机械加工工艺规程设计机械加工工序设计和夹具设计 机械制造加工课程设计.docx
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机械加工工艺规程设计机械加工工序设计和夹具设计机械制造加工课程设计
机
械
加
工
工
艺
规
程
设
计
任务书
机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。
因此我们的通过实际操作来练习一个零件的制造加工过程,通过实践更深刻的了解机械制造工艺这门学科。
并且应该牢牢把握住机械加工工艺过程设计的基本原理、原则和方法（如选择定位基准的原则，选择加工方法的原则，工序划分及工序顺序安排的原则，确定余量的原则和方法，工序尺寸及公差的确定方法，工艺尺寸链原理及应用等），并通过一定的实践掌握制订机械加工工艺规程的步骤和方法。
一、零件工艺性分析
一、目前市场上紧固类标准件主要有碳钢、不锈钢、铜三种材料。
（一）碳钢。
我们以碳钢料中碳的含量区分低碳钢，中碳钢和高碳钢以及合金钢。
1、低碳钢C%≤0.25%国内通常称为A3钢。
国外基本称为1008，1015，1018，1022等。
主要用于4.8级螺栓及4级螺母、小螺丝等无硬度要求的产品。
（注：
钻尾钉主要用1022材料。
）
2、中碳钢0.25%≤0.45%国内通常称为35号、45号钢，国外基本称为1035，CH38F，1039，40ACR等。
主要用于8级螺母、8.8级螺栓及8.8级内六角产品。
3、高碳钢C%>0.45%。
目前市场上基本没使用
4、合金钢：
在普碳钢中加入合金元素，增加钢材的一些特殊性能：
如35、40铬钼、SCM435，10B38。
芳生螺丝主要使用SCM435铬鉬合金钢，主要成分有C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo。
（二）不锈钢。
性能等级：
45，50，60，70，80
主要分奥氏体（18%Cr、8%Ni）耐热性好，耐腐蚀性好，可焊性好。
A1，A2，A4
马氏体、13%Cr耐腐蚀性较差，强度高，耐磨性好。
C1，C2，C4铁素体不锈钢。
18%Cr镦锻性较好，耐腐蚀性强于马氏体。
目前市场上进口材料主要是日本产品。
按级别主要分SUS302、SUS304、SUS316。
（三）铜。
常用材料为黄铜…锌铜合金。
市场上主要用H62、H65、H68铜做标准件。
（1）零件材料：
A3钢。
A3钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45~52HRC。
其切削加工性良好，无特殊加工问题，故加工中不需采取特殊工艺措施。
刀具材料选择范围较大，高速钢或YT类硬质合金均能胜任。
（2）零件组成表面：
左端外圆、倒角、双线螺纹、槽、右端一个球体。
（3）主要表面分析：
Φ20外圆表面用于位置固定，为零件的配合面及工作面。
精度要求较高。
（4）主要技术条件：
左端外圆处用于配合固定位置，为连接不发生偏移，除按图纸给出的尺寸公差外，还规定了对基准A—B的径向圆跳动公差（0.03mm），表面粗糙度Ra≤0.8μm。
二、毛坯选择
该紧固螺栓外圆直径相差不大且属单件小批量生产，可选热轧圆钢为坯料，根据查表或计算取整确定加工余量，毛坯直径取Φ28，长度取85mm。
三、基准分析
合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。
该传动轴的几个主要配合表面（φ20φ24）及轴肩面（外圆端面）对基准轴线
粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。
中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、车槽、车球体和车螺纹。
应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹，车另一端面。
四、加工方法
该紧固螺栓加工划分为三个阶段：
粗车（粗车外圆、粗车槽、度及粗车球体等），半精车（半精车各处外圆、半精车槽、及次要表面等），粗、精磨（粗、精磨各处外圆及锥度），粗精车螺纹。
各阶段划分大致以热处理为界。
外圆面尺寸精度均为6级，粗糙度Ra值也比较小，采用下料→车两端面；
装夹工件→粗车各外圆→精车各外圆、车槽；
粗车锥度→精车锥度，倒角1×45°，去锐；
调过工件→粗车各外圆→精车各外圆→粗车切槽→精车切槽→分阶段粗车球体→精车球体→检验的加工方法。
Φ20与Φ24外圆面同时加工，最后需在磨床上用砂轮靠磨以保证位置精度和表面粗糙度的要求。
五、选择设备
设备选择：
车削采用卧式车床CA6140A。
六、工序尺寸的确定
毛坯下料尺寸：
Φ28×85；
粗车加工：
各外圆及各段尺寸按图纸加工尺寸均留余量2mm；
精加工：
车球体Q24，各外圆车到图纸规定尺寸。
图1-1球头双线紧固螺栓
七、填写工艺文件（见后面表所示）
八、编写说明书
机械加工说明书
一、本设计主要是针对紧固类零件的加工，其中包括外圆加工、槽的加工、双线梯形螺纹、倒角、球体的加工等。
二、机械制造工艺的设计课程是一门重要的技术基础课，完成此课程设计需要综合应用金属切削原理和刀具、机械加工方法及设备、互换性与测量技术、机械制造工艺学及工艺装备设计等机械制造技术基础课程的理论知识，还需要熟练应用机械制图和机械设计课程的知识及CAD画图技能。
课程的实践性决定了完成课程设计时还需要结合生产实际，所以我们也考虑了生产量的实际问题，并且我们的设计有针对性、可操作性。
三、目录
任务书
1、零件的工艺性分析
2、毛坯的选择
3、基准的分析
4、加工方法
5、选择设备
6、工序尺寸确定
7、填写工艺文件
8、编写说明书
