1、 1 机械加工 毕业设计 第一章 机械加工工艺规程的编制 课程设计是进一步提高学生岗位能力的有效措施，学生通过课程设计应能更贴近于就业后岗位的实际。因此课程设计应完成如下主要内容。 (l）分析、抄画零件工作图样。 (2）确定毛坯种类、余量、形状，并绘制毛坯 零件综合图。 (3）编制机械加工工艺规程一套。 (4）机械加工工艺规程编制说明书一份。 第一节 计算生产纲领、定生产类型 生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，以及所应选用的工艺方法和工艺装备。 零件生产纲领可按下式计算： %)%1( baQnN 根据教材中生产纲领与生产类型及产品
2、大小和复杂程度的关系，确定其生产类型。 第二节 零件的分析 一、 零件的结构分析 1.分析零件图和装配图 (l）熟悉零件图，了解零件的用途及工作条件。 (2）分析零件图上各项技术条件，确定主要加工表面。 2.结构工艺性分析 (l）机械加工对零件结构的要求。 (2）装配、维修对零件结构的要求。 二、零件的技术要求分析 （ 1） 加工表面的尺寸精度和形状精度。 （ 2） 主要加工表面之间的相互位置精度。 （ 3） 加工表面的粗糙度及其他方面的表面质量要求。 （ 4） 热处理及其他要求。 三、确定毛坯、画毛坯 零件综合图 （ 1） 根据零件用途确定毛坯类型。 （ 2） 根据批量（生产纲领）确定毛坯制
3、造方法。 （ 3） 根据手册查定表面加工余量及余量公差。 （ 4） 绘毛坯 零件综合图。如图 1-1 、图 1-2所示，步骤如下 ： 先用粗实线画出经简化了次要细节的零件图的主要视图，将已确定的加工余量叠加在各相应被加工表面上，即得到毛坯轮廓，用双点划线表示，比例 1： 1 。 和一般零件图一样，为表达清楚某些内部结构，可画出必要的剖视、剖面。对于由实体上加工出来的槽和孔，可不必这样表达。 在图上标出毛坯主要尺寸及公差，标出加工余量的名义尺寸。 2 标明毛坯技术要求。如毛坯精度、热处理及硬度、圆角尺寸、拔模斜度、表面质量要求（气孔、缩孔、夹砂）等。 图 1-1 凸缘零件的毛坯一零件综合图 图
4、1-2 轴套零件的毛坯一零件综合图 第三节 工艺规程设计 一、定位基准的选择 定位基准的选择对保证加工面的位置精度，确定零件加工顺序具有决定性影响，同时也影响到工序数量、夹具结构等 题，因此必须根据基准选择原则，认真分析思考。粗、精基准选择以后，还应确定各工序加工时工件的夹紧方法，夹紧装置和夹紧力作用方向。 二、制定工艺路线 制定工艺路线主要是确定加工方法和划分加工阶段。 1、选择加工方法应以零件加工表面的技术条件为依据，主要是加工面的尺寸精度、形状精度、表面粗糙度，并综合考虑各方面工艺因素的影响。一般是根据主要表面的技术条件先确定终加工方法，接着再确定一系列准备工序的加工方法，然后再确定其他
5、次要表面的加工方法。 2、在各表面加工方法选定以后，就需进一步考虑这些加工方法在工艺路线中的大致顺序，以定位基准面的加工为主线，妥善安排热处理工序及其他辅助工序。 3、安排加工路线图表 三、选择加工设备及工艺装备 1、根据零件加工精度、轮廓尺寸和批量等因素，合理确定机床种类及规格。 2、根据质量、效率和经济性选择夹具种类和数量。 3、根据工件材料和切削用量以及生产率的要求，选择刀具，应注意尽量选择标准刀具。 ( 4 ）根据批量及加工精度选择量具。 四、加工工序设计、工序尺寸计算 1、用查表法确定各工序余量。 2、当无基准转换时，工序尺寸及其公差的确定应首先明确工序的加工精度，如图 1-3 所示
6、。 3 图 1-3 基准重合时工序尺寸与公差的确定 3、当有基准转换时的工序尺寸及其公差应由解算工艺尺寸链获得，如图 1-4 所示。 图 1-4 基准转换时工序尺寸与公差的确定 五、选择切削用量、确定时间定额 1、切削用量的选择 单 件小批生产时，一般可由操作工人自定，大批生产条件下，工艺规程必须给定切削用量的详细数值，选择的原则是确保质量的前提下具有较高的生产率和经济性，具体选用可参见各类工艺人员手册。 2、时间定额的确定 见教材 中相关 内容。 六、填写工艺文件 1、 工艺过程综合卡片 简要写明各道工序，作为生产管理使用。 2、 工艺卡片 详细说明整个工艺过程，作为指导工人生产和帮助管理人
