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論文題目：前支架-前鋼板彈簧零件的加工工藝規(guī)程及 專用夾具設計 班 級： 專 業(yè)： 學生姓名： 指導教師： 日 期: I 摘 要 此次設計是對前支架-前鋼板彈簧零件的加工工藝和夾具設計，其零件為鑄件， 具有體積小，零件復雜的特點，由于面比孔易加工，在制定工藝規(guī)程時，就先加 工面，再以面為基準來加工其它，其中各工序夾具都采用專用夾具，并以操作簡 單的手動夾緊方式夾緊，其機構(gòu)設計簡單，方便且能滿足要求。 關鍵詞 前支架-前鋼板彈簧，加工工藝，專用夾具，設計 1 目 錄 摘 要 I 1 緒 論 1 2 前支架-前鋼板彈簧的分析 2 2.1 前支架-前鋼板彈簧的工藝分析 2 2.2 前支架-前鋼板彈簧的工藝要求 3 3 工藝規(guī)程設計 4 3.1 加工工藝過程 .4 3.2 確定各表面加工方案 4 3.2.1 影響加工方法的因素 .4 3.2.2 加工方案的選擇 .5 3.3 確定定位基準 .5 3.3.1 粗基準的選擇 .5 3.3.2 精基準選擇的原則 .6 3.4 工藝路線的擬訂 6 3.4.1 工序的合理組合 .6 3.4.2 工序的集中與分散 .7 3.4.3 加工階段的劃分 .8 3.4.4 加工工藝路線方案的比較 .8 3.5 前支架-前鋼板彈簧的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 10 3.5.1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求 .10 3.5.2 前支架-前鋼板彈簧的偏差計算 11 3.5.3 選擇加工設備和工藝設備 .11 3.6 確定切削用量及基本工時（機動時間） 11 3.7 本章小結(jié) .21 4 銑平面夾具設計 22 4.1 設計要求 .22 4.2 夾具設計 .22 4.2.1 定位基準的選擇 22 4.2.2 切削力及夾緊力的計算 22 2 4.3 定位誤差的分析 .24 4.4 零、部件的設計與選用 25 4.5 夾具設計及操作的簡要說明 .26 總 結(jié) 27 參考文獻 28 致 謝 29 1 1 緒 論 機械設計制造及其夾具設計是我們?nèi)跁炌?3 年所學的知識，將理論與實 踐相結(jié)合，對專業(yè)知識的綜合運用訓練，為我們即將走向自己的工作崗位打下 良好的基礎。 機械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機械加工工藝過程和操作方法，是指導生 產(chǎn)的重要的技術(shù)性文件。它直接關系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng) 濟效益，生產(chǎn)規(guī)的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段 都要通過機械加工工藝來體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的質(zhì) 量的重要保證的重要依據(jù)。在編制工藝時須保證其合理性、科學性、完善性。 而機床夾具是為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量的同時提高生產(chǎn)的效率、改善工人的勞 動強度、降低生產(chǎn)成本而在機床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件 相對于機床或刀具有個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。它們 的研究對機械工業(yè)有著很重要的意義，因此在大批量生產(chǎn)中，常采用專用夾具。 2 2 前支架-前鋼板彈簧的分析 2.1 前支架-前鋼板彈簧的工藝分析 前支架-前鋼板彈簧是一個很重要的零件，因為其零件尺寸比較小，結(jié)構(gòu)形狀較復 雜，但其加工孔和底面的精度要求較高，此外還有小頭孔端要求加工，對精度要求也 很高。前支架-前鋼板彈簧的底面都要求精加工。其小頭孔與底平面有垂直度的公差要 求，前支架-前鋼板彈簧底面與大頭孔上平面有平行度公差要求，所要加工的槽，在其 槽邊有平行度公差和對稱度公差要求等。因為其尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置 精度，以及各表面的表面質(zhì)量均影響機器或部件的裝配質(zhì)量，進而影響其性能與工作 壽命，因此它們的加工是非常關鍵和重要的。 3 2.2 前支架-前鋼板彈簧的工藝要求 一個好的結(jié)構(gòu)不但要應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是 要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質(zhì)量，同時使加工的勞動量最小。 而設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。設計者要考慮加工工藝問題。工藝師 要考慮如何從工藝上保證設計的要求。 以下是前支架-前鋼板彈簧需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： (1) 2-Ф22 孔。 (2) 大頭 3-φ12 孔。 (3)寬度為 4 槽。 (4) φ10.5 孔。 (5) 尺寸為 58mm 端面。 前支架-前鋼板彈簧毛坯的，因為生產(chǎn)率很高，所以可以免去每次造型。單邊余量 一般在 ，結(jié)構(gòu)細密，能承受較大的壓力，占用生產(chǎn)的面積較小。1~3m 上面主要是對前支架-前鋼板彈簧零件的結(jié)構(gòu)、加工精度和主要加工表面進行了分 析，選擇了其毛坯的的制造方法為鑄造和中批的批量生產(chǎn)方式，從而為工藝規(guī)程設計 提供了必要的準備。 4 3 工藝規(guī)程設計 3.1 加工工藝過程 由以上分析可知，該前支架-前鋼板彈簧零件的主要加工表面是平面、孔系和槽系。 一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于前支架-前 鋼板彈簧來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和 平面之間的相互關系以及槽的各尺寸精度。 由上面的一些技術(shù)條件分析得知：前支架-前鋼板彈簧的尺寸精度，形狀精度以及 位置關系精度要求都不是很高，這樣對加工要求也就不是很高。 