變速器換擋叉工藝規(guī)程及鉆M10螺紋底孔夾具設(shè)計

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1、全套圖紙加扣 3346389411或3012250582變速器換擋叉工藝工裝設(shè)計 目錄摘要3引 言4第一章 零件的分析5第二章 工藝規(guī)程的設(shè)計62.1確定毛坯的的制造形式62.2基準的選擇62.3制訂工藝路線62.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定82.5確定切削用量及基本工時9第三章 專用夾具的設(shè)計193.1鉆、攻M10螺紋的夾具設(shè)計193.1.1問題提出193.1.2 定位基準的選擇193.1.3定位元件的設(shè)計193.1.4切削力及夾緊力計算193.1.5 夾具設(shè)計及操作簡要說明193.2銑撥叉寬51面的夾具設(shè)計213.2.1 問題的提出213.2.2 定位基準的選擇213.2.3定

2、位元件的設(shè)計213.2.4 切削力及夾緊力計算213.2.5 定向鍵與對刀裝置設(shè)計233.2.6 夾具設(shè)計及操作簡要說明25總 結(jié)26致 謝27參 考 文 獻281摘 要：本次設(shè)計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設(shè)計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。撥叉的加工工藝規(guī)程及其銑叉口面與鉆M10螺紋的夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。銑叉口面以15.81F8孔及其端面作為來定位基準，以工件的另外一個端面作為輔助基準，實現(xiàn)工件的完全定位，夾緊則是通過調(diào)節(jié)螺母來實現(xiàn)；鉆M10螺紋以15.81F8孔及其端面作為定位基準，以一削邊銷作為輔助基準，實現(xiàn)工件的完全定

3、位，夾緊則是由快換墊圈、螺母、心軸等組成。關(guān)鍵詞： 夾緊 定位 基準引 言機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標。撥叉的加工工藝規(guī)程及其銑叉口面與鉆M10螺紋的夾具設(shè)計是在學(xué)完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等進行設(shè)計之后的下一個教

4、學(xué)環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。第一章 零件的分析從變速器換擋叉的零件圖上可以看出，它有兩組加工表面，這兩組加工面之間也有一定的位置要求，現(xiàn)將這兩組加工面分述如下： 1. 以15.81mm孔為中心的加工面 這一組加工面包括：20.5圓的左右端面， 1

5、5.81mm孔以及對其倒角。 2. 叉口處的加工面 這一組加工面包括：銑叉口的2端面面，銑叉口內(nèi)側(cè)面，其中外端面和15.81孔有垂直度要求，這就要求我們要以15.81內(nèi)孔定位加工這2端面，以保證端面和15.81孔的垂直度。第二章 工藝規(guī)程的設(shè)計 2.1 、確定毛坯的的制造形式零件材料為35，零件在工作過程中經(jīng)常受到?jīng)_擊性載荷，采用這種材料零件的強度也能保證。由于零件成批生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，選用鍛造，鍛造精度為2級，能保證鍛件的尺寸要求，這從提高生產(chǎn)率和保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。2.2 、基準的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證

6、，生產(chǎn)率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進行。 粗基準的選擇：對于零件的加工而言，粗基準的選擇對后面的精加工至關(guān)重要。從零件圖上可以看出，變速器換擋叉較不規(guī)則，所以粗基準不太容易選擇。為了保證15.8mm孔的位置精度的要求，選擇叉口內(nèi)圓面和20.5的右端面作為粗基準，以保證孔的軸心線與叉口的X、Y方向的位置要求以及15.8mm孔軸心線的垂直度，依照粗基準的選擇原則（即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)該以這些不加工表面作為粗基準，若零件有若干個不加工表面時，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面做為粗基準）來選取。工件被放在支撐板上，限

7、制三個自由度；工件的大叉口內(nèi)表面緊靠在兩個支承釘?shù)耐鈭A柱面上，限制兩個自由度；小頭15mm 孔的端面緊靠在支承釘上，限制一個自由度，實現(xiàn)完全定位。 對于精基準而言，主要應(yīng)該考慮基準重合的問題，當(dāng)設(shè)計基準與工序基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復(fù)。 2.3 、制訂工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能型機床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降下來。 方案一工序10：鍛造。工序20：調(diào)質(zhì)處理工序30

