第一篇：機械制造工藝學課程設計目的

機械制造工藝學課程設計目的、內容與要求 課程設計的目的

學生通過設計能獲得綜合運用過去所學過的全部課程進行機械制造工藝及結構設計的基本能力，為以后做好畢業設計、走上工作崗位進行一次綜合訓練和準備。它要求學生全面地綜合運用本課程及有關選修課程的理論和實踐知識，進行零件加工工藝規程的設計和機床夾具的設計。其目的是：

（1）培養學生綜合運用機械制造工程原理課程及專業課程的理論知識，結合金工實習、生產實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決機械加工工藝問題，初步具備設計中等復雜程度零件工藝規程的能力。

（2）培養學生能根據被加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法，學會擬訂夾具設計方案，完成夾具結構設計，進一步提高結構設計能力。

（3）培養學生熟悉并運用有關手冊、圖表、規范等有關技術資料的能力。

（4）進一步培養學生識圖、制圖、運算和編寫技術文件的基本技能。

（5）培養學生獨立思考和獨立工作的能力，為畢業后走向社會從事相關技術工作打下良好的基礎。課程設計的內容和要求

2.1課程設計的內容

課程設計題目通常定為：設計××零件的機械加工工藝規程及相關工序的專用夾具。零件圖樣、生產綱領和生產條件是設計的主要原始資料，由指導教師提供給學生。零件復雜程度以中等為宜，生產類型為成批生產。

學生根據教師設計任務書中規定的設計題目，分組進行設計，按照所給零件編寫出相應的加工工藝規程，設計出其中由教師指定的一道重要工序（如：工藝規程中所要求的車、銑、鉆夾具中的一種）的專用夾具，并撰寫說明書。學生在指導教師的指導下，參考設計指導書，認真地、有計劃地、獨立按時完成設計任務。

具體設計內容如下：

1．對零件進行工藝分析，擬定工藝方案，繪制零件工作圖1張。

2． 確定毛坯種類及制造方法，繪制毛坯圖1張。

3． 擬定零件的機械加工工藝過程，選擇各工序加工設備及工藝裝備（刀具、夾具、量具、輔具），確定某一代表工序的切削用量及工序尺寸。編制機械加工工藝規程卡片（工藝過程卡片和工序卡片）1套。

4．設計重要工序中的一種專用夾具，繪制夾具裝配總圖和大件零件圖（通常為夾具體）各1張。

5．撰寫設計說明書1份。2.2課程設計中對學生的要求

（1）學生應像在工廠接受實際設計任務一樣，認真對待課程設計，在教師指導下，根據設計任務，合理安排時間和進度，認真地、有計劃地按時完成設計任務。

（2）課程設計是學生應用所學理論知識解決生產實際問題的學習過程，因此學生應自充分發揮主觀能動性，刻苦鉆研，獨立思考，理論聯系實際，大膽提出技術先進、經濟合理并切實可行的設計方案。

（3）學生必須以科學務實和誠信負責的態度對待自已所做的技術決定、數據和計算結果，培養良好的工作作風。

（4）在設計中學生應認真閱讀有關設計資料和課程設計指導書，其中查閱參考資料是課程設計的一項基本功訓練，因而學生應該獨立查閱參考資料，并進行設計方案的分析比較，在此基礎上教師給予指導和幫助。課程設計的方法與步驟

課程設計內容分為機械加工工藝規程設計和機床專用夾具設計兩大部分，設計的方法與步驟如下。

1、分析研究被加工零件，繪制零件圖

在得到設計題目之后，應首先對被加工零件進行結構分析和工藝分析。其主要內容有：

（1）弄清零件的結構形狀，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狀、尺寸、精度、表面粗糙度以及設計基準等；

（2）明確零件在整個機器上的作用及工作條件；

（3）明確零件的材質、熱處理及零件圖上的技術要求；

（4）分析零件結構的工藝性，對各個加工表面制造的難易程度做到心中有數。畫被加工零件圖的目的是加深對上述問題的理解，并非機械地抄圖，繪圖過程應是分析認識零件的過程。零件圖上若有遺漏、錯誤、工藝性差或者不符合國家標準的地方，應提出修改意見，在繪圖時加以改正。學生應按機械制圖國家標準仔細繪制，除特殊情況經指導教師同意外，均按1：1比例畫出。

2、明確生產類型，確定工藝的基本特征

（1）根據產品的大小和零件的生產綱領，明確生產類型是單件小批生產、成批生產還是大批大量生產。

（2）根據生產類型和生產條件，確定工藝的基本特征，如：工序是集中還是分散、是否采用專用機床或數控機床、采用常規工藝方法還是新工藝或特種工藝等。

3、選擇毛坯的種類及制造方法，確定毛坯尺寸，繪制毛坯圖

毛坯分為鑄件、鍛件、焊接件、型材等，毛坯的選擇應該以生產批量的大小、零件的復雜程度、加工表面及非加工表面的技術要求等幾方面綜合考慮。正確地選擇毛坯的制造方式，可以使整個工藝過程更加經濟合理，故應慎重對待。其工作步驟為：

（1）根據零件的生產類型、材料和對材料性能的要求、零件形狀的復雜程度、尺寸的大小、技術要求和生產中的可能性來確定毛坯的種類及制造方法；

（2）確定各加工表面的總加工余量（毛坯余量）；

（3）計算毛坯尺寸，確定毛坯尺寸公差和技術要求，繪制毛坯圖。

毛坯圖中要求毛坯輪廓用粗實線繪制，零件的實體尺寸用雙點劃線繪出，比例取1：1。同時應在圖上標出毛坯的尺寸、公差、技術要求、毛坯制造的分模面、圓角半徑和起模斜度等。

