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1、机械制造装备设计课机械制造装备设计课程设计程设计一、设计的目的一、设计的目的 机械制造机械制造装备设计装备设计课程设计是在学完了机械制课程设计是在学完了机械制造造装备装备、进行了生产实习之后的下一个教、进行了生产实习之后的下一个教 学环学环节。它一方面要求学生通过设计能获得综合运节。它一方面要求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用过去所学过的全部课程进行结构结构设计的基本设计的基本能力能力，另外另外，也为以后作好毕业设计进行一次也为以后作好毕业设计进行一次综合训练和准备。学生通过机械制造综合训练和准备。学生通过机械制造装备设计装备设计课程设计课程设计，应在下述各方面得到锻炼应在
2、下述各方面得到锻炼：2024/7/252机电工程学院机电工程学院一、设计的目的一、设计的目的(1) 能能熟熟练练运运用用机机械械制制造造装装备备设设计计课课程程中中的的基基本本理理论论以以及及在在生生产产实实习习中中学学到到的的实实践践知知识识 , 进进一一步步提提高高学学生生分分析析和和解解决决工工程程实实际际问问题题的的机机械械设设计计能能力力，使使学学生生掌掌握握夹夹具具、专专用用机机床床设设计计的的一一般般方方法法和和步步骤。骤。(2) 学学会会使使用用手手册册及及图图表表资资料料。掌掌握握与与本本设设计计有有关关的各种资料的名称、出处的各种资料的名称、出处 , 能够做到熟练运用。能够
3、做到熟练运用。2024/7/253机电工程学院机电工程学院二、设计的要求二、设计的要求 机械制造机械制造装备设计装备设计课程设计题目一律定为课程设计题目一律定为 : 零件的零件的钻床（或铣床）夹具钻床（或铣床）夹具设计设计生产纲领为生产纲领为中批中批量量生产生产设计的要求包括以下几个部分设计的要求包括以下几个部分 :v零件图零件图 （老师提供）（老师提供） 1张张v夹具装配图夹具装配图 1张张v课程设计说明书课程设计说明书 1份份课程设计题目由指导教师选定课程设计题目由指导教师选定后发给学生后发给学生 2024/7/254机电工程学院机电工程学院二、设计的要求二、设计的要求按教学计划规定按教学
4、计划规定 , 机械制造机械制造装备设计装备设计课程设计总学时课程设计总学时数为数为 2 周周 ，其进度及时间其进度及时间安排安排如下如下 :熟悉零件熟悉零件选择选择定位、夹紧定位、夹紧方案方案 , 确定确定定位、夹紧的具体结构，定位、夹紧的具体结构，进行夹紧力的计算。进行夹紧力的计算。夹具装配图夹具装配图设计设计 编写设计说明书编写设计说明书 前完成设计及说明书的编制，前完成设计及说明书的编制， 答辩并交说明书及答辩并交说明书及图纸。图纸。2024/7/255机电工程学院机电工程学院三、设计的内容及步骤三、设计的内容及步骤一、专用夹具设计的基本要求一、专用夹具设计的基本要求 （1 1）保证工件
5、的加工精度）保证工件的加工精度 保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需进行定位误差分析，还要注意基准、定位方法和定位元件，必要时还需进行定位误差分析，还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。工精度要求。（2 2）提高生产效率）提高生产效率 专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效各种快速高效的装
