机械专业课程设计.ppt

第7章 课程设计示例,【学习目标】1了解机械专业课程设计的内容2了解机械专业课程设计的过程和步骤3了解课程设计方法,7.1 课程设计任务书,本章提供了一个机械制造技术课程设计的实例，以便学生能系统了解机械加工工艺过程。具体如下。,机械制造技术课程设计任务书,7.1 课程设计任务书,指导教师签字：教研室主任签字：年 月 日,图7-1 离合器齿轮零件图,图7-2 CA6140车床轴离合器传动示意图,7.2 课程设计指导书,一、设计目的机械加工工艺与装备课程设计是机械类专业教学过程中极为关键的一个环节。该教学环节的实施，应使学生在机械绘图、机械制造工艺、夹具设计等方面进行一次较为全面的系统性训练，使学生掌握各种机床装备应用的基本技能，加强对机械制造技术的认识，熟悉机械零件的从毛坯到成品的生产过程，具备在生产第一线从事机械类加工技术的中等应用型人才的能力。,7.2 课程设计指导书,二、考核内容与要求考核内容包括下述部分。1编制零件机械加工工艺规程（1）分析零件三维立体结构，进行工艺分析，确定生产类型。（2）选择毛坯并确定其总余量，绘制零件-毛坯综合图。（3）拟定机械加工工艺规程。（4）计算和填写机械加工工艺卡片。2绘制机械加工工序简图3选择机床工艺装备4确定切削用量及工时定额5填写机械加工工艺工序卡片6撰写机械加工工艺及装备课程设计说明书7答辩,7.2 课程设计指导书,三、设计步骤学生在接到机械加工工艺与装备课程设计任务书后必须明确题意，然后进行下列工作。1分析零件图样，明确零件的结构形状，用计算机绘制零件图2根据零件图样，分析零件的工艺特点及主要加工表面和主要技术要求3计算生产纲领确定生产类型，从而初步认识本零件工艺安排的基本倾向，即工序分散还是集中，所需要设备，工装是采用通用的还是专用的。,3.设计步骤,7.2 课程设计指导书,4选择毛坯其程序如下：（1）确定毛坯基本性质，即选择铸件、锻件还是型材等；（2）确定毛坯形状；（3）规定毛坯精度等级；（4）确定毛坯余量（查表法）；（5）给出毛坯技术要求；（6）绘制零件-毛坯综合图（存盘并出图）。5确定零件上各加工表面的加工方法6正确选择定位基准要求分析选择依据和对加工精度的影响，同时确定各工件的定位、夹紧方式。,3.设计步骤,7.2 课程设计指导书,7安排各表面加工顺序，拟订工艺路线8选择加工设备（机床）和工艺装备9确定工序余量、工序尺寸及公差表面的工序余量可用“查表法”确定。10确定各工序的切削用量在机床、刀具加工余量确定的基础上，各工序的切削用量可采用“查表法”确定。,3.设计步骤,7.2 课程设计指导书,11绘制各工序的工序简图对绘制工序简图的要求：（1）工序简图中工件的位置应是工件在本工序加工中的装夹位置；（2）简图可按比例缩小，并可简化零件细节，尽量用较少投影画出；（3）简图中本工序需加工表面用粗实线绘制，不加工表面用细实线绘制；（4）标注本工序的工序尺寸及公差、表面粗糙度、技术要求；（5）定位、夹紧按标准用规定符号表明画出。12夹具设计，绘制夹具零件图,3.设计步骤,7.2 课程设计指导书,13确定工时定额工时定额确定方法是：定额中的基本时间由计算确定；辅助时间通过查表并查考现场实际操作确定；基本时间与辅助时间之和称为操作时间；工作地点服务时间以其对操作时间的百分数确定（一般可取5%左右）；休息时间取操作时间的2%；准备终结时间参考现场确定。14填写机械加工工艺规程卡和工序卡此卡片用0号或1号图纸绘制，其规格见有关参考资料。15撰写课程设计说明书课程设计书写规范与打印要求按照本式样。（1）课程设计书写要求。课程设计说明书要求统一使用Microsoft word软件进行文字处理，统一采用4页面（210mm297mm）复印纸，单面打印，左侧装订，由2个书钉完成，书钉距左侧710cm，距离上下边各为总高度的1/4。页面设置：上边距30、下边距30、左边距30、右边距20、页眉15、页脚15。字间距为标准，行间距为固定值22磅。