4、選擇加工方法，擬訂工藝路線

（1）選擇定位基準。

根據零件結構特點、技術要求及毛坯的具體情況，按照基準選擇原則，合理選擇各工序的定位基準。一般先考慮精基準，然后選擇粗基準。當某工序的定位基準與設計基準不重合時，需對它的工序尺寸進行換算。定位基準選擇對保證加工精度、確定加工順序及工序數量的多少、夾具結構都有重要影響。零件上的定位基準、加工表面和夾緊部位三者要互相協調、全面考慮。

（2）選擇各表面的加工方法和加工方案。

切削加工方法有車、鉆、鏜、銑、刨、磨、拉等多種，根據各表面的加工要求，先選定最終的加工方法，再由此向前確定各前續工序的加工方法。決定表面加工方法時還應考慮每種加工方法所能達到的經濟加工精度和表面粗糙度。一般集中精力先考慮主要表面、主要技術要求及關鍵技術問題的加工。

（3）安排加工順序，劃分加工階段，制訂工藝路線

確定各表面的加工順序，包括切削加工順序、熱處理工序和輔助工序。機械加工順序的安排一般應：先粗后精，先面后孔，先主后次，先基面后其它，熱處理按段穿插，檢驗按需安排。還需考慮工序的集中與分散等問題。在對零件進行以上分析的基礎上，制訂工藝路線。對于比較復雜的零件，可以先考慮幾個方案，經分析比較后，再從中選擇比較合理的加工方案。

5、進行工序設計和工藝計算

（1）確定各工序所用的機床、夾具、刀具、量具和輔助工具。

選擇的機床、夾具、刀具和量具的類型、規格、精度，應與被加工零件的尺寸大小、精度高低、生產類型和工廠的具體條件相適應。機床設備的選用應當既要保證加工質量又要經濟合理。在成批生產條件下，一般應采用通用機床和專用工、夾具。

這時應認真查閱有關手冊或實地調查，應將選定的機床或工裝的有關參數記錄下來，如機床型號、規格、工作臺寬、T形槽尺寸；刀具形式、規格、與機床連接關系；夾具、專用刀具設計要求，與機床連接方式等。為后面填寫工藝卡片和夾具設計做好必要準備，免得屆時重復查閱。

（2）確定加工余量及工序間尺寸與公差

根據工藝路線的安排，要求逐工序逐表面地確定加工余量。其工序間尺寸公差，按經濟精度確定。一個表面的總加工余量則為該表面各工序間加工余量之和。

在本設計中，對各加工表面的余量及公差，學生可直接從《機械制造工藝設計簡明手冊》或其它相關資料中查得。

（3）確定各工序切削用量

在單件小批生產中，常不具體規定切削用量，而是由操作工人根據具體情況自已確定，以簡化工藝文件。在成批大量生產中，則應科學地、嚴格地選擇切削用量，以充分發揮高效率設備的潛力和作用。

對于本設計，在機床、刀具、加工余量等已確定的基礎上，要求學生用公式計算1道工序的切削用量，其余各工序的切削用量可由《切削用量手冊》或其它相關資料中查得。

（4）計算時間定額

課程設計作為一種對時間定額確定方法的了解，可只確定1道工序的單件時間定額，可采用查表法或計算法確定。

6、填寫工藝文件

上述零件工藝規程設計的結果需以圖表、卡片和文字材料表達出來，以便貫徹執行，這些圖表、卡片和文字材料統稱為工藝文件。在生產中使用的工藝文件很多，常用的有機械加工工藝過程卡片、機械加工工序卡片等，格式詳見機械行業標準《工藝規程格式JB/T9165。2--1998》。如果將前述各項內容以及各工序加工簡圖填入機械加工藝過程卡片、機械加工工序卡片，這樣做符合工廠實際要求，但篇幅較大。

為減少篇幅，采用課程設計專用的機械加工藝過程卡片、機械加工序卡片，分別填入課程設計專用的機械加工藝過程卡片、機械加工工序卡片，也可以一并填入機械加工藝過程綜合卡片。

機械加工序卡片中的工序簡圖可按比例縮小，用盡量少的投影視圖繪出。簡圖也可以只畫出與加工部位有關的局部視圖，除加工面、定位面、夾緊面、主要輪廓面外，其余線條均可省略，以必需、明了為度。

簡圖中的加工表面用粗實線表示，其余均用細實線。應標明各加工表面在本工序加工后的尺寸、公差及表面粗糙度。對定位、夾緊表面應以規定符號標明，詳見《機械加工定位、夾緊符號JB/T5061--1991》

6、設計專用夾具

在完成零件機械加工工藝規程設計的基礎上，設計某道工序的專用夾具，顯然該零件的生產綱領、零件圖和工序圖是夾具設計的依據。生產綱領決定了夾具的復雜程度和自動化程度；零件圖給出了工件的尺寸、形狀和位置精度、表面粗糙度等具體要求；工序圖則給出了夾具所在工序的零件的工序基準、工序尺寸、已加工表面、待加工表面，以及本工序的定位、夾緊原理方案，這是夾具設計的直接依據。

（1）制訂總體方案，繪制結構草圖

專用夾具總體方案的確定是一項十分重要的設計程序，方案的優劣往往決定了夾具設計的成功與失敗，因此必須充分地進行研究和討論，以確定最佳方案而不應急于繪圖，草率從事。

繪制草圖可以徒手畫，也可以按尺寸和比例畫，直接在繪圖紙上邊畫邊算邊修改。只畫主要部位，不必畫同細部結構。草圖的繪制過程如下。

①以工人在本工序加工時所面對的工件位置為主視圖，在草圖上用雙點劃線勾勒出工件三視圖的輪廓，注意必須畫出定位表面、夾緊表面和待加工表面，有時需對零件圖做必要的轉換。

②根據該道工序的加工要求和基準的選擇，確定工件的定位方式及定位元件的結構。這是一個將工序簡圖上的定位方法具體實現的過程，要選擇好定位元件及定位元件在夾具上的安裝方式，將這些定位元件在草圖上的被加工零件相應位置上畫出。

