第一章引言1．1机械加工工艺的现状和发展趋势近年来，机械制造工艺有着飞速的发展。

比如，应用人工智能选择零件的工艺规程。

因为特种加工的微观物理过程非常复杂，往往涉及电磁场、热力学、流体力学、电化学等诸多领域，其加工机理的理论研究极其困难,通常很难用简单的解析式来表达。

近年来，虽然各国学者采用各种理论对不同的特种加工技术进行了深入的研究，并取得了卓越的理论成就，但离定量的实际应用尚有一定的距离。

然而采用每一种特种加工方法所获得的加工精度和表面质量与加工条件参数间都有其规律。

因此，目前常采用研究传统切削加工机理的实验统计方法来了解特种加工的工艺规律，以便实际应用，但还缺乏系统性。

为了能具体确切的说明过程，使工件能按照零件图的技术要求加工出来，就得制定复杂的机械加工工艺规程来作为生产的指导性技术文件，学习研究制定机械加工工艺规程的意义与作用就是本课题研究目的。

在整个设计过程中,我们将学习到更多的知识。

（1）我们必须仔细了解零件结构，认真分析零件图,培养我们独立识图能力,增强我们对零件图的认识和了解,通过对零件图的绘制,不仅能增强我们的绘图能力和运用AutoCAD软件的能力。

（2）制订工艺规程、确定加工余量、工艺尺寸计算、工时定额计算、定位误差分析等。

在整个设计中也是非常重要的,通过这些设计,不仅让我们更为全面地了解零件的加工过程、加工尺寸的确定,而且让我们知道工艺路线和加工余量的确定,必须与工厂实际的机床相适应。

这对以前学习过的知识的复习,也是以后工作的一个铺垫。

（3）在这个设计过程中,我们还必须考虑工件的安装和夹紧.安装的正确与否直接影响工件加工精度,安装是否方便和迅速,又会影响辅助时间的长短,从而影响生产率,夹具是加工工件时,为完成某道工序,用来正确迅速安装工件的装置.它对保证加工精度、提高生产率和减轻工人劳动量有很大作用。

这是整个设计的重点,也是一个难点。

这是整个设计的重点,也是一个难点。

受其限制，目前特种加工的工艺参数只能凭经验选取，还难以实现最优化和自动化，例如，电火花成形电极的沉入式加工工艺，它在占电火花成形机床总数95%以上的非数控电火花成形加工机床和较大尺寸的模具型腔加工中得到广泛应用。

虽然已有学者对其CAD、CAPP和CAM原理开展了一些研究，并取得了一些成果，但由于工艺数据的缺乏，仍未有成熟的商品化的CAD/CAM系统问世。

通常只能采用手工的方法或部分借助于CAD造型、部分生成复杂电极的三维型面数据。

随着模糊数学、神经元网络及专家系统等多种人工智能技术的成熟发展，人们开始尝试利用这一技术来建立加工效果和加工条件之间的定量化的精度、效率、经济性等实验模型，并得到了初步的成果。

因此，通过实验建模，将典型加工实例和加工经验作为知识存储起来，建立描述特种加工工艺规律的可扩展性开放系统的条件已经成熟。

并为进一步开展特种加工加工工艺过程的计算机模拟，应用人工智能选择零件的工艺规程和虚拟加工奠定基础。

第二章有关犁刀变速齿轮箱体的设计（一）计算生产纲领，确定生产类型如图2-1-6所示的犁刀变速齿轮箱体，该产品的年产量为5000台，其备品率为16﹪，机机械械加工废品2﹪，现制定该零件的机械加工工艺的规程。

