机械制造工艺学课程设计
典 型 零 件
三、机械制造工艺学课程设计的方法和步骤
(一)了解零件及产品的设计要求 此步骤的具体要求:
1、认真研究被加工零件样图 了解该零件所属产品的用途、 性能和工作条件以及零件在产品中的地位与作用。根据零 件在产品中的作用进一步分析零件结构设计和精度要求的 合理性。
2、检查零件图的完整性 分析和审查零件图时,应审查零 件视图和尺寸以及加工表面的要求。
度要求较高或在成批大量生产时,一般应设计专用夹具,以保 证加工表面的位置精度。在设计工艺规程时,设计者应对要采 用的夹具有一初步考虑和选择,在工序图上应表示出定位、夹 紧方式以及同时加工的工件数等。
5、切削用量的选择 应根据不同加工阶段的特点采用不同的原则。
粗加工切削用量的选择原则 粗加工时工件加工表面的精度 要求不太高,表面粗糙度值较大,工件毛坯的余量也较大,故 选择粗加工切削用量时,应尽可能保证较高的金属切除率和必 要的刀具耐用度。因此,应首先考虑采用较大的切削深度,其 次选择一个较大的进给量,最后确定一个合适的切削速度。
生产节拍的计算公式为:
t K
N
式中 t——机床1年的名义工作时间,分; K——机床的利用率,一般取95%; τ——生产节拍,即生产每个和所属的产品装配图、生产纲领和工厂的具 体条件,设计零件的机械加工工艺规程,以符合优质、高产 和低消耗为总要求。其大体步骤如下: 1、制订机械加工工艺规程 机械加工工艺规程的制订,可以按以下设计步骤进行: (1)计算零件生产纲领,确定机械加工的生产类型。 (2)研究分析被加工零件图和被加工零件的原始资料,审查、 改善零件的结构工艺性。
尽可能达到合理利用所有刀具,充分发挥其性能;
复合刀具的切削深度、进给量按复合刀具的最小直径选择, 切削速度按复合刀具的最大直径选择;
应注意工件生产批量的大小;
必须考虑通用部件的性能;
镗孔主轴转速的选择,除应考虑加工表面粗糙度、加工精 度、镗刀寿命等问题外,各镗孔主轴的转速一定要相等或者成 整数倍。
6、工时定额的估算
◆距基准较远的加工表面,加工余量应相应增加;
◆出现缺陷或开设浇、冒口位置时应留工艺余量。
◆毛坯的总余量为各工序的加工余量之和。
(3)绘制毛坯图
对型材毛坯,只需选择其型号、直径和长度等,无需画毛 坯图。
对铸件、锻件,则应在零件图的基础上,确定毛坯的分型 (模)面、毛坯的加工余量、铸造(或模锻)斜度及毛坯圆角。
7、 培养同学们编写技术文件的能力;
二、机械制造工艺学课程设计的内容
1、绘制工件的毛坯图 对零件进行工艺分析,确定零件的加工余量和毛坯的制造
方法,在零件图的基础上添加加工余量,获得毛坯图。
2、 拟定工艺路线 要求拟定工艺路线三套以上,对它们进行分析、比较后,
确定选用综合最优的方案,最后填写一套机械加工工艺过程 卡和两道工序的机械加工工序卡。
3、审查零件的结构工艺性 从机械加工工艺观点出发,结 合零件的用途,分析零件精度和技术要求的合理性。若发 现精度要求不合理或结构工艺性不好,可向设计者提出修 改意见。
4、确定零件的主要加工表面 根据零件各表面精度要求和 作用确定出零件的主要加工表面,以便确定正确的加工流 程,提高切削效率。对于难以达到的加工表面应提出保证 措施。
一道为粗基准定位
两道机械加工工序卡
另一道为设计夹具所在的工序
3、 设计一道工序的专用夹具 由指导教师指定。
4、 编写设计说明书一份
要求: 每个学生必须独立完成课程设计报告; 课程设计报告书写规范、文字通顺、图表清晰、数据和计
算完整、结论明确; 课程设计报告后应附参考文献; 要求16K纸张15∽20页,装订成册。
(2)工序定位基准的选择 在将毛坯加工成成品零件的全部 过程中,应根据粗基准选择原则和精基准选择原则来选择加 工阶段中的定位基准,以确保加工表面的位置精度。
(3)工序数目和顺序的确定 根据每个加工表面的结构形状和技术要求,确定采用何种加
工方法和分几次加工。一般零件的机械加工工艺过程大致可分 为粗加工阶段工序、半精加工阶段工序、精加工阶段工序和光 整加工等阶段。具体安排工序内容时,要把粗、精加工分开, 但加工阶段划分不应过细,否则会使工序数目增加、加工过程 复杂,影响生产率和成本。因此,在满足质量要求的情况下, 划分的工序数目应尽可能少。
机械加工工序顺序安排应遵循:先粗后精、先主后次、先面 后孔、基准先行的原则。具体决定工序数目时,应根据零件结 构特点、生产类型和工厂具体条件,适当地采用工序集中和工 序分散原则。还应考虑热处理工序、检验工序和辅助工序的安 排。
(4)确定工序尺寸及其公差
采用查表法确定每道工序的加工余量,然后按工序由后 向前推的计算方法,根据选定的余量计算每一道工序的尺寸。 工序尺寸的公差和表面粗糙度要求应按该工序的加工方法的 经济精度来确定。工序尺寸的公差一般规定为按工件的 “入体”方向标注。
(2)确定毛坯的加工余量
