完整版机械制造技术毕业课程设计指导书Word文档格式.docx
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学生应在指导教师指导下,按本指导书的规定,认真、有计划地按时完成设计任务。
在设计过程中,学生必须以认真负责的态度对待自己所作出的技术决定、数据和计算结果,要特别注意理论与实践的结合,以使整个设计在技术上是先进的、在经济上是合理的、在生产上是可行的。
具体设计内容如下:
(1)确定零件的生产类型,对零件进行工艺分析,并用计算机完成零件图的绘制;
(2)选择毛坯的种类及制造方法,确定毛坯余量,并用计算机完成毛坯图的绘制;
(3)在计算机辅助工艺设计专用软件的支持下,拟订零件的机械加工工艺过程,确定各工序的加工余量、工序尺寸、工时定额,选择各工序的加工设备及工艺装备(刀具、夹具、量具、辅具)等。
(4)撰写设计说明书。
三、设计的步骤
学生在获得《机械制造技术基础》课程设计任务书之后,应详细阅读《计算机辅助机械制造技术基础课程设计指导书》,了解本课程设计的目的、内容和要求以及进行的步骤和方法。
计算机辅助《机械制造技术基础》课程设计的步骤大致如下:
1、调查研究和收集资料;
2、分析、研究零件图(和实物),进行工艺审查;
3、选择毛坯制造方式,画毛坯图;
4、拟订零件加工工艺路线;
5、选择各工序所用的加工设备和工艺装备(刀具、夹具、量具);
6、确定各工序的加工余量、工序尺寸及公差;
7、计算切削用量并估算工时定额
8、编写课程设计说明书。
四、课程设计所需参考资料
1、机械制造工艺设计手册,王绍俊主编,机械工业出版社,1987。
2、机械加工工艺设计手册,张耀晟寰主编,机械工业出版社。
3、机械加工工艺设计手册,李洪主编,北京出版社出版,1990。
4、机械制造工艺设计手册,第一卷,孟少农主编,机械工业出版社,1991。
5、金属机械加工工艺人员手册,赵如福主编,上海科技出版社出版,1991。
6、金属切削用量手册。
第二章《机械制造技术基础》课程设计的内容和方法
一、调查研究、收集资料
设计能否顺利进行,设计质量的好坏,在很大程度上取决于这一过程的工作是否深入细致。
一般通过调查研究,需要收集以下一些原始资料:
1、零件工作图及其产品装配图。
2、零件的生产纲领或生产类型。
3、现场的生产条件(机床设备、工艺装备、工人技术水平、毛坯生产情况等)。
4、国内外有关的先进工艺以及今后生产技术的发展方向等。
5、有关的工艺手册、技术书刊等资料。
二、分析、研究零件图(和实物),进行工艺审查
对零件的分析、研究应从以下几个方面进行:
1、熟悉零件图,了解零件的性能、用途、工作条件及其所在部件(或整机)中的作用。
2、了解零件材料及其力学性能,以便合理选择毛坯种类和制造方法,确定切削用量、加工方法。
3、分析零件上各项技术要求制订的依据,确定主要表面和次要表面,找出主要的关键技术问题。
4、分析零件结构的工艺性。
从选材是否得当,尺寸标注和技术要求是否合理,加工的难易程度,成本高低,是否便于采用先进的、高效率的工艺方法等方面进行分析,对不合理处可提出修改意见。
最后应用计算机辅助工艺设计CAPP软件系统在计算机上绘出零件图。
三、毛坯的确定
1、毛坯选择的依据
本课程设计的毛坯选择是指确定毛坯的种类、制造方法、毛坯的余量以及毛坯形状尺寸,并绘制出毛坯图。
在进行这一步骤时,应全面考虑下述诸因素的影响。
(1)零件的材料及对材料组织性能的要求
零件的材料选定后,毛坯的种类一般可大体确定。
例如,材料为铸铁与青铜的零件,一般应选择铸件毛坯。
至于钢质零件,应考虑零件在工作中的性能的要求,例如,对一些重要的零件,为了保证良好的机械性能,不论结构形状简单或复杂,一般均须选择锻件毛坯,而不能选择棒料毛坯。
(2)零件结构形状及外形尺寸
毛坯的选择受到零件形状及外形尺寸的影响,例如,常见的各种阶梯轴,若各台阶直径相关不大,可以直接选择圆棒料;
若直径相差较大,为了减少材料消耗和机械加工劳动量,则宜选择锻件毛坯。
