機械制造概論工藝

1、  1 第章 機械加工工藝規(guī)程課程設(shè)計概述1.1 課程設(shè)計的目的和要求1.1.1  課程設(shè)計的目的 機械加工工藝規(guī)程課程設(shè)計是機械制造技術(shù)課程教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié)。它是學(xué)生全面綜合運用本課程及其有關(guān)先修課程的理論和實踐知識進行加工工藝設(shè)計的一次重要實踐。它對于培養(yǎng)學(xué)生編制機械加工工藝規(guī)程能力，為以后搞好畢業(yè)設(shè)計和到工廠從事工藝設(shè)計具有十分重要的意義。本課程設(shè)計的目的在于： 1培養(yǎng)學(xué)生綜合運用機械制造技術(shù)及相關(guān)專業(yè)課程的理論知識，獨立地分析和解決機械加工工藝問題，初步具備沒計中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。

2、 2使學(xué)生熟悉和能夠應(yīng)用有關(guān)手冊、標(biāo)準(zhǔn)、圖表等技術(shù)資料，指導(dǎo)學(xué)生分析零件加工的技術(shù)要求，掌握從事工藝設(shè)計的方法和步驟。 3進一步培養(yǎng)學(xué)生機械制圖、設(shè)計計算和編寫技術(shù)文件等的基本技能。 4培養(yǎng)學(xué)生耐心細致、科學(xué)分析、周密思考、吃苦耐勞的良好習(xí)慣。 5培養(yǎng)學(xué)生解決工藝問題的能力，為學(xué)生今后進行畢業(yè)設(shè)計和去工廠從事工藝設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。 1.1.2  課程設(shè)計的要求 本課程設(shè)計要求就一個中等復(fù)雜程度的零件編制一套機械加工工藝規(guī)程，并撰寫設(shè)計說明書。學(xué)生應(yīng)在教師的指導(dǎo)下，認真地、有計劃地、獨立按時完成設(shè)計任務(wù)。學(xué)生對于自

3、己所作的技術(shù)方案、數(shù)據(jù)選擇和計算結(jié)果必須高度負責(zé)，注意理論與實踐相結(jié)合，以期使整個設(shè)計在技術(shù)上是先進的、在經(jīng)濟上是合理的、在生產(chǎn)中是可行的。 設(shè)計題目： x x零件的機械加工工藝規(guī)程的編制 生產(chǎn)綱領(lǐng)：300010000件。 生產(chǎn)類型：批量生產(chǎn)。 具體要求： 產(chǎn)品零件圖                      

4、;       1張 產(chǎn)品毛坯圖                             1張 機械加工工藝過程卡片        

5、0;          1套 機械加工序卡片                         1套 課程設(shè)計說明書   2對零件進行結(jié)構(gòu)分析和工藝分析。 3確定毛坯的種類及制造方法，繪制毛坯

6、圖。 4擬定零件的機械加工工藝過程，選擇各工序的加工設(shè)備和工藝裝備（刀具、夾具、量具、模具、工具），確定各工序的加工余量和工序尺寸，計算各工序的切削用量和工時定額，并進行技術(shù)經(jīng)濟分析。 5填寫機械加工工藝過程卡片、機械加工工序卡片等工藝文件。 6撰寫設(shè)計說明書。 1.2.2  課程設(shè)計的步驟 機械加工工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的重要技術(shù)文件，是一切有關(guān)的生產(chǎn)人員嚴格執(zhí)行、認真貫徹的法規(guī)性文件。制定機械加工工藝規(guī)程應(yīng)滿足以下基本要求： （1）保證零件的加工質(zhì)量，可靠地達到產(chǎn)品圖樣所提出的全部技術(shù)條件，并盡量提高生產(chǎn)率和降低消

