机械加工工艺及装备实训指导书Word下载.docx

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项目四杠杆钻床夹具设计……………………………………………24

项目五螺母铣床夹具设………………………………………………25

一、概述

机械工艺与装备是一门以制造技术为基础的专业课程。

课程的实践性很强，涉及的知识面较广，与生产实际的联系十分密切。

因此课程实习是综合运用机械制造技术、机床夹具设计的基本知识、基本理论和基本技能，分析和解决实际工程问题的一个重要教学环节；

是对学生运用所掌握的“机械工艺与装备”知识及相关知识的一次全面训练。

一、课程设计目的：

1、培养学生综合运用《机械制造技术》、《机床夹具设计》以及相关专业课程（工程材料与热处理、机械设计、公差与配合、机械制图等）的理论知识，结合机械加工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，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。

2、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，初步具备设计保证加工质量的高效、省力、经济合理的专用夹具的能力。

3、培养学生熟悉和应用有关手册、标准、图表等技术资料的能力，指导学生分析零件加工的技术要求和本企业具备的加工条件，掌握从事工艺设计的方法和步骤。

4、进一步培养学生机械制图、设计计算、结构设计和编写技术文件等的基本技能。

5、培养学生耐心细致、科学分析、周密思考、吃苦耐劳的良好习惯。

6、培养学生解决工艺问题的能力，为学生今后从事机械加工工艺与夹具设计打下良好的基础。

二、课程设计的要求

1、编制一个零件的机械加工工艺规程

2、指定的某道工序专用夹具设计，撰写设计说明书。

机械加工工艺规程的编制

编制机械加工工艺规程前，应至少具备下列原始资料：

产品的零件图、产品的生产类型或者是零件的生产纲领。

如有可能，收集产品的总装图、同类产品零件的加工工艺以及生产现场的情况（设备、人员、毛坯供应）等。

编制机械加工工艺规程时，应首先遵循以下要求：

1）、应以保证零件加工质量，达到设计图纸规定的各项技术要求为前提；

2）、在保证加工质量的基础上，应使工艺过程有较高的生产效率和较低的成本；

3）、应充分考虑零件的生产纲领和生产类型，充分利用现有生产条件，并尽可能做到平衡生产；

4）、尽量减轻工人劳动强度，保证安全生产，创造良好、文明的劳动条件；

5）、积极采用先进技术和工艺，力争减少材料和能源消耗，并应符合环境保护要求。

编制机械加工工艺规程中，可以按照下列程序进行：

1）、绘制零件图，分析零件特点，找出主要要求。

2）、确定零件各表面的成型方法及余量，绘制毛坯图。

3）、安排加工顺序，制订工艺路线。

4）、进行工序计算。

5）、填写工艺文件。

第一节零件的分析与毛坯的选择

一、零件分析

零件分析主要包括：

分析零件的几何形状、加工精度、技术要求，工艺特点，同时对零件的工艺性进行研究。

1、抄画零件图：

了解零件的几何形状、结构特点以及技术要求，如有装配图，了解零件在所装配产品中的作用。

零件由多个表面构成，既有基本表面，如平面、圆柱面、圆锥面及球面，又有特形表面，如螺旋面、双曲面等。

不同的表面对应不同的加工方法，并且各个表面的精度、粗糙度不同，对加工方法的要求也不同。

2、确定加工表面：

找出零件的加工表面及其精度、粗糙度要求，结合生产类型，可查阅工艺手册（或附录表）中典型表面的典型加工方案和各种加工方法所能达到的经济加工精度，选取该表面对应的加工方法及经过几次加工。

查各种加工方法的余量，确定表面每次加工的余量，并可计算得到该表面总加工余量。

3、确定主要表面：

按照组成零件各表面所起的作用，确定起主要作用的表面，通常主要表面的精度和粗糙度要求都比较严，在设计工艺规程是应首先保证。

零件分析时，着重抓住主要加工面的尺寸、形状精度、表面粗糙度以及主要表面的相互位置精度要求，做到心中有数。

二、确定毛坯

1、选择毛坯制造方法

毛坯的种类有：

铸件、锻件、型材、焊接件及冲压件。

确定毛坯种类和制造方法时，在考虑零件的结构形状、性能、材料的同时，应考虑与规定的生产类型（批量）相适应。

对应锻件，应合理确定其分模面的位置，对应铸件应合理确定其分型面及浇冒口的位置，以便在粗基准选择及确定定位和夹紧点时有所依据。

2、确定毛坯余量

查毛坯余量表（参见附录），确定各加工表面的总余量、毛坯的尺寸及公差。

余量修正。

将查得的毛坯总余量与零件分析中得到的加工总余量对比，若毛坯总余量比加工总余量小，则需调整毛坯余量，以保证有足够的加工余量；

若毛坯总余量比加工总余量大，怎考虑增加走刀次数，或是减小毛坯总余量。

3、绘制毛坯图

毛坯轮廓用粗实线绘制，零件实体用双点画线绘制，比例尽量取1:

1。

毛坯图上应标出毛坯尺寸、公差、技术要求，以及毛坯制造的分模面、圆角半径和拔模斜度等。

第二节工艺路线的拟定

零件机械加工工艺过程是工艺规程设计的中心问题。

其内容主要包括：

选择定位基准、安排加工顺序、确定各工序所用机床设备和工艺装备等。

零件的结构、技术特点和生产批量将直接影响到所制定的工艺规程的具体内容和详细程度，这在制定工艺路线的各项内容时必须随时考虑到。

以上各方面与零件的加工质量、生产率和经济性有着密切的关系，“优质、岗产、低耗”原则必须在此化解中得到统一的解决。

因此，设计时应同时考虑几个方案，经过分析比较，选择出比较合理的方案。

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、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2～3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。

三、选择设备及工艺装备

设备（即机床）及工艺装备（即刀具、夹具、量具、辅具）类型的选择应考虑下列因素：

1、零件的生产类型；

2、零件的材料；

3、零件的外形尺寸和加工表面尺寸；

4、零件的结构特点；

5、该工序的加工质量要求以及生产率和经济性等相适应。

选择时还应充分考虑工厂的现有生产条件，尽量采用标准设备和工具。

设备及工艺装备的选择可参阅有关的工艺、机床和刀具、夹具、量具和辅具手册。

四、工艺方案和内容的论证

根据设计零件的不同的特点，可有选择地进行以下几方面的工艺论证：

1、对比较复杂的零件，可考虑两个甚至更多的工艺方案进行分析比较，择优而定，并在说明书中论证其合理性。

2、当零件的主要技术要求是通过两个甚至更多个工序综合加以保证时，应对有关工序惊醒分析，并用工艺尺寸链方法加以计算，从而有根据地确定该主要技术要求得以保证。

3、对于影响零件主要技术要求且误差因素较复杂的重要工序，需要分析论证如何保证该工序技术要求，从而明确提出对定位精度、夹具设计精度、工艺调整精度、机床和加工方法精度甚至刀具精度（若有影响）等方面的要求。