至于一些非回转体的板条形钢质零件,一般多为锻件。
尺寸较大的零件,目前只能选取毛坯精度和生产率都比较低的自由锻和砂型铸造;
而中小型零件,则可选择模锻、精锻、熔模铸造、压力铸造等先进的毛坯制造方法。
(3)零件的生产类型
毛坯制造方法还与零件的生产类型有关,比如零件生产类型是大批大量生产,则应采取精度与生产率都比较高的毛坯制造方法,并通过毛坯的精化使毛坯的形状与尺寸尽量与成品零件接近,力求实现少、无切屑加工。
又如,零件生产类型是单件小批量生产,可用焊接件代替铸锻件。
(4)现有生产条件
选择毛坯种类时,要考虑现场毛坯制造的实际工艺水平、生产能力,以及设备情况,否则是不现实的。
必要时,应深入毛坯车间,与加工技术人员共同确定毛坯的选择。
2、毛坯余量的确定
毛坯余量可根据毛坯的制造方式、毛坯的制造精度查阅机械加工工艺手册,用查表法确定各加工表面的总余量及公差。
3、毛坯图的绘制(见图2.1)
当毛坯选定并确定了毛坯总余量后,便可绘制毛坯图。
步骤如下:
(1)用计算机绘图时,先用细实线画出简化了次要细节的零件图的主要视图,然后将已确定的各加工表面的加工余量加在各相应的表面上,即可得到零件毛坯的实体轮廓,最后用粗实线将毛坯实体轮廓表示出来,比例1:
1。
(2)和一般零件图一样,为了将毛坯内部结构表达清楚,可画出必要的毛坯剖视、剖面图,并在剖面图上用交叉线表示加工余量。
(3)在毛坯图上要标出毛坯主要尺寸及制造公差,一些次要尺寸可不标注毛坯制造公差。
图2.1毛坯图示例
(4)在毛坯图上,还要标注必要的技术条件,如毛坯的制造精度、热处理及硬度、圆角尺寸、拔模斜度、表面要求(气孔、缩孔、夹砂)等。
(5)最后将毛坯图中的零件轮廓线改为双点划线。
四、拟订零件工艺路线
拟订工艺路线是制定零件工艺规程中最为关键的一步,它与定位基准的选择有密切的关系。
拟订工艺路线的主要任务是为零件选择各个表面的加工方法、定位基准,确定各个表面的加工顺序,确定工艺过程中工序的数目以及各工序所用机床设备和工艺装备等。
(一)定位基准的选择
定位基准有粗基准和精基准之分。
在第一道工序中用毛坯表面所作的定位基准称为粗基准,而在随后的工序中用已经加工过的表面用作的定位基准称为精基准。
定位基准选择是否合理将直接影响到零件的加工精度能否得到保证并影响到零件加工顺序的安排和夹具结构的复杂程度等,所以它是制订工艺规程中一个十分重要的问题。
一般应设想几种定位方案进行比较。
1、精基准的选择
选择精基准时,应从整个工艺过程来考虑,如何保证工件的尺寸精度和位置精度,并使工件装夹可靠。
一般应遵循下列原则来选择:
(1)尽可能用工序基准(或设计基准)作定位基准——基准重合的原则。
(2)所选的精基准应能用它来定位,加工绝大多数的表面——基准统一的原则。
(3)若有的精加工或光整加工工序要求加工余量均匀而小,在加工时应该选择该加工表面本身作精基准——自为基准的原则。
(4)对某些相互位置精度要求很高的表面,可以采用互为定位基准,反复加工的方法来保证它们的位置精度——互为基准的原则。
(5)便于工件装夹与加工,并使夹具结构简单。
2、粗基准的选择
选择粗基准时,应从零件加工的全过程来考虑。
一是要考虑如何合理分配各加工表面的余量,二是要考虑怎样保证不加工表面与加工表面间的尺寸及相互位置关系。
而这两个要求在生产中常常不能兼顾,因此,选择粗基准时必须首先明确哪个要求是主要的。
一般应遵循下列原则来选择。
(1)选择的粗基准应能合理的分配各加工表面的加工余量;
(2)选择的粗基准应能保证工件加工表面对不加工表面的位置精度要求;
(3)选作粗基准的表面应尽可能平整光滑,不能有飞边和浇口、冒口或其他缺陷。
(4)粗基准一般只能使用一次,尽量避免重复使用。
(二)零件表面加工方法的选择
在分析研究零件的加工技术要求基础上,为零件各加工表面选择相应的加工方法。
在选择加工方法时,应依次考虑以下几点:
1、加工表面的技术要求
首先要根据零件各加工表面的技术要求,确定各表面的最终加工方法和分几次加工。