③確定刀具的導向、對刀方式，選擇導向、對刀元件。一般來說，不同類型的夾具（鉆夾具、鏜夾具、銑夾具等），其刀具的導向、對刀方式也不同。設計時，要先確定是哪種類型的夾具，再有針對地選擇其導向、對刀方式。同樣也把選定的導向、對刀元件及其安裝方式在草圖上的被加工零件相應位置上畫出。

④按照夾緊的基本原則，確定工件的夾緊方式、夾緊力的方向和作用點的位置，選擇合適的夾緊機構，在草圖的被加工零件相應位置上畫出。

⑤確定其它元件或裝置的結構形式、如連接件、分度裝置等。這些結構都有一些常用的標準結構和標準件，在資料中找到后選擇確認。同樣把它們在草圖的被加工零件相應位置上畫出。

⑥設計夾具體。通過夾具體將定位元件、對刀元件、夾緊元件、其它元件等所有裝置連接成一個整體。夾具體還用于保證夾具相對于機床的正確位置，銑夾具要有定位鍵，鉆夾具注意鉆模板的結構設計、車夾具注意與主軸連接的結構設計等。

⑦計算定位誤差和夾緊力。夾具結構草圖畫好后，應對夾具的定位誤差進行分析計算，校核制訂夾具公差和技術要求能否滿足工件工序尺寸公差和技術要求。計算結果如超差時，需要改變定位方法或提高定位元件、定位表面的制造精度，以減少定位誤差，提高加工精度。有時甚至要從根本上改變工藝路線的安排，以保證零件的加工能順利進行。

采用機動夾緊時還應計算夾緊力。應該指出，由于加工方法、切削刀具以及裝夾方式千差萬別，夾緊力的計算在有些情況下是沒有現成公式可以套用的，所以需要同學們根據過去所學的理論進行分析研究以決定合理的計算方法。

(2)繪制夾具裝配圖。

畫夾具裝配圖是夾具設計工作中重要的一環，注意事項如下。

①盡量采用1：1的比例繪制，使圖形具有良好的直觀性。根據視圖大小，也可采用1：2或2：1比例。

②用雙點劃線繪制被加工零件的外形輪廓、定位基準面、夾緊表面和加工表面。工件在圖中作透明處理，不影響夾具元件的投影。

③盡可能以操作者正面相對位置的視圖為主視圖，視圖多少以能完整、清晰地表達夾具的工作原理、結構和各種元件間的裝配關系為準。一般情況下，最好畫出三視圖，必要時可畫出局部視圖或剖面圖。

④參考草圖，合理選擇和布置視圖，注意在各個視圖間留有足夠的距離，以便于引出件號、標注尺寸和技術要求。在適當的位置上畫上縮小比例的工序圖，以便于審核、制造、裝配、檢驗者在閱圖時對照。

⑤裝配圖按夾緊機構應處于夾緊狀態繪制。對某些在使用中位置可能變化且范圍較大的夾具，例如夾緊手柄或其他移動或轉動元件，必要時以雙點劃線局部地表示出其極限位置，以便檢查是否與其它元件、部件、機床或刀具相干涉。

⑥為減少加工表面面積和加工行程次數，夾具體上與其它夾具元件相接觸的結合面一般應設計成等高的凸臺，凸臺高度一般高出非加工鑄造表面3-5mm。若結合面用其它方法加工時，其結構尺寸也可設計成沉孔或凹槽。

⑦夾具體上各元件應與夾具體可靠連接。為保證工人操作安全，一般采用內六角圓柱頭螺釘（GB/T 70.1--2000）沉頭連接堅固，若相對位置精度要求較高，還需用兩個圓柱銷（GB/T 119--2000）定位。

⑧對于標準部件或標準機構，如標準液壓油缸、汽缸等，可不必將結構剖示出來。

⑨裝配圖繪制完成后，按一定順序引出各元件和零件的件號。一般從夾具體為件號1開始，順時針引出各個件號。如果夾具元件在工作中需要更換（如鉆、擴、鉸的快換鉆套），應在一條引出線端引出三個件號。

⑩如果某幾個零件在使用中需要更換，在視圖中是以某個零件畫出的，為表達更換的零件，可用局部剖面表示更換零件的裝配關系，并在技術要求或局部剖面圖下面加以說明。

此外，夾具裝配圖上應合理標注尺寸、公差和技術要求。最后應畫出標題欄和零件明細表，寫明零件名稱、數量、材料牌號、熱處理硬度等內容。

（3）繪制零件圖

繪制1個關鍵的、非標準的夾具零件，如夾具體等。根據已繪制的裝配圖繪制專用零件圖，具體要求如下：

①零件圖的投影應盡量與總圖上的投影位置相符合，便于讀圖和核對；

②尺寸標注應完整、清楚，避免漏注，既便于讀圖，又便于加工；

③應將該零件的形狀、尺寸、相互位置精度、表面粗糙度、材料、熱處理及表面處理要求等完整地表示出來；

④同一工種加工表面的尺寸應盡量集中標注；

⑤對于可在裝配后用組合加工來保證的尺寸，應在其尺寸數值后注晨“按總圖”字樣，如，鉆套之間、定位銷之間的尺寸等；

⑥要注意選擇設計基準和工藝基準；

⑦某些要求不高的形位公差由加工方法自行保證，可省略不注；

⑧為便于加工，尺寸應盡量按加工順序標注，以免進行尺寸換算。

8、編寫課程設計說明書

編寫設計說明書是整個課程設計的一個重要組成部分。通過編寫說明書，進一步培養學生分析、總結和表達的能力，鞏固、深化在設計過程中所獲得的知識。

說明書是課程設計的總結性文件。在完成課程設計全部工作之后，學生應將全部設計工作依照先后順序編寫成設計說明書。要求語言簡練，文字通順，圖例清晰。說明書應概括地介紹設計全貌．對設計中的各部分內容應作重點說明、分析論證及必要的計算。要求系統性好，條理清楚，圖文并茂，充分表達自己的見解，力求避免抄書。文內公式、圖表、數據等出處，應以“[ ]”注明參考文獻的序號。