4、其它的在设计中需要应加以论证分析的内容。

第三节工序设计及工艺文件的填写

一、工序设计

对于工艺路线中的工序，按照要求进行工序设计，其主要内容包括：

1、划分工步：

根据工序内容及加工顺序安排的一般原则，合理划分工步。

2、确定加工余量：

用查表法确定各主要加工面的工序（工步）余量。

因毛坯总余量已由毛坯（图）在设计阶段定出，故粗加工工序（工步）余量应由总余量减去精加工、半精加工余量之和而得出。

若某一表面仅需一次粗加工即成活，则该表面的粗加工余量就等于已确定出的毛坯总余量。

3、确定工序尺寸及公差：

对简单加工的情况，工序尺寸可由后续加工的工序尺寸加上名义工序余量简单求得，工序公差可用查表法按加工经济精度确定。

对加工时有基准转换的较复杂的情况，需用工艺尺寸链来求算工序尺寸及公差。

4、选择切削用量：

切削用量可用查表法或访问数据库方法初步确定，再参照所用机床实际转速、走刀量的档数最后确定。

5、确定加工工时：

对加工工序进行时间定额的计算，主要是确定工序的机加工时间。

对于辅助时间、服务时间、自然需要时间及每批零件的准备终结时间等，可按照有关资料提供的比例系数估算。

二、填写工艺文件

1、填写机械加工工艺过程综合卡工艺过程综合卡的格式参见附录。

该工艺过程综合卡包含上面内容所述的有关选择、确定及计算的结果。

机械加工以前的工序如铸造、人工时效等在工艺过程综合卡中可以有所记载，但不编工序号，工艺过程综合卡在课程设计中只填写本次课程设计所涉及到的内容。

2、填写指定工序的机械加工工序卡该工序由指导教师指定。

其工序卡的格式参见附录。

该工序卡除包含上面内容所述的有关选择、确定及计算的结果之外，在工序卡上要求绘制出工序简图。

工序简图按照缩小的比例画出，不一定很严格。

如零件复杂不能在工序卡片中表示时，可用另页单独绘出。

工序简图尽量选用一个视图，图中工件是处在加工位置、夹紧状态，用细实线画出工件的主要特征轮廓。

工序简图的标注见“第一章概述”中“五、注意事项”的第3条。

项目一活塞杆的工艺编制

任务要求：

对此零件进行工艺分析，编制零件的机械加工工艺过程卡、机械加工工序卡，选择加工机床、刀具、夹具和量具，确定工序尺寸和公差，以此来体会零件加工工艺的编制方法。

项目二导向套工艺编制

对此零件进行工艺分析，编制零件的机械加工工艺过程卡、机械加工工序卡，选择加工机床、刀具、夹具和量具，确定工序尺寸和公差，以此来体会零件加工工艺的编制方法

项目三缸筒工艺编制

对零件进行工艺分析，编制的机械加工工艺过程卡、机械加工工序卡，选择加工机床、刀具、夹具和量具，确定工序尺寸和公差，以此来体会加工工艺的编制方法

项目四齿轮泵泵体工艺编制

对零件进行工艺分析，编制零件的机械加工工艺过程卡、机械加工工序卡，选择加工机床、刀具、夹具和量具，确定工序尺寸和公差，以此来体会加工工艺的编制方法

项目五分度盘工艺编制

第三章机床夹具

一、专用夹具设计的基本要求

1．夹具设计应满足零件加工工序的精度要求；

2．应能提高加工生产率；

3．操作方便、省力、安全；

4．具有一定使用寿命和较低的夹具制造成本；

5．夹具元件应满足通用化、标准化、系列化的“三化”要求；

6．具有良好的结构工艺性：

便于制造、检验、装配、调整、维修。

二、专用夹具设计的方法步骤

1．已知条件：

工艺人员提出的夹具设计任务书，内容主要包含：

工序加工尺寸、位置精度要求；

定位基准；

夹紧力作用点、方向；

机床、刀具、辅具；

所需夹具数量。

2．设计方法步骤

夹具设计生产过程一般可简单表示成下面框图

1）、研究原始资料,明确设计任务

2）、确定夹具的结构方案,绘制结构草图

①确定工件的定位方案、夹紧方案和引导方案．

②确定其他元件或装置的结构型式,如定向键,分度装置等．

③合理布置各元件或装置,确定夹具体和夹具的总体结构．

3）、绘制夹具总装配图

①总装配图的比例应尽量采用1:

1的比例．

②总装配图视图的选择，主视图应选面对操作者的工作位置．

③绘制总装配图的顺序，先用双点划线将工件的外形轮廓、定位基面、夹紧表面及加工表面绘制在各个视图上;

视工件为透明体，再绘出定位、对刀引导、夹紧元件及其它元件或装置;

最后绘出夹具体，并填写明细表及标题栏.

4标注有关的尺寸、公差和技术要求．

4）、绘制夹具零件图

夹具总装配图中的非标准零件均要绘制零件图,并按夹具总装配图的要求,确定各零件的尺寸、公差及技术要求.