在进行这一步骤时,可参考相应的机械加工工艺手册进行。
选择最终加工方法时,必须考虑各种加工方法所能达到的经济加工精度和在各种机床上加工时能达到的相互位置及形状的经济精度以及各种加工方法所能达到的表面粗糙度。
2、被加工材料的性质
选择加工方法时,应考虑工件材料的影响。
例如,淬火钢必须用磨削的方法加工,而有色金属则磨削困难,一般都采用金刚镗或高速精密车削的加工方法。
3、生产率和经济性
加工方法还牵涉到零件的生产率和经济性。
在大批大量生产时,应尽可能采用高效率的先进工艺方法。
如拉削内孔与平面,同时加工几个表面的组合铣和组合磨削等。
而在单件小批生产中,就采用一般的加工方法。
4、生产现场的实际情况
加工方法的选择应结合生产现场的实际情况进行。
(三)零件各表面加工顺序的确定
零件各表面加工顺序的安排对保证加工质量、降低加工成本都有重要的作用。
在安排零件各表面的加工顺序时应考虑以下一些原则:
1、机械加工顺序的安排
(1)基准先行
作为精基准的表面,一般都安排在第一、二道工序进行加工。
例如,轴类零件的车端面,打中心孔;
齿轮坯的车端面和内孔加工;
成批生产箱体零件时,其顶面和底面或某些内孔加工等,在工艺过程一开始就把这些精基准表面加工出来,以便为后续工序的定位创造条件。
(2)先主后次
先加工零件上的装配基面、工作表面等主要表面,后加工如键槽、紧固用的光孔和螺纹孔等次要表面。
(3)先粗后精
零件的主要表面应粗、精加工分开,先粗加工,后精加工,光整加工放在最后。
(4)先面后孔
对于箱体、支架、连杆等类零件(其结构主要是由平面和孔所组成),由于平面的轮廓尺寸较大,用以定位比较稳定可靠,故一般是以平面定位基准来加工孔,所以应该先加工平面,后加工孔。
这个原则实质上同“基准先行”原则密切相关的。
2、热处理工序的安排
热处理工序在工艺路线中的位置安排,主要取决于热处理的目的。
一般有:
(1)安排在机械加工之前的热处理有退火、正火、人工时效,目的是为了改善工件材料的机械性能和切削性能。
(2)安排在粗加工之后,半精加工之前的热处理有调质处理、退火,主要是为了消除工件的内应力。
(3)安排在半精加工后,精加工前的热处理有渗碳、整体淬火、高频淬火、冰冷处理、去内应力处理等,主要是为了提高工件表面的硬度,消除内应力。
(4)安排在精加工后的热处理有氮化处理、氰化处理,其目的也是为了提高工件表面的硬度。
3、辅助工序的安排
(1)划线工序常在机械加工之前进行。
(2)清洗工序紧接在光整加工(如珩磨、研磨)工序的后面,用汽油洗去工件表面的磨料;
在齿轮加工后一般用柴油洗去工件表面的残留切屑,确保零件的装配、使用。
还有一些清洗工序安排在表面粗加工后进行,如各种泵体及发动机汽缸等,在其内外表面粗加工后,应安排清洗的工序,即在铲除残留的型砂及浇、冒口后,用水清洗内腔,并进行水压试验,可及早发现漏水而进行修补或报废,避免后续工序的工时浪费。
(3)油漆工序主要用于铸造的基体零件,如机床床身、立柱、箱体等,在内外表面粗加工及时效处理后,即可安排清理型砂、毛刺、然后涂红丹、底漆。
(4)在各机械加工工序后应适当安排去毛刺、倒棱辅助工序,特别是铣削,刨削工序。
(5)发蓝、发黑以及表面镀层等装饰工序应安排在工艺过程最后进行。
4、检验工序的安排
检验工序应安排在:
(1)粗加工全部结束后,精加工之前。
(2)零件从一个车间转向另一个车间前后。
(3)费工和重要工序之后。
(4)零件全部加工结束后。
(四)工序的集中与分散
工序的集中与分散各有优缺点,在制订工艺路线确定工序数目时,必须根据零件的生产规模、零件的结构特点和技术要求以及现场设备等实际生产条件,进行全面综合的分析。
由于工序集中的优点多,现代生产的发展多趋向于工序集中。
五、机床及工艺装备的选择
1、机床的选择
在工艺文件中应写明每道工序所用机床的型号,为此应了解各种机床的主要规格及主要技术性能和价格。
选择时可参考工艺手册进行,并应注意结合以下几点原则:
(1)机床的规格尺寸应与工件尺寸大小相适应。
