課程設(shè)計(jì)內(nèi)容分為機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì)兩大部分，設(shè)計(jì)的方法與步驟如下。
一、分析研究被加工零件，繪制零件圖
在得到設(shè)計(jì)題目之后，應(yīng)首先對(duì)被加工零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和工藝分析。其主要內(nèi)容有：
（1）弄清零件的結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)基準(zhǔn)等；
（2）明確零件在整個(gè)機(jī)器上的作用及工作條件；
（3）明確零件的材質(zhì)、熱處理及零件圖上的技術(shù)要求；
(4) 分析零件結(jié)構(gòu)的工藝性，對(duì)各個(gè)加工表面制造的難易程度做到心中有數(shù)。
畫(huà)被加工零件圖的目的是加深對(duì)上述問(wèn)題的理解，并非機(jī)械地抄圖，繪圖過(guò)程應(yīng)是分析認(rèn)識(shí)零件的過(guò)程。零件圖上若有遺漏、錯(cuò)誤、工藝性差或者不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的地方，應(yīng)提出修改意見(jiàn)，在繪圖時(shí)加以改正。學(xué)生應(yīng)按機(jī)械制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)仔細(xì)繪制，除特殊情況經(jīng)指導(dǎo)教師同意外，均按1：1比例畫(huà)出。
二、明確生產(chǎn)類型，確定工藝的基本特征
（1）根據(jù)產(chǎn)品的大小和零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，明確生產(chǎn)類型是單件小批生產(chǎn)、成批生產(chǎn)還是大批大量生產(chǎn)。
（2）根據(jù)生產(chǎn)類型和生產(chǎn)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(jī)床或數(shù)控機(jī)床、采用常規(guī)工藝方法還是新工藝或特種工藝等。
三、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(yīng)該以生產(chǎn)批量的大小、零件的復(fù)雜程度、加工表面及非加工表面的技術(shù)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(gè)工藝過(guò)程更加經(jīng)濟(jì)合理，故應(yīng)慎重對(duì)待。其工作步驟為：
（1）根據(jù)零件的生產(chǎn)類型、材料和對(duì)材料性能的要求、零件形狀的復(fù)雜程度、尺寸的大小、技術(shù)要求和生產(chǎn)中的可能性來(lái)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(jì)算毛坯尺寸，確定毛坯尺寸公差和技術(shù)要求，繪制毛坯圖。
毛坯圖中要求毛坯輪廓用粗實(shí)線繪制，零件的實(shí)體尺寸用雙點(diǎn)劃線繪出，比例取1：1。同時(shí)應(yīng)在圖上標(biāo)出毛坯的尺寸、公差、技術(shù)要求、毛坯制造的分模面、圓角半徑和起模斜度等。
四、選擇加工方法，擬訂工藝路線
（1）選擇定位基準(zhǔn)。
根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求及毛坯的具體情況，按照基準(zhǔn)選擇原則，合理選擇各工序的定位基準(zhǔn)。一般先考慮精基準(zhǔn)，然后選擇粗基準(zhǔn)。當(dāng)某工序的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)，需對(duì)它的工序尺寸進(jìn)行換算。定位基準(zhǔn)選擇對(duì)保證加工精度、確定加工順序及工序數(shù)量的多少、夾具結(jié)構(gòu)都有重要影響。零件上的定位基準(zhǔn)、加工表面和夾緊部位三者要互相協(xié)調(diào)、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(jù)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(xù)工序的加工方法。決定表面加工方法時(shí)還應(yīng)考慮每種加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)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(shù)要求及關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)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(jī)械加工順序的安排一般應(yīng)：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(yàn)按需安排。還需考慮工序的集中與分散等問(wèn)題。在對(duì)零件進(jìn)行以上分析的基礎(chǔ)上，制訂工藝路線。對(duì)于比較復(fù)雜的零件，可以先考慮幾個(gè)方案，經(jīng)分析比較后，再?gòu)闹羞x擇比較合理的加工方案。
五、進(jìn)行工序設(shè)計(jì)和工藝計(jì)算
（1）確定各工序所用的機(jī)床、夾具、刀具、量具和輔助工具。
選擇的機(jī)床、夾具、刀具和量具的類型、規(guī)格、精度，應(yīng)與被加工零件的尺寸大小、精度高低、生產(chǎn)類型和工廠的具體條件相適應(yīng)。機(jī)床設(shè)備的選用應(yīng)當(dāng)既要保證加工質(zhì)量又要經(jīng)濟(jì)合理。在成批生產(chǎn)條件下，一般應(yīng)采用通用機(jī)床和專用工、夾具。