3.2 確定各表面加工方案 一個好的結(jié)構(gòu)不但應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要 有加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質(zhì)量，同時使加工的勞動量最小。設 計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。對于我們設計前支架-前鋼板彈簧的加工工 藝來說，應選擇能夠滿足平面孔系和槽加工精度要求的加工方法及設備。除了從加工 精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經(jīng)濟因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率 的條件下，應選擇價格較底的機床。 3.2.1 影響加工方法的因素 ⑴ 要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求，根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求，選擇加 工方法及分幾次加工。 ⑵ 根據(jù)生產(chǎn)類型選擇，在大批量生產(chǎn)中可專用的高效率的設備。在單件小批量生 產(chǎn)中則常用通用設備和一般的加工方法。如、柴油機連桿小頭孔的加工，在小批量生 產(chǎn)時，采用鉆、擴、鉸加工方法；而在大批量生產(chǎn)時采用拉削加工。 ⑶ 要考慮被加工材料的性質(zhì)，例如：淬火鋼必須采用磨削或電加工；而有色金屬 由于磨削時容易堵塞砂輪，一般都采用精細車削，高速精銑等。 ⑷ 要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改進現(xiàn)有加工方法和設備， 推廣新技術(shù)，提高工藝水平。 ⑸ 此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機械性能的特殊要求，工件形 5 狀和重量等。 選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術(shù)要求來選定最終加工方法。再選 擇前面各工序的加工方法。 3.2.2 加工方案的選擇 ⑴ 由參考文獻[3]表 2.1～12 可以確定，平面的加工方案為：粗銑——精銑（ ） ，粗糙度為 6.3～0.8，一般不淬硬的平面，精銑的粗糙度可以較小。79IT:aR ⑶ 小頭孔加工方法： 加零件毛坯不能直接出孔，只能鑄造出一個小坑，以便在以后加工時找正其中心， 但其表面粗糙度的要求為 ，所以選擇加工的方法是鉆——擴——鉸。6.1? ⑷孔加工方法： 因為孔的表面粗糙度的要求都不高，是 ，所以我們采用一次鉆孔的加工12.5Ra? 方法。 ⑸ 寬度為 4 槽的加工方法是： 因槽兩側(cè)面表面粗糙度的要求較高，為 ，所以我們采用粗銑。6. 3.3 確定定位基準 3.3.1 粗基準的選擇 選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面 與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。 粗基準選擇應當滿足以下要求： ⑴ 粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相 互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工 表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾 等。 ⑵ 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余 量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再 以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而 細致的組織，以增加耐磨性。 ⑶ 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 ⑷ 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾 緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。 6 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證前支架-前鋼板彈簧 在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從前支架-前鋼板彈簧零件圖分析可 知，主要是選擇加工前支架-前鋼板彈簧底面的裝夾定位面為其加工粗基準。 3.3.2 精基準選擇的原則 ⑴ 基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免定位基準 與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。 ⑵ 基準統(tǒng)一原則，應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準?；鶞实慕y(tǒng)一有利于保證各表面 間的位置精度，避免基準轉(zhuǎn)換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從 而可減少夾具設計和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準。車削、磨 削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表 面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。 ⑶ 互為基準的原則。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準反復加工。 例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準磨內(nèi)孔，再以孔為基準磨齒面，這樣能 保證齒面余量均勻。 自為基準原則，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表 面本身為基準。例如：磨削機床導軌面時，是以導軌面找正定位的。此外，像拉孔在 無心磨床上磨外圓等，都是自為基準的例子。 此外，還應選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn)固可靠。 