机械制造技术基础课程设计指导(工艺部分).doc

机械制造技术基础课程设计指导目 录1设计目的2设计要求3设计内容及步骤4设计成绩考核5参考文献附 录1加工余量确定和切削用量计算实例2课程设计任务书3机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡4课程设计题目选编一、设计目的机械制造技术基础是在学完了机械制造技术基础、金属工艺学等主要专业课程并进行了校内外实践环节（如金工实习、课程实验）的基础上进行的一个重要教学环节，是应用所学基础理论、专业知识与基本技能去分析和解决生产实际问题的一次综合实践，也是为了毕业设计所进行的一次综合性的预备训练。机械制造技术基础的课程设计可以使学生在下述三方面得到锻炼：（1）将所学课程的基本理论与实践环节中学到的实践知识有机结合，解决零件的工艺路线制订和工艺尺寸计算以及零件在加工中的定位、夹紧等实际问题，使学生初步掌握设计工艺规程的基本方法，从而巩固、扩大和强化已学得的理论知识。（2）提高学生的机械结构设计能力。通过针对某一典型零件的夹具（或量具）的设计，使学生能够通过所给加工零件的加工要求，设计出高效率、低成本、装夹简单、省力省时而又能保证加工质量的夹具的能力。（3）培养学生熟悉和运用有关图册、图表、手册等技术资料的基本能力，训练学生识图、制图、运算以及编制技术文件的基本技能。二、设计要求1设计题目机械制造技术基础课程设计题目如下，其生产纲领为成批生产。课程设计题目由指导教师选定，经教研室主任审查签字后发给学生。零件的机械加工工艺规程设计2设计任务 零件图（手工绘制）1张 毛坯图（铸件或锻件，手工绘制）1张 机械加工工艺过程卡片（格式参见附录3）1份机械加工工序卡片（格式参见附录3）1套 课程设计说明书（手工书写）1份3时间安排按教学计划规定，机械制造技术基础课程设计总学时数为2周，其进度及时间大致分配如下： 熟悉零件，画零件图和毛坯图 约占1天（10%） 拟订加工方案，确定工艺路线 约占2天（20%） 填写工艺卡片 约占4天（40%） 编写课程设计说明书 约占3天（30%）三、设计内容及步骤(一)工艺规程设计一般步骤1零件工艺分析，绘制零件图（1）零件在产品中的作用及其装配关系；（2）零件的几何形状、结构特点以及结构工艺性；（3）零件的设计基准和主要加工表面的尺寸及公差；（4）零件的形状精度、位置精度、表面粗糙度和技术要求；（5）零件的材料和热处理要求（6）零件图上的遗漏、错误以及不符合国家标准的地方，并加以更正。零件图按机械制图国家标准绘制。按1:1比例画出。（材料标记）附：1标记和处数等：图纸设计完成并经过制造后，有可能需要对图纸进行更改。更改的方式通常是划改，即在更改处引出一更改符号，这个符号就叫作“标记”，一般用英文字母表示。将这个符号填入“标记”栏中。如果同时更改多处，就将多处的总数填入“处数”栏中，同时还要有更改文号（即更改文件的编号），这是更改的依据，并且要有更改人的签名和日期。2阶段标记：从左至右第一格填S，表示样机(样品)试制图样标记代号；第二格填A，表示小批试制图样标记代号；第三格填B，表示生产图样标记代号。2根据工艺特征，确定工艺原则（1）根据年产量确定生产规模：单件小批量、成批生产、大批大量生产；（2）结合零件结构特征和技术要求确定工艺原则：工序组合原则、加工阶段划分原则、工艺方法选择原则，同时考虑设备与工装的先进程度以及关键工序的质量保证等要求。3选择毛坯种类与制造方法根据零件的生产类型、零件的复杂程度、材料性能和热处理要求以及加工表面与非加工表面的技术要求等几方面综合考虑毛坯的种类和制造方法。