机械制造工艺学课程设计指导书.docx
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机械制造工艺学课程设计指导书
机械制造工艺学课程设计指导
高泽斌
机械交通学院机械工程教研室
2005年10月
机械制造工艺学课程设计
一、设计目的
机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学、进行了生产实子之后进行的下一个教学环节，它方面要求学生通过设计能够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，另外，也为以后作好毕业设计进行一次综合训练和准备。
学生应当通过机械制造工艺学课程设计在下述各方面得到锻炼：
1、能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在的工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。
2、提高结构设计能力。
学生通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、既经济合理又能保证加工质量的夹具的能力。
3、让学生学会使用手册及图表资料。
掌握与本设计有关的各种资料的名称出处，能够做到熟练运用。
二、设计要求
设计题目：
设计连杆零件的机械加工工艺规程及工艺装备。
设计条件：
连杆零件的生产纲领为中批（5000件/年），附连杆设计图纸一套（3张）。
设计的要求包括以下几个部分：
制定“连杆”零件机械加工工艺路线；分组制定加工连杆“大头孔”、“两端面”、“小头孔”、“螺栓孔”表面各工序的工序卡；设计相应工序的机床夹具。
1、连杆机械加工工艺过程综合卡1份
2、制定表面的机械加工工序卡1套
3、机床夹具设计装配图1张
4、机床夹具设计零件图1~2张
5、课程设计说明书1份
按教学计划规定，机械制造工艺学课程设计总学时数为三周（包括国庆周），其进度及时间大致分配如下：
熟悉零件，选择加工方案，确定工艺路线，加工机床和工艺尺寸，填写工艺过程卡和工序卡5天；
工艺装备（夹具）设计，包括总装图及夹具体零件图等8天；
编写设计说明书1天；
准备及答辩1天。
周次及
起讫日期
学
时
教学章节及内容
第
1
周
5天
熟悉零件、对零件进行工艺分析，选择毛坯的形式0.5天
月
日
确定加工表面的毛坯余量，画零件毛坯合图1天
至
制定加工工艺规程综合卡片3.5
月
日
第
2
周
5天
工艺工装设计2
1
月
10
日
夹具设计3天
至
1
月
16
日
第
3
周
5天
夹具设计3天
月
日
编写说明书、交图1天
至
月
日
答辩1天
三、设计内容及步骤
1、对零件进行工艺分析
（1）对零件的作用及零件图上的技术要求进行分析；
（2）对零件主要加工表面的尺寸、形状及位置精度以及设计基准等进行分析；
（3）对零件的材质、热处理及机械加工的工艺性进行分析。
2、制订零件的机械加工工艺路线
（1）制订工艺路线。
在对零件进行分析的基础上，制订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，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。
根据粗、精基准选择原则合理选定各工序的定位基准。
当某工序的定位基准与设计基准不相符时，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，一般是采用通用机床和专用工夹具。
（4）加工余量及工序间尺寸与公差的确定。
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，则为该表面的各工序间加工余量之和。
在本设计中，学生可根据指导教师的决定，利用计算法计算一二个表面的各工序加工余量、公差及总余量与公差。
其余各表面的余量及公差，则可利用查表法直接从《机械制造工艺设计手册》中查得。
（5）切削用量的确定。
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）填写机械加工工艺过程卡和工序卡。
将前述各项内容以及各工序加工简图，一并填入规定的过程卡片及工序卡片上，卡片的格式分别见书后附图。
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标明。
最后，应标明各加工表面的粗糙度。
工序简图中的定位、夹紧符号应符合机械工业部标准规定，摘要如书后附表所示。
3、工艺装备（夹具）设计
要求学生设计为加工给定零件所必需的夹具一套。
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2040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，制作成本低廉。
（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，需要消除不定度的数目以及粗精加工的需要，按有关规定确的选择定位元件。
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。
（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。
这种简化主要是考虑零件在切削力、夹紧力作用下，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理论夹紧力大，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的公式可以套用的，所必需要同学们根据过去所学过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。