8、：銑20.5左端面工序40：銑20.5右端面及寬11的面工序50：鉆，擴，鉸15.81F8孔工序60：銑寬16.5的面工序70：鉆寬16.5的面上M10的螺紋底孔8.5，攻絲M10工序80：銑叉口的左右端面工序90：銑叉口寬51的面工序100：銑寬9.65的左右端面工序110：銑寬14的槽工序120：清洗去毛刺工序130：驗收工序140：入庫方案二工序10：鍛造工序20：調(diào)質(zhì)處理工序30：銑20.5左端面工序40：銑20.5右端面及寬11的面工序50：銑寬16.5的面鉆，工序60：銑叉口的左右端面工序70：銑叉口寬51的面工序80：擴，鉸15.81F8孔工序90：鉆寬16.5的面上M10的螺紋

9、底孔8.5，攻絲M10工序100：銑寬9.65的左右端面工序110：銑寬14的槽工序120：清洗去毛刺工序130：驗收工序140：入庫對方案一和方案二進行比較，可知方案二將15.8孔的加工放在銑叉口的左右端面后，由零件圖我們知道，15.8孔和銑叉口的左右端面有垂直度要求，為了保證他們之間的垂直度要求，應(yīng)將15.8孔的加工放到前面，這樣不但可以保證他們之間的垂直度要求，而且為后面工序的加工，提供了定位基準，節(jié)省了時間，進而提高了效率，所以我們選擇方案一。具體的加工路線如下工序10：鍛造。工序20：調(diào)質(zhì)處理工序30：銑20.5左端面工序40：銑20.5右端面及寬11的面工序50：鉆，擴，鉸15.8

10、1F8孔工序60：銑寬16.5的面工序70：鉆寬16.5的面上M10的螺紋底孔8.5，攻絲M10工序80：銑叉口的左右端面工序90：銑叉口寬51的面工序100：銑寬9.65的左右端面工序110：銑寬14的槽工序120：清洗去毛刺工序130：驗收工序140：入庫2.4 、機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定撥叉零件材料為 35，硬度選用180HBS，毛坯重約1Kg。生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，采用鍛造， 2級精度組。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量，對毛坯初步設(shè)計如下： 1. 20.5圓的左右端面20.5圓的左右端面的粗糙度為12.5,進行一次粗銑即可滿足要求，查機械工藝學(xué)及夾

11、具設(shè)計指導(dǎo)表2-12，知Z=2.0mm2. 15.8mm的孔 M10因為孔最大只有15.8mm，因此在鑄造時不容易鑄造出，因此在毛坯的設(shè)計時，不宜設(shè)計底孔。因此毛坯采用實心鑄造。以確保毛坯的成功率。2. 叉口側(cè)面 該叉口兩側(cè)面粗糙度都是6.3，進行一次粗銑即可滿足光潔度要求。根據(jù)資料可知，選取加工余量等級為G，選取尺寸公差等級為9級。所以根據(jù)相關(guān)資料和經(jīng)驗可知，毛坯的叉口厚度定為2.0mm，符合要求。3. 叉口內(nèi)圓面 叉口內(nèi)圓面的圓弧半徑為R28.5mm，光潔度要求沒有，直接鑄造出來，查資料知，砂型鑄造機械翻砂造型的尺寸公差等級為810級，4.寬9.65和16.5的面寬9.65和16.5的兩側(cè)

12、面，粗造度為6.3,12.5，進行一次粗銑即可滿足要求，查機械工藝學(xué)及夾具設(shè)計指導(dǎo)表3-3知Z=2.0mm5.寬14.2的槽因其寬度只有14.2，粗糙度為12.5，所以直接鑄造成實心其它表面均為不加工表面，而且鍛造出的毛坯表面就能滿足它們的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。2.5、確定切削用量及基本工時工序10：鍛造工序20：調(diào)質(zhì)處理工序30：銑20.5左端面1. 選擇刀具刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式端銑刀，刀片采用YG8,，。2. 決定銑削用量1） 決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5k

13、w，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出 ，則按機床標準選取1450當(dāng)1450r/min時按機床標準選取3） 計算工時切削工時：，則機動工時為工序40：銑20.5右端面及寬11的面1. 選擇刀具刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式端銑刀，刀片采用YG8,，。2. 決定銑削用量1）決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出 ，則按機床標準選取1450當(dāng)1450r/min時按機床標準選取3）計算工時切削工時：，則機動工時為工序50：鉆，擴，鉸15.81F8孔工步一鉆孔至14確定進給量：根據(jù)參考文獻表2-7