四、本设计主要由机械加工工艺规程设计、机械加工工序设计和夹具设计三大部分。
1、机械加工工艺规程是指将制定好的零部件的机械加工工艺过程按一定的格式（通常为表格或图表）和要求描述出来，作为指令性技术文件，用以指导生产，简称工艺规程。
2、机械加工工艺过程卡片：
主要为生产组织准备提供必要的信息，如生产流程，机床、夹具、刀具、量具和辅具的信息，工时定额等，简称工艺卡。
从卡片中可以看出，制订工艺规程的目标是：
通过对任务零件的分析研究，在给定的生产纲领（或生产批量）前提下，选择合理的毛坯制造方式并完成毛坯设计，同时制定出能达到图样要求的合格零件的工艺路线，其中包括毛坯设计、加工表面加工方法的选择、工序内容的组合、定位与夹紧面的选择、工艺设备及工艺装备（机床、刀具、夹具、辅具和量具）的选择等。
设计时应遵循的原则如下：
（1）保证图样的所有技术要求，不得擅自修改图样或不按要求去做。
（2）尽量降低成本。
对于小零件的加工在工艺方法的选择上尽量选用通用设备、刀具、量具，加工效率可以通过设计专用夹具来改善。
当然也可以选用柔性较大的数控机床等。
（3）充分贯彻以人为本的设计思想，减轻工人的劳动强度，保障生产安全。
（4）实事求是。
工艺设计中的大量数据只能来自于手册，设计中必须保证来源的正确性，切不可杜撰数据。
如所查数据条件与设计对象存在差异时，对数据的修改也应做到有章可循。
3、机械加工工序卡片：
提供最为完整详细的工艺信息，用于指导成批生产，简称工序卡。
4、机械加工工艺综合卡片：
是工艺卡和工序卡的结合，在工艺卡中保留工序号、工序内容、设备、刀具、量具等信息，并加入工序卡中的工序简图。
主要用于成批
生产前的试制过程的生产指导，简称综合卡。
5、机械加工检验卡片：
对比较复杂或有较高加工要求的零件，其工艺规程中要安排检验工序，也就需要填写机械加工检验工序卡片。
6、选择加工方法应考虑的因素：
加工要求、经济精度、生产纲领、结构形状、尺寸大小和生产实际。
7、采用的加工路线：
外圆面尺寸精度均为6级，粗糙度Ra值也比较小，采用下料→车两端面；
装夹工件→粗车各外圆→精车各外圆、车槽；
粗车锥度→精车锥度，倒角1×45°，去锐；
调过工件→粗车各外圆→精车各外圆→粗车切槽→精车切槽→分阶段粗车球体→精车球体→检验的加工方法。
Φ24和Φ20外圆面同时加工，最后需在磨床上用砂轮靠磨以保证位置精度和表面粗糙度的要求。
8、由于细长轴刚性很差，在加工中极易变形，对加工精度和加工质量影响很大。
为此，生产中常采用下列措施予以解决：
热处理工序的安排：
（1）锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能；
（2）调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能；
（3）表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形；
（4）精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。
9、刀具的选择主要取决于所采用的加工方法，工件材料，加工的尺寸、精度和表面粗糙度的要求，生产率要求和加工经济性等。
应尽量采用标准刀具，在大批量生产中应采用高生产率的复合刀具。
10、改进工件的装夹方法：
粗加工时，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡顶法，尾座顶尖采用弹性顶尖，可以使工件在轴向自由伸长。
但是，由于顶尖弹性的限制，轴向伸长量也受到限制，因而顶紧力不是很大。
在高速、大用量切削时，有使工件脱离顶尖的危险。
采用卡拉法可避免这种现象的产生。
精车时，采用双顶尖法（此时尾座应采用弹性顶尖）有利于提高精度，其关键是提高中心孔精度。
11、跟刀架是车削细长轴极其重要的附件。
采用跟刀架能抵消加工时径向切削分力的影响，从而减少切削振动和工件变形，但必须注意仔细调整，使跟刀架的中心与机床顶尖中心保持一致。
12、工序简图的绘制原则：
工序简图以适当的比例，最少的视图，表达出工件在加工时所处的位置状态，与本工序无关的部位可不必表示。
工序简图上应标明定位、夹紧符号，以表示出该工序的定位基准（面）、定位点、夹紧力的作用点及作用方向。
本加工表面上应标注出相应的尺寸、形状、位置精度要求和表面粗糙度要求。
本工序的各加工表面用粗实线表示，其他部位用细实线表示。
定位与夹紧符号按照标准《机械加工工艺定位、夹紧符号》的规定选用。
13、专用夹具设计的基本要求：
保证被加工要素的精度；提高劳动生产率；具有良好的使用性能和经济性。
14、工艺规程制订得是否合理，直接影响工件的质量、劳动生产率和经济效益。
一个零件可以用几种不同的加工方法制造，但在一定的条件下，只有某一种方法是较合理的。
因此，在制订工艺规程时，必须从实际出发，根据设备条件、生产类型等具体情况，尽量采用先进加工方法，制订出合理的工艺规程。
五、设计心得和体会
我杨朋朋设计轴销类零件的工艺过程，我通过查资料、问老师、上网查参考书
我们在刚开始的时候觉得什么都不知道，根本无从下手，有过抱怨和愤怒。
后来我们就根据书上的例题，对图形进行了分析，也查了一些资料。
可是我们还是有很多不懂的地方，真的有点不知道到如何是好了。
做了一些查找，但是有些地方还是没能弄清。
所以所做的设计中也有很多是自己所想，有不足之处希望老师能够给我们一些指导。
在做工艺设计时运用了PPT动画、CAD画图工具，PPT动画画图时，以前没有学过，后来问了问同学，我们经过好几天的琢磨终于将工件的动画过程做出来了。
由于匆忙，我做的有点瑕疵。
然而CAD画图由于以前学过从而进一步巩固了一下。
对于设计中的各个项目，通过对它们的设计，让我们了解到很多有关方面的知识，同时也让我们明白了什么叫做实践是检验真理的唯一标准，真是受益匪浅。