這時(shí)應(yīng)認(rèn)真查閱有關(guān)手冊(cè)或?qū)嵉卣{(diào)查，應(yīng)將選定的機(jī)床或工裝的有關(guān)參數(shù)記錄下來(lái)，如機(jī)床型號(hào)、規(guī)格、工作臺(tái)寬、T形槽尺寸；刀具形式、規(guī)格、與機(jī)床連接關(guān)系；夾具、專用刀具設(shè)計(jì)要求，與機(jī)床連接方式等。為后面填寫(xiě)工藝卡片和夾具設(shè)計(jì)做好必要準(zhǔn)備，免得屆時(shí)重復(fù)查閱。
（2）確定加工余量及工序間尺寸與公差
根據(jù)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(jīng)濟(jì)精度確定。一個(gè)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(shè)計(jì)中，對(duì)各加工表面的余量及公差，學(xué)生可直接從《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》或其它相關(guān)資料中查得。
（3）確定各工序切削用量
在單件小批生產(chǎn)中，常不具體規(guī)定切削用量，而是由操作工人根據(jù)具體情況自已確定，以簡(jiǎn)化工藝文件。在成批大量生產(chǎn)中，則應(yīng)科學(xué)地、嚴(yán)格地選擇切削用量，以充分發(fā)揮高效率設(shè)備的潛力和作用。
對(duì)于本設(shè)計(jì)，在機(jī)床、刀具、加工余量等已確定的基礎(chǔ)上，要求學(xué)生用公式計(jì)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(cè)》或其它相關(guān)資料中查得。
（4）計(jì)算時(shí)間定額
課程設(shè)計(jì)作為一種對(duì)時(shí)間定額確定方法的了解，可只確定1道工序的單件時(shí)間定額，可采用查表法或計(jì)算法確定。
六、填寫(xiě)工藝文件
上述零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的結(jié)果需以圖表、卡片和文字材料表達(dá)出來(lái)，以便貫徹執(zhí)行，這些圖表、卡片和文字材料統(tǒng)稱為工藝文件。在生產(chǎn)中使用的工藝文件很多，常用的有機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片、機(jī)械加工工序卡片等，格式詳見(jiàn)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《工藝規(guī)程格式JB/T9165。2--1998》。如果將前述各項(xiàng)內(nèi)容以及各工序加工簡(jiǎn)圖填入機(jī)械加工藝過(guò)程卡片、機(jī)械加工工序卡片，這樣做符合工廠實(shí)際要求，但篇幅較大。
為減少篇幅，采用課程設(shè)計(jì)專用的機(jī)械加工藝過(guò)程卡片、機(jī)械加工序卡片，分別填入課程設(shè)計(jì)專用的機(jī)械加工藝過(guò)程卡片、機(jī)械加工工序卡片，也可以一并填入機(jī)械加工藝過(guò)程綜合卡片。
機(jī)械加工序卡片中的工序簡(jiǎn)圖可按比例縮小，用盡量少的投影視圖繪出。簡(jiǎn)圖也可以只畫(huà)出與加工部位有關(guān)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(jiǎn)圖中的加工表面用粗實(shí)線表示，其余均用細(xì)實(shí)線。應(yīng)標(biāo)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(duì)定位、夾緊表面應(yīng)以規(guī)定符號(hào)標(biāo)明，詳見(jiàn)《機(jī)械加工定位、夾緊符號(hào)JB/T5061--1991》
七、設(shè)計(jì)專用夾具
在完成零件機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)某道工序的專用夾具，顯然該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)、零件圖和工序圖是夾具設(shè)計(jì)的依據(jù)。生產(chǎn)綱領(lǐng)決定了夾具的復(fù)雜程度和自動(dòng)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(zhǔn)、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(shè)計(jì)的直接依據(jù)。
（1）制訂總體方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖
專用夾具總體方案的確定是一項(xiàng)十分重要的設(shè)計(jì)程序，方案的優(yōu)劣往往決定了夾具設(shè)計(jì)的成功與失敗，因此必須充分地進(jìn)行研究和討論，以確定最佳方案而不應(yīng)急于繪圖，草率從事。
繪制草圖可以徒手畫(huà)，也可以按尺寸和比例畫(huà)，直接在繪圖紙上邊畫(huà)邊算邊修改。只畫(huà)主要部位，不必畫(huà)同細(xì)部結(jié)構(gòu)。草圖的繪制過(guò)程如下。
①以工人在本工序加工時(shí)所面對(duì)的工件位置為主視圖，在草圖上用雙點(diǎn)劃線勾勒出工件三視圖的輪廓，注意必須畫(huà)出定位表面、夾緊表面和待加工表面，有時(shí)需對(duì)零件圖做必要的轉(zhuǎn)換。
