机械制造工艺学课程设计目的

第一篇：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 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和准备。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和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计和机床夹具的设计。其目的是：

（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，独立地分析和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和方法，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、运算和编写技术文件的基本技能。

（5）培养学生独立思考和独立工作的能力，为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。课程设计的内容和要求

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、生产纲领和生产条件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（工艺过程卡片和工序卡片）1套。

4．设计重要工序中的一种专用夹具，绘制夹具装配总图和大件零件图（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

（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，合理安排时间和进度，认真地、有计划地按时完成设计任务。

（2）课程设计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和诚信负责的态度对待自已所做的技术决定、数据和计算结果，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和课程设计指导书，其中查阅参考资料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和帮助。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和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和工艺分析。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是加深对上述问题的理解，并非机械地抄图，绘图过程应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）根据产品的大小和零件的生产纲领，明确生产类型是单件小批生产、成批生产还是大批大量生产。

（2）根据生产类型和生产条件，确定工艺的基本特征，如：工序是集中还是分散、是否采用专用机床或数控机床、采用常规工艺方法还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、材料和对材料性能的要求、零件形状的复杂程度、尺寸的大小、技术要求和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，确定毛坯尺寸公差和技术要求，绘制毛坯图。

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、圆角半径和起模斜度等。

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、加工表面和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和加工方案。

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和表面粗糙度。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、热处理工序和辅助工序。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、进行工序设计和工艺计算

（1）确定各工序所用的机床、夹具、刀具、量具和辅助工具。

选择的机床、夹具、刀具和量具的类型、规格、精度，应与被加工零件的尺寸大小、精度高低、生产类型和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和专用工、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和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和。

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和作用。

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、卡片和文字材料表达出来，以便贯彻执行，这些图表、卡片和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、零件图和工序图是夹具设计的依据。生产纲领决定了夹具的复杂程度和自动化程度；零件图给出了工件的尺寸、形状和位置精度、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。

绘制草图可以徒手画，也可以按尺寸和比例画，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、夹紧表面和待加工表面，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和基准的选择，确定工件的定位方式及定位元件的结构。这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。

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、夹紧力的方向和作用点的位置，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和标准件，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计算定位误差和夹紧力。夹具结构草图画好后，应对夹具的定位误差进行分析计算，校核制订夹具公差和技术要求能否满足工件工序尺寸公差和技术要求。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、夹紧表面和加工表面。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、结构和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，合理选择和布置视图，注意在各个视图间留有足够的距离，以便于引出件号、标注尺寸和技术要求。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，例如夹紧手柄或其他移动或转动元件，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和加工行程次数，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。

⑦夹具体上各元件应与夹具体可靠连接。为保证工人操作安全，一般采用内六角圆柱头螺钉（GB/T 70.1--2000）沉头连接坚固，若相对位置精度要求较高，还需用两个圆柱销（GB/T 119--2000）定位。

⑧对于标准部件或标准机构，如标准液压油缸、汽缸等，可不必将结构剖示出来。

⑨装配图绘制完成后，按一定顺序引出各元件和零件的件号。一般从夹具体为件号1开始，顺时针引出各个件号。如果夹具元件在工作中需要更换（如钻、扩、铰的快换钻套），应在一条引出线端引出三个件号。

⑩如果某几个零件在使用中需要更换，在视图中是以某个零件画出的，为表达更换的零件，可用局部剖面表示更换零件的装配关系，并在技术要求或局部剖面图下面加以说明。

此外，夹具装配图上应合理标注尺寸、公差和技术要求。最后应画出标题栏和零件明细表，写明零件名称、数量、材料牌号、热处理硬度等内容。

（3）绘制零件图

绘制1个关键的、非标准的夹具零件，如夹具体等。根据已绘制的装配图绘制专用零件图，具体要求如下：

①零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尺寸标注应完整、清楚，避免漏注，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完整地表示出来；

④同一工种加工表面的尺寸应尽量集中标注；

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晨“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由加工方法自行保证，可省略不注；

⑧为便于加工，尺寸应尽量按加工顺序标注，以免进行尺寸换算。

8、编写课程设计说明书

编写设计说明书是整个课程设计的一个重要组成部分。通过编写说明书，进一步培养学生分析、总结和表达的能力，巩固、深化在设计过程中所获得的知识。

说明书是课程设计的总结性文件。在完成课程设计全部工作之后，学生应将全部设计工作依照先后顺序编写成设计说明书。要求语言简练，文字通顺，图例清晰。说明书应概括地介绍设计全貌．对设计中的各部分内容应作重点说明、分析论证及必要的计算。要求系统性好，条理清楚，图文并茂，充分表达自己的见解，力求避免抄书。文内公式、图表、数据等出处，应以“[ ]”注明参考文献的序号。

