范孝良王進峰康文利儲開宇
華北電力大學
機械製造及其自動化教研室
2023年4月
前言本課程設計指導書由製造教研室范孝良、王進峰、康文利編寫，並由張文建老師最終審定。在編寫過程中製造教研室的其他老師也提出了許多寶貴意見，由於編寫時間倉促，並受編寫者知識和現場經驗所限，本書中難免有疏漏和錯誤之處，希望使用本指導書的老師和同學不吝提出批評意見，以便於將來修訂時予以改正，對此我們將深表謝意。
製造技術課程設計是在進行了認識實習和學完了《機械製造技術基礎》課程之後進行的乙個設計性和實踐性教學環節。，提高學生的設計能力；同時也為學生今後作好畢業設計進行一次綜合訓練和準備。學生通過製造技術課程設計，應該在下述幾個方面得到鍛鍊：
1. 能熟練運用機械製造技術基礎課程以及先修課程中的基本理論知識和在認識實習中學到的實踐知識，正確地解決乙個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線的安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質量。
2. 提高結構設計能力。通過工具機夾具設計的訓練，使學生能應當獲得根據被加工零件的加工要求，在確保加工質量的前提下設計出高效、省力、經濟合理的工具機夾具的能力。
3. 學會使用手冊及圖表資料。掌握與本設計有關的各種參考資料的名稱、出處，做到能熟練運用。
1. 前提：在通用機床上使用專用夾具進行大批量生產。
2. 內容：
⑴ 編制某零件的機械加工工藝規程（工藝過程卡和指定工序的工序卡）；
⑵ 設計該零件某指定工序使用的專用夾具。
3. 具體要求：
⑴ 編制機械加工工藝卡片（教材p187表5-6，教材p188表5-7）
內容包括確定工序、切削用量、裝置、刀具、夾具、量具、工時定額。
⑵ 工具機夾具設計
① 完成夾具裝配圖1張（1#），要求正確標註輪廓尺寸、配合尺寸、調整尺寸及相關技術要求；
② 完成夾具體零件圖1張（1#），要求正確標註尺寸、公差、表面粗糙度及相關技術要求；
③ 完成指定的夾具零件圖1張，要求正確標註尺寸、公差、表面粗糙度及相關技術要求；
⑶ 撰寫設計計算說明書乙份，內容包括目錄、設計任務、工藝編制說明、工序分析，設計計算與結構引數確定、設計總結、引數資料等。
4. 紀律：規定設計時間為上午8：30～11：30，下午 3：00～ 5：00。在以上規定時間內所有學生必須到教室進行設計，有事必須向指導教師請假。
5. 時間安排：
⑴ 第1～3天：編制工藝規程；
⑵ 第4～8天：設計夾具、完成規定的圖紙；
⑶ 第9天：撰寫設計說明書；
⑷ 第10天：提交已完成的設計、進行答辯。
6. 分組：每班分為六個組。
1. 對零件進行工藝分析，畫零件圖
學生在得到設計題目以後，應首先對零件進行工藝分析。其主要內容包括：
⑴ 分析零件的作用及零件圖上的技術要求；
⑵ 分析零件主要加工表面的形狀、尺寸及位置精度、表面粗糙度以及設計基準等；
⑶ 分析零件的材質、熱處理及機械加工的工藝性要求。
所有圖紙均應按機械製圖國家標準仔細繪製。除特殊情況經指導老師同意外，均按1：1比例畫出。零件圖標題欄如圖1所示。
圖1 零件圖標題欄
2. 選擇毛坯的製造方式
毛坯的選擇應該根據生產批量的大小、零件的複雜程度、加工表面及非加工表面的技術要求等幾方面綜合考慮。正確地選擇毛坯的製造方式，可以使整個工藝過程更加經濟合理，故應慎重對待。在通常情況下，主要應根據生產型別來決定。
3. 制定零件的機械加工工藝路線
1 制定工藝路線。在對零件進行分析的基礎上，制定零件的工藝路線和劃分粗、精加工階段。對於比較複雜的零件，可以先考慮幾個加工方案，分析比較後，再從中選擇比較合理的加工方案。
2 選擇定位基準，進行必要的工序尺寸計算。根據粗、精基準選擇原則合理選定各工序的定位基準。當某工序的定位基準與設計基準不相符時，必須對工序尺寸進行換算。
3 選擇工具機及工、夾、量、刃具。工具機裝置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，一般應採用通用工具機和專用工夾具。
4 加工餘量及工序間尺寸與公差的確定。根據工藝路線的安排，要求逐道工序逐個表面地確定加工餘量。其工序間尺寸公差，按經濟精度確定。
