1、机械制造装备课程设计指导书艺规程。1分析、研究零件图（或实物），进行结构工艺性审查（1）熟悉零件图，了解零件性能、功用、工作条件及所在部件（或整机）中的作用。（2）了解零件材料及其热处理要求，合理选择毛坯种类及其制造方法。（3） 分析零件的确切形状和结构特点，分析零件图上各项技术要求制定的依据，找出关键技术问题。（4）确定主要加工表面和次要表面，确定零件各表面的加工方法和切削用量。（5）分析零件的结构工艺性。从选材是否得当，尺寸标注和技术要求是否合理，零件的结构是否便于安装和加工，零件的结构能否适应生产类型和具体的生产条件，是否便于采用先进的、高效率的工艺方法等方面进行结构分析，对不合理之处可
2、提出修改意见。所谓具有良好的结构工艺性，应是在不同生产类型的具体生产条件下，对零件毛坯的制造、零件的加在和产品的装配，都能采用较经济的方法进行的结构。使用性能完全相同的零件，因结构稍有不同，其制造成本就有很大的差别。绘制零件图的过程也是一个分析和认识零件的过程。零件图应按机械制图国家标准精心绘制。除特殊情况经指导教师同意者外，通常均按11比例绘出。2根据生产纲领和生产类型，确定工艺的基本特征生产纲领和生产类型不同，产品零件的制造工艺、所用设备及工艺装备、对工人的技术要求、采取的技术措施和要求达到的技术经济效果也会不同。3确定毛坯的类型和制造方法，绘制毛坯图（1）毛坯的类型及其特点。机械零件常用
3、的毛坯类型有： 型材：含各种冷拔、热轧的板材、棒料（圆的、六角的、特形的）、丝材； 铸件：含砂型铸件（包括木模手工造型、金属模机械造型）、金属型铸件、离心浇注铸件、压力或熔模精密铸件； 锻件：自由锻锻件、模锻（立式锻、卧式锻）锻件、精密锻造锻件；焊接件 压制件冲压件（2） 选择毛坯的制造方式，确定毛坯的精度。选择毛坯的制造方式，确定毛坯的精度，都应综合考虑生产类型和零件的结构、形状、尺寸、材料等因素。此时，若零件毛坯选用型材，则应确定其名称、规格；如为铸件，则应确定分型面、浇冒口系统的位置；若为锻件，则应确定锻造方式及分模面等。（3）确定余量。可查阅有关的机械加工工艺手册，用查表法确定各表面的
4、总余量及余量公差，也可用计算法确定。（4）绘制毛坯图。确定总余量之后即可绘制毛坯图。其步骤为： 用双点划线画出经简化了次要细节的零件图的主要视图，将已确定的加工余量叠加在各相应的被加工表面上，即得到毛坯轮廓； 用粗实线绘出毛坯形状，比例11； 标注毛坯的主要尺寸及公差，标出加工余量的名义尺寸； 标明毛坯的技术要求，如毛坯精度、热处理及硬度、圆角尺寸、拔模斜度、表面质量要求（气孔、缩孔、夹砂）等； 和绘制一般的零件图一样，为表达清楚毛坯的某些内部结构，可画出必要的剖视、剖面图，对于实体上加工出来的槽和孔，则可不必这样表达； 注明一些特殊的余块，如热处理工艺的夹头、机械试验和金相试验用试棒、机械加
5、工用的工艺夹头等的位置。4拟定工艺路线零件的机械加工工艺过程是工艺规程设计的核心问题。对于复杂零件，设计时通常应以“优质、高产、低消耗”为宗旨，拟出23个方案，经全面分析对比，从中选择出一个较为合理的方案。（1）选择定位基准。正确地选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容，也是保证零件加工精度的关键，而且对确定加工顺序、加工工序的多少、夹具的结构等都有重要影响。设计时，应根据零件的结构特点、技术要求及毛坯的具体情况，按照粗、精基准的选择原则来确定各工序合理的定位基准。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和计算。零件上的定位基准、夹紧部位和加工面三者要互相协调