学生从设计一开始就应随时逐项记录设计内容、计算结果、分析意见和资料来源，以及教师的合理意见、自己的见解与结论等。每一设计阶段后，随即可整理、编写出有关部分的说明书，待全部设计结束后，只要稍加整理，便可装订成册。

一份完整的说明书一般包括以下一些项目：

(1)封面。

(2)目录。

(3)设计任务书。

(4)绪论或前言。

(5)对零件的工艺分析，包括零件的作用、结构特点、结构工艺性、关键表面的技术要求分析等。

(6)工艺设计与计算。

①毛坯选择与毛坯图说明；

②工艺路线的确定，包括粗、精基准的选择，各表面加工方法的确定，工序集中与分散的考虑，工序顺序安排的原则，加工设备与工艺装备的选择，不同方案的分析比较等；

③加工余量、切削用量、工时定额的确定(说明数据来源，计算教师指定工序的时间定额)；

④工序尺寸与公差的确定(只进行教师指定的工序尺寸的计算，其余只需简要说明)。

(7)夹具设计。

①设计思想与不同方案对比； ②定位分析与定位误差计算； ③对刀及导引装置设计；

④夹紧机构设计与夹紧力计算；

⑤夹具操作动作说明(也可和第①项合并进行)。(8)设计总结或心得体会。

(9)参考文献书目(书目前排列序号，以便于正文引用)。

第二篇：机械制造工艺学课程设计任务书

机械设计制造及其自动化专业

机械制造工艺学课程设计任务书

机械制造工艺学课程设计是对本专业学生设计能力的一次综合训练，是对学生掌握、运用专业基础知识情况的考查，综合反映出学生的分析能力、计算能力、设计能力以及逻辑思维语言表达能力。

设计题目：设计 “XXX”零件的机械加工工艺规程及工艺装备 生产纲领：10000件/年

设计要求：每人针对零件加工过程中的某一个或几个工步、工序制定装夹方案，可采用气动、液压、手动形式。

设计工作量：

1、夹具装配图1张（根据实际需要，A1或A2均可，手绘）绘图比例一般为1:1；

主视图应取操作者实际工作位置； 零件视为“假想体”，双点划线绘制轮廓； 夹紧机构处于夹紧状态。

2、设计说明书 1份（7～10页，手写）(1)制订简单的工艺路线（工艺规程）；

(2)本道工序（选择设计夹具的这道工序）设计。工艺参数的确定； 定位基准的选择； 定位误差分析；

切削力及夹紧力计算等。设计时间：1周 设计图纸要求：

(1)图纸规范，符合国家标准；

(2)结构设计合理、正确；

(3)结构表达正确；(4)图面清晰、整洁；(5)尺寸、配合标注完整；

(6)文字表达准确、工整。

设计说明书要求：

(1)撰写规范、条理清晰；(2)计算内容正确、完整。参考文献：

1.赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书.2版.北京：机械工业出版社，1998.2.机床夹具设计集锦.北京：机械工业出版社，2010.3.哈尔滨工业大学，上海工业大学.机床夹具设计.上海：上海科学技术出版社，1980.4.王先逵.机械加工工艺手册.2版.北京：机械工业出版社，2007.5.王栋.机械制造工艺学课程设计指导书.北京：机械工业出版社，2010.6.李益民.机械工艺设计简明手册.北京：机械工业出版社，1994.7.赵长发.机械制造工艺学.3版.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社, 2013.8.机床夹具图册、机械工艺师手册、机械工程师手册、机械设计手册等相关的参考资料。