學生從設計一開始就應隨時逐項記錄設計內容、計算結果、分析意見和資料來源，以及教師的合理意見、自己的見解與結論等。每一設計階段后，隨即可整理、編寫出有關部分的說明書，待全部設計結束后，只要稍加整理，便可裝訂成冊。

一份完整的說明書一般包括以下一些項目：

(1)封面。

(2)目錄。

(3)設計任務書。

(4)緒論或前言。

(5)對零件的工藝分析，包括零件的作用、結構特點、結構工藝性、關鍵表面的技術要求分析等。

(6)工藝設計與計算。

①毛坯選擇與毛坯圖說明；

②工藝路線的確定，包括粗、精基準的選擇，各表面加工方法的確定，工序集中與分散的考慮，工序順序安排的原則，加工設備與工藝裝備的選擇，不同方案的分析比較等；

③加工余量、切削用量、工時定額的確定(說明數據來源，計算教師指定工序的時間定額)；

④工序尺寸與公差的確定(只進行教師指定的工序尺寸的計算，其余只需簡要說明)。

(7)夾具設計。

①設計思想與不同方案對比； ②定位分析與定位誤差計算； ③對刀及導引裝置設計；

④夾緊機構設計與夾緊力計算；

⑤夾具操作動作說明(也可和第①項合并進行)。(8)設計總結或心得體會。

(9)參考文獻書目(書目前排列序號，以便于正文引用)。

第二篇：機械制造工藝學課程設計任務書

機械設計制造及其自動化專業

機械制造工藝學課程設計任務書

機械制造工藝學課程設計是對本專業學生設計能力的一次綜合訓練，是對學生掌握、運用專業基礎知識情況的考查，綜合反映出學生的分析能力、計算能力、設計能力以及邏輯思維語言表達能力。

設計題目：設計 “XXX”零件的機械加工工藝規程及工藝裝備 生產綱領：10000件/年

設計要求：每人針對零件加工過程中的某一個或幾個工步、工序制定裝夾方案，可采用氣動、液壓、手動形式。

設計工作量：

1、夾具裝配圖1張（根據實際需要，A1或A2均可，手繪）繪圖比例一般為1:1；

主視圖應取操作者實際工作位置； 零件視為“假想體”，雙點劃線繪制輪廓； 夾緊機構處于夾緊狀態。

2、設計說明書 1份（7～10頁，手寫）(1)制訂簡單的工藝路線（工藝規程）；

(2)本道工序（選擇設計夾具的這道工序）設計。工藝參數的確定； 定位基準的選擇； 定位誤差分析；

切削力及夾緊力計算等。設計時間：1周 設計圖紙要求：

(1)圖紙規范，符合國家標準；

(2)結構設計合理、正確；

(3)結構表達正確；(4)圖面清晰、整潔；(5)尺寸、配合標注完整；

(6)文字表達準確、工整。

設計說明書要求：

(1)撰寫規范、條理清晰；(2)計算內容正確、完整。參考文獻：

1.趙家齊.機械制造工藝學課程設計指導書.2版.北京：機械工業出版社，1998.2.機床夾具設計集錦.北京：機械工業出版社，2010.3.哈爾濱工業大學，上海工業大學.機床夾具設計.上海：上海科學技術出版社，1980.4.王先逵.機械加工工藝手冊.2版.北京：機械工業出版社，2007.5.王棟.機械制造工藝學課程設計指導書.北京：機械工業出版社，2010.6.李益民.機械工藝設計簡明手冊.北京：機械工業出版社，1994.7.趙長發.機械制造工藝學.3版.哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社, 2013.8.機床夾具圖冊、機械工藝師手冊、機械工程師手冊、機械設計手冊等相關的參考資料。

第三篇：機械制造工藝學課程設計指導書

機械制造工藝學課程設計

夾具設計指導書

一、實驗目的

1、學會應用所學知識分析具體實際零件的工藝過程，以培養學生利用機械制造工藝學的知識獨立分析和解決工程實際問題的能力；

2、學生通過實驗，掌握夾具的設計過程，把所學夾具設計理論與生產實踐結合起來，從而鞏固和深化所學知識。

二、夾具設計的基本要求

1、保證工件的加工精度；

2、夾具總體方案應與生產綱領相適應；

3、操作方便，工作安全，能減輕工人勞動強度；

4、便于排屑；

5、有良好的結構工藝性。

三、夾具設計的一般步驟

1、研究原始資料，明確設計要求

① 讀被加工零件的零件圖和裝配圖，了解零件的作用、結構特點、材料及技術要求；

② 研究零件的工藝規程，充分了解本工序的加工內容和加工要求； ③ 調查了解同類零件所使用過的夾具及使用情況。

2、擬定夾具結構方案，繪制夾具結構草圖

① 由定位基準、六點定位原理確定工件的定位方法，選擇定位元件； ② 確定刀具引導方式，設計引導裝置或對刀裝置； ③ 確定工件的夾緊方法，設計夾緊機構； ④ 確定其他元件或裝置的結構形式； ⑤ 確定夾具體的總體結構。