7、员、技术人员掌握整个零件加工过程的一种工艺文件，除写明工序内容外，还应填写工序所采用 的切削用量和工装设备名称、代号等。 3、 工序卡片 用于指导工人进行生产的更为详细的工艺文件，在大 批量生产的关键零件的关键工序才使用。工序卡片中工序简图的要求 如图 1-5 所示。 （ 1）简图可按比例缩小，用尽量少的投影视图表达导简图也可以只画出与加工部位有关的局部视图，除加工面、定位面、夹紧面、主要轮廓面，其余线条可省略，以必需、明了为度。 （ 2）被加工表面用粗实线（或红线）表示，其余均用细实线。 （ 3）应标明本工序的工序尺寸、公差及粗糙度要求。 （ 4）定位、夹紧表面应以规定的符号标明。表 1-1
8、 摘要表示几 种常见的定位、夹紧符号供参考。 4 图 1-5 工序简图画法 表 1-1 常见的定位、夹紧符号 第四节机械加工工艺规程设计实例 一、犁刀变速齿轮箱体 （一）计算生产纲领，确定生产类型 如图 1-6 所示为犁刀变速齿轮箱体，该产品年产量为 5000 台，设其备品率为 16 % , 机械加工废品率为 2 % ，现制定该零件的机械加工工艺规程。 技术要求 1、 铸件应消除内应力。 2、 未注明铸造圆角为 R2R3 。 5 3、 铸件表面不得有粘砂、多肉、裂纹等缺陷。 4、 允许有非聚集的孔眼存在，其直径不大于 5mm ，深度不大于 3mm ，相距不小于 30mm ，整个铸件上孔眼数不多
9、于 10 个。 5、 未注明倒角为 0455.0 。 6、 所有螺孔 锪 090 。锥孔至螺纹外径。 7、 去毛刺，锐边倒钝。 8、 同一加工平面上允许有直径不大于 3mm ，深度不大于 15mm ，总数不超过 5 个孔眼，两孔之间距不小于 10mm ，孔眼边距不小于 3mm 。 9、 涂漆按 NJ226-31 执行。 10、 材料 HT200 。 年件 /%)2%161(15 0 0 0%)%1( baQnN 犁刀变速齿轮箱体年产量为 590 件年，现通过计算，该零件质量约为 7kg 。根据教材 中 生产类型与生产纲领的关系 可确定其生产类型为大批量生产。 （二）零件的分析 1、 零件的结构
10、分析 犁刀变速齿轮箱体是旋耕机的一个主要零件。旋耕机通过该零件的安装平面（图 l -6 零件图上的 N 面）与手扶拖拉机变速箱的后部相连，用两圆柱销定位，四个螺栓固定，实现旋耕机的正确连接。 N 面上的 4 - 13mm 孔即为螺栓连接孔， 2 - 10F9 孔即为定位销孔。 如图 1-7 所示，犁刀变速齿轮箱体 2 内有一个空套在犁刀传动轴上的犁刀传动齿轮 5 , 它与变速箱的一倒挡齿轮常啮合（图中未画出）。犁刀传动轴 8 的左端花键上套有啮合套 4 , 通过拨叉可以轴向移动，啮合套 4 和犁刀传动齿轮 5 相对的一面都有牙嵌，牙嵌结合时，动力传给犁刀传动轴 8 。其操作过程通过安装在邸 3
11、0H9 孔中的操纵杆 3 ，操纵拨叉而得以实现。 2、 零件的技术要求分析 由图 1 -6 知，其材料为 HT200 。该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性，适用于承受较大应力、 要求耐磨的零件。 该零件上的主要加工面为 N 面、 R 面、 Q 面和 2 - 80H7 孔。 N 面的平面度 0.05mm 直接影响旋耕机与拖拉机变速箱的接触精度及密封。 2 - 80H7 孔的同轴度 0.04mm， 与 N 面的平行度 0.07mm ，与 R 面及 Q 面的垂直度 0.1 mm 以及 R 面相对 Q 面的平行度 0.055mm， 直接影响犁刀传动轴对 N 面的平行度及犁刀传动齿轮的啮合精度
12、、左臂壳体及右臂壳体孔轴线的同轴度等。因此，在加工它们时，最好能在一次装夹下将两面或两孔同时加工出来 2 - 10F9 孔的两孔距尺寸精度（ 140 士 0.05 ) mm 以及（ 140 士 0.05 ) mm 对 R 面的平行度 0.06mm，影响旋耕机与变速箱连接时的正确定位，从而影响犁刀传动齿轮与变速箱倒挡齿轮的啮合精度。 图 1-7 犁刀变速齿轮箱体传动示意 图 l-左份壳体； 2-犁刀变速齿轮箱； 3-操纵杆； 4-哈合套； 5 -犁刀传动齿轮； 6-轴承； 7 -右份壳体 8-犁刀传动轴； 9-链轮 6 （三）确定毛坯、画毛坯一零件综合图 7 根据零件材料 HT200 确定毛坯为