第三篇：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

夹具设计指导书

一、实验目的

1、学会应用所学知识分析具体实际零件的工艺过程，以培养学生利用机械制造工艺学的知识独立分析和解决工程实际问题的能力；

2、学生通过实验，掌握夹具的设计过程，把所学夹具设计理论与生产实践结合起来，从而巩固和深化所学知识。

二、夹具设计的基本要求

1、保证工件的加工精度；

2、夹具总体方案应与生产纲领相适应；

3、操作方便，工作安全，能减轻工人劳动强度；

4、便于排屑；

5、有良好的结构工艺性。

三、夹具设计的一般步骤

1、研究原始资料，明确设计要求

① 读被加工零件的零件图和装配图，了解零件的作用、结构特点、材料及技术要求；

② 研究零件的工艺规程，充分了解本工序的加工内容和加工要求； ③ 调查了解同类零件所使用过的夹具及使用情况。

2、拟定夹具结构方案，绘制夹具结构草图

① 由定位基准、六点定位原理确定工件的定位方法，选择定位元件； ② 确定刀具引导方式，设计引导装置或对刀装置； ③ 确定工件的夹紧方法，设计夹紧机构； ④ 确定其他元件或装置的结构形式； ⑤ 确定夹具体的总体结构。

一般拟定二个以上的方案进行比较。

3、绘制夹具总图，标注有关尺寸及技术要求

① 夹具总图按国家标准绘制，一般比例为1：1，也可1：2，1：5，或2：1； ② 主视图取操作者实际工作位置； ③ 绘制总图顺序

4、绘制零件图

在夹具总图中的非标准件要绘制零件图。

5、编制加工工艺和规程

6、加工夹具零件。

四、课程学时安排

1、研究原始资料，明确设计要求——三学时，分组讨论，提出分析结论，各组派出一位代表汇报，各组对其进行评分，去掉一最高分，最低分，计算平均值。

2、拟定夹具结构方案，绘制夹具结构草图——三学时，分组讨论，提出分析结论，各组派出一位代表汇报，各组对其进行评分，去掉一最高分，最低分，计算平均值。

3、绘制夹具总图，标注有关尺寸及技术要求，绘制零件图——三学时，分组讨论，提出分析结论，各组派出一位代表汇报，各组对其进行评分，去掉一最高分，最低分，计算平均值。

4、编制加工工艺和规程，加工夹具零件——九学时，分组讨论，提出加工工艺，每人加工一个零件，各组派出一位代表汇报，各组对其进行评分，去掉一最高分，最低分，计算平均值。

5、每人独立提出一份夹具设计、加工工艺的总结报告。

五、实验报告

实验结束后，要求每个学生结合实验大纲，写出实验报告，内容要准确、通顺、简洁，并附有必要的分析简图、设计零件图和数据，送交指导教师审查。

六、实验成绩评定

由指导老师根据学生的实验报告、质疑和考核情况、学生的学习态度等综合评定。

七、实验计划

时间：课程结束前的6周 地点：学校金工实习车间 零件名称：参见课程设计任务书

组织形式：集体前往参观、在现场讲解，分组实验，独立设计。学时：18h

第四篇：机械制造工艺学课程设计任务书(课程设计)

机械制造工艺学课程设计任务书

一、课程设计的目的与要求

1、运用机械制造工艺学及有关课程(工程材料与热处理、机械设计、公差与技术测量、金属切削机床、金属切削原理与刀具等)的知识，结合生产实践，独立地分析和解决工艺问题，初步具备编制中等复杂程度零件机械加工工艺规程的能力。

2、掌握查阅、应用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。

二、课程设计的内容

1、根据生产类型，对零件进行工艺分析，绘制零件图；

2、选择毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图(零件——毛坯合图)；

3、拟订零件的机械加工工艺过程；

4、选择各工序的加工设备及工艺装备(刀具、夹具、量具、辅具)，确定各工序切削用量及工序尺寸，计算某一代表工序的工时定额；

5、填写工艺文件；

6、撰写设计说明书。具体要求：

1、零件CAD图 1张

2、机械加工工艺过程卡片 1套

3、机械加工工序卡片 1套

4、课程设计说明书 1份（注：要求提交纸质文件和电子版各一份）

第五篇：机械制造工艺学 课程设计说明书

设计说明书

课程名称：题目名称：班 级：姓 名：学 号：指导教师：评定成绩：教师评语： 机械制造工艺学

输出轴加工工艺及夹具设计 XX级 机械设计制造及自动化 专业 X 班 XXX XXXXXXXXXXXX XXXXXXXXX

指导老师签名：

年 月 日

目录

前言...............................................................................3

1、零件的工艺分析及生产类型的确定..................................................3 技术要求分析...................................................................3 零件的工艺分析.................................................................3...................................................................................3

2、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图..............................................3 选择毛坯.......................................................................3 毛坯尺寸的确定.................................................................4

