的机床、刀具、量具及辅具的型号、规格、主要参数、机床与夹具连接部分的结构和尺寸。 3）了解被加工件的热处理情况。图3-1 夹具设计程序框图4、核对夹具设计任务书 根据上述工作，认真核对设计任务书确保其准确无误。 5、收集资料。深入调研 收集有关资料，还可进行必须的工艺实验；征求有关人员意见进行现场调研，尽量使所设计的夹具结构完善、合理。 6、确定夹具设计方案，绘制结构示意图

13、 1）根据工件的加工要求和基准的选择确定工件的定位方式及定位元件的结构。 2）按照夹紧的基本原则确定工件的夹紧方式夹紧力的方向和作用点的位置、选择合适的夹紧机构。 3）确定刀具的对刀、导向方式，选择对刀、导向元件。 4）确定其他元件或装置的结构形式，如连接件。分度装置等。 5）协调各装置、元件的布局，确定夹具体结构尺寸和夹具的总体结构，必要时，对夹具体几何尺寸进行必要的刚度、强度验算。 6）对于复杂的夹具可先绘制联系尺寸图和刀具布置图。 7）对夹具的轮廓尺寸、总重量、承载能力以及设备规格进行校核。8）对几种可行的设计方案进行全面分析对比，最终确定出合理的设计方案。夹具的设计方案确定后，便可绘制

14、夹具结构示意图。下面以图3-2所示连杆铣槽工序的夹具设计为例，说明其大致步骤。图3-2 连杆铣槽工序图（1）用双点划线，尽量按工：豆的比例绘出工件的三面投影图（只需绘出外形轮廓和与定位、夹紧有关的部分，其他细节可略去）。用双点划线（假想线）绘制的用意是将工件视为透明体，不遮挡夹具部分的任何线条。（2）根据预定的定位方案，围绕工件依次画出定位元件，见图3-3a。（3）根据夹具设计总体方案中确定的夹紧机构方案，参照有关资料，按所需夹紧力的大小决定夹紧机构的尺寸及具体结构画在示意图上，注意夹紧机构应处于“夹紧”的位置上，见图3-3b。a）定位结构 b）夹紧结构图3-3 连杆铣槽夹具设计示意图之一（4

15、）绘制导向元件及其他元件，见图3-4的对刀块等。图3-4 连杆铣槽夹具设计示意图之二（5）绘制夹具体：把各部分连接起来，形成一个有机的整体，见图3-4； （6）最后画出定位键等其他元件，标注上主要尺寸公差和技术要求，即完成了连杆铣槽工序夹具的结构示意图，见图3-4。待添加的隐藏文字内容1 夹具结构示意图画好后，应对夹具的精度进行分析计算，校核制订的夹具公差和技术要求能否满足工件工序尺寸公差和技术要求。 根据经过讨论、审订、修改而定稿的夹具结构示意图，便可绘制正式的装配图，并拆绘零件图。7、绘制装配图 1）夹具图样应符合标准规定。夹具图应符合相关各标准的规定，在装配图上应具有下列内容： 绘出工件

16、的外形轮廓、定位、夹紧部位及加工部位和余量； 注明定位面（点）、夹紧面（点），主要活动件的装配尺寸、配合代号以及外形（长、宽、高）尺寸； 注明工件在夹具中的相关尺寸和主要参数，以及夹具总重等； 需要时应绘出夹紧、装卸活动部位的轨迹； 标明夹具总装检验尺寸和验证技术要求；夹具零件号； 标题栏和零件明细表。 2）绘制夹具总图的步骤及要求 根据情况，上机之前可先画草图。为使所绘制的夹具总图有良好的直观性，比例应尽量取1:1。对于较大或较小的夹具，可适当缩小或放大比例。 合理的选择和布置视图。夹具总图在清楚表达夹具工作原理和结构的前提下，视图应尽可能小。主视图一般应选取最能清楚表达夹具主要部位的视图，

17、并取操作者实际工作正对的位置。 画出工件轮廓图。同画结构示意图一样，用双点划线（假想线）画出工件轮廓图。 画出整个夹具结构： 依据工序卡或设计任务书中的定位简图，参照结构示意图中确定的定位元件结构画出有关定位元件； 按结构示意图中确定的夹紧装置的具体结构和尺寸，画出夹紧装置； 依据工序卡或设计任务书中的定位简图和结构示意图，画出刀具的导向装置； 参照结构示意图和有关设计资料，确定并画出夹具体及其他零件。检查图面。完成以上工作后，应检查图面是否已把结构表达清楚，即夹具上的每个零件是否都能在装配图上表示出来，与其他零部件的装配关系是否表达明白。同时，还应从机械制图的角度检查是否有漏画、错画和不符合

