机械制造技术基础(1).pdf

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1、专业课程设计专业课程设计指导讲座工艺设计部分机械制造技术基础机械制造技术基础2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭2加工工艺设计的主要内容加工工艺设计的主要内容 分析加工对象，设计（画）零件图 进行零件的结构工艺性分析 制定机械加工工艺规程 确定毛坯种类和尺寸，绘制毛坯图 填写工艺文件 工艺设计说明书2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭3课程设计的任务和题目 某零件的机械加工工艺及工装设计 生产纲领和生产类型：确定为批量生产年产量：5000台套（根据产品种类和特点，可以调整）2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭4完成任务的标志 零件图：一张（或者工程图、零件实体电子文件）毛坯图

2、：一张（或者工程图、零件实体电子文件）工艺文件：工艺卡、工序卡 设计说明书：涵盖加工工艺设计的全过程的分析、计算（工序要求的确定、工时定额计算、加工余量、经济性分析等）。2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭5制定工艺规程的原则、主要依据制定工艺规程的原则、主要依据(1)制定工艺规程的原则：制定工艺规程的原则：应尽量做到技术上先进，经济上的合理，有良好的劳动条件；应该做到正确、统一、完整和清晰；所用的术语、符号、计量单位、编号等都要符合有关的标准。应尽量做到技术上先进，经济上的合理，有良好的劳动条件；应该做到正确、统一、完整和清晰；所用的术语、符号、计量单位、编号等都要符合有关的标准。(2

3、)制定工艺规程的主要依据制定工艺规程的主要依据(原始资料原始资料)：产品的成套装配图和零件工作图。产品验收的质量标准。产品的生产纲领。现有生产条件和资料，包括毛坯的生产条件、工艺装备及专用设备的制造能力，有关机械加工车间的设备和工艺装备的条件。国内、外同类产品的有关工艺资料等。产品的成套装配图和零件工作图。产品验收的质量标准。产品的生产纲领。现有生产条件和资料，包括毛坯的生产条件、工艺装备及专用设备的制造能力，有关机械加工车间的设备和工艺装备的条件。国内、外同类产品的有关工艺资料等。2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭6制定工艺规程的基本步骤制定工艺规程的基本步骤分析研究产品的装配图和零

4、件图。分析结构特点、计算生产纲领和生产类型。确定毛坯的种类和尺寸。选择定位基准选择确定零件各个加工表面加工方法拟定零件加工工艺路线。确定工序尺寸及公差。选择机床、工艺装备（夹具、量具、专机和刀具）及确定时间定额。填写工艺文件。分析研究产品的装配图和零件图。分析结构特点、计算生产纲领和生产类型。确定毛坯的种类和尺寸。选择定位基准选择确定零件各个加工表面加工方法拟定零件加工工艺路线。确定工序尺寸及公差。选择机床、工艺装备（夹具、量具、专机和刀具）及确定时间定额。填写工艺文件。一、被加工零件的分析设计2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭8分析零件图纸 零件图、装配图的研究分析：结构特点的了解和

5、分析，属性：箱体、轴、套、盘类等 设计要求的合理性分析（新旧标准转换！）材料特点、热处理要求？精度、粗糙度高的结构、表面及如何加工？2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭91.结构特点的了解和分析零件结构工艺性概念零件结构工艺性概念设计零件设计结构选择材料确定尺寸使用性能：能用、好用、耐用工艺要求：好做、好装、好修设计零件设计结构选择材料确定尺寸使用性能：能用、好用、耐用工艺要求：好做、好装、好修零件的结构工艺性就是其制造的难易程度。零件的结构工艺性就是其制造的难易程度。零件的结构特征决定了其制造的工艺流程。零件的结构特征决定了其制造的工艺流程。2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭1

6、0结构工艺性分析内容：结构工艺性分析内容：(1)采用标准化(1)采用标准化标准件：螺钉、垫圈、销子、轴承等标准参数：孔径、锥度、螺距、模数等标准件：螺钉、垫圈、销子、轴承等标准参数：孔径、锥度、螺距、模数等(2)便于装夹2)便于装夹能够装夹装夹可靠减少装夹次数尽可能一次切削能够装夹装夹可靠减少装夹次数尽可能一次切削2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭11(3)便于加工(3)便于加工?应有足够刚度应有足够刚度?避免内表面加工避免内表面加工?减少加工面积减少加工面积?减少机床调整减少机床调整?减少刀具种类减少刀具种类?便于进刀退刀便于进刀退刀?减少加工困难减少加工困难2008-2山东大学 机