14、，當(dāng)鋼的，時，。由于本零件在加工14孔時屬于低剛度零件，故進給量應(yīng)乘以系數(shù)0.75，則根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取切削速度：根據(jù)參考文獻表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為切削工時：，則機動工時為工步二：擴孔利用鉆頭將孔擴大至，根據(jù)有關(guān)手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取根據(jù)機床說明書，選取則主軸轉(zhuǎn)速為，并按車床說明書取，實際切削速度為切削工時：，則機動工時為工步3：鉸孔根據(jù)參考文獻表2-25，得查參考文獻表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉(zhuǎn)速，取，實際切削速度。切削工時：，則機動工時為工序60：銑寬16.5的面1. 選擇刀具刀具選取不重

15、磨損硬質(zhì)合金套式端銑刀，刀片采用YG8,，。2. 決定銑削用量1）決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出 ，則按機床標準選取1450當(dāng)1450r/min時按機床標準選取3）計算工時切削工時：，則機動工時為工序70：鉆寬16.5的面上M10的螺紋底孔8.5，攻絲M10工步一：鉆寬16.5的面上M10的螺紋底孔8.5選用高速鋼錐柄麻花鉆（工藝表3.16） 由切削表2.7和工藝表4.216查得 （切削表2.15） 按機床選取 基本工時：工步二：攻螺紋M10mm 選擇M10mm高速鋼機

16、用絲錐 等于工件螺紋的螺距，即 按機床選取 基本工時：工序80：銑叉口的左右端面1. 選擇刀具刀具選取三面刃銑刀，刀片采用YG8,，。2. 決定銑削用量1）決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出 ，則按機床標準選取225當(dāng)225r/min時按機床標準選取3）計算工時切削工時： ，則機動工時為工序90：銑叉口寬51的面臥式銑床X62選擇刀具刀具選取高速鋼三面刃銑刀，刀片采用YG8,，。2. 決定銑削用量1）決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則2）決定每次進給量

17、及切削速度 根據(jù)X62型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出 ，則按機床標準選取1450當(dāng)1450r/min時按機床標準選取3）計算工時切削工時： ，則機動工時為工序100：銑寬9.65的左右端面立式銑床X51選擇刀具刀具選取立銑刀，刀片采用YG8,，。2. 決定銑削用量1）決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X62型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出 ，則按機床標準選取1450當(dāng)1450r/min時按機床標準選取3）計算工時切削工時： ，則機動工時為總的工時：T=2t=1.242min工序11

18、0：銑寬14.2的槽立式銑床X51選擇刀具刀具選取立銑刀，刀片采用YG8,，。2. 決定銑削用量1）決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則2）決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出 ，則按機床標準選取1450當(dāng)1450r/min時按機床標準選取3）計算工時切削工時： ，則機動工時為工序120：清洗去毛刺工序130：驗收工序140：入庫第三章 專用夾具的設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。有老師分配的任務(wù)，我被要求設(shè)計工序70:鉆、攻M10螺紋工序90：銑叉口寬51的面，選用機床：Z52

19、5鉆床，X51銑床3.1、鉆、攻M10螺紋的夾具設(shè)計3.1.1問題提出本夾具主要用來鉆、攻M10螺紋3.1.2 定位基準的選擇以15.81F8孔及其端面作為定位基準，工件的另一端面作為輔助基準3.1.3定位元件的設(shè)計本工序選用的定位基準為15.81F8孔及其端面，工件被完全定位，所選的定位元件為：心軸、削邊銷、夾具體的表面3.1.4切削力和夾緊力的計算由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。由切削手冊得：鉆削力 式（5-2）鉆削力矩 式（5-3）式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 本道工序加工工藝孔時，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進行夾緊立計算無太大意義。3.1.5夾具設(shè)計及簡

