机械制造工艺学课程设计目的

机械制造工艺学课程设计目的

机械制造工艺学课程设计目的、内容与要求

1 课程设计的目的

学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力,为以后做好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练与准备。它要求学生全面地综合运用本课程及有关选修课程的理论与实践知识,进行零件加工工艺规程的设计与机床夹具的设计。其目的就是:

(1)培养学生综合运用机械制造工程原理课程及专业课程的理论知识,结合金工实习、生产实习中学到的实践知识,独立地分析与解决机械加工工艺问题,初步具备设计中等复杂程度零件工艺规程的能力。

(2)培养学生能根据被加工零件的技术要求,运用夹具设计的基本原理与方法,学会拟订夹具设计方案,完成夹具结构设计,进一步提高结构设计能力。

(3)培养学生熟悉并运用有关手册、图表、规范等有关技术资料的能力。

(4)进一步培养学生识图、制图、运算与编写技术文件的基本技能。

(5)培养学生独立思考与独立工作的能力,为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。

2 课程设计的内容与要求

2、1课程设计的内容

课程设计题目通常定为:设计××零件的机械加工工艺规程及相关工序的专用夹具。零件图样、生产纲领与生产条件就是设计的主要原始资料,由指导教师提供给学生。零件复杂程度以中等为宜,生产类型为成批生产。

学生根据教师设计任务书中规定的设计题目,分组进行设计,按照所给零件编写出相应的加工工艺规程,设计出其中由教师指定的一道重要工序(如:工艺规程中所要求的车、铣、钻夹具中的一种)的专用夹具,并撰写说明书。学生在指导教师的指导下,参考设计指导书,认真地、有计划地、独立按时完成设计任务。 具体设计内容如下:

1.对零件进行工艺分析,拟定工艺方案,绘制零件工作图1张。 2. 确定毛坯种类及制造方法,绘制毛坯图1张。

3. 拟定零件的机械加工工艺过程,选择各工序加工设备及工艺装备(刀具、夹具、量具、辅具),确定某一代表工序的切削用量及工序尺寸。编制机械加工工艺规程卡片(工艺过程卡片与工序卡片)1套。

4.设计重要工序中的一种专用夹具,绘制夹具装配总图与大件零件图(通常为夹具体)各1张。

5.撰写设计说明书1份。 2、2课程设计中对学生的要求

机械制造工艺学课程设计目的

(1)学生应像在工厂接受实际设计任务一样,认真对待课程设计,在教师指导下,根据设计任务,合理安排时间与进度,认真地、有计划地按时完成设计任务。

(2)课程设计就是学生应用所学理论知识解决生产实际问题的学习过程,因此学生应自充分发挥主观能动性,刻苦钻研,独立思考,理论联系实际,大胆提出技术先进、经济合理并切实可行的设计方案。

(3)学生必须以科学务实与诚信负责的态度对待自已所做的技术决定、数据与计算结果,培养良好的工作作风。

(4)在设计中学生应认真阅读有关设计资料与课程设计指导书,其中查阅参考资料就是课程设计的一项基本功训练,因而学生应该独立查阅参考资料,并进行设计方案的分析比较,在此基础上教师给予指导与帮助。

3 课程设计的方法与步骤

课程设计内容分为机械加工工艺规程设计与机床专用夹具设计两大部分,设计的方法与步骤如下。

1、分析研究被加工零件,绘制零件图

在得到设计题目之后,应首先对被加工零件进行结构分析与工艺分析。其主要内容有:

(1)弄清零件的结构形状,明白哪些表面需要加工,哪些就是主要加工表面,分析各加工表面的形状、尺寸、精度、表面粗糙度以及设计基准等;

(2)明确零件在整个机器上的作用及工作条件;

(3)明确零件的材质、热处理及零件图上的技术要求;

(4)分析零件结构的工艺性,对各个加工表面制造的难易程度做到心中有数。 画被加工零件图的目的就是加深对上述问题的理解,并非机械地抄图,绘图过程应就是分析认识零件的过程。零件图上若有遗漏、错误、工艺性差或者不符合国家标准的地方,应提出修改意见,在绘图时加以改正。学生应按机械制图国家标准仔细绘制,除特殊情况经指导教师同意外,均按1:1比例画出。 2、明确生产类型,确定工艺的基本特征

(1)根据产品的大小与零件的生产纲领,明确生产类型就是单件小批生产、成批生产还就是大批大量生产。

(2)根据生产类型与生产条件,确定工艺的基本特征,如:工序就是集中还就是分散、就是否采用专用机床或数控机床、采用常规工艺方法还就是新工艺或特种工艺等。 3、选择毛坯的种类及制造方法,确定毛坯尺寸,绘制毛坯图