7、耗。 （2）盡量降低工人的勞動強度使其有良好的工作條件。 （3）在充分利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件的基礎(chǔ)上，采用國內(nèi)外先進工藝技術(shù)。 （4）工藝規(guī)程應(yīng)正確、完整、統(tǒng)一、清晰。 （5）工藝規(guī)程應(yīng)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，其幅面、格式與填寫方法以及所用的術(shù)語、符號、代號等應(yīng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 （6）工藝規(guī)程中的計量單位應(yīng)全部使用法定計量單位。 為了保證工藝規(guī)程設(shè)計質(zhì)量，在制定機械加工工藝規(guī)程時，應(yīng)具備下列原始資料： （1）產(chǎn)品零件圖。 （2）產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)。 （3）現(xiàn)有的生產(chǎn)條件與設(shè)計條件。 （4）有關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備和工藝

8、裝備資料。 （5）國內(nèi)外同類產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展情況。 產(chǎn)品零件圖樣、生產(chǎn)綱領(lǐng)和工廠的生產(chǎn)條件是課程設(shè)汁的主要原始資料，根據(jù)這些資料    確定生產(chǎn)類型和生產(chǎn)組織形式之后，即可開始按以下步驟進行工藝設(shè)計，擬定工藝規(guī)程。 1分析、研究零件圖（或?qū)嵨铮?，進行結(jié)構(gòu)工藝性審查 （1）熟悉零件圖，了解零件性能、功用、工作條件及其所在部件（或整機）中的作用。 （2）了解零件材料及其熱處理要求，合理選擇毛坯種類及其制造方法。 （3）分析零件的確切形狀和結(jié)構(gòu)特點，分析零件圖上各項技術(shù)要求制定的依據(jù)，找出關(guān)鍵技術(shù)問

9、題。 （4）確定主要加工表面和次要加工表面，確定零件各表面的加工方法和切削用量。                       1份（5）分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性。從選材是否得當(dāng)，尺寸標(biāo)注和技術(shù)要求是否合理，零件的結(jié)構(gòu)是否便于安裝和加工，零件的結(jié)構(gòu)能否適應(yīng)生產(chǎn)類型和具體的生產(chǎn)條件，是否便于采用先進的、高效率的工藝方法等方面進行結(jié)構(gòu)分析，對不合理之處可提出修改意見。

10、所謂具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)是在不同生產(chǎn)類型的具體生產(chǎn)條件下，對零件毛坯的制造、零件的加工和產(chǎn)品的裝配，都能采用較經(jīng)濟的方法進行的結(jié)構(gòu)。 繪制零件圖的過程也是一個分析和認識零件的過程。零件圖應(yīng)按機械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)精心繪制。 2根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型，確定工藝的基本特征 生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型不同，產(chǎn)品零件的制造工藝、所用設(shè)備及工藝裝備、對工人的技術(shù)  要求、采取的技術(shù)措施和要求達到的技術(shù)經(jīng)濟效果也會不同。 3確定毛坯的類型和制造方法，繪制毛坯圖 （1）毛坯的類型及其特點。機械零件常用的毛坯類型有： 1）型材：含各種冷拔、

11、熱軋的板材、棒料(圓的、六角的、特形的)、絲材。  2）鑄件：含砂型鑄件（包括木模手工造型、金屬模機械造型）、金屬型鑄件、離心澆注  鑄件、壓力或熔模精密鑄件。  3）鍛件：自由鍛鍛件、模鍛（立式鍛、臥式鍛）鍛件、精密鍛造鍛件。  4）焊接件。  5）壓制件。  6）沖壓件。 （2）選擇毛坯的制造方式，確定毛坯的精度。選擇毛坯的制造方式，確定毛坯的精度，都應(yīng)綜合考慮生產(chǎn)類型和零件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、材料等因素。此時，若零件毛坯選用型材，則應(yīng)確定其名稱、規(guī)格；如為鑄件

12、，則應(yīng)確定分型面、澆冒口系統(tǒng)的位置；若為鍛件，則應(yīng)確定鍛造方式及分模面等。 （3）確定余量。可查閱有關(guān)的機械加工工藝手冊，用查表法確定各表面的總余量及余量公差，也可用計算法確定。 （4）繪制毛坯圖。確定總余量之后即可繪制毛坯圖。其步驟為：  1）用雙點畫線畫出經(jīng)簡化了次要細節(jié)的零件圖的主要視圖，將已確定的加工余量疊加在各相應(yīng)的被加工表面上，即得到毛坯輪廓。  2）用粗實線繪出毛坯形狀，比例1：1。  3）標(biāo)注毛坯的主要尺寸及公差，標(biāo)出加工余量的名義尺寸。  4）標(biāo)明毛坯的技術(shù)要求，如毛坯精度、熱