由于选择不同的毛坯制造方法，会影响到整个工艺过程是否经济合理，所以应仔细考虑认真对待。毛坯的制造方法一般是由生产性质来决定的。4制订零件的机械加工工艺规程在完成了对零件的工艺分析之后，就要拟订零件的机械加工工艺路线。课程设计要求学生拟定两个或两个以上的加工方案，并在进行详细的分析比较之后确定一个比较合理的加工方案。（1）拟订工艺路线 选择零件的定位基准。根据零件的结构特点、技术要求及毛坯情况，按照基准选择原则确定零件的粗基准和精基准（优先考虑基准统一原则和基准重合原则）。此外，零件的定位要符合六点定则； 初拟各主要表面的加工方法链。首先选定该主要表面的最终加工方法，然后再选定前面一系列工序的加工方法，最后对几种加工方法链进行比较，择优选取； 确定次要表面的加工方法链； 安排热处理工序、检验工序和辅助工序； 分析和论证主要工序和关键工序的质量和保证生产率的方法，检查工序的衔接及相互间的影响，修正初拟的加工工艺路线； 参考工厂现行的加工方法和工艺规程，依上述分析，拟定全部加工表面的加工顺序，经分析比较，最后形成一个完整、合理、先进的加工工艺路线。（2）选择机床种类以及工艺装备（刀具、夹具、量具和工具）。在保证加工质量的基础上优先选用经济合理的通用机床和工装进行加工。对于需要专用设备和专用工装的工序，应提出相应的设计申请。（3）确定加工余量，计算工序尺寸与工序公差。各工序各表面的加工余量应根据工艺路线的安排依次确定。一个表面的总加工余量，等于该表面各工序加工余量之和。在课程设计中，可直接从机械制造工艺设计简明手册(李益民 机械工业出版社 1993)中查得各表面的加工余量，工序尺寸公差则按经济加工精度确定。若设计基准与定位基准不重合，应该对工序尺寸进行尺寸链换算。（4）选择切削用量，确定工时定额。在机床、刀具、加工余量等已确定的基础上，要求用公式计算2道工序的切削用量和基本时间定额，其余各工序的切削用量可由切削用量简明手册(艾兴、肖诗钢 机械工业出版社 1994)中查得。（5）画出零件的毛坯图。在各工序加工余量已确定的基础上，检验总余量和毛坯草图是否符合要求，并在此基础上绘制毛坯图，完善技术要求。要求毛坯轮廓用粗实线绘制，零件的实体尺寸用双点画线绘出，比例取1:1。同时应在图上标出毛坯的尺寸、公差、技术要求、毛坯制造的分模面、圆角半径和起模斜度等。（6）填写机械加工工艺卡片。将前述各项内容以及各工序加工简图，一并填入机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。要求内容完整，层次清楚，语言精练，字迹清晰。（7）其它要求： 工序简图可按比例缩小，并尽量用较少的投影绘出，主视图应处于加工位置。在工序简图中，用细实线将零件的主要轮廓画出来，用粗实线给出加工表面，用定位符号表示定位基准，用夹紧符号表示出夹紧表面，并标出本工序加工表面位置，注上工序尺寸与公差、表面粗糙度和有关的其他技术要求。 工序简图中的定位、夹紧表面应以规定符号表明，其符号应符合机械行业标准机械加工定位、夹紧符号JB/T 5061-2006的规定。如下表1、表2和表3所示。定位支承符号按表1的规定：表1 定位支承符号定位支承类型符 号独 立 定 位联 合 定 位标注在视图轮廓线上标注在视图正面1）标注在视图轮廓线上标注在视图正面1）固定式活动式辅助支承符号按表2的规定：表2 辅助支承符号独 立 支 承联 合 支 承标注在视图轮廓线上标注在视图正面标注在视图轮廓线上标注在视图正面夹紧符号按表3的规定。表中的字母代号为大写汉语拼音字母。