确定毛坯的加工余量的基本原则:在保证加工质量的前提
下尽量减少加工余量。
1、依靠现场工人经验或查
确定加工余量的方法
阅有关余量表格(或手册);
同时应考虑下列的原则: 2、计算各工序的加工余量
◆零件尺寸精度或表面粗糙度要求高的加工表面,应有较大的 加工余量;
◆加工面积大的表面加工余量应加大;
4、机床和工艺装备的选择与设计
拟订了零件的工艺路线后,对其中用机床加工的工序来说还 要选择或设计专用机床与工艺装备,它将影响零件的加工精度 和生产率。 (1)机床的选择 机床选择的原则是:机床的生产率应与工件的生产类相适应应; 机床的加工范围应满足零件的加工要求(对材料);机床的精 度应与零件的加工精度相适应;机床的加工以及尺寸范围应与 零件毛坯的外形尺寸相适应;机床的主轴转数范围、走刀量等 级、机床功率应基本符合切削用量的要求。应虑到生产的经济 性,尽可能利用工厂现有设备,或对现有机床进行改装。
绘制毛坯图时,以实线表示毛坯表面轮廓,以双点划线表 示经切削加工后的表面,在剖面图上用交叉十字线表示加工余 量。图上要标注出主要尺寸及其公差。
3、拟订机械加工工艺路线 拟订机械加工工艺路线也就是设计机械加工工艺过程,
主要包括以下几个方面内容: (1)零件的加工表面一般有平面、外圆、内孔、螺纹、齿 形、花键和成型表面等。对应这些典型表面能达到一定经济 精度的加工方法很多,在具体选择确定时应从零件的结构特 点、技术要求、材料和热处理、生产批量和现有生产条件来 考虑,以满足机械加工工艺要求。
2、刀具选择 选择刀具时,应考虑工件的种类、生产率、工件材料、
加工精度和所采用机床的性能。刀具的尺寸规格尽可能采 用系列、标准的尺寸。具体选择时还应考虑以下因素: ◆与生产性质相适应;
◆符合工件材料的加工要求;
◆满足加工精度要求;
◆与所使用的机床相适应。
◆ 在成批或大量生产中,若特殊需要,可采用成形刀具、组 合刀具、非标准尺寸的钻头、铰刀等来提高生产率,但需自 行设计。
2、确定生产类型 根据零件的生产纲领确定其生产类型,它是机械加工工
艺过程(或规程)设计必须具备的原始资料之一。各种生产 类型有各自的工艺特点,这就决定了被加工零件各工序所需 的专门化和自动化程度。
3、计算生产节拍 在成批和大量生产中,一般都采用流水生产,它的主要特
点是:每一工序在固定工作地点进行;按工序先后顺序排列工 作地点;有生产节拍(节奏),即要求各工序的工作时间同期 化(工序时间都与生产所规定的节奏相等或成整数倍)。
(二)计算生产钢领与生产节拍
1、计算零件的生产纲领 在总体方案设计阶段,首先可根据设计任务书上给定的被
加工零件年产量,计算生产纲领。生产纲领对工厂的生产过程 和生产组织起决定性的作用。其计算方法如下:
N=Q·n(1+α%)(1+β%) Q ----- 年产量(台/年) n ------ 每台产品所需该零件数量(件/台) α------ 备品率 β------ 废品率
拟订被加工零件工艺路线是制订工艺规程中的一项重要 工作。工艺路线的拟订是指确定零件从毛坯开始到加工最后 阶段为止的主要加工步骤。拟订工艺路线主要是选择定位基 准,将确定的工序和工步填写在工艺卡片上,并在工序卡片 上绘制工序图。确定工序和工步时,应力求做到工序的同期 化,保证流水作业线或自动线上设备满载。
5、了解加工装备条件及生产流程 在制定有关零件加工生 产前,需要深入现场,对被加工零件原生产单位所采用的 加工设备、刀具、切削用量、定位基准、夹紧方式及加工 质量、精度检验方法、装卸时间、加工时间等方面进行调 查研究。对设备使用单位的现场生产条件、车间面积、机 床布置、毛坯和制品流向、工人技术水平、专用设备及工 艺装备的制造能力、生产经验和设备现状等条件进行调查 研究,以便制定出适合现场加工条件的加工方法和工艺流 程。
单件工时定额包括基本时间、辅助时间、工作地点技术服 务时间、工作地点组织服务时间、休息及生理需要时间、准备 与终结时间。基本时间可根据加工表面的尺寸大小计算。单件 工时定额应根据工厂的生产经验并参照其先进工厂同类零件的 工时来制订。过高或过低的定额都不利于提高生产积极性和生 产水平。
7、填写机械加工工艺文件
2、毛坯种类选择和绘制毛坯图 毛坯制造是零件生产过程的一部分,零件所用的毛坯种类
选择得是否合适,将影响工艺过程是否优质、高产和低消耗。 (1)毛坯种类选择 正确地选择毛坯主要应考虑以下几个因素: 零件的材料及其力学性能; 零件的结构形状和尺寸大小; 零件的生产批量和精度要求; 工厂毛坯车间的现有设备和技术水平。
半精加工和精加工切削用量的选择原则 半精加工和精加工 时,加工精度和表面质量要求较高,加工余量较小且较均匀, 因此应首先考虑选择较高的切削速度和较小的进给量,最后确 定切削深度。
(3)在组合机床上加工时切削用量的选择 组合机床是多轴、多刀同时加工,所以选择的切削用量比