我们通过自己的认识和研究对这一课程和这一课程的设计有了一定的理解。
在这次设计中也遇到了很多实际性的问题，这只有在实际设计中才能发现，书本上理论性的东西与实际运用中的还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。
一切问题必须要靠自己一点一滴的解决，而在解决的过程当中俱会发现自己在飞速的提升。
对于教材管理系统，其概念是比较简单的，主要是解决加工工艺设计中的问题，而加工工艺设计是一个很灵便的东西，它反映了你解决问题的逻辑思维和创新能力，它才是一个设计的灵魂所在。
因此在整个设计过程中大部分时间是用在加工工艺上面的。
很多子加工工艺是可以借鉴书本上的，但要做出自己的设计才是关键的问题所在，这需要对系统的结构很熟悉。
在之前面对一些课程与考试，都觉得背一背就好了。
但是通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。
通过这次，我们发现了自己学到的才是自己最宝贵的财富。
机械制造工艺对于我们学习的专业很是重要，这是靠我们不断实践才能学透的。
这次工艺设计是我们知道了我们的不足，同样给了我们难得的经验。
所以我感谢所有的老师，没有束缚我们的行动和思想。
机械加工工艺过程卡片
产品型号
零件图号
产品名称
紧固螺栓
零件名称
球头双线梯形紧固螺杆
共1页
第1页
材料牌号
45号钢
毛坯种类
热轧圆钢
毛坯外形尺寸
Φ50×100
每毛坯件数
1
每台件数
1
备注
工序号
工序名称
工序内容
设备
工艺装备
0
下料
Φ28mm,长85mm
锯床
通用夹具、锯刀
1
车
三爪卡盘夹持工件，车端面见平，车限位台
车床
通用夹具、外圆车刀、游标卡尺
2
车
调头，车端面，钻中心孔，用顶尖顶紧。
车床
通用夹具、外圆车刀、中心钻
3
车
三爪卡盘夹持工件限位台，车端面粗精车外圆直径φ24
车床
通用夹具、外圆车刀、游标卡尺
4
车
粗精车槽，槽宽6mm槽底直径φ10
车床
通用夹具、切槽刀、游标卡尺、外径千分表
5
车
车螺纹退刀槽宽3.5mm，直径φ20.5
车床
通用夹具、切槽刀、游标卡尺、
6
车
粗精车双线螺纹，加切削液。
车床
通用夹具、高速钢螺纹刀、游标卡尺、中径千分表
7
车
用已磨好圆弧车刀车球体Q24mm
车床
通用夹具、切槽刀、游标卡尺、外径千分表
8
车
调转工件，确定总长79，
车床
通用夹具、外圆车刀、游标卡尺、
9
车
精车外圆φ20的外圆，倒角1X45°
车床
通用夹具、外圆车刀、游标卡尺、外径千分表
10
检验
成品检验
设计
（日期）
校对
（日期）
审核
（日期）
标准化
（日期）
会签
（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
机械加工工序卡片
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
传动轴
共8页
第1页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
1、2
车
45号钢
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数
热轧圆钢
Φ28*85
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
1
夹具编号
夹具名称
切削液
工位器具编号
工位器具名称
工序工时/分
准终
单件
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
切削速度
进给量
切削深度
进给次数
工步工时
r/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
粗精车端面
2
车限位台
3
用中心钻在另一端面钻孔
设计
（日期）
校对
（日期）
审核
（日期）
标准化
（日期）
会签
（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
机械加工工序卡片
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
传动轴
共8页
第2页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
3
车
45钢
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数
热轧圆钢
Φ28*85
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
1
夹具编号
夹具名称
切削液
工位器具编号
工位器具名称
工序工时/分
准终
单件
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
切削速度
进给量
切削深度
进给次数
工步工时
r/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
粗车外圆φ24.5mm
2
精车外圆φ24mm
设计
（日期）
校对
（日期）
审核
（日期）
标准化
（日期）
会签
（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
机械加工工序卡片
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
传动轴
共8页
第3页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
4
车
45钢
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数