页眉内容统一为“机械加工工艺与装备课程设计”，宋体五号字居中排写。页码在下边线下居中放置，小五号字体。摘要、关键词、目录等文前部分的页码用罗马数字（、）编排，正文以后的页码用阿拉伯数字（1、2、）编排。,3.设计步骤,7.2 课程设计指导书,字体和字号要求如下。课程设计题目：二号黑体一级标题：三号黑体二级标题：四号黑体三级标题：小四号黑体正文：小四号宋体页码：小五号宋体（2）目录。目录题头用三号黑体字居中排写，隔行书写目录内容。目录为三级标题，按（1、1.1、1.1.1）的格式编写。（3）课程设计正文。标题。课程设计正文新的“一级标题”应另起一页。标题以三号黑体居中打印，下空一行为内容，二级标题以四号黑体左起打印，换行后以小四宋体打印正文,3.设计步骤,标题要突出重点、简明扼要。字数一般在15字以内，不得使用标点符号。层次。层次以少为宜，根据实际需要选择。正文层次的编排和代号要求统一，层次“一”、“（一）”或“1、”。（4）参考文献书写格式。参考文献题头用黑体四号字居中排写。其后空一行编写文献条目。参考文献书写格式：按课程设计引用顺序编排，文献编号顶格书写，加括号“”，其后空一格写作者名等内容。文字换行时与作者名第一个字对齐。常用参考文献编写规定 如下：图书类文献序号 作者书名译者版次出版者，出版年：学术刊物类文献序号 作者文章名学术刊物名年，卷（期）：课程设计类文献序号 学生姓名学位课程设计题目学校：,7.2 课程设计指导书,四、考核作业组成1绘制三维零件毛坯合图（出图并存盘）2编写设计零件机械加工工艺文件按机械加工工艺与装备课程设计内容，编写设计零件机械加工工艺文件，主要是机械加工工艺规程卡片和工序卡片。3撰写说明书学生应在答辩前3天将所完成的上述作业交给指导教师审阅，通过后方允许参加答辩。,3.设计步骤,7.3 课程设计说明书实例,目 录1 前言2 零件的分析2.1 零件的作用2.2 零件的工艺分析2.3 零件的生产类型3 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯-零件合图3.1 选择毛坯3.2 确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差3.3 确定机械加工余量3.4 确定毛坯尺寸3.5 确定毛坯尺寸公差,3.6 绘制毛坯图4 选择加工方法，制定工艺路线4.1 定位基准的选择4.2 零件表面加工方法的选择4.3 制订工艺路线5 工序设计5.1 选择加工设备与工艺装备5.2 确定工序尺寸6 确定切削用量及基本时间6.1 工序切削用量及基本时间的确定6.2 工序、等切削用量及基本时间的确定7 夹具设计8 小结（略）9 参考文献,7.3 课程设计说明书实例,离合器齿轮零件的工艺规程及夹具设计1 前言机械加工工艺与装备课程设计是我学完了大学的全部基础课、专业技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我的大学生活中占有重要的地位。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，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。,7.3 课程设计说明书实例,2 零件的工艺分析及生产类型的确定2.1 零件的作用题目所给定的零件是CA6140车床主轴箱中运动输入轴轴上的一个离合器齿轮，如图7-1所示。它位于轴上，用于接通或断开主轴的反转传动路线，与其他零件一起组成摩擦片正反转离合器，如图7-2（M1右侧）所示。主运动传动链由电机经过带轮传动副130mm/230mm传至主轴箱中的轴。在轴上装有双向多片摩擦离合器M1，使主轴正转、反转或停止。当压紧离合器左部的摩擦片时，轴的运动经齿轮副56/38或51/43传给轴，使轴获得2种转速。压紧右部摩擦片时，经齿轮50、轴上的空套齿轮34传给轴上的固定齿轮30。这时轴至轴间多一个中间齿轮34，故轴的转向相反，反转转速只有1种。