并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，能保證前支架-前鋼板彈簧 在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從前支架-前鋼板彈簧零件圖分析可 知，它的底平面與 小頭孔，適于作精基準使用。但用一個平面和一個孔定位限209H? 制工件自由度不夠，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中 基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。至于兩側(cè)面，因為是非加工表面，所以也可以 用 的孔為加工基準。4? 選擇精基準的原則時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準。 3.4 工藝路線的擬訂 對于中批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。前支架-前鋼板彈簧的 加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔和面定位粗、精加工前 支架-前鋼板彈簧底面大頭孔上平面。 后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。 7 3.4.1 工序的合理組合 確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求和機床設備等具 體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則： ⑴ 工序分散原則 工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工 藝裝備。生產(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設 備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復雜。 ⑵ 工序集中原則 工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數(shù)和生 產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的 相互位置精度。使用設備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但 采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準備工作量大。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當集中。但由于不 采用專用設備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生 產(chǎn)。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在 的含 0.4%～1.1%蘇打及809c?: 0.25%～0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、 鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于 。mg20 3.4.2 工序的集中與分散 制訂工藝路線時，應考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個不同的 原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。 ⑴ 工序集中的特點 工序數(shù)目少，工件裝夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn) 面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相 互位置精度。使用設備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采 用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費事，生產(chǎn)準備工作量大。 ⑵ 工序分散的特點 工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備，簡單的機床工 藝裝備。生產(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)水平要求不高。但需要設 備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復雜。 工序集中與工序分散各有特點，必須根據(jù)生產(chǎn)類型。加工要求和工廠的具體情況 進行綜合分析決定采用那一種原則。 一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序適當集中。但由于不 8 采用專用設備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生 產(chǎn)。 由于近代計算機控制機床及加工中心的出現(xiàn)，使得工序集中的優(yōu)點更為突出，即 使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費過多的生產(chǎn)準備工作量，從而可取的 良好的經(jīng)濟效果。 3.4.3 加工階段的劃分 零件的加工質(zhì)量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段： ⑴ 粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并 為半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，予以報廢或修 補，以免浪費工時。 粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提高生產(chǎn) 率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應力和變 形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為 IT11～IT12。粗糙度 為 Ra80～100μm。 ⑵ 半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準備，保證合 適的加工余量。半精加工的公差等級為 IT9～IT10。表面粗糙度為 Ra10～1.25μm。 ⑶ 精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形狀位置幾精度,尺 寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達到圖紙要求.另外精加工工序安排在最后,可防止 或減少工件精加工表面損傷。 精加工應采用高精度的機床小的切前用量，工序變形小，有利于提高加工精 度．精加工的加工精度一般為 IT6～IT7，表面粗糙度為 Ra10～1.25μm。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質(zhì)的不同， 有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。 但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實際生活中，對于剛性好，精度要求 不高或批量小的工件，以及運輸裝夾費事的重型零件往往不嚴格劃分階段，在滿足加 工質(zhì)量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個階段，甚至不把粗精加工分開。必 須明確劃分階段是指整個加工過程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性質(zhì) 區(qū)分。例如工序的定位精基準面，在粗加工階段就要加工的很準確，而在精加工階段 可以安排鉆小空之類的粗加工。 9 3.4.4 加工工藝路線方案的比較 在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術(shù)條件下，成批量生產(chǎn)可以考 慮采用專用機床，以便提高生產(chǎn)率。但同時考慮到經(jīng)濟效果，降低生產(chǎn)成本，擬訂兩 個加工工藝路線方案。見下表： 表 2.1 工藝路線方案一 工序號 工序內(nèi)容 工序一 銑寬度為 58mm 的上端面 工序二 粗銑左端面（尺寸為 65mm 的端面） 工序三 鉆擴鉸 5-φ12 孔 工序四 鉆擴鉸 φ22 孔，孔口倒角 C1 工序五 鉆擴 2-φ10.5 孔 工序六 粗銑寬度為 4mm 的開口槽 工序七 銑寬度為 64mm 的內(nèi)側(cè)面 工序八 鉗工打毛刺 工序九 檢驗 表 2.2 工藝路線方案二 工序號 工序內(nèi)容 工序一 銑寬度為 58mm 的上端面 工序二 粗銑左端面（尺寸為 65mm 的端面） 工序三 粗銑寬度為 4mm 的開口槽 工序四 銑寬度為 64mm 的內(nèi)側(cè)面 工序五 鉆擴鉸 5-φ12 孔 工序六 鉆擴鉸 φ22 孔，孔口倒角 C1 工序七 鉆擴 2-φ10.5 孔 工序八 鉗工打毛刺 工序九 檢驗 10 工藝方案的比較與分析： 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是加工工序分散，適合流水線生產(chǎn)，縮短 裝換刀具的時間。加工完前次的又可成為下次加工的基準，這樣使工序非常清晰易提 高加工精度，是對大批量生產(chǎn)是很合適的。方案二把工件加工工序分得很紊亂并且很 集中，基準得不到保證，加工出來的精度低，不符合現(xiàn)代化的生產(chǎn)要求。兩種方案的 裝夾比較多，但是考慮到加工零件的方便性，及加工精度，且還是大批生產(chǎn)，所以采 用如下方案比較合適。 工序號 工序內(nèi)容 工序一 銑寬度為 58mm 的上端面 工序二 粗銑左端面（尺寸為 65mm 的端面） 工序三 鉆擴鉸 5-φ12 孔 工序四 鉆擴鉸 φ22 孔，孔口倒角 C1 工序五 鉆擴 2-φ10.5 孔 工序六 粗銑寬度為 4mm 的開口槽 工序七 銑寬度為 64mm 的內(nèi)側(cè)面 工序八 鉗工打毛刺 工序九 檢驗 3.5 前支架-前鋼板彈簧的偏差，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的 確定 前支架-前鋼板彈簧的鑄件采用的是 1 號可鍛鑄鐵，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用 鑄件毛坯。 3.5.1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求 前支架-前鋼板彈簧為鑄件件，對毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性有一定要求： ⑴ 由于鑄件尺寸精度較高和表面粗糙度值低，因此零件上只有與其它機件配合的 表面才需要進行機械加工，其表面均應設計為非加工表面。 ⑵ 為了使金屬容易充滿膛和減少工序，鑄件外形應力求簡單、平直的對稱，盡量 避免鑄件截面間差別過大，或具有薄壁、高筋、高臺等結(jié)構(gòu)。 ⑶ 鑄件的結(jié)構(gòu)中應避免深孔或多孔結(jié)構(gòu)。 ⑷ 鑄件的整體結(jié)構(gòu)應力求簡單。 ⑸ 工藝基準以設計基準相一致。 11 ⑹ 便于裝夾、加工和檢查。 ⑺ 結(jié)構(gòu)要素統(tǒng)一，盡量使用普通設備和標準刀具進行加工。 在確定毛坯時，要考慮經(jīng)濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工 余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導致毛坯制造困難，需要采用 昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一 定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類 形狀及尺寸確定后，必要時可據(jù)此繪出毛坯圖。 3.5.2 前支架-前鋼板彈簧的偏差計算 ⑴ 前支架-前鋼板彈簧底平面和大頭孔上平面的偏差及加工余量計算 底平面加工余量的計算。根據(jù)工序要求，其加工分粗、精銑加工。各工步余量如 下： 粗銑：由參考文獻[4]表 11～19。其余量值規(guī)定為 ，現(xiàn)取 。查2.0~5m2. [3]可知其粗銑時精度等級為 IT12，粗銑平面時厚度偏差取 1? 精銑：由參考文獻[3]表 2.3～59，其余量值規(guī)定為 。. 3.5.3 選擇加工設備和工藝設備 ①機床的選擇 工序采用 X52K 型立式銑床 工序采用 Z525 立式鉆床 ②選擇夾具 該前支架-前鋼板彈簧的生產(chǎn)綱領為大批生產(chǎn)，所以采用專用夾具。 ③選擇刀具 在銑床上加工的各工序，采用硬質(zhì)合金銑刀即可保證加工質(zhì)量。在鉸孔 ，由20? 于精度高，可采用硬質(zhì)合金鉸刀。 ④選擇量具 加工的孔均采用極限量規(guī)。 ⑤其他 對垂直度誤差采用千分表進行檢測，對角度尺寸利用專用夾具保證，其他尺寸采 用通用量具即可。 