本书是为了指导学生完成“机械制造技术基础课程设计”而编写的,与《机械制造技术基础》配套使用。本书从机械制造技术基础课程设计的实用性出发,介绍了课程设计的目的、要求、主要内容、设计方法和步骤,包括课程设计任务书、设计说明书、工艺过程卡等内容,为了助于教学,本书还提供了一些机械制造基础课程设计题目图例,供选书学校参考。本书可作为本科学校“机械制造技术基础课程设计”的指导书,也可供从事工艺设计、夹具设计和数控编程的工程技术人员参考。
以企业实际环境为背景:以企业的实际工作环境、实际的工艺图片以及与企业工作流程为背景,工程实例来自于企业。
机械制造技术基础课程设计是高等学校机械类专业理论联系实际的重要实践环节。完成课程设计需综合运用金属切削原理和刀具、机械加工方法及设备、互换性与测量技术、机械制造工艺学、机床夹具设计、数控技术与数控编程等机械制造技术基础课程的理论知识,还需要熟练掌握机械制图、机械设计和机械原理等课程的知识。课程设计是学生作为准工程师在教师的指导下完成中等复杂程度零件加工的工艺设计与数控编程、夹具等工装设计任务的实践课程。为了培养创新型、应用型人才,满足学生能解决工业一线工程实际的需求,课程设计需要结合生产实际。为了指导学生做好“机械制造工艺课程设计”和“机械制造技术基础课程设计”,使其贴近数控装备制造行业和企业生产流程的实际需求,力争使学生能够通过课程设计实现与企业生产实际的无缝对接,从事机械类专业的师生非常需要一本具有理论与实际紧密结合,贴近工厂工作实际的课程设计指导书。目前,为了提高高等教育质量,工程教育在国内得到重视。工程教育认证特别针对复杂工程问题在毕业要求的1、2、3、4、5、6、7和10条中有详细要求,具体为:第1条:工程知识。能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题。第2条:问题分析。能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理,识别、表达并通过文献研究分析复杂工程问题,以获得有效结论。第3条:设计/开发解决方案。能够设计针对复杂工程问题的解决方案,设计满足特定需求的系统、单元(部件)或工艺流程,并能够在设计环节中体现创新意识,考虑社会、健康、安全、文化以及环境等因素。第4条:研究。能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究,包括设计试验、分析与解释数据、通过信息综合得到合理有效的结论。第5条:使用现代工具。能够针对复杂工程问题,开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具,包括对复杂工程问题的预测与模拟,并能够理解其局限性。第6条:工程与社会。能够基于工程相关背景知识进行合理分析,评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响,并理解应承担的责任。第7条:环境和可持续发展。能够理解和评价针对复杂工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响。第10条:沟通。能够就复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流,包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令,并具备一定的国际视野,能够在跨文化背景下进行沟通和交流。复杂工程问题具有如下特点:必须运用工程原理,经过分析才可能得到解决;涉及多方面的技术、工程和其他因素,并可能相互有一定的冲突;需要通过建立合适的抽象模型才能解决,在建模过程中需要体现出创造性,不是仅靠常用方法就可以完全解决的;问题中涉及的因素可能没有完全包含在专业工程实践的标准和规范中;问题相关各方利益不完全一致;具有较高的综合性,包含多个相互关联的子问题。结合机械制造技术基础课程设计的要求和教学实际需求,基于工程教育认证标准,以解决复杂工程问题为切入点,本书在编写上注重以下原则:①以企业实际环境为背景:以企业的实际工作环境、实际的工艺图片以及与企业工作流程为背景,工程实例来自于企业。②实用性:面向一般本科生,理论上够用,强化工程应用。③针对性强:本书既是学生的指导书,也是指导教师的教科书。本书还收集了符合机械制造技术基础课程设计要求的零件图,供教师在给学生确定题目时选用和参考。本书由王红军负责全书筹划、统稿。王红军、钟建琳任主编,杜改梅、刘国庆任副主编。王红军编写第1、3章,付遥编写第2章,钟建琳编写第4、5、8、9、10、11章,刘国庆编写第6章,杜改梅、刘凌云、尚鲜军编写第7章,王楠编写第12章并完成相关标准的搜集和整理。本书在编写过程中采用了北京信息科技大学的教学管理规范及西安航空动力控制科技有限公司和北京第二机床有限公司的素材,在此对这些单位和素材的原创者表示感谢。本书在编写中还参考或引用了一些学者的资料和文献,并尽可能在参考文献中列出,再次向这些学者表示感谢。由于作者水平和学识有限,时间仓促,书中难免存在不足和错误之处,敬请各位读者朋友批评指正!编者