13、铸件，又已知零件生产纲领为 5900 件年，该零件质量约为 7kg，可知，其生产类型为大批量生产。毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。又由于箱体零件的内腔及 2- 80mm 的孔需铸出。故还应安放型芯。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。 1、 铸件尺寸公差 铸件尺寸公差分 为 16 级，由于是大量生产，毛坯制造方法采用砂型机器造型，由工艺人员手册查得，铸件尺寸公差等级为CT10 级，选取铸件错箱值为 1.0mm 。 2、 铸件机械加工余量 对成批和大量生产的铸件加工余量由工艺人员手册查得，选取 MA 为 G 级，各表面的总余量见表 1-2 。由工艺人员手册可得铸件主要尺寸公差见表 1-3
14、。 铸件的分型面选择通过 C 基准孔轴线，且与 R 面（或 Q 面）平行的面。浇冒口位置分别位于 C 基准孔凸台的两侧。 表 1-2 各加工表面总余 量 /mm 表 1-3 主要毛坯尺寸及公差 3、 零件一毛坯综合图 零件 毛坯综合图一般包括以下内容：铸造毛坯形状、尺寸及公差、加工余量与工艺余量、铸造斜度及圆角、分型面、浇冒口残根位置、工艺基准及其他有关技术要求等。零件一毛坯综合图上技术条件一般包括下列内容。 （ 1） 合金牌号。 （ 2） 铸造方法。 （ 3） 铸造的精度等级。 （ 4） 未注明的铸造斜度及圆角半径。 （ 5） 铸件的检验等级。 （ 6） 铸件综合技术条件。 （ 7） 铸件交
15、货状态。如允许浇冒口残根大小等。 （ 8） 铸件是否进行气压或液压试验。 （ 9） 热处理硬度。 零件一毛坯综合图如图 1-8 所示。 （ 四）工艺规程设计 1、 定位基准的选择 （ 1） 精基准的选择 8 犁刀变速齿轮箱体的 N 面和 2- 10F9 孔既是装配基准，又是设计基准，用它们作精基准，能使加工遵循 “基准重合 ”的原则，实现箱体零件 “一面二孔 ”的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了 “基准统一 ”的原则。此外， N 面的面积较大，定位比较稳定、夹紧方案也比较简单、可靠，操作方便。 （ 2） 粗基准的选择。考虑到以下几点要求，选择箱体零件的重要孔（
16、 2- 80mm 孔）的毛坯孔与箱体内壁作粗基准。 保证各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀； 装 入 箱内的旋转零件（如齿轮、轴套等）与箱体内壁有足够的间隙； 能保证定位准确、夹紧可靠。 最先进行机械加工的表面是精基准 N 面和 2 - 10F 孔，这时可有两种定位夹紧方案。 方案一：用一浮动圆锥销插入 80mm 毛坯孔中限制两个自由度；用三个支承钉支承在与 Q 面相距 32mm 并平行于 Q 面的毛坯面上，限制三个自由度；再以 N 面本身找正限制一个自由度。这种方案适合于大批大量生产类型中，在加工 N 面及其面上各孔和凸台面及其各孔的自动线上采用随行夹具时用。 图 1-
17、8 毛坯 零件综合图 9 方案二：用一根两头带反锥形（一端的反锥可取下，以便装卸工件）的心棒插 入 2 - 80mm 毛坯孔中并夹紧，粗加工 N 面时，将心棒置于两头的 V 形架上限制四个自由度，再以 N 面本身找正限制一个自由度。这种方案虽要安装一根心棒，但由于下一道工序（钻扩铰 2- 10F9孔）还要用这根心棒定位，即将心棒置于两头的 U 形槽中限制两个自由度，故本道工序可不用将心棒卸下，而且这一“随行心棒”比上述随行夹具简单得多。又因随行工位少，准备心棒数量少，因而该方案是可行的。 2、 制定工艺路线 根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下： N面为粗
18、车一精铣； R 面和 Q面为粗铣一精铣；凸台面为粗铣； 2- 80mm 孔为粗撞一精撞； 7 级 9级精度的未铸出孔为钻一扩一铰；螺纹孔为钻孔一攻螺纹。 因 R面与 Q面有 较高的平行度要求， 2- 80mm 孔有较高的同轴度要求。故它们的加工宜采用工序集中的原则，即分别在一次装夹下将两面或两孔同时加工出来，以保证其位置精度。 根据先面后孔、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，将 N面、 R面、 Q面及 2- 80mm孔的粗加工放在前面，精加工放在后面，每一阶段中又首先加工 N面，后再镗 2- 80mm 孔。 R 面及 Q面上的 8N8 孔及 4-M1 螺纹孔等次要表面放在最后加工。