6、夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。率。（3 3）工艺性能好）工艺性能好 专用夹具的结构应力求简单、合理，便于制造、装配、调专用夹具的结构应力求简单、合理，便于制造、装配、调整、检验、维修等。整、检验、维修等。专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配保证时，夹具专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整和修配结构。上应设置调整和修配结构。2024/7/256机电工程学院机电工程学院三、设计的内容及步骤三、设计的内容及步骤（4 4）使用性能好）使用性能好 专用夹具的操作应简便、省力、安全可专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠。在客观条件允许
7、且又经济适用的前提下，应尽可能靠。在客观条件允许且又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。专用夹具还应排屑方便。必要时可设置排屑结动强度。专用夹具还应排屑方便。必要时可设置排屑结构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。（5 5）经济性好）经济性好 专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。构，力
8、求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。因此，设计时应根据生产纲领对夹具方案进行必要的技因此，设计时应根据生产纲领对夹具方案进行必要的技术经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。术经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。2024/7/257机电工程学院机电工程学院三、设计的内容及步骤三、设计的内容及步骤二、二、 专用夹具设计的规范化程序专用夹具设计的规范化程序工艺人员在编制零件的工艺规程时，便会提出相应的夹具设计任务书，经有工艺人员在编制零件的工艺规程时，便会提出相应的夹具设计任务书，经有关负责人批准后下达给夹具设计人员。夹具设计人员根据任务书提出的任务关负责人批准后下达给夹具设计人员。夹
9、具设计人员根据任务书提出的任务进行夹具结构设计。夹具结构设计的规范化程序如下。进行夹具结构设计。夹具结构设计的规范化程序如下。1明确设计要求，认真调查研究，收集设计资料明确设计要求，认真调查研究，收集设计资料（1）仔细研究零件工作图、毛坯图及其技术条件。）仔细研究零件工作图、毛坯图及其技术条件。 学生在得到设计题目之后学生在得到设计题目之后 , 应首先对零件进行工艺分析。其主要内容包括应首先对零件进行工艺分析。其主要内容包括 :分析零件的作用及零件图上的技术要求分析零件的作用及零件图上的技术要求 ;根据根据零件零件所选工序的加工内容，确定夹具的定位基面及夹紧部位所选工序的加工内容，确定夹具的定
10、位基面及夹紧部位等等 ; 分析零件的材质、分析零件的材质、硬度硬度及机械加工的工艺性及机械加工的工艺性（2）了解零件的生产纲领、投产批量以及生产组织等有关信息。）了解零件的生产纲领、投产批量以及生产组织等有关信息。 8三、设计的内容及步骤三、设计的内容及步骤（3）了解工件的工艺规程和本工序的具体技术要求，了解工件的定位、）了解工件的工艺规程和本工序的具体技术要求，了解工件的定位、夹紧方案，了解本工序的加工余量和切削用量的选择。夹紧方案，了解本工序的加工余量和切削用量的选择。（4）了解所使用量具的精度等级、刀具和辅助工具等的型号、规格。）了解所使用量具的精度等级、刀具和辅助工具等的型号、规格。（
