J 第8章机械制造工艺课程设计(1,2节)

发布时间：2020-03-02 02:32:07 来源：范文大全收藏本文下载本文手机版

机械制造工艺课程设计

一、机械制造工艺设计步骤

1.分析及审查零件图样和产品装配图样； 2.确定零件生产类型和毛坯种类； 3.确定工件的定位基准； 4.拟定机械加工工艺路线；

5.确定各工序的加工设备和工艺装备；

6.计算各工序的加工余量、工序尺寸及公差； 7.确定各工序的切削用量和工时定额； 8.编制工艺文件。

二、零件的结构分析

1.熟悉零件图样，分析零件的用途和各项技术条件；

2.分析零件表面的组成和特征，将零件大致分为轴类零件、套类零件、齿轮类零件、叉架类零件和箱体类零件五大类；

3.分析零件的结构工艺性； 4.确定主要表面的加工方法。

三、零件的技术要求分析

零件的技术要求分析包括下面几项内容： 1.加工表面的尺寸精度和形状精度； 2.主要加工表面之间的相互位置精度； 3.加工表面的粗糙度及表面质量要求； 4.热处理及其它要求。

四、计算生产纲领和确定生产类型

生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，以及所应选用的工艺方法和工艺装备。

零件的生产纲领可按下式计算：

NQn(1a%b%) （8.1-1）

式中 N－零件的生产纲领，单位为件/年；Q－产品的生产纲领，单位为台/年；n－每台产品中零件的数量单位为件/台；a－备品的百分率；b－废品的百分率。

根据〔1〕表5－5确定生产类型和工艺特点。

五、设计说明书的编写

说明书是课程设计的总结性文件。通过编写机械加工工艺规程设计说明书，进一步培

134 养学生分析、总结和表达的能力，巩固、深化课堂教学和课程设计中所获得的知识，掌握机械工艺设计的内容、方法和步骤。

说明书应概括地介绍设计的整个过程，对设计中的方案进行论证及比较，针对主要数据的选取及计算应作重点陈述。说明书内容要求系统性好，条理清晰，图文并茂，充分表达自己对设计过程的感悟和独特见解。文内公式、图表、数据等出处，应以“〔〕”注明参考文献的序号。

说明书主要包括下面几项内容： 1.封面； 2.目录；

3.零件的工艺性分析；

4.机械加工工艺路线的拟定； 5.机械加工工序的设计； 6.设计小结； 7.参考文献。

机械制造工艺规程设计流程

一、毛坯的选择 1.毛坯的选择原则

（1）零件的材料和力学性能相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其力学性能有所不同。铸铁件的强度从离心浇注、压力浇注、金属型浇注、砂型浇注的铸件依次递减；钢质零件的锻造毛坯，其力学性能高于钢质棒料和铸钢件。

（2）零件的结构形状和外廓尺寸直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料，相差较大时宜采用锻件；形状复杂、力学性能要求不高可采用铸钢件，形状复杂和薄壁的毛坯不宜采用金属型铸造；尺寸较大的毛坯，不宜采用模锻、压铸和精铸，多采用砂型铸造和自由锻造；外形复杂的小零件宜采用精密铸造方法，以避免过多的机械加工。

（3）型材的使用一般零件宜采用热轧型材；冷拔型材精度较高、尺寸较小，毛坯精度要求较高的中小型零件宜采用冷拔型材。

（4）生产类型大批量生产时宜采用高精度与高生产率的毛坯制造方法，单件小批量生产时宜采用投资小的毛坯制造方法。

2.毛坯的制造方法与工艺特点

（1）铸造毛坯的工艺特点及参数见表8.3-1；（2）锻造毛坯的工艺特点及参数见表8.3-2；（3）轧制毛坯的工艺特点及参数见表8.3-3。 3.毛坯的加工余量及公差