19、初步拟定加工工艺路线见表 1-4 。 表 1-4 初拟加工工艺路线 上述方案遵循了工艺路线拟定的一般原则，但某些工序有些问题还值得进一步讨论。如粗车 N 面，因工件和夹具的尺寸较大，在卧式车床上加工时，它们的惯性力较大，平衡较困难，又由于 N 面不是连续的圆环面，车削中出现断续切削，容易引起工艺系统的振动，故改用铣削加工。 工序 40 应在工序 30 前完成，使 R 面和面在粗加工后有较多的时间进行自然时效，减少工件受力变形和受热变形对 2- 80mm孔加工精度的影响。 精铣 N 面后， N 面与 2- 10F9 孔的垂直度误差难以通过精铰孔纠正，故对这两孔的加工改为扩铰，并在前面的工序中预留
20、足够的余量。 4- 13mm孔尽管是次要表面，但在钻扩铰 2- 10F9 孔时，也将 4- 13mm 孔钻出，可以节约一台钻床和一套专用夹具，能降低生产成本，而且工时也不长。 同理，钻 20mm孔工序也应合并到扩铰 S 30H9 球形孔工序中。这组孔在精 镗 2- 80H7 孔后加工，容易保证其轴线与 2 - 80H 孔轴线的位置精度。 10 工序 140 工步太多，工时太长，考虑到整个生产线的节拍，应将 8-M12 螺孔的攻螺纹作另一道工序。 修改后的工艺路线见表 1-5 。 3、 选择加工设备及工艺装备 由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通
21、用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。 （ 1） 粗铣 N 面。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择 X52K 立式铣床。选择直径 D 为 200mm的 C 类可转位面铣刀，专用夹具和游标卡尺。 （ 2） 精铣 N 面。由于定位基准的转换，宜采用卧铣，选择 X62W 卧式铣床。选择与粗铣相同型号的刀具。采用精铣专用夹具及游标卡尺、刀口形直尺。 （ 3） 铣凸台面。采用立式铣床 X52K 、莫氏锥柄面铣刀、专用铣夹具、专用检具。粗铣 R 及 Q 面采用卧式双面组合铣床，因切削功率较大，故采用功率为 5.5kw
22、 的 1T 32 型铣削头。选择直径为 160mm 的 C 类可转位面铣刀、专用夹具、游标卡尺。 表 1-5 修改后的 加工 工艺路线 （ 4） 精铣 R 及 Q 面。采用功率为 1.5kw 的 1T b20M 型铣削头组成的卧式双面组合机床。精铣刀具类型与粗铣的相同。采用专用夹具。 （ 5） 粗 镗 2- 80H7。采用卧式双面组合撞床，选择功率为 1.5kw的 1TA20 镗 削头。选择 镗 通孔的 镗 刀、专用夹具、游标卡尺。 （ 6） 精 镗 2- 800H7 孔 。 采用卧式双面组合 镗 床，选择功率为 1.5kw 的 ITA20M 镗 削头。选择精 镗 刀、专用夹具。 （ 7） 工
23、序 20（钻扩铰孔 2- 10F9 至 2- 9F9 孔口倒角 0451 。钻孔 4- 13mm）。选用摇臂钻床 Z3025。选用锥柄麻花钻，锥柄扩孔复合钻，扩孔时倒角。选用锥柄机用铰刀、专用夹具、快换夹头、游标卡尺及塞规。 锪 4- 22mm 平面选用直径为 22mm、 带可换导柱锥柄平底 锪 钻，导柱直径为 3mm。 （ 8） 工序 100。所加工的最大钻孔直径为 20mm，扩铰孔直径为 30mm。故仍选用摇臂钻床 Z3025。 钻 20mm孔选用锥柄麻花钻，扩铰 S 30H9 孔用专用刀具， 4-M6 螺纹底孔用锥柄阶梯麻花钻，攻螺纹采用机用丝锥及丝锥夹头。采用专用夹具。 20mm、 30mm 孔径用游标卡尺测量， 4-M6 螺孔用螺纹塞规检验，球形孔 S 30H9 及尺寸 2.006 mm ，用专用量具测量，孔轴线的倾斜 030用专用检具测量 ( 9 ) 8-M12 螺纹底孔及 2- N8 孔。选用摇臂钻床 Z3025 加工。 8-M12 螺纹底孔选用锥柄阶梯麻花钻、选用锥柄复合麻花钻及锥柄机用铰刀加工 2- 8N8 孔。采用专用夹具。选用游标卡尺和塞规检查孔径。 ( 10 ) 8-M12 螺孔。攻螺纹选用摇臂钻。采用机用丝锥、丝锥夹头、专用夹具和螺纹塞规。 4、 加工工序设计