11、5）了解本企业制造和使用夹具的生产条件和技术现状。）了解本企业制造和使用夹具的生产条件和技术现状。（6）了解所使用机床的主要技术参数、性能、规格、精度以及与夹具）了解所使用机床的主要技术参数、性能、规格、精度以及与夹具连接部分结构的联系尺寸等。连接部分结构的联系尺寸等。（7）准备好设计夹具用的各种标准、工艺规定、典型夹具图册和有关）准备好设计夹具用的各种标准、工艺规定、典型夹具图册和有关夹具的设计指导资料等。夹具的设计指导资料等。（8）收集国内外有关设计、制造同类型夹具的资料，吸取其中先进而）收集国内外有关设计、制造同类型夹具的资料，吸取其中先进而又能结合本企业实际情况的合理部分。又能结合本企
12、业实际情况的合理部分。2024/7/259机电工程学院机电工程学院三、设计的内容及步骤三、设计的内容及步骤2 2确定夹具的结构方案确定夹具的结构方案 在广泛收集和研究有关资料的基础上，着手拟定夹具的在广泛收集和研究有关资料的基础上，着手拟定夹具的结构方案，主要包括：结构方案，主要包括：（1）根据工艺的定位原理，确定工件的定位方式，选择定）根据工艺的定位原理，确定工件的定位方式，选择定位元件。位元件。 （2）确定工件的夹紧方案和设计夹紧机构。）确定工件的夹紧方案和设计夹紧机构。 （3）确定夹具的其它组成部分，如分度装置、对刀块或）确定夹具的其它组成部分，如分度装置、对刀块或引导元件、微调机构等。
13、引导元件、微调机构等。 （4）协调各元件、装置的布局，确定夹具体的总体结构）协调各元件、装置的布局，确定夹具体的总体结构和尺寸。和尺寸。2024/7/2510机电工程学院机电工程学院2024/7/2511机电工程学院机电工程学院三、设计的内容及步骤三、设计的内容及步骤3 3绘制夹具总图绘制夹具总图 绘制夹具总图通常按以下步骤进行：绘制夹具总图通常按以下步骤进行：（1）遵循国家制图标准，绘图比例应尽可能）遵循国家制图标准，绘图比例应尽可能选取选取11，根据工件的大小时，也可用较大或较小，根据工件的大小时，也可用较大或较小的比例；通常选取操作位置为主视图，以便使的比例；通常选取操作位置为主视图，以
14、便使所绘制的夹具总图具有良好的直观性；视图剖所绘制的夹具总图具有良好的直观性；视图剖面应尽可能少，但必须能够清楚地表达夹具各面应尽可能少，但必须能够清楚地表达夹具各部分的结构。部分的结构。（2）用）用双点划线双点划线绘出工件轮廓外形、定位基准和绘出工件轮廓外形、定位基准和加工表面。将工件轮廓线视为加工表面。将工件轮廓线视为“透明体透明体” 。（3）根据工件定位基准的类型和主次，选择合适）根据工件定位基准的类型和主次，选择合适的定位元件，合理布置定位点，以满足定位设的定位元件，合理布置定位点，以满足定位设计的相容性。计的相容性。2024/7/2512机电工程学院机电工程学院三、设计的内容及步骤三
15、、设计的内容及步骤（4）根据定位对夹紧的要求，按根据定位对夹紧的要求，按照夹紧原则选择最佳夹紧状态及照夹紧原则选择最佳夹紧状态及技术经济合理的夹紧系统，画出技术经济合理的夹紧系统，画出夹紧工件的状态夹紧工件的状态。对有些夹紧机。对有些夹紧机构，还应用构，还应用双点划线双点划线画出放松位画出放松位置，以表示出和其他部分的关系。置，以表示出和其他部分的关系。（5）围绕工件的几个视图依次绘）围绕工件的几个视图依次绘出对刀、导向元件以及定向键等。出对刀、导向元件以及定向键等。（6）最后绘制出夹具体及连接元）最后绘制出夹具体及连接元件，把夹具的各组成元件和装置件，把夹具的各组成元件和装置连成一体连成一体