乙個表面的總加工餘量，則為該表面各工序間加工餘量之和。在本設計中，對各加工表面的餘量及公差，學生可根據指導老師的決定，直接從《機械製造工藝設計簡明手冊》中查得。
5 切削用量的確定。在工具機、刀具、加工餘量等已確定的基礎上，要求學生用公式計算1～2道工序的切削用量，其餘各工序的切削用量可由切削用量手冊中查得。
6 畫毛坯圖。在加工餘量已確定的基礎上畫毛坯圖，要求毛坯輪廓用粗實線繪製，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、毛坯製造的分模面、圓角半徑和拔模斜度等。
7 填寫機械加工工藝過程卡片。將前述各項內容以及各工序加工簡圖，一併填入機械加工工藝過程卡片，卡片的尺寸規格由指導教師給定。
① 工序簡圖可以按比例縮小，並盡量用較少的投影繪出。簡圖中的加工表面用粗實線表示。對定位、加緊表面應以規定符號標明。
最後，應標明各加工表面在本工序加工後的尺寸、公差及表面粗糙度。
② 工序簡圖中的定位、夾緊符號應符合機械工業部標準jb/z174-82的規定。
4. 工藝裝備設計
結構設計的具體步驟如下：
1 確定設計方案，繪製結構原理示意圖。設計方案的確定是一項十分重要的設計程式，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，而不應急於求成，草率從事。學生在確定夾具設計方案時應遵循的原則是:
確保加工質量、結構盡量簡單、操作方便高效、製造成本低廉。如果把這四條原則單獨拿出來分析,有些是相互矛盾的，而設計者的任務就是要在設計實踐中綜合上述4條，通盤考慮，靈活運用所學知識，結合實際情況，注意分析研究，考慮相互制約的各種因素，確定最合理的設計方案。
2 選擇定位元件，計算定位誤差。在確定設計方案的基礎上，應按照加工精度的高低，需要消除自由度的數目以及粗、精加工的需要，按有關標準正確的選擇定位元件。選擇好定位元件以後，還應對定位誤差進行計算。
計算結果如超差時，需要改變定位方法或者提高定位元件、定位表面的製造精度，以減少定位誤差，提高加工精度。有時甚至要從根本改變工藝路線的安排，以保證零件的加工能順利進行。
3 計算所需的夾緊力，設計夾緊機構。設計時所進行的夾緊力計算，實際上是經過簡化了的計算。因為此時計算所得資料，僅為零件在切削力、夾緊力的作用下按照靜力平衡條件而求得的理論夾緊力。
為了保證零件裝夾的安全可靠，實際所需的夾緊力應比理論夾緊力大，即應對理論夾緊力乘以安全係數k，k的大小可從有關手冊中查得，一般k=1.5-2.5。
應該指出，由於加工方法、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。夾緊機構的功用就是將動力源提供的力正確、有效地施加到工件上去。同學可以根據具體情況，選擇並設計槓桿、螺旋、偏心、鉸鏈等不同的夾緊機構，並配合以手動、氣動、或液動的動力源，將夾具的設計工作逐步完善起來。
4 畫夾具裝配圖。畫夾具裝配圖是夾具設計工作中的重要的一環。畫夾具裝配圖時，應當遵循和注意以下各點：
① 本設計中，要求按1：1的比例畫夾具裝配圖。被加工零件在夾具上的位置，要用雙點劃線表示，夾緊機構應處於「夾緊」的位置上。
② 注意投影的選擇。應當用最少的投影將夾具的結構完全清楚的表達出來。因此，在畫圖之前，應當仔細考慮各檢視的配置和安排。
③ 所設計的夾具，不但機構合理，結構也應當合理，否則將不能正常工作。
④ 要保證夾具與工具機的相對位置及刀具與夾具的相對位置的正確性，即夾具上應具備定向鍵及對刀裝置。
⑤ 運動部件的運動要靈活，不能出現干涉和卡死的現象。迴轉工作台或迴轉定位部件應有鎖緊裝置，不能在工作中鬆動。
⑥ 夾具的裝配工藝性和夾具零件的可加工性要好。
⑦ 夾具中的運動零部件要有潤滑措施，夾具的排屑要方便。
⑧ 零件的選材、尺寸公差的標註以及**技術要求要合理。為便於審查零件的加工工藝性及夾具的裝配工藝性，從教學要求出發，各零部件盡量不採用簡化法繪製。
⑨ 對夾具裝配圖上尺寸標註要求。在夾具裝配圖上，一般只要求標註四種尺寸，即輪廓尺寸、配合尺寸、與加工有關的尺寸及與工具機關聯的尺寸。
模具製造技術課程設計指導書 1
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