即小工件选用小机床,大工件选用大机床,要做到设备的合理使用。
(2)机床的精度应与工序要求的加工精度相适应。
对于高精度的零件加工,在缺乏精密设备时,也可通过旧设备的改装,以粗干精。
(3)机床的生产率应与工件的生产类型相适应。
如单件小批生产时选择通用设备,大批大量生产选择高生产率专用设备。
机床选择还应结合现场的实际情况,例如设备的类型、规格及精度状况,设备负荷的平衡状况以及设备的分布排列情况等。
2、工艺装备的选择
(1)夹具的选择
在工艺文件中应写明夹具的名称和代号。
夹具选择主要考虑零件的生产类型来进行。
对于单件小批生产应选择通用夹具,例如各种卡盘、虎钳和回转工作台等。
为了提高生产率应积极推广使用组合夹具。
而大批大量生产,则应采用高生产率的气液传动的专用机床夹具。
此外,夹具的精度还应与工件的加工精度相适应。
(2)刀具的选择
刀具的选择包括材料、型号、主要切削参数。
在工艺文件中应写明名称及代号。
一般采用标准刀具,必要时可采用各种高生产率的复合刀具及其它一些专用刀具。
刀具的类型、规格及精度等级应符合加工要求。
(3)量具的选择
在工艺文件中应写明量具的名称和代号。
量具的精度必须与加工精度相适应。
单件小批生产应采用通用量具,如游标卡尺、百分表等,大批大量生产应采用各种规格和一些高生产率的专用量具。
六、机械加工工序设计
(一)确定加工余量
毛坯余量(加工总余量)已在画毛坯图时确定,这里主要是确定工序余量(即每道工序的加工余量)。
工序余量一般可用计算法、查表法或经验估计法确定。
本课程设计可参阅有关的机械加工工艺手册用查表法来确定各工序的加工余量。
(二)确定工序尺寸及公差
工序尺寸是指某工序加工应达到的尺寸。
计算工序尺寸和标注尺寸公差是制订工艺规程的主要工作之一。
工序尺寸及其公差要根据已确定的加工余量及定位基准的转换情况来确定,可以归纳为以下两种情况:
1、简单的工序尺寸
它是指在对某一表面进行多次加工的过程中,各道工序的定位基准相同,并与设计基准重合的情况下所形成的工序尺寸。
对于这类简单的工序尺寸,只需根据各工序的加工余量就可以计算出各工序的基本尺寸,其计算的顺序是由最后一道工序开始逐步向前推算。
各工序尺寸的公差一般按加工方法的经济加工精度来确定(可查阅机械加工工艺手册),并按“入体原则”标注。
例:
如图2.2所示,已知某汽车变速器齿轮,其内孔加工要求为580+0.03mm。
加工的工艺方案为扩孔——拉孔——淬火——磨孔。
试用查表法确定内孔加工的各道工序的工序尺寸和公差。
解:
(1)首先按查表法确定各工序的加工余量及毛坯总余量。
查工艺手册可得各工序的加工余量及毛坯总余量如下:
磨孔的加工余量0.25mm扩孔的加工余量6.7mm
拉孔的加工余量1.05mm毛坯总余量8mm
图2.2图2.3
(2)计算各工序的基本尺寸。
磨削后,孔的直径应该达到图纸规定要求,故磨削的工序尺寸即为图纸上的设计尺寸,即磨削的工序尺寸D3=580+0.03mm
拉孔后孔的基本尺寸D2=580.25=57.75mm
扩孔后孔的基本尺寸D1=57.751.05=56.7mm
毛坯孔的基本尺寸D0=56.76.7=50mm
(3)按照加工方法能达到的经济加工精度给工序尺寸确定公差。
拉孔的经济精度取IT7,查公差表得T2=0.030mm(基本尺寸=57.75mm)
扩孔的经济精度取IT10,查公差表得T1=0.120mm(基本尺寸=56.7mm)
毛坯公差T0=3mm
计算结果如2.1所示:
表2.1
工序名称
工序余量mm
工序尺寸mm
工序公差mm
工序尺寸及公差mm
磨孔
0.25
58
0.030(IT7)
580+0.03
拉孔
1.05
580.25=57.75
57.750+0.03
6.7
57.751.05=56.7
0.120(IT10)
56.70+0.120
毛坯孔
—
50
3
581.0+2.0
图2.3说明了加工该孔的余量、工序尺寸及公差之间的关系。
2、相互联系比较复杂的工序尺寸
在零件的加工过程中,当基准转换(改变)时,常需应用尺寸链原理来进行分析计算工序尺寸。