当离合器处于中间位置时，左、右摩擦片都没有被压紧，轴运动不能传至轴，主轴停转。此零件借助两个滚动轴承空套在轴上，只有当装在轴上的内摩擦片和装在该齿轮上的外摩擦片压紧时，轴才能带动该齿轮转动。该零件68K7mm的孔与两个滚动轴承的外圈相配合，71mm沟槽为弹簧挡圈卡槽，94mm的孔容纳内、外摩擦片，416mm槽口与外摩擦片的翅片相配合使其和该齿轮一起转动，61.5mm沟槽和45mm的孔用于通入冷却润滑油。,7.3 课程设计说明书实例,图7-1 离合器齿轮零件图,图7-2 CA6140车床轴离合器传动示意图,7.3 课程设计说明书实例,2.2 零件的工艺性分析通过对该零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。该零件属圆盘类回转体零件，切削加工表面较多，各表面的加工精度和表面粗糙度较易获得，但68K7的孔表面粗糙度要求Ra0.8有些高，是加工难点。16mm宽槽口相对68K7孔的轴线成90均匀分布，其径向设计基准是68K7mm孔的轴线，轴向设计基准是106.5mm外圆柱的左端平面。45mm孔在61.5mm沟槽内，孔中心线距沟槽一侧面的距离为3mm。由于加工时不能选用沟槽的侧面为定位基准，故要精确地保证上述要求比较困难，但这些小孔为油孔，位置要求不高，只要钻到沟槽之内接通油路就可，加工不难。总体来说，这个零件的工艺性较好。,7.3 课程设计说明书实例,2.3 零件的生产类型根据设计题目可知：Q=2000台/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率a和废品率b分别取为5%和2%。代入公式（4-1）得该零件的生产纲领：N=20001（1+5%）（1+2%）=2142件/年零件是机床上的齿轮，质量为1.36kg，查表4-2可知其属轻型零件，生产类型为中批量生产。3 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯-零件合图3.1 选择毛坯该零件材料为45钢，而且属于薄壁的圆盘类中小型零件，考虑加工工序较多，会经常承受交变载荷及冲击载荷，因此应该选用锻件，可得到连续和均匀的金属纤维组织，保证零件工作可靠。又由于零件年产量为2142件，属中批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成形，可获得较好的尺寸精度和较高的生产率。,7.3 课程设计说明书实例,3.2 确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差查金属机械加工工艺人员手册，可知钢质模锻的公差及机械加工余量按GB/T123622003确定。要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，先确定如下参数。（1）锻件公差等级。由该零件的功用和技术要求，确定其锻件公差等级为普通级。（2）锻件质量m。根据零件成品质量1.36kg，估算为mf=2.5kg。（3）锻件形状复杂系数S。S=mf/mN由于该零件为圆形，假设其最大直径为121mm，长为68mm，则由圆形锻件计算质量公式mN=（为钢材密度，7.85g/cm3）可知：锻件外廓包容体质量mN=121268 7.85106=6.135kg。所以，S=mf/mN=2.5/6.135=0.407。由于0.407介于0.32和0.63之间，故该零件的形状复杂系数S属S2级。（4）锻件材质系数M。由于该零件材料为45钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属M1级。（5）零件表面粗糙度。由零件图知，除68K7mm孔为Ra0.8以外，其余各加工表面为Ra1.6。,7.3 课程设计说明书实例,3.3 确定机械加工余量根据锻件质量、零件表面粗糙度、形状复杂系数查金属机械加工工艺人员手册中锻件内外表面加工余量表，查得单边余量在厚度方向为1.72.2mm，水平方向为1.72.2mm。