7、械工程学院 李凯岭12(4)便于测量(4)便于测量?便于尺寸误差测量便于尺寸误差测量?便于形位误差测量便于形位误差测量2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭13(5)便于装配(5)便于装配?配合零件端部要倒角配合零件端部要倒角?柱销孔应有出气孔柱销孔应有出气孔?轴肩与孔端应能贴紧轴肩与孔端应能贴紧?配合零件只能有一对配合面配合零件只能有一对配合面?螺钉连接应有扳手活动空间螺钉连接应有扳手活动空间?螺钉连接应便于螺钉的安装螺钉连接应便于螺钉的安装?应有正确装配基面应有正确装配基面?应有合适调整补偿环应有合适调整补偿环?结构最好为独立装配单元结构最好为独立装配单元(6)便于维修6)便于维修?滚

8、动轴承要能拆卸滚动轴承要能拆卸?滑配衬套要能拆卸滑配衬套要能拆卸2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭14结构工艺分析（节选）2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭15结构特征分析：箱体类零件：铣、钻、镗加工，面定位轴类零件：车、磨加工，轴线定位套类：盘类：箱体类零件：铣、钻、镗加工，面定位轴类零件：车、磨加工，轴线定位套类：盘类：2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭162.零件设计要求分析零件设计要求分析分几个层面分析要真正分清楚:主要(次要)表面的设计要求:表面自身(之间)的设计要求:容易获得(困难获得)的设计要求:以主要表面加工为工作的主线不同特点，不同对待，不同措施难点要

9、下功夫！以主要表面加工为工作的主线不同特点，不同对待，不同措施难点要下功夫！2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭17二二、生产纲领和生产类型生产纲领和生产类型生产纲领生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划，因计划期常常定为生产纲领生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划，因计划期常常定为1年，所以也称为年产量。零件的生产纲领要记入备品和废品的数量：年，所以也称为年产量。零件的生产纲领要记入备品和废品的数量：()%1/(%)1banQN+=2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭18生产类型生产类型(1)单件生产单件生产单件生产的基本特点是生产的产品种类很多

10、，每种产品制造一个或少数几个，而且很少重复生产。例如重型机器制造，专用设备制造和新产品试制等。单件生产的基本特点是生产的产品种类很多，每种产品制造一个或少数几个，而且很少重复生产。例如重型机器制造，专用设备制造和新产品试制等。(2)成批生产成批生产成批生产指一年中分批轮流生产几种不同的产品，每种产品均有一定的数量，工作地的加工对象周期性地重复。成批生产指一年中分批轮流生产几种不同的产品，每种产品均有一定的数量，工作地的加工对象周期性地重复。(3)大量生产大量生产大量生产的产量很大，大多数工作地点长期只进行某一工序的生产。大量生产的产量很大，大多数工作地点长期只进行某一工序的生产。我们规定：批量

11、在我们规定：批量在1000-5000件左右；中批生产。件左右；中批生产。2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭19三、毛坯形式三、毛坯形式毛坯的种类毛坯的种类1.铸件适用于各种性状复杂的零件，铸件材料有铸铁、铸钢及钢等有色金属。2.锻件自由锻件毛坯精度低、加工余量大、生产率低，适用于单件小批量生产以及大型零件毛坯。模锻件毛坯精度高、加工余量小、生产率高，适用于中批以上生产的中小型毛坯。常用的锻件材料为中、低碳钢及低合金钢。3.轧制件主要包括各种热轧和冷轧圆钢、方钢、六角钢、八角钢等型材，热轧毛坯精度较低，冷轧毛坯精度较高。4.焊接件是将型材或板料等焊接成所需的毛坯，简单方便，但需经过时效处

12、理消除应力后才能进行机械加工。5.其他毛坯如冲压件、粉末冶金和塑料压制件等。2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭20选择毛坯时应考虑的因素选择毛坯时应考虑的因素1.零件的材料及力学性能要求；2.零件的结构形状和尺寸；3.生产纲领的大小；4.现有生产条件；5.充分考虑好技术、新工艺、新材料。1.零件的材料及力学性能要求；2.零件的结构形状和尺寸；3.生产纲领的大小；4.现有生产条件；5.充分考虑好技术、新工艺、新材料。2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭21毛坯形状与尺寸的确定毛坯形状与尺寸的确定毛坯尺寸和零件图上的设计尺寸之差称为加工余量，又叫毛坯余量。毛坯尺寸的公差、毛坯余量的大