6、、全面考虑。（2）决定各表面的加工方法，划分加工阶段。各表面的加工方法主要依据其技术要求，综合考虑生产类型、零件的结构形状和尺寸、工厂的生产条件、工件材料和毛坯情况来确定。根据各表面的加工要求，先选定最终的加工方法，再由此向前确定各准备工序的加工方法。决定表面加工方法时还应对照每种加工方法所能达到的经济加工精度，先主要表面、后次要表面。再根据零件的工艺分析，毛坯状态和选定的加工方法，看一看应采用哪些热处理；是否需划分成粗加工、半精加工、精加工等几个阶段。（3）工序的集中与分散。各表面加工方法确定之后，应考虑哪些表面的加工适合在一道工序中完成，哪些则应分散在不同工序为好，从而初步确定零件加工工艺
7、过程中的工序总数及内容。一般情况下，单件小批量生产只能采取工序集中，而大批量生产则既可以工序集中，也可以工序分散。从发展的角度来看，当前一般采用工序集中原则来组织生产。（4）初拟加工工艺路线。加工顺序的安排一般应按“先粗后精、先面后孔、先主后次、基准先行”的原则进行，热处理工序应分段穿插进行，检验工序则按需要来安排。通常应初拟23个较为完整合理的该零件的加工工艺路线，经技术经济分析后取其中的最佳方案实施之。（5）工艺装备的选择。选择工艺装备的总原则是根据生产类型与加工要求，使之既能保证加工质量，又经济合理。工艺装备的选择应与工序精度要求相适应、与生产纲领相适应、与现有设备条件相适应。批量生产条
8、件下，通常采用通用机床加专用工、夹具；大量生产条件下，多采用高效专用机床、组合机床流水线、自动线与随行夹具。设计时，应认真查阅有关手册，尽量进行实地调查，应将所选机床或工艺装备的相关参数（如机床型号、规格、工作台宽、T形槽尺寸；刀具形式、规格、与机床的连接关系；夹具、专用刀具的设计要求，与机床的连接方式等记录下来，为后面填写工艺卡片作好准备。（6）填写工艺过程卡片。选定工艺装备后，看是否要对先前初拟的工艺路线进行修改。确认后，即可填写机械加工工艺过程卡片。机械加工工艺过程卡片应按照JB/Z187.388中规定的格式及原则填写。5机械加工工序设计（1） 确定加工余量。毛坯余量已在画毛坯图时确定。
9、这里主要是确定工序余量。合理选择加工余量对零件的加工质量和整个工艺过程的经济性都有很大影响。余量过大，将造成材料和工时的浪费，增加机床和刀具的损耗；余量过小，则不能去掉加工前存在的误差和缺陷，影响加工质量，造成废品。因此，应在保证加工质量的前提下，尽量减少加工余量。确定工序余量的方法有三种：计算法、经验估算法和查表法。本设计可参阅有关机械加工工艺手册，用查表法按工艺路线的安排，一道道工序、一个个表面地加以确定，必要时可根据使用时的具体条件对手册中查出的数据进行修正。（2） 确定工序尺寸及公差。计算工序尺寸和标注公差是制订工艺规程的主要工作之一。工序尺寸公差一般通常查阅加工工艺手册，按经济加工精
10、度确定。而工序尺寸的确定有二种情况： 当定位基准（或工序基准）与设计基准重合时，可采用“层层包裹”的方法，即将余量一层层叠加到被加工表面上，可以清楚地看出每道工序的工序尺寸，再按每种加工方法的经济加工精度公差按“入体方式”标注在对应的工序尺寸上。例如，某加工表面为100H6的孔，Ra为0.4m，其加工工艺路线为粗镗精镗粗磨精磨。 当定位基准（或工序基准）与设计基准不重合时，即加工基准多次变换时，此时应按尺寸链原理来计算确定工序尺寸与公差，并校核余量层是否满足加工要求。（3）确定各工序的切削用量。合理的切削用量是科学管理生产、获得较高技术经济指标的重要前提之一。切削用量选择不当会使工序加工时间增
