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