（1）铸造毛坯的加工余量见表8.3-

4、公差见表8.3-5；

135 （2）热轧圆钢的尺寸及偏差见表8.3-6～表8.3-9；（3）冷拔圆钢的尺寸及偏差见表8.3-10和表8.3-11；（4）钢质模锻件的加工余量及公差。

钢质模锻件的加工余量的大小主要取决于锻件质量和复杂程度，机械加工加工余量一般从1～5mm根据具体情况选取，钢质模锻件的公差查阅GB12362-90。

二、基准的选择

定位基准的选择对加工面的位置精度、零件的工序数量及加工顺序起着决定作用。因此，必须根据基准选择原则，综合各方面因素加以确定。粗、精基准确定后，还应考虑各工序加工时工件的定位方案和夹紧方法。

三、拟定机械加工工艺路线 1.加工阶段的划分

根据零件的加工精度、表面粗糙度、表面质量及力学性能的不同要求，把整个工艺过程分成不同的加工阶段，以便逐步达到加工要求。主要的加工阶段有：

① 粗加工阶段； ② 半精加工阶段； ③ 精加工阶段； ④ 光整加工阶段。

2.零件表面加工方法的选择

根据零件的加工表面特征、加工经济精度和表面粗糙度来选择加工方法。（1）外圆加工查阅〔1〕表5－7和图5－15；（2）孔加工查阅〔1〕表5－8和图5－16；（3）平面加工查阅〔1〕表5－9和图5－17；（4）米制螺纹加工见表8.3-12；