②根據(jù)該道工序的加工要求和基準(zhǔn)的選擇，確定工件的定位方式及定位元件的結(jié)構(gòu)。這是一個(gè)將工序簡(jiǎn)圖上的定位方法具體實(shí)現(xiàn)的過(guò)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(yīng)位置上畫(huà)出。
③確定刀具的導(dǎo)向、對(duì)刀方式，選擇導(dǎo)向、對(duì)刀元件。一般來(lái)說(shuō)，不同類型的夾具（鉆夾具、鏜夾具、銑夾具等），其刀具的導(dǎo)向、對(duì)刀方式也不同。設(shè)計(jì)時(shí)，要先確定是哪種類型的夾具，再有針對(duì)地選擇其導(dǎo)向、對(duì)刀方式。同樣也把選定的導(dǎo)向、對(duì)刀元件及其安裝方式在草圖上的被加工零件相應(yīng)位置上畫(huà)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(diǎn)的位置，選擇合適的夾緊機(jī)構(gòu)，在草圖的被加工零件相應(yīng)位置上畫(huà)出。
⑤確定其它元件或裝置的結(jié)構(gòu)形式、如連接件、分度裝置等。這些結(jié)構(gòu)都有一些常用的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)件，在資料中找到后選擇確認(rèn)。同樣把它們?cè)诓輬D的被加工零件相應(yīng)位置上畫(huà)出。
⑥設(shè)計(jì)夾具體。通過(guò)夾具體將定位元件、對(duì)刀元件、夾緊元件、其它元件等所有裝置連接成一個(gè)整體。夾具體還用于保證夾具相對(duì)于機(jī)床的正確位置，銑夾具要有定位鍵，鉆夾具注意鉆模板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、車夾具注意與主軸連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。
⑦計(jì)算定位誤差和夾緊力。夾具結(jié)構(gòu)草圖畫(huà)好后，應(yīng)對(duì)夾具的定位誤差進(jìn)行分析計(jì)算，校核制訂夾具公差和技術(shù)要求能否滿足工件工序尺寸公差和技術(shù)要求。計(jì)算結(jié)果如超差時(shí)，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(shí)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(jìn)行。
采用機(jī)動(dòng)夾緊時(shí)還應(yīng)計(jì)算夾緊力。應(yīng)該指出，由于加工方法、切削刀具以及裝夾方式千差萬(wàn)別，夾緊力的計(jì)算在有些情況下是沒(méi)有現(xiàn)成公式可以套用的，所以需要同學(xué)們根據(jù)過(guò)去所學(xué)的理論進(jìn)行分析研究以決定合理的計(jì)算方法。
(2) 繪制夾具裝配圖。
畫(huà)夾具裝配圖是夾具設(shè)計(jì)工作中重要的一環(huán)，注意事項(xiàng)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(jù)視圖大小，也可采用1：2或2：1比例。
②用雙點(diǎn)劃線繪制被加工零件的外形輪廓、定位基準(zhǔn)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(duì)位置的視圖為主視圖，視圖多少以能完整、清晰地表達(dá)夾具的工作原理、結(jié)構(gòu)和各種元件間的裝配關(guān)系為準(zhǔn)。一般情況下，最好畫(huà)出三視圖，必要時(shí)可畫(huà)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(gè)視圖間留有足夠的距離，以便于引出件號(hào)、標(biāo)注尺寸和技術(shù)要求。在適當(dāng)?shù)奈恢蒙袭?huà)上縮小比例的工序圖，以便于審核、制造、裝配、檢驗(yàn)者在閱圖時(shí)對(duì)照。
⑤裝配圖按夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)處于夾緊狀態(tài)繪制。對(duì)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(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)元件，必要時(shí)以雙點(diǎn)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(jī)床或刀具相干涉。
⑥為減少加工表面面積和加工行程次數(shù)，夾具體上與其它夾具元件相接觸的結(jié)合面一般應(yīng)設(shè)計(jì)成等高的凸臺(tái)，凸臺(tái)高度一般高出非加工鑄造表面3-5mm。若結(jié)合面用其它方法加工時(shí)，其結(jié)構(gòu)尺寸也可設(shè)計(jì)成沉孔或凹槽。
⑦夾具體上各元件應(yīng)與夾具體可靠連接。為保證工人操作安全，一般采用內(nèi)六角圓柱頭螺釘（GB/T 70.1--2000）沉頭連接堅(jiān)固，若相對(duì)位置精度要求較高，還需用兩個(gè)圓柱銷（GB/T 119--2000）定位。
⑧對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)部件或標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，如標(biāo)準(zhǔn)液壓油缸、汽缸等，可不必將結(jié)構(gòu)剖示出來(lái)。