11、多，设备利用率下降，工具消耗增加，从而增加产品成本。确定切削用量时，应在机床、刀具、加工余量等确定之后，综合考虑工序的具体内容、加工精度、生产率、刀具寿命等因素。选择切削用量的一般原则是保证加工质量，在规定的刀具耐用度条件下，使机动时间少、生产率高。为此，应合理地选择刀具材料及刀具的几何参数。在选择切削用量时，通常首先确定背吃刀量（粗加工时尽可能等于工序余量）；然后根据表面粗糙度要求选择较大的进给量；最后，根据切削速度与耐用度或机床功率之间的关系，用计算法或查表法求出相应的切削速度（精加工则主要依据表面质量的要求）。本设计一般参阅有关机械加工工艺手册，采用查表法。下面介绍常用加工方法切削用量的
12、一般选择方法： 车削用量的选择背吃刀量。粗加工时，应尽可能一次切去全部加工余量，即选择背吃刀量值等于余量值。当余量太大时，应考虑工艺系统的刚度和机床的有效功率，尽可能选取较大的背吃刀量值和最少的工作行程数。半精加工时，如单边余量h2mm，则应分在两次行程中切除：第一次ap =（2/33/4）h，第二次ap =（1/31/4）h。如h2mm，则可一次切除。精加工时，应在一次行程中切除精加工工序余量。进给量。背吃刀量选定后，进给量直接决定了切削面积，从而决定了切削力的大小。因此，允许选用的最大进给量受下列因素限制：机床的有效功率和转矩；机床进给机构传动链的强度；工件的刚度；刀具的强度与刚度；图样规
13、定的加工表面粗糙度。生产实际中大多依靠经验法，本设计可利用金属切削用量手册，采用查表法确定合理的进给量，切削速度。在背吃刀量和进给量选定后，切削速度的选定是否合理，对切削效率和加工成本影响很大。一般方法是根据合理的刀具寿命计算或查表选定v值。精加工时，应选取尽可能高的切削速度，以保证加工精度和表面质量，同时满足生产率的要求。粗加工时，切削速度的选择，应考虑以下几点：硬质合金车刀切削热轧中碳钢的平均切削速度为1.67m/s，切削灰铸铁的平均切削速度为1.17m/s，两者平均刀具寿命为36005400h；切削合金钢比切削中碳钢切削速度要降低2030%；切削调质状态的钢件或切削正火、退火状态的钢料切
14、削速度要降低2030；切削有色金属比切削中碳钢的切削速度可提高100300%。 铣削用量的选择铣削背吃刀量。根据加工余量来确定铣削背吃刀量。粗铣时，为提高铣削效率，一般选铣削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程铣完。而半精铣及精铣时，加工要求较高，通常分两次铣削，半精铣时背吃刀量一般为0.52mm；精铣时，铣削背吃刀量一般为0.11mm或更小。每齿进给量。可由切削用量手册中查出，其中推荐值均有一个范围。精铣或铣刀直径较小、铣削背吃刀量较大时，用其中较小值。大值常用于粗铣。加工铸铁件时，用其中较大值，加工钢件时用较小值。铣削速度。铣削背吃刀量和每齿进给量确定后，可适当选择较高的切削速度以提高生产率
15、。选择时，按公式计算或查切削用量手册，对大平面铣削也可参照国内外的先进经验，采用密齿铣刀、选大进给量、高速铣削，以提高效率和加工质量。 刨削用量的选择刨削背吃刀量。刨削背吃刀量的确定方法和车削基本相同。进给量。刨削进给量可按有关手册中车削进给量推荐值选用。粗刨平面根据背吃刀量和刀杆截面尺寸按粗车外圆选其较大值；精加工时按半精车、精车外圆选取；刨槽和切断按车糟和切断进给量选择。刨削速度。在实际刨削加工中，通常是根据实践经验选定切削速度。若选择不当，不仅生产效率低，还会造成人力和动力的浪费。刨削速度也可按车削速度公式计算，只不过除了如同车削时要考虑的诸项因素外，还应考虑冲击载荷，要引入修正系数k冲