20、要操作說明本工件采用一面、一心軸、一削邊銷定位，通過螺母、心軸、快換墊圈夾緊工件，這樣操作更加簡單，迅速，特別適合大批量生產(chǎn)，總體來說這套夾具是非常不錯的。能滿足批量生產(chǎn)要求裝配圖附圖如下：3.2、銑撥叉寬51面的夾具設(shè)計3.2.1 問題的提出 本夾具主要用于銑撥叉寬51面，屬于工序903.2.2 定位基準的選擇以15.81F8孔及其端面作為定位基準，工件的另外一端面作為輔助基準，來實現(xiàn)工件的完全定位。3.2.3 定位元件的設(shè)計定位基準為15.81F8孔及其端面、工件另外一端面，對應(yīng)該的定位元件分別為：心軸、夾具體表面、削邊銷3.2.4 切削力及夾緊力計算 （1）刀具： 采用三面刃銑刀 80m

21、m 機床： X62臥式銑床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=986.1N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù) K=其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 （2）夾緊力的計算選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=6，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應(yīng)力幅：許用應(yīng)力幅：螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應(yīng)力為 s=3.54 取s=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠，3.2.

22、5定向鍵與對刀裝置設(shè)計定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。根據(jù)GB220780定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示：圖 3.3 夾具體槽形與螺釘圖根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如下：表 3.1 定向鍵數(shù)據(jù)表 BLHhD夾具體槽形尺寸公稱尺寸允差d允差公稱尺寸允差D18-0.011-0.02725125126.817+0.0236對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖 3.5 平塞尺圖塞尺尺寸為：表 3.2

23、平塞尺尺寸表公稱尺寸H允差dC1-0.0060.253.2.6 夾具設(shè)計及操作簡要說明本工件采用夾具體表面、心軸、削邊銷來實現(xiàn)工件的定位， 夾緊則是通過調(diào)節(jié)螺母來實現(xiàn)，這樣操作簡單，迅速，特別適合大批量生產(chǎn)，總體來說這套夾具是非常不錯的。能滿足批量生產(chǎn)要求夾具裝配圖如下：總 結(jié)設(shè)計是大學(xué)學(xué)習(xí)中最重要的一門科目，它要求我們把大學(xué)里學(xué)到的所有知識系統(tǒng)的組織起來，進行理論聯(lián)系實際的總體考慮，需把金屬切削原理及刀具、機床概論、公差與配合、機械加工質(zhì)量、機床夾具設(shè)計、機械制造工藝學(xué)等專業(yè)知識有機的結(jié)合起來。同時也培養(yǎng)了自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既了解了

24、基本概念、基本理論，又注意了生產(chǎn)實踐的需要，將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，來完成本次設(shè)計。設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),更是在學(xué)完大學(xué)所學(xué)的所有專業(yè)課及生產(chǎn)實習(xí)的一次理論與實踐相結(jié)合的綜合訓(xùn)練。這次設(shè)計雖然只有三個月時間，但在這三個月時間中使我對這次設(shè)計有了很深的體會。 這次設(shè)計使我以前所掌握的關(guān)于零件加工方面有了更加系統(tǒng)化和深入合理化的掌握。比如參數(shù)的確定、計算、材料的選取、加工方式的選取、刀具選擇、量具選擇等； 也培養(yǎng)了自己綜合運用設(shè)計與工藝等方面的知識； 以及自己獨立思考能力和創(chuàng)新能力得到更進一步的鍛煉與提高；再次體會到理論與實踐相

25、結(jié)合時，理論與實踐也存在差異。這次設(shè)計雖然順利完成了，也解決了許多問題，也碰到了許多問題，老師的辛勤指導(dǎo)下，都迎刃而解。同時，在老師的身上我也學(xué)得到很多額外的知識，在此我表示深深的感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位教研室指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！致 謝這次設(shè)計使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設(shè)計。這次設(shè)計成績的取得，與指導(dǎo)老師的細心指導(dǎo)是分不開的。在

26、此，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴肅的科學(xué)態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，她的治學(xué)嚴謹和科學(xué)研究的精神也是我永遠學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參 考 文 獻1、機械制造工藝學(xué)（有電子版）2、機床夾具設(shè)計（有電子版）3、金屬機械加工工藝人員手冊4、機床夾具設(shè)計設(shè)