13、小同毛坯的制造方法有关。毛坯余量确定后，将毛坯余量附加在零件相应的加工表面上，即可大致确定毛坯的形状和尺寸，此外还要考虑毛坯制造、机械加工及热处理等许多工艺因素。从机械加工工艺角度确定毛坯形状和尺寸时应注意：工艺凸台 一坯多件 组合毛坯毛坯尺寸和零件图上的设计尺寸之差称为加工余量，又叫毛坯余量。毛坯尺寸的公差、毛坯余量的大小同毛坯的制造方法有关。毛坯余量确定后，将毛坯余量附加在零件相应的加工表面上，即可大致确定毛坯的形状和尺寸，此外还要考虑毛坯制造、机械加工及热处理等许多工艺因素。从机械加工工艺角度确定毛坯形状和尺寸时应注意：工艺凸台 一坯多件 组合毛坯2008-2山东大学 机械工程学院 李凯

14、岭22铸件2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭23锻件2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭24四、加工工艺设计四、加工工艺设计(重点重点)工艺设计的考虑因素：工艺设计的考虑因素：选择加工方法和次数选择加工方法和次数:经济精度和表面粗糙度；经济精度和表面粗糙度；定位基准选择定位基准选择;加工阶段划分的方法和意义；加工阶段划分的方法和意义；工序集中和工序分散的特点；工序集中和工序分散的特点；安排加工顺序应考虑的因素；安排加工顺序应考虑的因素；合理安排加工方法和加工顺序。合理安排加工方法和加工顺序。2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭25加工工艺设计思路加工工艺设计思路 按照零件结

15、构特点、精度要求，确定加工方法按照零件结构特点、精度要求，确定加工方法/顺序（原则）顺序（原则）作表作表 粗精基准选择粗精基准选择多种方案多种方案 各个加工工序设计；各个加工工序设计；工艺路线的拟定工艺路线的拟定 工序内的工步设计。工序内的工步设计。工序平衡。工序平衡。方案设计方案设计,要求多方案进行对比要求多方案进行对比说明书说明书2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭26底面圆凸台，与上面的导轨对中。精度高，基准因此，车加工（包括底面）。车夹具设计（偏心）。然后加工上表面，导轨。底面圆凸台，与上面的导轨对中。精度高，基准因此，车加工（包括底面）。车夹具设计（偏心）。然后加工上表面，导轨

16、。加工方法的选择考虑实例？2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭27导轨加工，铣削还是刨？与刀具选择，刀具设计相结合。孔及凹槽加工，夹具、刀具选择。导轨加工，铣削还是刨？与刀具选择，刀具设计相结合。孔及凹槽加工，夹具、刀具选择。2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭28尾架体零件：精基准选择底面、大孔，统一原则；镗孔：镗夹具设计。定位基准选择考虑实例五、加工余量的确定五、加工余量的确定2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭30加工余量的概念加工余量的概念加工余量是指加工过程中从加工表面切去的金属表面层。加工余量可分为工序加工余量和总加工余量。加工余量是指加工过程中从加工表面切去的金

17、属表面层。加工余量可分为工序加工余量和总加工余量。2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭31加工余量的概念加工余量的概念1.工序余量相邻两工序的工序尺寸之差，即在一道工序中从某一加工表面切除的材料层厚度。工序余量相邻两工序的工序尺寸之差，即在一道工序中从某一加工表面切除的材料层厚度。单边加工余量为：单边加工余量为：Z1 =A1-A2 对于对称表面，是双边加工余量：对于对称表面，是双边加工余量：2Z1 =d1-d2 或或2Z1 =D2-D1 2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭322.总加工余量总加工余量总加工余量是指零件从毛坯变为成品的整个加工过程中所切除金属层的总厚度，也即零件毛坯