3、选择加工方法，制定加工艺路线....................................................5 定位基准的选择.................................................................5 零件表面加工方法的选择.........................................................5 制定艺路线.....................................................................6

4、工序设计........................................................................7 选择加工设备与工艺装备.........................................................7 选择机床 根据工序选择机床..................................................7 选用夹具...................................................................7 选用刀具...................................................................8 选择量具...................................................................8 确定工序尺寸...................................................................8

5、确定切削用量及基本工时.........................................................10 切削用量。...................................................................10 基本时间......................................................................12

6、夹具设计.......................................................................12 定位方案......................................................................12 分度设计......................................................................13 切削力和夹紧力的计算..........................................................13

7、结论..........................................................................14 参考文献..........................................................................14 致 谢............................................................................15 附录..............................................................................15

输出轴加工工艺及夹具设计

摘 要：机械制造业的发展对世界经济起着非常重要的作用，而机械加工工艺的编制是机械制造技术的重要组成部分和关键工作。本文论述的是输出轴的加工工艺和夹具设计，着重于几个重要表面的加工，具有一定的尺寸、形状、位置要求，还有一些强度、表面粗糙度要求等，然而这些都会在文中得以体现。

关键词：制造；输出轴；加工工艺；夹具；

前言

机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业之后进行的。这是我们进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际训练。因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。我也相信通过课程设计能将零碎的知识点都联系起来，系统而全面的做好设计。

本次课程设计是机械制造工艺学这门课程的一个阶段总结，是对课堂中学习的基本理论和在生产实习中学到的实践知识的一个实际应用过程。由于知识和经验所限，设计会有许多不足之处，所以恳请老师给予指导。

零件的工艺分析及生产类型的确定

技术要求分析

题目所给定的零件车床输出轴，其主要作用，一是传递转矩，使车床主轴获得旋转的动力；二是工作过程中经常承受载荷；三是支撑传动零部件。零件的材料为45钢，是最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。综合技术要求等文件，选用铸件。

零件的工艺分析

从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单，其主要加工的面有φ

55、φ60、φ65、φ75、φ176的外圆柱面，φ50、φ80、φ104的内圆柱表面，10个φ20的通孔，图中所给的尺寸精度高，大部分是IT6级；粗糙度方面表现在键槽两侧面、φ80内圆柱表面为Ra3.2um,大端端面为Ra3.2um,其余为Ra12.5um，要求不高；位置要求较严格，表现在φ55的左端面、φ80内孔圆柱面对φ75、φ60外圆轴线的跳动量为0.04mm, φ20孔的轴线对φ80内孔轴线的位置度为φ0.05mm,键槽对φ55外圆轴线的对称度为.0.08mm；热处理方面需要调质处理，到200HBW，保持均匀。通过分析该零件，其布局合理，方便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。

选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图

选择毛坯

毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获 3

得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：

1、型材

2、锻造

3、铸造

4、焊接

5、其他毛坯。根据零件的材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。本零件生产批量为中批量，所以综上所叙选择锻件中的模锻。

毛坯尺寸的确定

毛坯（锻件）图是根据产品零件设计的，经查《机械加工工艺手册》《金属机械加工工艺人员手册》知精车-半精车-粗车各余量,从而可得毛坯余量<或查表得到>,见表１。铸件的外圆角半径按表5-12确定，内圆角半径按5-13确定。结果为：外圆角半径：r2；内圆角半径：R3。按表5-11，外模锻斜度5，内模锻斜度7。下图为本零件的毛坯图

图1毛坯图

Fig 1 t rough map

选择加工方法，制定加工艺路线

定位基准的选择

本零件为带孔的管状零件，孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵守“基准重合”的原则。具体而言，即选48孔及一端面作为精基准。由于本零件全部表面都需要加工，而孔作为精基准，应先进行加工，因此应选外圆及一端面为粗基准。

零件表面加工方法的选择

加工阶段的划分

当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力,零件的加工过程通常按工序性质不同,可以分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。

①粗加工阶段：其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部分余量，并为后续工序提供精基准，如加工φ176、φ

55、φ60、φ65、φ75外圆柱表面。②半精加工阶段：其任务是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，如φ

55、φ60、φ65、φ75外圆柱面，φ80、φ20孔等。

③精加工阶段：其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度，留一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量。

基面先行原则

该零件进行加工时，要将端面先加工，再以左端面、外圆柱面为基准来加工，因为左端面和φ55外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的，才能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。