毛坯分为铸件、锻件、焊接件、型材等,毛坯的选择应该以生产批量的大小、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。正确地选择毛坯的制造方式,可以使整个工艺过程更加经济合理,故应慎重对待。其工作步骤为: (1)根据零件的生产类型、材料与对材料性能的要求、零件形状的复杂程度、尺寸的大小、技术要求与生产中的可能性来确定毛坯的种类及制造方法; (2)确定各加工表面的总加工余量(毛坯余量);

(3)计算毛坯尺寸,确定毛坯尺寸公差与技术要求,绘制毛坯图。

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毛坯图中要求毛坯轮廓用粗实线绘制,零件的实体尺寸用双点划线绘出,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、圆角半径与起模斜度等。

4、选择加工方法,拟订工艺路线 (1)选择定位基准。 根据零件结构特点、技术要求及毛坯的具体情况,按照基准选择原则,合理选择各工序的定位基准。一般先考虑精基准,然后选择粗基准。当某工序的定位基准与设计基准不重合时,需对它的工序尺寸进行换算。定位基准选择对保证加工精度、确定加工顺序及工序数量的多少、夹具结构都有重要影响。零件上的定位基准、加工表面与夹紧部位三者要互相协调、全面考虑。

(2)选择各表面的加工方法与加工方案。

切削加工方法有车、钻、镗、铣、刨、磨、拉等多种,根据各表面的加工要求,先选定最终的加工方法,再由此向前确定各前续工序的加工方法。决定表面加工方法时还应考虑每种加工方法所能达到的经济加工精度与表面粗糙度。一般集中精力先考虑主要表面、主要技术要求及关键技术问题的加工。 (3)安排加工顺序,划分加工阶段,制订工艺路线

确定各表面的加工顺序,包括切削加工顺序、热处理工序与辅助工序。机械加工顺序的安排一般应:先粗后精,先面后孔,先主后次,先基面后其它,热处理按段穿插,检验按需安排。还需考虑工序的集中与分散等问题。在对零件进行以上分析的基础上,制订工艺路线。对于比较复杂的零件,可以先考虑几个方案,经分析比较后,再从中选择比较合理的加工方案。

5、进行工序设计与工艺计算

(1)确定各工序所用的机床、夹具、刀具、量具与辅助工具。

选择的机床、夹具、刀具与量具的类型、规格、精度,应与被加工零件的尺寸大小、精度高低、生产类型与工厂的具体条件相适应。机床设备的选用应当既要保证加工质量又要经济合理。在成批生产条件下,一般应采用通用机床与专用工、夹具。 这时应认真查阅有关手册或实地调查,应将选定的机床或工装的有关参数记录下来,如机床型号、规格、工作台宽、T形槽尺寸;刀具形式、规格、与机床连接关系;夹具、专用刀具设计要求,与机床连接方式等。为后面填写工艺卡片与夹具设计做好必要准备,免得届时重复查阅。

(2)确定加工余量及工序间尺寸与公差

根据工艺路线的安排,要求逐工序逐表面地确定加工余量。其工序间尺寸公差,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与。 在本设计中,对各加工表面的余量及公差,学生可直接从《机械制造工艺设计简明手册》或其它相关资料中查得。 (3)确定各工序切削用量

在单件小批生产中,常不具体规定切削用量,而就是由操作工人根据具体情况自已确定,以简化工艺文件。在成批大量生产中,则应科学地、严格地选择切削用量,以充分发挥高效率设备的潜力与作用。

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对于本设计,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》或其它相关资料中查得。

(4)计算时间定额

课程设计作为一种对时间定额确定方法的了解,可只确定1道工序的单件时间定额,可采用查表法或计算法确定。 6、填写工艺文件

上述零件工艺规程设计的结果需以图表、卡片与文字材料表达出来,以便贯彻执行,这些图表、卡片与文字材料统称为工艺文件。在生产中使用的工艺文件很多,常用的有机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片等,格式详见机械行业标准《工艺规程格式JB/T9165。2--1998》。如果将前述各项内容以及各工序加工简图填入机械加工艺过程卡片、机械加工工序卡片,这样做符合工厂实际要求,但篇幅较大。 为减少篇幅,采用课程设计专用的机械加工艺过程卡片、机械加工序卡片,分别填入课程设计专用的机械加工艺过程卡片、机械加工工序卡片,也可以一并填入机械加工艺过程综合卡片。

机械加工序卡片中的工序简图可按比例缩小,用尽量少的投影视图绘出。简图也可以只画出与加工部位有关的局部视图,除加工面、定位面、夹紧面、主要轮廓面外,其余线条均可省略,以必需、明了为度。