画夹具装配图是夹具设计工作中重要的一环。
学在画夹具图时，应当注意和遵循以下各点。
本设计中，要求按1：
1的比例画夹具总装图。
被加工零件在夹具上的位置，要用双点画线表示，夹紧机构应处于“夹紧”的位置上。
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的表达出来。
因此，在画图之前，应当仔细考虑各视图的配量与安排。
所设计的夹具，不仅机构要合理，结构也应当合理，否则都不能正常工作。
后附图可加以参考。
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，这可在有关的夹具手册中查得。
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。
夹具的装配工艺性和夹具零件（尤其是夹具体）的加工性要好。
夹具中的运动零部件要有润滑措施，夹具的排屑要方便。
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。
设计图应使用手工绘图。
4、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，语言简练，文字通顺。
说明书应以十六开纸书写，四周留有边框，并装订成册。
（编写说明书须用学院统一格式）
四、设计成绩考核
课程设计的全部图纸及说明书应有设计者及指导教师的签名。
未经指导教师签字的设计，不予答辩。
由教研室相关教师组成答辩组，设计者本人应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，一般不得超过30分钟。
课程设计的成绩根据设计阶段的考勤情况，工艺分析的深入程度，工艺装备的设计水平，图纸设计的质与量，独立工作能力以及答辩情况进行综合衡量，由答辩小组讨论评定。
答辩成绩定为：
优秀、良好、中等、及格、不及格五级，也可用百分制表示。
五、参考资料
1、机械加工工艺人员手册；
2、机械制造工艺设计手册；
3、机床夹具设计手册；
4、机械制造工艺学；
5、金属切削机床手册；
6、《机械制造工艺学课程设计指导书及习题》张龙勋主编机械工业出版社
7、《机械制造工艺学课程设计指导书》赵家齐主编机械工业出版社
机械加工工艺过程卡片
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
共
页
第
页
材料牌号
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯件数
每台件数
备注
工
序
号
工名
序称
工序内容
车
间
工
段
设备
工艺装备
工时
准终
单件
设计（日期）
校对（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
机械加工工序卡片
产品型号
零（部）件图号
共
页
产品名称
零（部）件名称
第
页
施工车间
工序号
工序名称
材料牌号
同时加工件数
冷却液
设备名称
设备型号
设备编号
夹具编号
夹具名称
工序工时
准终
单件
工位器编号
工位器名称
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速（转/
/分）
切削速度（米/
/分）
走刀量
（毫米/
/转）
吃刀
深度
（毫米）
走刀
次数
工时定额
刃具
量具
辅具
机动
辅助
编制
（日期）
审核
（日期）
会签
（日期）
标准化
（日期）
标志
处数
更改文件号
签字
日期
标志
处数
更改文件号
签字
日期
机械加工定位、夹紧符号
1.范围
本标准规定了机械加工定位支承符号（简称定位符号）、辅助支承符号、夹紧符号和常用定位、夹紧装置符号（简称装置符号）的类型、画法和使用要求。
本标准适用于机械制造行业在设计产品零、部件机械加工工艺规程和编制工艺装备设计任务书时使用。
2.规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB4457.4机械制图图样画法图线
GB4863机械制造工艺基本术语
GB1008机械加工工艺装备基本术语
3.术语和定义
本标准所用术语按GB4863和GB1008的规定。
4.符号
1.定位支承符号
定位支承符号按表1的规定。
定位支
承类型
符号
独立定位
联合定位
标注在视图轮廓线上
标注在视图正面1）
标注在视图轮廓线上
标注在视图正面1）
固定式
活动式
注：
1）视图正面是指观察者面对的投影面。
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.辅助支承符号
辅助支承符号按表2的规定。
独立支承
联合支承
标注在视图轮廓线上
标注在视图正面
标注在视图轮廓线上
标注在视图正面
14.
15.
16.夹紧符号
夹紧符号按表3的规定。
表中的字母代号为大写汉语拼音字母。
夹紧动力源
类型
符号
独立夹紧
联合夹紧
标注在视图轮廓线上
标注在视图正面
标注在视图轮廓线上
标注在视图正面
手动夹紧
液压夹紧
气动夹紧
电磁夹紧
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.常用装置符号
常用的装置符号按表4的规定。
序
号
符号
名
称
简图
序
号
符号
名
称
简图
1
固定顶尖
8
圆柱心轴
2
内顶尖
9
锥度心轴
3
回转顶尖
10
螺纹心轴
4
外拨顶尖
11
弹性心轴
5
内拨顶尖
弹簧夹头
6
浮动顶尖
12
三爪卡盘
7
伞形顶尖
13
四爪卡盘
续表4
序
号
符号
名
称
简图
序
号
符号
名
称
简图
14
中心架
21
压
板
15
跟刀架
22
角
铁
16
圆柱衬套
23
可调支承
17
螺纹衬套
24
平口钳
18
止口盘
25
中心堵
19
拨
杆
26
V形铁
20
垫铁
27
软
爪
5.