13、處理及硬度、圓角尺寸、起模斜度、表面質(zhì)量要求（氣孔、縮孔、夾砂）等。  5）和繪制一般的零件圖一樣，為表達清楚毛坯的某些內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可畫出必要的剖視  4擬定工藝路線 零件的機械加工工藝過程是工藝規(guī)程設(shè)計的核心問題。對于復(fù)雜零件，設(shè)計時通常應(yīng)以“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗”為宗旨，擬出23個方案，經(jīng)全面分析對比，從中選擇出一個較6 為合理的方案。 （1）選擇定位基準(zhǔn)。正確地選擇定位基準(zhǔn)是設(shè)計工藝過程的一項重要內(nèi)容，也是保證零件加工精度的關(guān)鍵，而且對確定加工順序、加工工序的多少、夾具的結(jié)構(gòu)等都有重要影響。設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點、技

14、術(shù)要求及毛坯的具體情況，按照粗、精基準(zhǔn)的選擇原則來確定各工序合理的定位基準(zhǔn)。當(dāng)定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合時，需要對它的工序尺寸和定位誤差進行必要的分析和計算。零件上的定位基準(zhǔn)、夾緊部位和加工面三者要互相協(xié)調(diào)、全面考慮。 （2）決定各表面的加工方法，劃分加工階段。各表面的加工方法主要依據(jù)其技術(shù)要求，綜合考慮生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸、工廠的生產(chǎn)條件、工件材料和毛坯情況來確定。根據(jù)各表面的加工要求，先選定最終的加工方法，再由此向前確定各準(zhǔn)備工序的加工方法。決定表面加工方法時還應(yīng)對照每種加工方法所能達到的經(jīng)濟加工精度，先主要表面、后次要表面。再根據(jù)零件的工藝分析、毛坯狀態(tài)和選定的加工方法

15、，看一看應(yīng)采用哪些熱處理；是否需劃分成粗加工、半精加工、精加工等幾個階段。 （3）工序的集中與分散。各表面加工方法確定之后，應(yīng)考慮哪些表面的加工適合在一道工序中完成，哪些則應(yīng)分散在不同工序為好，從而初步確定零件加工工藝過程中的工序總數(shù)及內(nèi)容。一般情況下，單件小批量生產(chǎn)只能采取工序集中，而大批量生產(chǎn)則既可以工序集中，也可以工序分散。從發(fā)展的角度來看，當(dāng)前一般采用工序集中原則來組織生產(chǎn)。 （4）初擬加工工藝路線。加工順序的安排一般應(yīng)按“先粗后精、先面后孔、先主后次、基準(zhǔn)先行”的原則進行，熱處理工序應(yīng)分段穿插進行，檢驗工序則按需要來安排。通常應(yīng)初擬23個較為完整合理的該零件的加工

16、工藝路線，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟分析后取其中的最佳方案。 （5）工藝裝備的選擇。選擇工藝裝備的總原則是根據(jù)生產(chǎn)類型與加工要求，使之既能保證加工質(zhì)量，又經(jīng)濟合理。工藝裝備的選擇應(yīng)與工序精度要求相適應(yīng)、與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)、與現(xiàn)有設(shè)備條件相適應(yīng)。批量生產(chǎn)條件下，通常采用通用機床加專用工、夾具；大量生產(chǎn)條件下，多采用高效專用機床、組合機床流水線、自動線與隨行夾具。設(shè)計時，應(yīng)認真查閱有關(guān)手冊，盡量進行實地調(diào)查，應(yīng)將所選機床或工藝裝備的相關(guān)參數(shù)（如機床型號、規(guī)格、工作臺寬、T形槽尺寸；刀具形式、規(guī)格、與機床的連接關(guān)系；夾具、專用刀具的設(shè)計要求，與機床的連接方式等）記錄下來，為后面填寫工藝卡片作好準(zhǔn)備。