16、。2024/7/2513机电工程学院机电工程学院三、设计的内容及步骤三、设计的内容及步骤（7）确定并标注有关尺寸）确定并标注有关尺寸 夹具总图上应标注的有以下五类尺寸：夹具总图上应标注的有以下五类尺寸： 1）夹具的轮廓尺寸：）夹具的轮廓尺寸：即夹具的长、宽、高尺寸。若夹具上有可动部分，即夹具的长、宽、高尺寸。若夹具上有可动部分，应包括可动部分应包括可动部分极限位置极限位置所占的空间尺寸。所占的空间尺寸。 2）工件与定位元件的联系尺寸：）工件与定位元件的联系尺寸：常指工件以孔在心轴或定位销上（或工常指工件以孔在心轴或定位销上（或工件以外圆在内孔中）定位时，工件定位表面与夹具上定位元件间的配件以外
17、圆在内孔中）定位时，工件定位表面与夹具上定位元件间的配合尺寸。合尺寸。 3）夹具与刀具的联系尺寸：）夹具与刀具的联系尺寸：用来确定夹具上对刀、导引元件位置的尺寸。用来确定夹具上对刀、导引元件位置的尺寸。对于铣、刨床夹具，是指对刀元件与定位元件的位置尺寸；对于钻、对于铣、刨床夹具，是指对刀元件与定位元件的位置尺寸；对于钻、镗床夹具，则是指钻（镗）套与定位元件间的位置尺寸，钻（镗）套镗床夹具，则是指钻（镗）套与定位元件间的位置尺寸，钻（镗）套之间的位置尺寸，以及钻（镗）套与刀具导向部分的配合尺寸等。之间的位置尺寸，以及钻（镗）套与刀具导向部分的配合尺寸等。 2024/7/2514机电工程学院机电工
18、程学院三、设计的内容及步骤三、设计的内容及步骤4 4）夹具内部的配合尺寸：）夹具内部的配合尺寸：它们与工件、机床、刀具无关，它们与工件、机床、刀具无关，主要是为了保证夹具装置后能满足规定的使用要求。主要是为了保证夹具装置后能满足规定的使用要求。5 5）夹具与机床的联系尺寸：）夹具与机床的联系尺寸：用于确定夹具在机床上正确用于确定夹具在机床上正确位置的尺寸。位置的尺寸。对于对于车、磨床夹具车、磨床夹具，主要是指夹具与主轴端的配合尺寸；，主要是指夹具与主轴端的配合尺寸；对于对于铣、刨床夹具铣、刨床夹具，则是指夹具上的定向键与机床工作，则是指夹具上的定向键与机床工作台上的台上的T型槽的配合尺寸。型槽
19、的配合尺寸。标注尺寸时，常以夹具上的定位元件作为相互位置尺寸标注尺寸时，常以夹具上的定位元件作为相互位置尺寸的基准。的基准。2024/7/2515机电工程学院机电工程学院三、设计的内容及步骤三、设计的内容及步骤上述尺寸公差的确定可分为两种情况处理：上述尺寸公差的确定可分为两种情况处理：一是夹具上一是夹具上定位元件之间定位元件之间，对刀、导引元件之间对刀、导引元件之间的尺的尺寸公差，直接对工件上相应的加工尺寸发生影响，因寸公差，直接对工件上相应的加工尺寸发生影响，因此可根据工件的加工尺寸公差确定，一般可取此可根据工件的加工尺寸公差确定，一般可取工件加工件加工尺寸公差的工尺寸公差的1/31/5；二
20、是二是定位元件与夹具体的配合尺寸公差定位元件与夹具体的配合尺寸公差，夹紧装置各，夹紧装置各组成零件间的配合尺寸公差等，则应根据其功用和装组成零件间的配合尺寸公差等，则应根据其功用和装配要求，按配要求，按一般公差与配合原则一般公差与配合原则决定。决定。 2024/7/2516机电工程学院机电工程学院三、设计的内容及步骤三、设计的内容及步骤（8）规定总图上应控制的精度项目规定总图上应控制的精度项目，标注相关的技术条件，标注相关的技术条件 夹具的安装基面、定夹具的安装基面、定向键侧面以及与其相垂直的平面（称为三基面体系）是夹具的安装基准，也向键侧面以及与其相垂直的平面（称为三基面体系）是夹具的安装基