18、尺寸与零件图上设计尺寸之差，总加工余量等于各工序加工余量之和。总加工余量是指零件从毛坯变为成品的整个加工过程中所切除金属层的总厚度，也即零件毛坯尺寸与零件图上设计尺寸之差，总加工余量等于各工序加工余量之和。2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭33轴和孔的毛坯余量及各工序余量的分布：轴和孔的毛坯余量及各工序余量的分布：工序余量和毛坯余量2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭34加工余量的确定方法加工余量的确定方法1.经验估计法经验估计法根据工艺人员和工人的长期生产实际经验，采用类比法来估计确定加工余量的大小。此法简单易行，多用于单件小批量生产。2.分析计算法分析计算法以一定的实验资料和

19、计算公式为依据，对影响加工余量的诸多因素进行逐项的分析和计算以确定加工余量的大小。该法所确定的加工余量经济合理，但要有可靠的实验数据和资料，计算较复杂，仅在贵重材料及大批生产和大量生产中采用。3.查表修正法查表修正法以有关工艺手册和资料所推荐的加工余量为基础，结合实际加工情况进行修正以确定加工余量的大小。此法应用较广。2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭35各表面工序尺寸及经济精度各表面工序尺寸及经济精度2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭36六、工序尺寸的确定六、工序尺寸的确定2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭38机械制造技术基础课程的专业知识和理论体系机械加工工艺尺寸链

20、理论的应用：确定工序尺寸的三种情况：正确确定工序尺寸及其公差正确确定工序尺寸及其公差2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭391.加工表面本身各次加工工序尺寸的确定加工表面本身各次加工工序尺寸的确定例：加工外圆柱面，设计尺寸为mm，表面粗糙度Ra为0.4m。加工的工艺路线为：粗车半精车磨外圆。用查表法确定毛坯尺寸、各工序尺寸及其公差。例：加工外圆柱面，设计尺寸为mm，表面粗糙度Ra为0.4m。加工的工艺路线为：粗车半精车磨外圆。用查表法确定毛坯尺寸、各工序尺寸及其公差。050.0034.040+要确定工序尺寸，首先必须确定零件各工序的基本余量。按基本余量计算各工序尺寸，再由最后一道工序开始

21、向前推算。要确定工序尺寸，首先必须确定零件各工序的基本余量。按基本余量计算各工序尺寸，再由最后一道工序开始向前推算。2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭40工序尺寸的确定工序尺寸的确定2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭41工序尺寸的确定工序尺寸的确定验算磨削余量：验算磨削余量：直径上最小余量直径上最小余量:40.6-0.062-(40+0.05)=0.488mm直径上最大余量：直径上最大余量：40.6-(40+0.034)=0.566mm验算结果表明，磨削余量是合适的。验算结果表明，磨削余量是合适的。2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭422.工件表面相互位置之间的要求工序

22、尺寸及其公差的确定工件表面相互位置之间的要求工序尺寸及其公差的确定见教材例子。见教材例子。2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭433.综合两种要求的工序尺寸及其公差的确定综合两种要求的工序尺寸及其公差的确定见教材例子。见教材例子。七、机床与工艺装备的确定七、机床与工艺装备的确定2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭45设备设备工艺装备：夹具、刀具、量具工艺装备：夹具、刀具、量具2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭461.机床的选择机床的选择在选择机床时应注意下述几点：（在选择机床时应注意下述几点：（1）机床主要规格尺寸与加工零件的外廓尺寸想适应（）机床主要规格尺寸与加工零件的外

23、廓尺寸想适应（2）机床的精确度应与工序要求的加工精度相适应（）机床的精确度应与工序要求的加工精度相适应（3）机床的生产率应与加工零件的生产类型相适应（）机床的生产率应与加工零件的生产类型相适应（4）机床选择还应结合现场的实际情况）机床选择还应结合现场的实际情况2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭472、工艺装备的选择、工艺装备的选择夹具的选择单件小批生产应尽量选择通用夹具。大批量生产，应选择生产率和自动化程度高的专用夹具。多品种中小批量生产可选用可调整夹具或成组夹具。夹具的精度应与工件的加工精度相适应夹具的选择单件小批生产应尽量选择通用夹具。大批量生产，应选择生产率和自动化程度高的专用夹

24、具。多品种中小批量生产可选用可调整夹具或成组夹具。夹具的精度应与工件的加工精度相适应 刀具的选择一般应选择标准刀具，必要时可选择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、规格及精度应与工件的加工要求相适应。刀具的选择一般应选择标准刀具，必要时可选择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、规格及精度应与工件的加工要求相适应。量具的选择单件小批生产应选用通用量具，大批量生产应尽量选用效率较高的专用夹具量具的量程和精度要求要与工件的尺寸和精度相适应量具的选择单件小批生产应选用通用量具，大批量生产应尽量选用效率较高的专用夹具量具的量程和精度要求要与工件的尺寸和精度相适应八、机