17、0;（6）填寫工藝過程卡片。選定工藝裝備后，看是否要對先前初擬的工藝路線進行修改。確認后，即可填寫機械加工工藝過程卡片。 5機械加工工序設(shè)計 （1）確定加工余量。毛坯余量已在畫毛坯圖時確定。這里主要是確定工序余量。合理選擇加工余量對零件的加工質(zhì)量和整個工藝過程的經(jīng)濟性都有很大影響。余量過大，將造成材料和工時的浪費，增加機床和刀具的損耗；余量過小，則不能去掉加工前存在的誤差和缺7 陷，影響加工質(zhì)量，造成廢品。因此，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，盡量減少加工余量。 確定工序余量的方法有三種：計算法、經(jīng)驗估算法和查表法。本設(shè)計可參閱有關(guān)機械加工工藝手冊，用查表法按

18、工藝路線的安排，一道道工序、一個個表面地加以確定，必要時可根據(jù)使用時的具體條件對手冊中查出的數(shù)據(jù)進行修正。 （2）確定工序尺寸及公差。計算工序尺寸和標(biāo)注公差是制定工藝規(guī)程的主要工作之一。工序尺寸公差一般通常查閱加工工藝手冊，按經(jīng)濟加工精度確定。而工序尺寸的確定有二種情況： 1）當(dāng)定位基準(zhǔn)（或工序基準(zhǔn)）與設(shè)計基準(zhǔn)重合時，可采用“層層包裹”的方法，即將余量一層層疊加到被加工表面上，可以清楚地看出每道工序的工序尺寸，再按每種加工方法的經(jīng)濟加工精度公差按“入體方式”標(biāo)注在對應(yīng)的工序  7 陷，影響加工質(zhì)量，造成廢品。因此，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，盡量

19、減少加工余量。 確定工序余量的方法有三種：計算法、經(jīng)驗估算法和查表法。本設(shè)計可參閱有關(guān)機械加工工藝手冊，用查表法按工藝路線的安排，一道道工序、一個個表面地加以確定，必要時可根據(jù)使用時的具體條件對手冊中查出的數(shù)據(jù)進行修正。 （2）確定工序尺寸及公差。計算工序尺寸和標(biāo)注公差是制定工藝規(guī)程的主要工作之一。工序尺寸公差一般通常查閱加工工藝手冊，按經(jīng)濟加工精度確定。而工序尺寸的確定有二種情況： 1）當(dāng)定位基準(zhǔn)（或工序基準(zhǔn)）與設(shè)計基準(zhǔn)重合時，可采用“層層包裹”的方法，即將余量一層層疊加到被加工表面上，可以清楚地看出每道工序的工序尺寸，再按每種加工方法的經(jīng)濟加工精度公差按“入體

20、方式”標(biāo)注在對應(yīng)的工序尺寸上。例如，某加工表面為100H6的孔，Ra為0.4m，其加工工藝路線為粗鏜一精鏜一粗磨一精磨，可畫出如圖1-4所示的簡圖。  圖14  基準(zhǔn)重合時工序尺寸與公差的確定 2）當(dāng)定位基準(zhǔn)（或工序基準(zhǔn)）與設(shè)計基準(zhǔn)不重合時，即加工基準(zhǔn)多次變換時，此時應(yīng)按尺寸鏈原理來計算確定工序尺寸與公差，并校核余量層是否滿足加工要求。 3）確定各工序的切削用量。合理的切削用量是科學(xué)管理生產(chǎn)、獲得較高技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)重要前提之一。切削用量選擇不當(dāng)會使工序加工時間增多，設(shè)備利用率下降，工具消耗增加，從而增加產(chǎn)品成本。 確定切削用量