3.6 確定切削用量及基本工時（機動時間） 工序一：銑寬度為 58mm 的上端面 12 機床：X52K 型立式銑床 刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀，材料： ， ，齒數(shù) ，為粗齒15YT20Dm?20Z? 銑刀。 因其單邊余量：Z=3mm 所以銑削深度 ：pa3m? 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4-73，取 銑削速度 ：參照f 0.15/faZ?V 參考文獻[3]表 2.4-81，取 2.54/Vs 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ， 1060.8in3.1nrd???? 按照參考文獻[3]表 3.1-74 /mn? 實際銑削速度 ： v 3.1245.6/0ds??? 進給量 ： fV0.5/1ffaZ 工作臺每分進給量 ： m.73/infVs? ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4-81,?aa6? 切削工時 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 42lm 刀具切入長度 ：1210.5()(~3lDa????20.5(06)(1~37.6m???? 刀具切出長度 ：取l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：jt 1247.6.injmlf?? 查參考文獻[1]，表 2.5-45 工步輔助時間為：1.23min 工序二：粗銑左端面（尺寸為 65mm 的端面） 機床：X52K 型立式銑床 刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀，材料： ， ，齒數(shù) ，為粗齒15YT20Dm?20Z? 銑刀。 因其單邊余量：Z=3mm 所以銑削深度 ：pa3m? 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4-73，取 銑削速度 ：參照f 0.15/faZ?V 參考文獻[3]表 2.4-81，取 2.54/Vs 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ， 1060.8in3.1nrd???? 按照參考文獻[3]表 3.1-74 /mn? 實際銑削速度 ： v 3.1245.6/0ds??? 13 進給量 ： fV0.1524/6012.5/ffaZnms??? 工作臺每分進給量 ： m.73infVs? ：根據(jù)參考文獻[3]表 2.4-81,?aa? 切削工時 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 42l 刀具切入長度 ：1210.5()(~3lDa????20.5(06)(1~37.6m???? 刀具切出長度 ：取lm 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：jt 1247.6.injlf?? 查參考文獻[1]，表 2.5-45 工步輔助時間為：1.23min 工序 3：鉆擴鉸 5-φ12 孔 機床：立式鉆床 Z525 （1）鉆孔工序 1）背吃刀量 =10mmap 2）進給量 由表 5-12，選取每轉(zhuǎn)進給量 f=0.2mm/r 3)切削速度 由表 5-22 查得，因為工件為 45 號鋼，v=20m/min，帶入公式得102048.7min3.1vrnd???? 參照表 4-15 所列 Z525 的主軸轉(zhuǎn)速取 n=590r/min。實際轉(zhuǎn)速為590.2.4in1v 確定擴孔切削用量 1)確定進給量 f 根據(jù)參考文獻[1]表 28-31, 。根據(jù) Z515 機床說明書 取 f=0.57mm/r。 rmrmf /56.0~49.7/)8.0~7(???表 2）確定切削速度 v 及 n 根據(jù)參考文獻[1]表 28-33，取 。修正系數(shù)：min/25V?表 14 02.1,8.?apvmvk 故 min/8in/5'V?表 min/286)14.3()000' ddn ???（‘表 查機床說明書 取 。實際切削速度為i/275r? in/2103dv???? 確定鉸孔切削用量 （1）確定進給量 f 根據(jù)參考文獻[7]表 28-36， ，按該表6.~1表f 注 4，進給量取小植。查 Z535 說明書 取 。m/r6.f? （2）確定切削速度 v 及 n 由參考文獻[7]表 28-39 取 。由參考文獻[1]表min/82V?表 28-3，得修正系數(shù) ， （根據(jù) ） 8.0?Mvk9.0vapk .15.0/745?pRa 故 min/216.7.min/2.8v??’表 59)100' rdn?（‘表 查 Z515 說明書，取 n=100r/min,實際鉸孔速度 in/4.311230dv ??????? 基本時間的計算 1）鉆孔 查表 5-41， =24 mm， =2 mm =5 mmll2 )21(cos21～?klD f=0.2 mm/r, n=590 r/min 帶入 sfnLtj 8.1590.24???? 2）擴孔 根據(jù)表 5-41， ， 按 =15 ， =1.5，查得 =0.56 mm ，l12kapl2 =5.3 mm )(cos1～??klDsfnLtj 8.3972.054?? 3）鉸孔 根據(jù)表 5-41 及表 5-42 查得 =20 mm ， =22 mm ，l=24 mm f=0.4 mm/r , n=140 r/minl1l2 15 sfnLtj 6.4510.24???? 輔助時間的計算 根據(jù)經(jīng)驗公式，輔助時間與基本時間的關系為 =（0.15～0.2） ,本例取tf tj =0.15 ，則各工步的輔助時間為：tfj 鉆孔工步： =0.15×15.8=2.37stf 擴孔工步： =0.15×33.8=5.07sf 精鉸工步： =0.15×45.6=6.84stf 其他時間計算 除了作業(yè)時間之外，每件工序的單位時間還包括布置工作地點時間、休息時間與生理 需要時間和準備與終結(jié)時間。由于是大批生產(chǎn)，分攤到每個工件的準備與終結(jié)時間甚 微，可忽略不計；布置工作時間 是作業(yè)時間的 2%～7%，休息與生理需要時間 是tb tx 作業(yè)時間的 2%～4%, 在此均取 3%，則各工序的其他時間（ + ）可按關系式tbx （3%+3%） + ×( + )計算，他們分別為：tbxbtx 鉆孔： + =6%×（2.37+15.8）=1.09sx 擴孔： + =6%×（5.07+33.8）=2.33stbx 鉸孔： + =6%×（6.84+45.6）=3.15sx 單件總時間的計算 鉆孔工步： =15.6+2.37+1.09=19.06stdj 16 擴孔工步： =33.8+5.07+2.33=41.2stdj 鉸孔工步： =45.6+6.84+3.15=55.51sj 工序四：鉆擴鉸 φ22 孔，孔口 C1 工件材料為 1 號可鍛鑄鐵，硬度 200HBS?？