27、計手冊5、機床夾具設(shè)計設(shè)計圖冊6、實用機械加工手冊（有電子版）7、機械加工余量手冊（有電子版）8、機械加工工藝師手冊（有電子版）機械設(shè)計理論機械設(shè)計是一門通過設(shè)計新產(chǎn)品或者改進老產(chǎn)品來滿足人類需求的應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。它涉及工程技術(shù)的各個領(lǐng)域，主要研究產(chǎn)品的尺寸、形狀和詳細結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)思，還要研究產(chǎn)品在制造、銷售和使用等方面的問題。進行各種機械設(shè)計工作的人員通常被稱為設(shè)計人員或者機械設(shè)計工程師。機械設(shè)計是一項創(chuàng)造性的工作。設(shè)計工程師不僅在工作上要有創(chuàng)造性，還必須在機械制圖、運動學(xué)、工程材料、材料力學(xué)和機械制造工藝學(xué)等方面具有深厚的基礎(chǔ)知識。 如前所訴，機械設(shè)計的目的是生產(chǎn)能夠滿足人類需求的產(chǎn)品。發(fā)明

28、、發(fā)現(xiàn)和科技知識本身并不一定能給人類帶來好處，只有當(dāng)它們被應(yīng)用在產(chǎn)品上才能產(chǎn)生效益。因而，應(yīng)該認識到在一個特定的產(chǎn)品進行設(shè)計之前，必須先確定人們是否需要這種產(chǎn)品。應(yīng)當(dāng)把機械設(shè)計看成是機械設(shè)計人員運用創(chuàng)造性的才能進行產(chǎn)品設(shè)計、系統(tǒng)分析和制定產(chǎn)品的制造工藝學(xué)的一個良機。掌握工程基礎(chǔ)知識要比熟記一些數(shù)據(jù)和公式更為重要。僅僅使用數(shù)據(jù)和公式是不足以在一個好的設(shè)計中做出所需的全部決定的。另一方面，應(yīng)該認真精確的進行所有運算。例如，即使將一個小數(shù)點的位置放錯，也會使正確的設(shè)計變成錯誤的。一個好的設(shè)計人員應(yīng)該勇于提出新的想法，而且愿意承擔(dān)一定的風(fēng)險，當(dāng)新的方法不適用時，就使用原來的方法。因此，設(shè)計人員必須要有

29、耐心，因為 所花費的時間和努力并不能保證帶來成功。一個全新的設(shè)計，要求屏棄許多陳舊的，為人們所熟知的方法。由于許多人墨守成規(guī)，這樣做并不是一件容易的事。一位機械設(shè)計師應(yīng)該不斷地探索改進現(xiàn)有的產(chǎn)品的方法，在此過程中應(yīng)該認真選擇原有的、經(jīng)過驗證的設(shè)計原理，將其與未經(jīng)過驗證的新觀念結(jié)合起來。新設(shè)計本身會有許多缺陷和未能預(yù)料的問題發(fā)生，只有當(dāng)這些缺陷和問題被解決之后，才能體現(xiàn)出新產(chǎn)品的優(yōu)越性。因此，一個性能優(yōu)越的產(chǎn)品誕生的同時，也伴隨著較高的風(fēng)險。應(yīng)該強調(diào)的是，如果設(shè)計本身不要求采用全新的方法，就沒有必要僅僅為了變革的目的而采用新方法。在設(shè)計的初始階段，應(yīng)該允許設(shè)計人員充分發(fā)揮創(chuàng)造性，不受各種約束。即

30、使產(chǎn)生了許多不切實際的想法，也會在設(shè)計的早期，即繪制圖紙之前被改正掉。只有這樣，才不致于堵塞創(chuàng)新的思路。通常，要提出幾套設(shè)計方案，然后加以比較。很有可能在最后選定的方案中，采用了某些未被接受的方案中的一些想法。心理學(xué)家經(jīng)常談?wù)撊绾问谷藗冞m應(yīng)他們所操作的機器。設(shè)計人員的基本職責(zé)是努力使機器來適應(yīng)人們。這并不是一項容易的工作，因為實際上并不存在著一個對所有人來說都是最優(yōu)的操作范圍和操作過程。另一個重要問題，設(shè)計工程師必須能夠同其他有關(guān)人員進行交流和磋商。在開始階段，設(shè)計人員必須就初步設(shè)計同管理人員進行交流和磋商，并得到批準。這一般是通過口頭討論，草圖和文字材料進行的。為了進行有效的交流 ，需要解決