先粗后精

即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车将在较短时间内将工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金属切削效率，另一方面满足精车的余量均匀性要求，若粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精车，以此为精车做 5

准备。

先面后孔

对该零件应该先加工圆柱表面，后加工孔，这样安排加工顺序，一方面是利用加工过的平面定位，稳定可靠，另一方面是在加工过的平面上加工孔，比较容易，并能提高孔的加工精度，所以对于输出轴来讲先加工φ75外圆柱面，做为定位基准再来加工其余各孔。

工序划分的确定

工序集中与工序分散：工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利于采用高生产率的机床。工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。

综上所述：考虑到工件是中批量生产的情况，采用工序分散

辅助工序的安排：辅助工序一般包括去毛刺，倒棱角，清洗，除锈，退磁，检验等。

热处理工序的安排

热处理的目的是提高材料力学性能，消除残余应力和改善金属的加工性能，热处理主要分预备热处理，最终热处理和内应力处理等，本零件CA6140车床输出轴材料为45钢，在加工过程中预备热是消除零件的内应力，在毛坯锻造之后。最终热处理在半精车之后精车之前，按规范在840℃温度中保持30分钟释放应力。

制定艺路线

按照先加工基准面，先粗后精，基准统一等原则，该零件加工可按下述工艺路线进行。

工序1 粗车圆柱面φ176及端面。

工序2 粗车圆柱面φ

55、φ60、φ65和φ75和及台阶面。工序3 精车φ176外圆柱面及倒角。

工序4 半精车圆柱面φ

55、φ60、φ65和φ75和及台阶面。工序5 精车圆柱面φ

55、φ60、φ65和φ75和及台阶面。工序6 倒角。

工序7 粗镗内孔φ50、φ80、φ104。工序8 精镗内孔φ50、φ80、φ104。工序9 钻孔10³φ20。工序10 扩孔10³φ20。工序11 铰孔10³φ20。工序12 铣键槽16³10。工序13 钻斜孔2³φ8。工序15 去毛刺。工序15 终检。

工序设计

选择加工设备与工艺装备

选择机床 根据工序选择机床

（1）工序1、2、3、4和5是粗车和精车。各工序的工步数不多，大批大量生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，选用最常用的CA6140型卧式车床。

（2）工序7、8为镗削。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床上镗孔，选用C616A型卧式车床。

（3）工序12铣削。工序工步简单，外廓尺寸不大，考虑本零件属成批大量生产，所选机床使用范围较广泛为宜，故可选常用用的X61W型铣床能满足加工要求。

（4）工序9、10和11是扩、钻、铰孔。可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工，故选用Z525。

选用夹具

本零件除铣销，钻小孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。前车销工序用三爪自定心卡盘和心轴。

选用刀具

由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率，工件的加工精度，已加工表面质量，刀具的磨损和加工成本，所以正确的选择刀具材料是加工工艺的一个重要部分，刀具应具有高刚度，足够的强度和韧度，高耐磨性，良好的导热性，良好的工艺性和经济性，抗粘接性，化学稳定性。由于零件车床输出轴材料为45钢，推荐用硬质合金中的YT15类刀具，因为加工该类零件时摩擦严重,切削温度高,而YT类硬质合金具有较高的硬度和耐磨性,尤其具有高的耐热性,在高速切削钢料时刀具磨损小寿命长,所以加工45钢这种材料时采用硬质合金的刀具。粗车外圆柱面： 90°半精车，精车外圆柱面：前角为90°的车刀。钻头：高速钢刀具，直径为φ30；直径为φ18；扩孔钻：直径为φ19.8；铰刀：直径为φ20。镗刀，刀杆长度为200.B³H＝16³25。

选择量具

本零件属大批大量生产，一般配情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考参考文献[4]》相关资料，选择如下：读数值0.02、测量范围0～150游标卡尺，读数值0.01、测量范围0～150游标卡尺。读数值0.01、测量范围50～125的内径千分尺，读数值0.01、测量范围50～125的外径千分尺，读数值0.01、测量范围50～125的内径百分表（表5-108）。

确定工序尺寸

确定圆柱面的工序尺寸 圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面已确定各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表：