椎闹睆綖?22mm，公差為 H7，表面 粗糙度 。加工機床為 Z525 立式鉆床，加工工序為鉆、擴、鉸，加工刀具分別.6aRm? 為：鉆孔——Φ19mm 標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔——Φ21.7mm 標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔——Φ22mm 標準高速鉸刀。選擇各工序切削用量。 （1 ）確定鉆削用量 1）確定進給量 根據(jù)參考文獻[7]表 28-10 可查出 ，由f 0.47~.5/fmr?表 于孔深度比 ， ，故 。0/3/21.6ld?0.9lfk?(.47.5)921f?表 查 Z525 立式鉆床說明書，取 。43/mr 根據(jù)參考文獻[7]表 28-8，鉆頭強度所允許是進給量 。由于機床進給機'1./fr? 構(gòu)允許的軸向力 （由機床說明書查出） ，根據(jù)表 28-9，允許的進給量max59FN ?！?.8/fr? 由于所選進給量 遠小于 及 ，故所選 可用。f'f“f 2）確定切削速度 、軸向力 F、轉(zhuǎn)矩 T 及切削功率 根據(jù)表 28-15，由插入v mP 法得： ，17/inm?表 4732N?表 ，5.69NM?表 1.5mkW表 由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結(jié)論進行修正。 由參考文獻[7]表 28-3， ， ，故0.8Mvk.lvk'17/in07.2(/in)???表 ''01./i16n rd?表 查 Z525 機床說明書，取 。實際切削速度為：95/mir095/in4/mi110rv??? 由表 28-5， ，故.6MFTk4732.6()FN51.9054.8m????? 3）校驗機床功率 切削功率 為P 17 '/)mMPnk?表（1.25(92461.05kWW?? 機床有效功率 ' 83E mkP?? 故選擇的鉆削用量可用。即 ， ， ，019dm?0.43/fr195/inr?14/inv? 相應地 ， ，56FN.8T?.0mkW （2）確定擴孔切削用量 1）確定進給量 根據(jù)參考文獻[7]表 28-31，f 。根據(jù) Z525 機床說明書，取f??::表 （ 0.78） /r0.7=49./r =0.57mm/r。 2）確定切削速度 及 根據(jù)參考文獻[7]表 28-33，取 。修正系數(shù)：vn 25/minv?表 ，0.8mvk?1.0pavk 故 '5/mi0.812./inv??表' '1)nd?表 （ ./in(4.7)286/ir 查機床說明書，取 。實際切削速度為275/ir?301vdn???? 3./min102/i?? （3）確定鉸孔切削用量 1）確定進給量 根據(jù)參考文獻[7]表 28-36， ，按該表注 4，f 1.3~26fm?表 進給量取小植。查 Z525 說明書，取 。1.6/fmr? 2）確定切削速度 及 由參考文獻[7]表 28-39，取 。由vn 8./inv表 參考文獻[7]表 28-3，得修正系數(shù) ，0.8Mvk0.9pavk(1.2)pRa?根 據(jù) 故 '8./min0.897.14/minv??表 ' '()nd?表17.4/i(25)95/ir? 18 查 Z525 說明書，取 ，實際鉸孔速度10/minr?30vdn???? 325/i7.8/i?? （4）各工序?qū)嶋H切削用量 根據(jù)以上計算，各工序切削用量如下： 鉆孔： ， ， ，0190.4/fr?195/inr?14/minv? 擴孔： ， ， ，.7dm522.3 鉸孔： ， ， ，021.6/f0/in78/i 被切削層長度 ：l 刀具切入長度 ，由式（1.8）有：1 ctgctgkDlr 5.120.5)2~1(21 ?????? 刀具切出長度 ：2l0? 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ，由式（1.5）有：jt min06.1325.071?????fnltj 基本工時： 1203.(mi)7.5ltnf???機 工序五 鉆擴 2-φ10.5 孔 機床：立式鉆床 Z525 刀具：麻花鉆、擴孔鉆、 （1） 、鉆 孔9m? 切削深度 ：pa0.85? 進給量 ：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 28-10，取f (0.2~.8)/fmr? 由于本零件在加工 孔時屬于底剛度零件，故進給量應乘系數(shù) 0.75，則3?(0.2~.8)0.75/(0.165~.2)/f mrmr??? 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 28-13，取 0./f? 取切削速度 4/inV 取 =24, =9 代入公式（2-1）得0d 機床主軸轉(zhuǎn)速 ： ，根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 9-012489/min3.rd???? 3，取 72/minr? 19 實際切削速度 ： V?03.149721.8/mindn???? 被切削層長度 ：l48m 刀具切入長度 ： 1 刀具切出長度 ： 2l3? 走刀次數(shù)為 1 取 ， ， , , 代入公式（2-4）得：48l?l2l0.f72n? 機動時間 ：jt1483.8mi.jfn???? 以上為鉆一個孔的機動時間，故本工序機動工時為?120.38.76mijt??? （2） 、擴 孔5? 切削深度 ：pa1 進給量 ：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 28-30，f(0.5~6).7(035~.42)/mr??? 參照《機械加工工藝師手冊》表 28-31，取 (0.5~6).704/f mr??? 切削速度 ：參照《機械加工工藝師手冊》表 28-31，取V 2inV 取 =25, =10.5 代入公式（2-1 ）得0d 機床主軸轉(zhuǎn)速 ： ，根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表n012578/in3.41.Vrd???? 9-3 取 72/mir? 實際切削速度 ： ?025.4/mi10n 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 28-42 被切削層長度 ：l48? 