21、准，也是夹具的测量基准，因而应该以此作为夹具的精度控制基准来标注技术条件。是夹具的测量基准，因而应该以此作为夹具的精度控制基准来标注技术条件。在夹具总图上应标注的技术条件（位置精度要求）有如下几个方面：在夹具总图上应标注的技术条件（位置精度要求）有如下几个方面： 1）定位元件之间或定位元件与夹具体底面间的位置要求，其作用是保证工件）定位元件之间或定位元件与夹具体底面间的位置要求，其作用是保证工件加工面与工件定位基准面间的位置精度。加工面与工件定位基准面间的位置精度。 2）定位元件与连接元件（或找正基面）间的位置要求。）定位元件与连接元件（或找正基面）间的位置要求。 3）对刀元件与连接元件（或找
22、正基面）间的位置要求。）对刀元件与连接元件（或找正基面）间的位置要求。 4）定位元件与导引元件的位置要求。）定位元件与导引元件的位置要求。 5）夹具在机床上安装时位置精度要求。）夹具在机床上安装时位置精度要求。（9）编制零件明细表）编制零件明细表 夹具总图上还应画出零件明细表和标题栏，写明夹具名称夹具总图上还应画出零件明细表和标题栏，写明夹具名称及零件明细表上所规定的内容。及零件明细表上所规定的内容。2024/7/2517机电工程学院机电工程学院三、设计的内容及步骤三、设计的内容及步骤4 4夹具精度校核夹具精度校核在夹具设计中，当结构方案拟定之后，应该对夹具的在夹具设计中，当结构方案拟定之后，
23、应该对夹具的方案进行精度分析和估算；在夹具总图设计完成后，方案进行精度分析和估算；在夹具总图设计完成后，还应该根据夹具有关元件的配合性质及技术要求，再还应该根据夹具有关元件的配合性质及技术要求，再进行一次复核。这是确保产品加工质量而必须进行的进行一次复核。这是确保产品加工质量而必须进行的误差分析。误差分析。5 5绘制夹具零件工作图绘制夹具零件工作图 夹具总图绘制完毕后，对夹具上的非标准件要绘制夹具总图绘制完毕后，对夹具上的非标准件要绘制零件工作图，并规定相应在的技术要求。零件工作图零件工作图，并规定相应在的技术要求。零件工作图应严格遵照所规定的比例绘制。视图、投影应完整，应严格遵照所规定的比例
24、绘制。视图、投影应完整，尺寸要标注齐全，所标注的公差及技术条件应符合总尺寸要标注齐全，所标注的公差及技术条件应符合总图要求，加工精度及表面粗糙度应选择合理。图要求，加工精度及表面粗糙度应选择合理。2024/7/2518机电工程学院机电工程学院三、设计的内容及步骤三、设计的内容及步骤4.4.编写设计说明书编写设计说明书在完成上述工作之后，应将前述工作依先后顺序编写设在完成上述工作之后，应将前述工作依先后顺序编写设计说明书一份。计说明书一份。设设计计算说明书用以论证设计方案的正确性计计算说明书用以论证设计方案的正确性，是整个设是整个设计的依据。计的依据。计算说明书的篇幅不少于计算说明书的篇幅不少于
25、5000字字。要求计算正确、叙述。要求计算正确、叙述简明、条理清楚、合乎逻辑、词句通顺、标点正确、文简明、条理清楚、合乎逻辑、词句通顺、标点正确、文字工整、图表清晰。计算说明书字工整、图表清晰。计算说明书应以应以A4A4纸书写。纸书写。夹具装配图夹具装配图图幅幅为A1A1图纸。2024/7/2519机电工程学院机电工程学院四、设计成绩的考核四、设计成绩的考核 课程设计的全部图样及说明书应有设计者的签字。课程设计的全部图样及说明书应有设计者的签字。由由指指导导教教师师对对学学生生进进行行答答辩辩。设设计计者者本本人人应应首首先先对对自自己己的的设设计计进进行行 讲讲解解 ，然然后后进进行行答答辩辩。每每个个学学生生的的答答辩辩总时间总时间 , 一般一般为为5 10min。课课程程设设计计成成绩绩根根据据平平时时的的工工作作情情况况、设设计计说说明明书书的的编编制制、图图样样的的质质与与量量、独独立立工工作作能能力力以以及及答答辩辩情情况况综综合合衡量衡量 。答辩成绩定为五级答辩成绩定为五级 : : 优秀、良好、中等、及格和不及优秀、良好、中等、及格和不及格。格。 2024/7/2520机电工程学院机电工程学院