本课程设计对此类工序尺寸的计算不作要求,感兴趣的同学可参见《机械制造工艺学》相关部分。
(三)工序卡中工序简图的要求(见图2.4)
1、工序简图可按比例缩小,也可以只画出与加工部位有关的局部视图,除加工表面、定位面、夹紧面、主要轮廓外,其余线条均可省略,以必需、明了为度。
2、被加工表面用粗实线表示,其余均用细实线表示。
3、应标明本工序加工的工序尺寸、公差及粗糙度要求。
4、定位、夹紧表面应以规定的符号表明(JBZ17482)。
图2.4工序简图示例
七、确定各工序的切削用量、工时定额
1、确定各工序切削用量
选择切削用量的基本原则是保证加工质量,在规定的刀具耐用度条件下,使机动时间少、生产率高。
为此,应合理选择刀具,它包括刀具的材料、几何角度等。
在选择切削用量时,首先应确定背吃刀量(粗加工时,尽可能等于工序余量);
然后根据表面粗糙度要求选择较大的进给量;
最后,根据切削速度与刀具耐用度或机床功率的关系,用计算或查表的方法求出相应的切削速度。
本次课程设计可参阅有关的机械加工工艺手册,采用查表法。
2、制订工时定额
本次设计作为一种对时间定额确定方法的了解,可只确定一个工序的单件时间定额。
设计时可采用查表法或计算法确定(参阅有关的机械加工工艺手册)。
时间定额是在一定的技术、组织条件下制定出来的完成单件产品(如一个零件)或某项工作(如一个工序)所需的时间。
后者称为单件时间定额,它包括下列组成部分:
Tp=Tn+Ta+Ts+Tr
其中:
Tp——单件时间。
Tn——基本时间,即直接改变生产对象的尺寸、形状、位置、表面状态和材料性质等工艺过程所耗费的时间。
对切削而言,就是机动时间。
该时间通常可用计算法求得,各种加工方法基本时间的计算方法详见有关工艺手册。
Ta——辅助时间,即在每个工序中为了保证完成基本工艺工作而需要做的辅助动作所耗费的时间。
如装夹工件、操作机床、改变切削用量、试切工件和度量工件尺寸等动作所耗费的时间,该时间可由定额表查出,详见工艺手册。
基本时间与辅助时间之和称为作业时间。
Ts——布置工作地时间,它是指为了使加工正常进行,工人照管工作地(如更换刀具、润滑机床、清理切削、收拾工具等)所耗费的时间。
一般按作业时间的%(约2~7%)来估算。
Tr——休息与身体需要时间,它是指工人在工作班内为恢复体力和满足生理上的需要所消耗的时间。
一般按作业时间的%(约2%)来估算。
Tsu——准备与终结时间,是指工人在加工一批零件的开始和结束时所需要做的一些时间消耗。
如在工作开始时熟悉图纸、工艺文件,领取毛坯,安装刀具夹具等的时间消耗;
终结时,需要拆卸和归还工艺装备,发送产品的时间消耗。
准备与终结时间对一批零件只需要一次。
零件批量越大,则分摊到每个工件上的准备与终结时间越少。
故单件时间定额Tc为:
Tc=Tp+Tsun
n——零件的生产批量。
大量生产时,零件的生产批量很大,Tsun可以忽略不计。
八、编写课程设计说明书
编写课程设计说明书是课程设计最后的一个步骤,要求学生对以上过程进行归纳总结,然后用文字的形式表达出来。
说明书要求叙述清楚、层次分明、计算正确、书写工整。
第三章计算机辅助工艺过程设计(CAPP)系统概述
一、计算机辅助工艺过程设计(CAPP)系统概述
(一)工艺过程设计的重要性
工艺过程设计是工厂工艺部门的一项经常性的技术工作,它是生产技术准备工作的第一步,也是连接产品设计和生产制造的重要纽带,起着桥梁的作用。
它以文件形式确定下来的工艺规程是零件加工和工艺装备设计制造的主要依据,它对组织生产、保证产品质量、提高生产效率、降低成本、缩短生产周期、改善劳动条件都有着直接的影响,可以说,没有正确合理的工艺设计就不可能经济而有效地将设计蓝图变成合格产品,因此工艺过程设计对企业生产影响极大。
(二)常规工艺设计存在的问题
在工艺设计中,常规设计方法是按人工方式逐件设计企业的自制零件,人工方式和逐件设计是它的两个基本特点。
也正是这两个基本特点,给多品种、小批量生产的工艺设计带来两个严重的后果。