21、時，應(yīng)在機床、刀具、加工余量等確定之后，綜合考慮工序的具體內(nèi)容、加工精度、生產(chǎn)率、刀具壽命等因素。選擇切削用量的一般原則是保證加工質(zhì)量，在規(guī)定的8 刀具耐用度條件下，使機動時間少、生產(chǎn)率高。為此，應(yīng)合理地選擇刀具材料及刀具的幾何參數(shù)。在選擇切削用量時，通常首先確定背吃刀量（粗加工時盡可能等于工序余量）；然后根據(jù)表面粗糙度要求選擇較大的進給量；最后，根據(jù)切削速度與耐用度或機床功率之間的關(guān)系，用計算法或查表法求出相應(yīng)的切削速度（精加工則主要依據(jù)表面質(zhì)量的要求）。本設(shè)計一般參閱有關(guān)機械加工工藝手冊，采用查表法。下面介紹常用加工方法切削用量的一般選擇方法。 1）車削用量的選擇

22、60; 背吃刀量。粗加工時，應(yīng)盡可能一次切去全部加工余量，即選擇背吃刀量值等于余量值。當(dāng)余量太大時，應(yīng)考慮工藝系統(tǒng)的剛度和機床的有效功率，盡可能選取較大的背吃刀量值和最少的工作行程數(shù)。半精加工時，如單邊余量h2mm，則應(yīng)分在兩次行程中切除：第一次ap（2/33/4)h，第二次ap（1/31/4)h。如h2mm，則可一次切除。精加工時，應(yīng)在一次行程中切除精加工工序余量。  進給量。背吃刀量選定后，進給量直接決定了切削面積，從而決定了切削力的大小。因此，允許選用的最大進給量受下列因素限制：機床的有效功率和轉(zhuǎn)矩；機床進給機構(gòu)傳動鏈的強度；工件的剛度；刀具的強度與剛度；圖

23、樣規(guī)定的加工表面粗糙度。生產(chǎn)實際中大多依靠經(jīng)驗法，本設(shè)計可利用金屬切削用量手冊，采用查表法確定合理的進給量。  切削速度。在背吃刀量和進給量選定后，切削速度的選定是否合理，對切削效率和加工成本影響很大。一般方法是根據(jù)合理的刀具壽命計算或查表選定。精加工時，應(yīng)選取盡可能高的切削速度，以保證加工精度和表面質(zhì)量，同時滿足生產(chǎn)率的要求。粗加工時，切削速度的選擇，應(yīng)考慮以下幾點：硬質(zhì)合金車刀切削熱軋中碳鋼的平均切削速度為1.67ms，切削灰鑄鐵的平均切削速度為1.17ms，兩者平均刀具壽命為36005400s；切削合金鋼比切削中碳鋼切削速度要降低2030；切削調(diào)質(zhì)狀態(tài)的鋼件或切削正火

24、、退火狀態(tài)的鋼料切削速度要降低2030；切削有色金屬比切削中碳鋼的切削速度可提高100300。 2）銑削用量的選擇  銑削背吃刀量。根據(jù)加工余量來確定銑削背吃刀量。粗銑時，為提高銑削效率，一般選銑削背吃刀量等于加工余量，一個工作行程銑完。而半精銑及精銑時，加工要求較高，通常分兩次銑削，半精銑時背吃刀量一般為0.52mm；精銑時，銑削背吃刀量一般為0.11mm或更小。  每齒進給量?？捎汕邢饔昧渴謨灾胁槌觯渲型扑]值均有一個范圍。精銑或銑刀直徑較小、銑削背吃刀量較大時，用其中較小值。大值常用于粗銑。加工鑄鐵件時，用其中較大值，加工鋼件時用較小值。

25、  銑削速度。銑削背吃刀量和每齒進給量確定后，可適當(dāng)選擇較高的切削速度以提高生產(chǎn)率。選擇時，按公式計算或查切削用量手冊，對大平面銑削也可參照國內(nèi)外的先進經(jīng)驗，9 采用密齒銑刀、選大進給量、高速銑削，以提高效率和加工質(zhì)量。 3）刨削用量的選擇  刨削背吃刀量。刨削背吃刀量的確定方法和車削基本相同。  進給量。刨削進給量可按有關(guān)手冊中車削進給量推薦值選用。粗刨平面根據(jù)背吃刀量和刀桿截面尺寸按粗車外圓選其較大值；精加工時按半精車、精車外圓選?。慌俨酆颓袛喟窜囋愫颓袛噙M給量選擇。  刨削速度。在實際刨削加工中，通常是根據(jù)實踐經(jīng)驗選定切削速度。若