表3 夹紧符号夹紧动力源类 型符 号独 立 夹 紧联 合 夹 紧标注在视图轮廓线上标注在视图正面标注在视图轮廓线上标注在视图正面手动夹紧液压夹紧气动夹紧电磁夹紧 机械加工工艺过程卡片中的工时定额可以不填，而机械加工工序卡片中的工时定额只填写基本时间，工人技术等级此项不填。(二)编写课程设计说明书学生在完成上述全部工作之后，应将前述工作依先后顺序编写课程设计说明书一份。设计说明书是设计的总结性文件，它应能概括设计的全貌，并在说明书中对设计各部分的主要问题应有重点说明、分析论证和必要的计算，对设计的成果应有结论。此外，要求说明书语言简炼，文字通顺，字迹工整。设计说明书应打印输出并装订成册。当学生从课程设计开始之日起，就应逐日将设计内容的分析和考虑、计算的主要数据以及结论记入草稿中。在各个设计阶段结束时，应及时补充和整理，最后编写成正式的设计说明书。设计说明书中一般应包括以下内容：课程设计说明书封面（格式参见附录2）课程设计任务书（格式参见附录2）目 录序 言1零件分析5.1 零件的作用5.1 零件的工艺分析2工艺规程设计2.1 毛坯的选择（包括毛坯种类及毛坯的制造方式）2.2 定位基准选择2.3 工艺路线制订（包括工艺原则的确定；加工方法的选择；加工工艺路线的安排；工艺方案的比较和主要工序的分析等）2.4 工序设计（包括机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定；机床和工艺装备的选取；切削用量及基本工时估算等）3收获与体会4参考资料四、设计成绩考核课程设计的全部图样及说明书应有设计者及指导教师的签字。未经指导教师签字的设计，不能评定成绩。课程设计成绩应根据工艺分析的深入程度、工程图样的质量、工艺卡片的完整程度、独立工作能力以及平时的工作情况综合衡量，由指导老师评定。必要时可采取答辩的方式来确定。未完成设计工作量者为不及格.课程设计成绩定为五级：优秀、良好、中等、及格和不及格。机械制造技术基础课程设计成绩考核表学生姓名： 学生班级：机自1010 学生学号： 总得分指导老师签字日期项目序号一二三五项目名称零件图及毛坯图工艺方案分析工艺过程卡加工工序卡设计说明书及答辩基 本 要 求要求识图投影基本正确，尺寸及粗糙度标注齐全合理，图面美观整洁，符合国家标准要求；有多套方案并进行对比分析进行取舍。选择的方案在质量、效益和生产率三方面取得较好统一。工艺路线合理，加工机床及工装的选择与零件大小、精度和生产规模适合。工序卡片的填写符合要求，工序略图正确规范，不能缺项应较全面地总结整个设计过程，对方案进行全面分析论证，充分体现在设计中考虑问题的出发点和决策依据。在平时或最后答辩中较好回答设计中的各种问题。项目满分10304020项目得分五、参考文献1赵家齐主编机械制造工艺学课程设计指导书(第2版)北京：机械工业出版社，20062倪小丹主编机械制造技术基础北京：清华大学出版社，20073王先逵主编机械制造工艺学(第2版)北京：机械工业出版社，20074李益民主编机械制造工艺设计简明手册北京：机械工业出版社，19935艾兴,肖诗纲主编切削用量简明手册(第3版)北京：机械工业出版社，1994附录1：加工余量确定和切削用量计算实例1加工余量确定及工艺尺寸计算1.1 加工余量计算方法 极值计算法：对于被包容面，最大余量是上工序的最大极限尺寸与本工序的最小极限尺寸之差，最小余量是上工序的最小极限尺寸与本工序的最大极限尺寸之差；对于包容面则相反。 误差复映计算法：对于被包容面，最大余量是上工序的最大极限尺寸与本工序的最大极限尺寸之差，最小余量是上工序的最小极限尺寸与本工序的最小极限尺寸之差；对于包容面则相反。通常采用极值法计算最大最小加工余量，但采用调整法加工时采用误差复映计算法则较为适宜。