刀具切入長度 1m 刀具切出長度 ： 2l3 走刀次數(shù)為 1 取 ， ， , , 代入公式（2-4）得：48l?l2l?0.4f72n? 機動時間 ：1jt183.19mijf???? 20 以上為擴一個孔的機動時間，故本工序機動工時為 120.19.38minjt??? 工序六 粗銑寬度為 4mm 的開口槽 機床：銑床 X52K 刀具：高速剛鋸片銑刀 粗齒數(shù) 80d?20Z?4L 銑削深度 ：wa2 每齒進給量 ：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 30-13，取f .05/famZ 銑削速度 ：參照《機械加工工藝師手冊》表 30-23，取 ，V (2~4)inV? 取 =30, =63 代入公式（2-1 ）得：0d 機床主軸轉(zhuǎn)速 ： ，根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 11-n013120/in.48Vrd???? 5，取 18/mir? 實際銑削速度 ：?0.5.8/mi1n 取 = ， ， = 代入公式（2-2 ）得：zf0.5fa2Z?w1 工作臺每分進給量 ：mf.5201/inzfn?? 根據(jù)《機械加工工藝手冊》 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知llm? 刀具切入長度 ：130 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 取 ， ， , 代入公式（2-3）得：0l?3l2l?18mf 機動時間 ：1jt1032.4injf??? 工序七 銑寬度為 64mm 的內(nèi)側(cè)面 機床：銑床 X52K 刀具：立銑刀材料： 齒數(shù)VCWr41816Dm?6?Z 銑削深度 ：pam3? 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表 2.4-73，取f 21 銑削速度 ：參照參考文獻[7] 《機械加工工藝手冊》表 2.4-81，取Zmaf/18.0?VsV2 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ， 式（1.1）011.2603.97/min34nrd????in/370r? 實際銑削速度 ： =73.2m/min 式（1.2）V?0.1.2/ds???? 進給量 ： 式（1.3）fZnaff 6.0/3768. 工作臺每分進給量 ： m min/39.smVf ? ：根據(jù)參考文獻[7]《機械加工工藝手冊》表 2.4-81,?a a60? 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知ll76 刀具切入長度 ：1 式（1.4）)3~((5.021????aDl m98.24603? 取 ml21 刀具切出長度 ：取2l? 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： 式（1.5）jt min26.0.3957621???mjfl 3.7 本章小結(jié) 本章節(jié)主要從零件的結(jié)構(gòu)和外型入手分析，從而得出設計毛坯的依據(jù)。再查閱有 關資料，設計出零件加工的毛坯。在工藝規(guī)程的制定上，將兩種方案進行比較，選取 一個最佳方案來。在計算每一步的切削用量時，先選用刀具和機床，再查閱資料找出 進給量，由它算出機床所需的轉(zhuǎn)速，翻閱機床手冊選一個最接近它的一值。算切削速 度、機動時間等。 22 4 銑平面夾具設計 4.1 設計要求 為了提高勞動生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。下面 即為銑床夾具銑平面的專用夾具，本夾具將用于 X52K 銑床。 本夾具無嚴格的技術(shù)要求，因此，應主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動 強度，精度不是主要考慮的問題。 4.2 夾具設計 4.2.1 定位基準的選擇 為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對進行加工，準 備采用手動夾緊。 由零件圖可知：在對銑平面進行加工前， 方案：選反面平面、和側(cè)面定位夾緊方式用操作簡單，通用性較強的螺旋機構(gòu)來 夾緊。 為了使定位誤差達到要求的范圍之內(nèi)，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。 4.2.2 切削力及夾緊力的計算 刀具：錯齒三面刃面銑刀（硬質(zhì)合金） 刀具有關幾何參數(shù)： 015??001??頂 刃 0n??側(cè) 刃 601~5?? ''30rK?40Dm6dm2.5L2Z.8/famzap.2 由參考文獻[5]5 表 1～2～9 可得銑削切削力的計算公式： 0.98.0.135pzFafBzn?? 有： 0.9.8.1.10.12054836.2()N?????? 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬 間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù) 作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即： FKW?? 安全系數(shù) K 可按下式計算： 23 6543210KK? 式中： 為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻 [5]1～2～1 可知其公式參數(shù)：6~ 123456.,.0,1.,3? 由此可得： 0.31.056K??? 所以 8415()WFN?? 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定 選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。 選用夾緊螺釘夾緊機 由 ??KfN???21 其中 f 為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 25.01?f F= +G G 為工件自重zP NfF4.321???? 夾緊螺釘： 公稱直徑 d=20mm，材料鋁合金鋼 性能級數(shù)為 6.8 級 MPaB06??MPaBs4801??? 螺釘疲勞極限： B9263.2.1?? 極限應力幅： akma7.51li???? 許用應力幅： ??MPSa3.li? 