16、（参阅有关手册）。 钻削用量的选择。钻削用量的选择包括确定钻头直径D、进给量f和切削速度v（或主轴转速n）。应尽可能选大直径钻头，选大的进给量，再根据钻头的寿命选取合适的钻削速度，以取得高的钻削效率。钻头直径。钻头直径D由工艺尺寸要求确定，尽可能一次钻出所要求的孔。当机床性能不能胜任时，才采取先钻孔、再扩孔的工艺，这时钻头直径取加工尺寸的（0.50.7）倍。孔用麻花钻直径可参阅JB/Z22885选取。进给量。进给量f主要受到钻削背吃刀量与机床进给机构和动力的限制，有也受工艺系统刚度的限制。标准麻花钻的进给量可查表选取。采用先进钻头能有效地减小轴向力，往往能使进给量成倍提高。因此，进给量必须根据
17、实践经验和具体条件分析确定。钻削速度。钻削速度通常根据钻头寿命按经验选取。（4）制定工时定额。主要是确定工序的机加工时间，也可包括辅助时间、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。工时定额主要按经过生产实践验证而积累起来的统计资料来确定，随着工艺过程的不断改进，需要经常进行相应的修订；对于流水线和自动线，由于有规定的切削用量，工时定额部分通过计算，部分应用统计资料得出。在计算每一道工序的单件时间后，还必须对各道工序的单件计算时间进行平衡，以最大限度地发挥各台机床的生产效率，达到较大的生产率，保证生产任务的完成。 本设计作为对工时定额确定方法的一种了解，可只确定一个工序的单件工时
18、定额。可参阅有关的机械加工工艺手册，采用查表法或计算法得出。（5）填写机械加工工序卡片。加工工序设计完成后，要以表格或卡片的形式确定下来，以便指导工人操作和用于生产、工艺管理。工序卡片填写时字迹应端正，表达要清楚，数据要准确。机械加工工序卡片应按照JB/Z187.388中规定的格式及原则填写。机械加工工序卡片中的工序简图按如下要求制作： 简图应按比例缩小，用尽量少的视图表达。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。 被加工表面用粗实线表示，其余均用细实线。 应标明本工序的工序尺寸、公差及粗糙度要求。 定位、夹紧表面应
19、以JB/T560191规定的符号标明。（见附件2） （6） 夹具的易损件应便于更换和维修。六.设计时间及安排1. 设计时间：2周2. 时间安排：（1） 了解本课题的设计内容、任务及有关要求。查阅和搜集相关的资料（2） 从设计、工艺、质量等方面进行技术分析，确定设计方案（3） 绘制设计图（4） 编写设计说明书 （1）、（2）两项工作34天时间必须完成；（3）、（4）两项工作在剩余的时间内必须完成 。七工作图的绘制 1.工作图中的工件画法 与其他机械装配图不同的是，夹具装配图除了表达夹具本身的零部件外，被加工的工件也出现在夹具装配图中，但是以双点划线勾勒工件外形和主要结构，尤其是定位基准面。2.图
20、号编制（1）总图号图号标注示例在铣床上铣削24H7孔长端端面夹具：XCDJ00在钻床上钻削24H7孔夹具：ZKJ00在铣床上铣削小台阶面夹具：XXTJ00在铣床上铣削大台阶面夹具：XDTJ00在铣床上铣削R25弧形面夹具：XHJ00在铣床上铣削R25弧形端面夹具：XHD00在钻床上钻削M8-6H螺纹底孔并攻螺纹夹具：ZLK00在铣床上铣削长端端面：XCDJR00在铣床上铣削长端反端面：XCFDJR00在铣床上铣削短端端面XDDJR00：在钻床上钻削10H8孔：ZKJRY00在钻床上钻削12H7、25H7：ZKJRR00（2） 图号标注示例一级部件图号标注示例：ZLK00 01一级零件图号标注示