31、下列問題：（1） 所設(shè)計的這個產(chǎn)品是否真正為人們所需要？（2） 此產(chǎn)品與其他公司的現(xiàn)有同類產(chǎn)品相比有無競爭能力？（3） 生產(chǎn)這種產(chǎn)品是否經(jīng)濟？（4） 產(chǎn)品的維修是否方便？（5） 產(chǎn)品有無銷路？是否可以盈利？ 只有時間能對上述問題給出正確答案。但是， 產(chǎn)品的設(shè)計、制造和銷售只能在對上述問題的初步肯定答案的基礎(chǔ)上進行。設(shè)計工程師還應(yīng)該通過零件圖和裝配圖，與制造部門一起對最終設(shè)計方案進行磋商。通常 ，在制造過程中會出現(xiàn)某個問題?？赡軙髮δ硞€零件尺寸或公差作一些更改，使零件的生產(chǎn)變得容易。但是，工程上的更改必須要經(jīng)過設(shè)計人員批準，以保證不會損傷產(chǎn)品的功能。有時，在產(chǎn)品的裝配時或者裝箱外運前的試驗中

32、才發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的某種缺陷。這些事例恰好說明了設(shè)計是一個動態(tài)過程。總是存在著更好的方法來完成設(shè)計工作，設(shè)計人員應(yīng)該不斷努力，尋找這些更好的方法。近些年來，工程材料的選擇已經(jīng)顯得重要。此外，選擇過程應(yīng)該是一個對材料的連續(xù)不斷的重新評價過程。新材料不斷出現(xiàn)，而一些原有的材料的能夠獲得的數(shù)量可能會減少。環(huán)境污染、材料的回收利用、工人的健康及安全等方面經(jīng)常會對材料選擇附加新的限制條件。為了減輕重量或者節(jié)約能源，可能會要求使用不同的材料。來自國內(nèi)和國際競爭、對產(chǎn)品維修保養(yǎng)方便性要求的提高和顧客的反饋等方面的壓力，都會促使人們對材料進行重新評價。由于材料選用不當(dāng)造成的產(chǎn)品責(zé)任訴訟，已經(jīng)產(chǎn)生了深刻的影響。此外，

33、材料與材料加工之間的相互依賴關(guān)系已經(jīng)被人們認識得更清楚。因此，為了能在合理的成本和確保質(zhì)量的前提下獲得滿意的結(jié)果，設(shè)計工程師的制造工程師都必須認真仔細地選擇、確定和使用材料。制造任何產(chǎn)品的第一步工作都是設(shè)計。設(shè)計通?？梢苑譃閹讉€明確的階段：（a）初步設(shè)計；（b）功能設(shè)計；（c）生產(chǎn)設(shè)計。在初步設(shè)計階段，設(shè)計者著重考慮產(chǎn)品應(yīng)該具有的功能。通常要設(shè)想和考慮幾個方案，然后決定這種思想是否可行；如果可行，則應(yīng)該對其中一個或幾個方案作進一步的改進。在此階段，關(guān)于材料選擇唯一要考慮的問題是：是否有性能符合要求的材料可供選擇；如果沒有的話，是否有較大的把握在成本和時間都允許的限度內(nèi)研制出一種新材料。在功能設(shè)

34、計和工程設(shè)計階段，要做出一個切實可行的設(shè)計。在這個階段要繪制出相當(dāng)完整的圖紙，選擇并確定各種零件的材料。通常要制造出樣機或者實物模型，并對其進行試驗，評價產(chǎn)品的功能、可靠性、外觀和維修保養(yǎng)性等。雖然這種試驗可能會表明，在產(chǎn)品進入到生產(chǎn)階段之前，應(yīng)該更換某些材料，但是，絕對不能將這一點作為不認真選擇材料的借口。應(yīng)該結(jié)合產(chǎn)品的功能，認真仔細地考慮產(chǎn)品的外觀、成本和可靠性。一個很有成就的公司在制造所有的樣機時，所選用的材料應(yīng)該和其生產(chǎn)中使用的材料相同，并盡可能使用同樣的制造技術(shù)。這樣對公司是很有好處的。功能完備的樣機如果不能根據(jù)預(yù)期的銷售量經(jīng)濟地制造出來，或者是樣機與正式生產(chǎn)的裝置在質(zhì)量和可靠性方面