热轧圆钢
Φ28*85
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
1
夹具编号
夹具名称
切削液
加
工位器具编号
工位器具名称
工序工时/分
准终
单件
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
切削速度
进给量
切削深度
进给次数
工步工时
r/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
粗车槽不加切削液φ10.2，宽6.2mm
2
精车槽，加切削液φ10，宽6mm
设计
（日期）
校对
（日期）
审核
（日期）
标准化
（日期）
会签
（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
机械加工工序卡片
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
传动轴
共8页
第4页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
5
车
45钢
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数
热轧圆钢
Φ28*85
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
1
夹具编号
夹具名称
切削液
工位器具编号
工位器具名称
工序工时/分
准终
单件
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
切削速度
进给量
切削深度
进给次数
工步工时
r/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
车退刀槽
2
退刀槽宽3.5mm槽底直径φ20.5
设计
（日期）
校对
（日期）
审核
（日期）
标准化
（日期）
会签
（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
机械加工工序卡片
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
传动轴
共8页
第6页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
6
车
45钢
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数
热轧圆钢
Φ28*85
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
1
夹具编号
夹具名称
切削液
工位器具编号
工位器具名称
工序工时/分
准终
单件
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
切削速度
进给量
切削深度
进给次数
工步工时
r/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
将切刀换成高速钢车刀
2
粗车螺纹，转速45
3
精车螺纹，转速18，槽底直径20.5mm
设计
（日期）
校对
（日期）
审核
（日期）
标准化
（日期）
会签
（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
机械加工工序卡片
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
传动轴
共8页
第5页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
7
车
45钢
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数
热轧圆钢
Φ28*85
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
1
夹具编号
夹具名称
切削液
工位器具编号
工位器具名称
工序工时/分
准终
单件
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
切削速度
进给量
切削深度
进给次数
工步工时
r/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
用已磨好圆弧车刀车球体
2
球体Q24mm
设计
（日期）
校对
（日期）
审核
（日期）
标准化
（日期）
会签
（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
机械加工工序卡片
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
传动轴
共8页
第7页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
8
车
45钢
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数
热轧圆钢
Φ28*85
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
1
夹具编号
夹具名称
切削液
工位器具编号
工位器具名称
工序工时/分
准终
单件
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
切削速度
进给量
切削深度
进给次数
工步工时
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