简图中的加工表面用粗实线表示,其余均用细实线。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。对定位、夹紧表面应以规定符号标明,详见《机械加工定位、夹紧符号JB/T5061--1991》 6、设计专用夹具

在完成零件机械加工工艺规程设计的基础上,设计某道工序的专用夹具,显然该零件的生产纲领、零件图与工序图就是夹具设计的依据。生产纲领决定了夹具的复杂程度与自动化程度;零件图给出了工件的尺寸、形状与位置精度、表面粗糙度等具体要求;工序图则给出了夹具所在工序的零件的工序基准、工序尺寸、已加工表面、待加工表面,以及本工序的定位、夹紧原理方案,这就是夹具设计的直接依据。 (1)制订总体方案,绘制结构草图

专用夹具总体方案的确定就是一项十分重要的设计程序,方案的优劣往往决定了夹具设计的成功与失败,因此必须充分地进行研究与讨论,以确定最佳方案而不应急于绘图,草率从事。

绘制草图可以徒手画,也可以按尺寸与比例画,直接在绘图纸上边画边算边修改。只画主要部位,不必画同细部结构。草图的绘制过程如下。

①以工人在本工序加工时所面对的工件位置为主视图,在草图上用双点划线勾勒出工件三视图的轮廓,注意必须画出定位表面、夹紧表面与待加工表面,有时需对零件图做必要的转换。

②根据该道工序的加工要求与基准的选择,确定工件的定位方式及定位元件的结构。这就是一个将工序简图上的定位方法具体实现的过程,要选择好定位元件及定位元件在夹具上的安装方式,将这些定位元件在草图上的被加工零件相应位置上画出。

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③确定刀具的导向、对刀方式,选择导向、对刀元件。一般来说,不同类型的夹具(钻夹具、镗夹具、铣夹具等),其刀具的导向、对刀方式也不同。设计时,要先确定就是哪种类型的夹具,再有针对地选择其导向、对刀方式。同样也把选定的导向、对刀元件及其安装方式在草图上的被加工零件相应位置上画出。

④按照夹紧的基本原则,确定工件的夹紧方式、夹紧力的方向与作用点的位置,选择合适的夹紧机构,在草图的被加工零件相应位置上画出。

⑤确定其它元件或装置的结构形式、如连接件、分度装置等。这些结构都有一些常用的标准结构与标准件,在资料中找到后选择确认。同样把它们在草图的被加工零件相应位置上画出。

⑥设计夹具体。通过夹具体将定位元件、对刀元件、夹紧元件、其它元件等所有装置连接成一个整体。夹具体还用于保证夹具相对于机床的正确位置,铣夹具要有定位键,钻夹具注意钻模板的结构设计、车夹具注意与主轴连接的结构设计等。

⑦计算定位误差与夹紧力。夹具结构草图画好后,应对夹具的定位误差进行分析计算,校核制订夹具公差与技术要求能否满足工件工序尺寸公差与技术要求。计算结果如超差时,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改变工艺路线的安排,以保证零件的加工能顺利进行。

采用机动夹紧时还应计算夹紧力。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就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。 (2) 绘制夹具装配图。

画夹具装配图就是夹具设计工作中重要的一环,注意事项如下。 ①尽量采用1:1的比例绘制,使图形具有良好的直观性。根据视图大小,也可采用1:2或2:1比例。

②用双点划线绘制被加工零件的外形轮廓、定位基准面、夹紧表面与加工表面。工件在图中作透明处理,不影响夹具元件的投影。

③尽可能以操作者正面相对位置的视图为主视图,视图多少以能完整、清晰地表达夹具的工作原理、结构与各种元件间的装配关系为准。一般情况下,最好画出三视图,必要时可画出局部视图或剖面图。

④参考草图,合理选择与布置视图,注意在各个视图间留有足够的距离,以便于引出件号、标注尺寸与技术要求。在适当的位置上画上缩小比例的工序图,以便于审核、制造、装配、检验者在阅图时对照。

⑤装配图按夹紧机构应处于夹紧状态绘制。对某些在使用中位置可能变化且范围较大的夹具,例如夹紧手柄或其她移动或转动元件,必要时以双点划线局部地表示出其极限位置,以便检查就是否与其它元件、部件、机床或刀具相干涉。

⑥为减少加工表面面积与加工行程次数,夹具体上与其它夹具元件相接触的结合面一般应设计成等高的凸台,凸台高度一般高出非加工铸造表面3-5mm。若结合面用其它方法加工时,其结构尺寸也可设计成沉孔或凹槽。