一般擬定二個以上的方案進行比較。

3、繪制夾具總圖，標注有關尺寸及技術要求

① 夾具總圖按國家標準繪制，一般比例為1：1，也可1：2，1：5，或2：1； ② 主視圖取操作者實際工作位置； ③ 繪制總圖順序

4、繪制零件圖

在夾具總圖中的非標準件要繪制零件圖。

5、編制加工工藝和規程

6、加工夾具零件。

四、課程學時安排

1、研究原始資料，明確設計要求——三學時，分組討論，提出分析結論，各組派出一位代表匯報，各組對其進行評分，去掉一最高分，最低分，計算平均值。

2、擬定夾具結構方案，繪制夾具結構草圖——三學時，分組討論，提出分析結論，各組派出一位代表匯報，各組對其進行評分，去掉一最高分，最低分，計算平均值。

3、繪制夾具總圖，標注有關尺寸及技術要求，繪制零件圖——三學時，分組討論，提出分析結論，各組派出一位代表匯報，各組對其進行評分，去掉一最高分，最低分，計算平均值。

4、編制加工工藝和規程，加工夾具零件——九學時，分組討論，提出加工工藝，每人加工一個零件，各組派出一位代表匯報，各組對其進行評分，去掉一最高分，最低分，計算平均值。

5、每人獨立提出一份夾具設計、加工工藝的總結報告。

五、實驗報告

實驗結束后，要求每個學生結合實驗大綱，寫出實驗報告，內容要準確、通順、簡潔，并附有必要的分析簡圖、設計零件圖和數據，送交指導教師審查。

六、實驗成績評定

由指導老師根據學生的實驗報告、質疑和考核情況、學生的學習態度等綜合評定。

七、實驗計劃

時間：課程結束前的6周 地點：學校金工實習車間 零件名稱：參見課程設計任務書

組織形式：集體前往參觀、在現場講解，分組實驗，獨立設計。學時：18h

第四篇：機械制造工藝學課程設計任務書(課程設計)

機械制造工藝學課程設計任務書

一、課程設計的目的與要求

1、運用機械制造工藝學及有關課程(工程材料與熱處理、機械設計、公差與技術測量、金屬切削機床、金屬切削原理與刀具等)的知識，結合生產實踐，獨立地分析和解決工藝問題，初步具備編制中等復雜程度零件機械加工工藝規程的能力。

2、掌握查閱、應用有關手冊、規范、圖表等技術資料的能力。

二、課程設計的內容

1、根據生產類型，對零件進行工藝分析，繪制零件圖；

2、選擇毛坯種類及制造方法，繪制毛坯圖(零件——毛坯合圖)；

3、擬訂零件的機械加工工藝過程；

4、選擇各工序的加工設備及工藝裝備(刀具、夾具、量具、輔具)，確定各工序切削用量及工序尺寸，計算某一代表工序的工時定額；

5、填寫工藝文件；

6、撰寫設計說明書。具體要求：

1、零件CAD圖 1張

2、機械加工工藝過程卡片 1套

3、機械加工工序卡片 1套

4、課程設計說明書 1份（注：要求提交紙質文件和電子版各一份）

第五篇：機械制造工藝學 課程設計說明書

設計說明書

課程名稱：題目名稱：班 級：姓 名：學 號：指導教師：評定成績：教師評語： 機械制造工藝學

輸出軸加工工藝及夾具設計 XX級 機械設計制造及自動化 專業 X 班 XXX XXXXXXXXXXXX XXXXXXXXX

指導老師簽名：

年 月 日

目錄

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

1、零件的工藝分析及生產類型的確定..................................................3 技術要求分析...................................................................3 零件的工藝分析.................................................................3...................................................................................3

2、選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖..............................................3 選擇毛坯.......................................................................3 毛坯尺寸的確定.................................................................4

3、選擇加工方法，制定加工藝路線....................................................5 定位基準的選擇.................................................................5 零件表面加工方法的選擇.........................................................5 制定藝路線.....................................................................6

4、工序設計........................................................................7 選擇加工設備與工藝裝備.........................................................7 選擇機床 根據工序選擇機床..................................................7 選用夾具...................................................................7 選用刀具...................................................................8 選擇量具...................................................................8 確定工序尺寸...................................................................8

5、確定切削用量及基本工時.........................................................10 切削用量。...................................................................10 基本時間......................................................................12

6、夾具設計.......................................................................12 定位方案......................................................................12 分度設計......................................................................13 切削力和夾緊力的計算..........................................................13

7、結論..........................................................................14 參考文獻..........................................................................14 致 謝............................................................................15 附錄..............................................................................15

輸出軸加工工藝及夾具設計

摘 要：機械制造業的發展對世界經濟起著非常重要的作用，而機械加工工藝的編制是機械制造技術的重要組成部分和關鍵工作。本文論述的是輸出軸的加工工藝和夾具設計，著重于幾個重要表面的加工，具有一定的尺寸、形狀、位置要求，還有一些強度、表面粗糙度要求等，然而這些都會在文中得以體現。

關鍵詞：制造；輸出軸；加工工藝；夾具；

前言

機械制造工藝學課程設計是在我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業之后進行的。這是我們進行畢業設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的鏈接，也是一次理論聯系實際訓練。因此，它在我們的大學學習生活中占有十分重要的地位。就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的現代化建設打下一個良好的基礎。我也相信通過課程設計能將零碎的知識點都聯系起來，系統而全面的做好設計。

本次課程設計是機械制造工藝學這門課程的一個階段總結，是對課堂中學習的基本理論和在生產實習中學到的實踐知識的一個實際應用過程。由于知識和經驗所限，設計會有許多不足之處，所以懇請老師給予指導。

零件的工藝分析及生產類型的確定

技術要求分析

題目所給定的零件車床輸出軸，其主要作用，一是傳遞轉矩，使車床主軸獲得旋轉的動力；二是工作過程中經常承受載荷；三是支撐傳動零部件。零件的材料為45鋼，是最常用中碳調質鋼，綜合力學性能良好，淬透性低，水淬時易生裂紋。綜合技術要求等文件，選用鑄件。