技术要求（1）铸件应消除内应力。

（2）未注明铸造圆角为R2～R3。

（3）铸件表面不得有粘砂，多肉，裂纹等缺陷。

（4）允许有非聚集的孔眼存在，其直径不大于5mm，深度不大于3mm，相距不小于3mm，整整个铸件上的数量不多于10个。

（5）未注明倒角为455.0⨯︒（6）所有螺孔忽90︒锥孔至螺纹外径。

（7）去毛刺，锐边倒钝。

（8）同一加工平面上允许有直径不大于3mm，深度不大于15mm，总数不超过5个孔眼，两孔之间间距不小于10mm，孔眼边距不小于3mm。

（9）涂漆按NJ226-31（10）材料HT200N = Qn（1+a﹪+b﹪）=5000×1×（1+16﹪+2﹪）件／年= 5900件／年犁刀变速齿轮箱体年产量为5 9 0 0件／年，现通过计算，该零件质量约为7 kg。

根据教材表3-3生产类型与生产纲领的关系，可确定其生产类型为大批量生产。

(二)零件的分析1．零件的结构分析犁刀变速齿轮箱体是旋耕机的一个主要零件。

旋耕机通过该零件的安装平面(图2 -1-6零件图上的N面)与手扶拖拉机变速箱的后部相连，用两圆柱销定位，四个螺栓固定，实现旋耕机的正确连接。

N面上的4-φ13mm孔即为螺栓连接孔，2- φ10F9孔即为定位销孔。

如图2-1-7所示，犁刀变速齿轮箱体2内有一个空套在犁刀传动轴上的犁刀传动齿轮5，它与变速箱的一倒挡齿轮常啮合(图中未画出)。

犁刀传动轴8的左端花键上套有啮合套4，通过拨叉可以轴向移动，啮合套4和犁刀传动齿轮5相对的一面都有牙嵌，牙嵌结合时，动力传给犁刀传动轴8。

操作过程通过安装在Sφ30H9孔中的操纵杆3，操纵拨又而得以实现。

2．零件的技术要求分析由图2-1-6知，其材料为HT200。

该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性，适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。

该零件上的主要加工面为N面、R面、Q面和2-φ8 0 H 7孔。

N面的平面度0.05 mm直接影响旋耕机与拖拉机变速箱的接触精度及密封。

2-φ80H7孔的同轴度乒0.04mm，与N面的平行度0.07 mm，与R面及Q面的垂直度φ0.1mm以及R面相对Q面的平行度0.055 mm，直接影响犁刀传动轴对N面的平行度及犁刀传动齿轮的啮合精度、左臂壳体及右臂壳体孔轴线的同轴度等。

因此，在加工它们时，最好能在一次装夹下将两面或两孔同时加工出来。

2-φ10F9孔的两孔距尺寸精度(140±0.05)mm．以及(140±0.05)mm对R面的平行度0.06 mm，影响旋耕机与变速箱连接时的正确定位，从而影响犁刀传动齿轮与变速箱倒挡齿轮的啮合精度。

(三)确定毛坯、画毛坯一零件综合图根据零件材料HT2 00确定毛坯为铸件，又已知零件生产纲领为5 9 00件／年，该零件质量约为7kg，可知，其生产类型为大批量生产。

毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。

又由于箱体零件的内腔及2-φ80mm的孔需铸出。

故还应安放型芯。

此外，为消除残余应力，铸造后应安排人效。

1．铸件尺寸公差铸件尺寸公差分为1 6级，由于是大量生产，毛坯制造方法采用砂型机器造型，由工艺人员手册查得，铸件尺寸公差等级为CT10级，选取铸件错箱值为1.0 mm。

2．铸件机械加工余量对成批和大量生产的铸件加工余量由工艺人员手册查得，选取MA为G级，各表面的总余量见表2-1-2。

由工艺人员手册可得铸件主要尺寸公差见表2-1-3。

铸件的分型面选择通过C基准孔轴线，且与R面(或Q面)平行的面。

浇冒口位置分别位于C基准孔凸台的两侧。

零件-毛坯综合图一般包括以下内容：铸造毛坯形状、尺寸及公差、加工余量与工艺余量、铸造斜度及圆角、分型面、浇冒口残根位置、工艺基准及其他有关技术要求等。

零件-毛坯综合图上技术条件一般包括下列内容。

(1)合金牌号。

(2)铸造方法。

(3)铸造的精度等级。

(4)未注明的铸造斜度及圆角半径。

(5)铸件的检验等级。

(6)铸件综合技术条件。

(7)铸件交货状态。

如允许浇冒口残根大小等。

(8)铸件是否进行气压或液压试验。

(9)热处理硬度。

零件-毛坯综合图如图2-1-8所示。

(四)工艺规程设计1．定位基准的选择(1)精基准的选择。

犁刀变速齿轮箱体的N面和2-φl0F9孔既是装配基准，又是设计基准，用它们作精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，实现箱体零件“一面二孔”的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一，’的原则。

