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机械制造工艺学课程设计聂晓根一、机械制造工艺学课程设计的目的2、培养同学们综合应用机械制造工艺学和其它多门课程的理论知识解决实际问题的能力；培养学生的实践和实际动手能力、提高同学们的全面素质。本课程设计应达到以下教学目的：《机械制造工艺学》是一门综合性和实践性都很强的课程，机械制造工艺学课程设计是课程教学中的一项重要内容，是完成教学计划达到教学目标和培养同学们创新能力的重要环节；也是同学们知识和能力深化和升华的重要过程。1、进一步加深同学们对机械制造工艺学理论知识的理解；3、通过查阅相关手册，掌握获取工程数据的方法，提高同学们收集信息、对信息进行价值判断、信息整理、信息加工的能力；5、培养同学们掌握机床夹具设计的基本原理、方法及步骤，进一步提高同学们的工程设计能力；7、培养同学们编写技术文件的能力；4、培养同学们制订机械加工工艺规程的原则、步骤和方法；6、培养同学们对零件机械加工中影响质量、生产率和经济性的因素进行综合分析的能力；二、机械制造工艺学课程设计的内容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。两道机械加工工序卡一道为粗基准定位另一道为设计夹具所在的工序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。1、绘制工件的毛坯图3、设计一道工序的专用夹具由指导教师指定。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。4、编写设计说明书一份典型零件三、机械制造工艺学课程设计的方法和步骤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。(一）了解零件及产品的设计要求此步骤的具体要求：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。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。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。(二）计算生产钢领与生产节拍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1、计算零件的生产纲领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。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）。2、确定生产类型3、计算生产节拍式中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，即生产每个零件所需的时间，分／件。。生产节拍的计算公式为：KNt（三）制定机械加工工艺规程根据零件图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：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。1、制订机械加工工艺规程（3）确定毛坯类型、结构及尺寸。（4）拟订被加工零件工艺路线，选择定位基准、夹紧部位和各加工表面的加工方法。（5）选择加工设备及工艺装备。对单件小批生产，多选用通用机床；对大批生产，则选择或设计高生产率的专用机床或自动化机床。（6）确定工序尺寸及其公差。（7）确定切削用量及工时定额。（8）填写工艺卡片，绘制工序图。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。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。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。（1）毛坯种类选择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。（2）确定毛坯的加工余量◆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；◆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。同时应考虑下列的原则：1、依靠现场工人经验或查阅有关余量表格（或手册）；2、计算各工序的加工余量确定加工余量的方法对型材毛坯，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。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）绘制毛坯图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）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。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。（3）工序数目和顺序的确定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。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。（4）确定工序尺寸及其公差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。4、机床和工艺装备的选择与设计机床选择的原则是：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。（1）机床的选择选择刀具时，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：2、刀具选择◆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。在小批量生产中尽量选用标准的通用量具；在成批大量生产中，一般应根据所检验尺寸设计专用量具和各种专门检验夹具。在选择量具时，除应考虑零件的生产类型外，还应考虑被测零件的精度要求，考虑测量工具测量方法的经济指标。（3）量具选择在小批量生产中尽量采用通用夹具；当被加工件的表面精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。（4）夹具的选择和设计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。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。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。组合机床是多轴、多刀同时加工，所以选择的切削用量比一般通用机床单刀加工时要低。这是因为大量刀具如果迅速磨损，将使换刀时间增多，刀具消耗增加，影响机床生产率及生产成本。确定组合机床的切削用量还应注意下列问题：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。（3）在组合机床上加工时切削用量的选择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。6、工时定额的估算根据工作类别、生产类型和工厂习惯选择工艺规程格式并填写好。7、填写机械加工工艺文件四、专用夹具设计专用的机床夹具设计是机械制造工艺装备设计的一部分，它用来确定工件与刀具间的相对位置，将工件定位并夹紧。夹具设计的优劣对零件加工精度、生产效率、制造成本、生产安全、劳动生产条件等都起着重要的作用。要设计出较理想可行的夹具，必须充分了解和分析有关资料，吸取先进技术经验，制订出可行的夹具结构方案，绘制出总装图，并提出合理的技术要求。在专用夹具设计时应从以下几方面着手：夹具设计是根据机械加工工艺规程中提出的具体要求进行的，设计前应对产品的批量、任务与要求、工艺规程及有关技术资料进行分析研究。1、明确