6.各类符号画法
1.定位支承符号与辅助支承符号的画法。
1.定位支承符号与辅助支承符号的尺寸按下图的规定。
2.联合定位与辅助支承符号的基本图形尺寸应符合8.1条的规定，基本符号间的连线长度可根据工序图中的位置确定。
连线允许画成折线，如附录A（参考件）序号29所示。
3.活动式定位支承符号和辅助支承符号内的波纹形状下不作具体规定。
4.定位支承符号与辅助支承符号的线条按GB4457.4中规定的型线宽度b/3，符号高度h应是工艺图中数字高度的1～1.5倍。
5.定位支承符号与辅助支承符号允许标注在视图轮廓的延长线上，或投影面的引出线上，如附录A中的序号19、29和附录B（参考件）中的序号3、4所示。
6.未剖切的中心孔引出线应由轴线与端面的交点开始，如附录A中序号1、2所示。
7.在工件的一个定位面上布置两个以上的定位点，且对每个点的位置无特定要求时，允许用定位符号右边加数字的方法进行表示，不必将每个定位点的符号都画出，符号右边数字的高度应与符号的高度h一致。
标注示例见附录A和附录B。
2.夹紧符号画法
1.夹紧符号的尺寸应根据工艺图的大小与位置确定。
2.夹紧符号线条按GB4457.4中规定的型线宽度b/3。
3.联动夹紧符号的连线长度应根据工艺图中的位置确定，允许连线画成折线，如附录A中序号28所示。
3.装置符号的画法
装置符号的大小应根据工艺图中的位置确定，其线条宽度按GB4457.4中规定的型线宽度b/3。
7.定位、夹紧符号及装置符号的使用
1.定位符号、夹紧符号和装置符号可单独使用，也可联合使用。
2.当仅用符号表示不明确时，可用文字补充说明。
8.各种符号应用标注示例
1.定位、夹紧符号和装置符号的标注示例见附录A。
2.定位、夹紧符号应用及相对应的夹具结构示例见附录B。
（资料性附录）
定位、夹紧符号与装置符号综合标注示例
表A1
序号
说明
定位、夹紧符号标注示意图
装置符号标注或与定位、
夹紧符号联合标注示意图
1
床头固定顶尖、床尾固定顶尖定位拨杆夹紧
2
床头固定顶尖、床尾浮动顶尖定位拨杆夹紧
3
床头内拨顶尖、床尾回转顶尖定位夹紧
4
床头外拨顶尖，床尾回转顶尖定位夹紧
5
床头弹簧夹头定位夹紧，夹头内带有轴向定位，床尾内顶尖定位
6
弹簧夹头定位夹紧
续表A1
序号
说明
定位、夹紧符号标注示意图
装置符号标注或与定位、
夹紧符号联合标注示意图
7
液压弹簧夹头定位夹紧，夹头内带有轴向定位
8
弹性心轴定位夹紧
9
气动弹性心轴定位夹紧，带端面定位
10
锥度心轴定位夹紧
11
圆柱心轴定位夹紧，带端面定位
12
三爪卡盘定位夹紧
续表A1
序号
说明
定位、夹紧符号标注示意图
装置符号标注或与定位、
夹紧符号联合标注示意图
13
液压三爪卡盘定位夹紧，带端面定位
14
四爪卡盘定位夹紧，带轴向定位
15
四爪卡盘定位夹紧，带端面定位
16
床头固定顶尖，床尾浮动顶尖定位，中部有跟刀架辅助支承，拨杆夹紧（细长轴类零件）
17
床头三爪卡盘带轴向定位夹紧，床尾中心架支承定位
18
止口盘定位螺栓压板夹紧
续表A1
序号
说明
定位、夹紧符号标注示意图
装置符号标注或与定位、
夹紧符号联合标注示意图
19
止口盘定位气动压板联动夹紧
20
螺纹心轴定位夹紧
21
圆柱衬套带有轴向定位，外用三爪卡盘夹紧
22
螺纹衬套定位，外用三爪卡盘夹紧
23
平口钳定位夹紧
24
电磁盘定位夹紧
续表A1
序号
说明
定位、夹紧符号标注示意图
装置符号标注或与定位、
夹紧符号联合标注示意图
25
软爪三爪卡盘定位卡紧
26
床头伞形顶尖，床尾伞形顶尖定位，拨杆夹紧
27
床头中心堵，床尾中心堵定位，拨杆夹紧
28
角铁、V形铁及可调支承定位，下部加辅助可调支承，压板联动夹紧
29
一端固定V形铁，下平面垫铁定位，另一端可调V形铁定位夹紧
（资料性附录）
定位、夹紧符号应用及相对应的夹具结构示例
表B1
序号
说明
定位、夹紧符号应用示例
夹具结构示例
1
安装在V形夹具体内的销轴（铣槽）
2
安装在铣齿底座上的齿轮（齿形加工）
续表B1
序号
说明
定位、夹紧符号应用示例
夹具结构示例
3
安装在一圆柱销和一菱形销夹具上的箱体（箱体镗孔）
4
安装在三面定位夹具上的箱体（箱体镗孔）
续表B1
序号
说明
定位、夹紧符号应用示例
夹具结构示例
5
安装在钻模上的支架（钻孔）
续表B1
序号
说明
定位、夹紧符号应用示例
夹具结构示例
6
安装在专用曲轴夹具上的曲轴（铣曲轴侧面）
续表B1
序号
说明
定位、夹紧符号应用示例
夹具结构示例
7
安装在联动夹紧夹具上的垫块（加工端面）
8
安装在联动夹紧夹具上的多件短轴（加工端面）
续表B1
序号
说明
定位、夹紧符号应用示例
夹具结构示例
9
安装在液压杠杆夹紧夹具上的垫块（加工侧面）
10
安装在气动铰链杠杆夹紧夹具上的圆盘（加工上平面）
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