零件的工藝分析

從零件圖上看，該零件是典型的零件，結構比較簡單，其主要加工的面有φ

55、φ60、φ65、φ75、φ176的外圓柱面，φ50、φ80、φ104的內圓柱表面，10個φ20的通孔，圖中所給的尺寸精度高，大部分是IT6級；粗糙度方面表現在鍵槽兩側面、φ80內圓柱表面為Ra3.2um,大端端面為Ra3.2um,其余為Ra12.5um，要求不高；位置要求較嚴格，表現在φ55的左端面、φ80內孔圓柱面對φ75、φ60外圓軸線的跳動量為0.04mm, φ20孔的軸線對φ80內孔軸線的位置度為φ0.05mm,鍵槽對φ55外圓軸線的對稱度為.0.08mm；熱處理方面需要調質處理，到200HBW，保持均勻。通過分析該零件，其布局合理，方便加工，我們通過徑向夾緊可保證其加工要求，整個圖面清晰，尺寸完整合理，能夠完整表達物體的形狀和大小，符合要求。

選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖

選擇毛坯

毛坯種類的選擇決定與零件的實際作用，材料、形狀、生產性質以及在生產中獲 3

得可能性，毛坯的制造方法主要有以下幾種：

1、型材

2、鍛造

3、鑄造

4、焊接

5、其他毛坯。根據零件的材料，推薦用型材或鍛件，但從經濟方面著想，如用型材中的棒料，加工余量太大，這樣不僅浪費材料，而且還增加機床，刀具及能源等消耗，而鍛件具有較高的抗拉抗彎和抗扭強度，沖擊韌性常用于大載荷或沖擊載荷下的工作零件。本零件生產批量為中批量，所以綜上所敘選擇鍛件中的模鍛。

毛坯尺寸的確定

毛坯（鍛件）圖是根據產品零件設計的，經查《機械加工工藝手冊》《金屬機械加工工藝人員手冊》知精車-半精車-粗車各余量,從而可得毛坯余量<或查表得到>,見表１。鑄件的外圓角半徑按表5-12確定，內圓角半徑按5-13確定。結果為：外圓角半徑：r?2；內圓角半徑：R?3。按表5-11，外模鍛斜度??5?，內模鍛斜度??7?。下圖為本零件的毛坯圖

圖1毛坯圖

Fig 1 t rough map

選擇加工方法，制定加工藝路線

定位基準的選擇

本零件為帶孔的管狀零件，孔是其設計基準（亦是裝配基準和測量基準），為避免由于基準不重合而產生的誤差，應選孔為定位基準，即遵守“基準重合”的原則。具體而言，即選?48孔及一端面作為精基準。由于本零件全部表面都需要加工，而孔作為精基準，應先進行加工，因此應選外圓及一端面為粗基準。

零件表面加工方法的選擇

加工階段的劃分

當零件的加工質量要求較高時,往往不可能用一道工序來滿足要求,而要用幾道工序逐步達到所要求的加工質量和合理地使用設備、人力,零件的加工過程通常按工序性質不同,可以分為粗加工,半精加工,精加工三個階段。

①粗加工階段：其任務是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品，因此，主要目標是提高生產率，去除內孔，端面以及外圓表面的大部分余量，并為后續工序提供精基準，如加工φ176、φ

55、φ60、φ65、φ75外圓柱表面。②半精加工階段：其任務是使主要表面達到一定的精加工余量，為主要表面的精加工做好準備，如φ

55、φ60、φ65、φ75外圓柱面，φ80、φ20孔等。

③精加工階段：其任務就是保證各主要表面達到規定的尺寸精度，留一定的精加工余量，為主要表面的精加工做好準備，并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度要求，主要目標是全面保證加工質量。

基面先行原則

該零件進行加工時，要將端面先加工，再以左端面、外圓柱面為基準來加工，因為左端面和φ55外圓柱面為后續精基準表面加工而設定的，才能使定位基準更準確，從而保證各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出來。

先粗后精

即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗車將在較短時間內將工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金屬切削效率，另一方面滿足精車的余量均勻性要求，若粗車后留余量的均勻性滿足不了精加工的要求時，則要安排半精車，以此為精車做 5

準備。

先面后孔

對該零件應該先加工圓柱表面，后加工孔，這樣安排加工順序，一方面是利用加工過的平面定位，穩定可靠，另一方面是在加工過的平面上加工孔，比較容易，并能提高孔的加工精度，所以對于輸出軸來講先加工φ75外圓柱面，做為定位基準再來加工其余各孔。

工序劃分的確定

工序集中與工序分散：工序集中是指將工件的加工集中在少數幾道工序內完成每道工序加工內容較多，工序集中使總工序數減少，這樣就減少了安裝次數，可以使裝夾時間減少，減少夾具數目，并且利于采用高生產率的機床。工序分散是將工件的加工分散在較多的工序中進行，每道工序的內容很少，最少時每道工序只包括一簡單工步，工序分散可使每個工序使用的設備，刀具等比較簡單，機床調整工作簡化，對操作工人的技術水平也要求低些。

綜上所述：考慮到工件是中批量生產的情況，采用工序分散

輔助工序的安排：輔助工序一般包括去毛刺，倒棱角，清洗，除銹，退磁，檢驗等。

熱處理工序的安排

熱處理的目的是提高材料力學性能，消除殘余應力和改善金屬的加工性能，熱處理主要分預備熱處理，最終熱處理和內應力處理等，本零件CA6140車床輸出軸材料為45鋼，在加工過程中預備熱是消除零件的內應力，在毛坯鍛造之后。最終熱處理在半精車之后精車之前，按規范在840℃溫度中保持30分鐘釋放應力。