图3 加工余量、工序尺寸及公差的关系前工序工序尺寸公差本工序工序尺寸公差加工方向基本1.2 加工余量、工艺尺寸及公差关系图（如图3所示）1.3 计算实例(1) 基准重合时，同一表面多次加工时工序尺寸及公差的确定对于这种情况，计算时只需考虑各工序的加工余量和该种加工方法所能达到的经济精度和表面粗糙度，其计算顺序是从最后一道工序开始向前推算，其计算步骤如下： 确定各工序加工余量和毛坯总余量。 确定各工序尺寸公差及表面粗糙度。最终工序尺寸公差等于零件表面的设计公差，表面粗糙度为设计表面粗糙度。其它工序公差和表面粗糙度按此工序加工方法的经济精度和经济表面粗糙度确定。 计算工序基本尺寸。从零件图的设计尺寸开始，一直往前推算到毛坯尺寸。某工序的工序基本尺寸等于后道工序的工序基本尺寸加上或减去后道工序的基本加工余量。 标注工序尺寸公差。最后一道工序按设计尺寸公差标注，其余工序尺寸公差按“入体原则”标注，毛坯公差通常按双向标注。例如，某法兰盘零件上有一个内孔，孔径为，表面粗糙度值为Ra0.8m（如图4所示），毛坯为铸钢件，需淬火处理。其工艺路线如表4所示。图4 内孔工序尺寸计算表4 工序尺寸及其公差计算解题步骤如下： 根据各工序的加工性质，查表得到它们的工序余量（见表中的第2列）。 确定各工序的尺寸公差及表面粗糙度。由各工序的加工性质查有关经济加工精度和经济表面粗糙度（见表中的第3列）。 根据查表得到的加工余量计算各工序尺寸（见表中的第4列）。 确定各工序尺寸的上下偏差。按照“入体原则”，对于内孔，基本尺寸值为公差带的下偏差，上偏差取正值；对于毛坯尺寸偏差应取双向对称偏差（见表中的第5列）。 (2) 基准不重合时，工序尺寸及公差的确定在零件的加工过程中，为了便于工件的定位或测量，有时难于采用零件的设计基淮作为定位基准或测量基准，这时就需要应用工艺尺寸链的原理进行工序尺寸及公差的计算。（略）2切削用量计算2.1考虑因素：生产率（金属切除率）、机床功率、刀具耐用度、加工表面粗糙度根据单位时间内的金属切除量公式Zw=vcf ap 1000 (mm3/min)可知，提高切削速度、加大进给量和背吃刀量都会使Zw增加，但实际上vc、f、ap受上述因素的限制，不可能任意选取。2.2基本原则：根据刀具耐用度经验公式可知，对刀具耐用度的影响最大的是切削速度，其次是进给量，最后才是背吃刀量。所以首先选择背吃刀量，以求一次进刀全部切除加工余量；其次根据机床进给动力允许或被加工表面粗糙度的要求，选择一个较大的进给量；最后根据已确定的背吃刀量和进给量，并在刀具耐用度和机床功率允许的条件下选择一个合理的切削速度。2.3选择步骤 背吃刀量ap的选择：根据加工余量大小，除留下后续工序的余量外，尽可能一次切除，以使走刀次数最少。当粗切余量太大或工艺系统刚性较差时，才考虑分几次切除； 进给量f的选择：根据工艺系统的刚性和强度，采用计算或查表的方式来确定。粗加工的进给量主要受到机床进给动力的限制，半精加工和精加工的进给量主要受到表面粗糙度的限制。 切削速度vc的选择：按照刀具耐用度所允许的切削速度进行计算，或者按实践经验和手册查表确定。 校验机床功率：根据机床功率计算最大切削速度（参考教材P93）式中 PE机床电动机功率（kW）； Fc切削力（N） h机床传动效率，一般取h=0.750.85注意：校验机床功率主要是针对粗加工2.4 计算实例加工材料：40Cr，sb=700MPa，锻件；工件尺寸：毛坯D=70mm，零件d=60mm；加工要求：表面粗糙度Ra3.2mm；加工设备：CA6140。 确定背吃刀量根据工件的加工余量和工艺系统的刚性来确定，尽量使ap=加工余量，只有当总加工余量太大时才考虑分几次走刀。 确