（5）齿形加工见表8.3-13和表8.3-14。 3.加工顺序的安排应遵循“先粗后精”、“先面后孔”、“先主后次”、“基面先行”的原则，合理安排各工序的位置。

4.热处理工序的安排

（1）提高切削性能的预热处理安排在粗加工之前；（2）整体热处理安排在半精加工之前；（3）表面热处理安排在精加工之前。 5.检验工序的安排

检验工序一般安排在粗加工后、精加工前，送往外车间前，重要工序和工时长的工序前、后，零件加工结束后、入库前。

6.辅助工序的安排

（1）表面强化工序如滚压、喷丸处理等，一般安排在工艺过程的最后。（2）表面处理工序如发蓝、电镀等，一般安排在工艺过程的最后。

（3）探伤工序如X射线检查、超声波探伤等多用于零件内部质量的检查，一般安排

136 在工艺过程的开始。磁力探伤、荧光检验等主要用于零件表面质量的检验，通常安排在工艺过程的最后。

（4）平衡工序包括动、静平衡，一般安排在精加工前后。

（5）去毛刺、去磁、清洗、涂油、防锈等辅助工序可根据整个工艺过程妥善安排。

四、选择机床设备及工艺装备 1.机床的选择

（1）机床规格应与零件外形尺寸相适应；

（2）机床精度应与工序要求的加工精度相适应；（3）机床的生产率应与零件生产类型相适应；（4）与本企业现有设备条件相适应。

各种机床的形状、位置加工经济精度见表8.3-15～表8.3-20，各种机床的主要技术参数见表8.3-21～表8.3-34。

2.刀具的选择

（1）一般采用标准刀具；

（2）中批以上生产，可采用高效率的复合刀具及专用刀具；（3）刀具的类型、规格及精度应符合加工要求。 3.量具的选择

（1）单件、小批量生产时，应尽可能选用通用量具；（2）大批量生产时，应采用各种专用量具和检具；（3）量具的精度等级应与被测工件的精度相适应。 4.夹具的选择

（1）单件小批量生产时，应尽可能采用通用夹具，也可采用组合夹具；（2）中批以上生产时，应采用专用夹具；（3）夹具的精度应与工序的加工精度相适应。

五、确定工序余量、工序尺寸及公差 1.确定工序余量

（1）分析计算法此法须有可靠的实际数据资料，目前应用较少；

（2）经验估计法根据工艺人员的实际经验确定加工余量，通常所取的加工余量偏大，一般用于单件小批生产；

（3）查表修正法查阅有关手册，再结合实际加工情况进行修正，此法应用较为普遍。各加工方法的工序余量见表8.3-35～表8.3-53。

2.工序尺寸的确定

（1）当加工过程中基面没有转换时，可以由最后一道工序开始往前推算。

（2）当加工过程中基面需要转换时，可借助工艺尺寸链的分析来计算工序尺寸及其上下偏差。

（3）对于孔系坐标尺寸，通常在零件图样上已标注清楚。如果未标注清楚，就要利用平面工艺尺寸链来计算孔系坐标尺寸。

3.工序公差的确定

137 工序公差按各工序的加工经济精度来确定，并按“入体原则”换算出上下偏差。 4．钻螺纹底孔的直径可按下面的经验公式计算

脆性材料（铸铁、青铜等）：钻孔直径d0=d螺纹大径-1.1P 韧性材料（钢、紫铜）：钻孔直径d0=d螺纹大径-P 钻孔深度=螺纹长度+0.7d螺纹大径

式中 P为螺纹的螺距，单位为mm。

六、切削用量的选择

根据切削用量三要素对刀具寿命、生产率和加工质量的影响，选择切削用量的顺序应为：首先选尽可能大的背吃刀量ap，其次选尽可能大的进给量f，最后选尽可能大的切削速度vc。粗加工时，背吃刀量的选择以提高生产率和保证刀具耐用度为主；精加工时，背吃刀量的选择以保证零件的加工精度和表面质量为主。

1.车削时切削用量的选择可查阅表8.3-54～表8.3-64； 2.孔加工时的切削用量选择可查阅表8.3-65～表8.3-70； 3.铣削时切削用量的选择

铣削用量包括背吃刀量ap、侧吃刀量ae、每齿进给量fz（单位为mm/z）或每转进给量f（单位为mm/r）和切削速度vc。端铣时，ap为切削层深度，ae为被加工表面宽度；圆柱铣削时，ae为切削层深度，ap为被加工表面宽度。

一般切削层深度根据加工质量要求、加工余量、工艺系统刚性和机床功率来选择。铣削平面时，当工件表面粗糙度Ra=25～12.5m时，若用圆柱形铣刀，其预留的切削层深度小于5mm，或用端铣刀，其预留的切削层深度小于6mm，则一次进给粗铣就可达到要求；当预留的切削层深度较大或工艺系统刚性较差或机床功率不足时，一般分两次进行铣削。当Ra=12.5～3.2m时，可分粗铣和半精铣两次铣削，半精铣时的切削深度为0.5～1mm。当Ra=3.2～0.8m时，可分三次铣削，半精铣时的切削深度为1.5～2mm，精铣时为0.5～1mm。铣刀的每齿进给量fz可按表8.3-71选取，铣削速度vc可按表8.3-72选取，铣槽的切削用量可按表8.3-73或表8.3-74选取。

4.磨削时切削用量的选择

磨削用量包括砂轮切入工件的径向进给量fr（相当于车削时的背吃刀量）、工件相对于砂轮的轴向进给量fa、工件旋转的线速度或工作台直线移动的速度vw和砂轮旋转的线速度vc。常用的磨削用量可按表8.3-75选取。

5.齿轮加工切削用量的选择

齿轮的制造方法以滚齿、插齿最为普遍，其切削用量的选择应根据工艺系统刚性、工件材料、齿轮模数、工件精度要求及表面粗糙度等因素综合考虑。齿轮加工切削用量的选择步骤如下：

（1）确定切齿深度和走刀次数滚齿时，一般模数不大的齿轮多采用一次走刀切至全齿深。但模数大于4mm的齿轮，或者机床功率不足，或者工艺系统刚性较差时，可以分两次

（2）确定进给量滚齿的进给量可按表8.3-76选取，插齿的进给量可按表8.3-77选取。

（3）确定切削速度齿轮刀具的切削速度可按表8.3-78的公式计算。

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七、劳动定额的制订

劳动定额有时间定额（即工时定额）和产量定额两种表述方式。前者指完成一定工作量所用时间，后者指单位时间内完成规定的合格产品数；两者互为倒数。目前企业常用时间定额作为劳动定额指标。

1.工时定额按下面的公式计算

单件生产：tp=tj+ta+ts+tr =tB+ ts+tr （8.3-1）