表3外圆柱面φ176 轴段加工余量计算

Tab3

工序间

工序名称

余量/mm 精车 粗车 毛坯 2 3

经济精度/mm

IT10 IT12 ±2

表面粗糙度Ra/μm

6.3 12.5

尺寸/mm 176 179 181

尺寸公差/mm

工 序

工序基本

标注工序

1760.14

1790.4

1812

表4外圆柱面φ55轴段加工余量计算

Tab4

工序间

工序名称

余量/mm 精车 半精车 粗车 毛坯 1.0 1.5

经济精度/mm

IT6 IT10 IT12

表面粗糙度Ra/μm

1.6

尺寸/mm

尺寸公差/mm

工 序

工序基本

标注工序

57.5 60

550.019 560.120 57.50.3

602

3.2

6.3 2.5

±2

Tab5

表5φ60轴段加工余量计算

工序间

工序名称

余量/mm 精车

半精车

粗车 毛坯 1.0 1.5

工

序

经济精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

工序基本尺寸/mm

标注工序 尺寸公差/mm

IT6 IT10 IT12 ±2

1.6 3.2 6.3

62.5 65

6000.019

6100.120

2.5

62.500.30

652

表5φ65轴段加工余量计算

Tab5

工序间

工序名称

余量/mm 精车

半精车

粗车 毛坯 1.0 1.5

经济精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

尺寸/mm

尺寸公差/mm

工

序

工序基本

标注工序

IT6 IT10 IT12 ±2

Tab5

1.6 3.2 6.3

67.5 70

6500.019 6600.120

2.5

67.500.30

702

表5φ75轴段加工余量计算

工序间

工序名称

余量/mm 精车

半精车 1.0 1.5

工

序

经济精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

工序基本尺寸/mm

标注工序 尺寸公差/mm

IT6 IT10

1.6 3.2

76

7500.019 7600.120

粗车 毛坯 2.5

IT12 ±2

6.3

77.5 80

77.500.30

802

表5φ104内孔加工余量计算

Tab5

工序间

工序名称

余量/mm 精镗

粗镗

毛坯 1.8 3.2

经济精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

尺寸/mm

尺寸公差/mm

0.035 1040工

序 工序基本标注工序

IT7 IT10 ±2

3.2 6.3

103.2 99

0.140 103.20 992

表5φ80内孔加工余量计算

Tab5

工序间

工序名称

余量/mm 精镗

粗镗

毛坯 1.5 2.5

经济精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

尺寸/mm

尺寸公差/mm

0.030 8000.12 78.50工

序 工序基本标注工序

IT7 IT10 ±2

3.2 6.3

78.5 76 762

表5φ50内孔加工余量计算

Tab5

工序间

工序名称

余量/mm 精镗

粗镗

毛坯 1.5 2.5

经济精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

尺寸/mm

尺寸公差/mm

0.025 5000.1 48.50工

序 工序基本标注工序

IT7 IT10 ±2

3.2 6.3

48.5 46 462

确定切削用量及基本工时

切削用量包括背吃刀量ap、进给量f和切削速度v。确定顺序是确定ap、f，再确定v。本说明书选取工序1粗车外圆55mm为例确定其切削用量及基本时间。

切削用量。

本工序为粗车。已知加工材料为45钢，锻件，有外皮；机床为CA6140型卧式车

床，工件装夹在三爪自定心卡盘中。

确定55mm外圆的切削用量。

所选刀具为YT15硬质合金可转位车刀，根据表5-112，由于CA6140机床的中心高为200mm，故选用刀杆尺寸B³H=16mm³25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表5-133，选择车刀几何形状为卷槽带倒棱型前刀面，前角012，后角06、主偏角90、,副偏角10、刃倾角s0、刀尖圆弧半径0.8mm。

（1）确定背吃刀量ap 由于粗车双边余量为2.5mm，则ap＝2.25mm。

（2）确定进给量f 根据表5-114，在粗车钢件、刀杆尺寸为16mm25mm、ap3mm、工件直径为60~100mm时，f0.5~0.9mm/r。按CA6140机床的进给量选择f0.65mm/r。确定的进给量尚需满足机床进给强度的要求，故需进行校验。

根据表5-55，CA6140机床进给机构允许的进给力Fmax3530N。

根据表5-123，当钢材b570~670MPa、aP2.0mm、f0.75mm/r，r45，v65m/min(预计)时，进给力Ff760N。

Ff的修正系数为k0Ff1.0，ksFf1.0，kkFf1.17,故实际进给力为Ff7601.17N889.2N，由于FfFmax，所选的f0.65mm/r可用。

（3）选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表5-119，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T60min。