35、有很大不同，則這種樣機就沒有多大的價值。設(shè)計工程師最好能在這一階段完全完成材料的分析、選擇和確定工作，而不是將其留到生產(chǎn)設(shè)計階段去做。因為，在生產(chǎn)設(shè)計階段材料的更換是由其他人進行的，這些人對產(chǎn)品的所有功能的了解不如設(shè)計工程師。在生產(chǎn)設(shè)計階段中，與材料有關(guān)的主要問題是應(yīng)該把材料完全確定下來，使它們與現(xiàn)有的設(shè)備相適應(yīng)，能夠利用現(xiàn)有設(shè)備經(jīng)濟地進行加工，而且材料的數(shù)量能夠比較容易保證供應(yīng)。在制造過程中，不可避免地會出現(xiàn)對使用中的材料做一些更改的情況。經(jīng)驗表明，可采用某些便宜材料作為替代品。然而，在大多數(shù)情況下，在進行生產(chǎn)以后改換材料要比在開始生產(chǎn)前改換材料所花費的代價要高。在設(shè)計階段做好材料選擇工作，

36、可以避免多數(shù)這樣的情況。在生產(chǎn)制造開始后出現(xiàn)了可供使用的新材料是更換材料的最常見的原因。當(dāng)然，這些新材料可能降低成本、改進產(chǎn)品的性能。但是，必須對新材料進行認真的評價，以確保其所有性能都滿足要求。應(yīng)當(dāng)記住，新材料的性能和可靠性很少像現(xiàn)有材料那樣為人們所了解。大部分的產(chǎn)品失效和產(chǎn)品責(zé)任事故案件是由于在選用新材料作為替代材料之前，沒有真正了解它們的長期使用性能而引起的。產(chǎn)品的責(zé)任訴訟迫使設(shè)計人員和公司在選擇材料時，采用最好的程序。在材料過程中，五個最常見的問題為：（a）不了解或者不會使用關(guān)于材料應(yīng)用方面的最新最好的信息資料；(b)未能預(yù)見和考慮擦黑年品可能的合理用途（如有可能，設(shè)計人員還應(yīng)進一步預(yù)

37、測和考慮由于產(chǎn)品使用方法不當(dāng)造成的后果。在近年來的許多產(chǎn)品責(zé)任訴訟案件中，由于錯誤地使用產(chǎn)品而受到傷害的原告控告生產(chǎn)廠家，并且贏得判決）；(c)所使用的材料的數(shù)據(jù)不全或是有些數(shù)據(jù)不確定，尤其是當(dāng)其長期性能數(shù)據(jù)是如此的時候；(d)質(zhì)量控制方法不適當(dāng)和未經(jīng)驗證；(e)由一些完全不稱職的人員選擇材料。通過對上述五個問題的分析，可以得出這些問題是沒有充分理由存在的結(jié)論。對這些問題的研究分析可以為避免這些問題的出現(xiàn)指明方向。盡管采用最好的材料選擇方法也不能避免發(fā)生產(chǎn)品責(zé)任訴訟，設(shè)計人員和工業(yè)界按照適當(dāng)?shù)某绦蜻M行材料選擇，可以大大減少訴訟的數(shù)量。從以上的討論可以看出，選擇材料的人們應(yīng)該對材料的性質(zhì)，特點和

38、加工方法有一個全面而基本的了解。Machine design theoryThe machine design is through designs the new product or improves the old product to meet the human need the application technical science. It involves the project technology each domain, mainly studies the product the size, the shape and the detailed structure b

39、asic idea, but also must study the product the personnel which in aspect the and so on manufacture, sale and use question.Carries on each kind of machine design work to be usually called designs the personnel or machine design engineer. The machine design is a creative work. Project engineer not onl

40、y must have the creativity in the work, but also must in aspect and so on mechanical drawing, kinematics, engineerig material, materials mechanics and machine manufacture technology has the deep elementary knowledge. If front sues, the machine design goal is the production can meet the human need th

41、e product. The invention, the discovery and technical knowledge itself certainly not necessarily can bring the advantage to the humanity, only has when they are applied can produce on the product the benefit. Thus, should realize to carries on before the design in a specific product, must first dete