锻件中心两孔的单面余量按手册中锻件内孔直径的单面机械加工余量表，可查得为2.5mm。3.4 确定毛坯尺寸根据查得的加工余量适当选择稍大点即可，只有68K7mm孔，因为表面粗糙度要求达到Ra0.8，考虑磨削孔前的余量要大，可确定精镗孔单面余量为0.5mm。其他槽、孔随所在平面锻造成实体。具体加工余量的选择大小如表7-1所示。,7.3 课程设计说明书实例,3.5 确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根据锻件质量、材质系数、形状复杂系数从手册中查锻件的长度、宽度、高度、厚度公差表可得。具体如表7-1所示。,7.3 课程设计说明书实例,3.6 绘制毛坯图根据确定的毛坯尺寸和加工余量，可绘制毛坯-零件合图，外圆角半径为R6，内圆角半径为R3；内、外模锻斜度分别为7、5。如图7-3所示。,图7-3 离合器齿轮毛坯-零件合图,7.3 课程设计说明书实例,4 选择加工方法，制定工艺路线4.1 定位基准的选择本零件是带圆盘状齿轮，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，即遵循“基准重合”的原则，即精基准选68K7mm的孔及其端面。由于离合器齿轮所有表面都要加工，而孔作为精基准应先进行加工，因此应选94外圆及其端面为粗基准。但因为外圆121mm上有分模面，表面不平整，有飞边等缺陷，定位不可靠，故不能选为粗基准。,7.3 课程设计说明书实例,4.2 零件表面加工方法的选择该零件的主要加工表面有外圆、内孔、端面、齿面、槽及孔，其加工方法选择如表7-2所示。,7.3 课程设计说明书实例,4.3 制订工艺路线齿轮的加工工艺路线一般是先进行齿坯的加工，再进行齿面加工。齿坯加工包括各圆柱表面及端面的加工。按照先基准及先粗后精的原则，该零件加工工艺路线如表7-3所示。,7.3 课程设计说明书实例,5 工序设计5.1 选择加工设备与工艺装备根据不同的工序选择机床、刀具、检验量具，如表7-4所示。,7.3 课程设计说明书实例,5.2 确定工序尺寸（1）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。该零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度如书中表7-5所示。6 确定切削用量及基本时间切削用量包括背吃刀量ap、进给量f、和切削速度Vc。确定顺序是先确定ap、f再确定Vc。（计算过程见教材）6.1 工序切削用量及基本时间的确定本工序为粗车（车端面、外圆及镗孔）。已知加工材料为45钢，锻件，有外皮；机床为CA6140卧式车床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。,7.3 课程设计说明书实例,6.2 工序、等切削用量及基本时间的确定见书中该零件的加工工序卡片，如书中表7-8所示。将前面进行的工作所得的结果，填入工艺文件。表7-7所示为离合器齿轮的机械加工工艺规程卡；表7-8表7-11分别给出了离合器齿轮加工第、第、第、第4道工序的机械加工工序卡片。7 夹具设计本夹具是工序用三面刃铣刀纵向进给粗铣16mm槽口的专用夹具，在X62W卧式铣床上加工离合器齿轮一个端面上的两条互成90的十字槽。所设计的夹具装配图及工序简图如图7-5所示，夹具体零件图如书中图7-6所示。,7.3 课程设计说明书实例,8 小结（略）9 参考文献1赵家奇机械制造工艺学课程设计指导书（第2版）M.北京：机械工业出版社，2000.102李 云机械制造及设备指导手册M.北京：机械工业出版社，1997.83孟少农机械加工工艺手册M.北京：机械工业出版社，1991.94徐圣群简明加工工艺手册M.上海：科学技术出版社，1991.25徐圣群简明加工工艺手册（第2版）M.北京：机械工业出版社，2003.1,课程设计评审表,