《機械制造技術》第12課 編制鉆模的設計方案

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課題編制鉆模的設計方案——夾具的設計方法課時2課時（90min）教學目標知識技能目標：（1）掌握機床夾具的設計方法（2）能夠設計中等復雜零件一道工序的專用夾具思政育人目標：培育崇尚技藝、求實創(chuàng)新的職業(yè)品質教學重難點教學重點：夾具設計的基本要求，夾具設計的方法步驟，夾具裝配圖技術要求的制訂教學難點：夾具的設計方法和步驟教學方法啟發(fā)式、講授法、案例分析法、討論法、總結法教學用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材教學設計→考勤（2min）→教學過程主要教學內容及步驟設計意圖課前任務【教師】上傳預習資料，發(fā)布預習任務，和學生負責人取得聯系，讓其提醒同學通過文旌課堂APP或其他學習軟件，完成課前任務查找夾具設計的相關資料，觀看上傳的預習視頻，思考夾具設計應該遵守哪些原則，通過發(fā)起的線上任務，分析討論夾具的設計方法和步驟?！緦W生】完成課前任務通過課前任務，培養(yǎng)學生獨立收集資料的能力，對夾具設計方法形成初步認知，鍛煉其觀察、分析、總結的能力考勤

（2min）【教師】使用文旌課堂APP進行簽到【學生】按照老師要求簽到培養(yǎng)學生的組織紀律性，掌握學生的出勤情況互動導入

（3min）【教師】講述“任務引入”案例（詳見教材），并提出問題案例中的田工是如何設計夾具的呢？【學生】聆聽、思考、回答通過設置疑問的方式，引導學生主動思考，激發(fā)學生的學習興趣傳授新知（35min）【教師】通過學生的回答，引出本節(jié)課知識點，講解夾具設計的相關內容一、夾具設計的基本要求?【教師】提問：“你認為在設計夾具時應注意哪些方面？”，并隨機抽取學生回答問題?【學生】思考、討論、回答?【教師】總結學生的回答1、保證工件加工的各項技術要求保證工件加工的各項技術要求是設計夾具最基本的要求，其關鍵在于正確確定定位方案、夾緊方案和刀具引導方式，合理選用和設計定位元件、夾緊裝置和對刀與引導元件等，確定合理的尺寸、精度等技術要求，必要時還需要進行定位誤差的分析計算。2、提高生產率和降低生產成本夾具的復雜程度應與生產類型相適應，盡量選擇快速高效的夾緊裝置，縮短輔助時間。3、工藝性能好夾具的結構應力求簡單、合理，便于制造、裝配、調整、檢驗、維修等。4、使用性能好夾具的操作應簡便、省力、安全可靠。在條件允許的情況下，應盡可能采用氣動、液壓等自動化夾緊裝置，以減輕操作者的勞動強度。5、經濟性好在設計夾具時，應盡可能采用標準元件和標準結構，盡量使結構簡單、制造容易，以縮短設計制造周期，降低成本。?【教師】提問：“根據夾具設計的基本要求，思考我們在選擇夾具的時候應該考慮哪些因素？”，安排學生小組討論并派代表回答問題?【學生】聆聽、分組、思考、討論、回答問題?【教師】總結學生的回答在選用夾具時，通常需要考慮產品的生產批量，生產效率，質量保證及經濟性等。二、夾具的設計方法和步驟工藝人員在編制零件的工藝規(guī)程時，便會提出相應的夾具設計任務，經相關部門批準后將夾具設計任務書下達·給設計人員，設計人員根據任務書對夾具進行設計，具體方法和步驟如下。1、研究原始資料，明確設計任務在接到夾具設計任務書后，首先應分析研究工件的結構特點、材料、生產類型、本工序的加工要求以及前后工序的聯系，然后了解加工所用設備和輔助工具中與設計夾具有關的技術性能和規(guī)格，了解生產部門制造夾具的技術能力。必要時還要了解同類工件的加工方法和使用夾具的情況，作為設計的參考。2、確定夾具的結構方案，繪制結構草圖?【教師】提問：“確定夾具的結構方案時，需要確定哪些問題？”，并隨機抽取學生回答問題?【學生】思考、討論、回答?【教師】總結學生的回答確定夾具的結構方案時，主要解決以下問題。（1）確定工件定位方案，選取或設計定位元件。（2）確定刀具的對刀和引導方式，選取或設計對刀與引導元件。（3）確定夾緊方案，設計夾緊機構或裝置。（4）確定夾具體及其他部分的結構形式，如分度裝置、定向鍵等。（5）繪制結構草圖，調整各元件、裝置的布局，確定夾具體的總體結構和尺寸。繪制結構草圖時，要先繪出一些準備性的草圖。例如，繪制主要部分或重要部分的結構詳圖，確定各元件的形狀和尺寸以及元件間的連接方式，標注必要的尺寸、公差配合和技術要求等；確定視圖的數量、剖面位置以及布圖方式。必要時還要做加工精度的分析和估算、夾緊力的估算及經濟分析等。對夾具的總體結構，最好設計幾個方案，以便進行分析、比較和優(yōu)選。3、繪制夾具裝配圖在夾具結構草圖經過討論審定之后，即可開始繪制夾具裝配圖。夾具裝配圖應遵循國家制圖標準，為使夾具裝配圖具有良好的直觀性，繪圖比例一般取1∶1。當工件過大或過小時，可按制圖比例縮小或放大。