42、rmine whether the people do need this kind of productMust regard as the machine design is the machine design personnel carries on using creative ability the product design, the system analysis and a formulation product manufacture technology good opportunity. Grasps the project elementary knowledge

43、to have to memorize some data and the formula is more important than. The merely service data and the formula is insufficient to the completely decision which makes in a good design needs. On the other hand, should be earnest precisely carries on all operations. For example, even if places wrong a d

44、ecimal point position, also can cause the correct design to turn wrongly. A good design personnel should dare to propose the new idea, moreover is willing to undertake the certain risk, when the new method is not suitable, use original method. Therefore, designs the personnel to have to have to have

45、 the patience, because spends the time and the endeavor certainly cannot guarantee brings successfully. A brand-new design, the request screen abandons obsoletely many, knows very well the method for the people. Because many person of conservativeness, does this certainly is not an easy matter. A me

46、chanical designer should unceasingly explore the improvement existing product the method, should earnestly choose originally, the process confirmation principle of design in this process, with has not unified it after the confirmation new idea. Newly designs itself can have the question occurrence w

47、hich many flaws and has not been able to expect, only has after these flaws and the question are solved, can manifest new goods come into the market the product superiority. Therefore, a performance superior product is born at the same time, also is following a higher risk. Should emphasize, if desi

48、gns itself does not request to use the brand-new method, is not unnecessary merely for the goal which transform to use the new method.In the design preliminary stage, should allow to design the personnel fully to display the creativity, not each kind of restraint. Even if has had many impractical id

49、eas, also can in the design early time, namely in front of the plan blueprint is corrected. Only then, only then does not send to stops up the innovation the mentality. Usually, must propose several sets of design proposals, then perform the comparison. Has the possibility very much in the plan whic

50、h finally designated, has used certain not in plan some ideas which accepts. How does the psychologist frequently discuss causes the machine which the people adapts them to operate. Designs personnels basic responsibility is diligently causes the machine to adapt the people. This certainly is not an

51、 easy work, because certainly does not have to all people to say in fact all is the most superior operating area and the operating process. Another important question, project engineer must be able to carry on the exchange and the consultation with other concerned personnel. In the initial stage, de

52、signs the personnel to have to carry on the exchange and the consultation on the preliminary design with the administrative personnel, and is approved. This generally is through the oral discussion, the schematic diagram and the writing material carries on. In order to carry on the effective exchang

53、e, needs to solve the following problem: (1) designs whether this product truly does need for the people? Whether there is competitive ability (2) does this product compare with other companies existing similar products? (3) produces this kind of product is whether economical? (4) product service is

54、 whether convenient? (5) product whether there is sale? Whether may gain?Only has the time to be able to produce the correct answer to above question. But, the product design, the manufacture and the sale only can in carry on to the above question preliminary affirmation answer foundation in. Projec

55、t engineer also should through the detail drawing and the assembly drawing, carries on the consultation together with the branch of manufacture to the finally design proposal.Usually, can have some problem in the manufacture process. Possibly can request to some components size or the common differe

56、nce makes some changes, causes the components the production to change easily. But, in the project change must have to pass through designs the personnel to authorize, guaranteed cannot damage the product the function. Sometimes, when in front of product assembly or in the packing foreign shipment e

57、xperiment only then discovers in the design some kind of flaw. These instances exactly showed the design is a dynamic process. Always has a better method to complete the design work, designs the personnel to be supposed unceasingly diligently, seeks these better method. Recent year, the engineerig m

58、aterial choice already appeared importantly. In addition, the choice process should be to the material continuously the unceasing again appraisal process. The new material unceasingly appears, but some original materials can obtain the quantity possibly can reduce. The environmental pollution, mater

59、ial recycling aspect and so on use, workers health and security frequently can attach the new limiting condition to the choice of material. In order to reduce the weight or saves the energy, possibly can request the use different material. Comes from domestic and international competition, to produc

60、t service maintenance convenience request enhancement and customers aspect the and so on feedback pressure, can urge the people to carry on to the material reappraises. Because the material does not select when created the product responsibility lawsuit, has already had the profound influence. In addition, the material and between the material processing interdependence is already known by the people clearly. Therefore, in order to can and guarantees the quality in the reasonable cost under the premise to obtain satisfaction the result, project engineer makes engineers