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(hào)。一般從夾具體為件號(hào)1開(kāi)始，順時(shí)針引出各個(gè)件號(hào)。如果夾具元件在工作中需要更換（如鉆、擴(kuò)、鉸的快換鉆套），應(yīng)在一條引出線端引出三個(gè)件號(hào)。
⑩如果某幾個(gè)零件在使用中需要更換，在視圖中是以某個(gè)零件畫(huà)出的，為表達(dá)更換的零件，可用局部剖面表示更換零件的裝配關(guān)系，并在技術(shù)要求或局部剖面圖下面加以說(shuō)明。
此外，夾具裝配圖上應(yīng)合理標(biāo)注尺寸、公差和技術(shù)要求。最后應(yīng)畫(huà)出標(biāo)題欄和零件明細(xì)表，寫(xiě)明零件名稱、數(shù)量、材料牌號(hào)、熱處理硬度等內(nèi)容。
（3）繪制零件圖
繪制1個(gè)關(guān)鍵的、非標(biāo)準(zhǔn)的夾具零件，如夾具體等。根據(jù)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(yīng)盡量與總圖上的投影位置相符合，便于讀圖和核對(duì)；
②尺寸標(biāo)注應(yīng)完整、清楚，避免漏注，既便于讀圖，又便于加工；
③應(yīng)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(lái)；
④同一工種加工表面的尺寸應(yīng)盡量集中標(biāo)注；
⑤對(duì)于可在裝配后用組合加工來(lái)保證的尺寸，應(yīng)在其尺寸數(shù)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(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)；
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(yīng)盡量按加工順序標(biāo)注，以免進(jìn)行尺寸換算。
八、編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)是整個(gè)課程設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分。通過(guò)編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生分析、總結(jié)和表達(dá)的能力，鞏固、深化在設(shè)計(jì)過(guò)程中所獲得的知識(shí)。
說(shuō)明書(shū)是課程設(shè)計(jì)的總結(jié)性文件。在完成課程設(shè)計(jì)全部工作之后，學(xué)生應(yīng)將全部設(shè)計(jì)工作依照先后順序編寫(xiě)成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。要求語(yǔ)言簡(jiǎn)練，文字通順，圖例清晰。說(shuō)明書(shū)應(yīng)概括地介紹設(shè)計(jì)全貌．對(duì)設(shè)計(jì)中的各部分內(nèi)容應(yīng)作重點(diǎn)說(shuō)明、分析論證及必要的計(jì)算。要求系統(tǒng)性好，條理清楚，圖文并茂，充分表達(dá)自己的見(jiàn)解，力求避免抄書(shū)。文內(nèi)公式、圖表、數(shù)據(jù)等出處，應(yīng)以“[ ]”注明參考文獻(xiàn)的序號(hào)。
學(xué)生從設(shè)計(jì)一開(kāi)始就應(yīng)隨時(shí)逐項(xiàng)記錄設(shè)計(jì)內(nèi)容、計(jì)算結(jié)果、分析意見(jiàn)和資料來(lái)源，以及教師的合理意見(jiàn)、自己的見(jiàn)解與結(jié)論等。每一設(shè)計(jì)階段后，隨即可整理、編寫(xiě)出有關(guān)部分的說(shuō)明書(shū)，待全部設(shè)計(jì)結(jié)束后，只要稍加整理，便可裝訂成冊(cè)。
一份完整的說(shuō)明書(shū)一般包括以下一些項(xiàng)目：
(1)封面。
(2)目錄。
(3)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。
(4)緒論或前言。
(5)對(duì)零件的工藝分析，包括零件的作用、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)工藝性、關(guān)鍵表面的技術(shù)要求分析等。
(6)工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算。
①毛坯選擇與毛坯圖說(shuō)明；
②工藝路線的確定，包括粗、精基準(zhǔn)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(shè)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(shí)定額的確定(說(shuō)明數(shù)據(jù)來(lái)源，計(jì)算教師指定工序的時(shí)間定額)；
④工序尺寸與公差的確定(只進(jìn)行教師指定的工序尺寸的計(jì)算，其余只需簡(jiǎn)要說(shuō)明)。
(7)夾具設(shè)計(jì)。
①設(shè)計(jì)思想與不同方案對(duì)比；
②定位分析與定位誤差計(jì)算；
③對(duì)刀及導(dǎo)引裝置設(shè)計(jì)；
④夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與夾緊力計(jì)算；
⑤夾具操作動(dòng)作說(shuō)明(也可和第①項(xiàng)合并進(jìn)行)。
(8)設(shè)計(jì)總結(jié)或心得體會(huì)。
(9)參考文獻(xiàn)書(shū)目(書(shū)目前排列序號(hào)，以便于正文引用)。

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