制定藝路線

按照先加工基準面，先粗后精，基準統一等原則，該零件加工可按下述工藝路線進行。

工序1 粗車圓柱面φ176及端面。

工序2 粗車圓柱面φ

55、φ60、φ65和φ75和及臺階面。工序3 精車φ176外圓柱面及倒角。

工序4 半精車圓柱面φ

55、φ60、φ65和φ75和及臺階面。工序5 精車圓柱面φ

55、φ60、φ65和φ75和及臺階面。工序6 倒角。

工序7 粗鏜內孔φ50、φ80、φ104。工序8 精鏜內孔φ50、φ80、φ104。工序9 鉆孔103φ20。工序10 擴孔103φ20。工序11 鉸孔103φ20。工序12 銑鍵槽16310。工序13 鉆斜孔23φ8。工序15 去毛刺。工序15 終檢。

工序設計

選擇加工設備與工藝裝備

選擇機床 根據工序選擇機床

（1）工序1、2、3、4和5是粗車和精車。各工序的工步數不多，大批大量生產不要求很高的生產率，故選用臥式車床就能滿足要求。本零件外廓尺寸不大，選用最常用的CA6140型臥式車床。

（2）工序7、8為鏜削。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回轉體，故宜在車床上鏜孔，選用C616A型臥式車床。

（3）工序12銑削。工序工步簡單，外廓尺寸不大，考慮本零件屬成批大量生產，所選機床使用范圍較廣泛為宜，故可選常用用的X61W型銑床能滿足加工要求。

（4）工序9、10和11是擴、鉆、鉸孔。可采用專用的分度夾具在立式鉆床上加工，故選用Z525。

選用夾具

本零件除銑銷，鉆小孔等工序需要專用夾具外，其他各工序使用通用夾具即可。前車銷工序用三爪自定心卡盤和心軸。

選用刀具

由于刀具材料的切削性能直接影響著生產率，工件的加工精度，已加工表面質量，刀具的磨損和加工成本，所以正確的選擇刀具材料是加工工藝的一個重要部分，刀具應具有高剛度，足夠的強度和韌度，高耐磨性，良好的導熱性，良好的工藝性和經濟性，抗粘接性，化學穩定性。由于零件車床輸出軸材料為45鋼，推薦用硬質合金中的YT15類刀具，因為加工該類零件時摩擦嚴重,切削溫度高,而YT類硬質合金具有較高的硬度和耐磨性,尤其具有高的耐熱性,在高速切削鋼料時刀具磨損小壽命長,所以加工45鋼這種材料時采用硬質合金的刀具。粗車外圓柱面： 90°半精車，精車外圓柱面：前角為90°的車刀。鉆頭：高速鋼刀具，直徑為φ30；直徑為φ18；擴孔鉆：直徑為φ19.8；鉸刀：直徑為φ20。鏜刀，刀桿長度為200.B3H＝16325。

選擇量具

本零件屬大批大量生產，一般配情況下盡量采用通用量具。根據零件表面的精度要求、尺寸和形狀特點，參考參考文獻[4]》相關資料，選擇如下：讀數值0.02、測量范圍0～150游標卡尺，讀數值0.01、測量范圍0～150游標卡尺。讀數值0.01、測量范圍50～125的內徑千分尺，讀數值0.01、測量范圍50～125的外徑千分尺，讀數值0.01、測量范圍50～125的內徑百分表（表5-108）。

確定工序尺寸

確定圓柱面的工序尺寸 圓柱表面多次加工的工序尺寸只與加工余量有關。前面已確定各圓柱面的總加工余量（毛坯余量），應將毛坯余量分為各工序加工余量，然后由后往前計算工序尺寸。中間工序尺寸的公差按加工方法的經濟精度確定。本零件各圓柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度見下表：

表3外圓柱面φ176 軸段加工余量計算

Tab3

工序間

工序名稱

余量/mm 精車 粗車 毛坯 2 3

經濟精度/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

標注工序

?176?0.14

?179?0.4

?181?2

表4外圓柱面φ55軸段加工余量計算

Tab4

工序間

工序名稱

余量/mm 精車 半精車 粗車 毛坯 1.0 1.5

經濟精度/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

標注工序

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軸段加工余量計算

工序間

工序名稱

余量/mm 精車

半精車

粗車 毛坯 1.0 1.5

工

序

經濟精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

工序基本尺寸/mm

標注工序 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軸段加工余量計算

Tab5

工序間

工序名稱

余量/mm 精車

半精車

粗車 毛坯 1.0 1.5

經濟精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

尺寸/mm

尺寸公差/mm

工

序

工序基本

標注工序

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軸段加工余量計算

工序間

工序名稱

余量/mm 精車

半精車 1.0 1.5

工

序

經濟精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

工序基本尺寸/mm

標注工序 尺寸公差/mm

IT6 IT10

1.6 3.2

76

?750?0.019 ?760?0.120

粗車 毛坯 2.5

IT12 ±2

6.3

77.5 80

?77.50?0.30

?80?2

表5φ104內孔加工余量計算

Tab5

工序間

工序名稱

余量/mm 精鏜

粗鏜

毛坯 1.8 3.2

經濟精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

尺寸/mm

尺寸公差/mm

?0.035 ?1040工

序 工序基本標注工序

IT7 IT10 ±2

3.2 6.3

103.2 99

?0.140 ?103.20 ?99?2

表5φ80內孔加工余量計算

Tab5

工序間

工序名稱

余量/mm 精鏜

粗鏜

毛坯 1.5 2.5

經濟精度/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 工序基本標注工序

IT7 IT10 ±2

3.2 6.3

78.5 76 ?76?2

表5φ50內孔加工余量計算

Tab5

工序間

工序名稱

余量/mm 精鏜

粗鏜

毛坯 1.5 2.5

經濟精度/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 工序基本標注工序

IT7 IT10 ±2

3.2 6.3

48.5 46 ?46?2

確定切削用量及基本工時

切削用量包括背吃刀量ap、進給量f和切削速度v。確定順序是確定ap、f，再確定v。本說明書選取工序1粗車外圓?55mm為例確定其切削用量及基本時間。

切削用量。

本工序為粗車。已知加工材料為45鋼，鍛件，有外皮；機床為CA6140型臥式車

床，工件裝夾在三爪自定心卡盤中。

確定?55mm外圓的切削用量。

所選刀具為YT15硬質合金可轉位車刀，根據表5-112，由于CA6140機床的中心高為200mm，故選用刀桿尺寸B3H=16mm325mm，刀片厚度為4.5mm。根據表5-133，選擇車刀幾何形狀為卷槽帶倒棱型前刀面，前角?0?12?，后角?0?6?、主偏角???90?、,副偏角???10?、刃傾角?s?0?、刀尖圓弧半徑???0.8mm。

