《机械制造技术》第12课 编制钻模的设计方案

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课题编制钻模的设计方案——夹具的设计方法课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）掌握机床夹具的设计方法（2）能够设计中等复杂零件一道工序的专用夹具思政育人目标：培育崇尚技艺、求实创新的职业品质教学重难点教学重点：夹具设计的基本要求，夹具设计的方法步骤，夹具装配图技术要求的制订教学难点：夹具的设计方法和步骤教学方法启发式、讲授法、案例分析法、讨论法、总结法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计→考勤（2min）→教学过程主要教学内容及步骤设计意图课前任务【教师】上传预习资料，发布预习任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件，完成课前任务查找夹具设计的相关资料，观看上传的预习视频，思考夹具设计应该遵守哪些原则，通过发起的线上任务，分析讨论夹具的设计方法和步骤。【学生】完成课前任务通过课前任务，培养学生独立收集资料的能力，对夹具设计方法形成初步认知，锻炼其观察、分析、总结的能力考勤

（2min）【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】按照老师要求签到培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况互动导入

（3min）【教师】讲述“任务引入”案例（详见教材），并提出问题案例中的田工是如何设计夹具的呢？【学生】聆听、思考、回答通过设置疑问的方式，引导学生主动思考，激发学生的学习兴趣传授新知（35min）【教师】通过学生的回答，引出本节课知识点，讲解夹具设计的相关内容一、夹具设计的基本要求☞【教师】提问：“你认为在设计夹具时应注意哪些方面？”，并随机抽取学生回答问题☞【学生】思考、讨论、回答☞【教师】总结学生的回答1、保证工件加工的各项技术要求保证工件加工的各项技术要求是设计夹具最基本的要求，其关键在于正确确定定位方案、夹紧方案和刀具引导方式，合理选用和设计定位元件、夹紧装置和对刀与引导元件等，确定合理的尺寸、精度等技术要求，必要时还需要进行定位误差的分析计算。2、提高生产率和降低生产成本夹具的复杂程度应与生产类型相适应，尽量选择快速高效的夹紧装置，缩短辅助时间。3、工艺性能好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。4、使用性能好夹具的操作应简便、省力、安全可靠。在条件允许的情况下，应尽可能采用气动、液压等自动化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。5、经济性好在设计夹具时，应尽可能采用标准元件和标准结构，尽量使结构简单、制造容易，以缩短设计制造周期，降低成本。☞【教师】提问：“根据夹具设计的基本要求，思考我们在选择夹具的时候应该考虑哪些因素？”，安排学生小组讨论并派代表回答问题☞【学生】聆听、分组、思考、讨论、回答问题☞【教师】总结学生的回答在选用夹具时，通常需要考虑产品的生产批量，生产效率，质量保证及经济性等。二、夹具的设计方法和步骤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，经相关部门批准后将夹具设计任务书下达·给设计人员，设计人员根据任务书对夹具进行设计，具体方法和步骤如下。1、研究原始资料，明确设计任务在接到夹具设计任务书后，首先应分析研究工件的结构特点、材料、生产类型、本工序的加工要求以及前后工序的联系，然后了解加工所用设备和辅助工具中与设计夹具有关的技术性能和规格，了解生产部门制造夹具的技术能力。必要时还要了解同类工件的加工方法和使用夹具的情况，作为设计的参考。2、确定夹具的结构方案，绘制结构草图☞【教师】提问：“确定夹具的结构方案时，需要确定哪些问题？”，并随机抽取学生回答问题☞【学生】思考、讨论、回答☞【教师】总结学生的回答确定夹具的结构方案时，主要解决以下问题。（1）确定工件定位方案，选取或设计定位元件。（2）确定刀具的对刀和引导方式，选取或设计对刀与引导元件。（3）确定夹紧方案，设计夹紧机构或装置。（4）确定夹具体及其他部分的结构形式，如分度装置、定向键等。（5）绘制结构草图，调整各元件、装置的布局，确定夹具体的总体结构和尺寸。绘制结构草图时，要先绘出一些准备性的草图。例如，绘制主要部分或重要部分的结构详图，确定各元件的形状和尺寸以及元件间的连接方式，标注必要的尺寸、公差配合和技术要求等；确定视图的数量、剖面位置以及布图方式。必要时还要做加工精度的分析和估算、夹紧力的估算及经济分析等。对夹具的总体结构，最好设计几个方案，以便进行分析、比较和优选。3、绘制夹具装配图在夹具结构草图经过讨论审定之后，即可开始绘制夹具装配图。