21、例：ZLK00 -01二级部件图号标注示例：ZLK00 0101二级零件图号标注示例：ZLK00 01013. 标题栏画法（1）装配图标题栏画法（2）零件图标题栏画法4.夹具设计常用国家标准八.参考文献. 1 所学课程教科书 2 机械设计手册定位符号(JB/T 50611991)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）固定式活动式夹紧符号(JB/T 50611991)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机械夹紧液压夹紧气动夹紧电磁夹紧青海大
22、学机械工程学院机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称旋耕机零件名称犁刀变速齿轮箱体共13页第1页（工序图）（注：红色部分，学生使用该表时请删去！）车间工序号工序名称材 料 牌 号10粗铣N面HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸 件17716815011设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X52K1夹具编号夹具名称切削液粗铣N面夹具工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1粗铣N面专用铣夹具11874.123.51随行芯棒可转位面
23、铣刀 200 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 期附件3：机械加工工序卡片关键词：夹具设计 设计方案 CAD 3夹紧方案的选择 3 3.1确定夹紧方案 31.加工零件的介绍1.1被加工零件零件图1.2加工零件的介绍拨叉零件是机床变速箱里用于拨动齿轮的零件，要求对齿轮拨位准确，因此有一定的加工精度要求。又由于拨叉零件的形状不是很规范，因此在机床上使用通用夹具难于加工，故需设计专用夹具。拨叉类零件主要加工面是平面和孔。该拨叉零件材料QT40-17,毛坯为精铸件，生产批量为2000件年。拨叉零
24、件工艺过程为：（1）在铣床上铣削长端端面（2）在铣床上铣削长端反端面（3）在铣床上铣削短端端面（4）在钻床上钻削10H7孔（5）在钻床上钻削12H8、25H8孔本次设计的夹具小端（短端）面铣削夹具设计属铣床夹具。2定位方案的选择 2.1工艺过程分析：拨叉工件的加工工艺过程为：1）在铣床上铣削长端端面；2）在铣床上铣削长端反端面；3）在铣床上铣削短端端面；4）在钻床上钻削直径10H7的孔；5）在钻床上钻削直径分别为12H8,25H8的孔。小端（短端）面铣削夹具用于第三道工序，即铣削短端端面，如图1示：经分析可知，在本工序之前，已加工好的表面有：（1）长端端面；（2）长端反端面。本工序需要保证的尺
25、寸为A2=1200-0.8mm，加工前的尺寸为A1，加工余量为A。实际上除了保证A2=1200-0.8mm，还隐含应保证小端（短端）面与长端端面的平行度要求，只不过该平行度要求控制在A2尺寸公差范围内。本工序使用普通立式铣床铣削，刀具为通用标准工具。 2.2.确定夹具类型：本工序为铣削短端端面，除了保证尺寸公差外，为便于后续工序的加工，还应保证与底面即长端端面的平行度误差。因此采用普通铣床夹具即可。 2.3.拟定定位方案和选择定位元件：2.3.1拟定定位方案：以如图2所示坐标系为例，为铣削短端端面，应限制工件的三自由度，分别是Z轴方向的移动，绕X，Y轴的转动，其余工件的自由度可限制，也可不限制