此外，N面的面积较大，定位比较稳定、夹紧方案也比较简单、可靠，操作方便。

（2）粗基准选择。

考虑到以下几点要求，选择箱体零件的重要孔（2-φ80mm孔）的毛坯孔与箱体内壁作为粗基准。

①保证各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀。

②装入箱内的旋转零件（如齿轮，轴套等）与箱体内壁有足够的间隙。

③能保证定位准确，加紧可靠。

最先进的机械加工的表面是精基准N面和2-φl0F9孔，这时候有两种定位加紧方案。

方案一：用一个浮动圆锥销插入φ80mm毛坯孔中限制两个自由度;用三个支撑钉在与Q面相距32mm并平行于Q面的毛坯面上，限制三个自由度；再以N面本身找正限制一个自由度。

这种方案适合于大批大量生产类型中，在加工N面及其面上各孔的自动线上采用随性夹具时候用。

方案二：用一根两头带反锥形(一端的反锥可取下，以便装卸工件)的心棒插入2-φ80mm毛坯孔中并夹紧，粗加工N面时，将心棒置于两头的V形架上限制四个自由度，再以N面本身找正限制一个自由度。

这种方案虽要安装一根心棒，但由于下一道工序(钻扩铰2φ10F9孔)还要用这根心棒定位，即将心棒置于两头的U形槽中限制两个自由度，故本道工序可不用将心棒卸下，而且这一“随行心棒”比上述随行夹具简单得多。

又因随行工位少，准备心棒数量少，因而该方案是可行的。

2．制定工艺路线根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下：N面为粗车-精铣；R面和Q面为粗铣-精铣；凸台面为粗铣；2-φ80 mm孔为粗镗-精镗；7级～9级精度的未铸出孔为钻-扩-铰；螺纹孔为钻孔-攻螺纹。

因R面与Q面有较高的平行度要求，2-φ80 mm孔有较高的同轴度要求。

故它们的加工宜采用工序集中的原则，即分别在一次装夹下将两面或两孔同时加工出来，以保证其位置精度。

根据先面后孔、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，将N面、R面、Q面及2-φ80mm孔的粗加工放在前面，精加工放在后面，每一阶段中又首先加工N面，后再镗2-φ80孔。

R面及Q面上的φ8N8孔及4-M 1 3螺纹孔等次要表面放在最后加工。

初步拟定加工工艺路线见表2-1-4。

上述方案遵循了工艺路线拟定的一般原则，但某些工序有些问题还值得进一步讨论。

如粗车N面，因工件和夹具的尺寸较大，在卧式车床上加工时，它们的惯性力较大，平衡较困难，又由于N面不是连续的圆环面，车削中出现断续切削，容易引起工艺系统的振动，故改用铣削加工。

工序40应在工序3 0前完成，使R面和Q面在粗加工后有较多的时间进行自然时效，减少工件受力变形和受热变形对2-φ80mm孔加工精度的影响。

精铣N面后，N面与2-φ10F9孔的垂直度误差难以通过精铰孔纠正，故对这两孔的加工改为扩铰，并在前面的工序中预留足够的余量。

4-φ13 mm孔尽管是次要表面，但在钻扩铰2-φ10F9孔时，也将4-φ13 mm孔钻出，可以节约一台钻床和一套专用夹具，能降低生产成本，而且工时也不长。

同理，钻φ20mm孔工序也应合并到扩铰Sφ30H9球形孔工序中。