夹具装配图应遵循国家制图标准，为使夹具装配图具有良好的直观性，绘图比例一般取1∶1。当工件过大或过小时，可按制图比例缩小或放大。此外，总图上的主视图应尽量选取正对操作者的工作位置，在完整地表示出夹具工作原理和构造的基础上，总图上的视图数量要尽量少。绘制夹具装配图可按以下顺序进行。（1）用双点画线（或红色细实线）画出工件的外形轮廓、定位基准面、夹紧表面和被加工表面。被加工表面上的加工余量可用网纹线（或粗线）表示。（2）将总图上的工件视作一个透明体，围绕工件的几个视图依次绘出定位元件、对刀与引导元件、夹紧装置等，然后绘制夹具体及连接元件。4、绘制夹具零件图夹具中的非标准零件都需要绘制零件图。在确定这些零件的尺寸公差和技术条件时，应注意使其满足夹具装配图的要求。夹具设计图全部绘制完毕后，设计工作并不就此结束，因为所设计的夹具还有待于实践的验证。由于夹具在试用后可能还要对原设计做必要的修改，因此设计人员应关注夹具的制造和装配，参与鉴定工作并了解使用情况，以便发现问题及时加以改进。夹具制造出来并使用合格后才算完成了设计任务。三、夹具装配图技术要求的制订1、夹具装配图应标注的尺寸和公差☞【教师】提问：“你认为在夹具装配图中不可缺少哪些尺寸？”，并随机抽取学生回答问题☞【学生】思考、讨论、回答☞【教师】总结学生的回答一般情况下，在夹具装配图上应标注以下五种最基本的尺寸。（1）夹具外形轮廓尺寸。夹具外形轮廓尺寸是指夹具的长、宽、高等尺寸。若夹具上有可动部分，则应用双点画线画出其最大活动范围，或标出可动部分的尺寸范围。（2）工件与定位元件间的联系尺寸。工件与定位元件间的联系尺寸包括工件与定位元件的配合尺寸和公差，以及定位元件之间的位置尺寸和公差。（3）夹具与刀具的联系尺寸。夹具与刀具的联系尺寸主要是指刀具与对刀元件或引导元件之间的尺寸和公差。（4）夹具与机床连接部分的尺寸。夹具与机床连接部分的尺寸主要是指夹具安装基面与机床配合表面之间的尺寸、公差，用于确定夹具在机床上的位置。对于车床夹具和磨床夹具，主要是指夹具与机床主轴端的配合尺寸；对于铣床夹具和刨床夹具，则是指夹具上的定位键与机床工作台T形槽的配合尺寸。标注这类尺寸时，常以定位元件为基准。（5）其他装配尺寸。其他装配尺寸主要是指夹具各组成部分的配合尺寸，如定位元件、对刀与引导元件、分度装置及安装基面相互之间的尺寸、公差和位置精度要求等。2、夹具精度的确定确定夹具尺寸精度的总原则是：在满足工件加工要求的前提下，尽量降低对夹具制造精度的要求。与工件尺寸有关的夹具公差，通常取工件上相应加工尺寸公差的1/3～1/2。与工件的加工精度要求无直接联系的夹具公差，可参照有关手册标注。……详见教材3、夹具技术条件的确定在设计夹具时，夹具中各有关元件表面间的相互位置精度要求，通常称为技术条件，它一般包括以下几个方面。（1）定位元件之间的相互位置精度要求。（2）定位元件与连接元件或找正基面间的相互位置精度要求。（3）对刀（或引导）元件与连接元件或找正基面间的相互位置精度要求。（4）定位元件与对刀（或引导）元件间的相互位置精度要求。（5）引导元件间的相互位置精度要求。夹具的技术条件若与工件的加工要求直接相关，其位置误差数值可按工件加工技术条件规定数值1/5～1/2选取；若与工件的加工要求无直接关系，可通过查阅有关手册确定。【学生】聆听、理解、记忆运用多媒体课件，让学生直观的体会夹具的设计方法及过程，引入案例分析，结合提问引导的方式，加深学生对夹具设计方法和步骤理解，提高学生的学习兴趣和积极性，训练学生的逻辑性思维能力项目实践（45min）编制钻模设计方案【教师】组织学生以小组形式开展项目训练活动，描述任务并发布任务要求如图所示为缸套钻孔工序图，零件的材料为Q235A钢，生产纲领为500件/年，所用机床为Z525型立式钻床，所用钻头外径为。其他尺寸均已精加工完毕，现需要钻孔，其加工精度为IT9级，表面粗糙度Ra为6.3μm。要求设计钻孔的夹具（定位元件均有较高精度，能满足要求）。【学生】分组练习，组内分工，带入实际工作人员角色，设计f5mm孔的夹具【教师】巡堂辅导，重点强调以下问题1.注意分析零件的工艺过程和加工孔的加工要求；2.注意夹具的设计步骤；3.注意夹具装配图的标注。【教师】项目训练活动结束后，对各小组进行点评，从技能操作、参与程度与合作意识等多个方面综合评价各组的实践情况【学生】互相评价，并结合评价结果及教师评价进行自我总结引入实际钻模夹具的编制案例，加深学生对夹具设计的理解，培养学生的综合实践能力，实现知识学习与技能训练目标通过学生的实时反馈进行针对性指导，引导学生查漏补缺，夯实基础课堂小结

（3min）【教师】简要总结本节课的要点本节课主要讲解了机床夹具设计的相关知识内容，包括夹具设计的基本要求、方法步骤，以及夹具装配图技术要求的制订等内容，并以钻模夹具的编制为例带领大家体验了夹具设计的过程，希望同学们认真完成课后作业，复习巩固所学的知识。【学生】总结回顾知识点总结本节课知识点，加强学生对重点难点知识内容的掌握作业布置

（2min）【教师】布置课后作