高等院校教师
前言第1章机械制造技术基础课程设计概述111课程设计的目的112课程设计的基本要求213课程设计的内容314课程设计的方法与步骤415课程设计的进度安排与提交材料616课程设计考核与成绩评定8第2章设备制造企业的技术管理体系与流程921技术管理体系的组织结构9211技术部的组织结构类型9212典型设备制造企业技术部岗位介绍1022企业工艺设计流程及实施13221零件工艺设计概述13222工艺设计流程13223机械加工工艺规程的制订14224工艺规程的更改1523夹具设计任务的下达流程与执行过程16231夹具概述16232夹具设计任务的下达流程16233夹具设计任务的执行过程1624数控程序的编制18241数控程序编制任务的下达流程18242数控程序编制步骤18第3章机械加工工艺规程的设计1931机械加工工艺规程设计概述19311基本概念19312机械加工工艺规程设计的基本原则24313课程设计采用的机械加工工艺过程卡26314机械加工工艺规程设计的目标2732机械加工工艺规程设计的内容、要求和流程27321设计内容27322设计要求27323设计流程2733图样研究与毛坯设计27331审查零件图27332读懂图28333毛坯对工艺规程的影响29334毛坯的种类29335毛坯形状的确定30336毛坯尺寸的确定31337毛坯图的画法3234机械加工工艺路线的拟订33341工作内容33342合理选择定位基准33343零件表面加工方法的选择35344工序内容的确定38345加工阶段的划分39346加工工序的排序40347热处理工序安排40348辅助工序4135机械加工设备及工艺装备的选择42351机械加工设备及工艺装备选择相关问题42352机械加工设备的选择42353刀具的选择4336机械加工工艺方案分析43361加工质量44362加工效率44363加工成本与经济性分析4437机械加工工艺过程卡的填写44第4章机械加工工序设计4541工序简图的绘制4642工序余量、工序尺寸、工序公差的确定5543切削用量的确定5744工时定额的确定5845机械加工工序卡的填写59第5章专用夹具设计6151夹具设计概述6152夹具总体方案设计63521六点定位原理和定位方案63522根据定位基准选择定位元件65523工件在夹具中加工的精度分析70524选择对刀或引导元件74525专用夹具夹紧装置设计78526夹具对机床的定位82527夹具的转位和分度装置84528夹具体的设计8453夹具总装配图的设计85531绘制结构草图85532夹紧力计算86533夹具结构工艺性分析91534夹具方案经济性分析92535绘制夹具总装配图92536夹具尺寸和技术要求9354图样校对和审核及设计说明书的撰写9955夹具设计中的注意事项及常见错误100551夹具设计中的注意事项100552夹具设计中的常见错误10256各类机床夹具设计要点104561车床专用夹具104562铣床专用夹具105563钻床专用夹具105564镗床专用夹具107第6章数控编程10961基于PowerMILL的铣削加工数控编程109611模型输入110612毛坯定义111613刀具定义111614进给和转速设置112615快进高度设置113616加工开始点设置113617粗加工刀具路径的生成114618半精加工刀具路径的生成116619精加工刀具路径的生成1186110粗加工刀具路径的仿真1196111半精加工刀具路径的仿真1206112精加工刀具路径的仿真1216113NC程序的生成1216114保存12262基于Caxa数控车的车削加工数控编程123621绘制零件图和毛坯图123622轮廓粗车124623轮廓精车124624拾取被加工工件表面轮廓、毛坯轮廓和进退刀点126625切槽127626切断127627后置处理和生成程序129第7章机械制造技术基础课程设计实例13171泵盖零件课程设计实例13172传动轴的机械加工工艺规程设计15973叶轮的机械加工工艺规程设计165第8章常用金属切削机床的技术参数17181车床的技术参数171811数控车床171812卧式车床17182铣床的技术参数174821立式铣床174822卧式(万能)铣床17583钻床的技术参数177831摇臂钻床177832立式钻床179833台式钻床18084镗床的技术参数181841卧式铣镗床181842坐标镗床183843金刚镗床18585磨床的技术参数185851内、外圆磨床185852平面磨床18886刨床的技术参数190861牛头刨床190862龙门刨床19187插床的技术参数19288拉床的技术参数19389花键铣床的技术参数194810滚齿机的技术参数194811插齿机的技术参数196812剃齿机的技术参数196第9章常用金属切削刀具的规格19891钻头19892铰
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