绘制夹具零件图样时，除应符合制图标准外，其尺寸、位置精度应与总装图上的相应要求相适应。

同时还应考虑为保证总装精度而作必要的说明。

如指明在装配时需补充加工等有关说明等。

零件的结构、尺寸应尽可能标准化、规格化，以减少品种规格。

特别应注意零件的技术要求与必要说明

钻床夹具设计实例

一、明确设计任务

设计在摇臂钻床上加工杠杆臂零件上孔φ10mm和φ13mm的钻模，两孔相互垂直的。

中小批量生产。

1．杠杆臂零件图

2．杠杆臂加工工艺分析

1）加工要求：

加工φ10和φ13两孔；

孔距为78±

0.5；

φ13与Φ22轴线的水平尺寸为15±

0.5，垂直尺寸为12.5两孔垂直；

φ10对φ22轴线平行度公差为0.1；

φ13对φ22轴线垂直度公差为0.1。

Φ10孔Ra值为3.2，Φ13孔Ra值为12.5。

（2）加工工艺

由于该工序中两个孔的位置关系为相互垂直，且不在同一个平面里，要钻完一个孔后翻转90°

再钻削另一个孔，因此要设计成翻转式钻夹具。

二、定位方案与定位元件

1.定位方案的确定

根据零件的构造，最容易想到的是以Φ22mm的孔为定位基准，这样可以避免基准不重合误差，同时可以限定四个自由度；

用Φ22孔口端面（底面）限定零件的上下移动的自由度；

用φ10孔附近圆柱表面限定零件沿Φ22中心线转动的自由度就可以实现完全定位。

φ10孔附近为悬壁梁结构,加工时容易变形,在φ10孔口端面（底面）设辅助支承,用来增加零件的刚性。

1）、确定定位方案

2）、定位元件的选择：

a、定位销：

插入Φ22的孔，用来限制X,Y方向的移动和转动，共四个自由度。

定位元件为非标准元件。

b、用定位销的小端面（相当于一个支承钉）与Φ22孔口端面支靠限定Z方向的移动自由度。

c、可调支承钉：

限定Z方向的转动。

定位元件为标准元件。

d、用一辅助支承来提高工件的安装刚度和定位的稳定性。

三夹紧方案的确定

根据零件的定位方案，采用锁紧螺母和开口垫圈来实现快速锁紧夹紧机构，它与一个加工面位置靠近，增加了刚性，零件夹紧变形也小，但对于另一个加工面较远，为提高刚性，故采用辅助定位元件来固定，该设计采用了螺旋辅助支承。

四、夹具结构设计

1、定位装置

1）、销轴

2）、可调支承钉

可调支承钉在GBJB/T8026.1-1999（六角头支承）中选取M8×

40-S。

3）、辅助螺旋支承

2、夹紧装置

1）、夹紧

选用M10螺纹以满足强度要求

2）、开口垫圈

3、辅助装置

1）、钻模板类型选择

a、根据工件和夹具体的结构，选用固定式钻模板。

b、固定式钻模板虽然有时装卸工件不便，但它结构简单、制造方便、定位精度高。

2）、钻套的选择

由于孔φ10mm和φ13mm一次钻孔就可达到要求，因此采用固定式钻套。

（查手册确定型号）

4、夹具体

选用铸造夹具体

五、绘制夹具总图

六、夹具装配图上的尺寸、公差及技术要求的标注

1）、最大轮廓尺寸（长、宽、高）：

180、140、141

2）、影响工件定位精度的尺寸：

φ22e8、影响导向的尺寸及公差：

Φ10G7、Φ13F7（公差带查表确定）

3）、影响夹具精度的尺寸及公差（公差按零件公差的1/2至1/5）：

78±

0.15、15±

0.15、12.5±

0.05、相对于基准F的垂直度Φ0.05、相对于基准F的垂直度Φ0.03、相对于基准E的垂直度Φ0.05

4）、其它重要尺寸和公差：

Φ18H7/r6、Φ22H7/n6以及定位销与夹具体的配合尺寸（图中遗漏，应补上）

5）、需标注的技术要求：

见装配图

七、工件加工精度分析

1）、定位误差：

2）、两孔的直径尺寸基本上由钻头尺寸保证，没有定位误差。

3）、尺寸78±

0.5、15±

0.5平行度公差和垂直度公差的工序基准和定位基准重合，基准不重合误差为ΔB=0；

4）、尺寸78±

0.5和平行度公差和垂直度公差存在基准位移误差，其大小等于定位轴与φ22孔之间的最大配合间隙ΔY=Xmax=0.28+0.033+0.04=0.353

5）、尺寸78±

0.5和平行度公差和垂直度公差的定位误差分别为ΔD=ΔB+ΔY=0.353

6）、尺寸12.5的基准位移误差和基准不重合误差都为0,所以定位误差为0

七、编制正式夹具设计说明书

1）、编号:

编号方法如同本说明书。

2）、格式:

A4纸，字体仿宋GB2312小四号，格式如后图示：

十六开大，

3）.图纸编号：

CQGZY/JZ302-XX（学号）--00

八、装订：

顺序如下：

封皮→前言→目录→任务书→说明书→夹具总图→夹具零件图→参考文献

九、参考资料：

《夹具设计手册》、《机械零件设计手册》、《夹具设计图册》、教材（夹具、工艺、公差、制图、金属材料热处理、力学）等。

项目一分度盘钻床夹具设计

对零件定位分析，完成径向尺寸6-M5的钻床夹具设计。

项目二齿轮泵镗床夹具设计

对零件定位分析，完成尺寸2×

φ38.3的镗床夹具设计。

项目三箱体镗床夹具设计

对零件定位分析，完成尺寸φ30H7的镗床夹具设计。

项目四杠杆钻床夹具设计

对零件定位分析，完成尺寸φ3800.2的钻床夹具设计。

项目五螺母铣床夹具设计

对零件定位分析，完成径向尺寸20沟槽的铣床夹具设计。