（1）確定背吃刀量ap 由于粗車雙邊余量為2.5mm，則ap＝2.25mm。

（2）確定進給量f 根據表5-114，在粗車鋼件、刀桿尺寸為16mm?25mm、ap?3mm、工件直徑為60~100mm時，f?0.5~0.9mm/r。按CA6140機床的進給量選擇f?0.65mm/r。確定的進給量尚需滿足機床進給強度的要求，故需進行校驗。

根據表5-55，CA6140機床進給機構允許的進給力Fmax?3530N。

根據表5-123，當鋼材?b?570~670MPa、aP?2.0mm、f?0.75mm/r，?r?45?，v?65m/min(預計)時，進給力Ff?760N。

Ff的修正系數為k?0Ff?1.0，k?sFf?1.0，kk?Ff?1.17,故實際進給力為Ff?760?1.17N?889.2N，由于Ff?Fmax，所選的f?0.65mm/r可用。

（3）選擇車刀磨鈍標準及耐用度 根據表5-119，車刀后刀面最大磨損量取為1mm，可轉位車刀耐用度T?60min。

（4）確定切削速度v 根據表5-120，當用YT15硬質合金車刀加工鋼材時，aP?2.0mm，f?0.75mm/r時，切削速度v?97m/min。

切削速度的修正系數為?sv?0.8，?tv?0.65，??Tv?0.81，?Tv?1.0，?Mv???v?1.0表2-9。則有：v?97?0.8?0.65?0.81m/min?40.9m/min 1000v1000?40.9n??r/min?203.4r/min

?d??64按CA6140機床的轉速選擇n?185r/min?3.08r/s,則實際切削速度v?37.2m/min。

最后確定切削用量為：

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

基本時間

確定粗車外圓?55的基本時間t 根據《機械制造工藝學》公式4-23車外圓基本時間為： 根據《機械制造工藝學》公式4-23車外圓基本時間為：

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，則Tj?83.4?2s?43s

0.65?3.08其余工步切削用量及基本工時計算從略

夾具設計

本夾具是第11道工序鉆2??8通孔的專用夾具。刀具為直柄麻花鉆8-L GB/T 6135.3－1996。

在給定的零件中，對本步加工的定位并未提出具體的要求，是自由公差，定位要求較低。因此，本設計的重點應在卡緊的方便性與快速性以及實現鉆孔的分度上。下面是夾具設計過程：

定位方案

夾具特點，工件以另一端面和鍵槽定位，通過軸心，用螺栓夾緊。結構簡單，制造容易。分度副間有污物時，不直接影響分度副的接觸。缺點是無法補償分度度間的配合間隙對分度精度的影響。分度板孔中一般壓入耐磨襯套，與圓柱定位銷采用H7/g6配合。其結構圖如圖3所示：

圖3 2??8夾具裝配圖 Fig 3

2??6fixture assembly

分度設計

通過分度盤來實現。擰緊螺母，并通過開口墊圈將工件夾緊。轉動手柄，可將分度盤松開。此時用捏手將定位銷從定位套中拔出，使分度盤連同工件一起回轉180°，將定位銷重新插入定位套中，即實現了分度。再將手柄轉回，銷緊分度盤，即可進行加工。

切削力和夾緊力的計算

本工序加工是鉆削可估算其夾緊力，其為螺旋夾緊機構。實際效果可以保證可靠的卡緊。

根據公式：

`MQ?WK[r`tan?1?rZtan(???2)]1?0

MQ——原動力（N2mm）WK——實際所需夾緊力

r`——螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑（mm）

rZ——螺紋中徑之半(mm)?——螺紋升角（°）

?1——螺桿端部與工件間的當量摩擦角（°）

``——螺旋副的當量摩擦角（°），?2?cot?2tan?2 cos??0——除螺旋機構以外的效率，其值為0.85~0.958。

參數:Wk = 100

使用快速螺旋定位機構快速人工卡緊，調節卡緊力調節裝置，即可指定可靠的卡緊力。結論

此次課程設計確定了填料箱蓋從鑄件毛坯到成品在大量成批生產時的工藝過程，同時也設計了其中一道鉆孔工序的夾具。

作為本學期的最后一次課程設計，需要我們綜合前階段所學習的機械制圖、金屬工藝學、金屬材料、機械設計基礎、互換性與測量技術、機械制造工藝學等多門課程的知識，同時還要運用數學、力學等基礎學科知識以及設計手冊上的標準。所以此次課程設計是我們本科階段學習的知識的鞏固，也是一個總結。

參考文獻

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致 謝

機械制造工藝學課程設計是學完了機械制造工藝學基礎和大部分專業課，并進行了生產實習的基礎上進行的又一個實踐性教學環節。這次課程設計過程中遇到了不少困難，在老師的幫助下和在圖書館查閱資料，最終解決了困難。而且，這次設計使我們能綜合運用機械制造技術基礎中的基本理論，并結合生產實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決了零件機械制造工藝問題，設計了機床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結構設計能力，為今后的畢業設計及未來從事的工作打下了良好的基礎。

附錄

附錄1：零件圖 附錄2：工藝卡 附錄3：夾具零件圖 附錄4：夾具裝配圖