18、制图标准规定的地方并及时修正过来。标注夹具尺寸公差和技术要求。夹具装配图应标注的尺寸公差和技术要求以及各类机床夹具公差和技术要求制订的依据和具体方法 顺序标注夹具零件号。 填写标题栏和零件明细表。 画完夹具总图，应自行复查一遍、检查有无考虑不周的地方。然后，设计者和教师共同进行审核。8、绘制零件图 根据已绘制的装配图，就可绘制全部零件图。具体要求如下： l）零件图的投影应尽量与总图上的投影位置相符合，便于读图和核对。2）尺寸标注应完善、清楚、既便于读图，又便于加工。3）应将该零件的形状尺寸、相互位置精度、表面粗糙度、材料、热处理及表面处理要求等都清楚地表示出来。 4）同一工种加工表面的尺寸应尽

19、量集中标注。 5对于可在装配后用组合加工来保证的尺寸，应在其尺寸数值后注明“按总图”字样。如钻套之间、定位销之间的尺寸等。 6）要注意选择设计基准和工艺基准。 7）某些要求不高的形位公差可由加工方法自行保证可不标注。 8）为满足加工要求，尺寸应尽量按加工顺序标注，以免进行尺寸换算。9、图样审核 夹具装配图和零件图绘制完毕后，为使夹具能够满足使用功能要求，同时又具有良好的装配工艺性和加工工艺性，应对图样进行必要的审核。 下面指出几个在夹具结构设计中带有共性的问题，在审核图纸时应特别注意。 1）夹具的结构应合理。所设计的夹具应具有合理的结构，否则会影响工作，甚至不能工作。图3-5 夹具结构合理性分

20、析如图3-5a所示夹具结构，由于圆柱形工件用V形块定位并用双向正反螺杆定心夹紧机构夹紧，因而出现了过定位。在实际工作时，有可能一个压板压不到工件，就降低了可靠性，该夹具在机构上是不合理的。图3-5b是改进后的结构。由于去掉了螺杆的轴向叉形限位件，使螺杆成为浮动元件，轴向不定位，因而消除了过定位，保证了夹紧的可靠性。 a) b)图3-6 铰链夹紧机构图3-6a所示为一个铰链夹紧机构的例子。从机构学的角度考虑，它是合理的。但是，当铰链机构中的滚子、销轴磨损或出现制造、装配误差时，滚子的移动就会超过死点而最终导致机构的失效。因此这个夹具有不合理之处。如果在拉杆上增加一个调整环节，那么这套夹具不但在机

21、构上是合理的，在结构上也是合理的了（图3-6b）。2）夹具结构要稳定可靠，有足够的强度和刚度。应根据夹具结构的具体形状确定增加刚度的措施。如铸件可选用合理的截面形状及增加加强筋：焊接件加焊接加强筋或在结合面上加紧固螺钉；锻件可适当增加截面尺寸。 3）夹具的受力应合理。夹具的受力部分应直接由夹具体承受，避免通过紧固螺钉受力。夹紧装置的设计，应尽量使夹紧力在夹具体一个构件上得到平衡。 4）夹具结构应具有良好的工艺性。 5）正确设计退刀槽及倒角。 6）注意材料及热处理方法的合理选择。 7）夹具结构应具有良好的装配工艺性。 8）夹具结构应充分考虑测量与检验问题。 9）夹具的易损件应便于更换和维修。10

22、、编写使用说明书和设计计算书 在精密、重大、特殊的夹具设计完成后，应整理出使用说明书和设计计算书，其主要内容是： （1）有关夹具操作过程说明及注意事项。 （2）有关夹具调整、维修、保养的要求和说明。 （3）有关设计计算过程，包括几何关系的尺寸换算及误差计算，对工件工序尺寸公差的误差分析，特殊结构中力的分析和计算，以及必要的强度校核等。 要求计算过程及结果准确无误，文字叙述有条理，语言通顺简练，文图清晰、工整。 11、标准化审查 （1）图纸的幅面、格式是否符合有关标准的规定。 （2）图纸中所用的术语、符号、代号和计量单位是否符合相应的标准规定，文字是否规范。 （3）标题栏、明细栏的填写是否符合标

23、准。 （4）图样的绘制和尺寸标注是否符合机械制图国家标准的规定。 （5）有关尺寸、尺寸公差、形位公差和表面粗糙度是否符合相应标准。 （6）选用的零件结构要素是否符合有关标准。（7）选用的材料、标准件是否符合有关标准。（8）是否正确选用了标准件、通用件和借用件。四、夹具设计中常易出现的错误由于学生是第一次独立进行夹具的设计，因而常会出现一些结构设计方面的错误，现将它们以正误对照的形式列于表3-1中，以资借鉴。表3-1 夹具设计中常易出现的错误机械制造工程学课程设计 实例 机 械 制 造 工 程 学 课程设计说明书设计题目： “万向节滑动叉”零件的机械加工工艺规程制订及其39mm两孔端面加工工序专用夹具设计设 计 者： 指 导 教 师：中国农业大学 工学院机械设计制造系