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 ??s??? [s]=2.5~4 取[s]=4 得 ??Pa120?? 滿足要求???8.24cHdF ???MaNc153. 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 24 使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊 力 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定 選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。 4.3 定位誤差的分析 為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺 寸公差。 gwj???? 與機床夾具有關的加工誤差 ，一般可用下式表示：j MjjWDAZWj ???? ??? 由參考文獻[5]可得： （1）中心線對定位件中心線位置精度 . 取 .m05.~3.2?m04.2? ⑵ 夾緊誤差 ： ?cos)(inaxyj??? 其中接觸變形位移值： 25 1()(9.62nHBZyRaZkNcl??? 查[5]表 1～2～15 有 10.4,0,.42,0.7zKC???。 cos8jym?? ⑶ 磨損造成的加工誤差： Mj?通常不超過 5. ⑷ 夾具相對刀具位置誤差： AD?取 . 4.4 零、部件的設計與選用 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，兩個一般的使用。的布局盡可能遠的距離。 通過方向鍵的協(xié)調(diào)與銑床工作臺的 T 型槽，使工作表面定位元件夾具工作臺的進給方 向具有正確的位置。方向鍵可以下產(chǎn)生的扭矩銑削時，螺栓夾緊夾具可以降低負荷， 加強加工夾具牢固。 根據(jù) GB2207—80 定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示：×o 圖 2.1 夾具體槽形與螺釘 根據(jù) T 形槽的寬度 a=14mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表 5.4： 表 5.4 定向鍵 夾具體槽形尺寸 B 公 稱尺 允 差 d 允 差 4 L H h D 12B2h 26 寸 公稱 尺寸 允 差 D 14 ～ 0.012 ～0 .035 2 5 1 2 4 1 2 4 .5 18 +0 .019 5 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)如圖 5.3 所示： 標 記四 周 倒 圓× 圖 2.3 平塞尺 塞尺尺寸參數(shù)如表 5.5： 表 2.5 塞尺 公稱尺寸 H 允差 d C 3 ～0.006 0.25 4.5 夾具設計及操作的簡要說明 由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動生產(chǎn)率。因此設計時，需要更換零件加 工時速度要求快。本夾具設計，用移動夾緊的大平面定位三個自由度，定位兩個自由 度，用定位塊定位最后一個轉(zhuǎn)動自由度。 27 總 結(jié) 加工工藝的編制和專用夾具的設計，使對零件的加工過程和夾具的設計有進一步 的提高。在這次的設計中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時，對所需加工面 的先后順序編排，對零件的加工精度和勞動生產(chǎn)率都有相當大的影響。在對某幾個工 序進行專用夾具設計時，對零件的定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾 緊力方向的確定等等都存在問題。這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動生產(chǎn) 率，為達到零件能在保證精度的前提下進行加工，而且方便快速，以提高勞動生產(chǎn)率， 降低成本的目的。通過不懈努力和指導老師的精心指導下，針對這些問題查閱了大量 的相關資料。最后，將這些問題一一解決，并夾緊都采用了手動夾緊，由于工件的尺 寸不大，所需的夾緊力不大。 完成了本次設計，通過做這次的設計，使對專業(yè)知識和技能有了進一步的提高， 為以后從事本專業(yè)技術(shù)的工作打下了堅實的基礎。 28 參考文獻 1.《機床夾具設計》 第 2 版 肖繼德 陳寧平主編 機械工業(yè)出版社 2.《機械制造工藝及專用夾具設計指導》 孫麗媛主編 冶金工業(yè)出版社 3.《機械制造工藝學》 周昌治、楊忠鑒等 重慶大學出版社 4. 《機械制造工藝設計簡明手冊》李益民 主編 機械工業(yè)出版社 5. 《工藝師手冊》 楊叔子主編 機械工業(yè)出版社 6. 《機床夾具設計手冊》 王光斗、王春福主編 上?？萍汲霭嫔?7. 《機床專用夾具設計圖冊》南京市機械研究所 主編 機械工業(yè)出版社 8. 《機械原理課程設計手冊》 鄒慧君主編 機械工業(yè)出版社 9.《金屬切削手冊》第三版 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會 上?？茖W技術(shù)出版社 10.《幾何量公差與檢測》第五版 甘永立 主編 上海科學技術(shù)出版社 11． 《機械設計基礎》 第三版 陳立德主編 高等教育出版社 12． 《工程材料》 丁仁亮主編 機械工業(yè)出版社 13． 《機械制造工藝學課程設計指導書》 ， 機械工業(yè)出版社 14． 《機床夾具設計》 王啟平主編 哈工大出版社 15.《現(xiàn)代機械制圖》 呂素霞 何文平主編 機械工業(yè)出版社 29 致 謝 經(jīng)過了的很長時間，終于比較圓滿完成了設計任務?；仡欉@日日夜夜，感覺經(jīng)過了 一場磨練，通過圖書、網(wǎng)絡、老師、同學等各種可以利用的方法，鞏固了自己的專業(yè) 知識。對所學知識的了解和使用都有了更加深刻的理解。 此時此刻，我要特別感謝我的導師的精心指導，不僅指導我們解決了關鍵性技術(shù) 難題，更重要的是為我們指引了設計的思路并給我們講解了設計中用到的實際工程設 計經(jīng)驗，從而使我們設計中始終保持著清晰的思維也少走了很多彎路，也使我學會綜 合應用所學知識，提高分析和解決實際問題的能力。不僅如此，老師的敬業(yè)精神更是 深深的感染了我，鞭策著我在以后的工作中愛崗敬業(yè)，導師是真真正正作到了傳道、 授業(yè)、解惑。 同時也要感謝其他同學、老師和同事的熱心幫助，感謝院系領導對我們課程設計的 重視和關心，為我們提供了作圖工具和場所，使我們能夠全身心的投入到設計中去， 為更好、更快的完成課程設計提供了重要保障。