（4）确定切削速度v 根据表5-120，当用YT15硬质合金车刀加工钢材时，aP2.0mm，f0.75mm/r时，切削速度v97m/min。

切削速度的修正系数为sv0.8，tv0.65，Tv0.81，Tv1.0，Mvv1.0表2-9。则有：v970.80.650.81m/min40.9m/min 1000v100040.9nr/min203.4r/min

d64按CA6140机床的转速选择n185r/min3.08r/s,则实际切削速度v37.2m/min。

最后确定切削用量为：

ap1.25mm，f0.65mm/r，n185r/min，v37.2m/min。

基本时间

确定粗车外圆55的基本时间t 根据《机械制造工艺学》公式4-23车外圆基本时间为： 根据《机械制造工艺学》公式4-23车外圆基本时间为：

TjLll1l2ii fnfn式中：l83.4mm，l1i1

aptan(2~3)2mm，l20，f0.65mm/r，n3.08r/min，则Tj83.42s43s

0.653.08其余工步切削用量及基本工时计算从略

夹具设计

本夹具是第11道工序钻28通孔的专用夹具。刀具为直柄麻花钻8-L GB/T 6135.3－1996。

在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位要求较低。因此，本设计的重点应在卡紧的方便性与快速性以及实现钻孔的分度上。下面是夹具设计过程：

定位方案

夹具特点，工件以另一端面和键槽定位，通过轴心，用螺栓夹紧。结构简单，制造容易。分度副间有污物时，不直接影响分度副的接触。缺点是无法补偿分度度间的配合间隙对分度精度的影响。分度板孔中一般压入耐磨衬套，与圆柱定位销采用H7/g6配合。其结构图如图3所示：

图3 28夹具装配图 Fig 3

26fixture assembly

分度设计

通过分度盘来实现。拧紧螺母，并通过开口垫圈将工件夹紧。转动手柄，可将分度盘松开。此时用捏手将定位销从定位套中拔出，使分度盘连同工件一起回转180°，将定位销重新插入定位套中，即实现了分度。再将手柄转回，销紧分度盘，即可进行加工。

切削力和夹紧力的计算

本工序加工是钻削可估算其夹紧力，其为螺旋夹紧机构。实际效果可以保证可靠的卡紧。

根据公式：

`MQWK[r`tan1rZtan(2)]10

MQ——原动力（N²mm）WK——实际所需夹紧力

r`——螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm）

rZ——螺纹中径之半(mm)——螺纹升角（°）

1——螺杆端部与工件间的当量摩擦角（°）

``——螺旋副的当量摩擦角（°），2cot2tan2 cos0——除螺旋机构以外的效率，其值为0.85~0.958。

参数:Wk = 100

使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。结论

此次课程设计确定了填料箱盖从铸件毛坯到成品在大量成批生产时的工艺过程，同时也设计了其中一道钻孔工序的夹具。

作为本学期的最后一次课程设计，需要我们综合前阶段所学习的机械制图、金属工艺学、金属材料、机械设计基础、互换性与测量技术、机械制造工艺学等多门课程的知识，同时还要运用数学、力学等基础学科知识以及设计手册上的标准。所以此次课程设计是我们本科阶段学习的知识的巩固，也是一个总结。

参考文献

[1] 陈宏钧.机械加工工艺手册[M].机械工业出版社，2003 [2] 王先逵.机械制造工艺学[M].机械工业出版社，2006 [3] 徐学林.互换性与测量技术基础[M].湖南大学出版社，2005 14

[4] 崇凯.机械制造技术基础课程设计指南[M].化学工业出版社，2007 [5] 胡农.车工技师手册[M].机械工业出版社，2004 [6] 王光斗.机床夹具设计手册[M].上海科学技术出版社，2000 [7] 曾庆福.机械制造工艺学[M].清华大学出版社，1989 [8] 赵如福.金属机械加工工艺人员手册[M].上海科学技术出版社，2000 [9] 王启平.机床夹具设计 [M].哈尔滨工业大学出版社，1996 [10] 陈宏钧.车工实用技术[M].机械工业出版社，2004 [11] 艾兴.切削用量简明手册[M].机械工业出版社，2004

致 谢

机械制造工艺学课程设计是学完了机械制造工艺学基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次课程设计过程中遇到了不少困难，在老师的帮助下和在图书馆查阅资料，最终解决了困难。而且，这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。

附录

附录1：零件图 附录2：工艺卡 附录3：夹具零件图 附录4：夹具装配图