25、械加工时间及生产率八、机械加工时间及生产率2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭49单件时间单件时间为了便于合理地确定时间定额，把完成一道工序的时间称为单件时间，它包括如下组成部分：为了便于合理地确定时间定额，把完成一道工序的时间称为单件时间，它包括如下组成部分：1.基本时间基本时间2.辅助时间辅助时间3.布置工作时间布置工作时间4.休息和生理需要时间休息和生理需要时间5.准备终结时间在单件或成批生产中，每当加工一批工件的开始和终了时，工人需做准备终结时间在单件或成批生产中，每当加工一批工件的开始和终了时，工人需做 准备，大批量生产时不包含准备时间九、填写工艺过程卡2008-2山东大学 机

26、械工程学院 李凯岭511.工艺文件的种类：机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片机械加工工艺卡片（综合卡片）机械加工工艺卡片（综合卡片）机械加工工艺不过程工序卡片机械加工工艺不过程工序卡片2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭52工艺文件过程卡2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭53工艺文件工序卡2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭542.工序、工艺（卡）设计允许学生在不缺少信息内容的条件下，自行设计工艺文件格式。具体项目内容，参见相应的教材和工艺人员手册。允许学生在不缺少信息内容的条件下，自行设计工艺文件格式。具体项目内容，参见相应的教材和工艺人员手册。2008-2山东大学

27、 机械工程学院 李凯岭55工序卡片要求画工序简图，工序简图须用定位夹紧符号表示定位基准、夹压位置和夹压方式；用加粗实线指出本工序的加工表面，标明工序尺寸、公差及技术要求。对于多刀加工和多工位加工，还应绘出工序布置图，要求表明每个工位刀具和工件的相对位置和加工要求。工序卡片要求画工序简图，工序简图须用定位夹紧符号表示定位基准、夹压位置和夹压方式；用加粗实线指出本工序的加工表面，标明工序尺寸、公差及技术要求。对于多刀加工和多工位加工，还应绘出工序布置图，要求表明每个工位刀具和工件的相对位置和加工要求。定位夹紧符号。3工序简图设计2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭56工序图夹紧、定位标注工序

28、图夹紧、定位标注2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭57定位夹紧符号（节选）定位夹紧符号（节选）2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭58例如：安装在例如：安装在圆柱销和圆柱销和菱形销夹具上的箱体（箱体镗孔）菱形销夹具上的箱体（箱体镗孔）2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭59工序简图的设计要求：加工表面邀清晰地表达清楚！加工部位粗实线；加工表面邀清晰地表达清楚！加工部位粗实线；定位表面和部位需表达清楚！定位表面和部位需表达清楚！夹紧表面和部位需表达清楚！夹紧表面和部位需表达清楚！其他部分细实线，按照一定的比例绘出。对于不影响表达含义的结构可以省略。其他部分细实线，按照一定的比

29、例绘出。对于不影响表达含义的结构可以省略。除了夹紧、定位符号外还包括：除了夹紧、定位符号外还包括：标注：本工序的加工精度和表面粗糙度；标注：本工序的加工精度和表面粗糙度；注意前后加工工序中工件的结构变化。注意前后加工工序中工件的结构变化。2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭60连杆工序图：半精镗大小头孔双孔+底面定位、顶面压紧保证尺寸：两孔尺寸及表面粗糙度，两孔孔距。连杆工序图：半精镗大小头孔双孔+底面定位、顶面压紧保证尺寸：两孔尺寸及表面粗糙度，两孔孔距。十、设计说明书的编写2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭62说明书的编写水平对工艺工作的总结很重要！重点突出条理自圆其说全面言简意赅完整涵盖设计内容规范讲究八股（格式）论证论证分析对比描述内容要求：各项选择要有：内容要求：各项选择要有：2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭63参考文献 金属机械加工工艺人员手册 机械制造工艺设计手册 工程制图零件图、装配图 金属切削机床图册 机械工程手册之金属切削刀具 等相关资料。2008-2山东大学 机械工程学院 李凯岭64Question and Answer SessionQuestion and Answer Session