26、。考虑到前两个工序已加工完成，并保证他们的精度要求，选择以长端端面（底面）为精基准面即可限制工件的三自由度。但该定位基准面X方向太窄，所以为以长端端面（底面）第一定位基准面，再选择工件的侧面为定位基准，限制 工件的三个自由度。实际限制了工件的五个三自由度即：X轴方向的移动、Y轴方向的移动、Z轴方向的移动，绕X，Y轴的转动。 2.3.2选择定位元件：以底面为第一定位基准面，在底面放置两个固定支撑钉来限制工件Z轴方向的移动自由度以及绕X轴的转动自由度；侧面为第二定位基准面，由于要限制工件绕Y轴的转动动自由度，并且考虑到工件为圆柱型，选择长V型块为定位元件，实际限制5个自由度即X、Y、Z轴方向的移动
27、自由度和绕X，Y轴的转动自由度；考虑到侧面还需加夹紧装置，将V型块改成活动的，由活动V型块的特性，相当于释放了Y轴方向的移动自由度；这样实际限制了工件X，Z轴方向的移动自由度、绕X，Y轴的转动自由度；定位方案能够保证加工尺寸精度和上下端面的平行度要求。2.3.3定位误差的计算： 本工序的定位误差主要以V型块的定位误差为主，支撑钉的误差可忽略不计，具体分析过程如下：（1）基准不重合误差为0；（2）V型块的定位误差： 总的定位误差：=0+0.062=0.062mm; 而上下底面不平行度误差要求为0.3mm；定位误差保证在该范围内，加工精度能够保证。3夹紧方案的选择3.1确定夹紧方案： 用两块压板，
28、通过螺栓将工件压紧在夹具体上；用带手柄的螺钉将V型块和工件夹紧，右边加辅助支撑（固定支撑）。3.2夹紧力的估算： 通常，由于切削力本身是估算的，工件与支承件间的摩擦因数也是近似的，因此夹紧力也是粗略估算的。 在计算夹紧力时，将夹具和工件看作一个刚性系统，以切削力的作用点，方向和大小处于最不利于夹紧时的状况为工件受力状况，根据切削力、夹紧力（大工件还应考虑重力，运动速度较大时应考虑惯性力），以及夹紧机构具体尺寸，列出工件的静力平衡方程式，求出理论夹紧力，再乘以安全系数，作为实际所需加紧力。 安全系数一般可取S=23，或按下式计算： S=S1S2S3S4式中 S1 一般安全系数，考虑工件材料性质及
29、余量不均匀等引起切削力变化，S1=1.52； S2 加工性质系数，粗加工S2=1.2，精加工 S2=1； S3 刀具钝化系数，S3=1.11.3； S4 断续切削系数，继续切削时S4=1.2，连续切削时S4=1。工件与支承元件之间的摩擦因数，以及工件与夹紧元件间的摩擦因数，可由支承表面特点决定。该夹具支承表面为光滑表面，摩擦因数取0.150.25。 该夹具设计时依次取S1=2、S2=1、S3=1.1、S4=1，则 S=S1S2S3S4=211.11=2.2又，=0.25，L=100-12.5=87.5，FA=40N，L1=L2=15，且 0.5Fjmin（L1+ L2）= FAL 得 FjSFjmin=2053N。估算得夹紧力为2000N。4夹具的结构设计： 考虑到工件要在立式铣床上加工，所设计的夹具最后要在铣床上一起夹紧，因此在保证加工要求的基础上，夹具必须尽可能简单，结构紧凑，装拆工件容易，操作方便。底面通过支撑钉将工件定位在夹具体上，并在侧面用两压板将工件固定在夹具体上；压紧螺钉通过导向板与V型块过盈配合，并一起固定在支撑板上，为防止工件加工过程中发生变形与转动，在工件另一侧面要加辅助支撑，并与V型块尽可能点对点安装，在工件的加工面要留退刀间隙。由于工件的生产批量不大，可以不设置对刀装置。5.夹具的使用说明： 本工序是要