此外，總圖上的主視圖應盡量選取正對操作者的工作位置，在完整地表示出夾具工作原理和構造的基礎上，總圖上的視圖數量要盡量少。繪制夾具裝配圖可按以下順序進行。（1）用雙點畫線（或紅色細實線）畫出工件的外形輪廓、定位基準面、夾緊表面和被加工表面。被加工表面上的加工余量可用網紋線（或粗線）表示。（2）將總圖上的工件視作一個透明體，圍繞工件的幾個視圖依次繪出定位元件、對刀與引導元件、夾緊裝置等，然后繪制夾具體及連接元件。4、繪制夾具零件圖夾具中的非標準零件都需要繪制零件圖。在確定這些零件的尺寸公差和技術條件時，應注意使其滿足夾具裝配圖的要求。夾具設計圖全部繪制完畢后，設計工作并不就此結束，因為所設計的夾具還有待于實踐的驗證。由于夾具在試用后可能還要對原設計做必要的修改，因此設計人員應關注夾具的制造和裝配，參與鑒定工作并了解使用情況，以便發(fā)現問題及時加以改進。夾具制造出來并使用合格后才算完成了設計任務。三、夾具裝配圖技術要求的制訂1、夾具裝配圖應標注的尺寸和公差?【教師】提問：“你認為在夾具裝配圖中不可缺少哪些尺寸？”，并隨機抽取學生回答問題?【學生】思考、討論、回答?【教師】總結學生的回答一般情況下，在夾具裝配圖上應標注以下五種最基本的尺寸。（1）夾具外形輪廓尺寸。夾具外形輪廓尺寸是指夾具的長、寬、高等尺寸。若夾具上有可動部分，則應用雙點畫線畫出其最大活動范圍，或標出可動部分的尺寸范圍。（2）工件與定位元件間的聯系尺寸。工件與定位元件間的聯系尺寸包括工件與定位元件的配合尺寸和公差，以及定位元件之間的位置尺寸和公差。（3）夾具與刀具的聯系尺寸。夾具與刀具的聯系尺寸主要是指刀具與對刀元件或引導元件之間的尺寸和公差。（4）夾具與機床連接部分的尺寸。夾具與機床連接部分的尺寸主要是指夾具安裝基面與機床配合表面之間的尺寸、公差，用于確定夾具在機床上的位置。對于車床夾具和磨床夾具，主要是指夾具與機床主軸端的配合尺寸；對于銑床夾具和刨床夾具，則是指夾具上的定位鍵與機床工作臺T形槽的配合尺寸。標注這類尺寸時，常以定位元件為基準。（5）其他裝配尺寸。其他裝配尺寸主要是指夾具各組成部分的配合尺寸，如定位元件、對刀與引導元件、分度裝置及安裝基面相互之間的尺寸、公差和位置精度要求等。2、夾具精度的確定確定夾具尺寸精度的總原則是：在滿足工件加工要求的前提下，盡量降低對夾具制造精度的要求。與工件尺寸有關的夾具公差，通常取工件上相應加工尺寸公差的1/3～1/2。與工件的加工精度要求無直接聯系的夾具公差，可參照有關手冊標注?！斠娊滩?、夾具技術條件的確定在設計夾具時，夾具中各有關元件表面間的相互位置精度要求，通常稱為技術條件，它一般包括以下幾個方面。（1）定位元件之間的相互位置精度要求。（2）定位元件與連接元件或找正基面間的相互位置精度要求。（3）對刀（或引導）元件與連接元件或找正基面間的相互位置精度要求。（4）定位元件與對刀（或引導）元件間的相互位置精度要求。（5）引導元件間的相互位置精度要求。夾具的技術條件若與工件的加工要求直接相關，其位置誤差數值可按工件加工技術條件規(guī)定數值1/5～1/2選取；若與工件的加工要求無直接關系，可通過查閱有關手冊確定?！緦W生】聆聽、理解、記憶運用多媒體課件，讓學生直觀的體會夾具的設計方法及過程，引入案例分析，結合提問引導的方式，加深學生對夾具設計方法和步驟理解，提高學生的學習興趣和積極性，訓練學生的邏輯性思維能力項目實踐（45min）編制鉆模設計方案【教師】組織學生以小組形式開展項目訓練活動，描述任務并發(fā)布任務要求如圖所示為缸套鉆孔工序圖，零件的材料為Q235A鋼，生產綱領為500件/年，所用機床為Z525型立式鉆床，所用鉆頭外徑為。其他尺寸均已精加工完畢，現需要鉆孔，其加工精度為IT9級，表面粗糙度Ra為6.3μm。要求設計鉆孔的夾具（定位元件均有較高精度，能滿足要求）?！緦W生】分組練習，組內分工，帶入實際工作人員角色，設計f5mm孔的夾具【教師】巡堂輔導，重點強調以下問題1.注意分析零件的工藝過程和加工孔的加工要求；2.注意夾具的設計步驟；3.注意夾具裝配圖的標注。【教師】項目訓練活動結束后，對各小組進行點評，從技能操作、參與程度與合作意識等多個方面綜合評價各組的實踐情況【學生】互相評價，并結合評價結果及教師評價進行自我總結引入實際鉆模夾具的編制案例，加深學生對夾具設計的理解，培養(yǎng)學生的綜合實踐能力，實現知識學習與技能訓練目標通過學生的實時反饋進行針對性指導，引導學生查漏補缺，夯實基礎課堂小結

（3min）【教師】簡要總結本節(jié)課的要點本節(jié)課主要講解了機床夾具設計的相關知識內容，包括夾具設計的基本要求、方法步驟，以及夾具裝配圖技術要求的制訂等內容，并以鉆模夾具的編制為例帶領大家體驗了夾具設計的過程，希望同學們認真完成課后作業(yè)，復習鞏固所學的知識。【學生】總結回顧知識點總結本節(jié)課知識點，加強學生對重點難點知識內容的掌握作業(yè)布置

（2min）【教師】布置課后作