第一篇：“杠桿”零件的機械加工工藝規程設計

機械制造技術基礎課程設計任務書

題目：

姓 名：易濤偉 班 級：A13機械2 學 號：130408331 指導老師：朱從容 日 期：2016-06-25 “杠桿”零件的機械加工工藝規程設計

目錄

一、零件圖的分析 1.1、生產類型 1.2、零件的作用

1.3、零件的結構特點及工藝分析

二、工藝規程設計

2.1、確定毛坯的制造形式 2.2、基面的選擇

2.2.1、粗基準的選擇

2.2.2、精基準的選擇

2.3、工件表面加工方法的選擇 2.4、確定工藝路線

2.5、工藝方案的比較和分析

2.6機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定

2.6.1、Ф40㎜外圓表面沿軸線長度方向

2.6.2、圓柱內孔Ф25H9㎜

2.6.3、Ф30凸臺上2×Ф8㎜

2.6.4、Ф30凸臺厚度方向的加工余量及公差

?0.012.6.5、寬度為30㎜表面上Ф10H7（0）㎜

2.7確定切削余量

2.7.1 工序Ⅰ的切削用量的確定

2.7.2 工序Ⅱ的切削用量的確定

2.7.3 工序Ⅲ的切削用量的確定

2.7.4 工序Ⅳ的切削用量的確定

2.7.5工序Ⅴ的切削用量的確定

三、參考文獻

序言

機械制造技術基礎課程設計，是綜合運用機械制造工藝學的基本知識、基本理論和基本技能，分析和解決實際工程問題的一個重要教學環節；是對學生運用所掌握的“機制工藝”知識及相關知識的一次全面訓練。機械制造技術基礎課程設計是在學完了該門課程之后的一個重要的實踐教學環節，機械制造技術基礎課程設計是對學生未來從事機械制造工藝工作的一次基本訓練。通過課程設計培養學生制定零件機械加工工藝規程和分析工藝問題的能力。在設計中，學生應熟悉有關標準和設計資料，學會使用有關手冊和數據庫。

一

零件的分析

1.1零件的作用

題目所給的零件是CA6140車床的杠桿結構，此零件的作用是支撐、固定，傳遞扭矩，幫助改變機床工作臺的運動方向，要求零件的配合符合要求。

1.2零件的工藝分析

?0.0

杠桿的Φ250㎜孔的軸線和兩個端面有著垂直度的要求。現分述如下：本夾具用于歷立式銑床上，加工Φ40㎜凸臺端面。工件以?0.052Φ250㎜孔及端面和水平面底、Φ30㎜的凸臺分別用定位銷實現完全定位。銑Φ40㎜端面時工件為懸臂，為了防止加工時變形，采用螺旋輔助支承與工件接觸后，用螺母鎖緊。要加工的主要工序包括：粗精銑寬

?0.015度為Φ40㎜的上下平臺、鉆Φ10H7的孔、鉆2xΦ8H7（0）㎜的小孔、粗精銑Φ30㎜的上下表面。

加工要求有：Φ40㎜的平臺的表面粗糙度各為Ra6.3um（上

?0.015平臺）、Ra3.2um（下平臺）、Φ10H7的孔為Ra3.2um。2xΦ8H7（0）㎜孔有平行度分別為0.1um(A)、0.15um（A)。杠桿有過渡圓角為R5，其他的過渡圓角為R3，其中主要的加工表面是Φ30㎜得端面，要用游標卡尺檢查。

二

工藝規程的設計

2.1確定毛坯的制造形式

零件的材料是HT200。考慮到零件在工作中處于潤滑狀態，采用潤滑效果較好的鑄鐵。由于年生產量很高，達到了中批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，鑄造的表面要求質量高，故可以采用鑄造質量穩定的，適合大批生產的金屬模鑄造，便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高生產率。

查參考文獻得：各加工表面表面總余量、加工表面、基本尺寸、加工余量等級、加工余量數值說明

2.2基面的選擇

基面的選擇是工藝規程設計的重要工作之一。基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。

（1）粗基準的選擇。對于本零件而言，按照粗基準的選擇原則，選擇本零件的加工表面就是寬度為Φ40的肩面表面作為加工的粗基準，可用壓板對肩臺進行加緊，利用一組V型塊支承Φ40的外輪廓作主要定位，以消除以消除z、z、y、y四個自由度。再以一面定位消除x、x兩個自由度，達到完全定位,就可加工Φ25（H9）的孔。

(2)精基準的選擇。主要考慮到基準重合的問題，和便于裝夾，采用Φ25(H9)的孔作為精基準。

2．3、工件表面加工方法的選擇

本零件的加工表面有：粗精銑寬度為Φ40mm的上下平臺、鉆2×Ф8㎜的小孔、粗精銑Φ30㎜凸臺的平臺。材料為HT200，加工方法選擇如下：

1、Φ40mm圓柱的上平臺：公差等級為IT8～IT10,表面粗糙度為Ra6.3，采用粗銑→精銑的加工方法。

2、Φ40mm圓柱的下平臺：公差等級為IT8～IT10,表面粗糙度為Ra3.2，采用采用粗銑→精銑的加工方法。

3、?30mm的凸臺上下表面：公差等級為IT13，表面粗糙度為Ra6.3，采用粗銑→精銑的加工方法。

4、鉆Φ25（H9）內孔：公差等級為IT6～IT8，表面粗糙度為Ra3.2，采用鉆孔→擴孔鉆鉆孔→精鉸的加工方法，并倒1×45°內角。

5、鉆2xΦ8（H7）內孔：公差等級為IT6～IT8,采用鉆孔→粗鉸→精鉸的加工方法。

2．4、確定工藝路線(1)、工藝路線方案一：

鑄造

時效

涂底漆

工序1：銑寬度為Ф40mm的上下平臺和寬度為30mm的平臺 工序2：銑寬度為Φ30mm的凸臺表面 工序3：鉆孔使尺寸達到Ф23mm。

工序4：擴孔鉆鉆孔Ф23使尺寸達到Ф24.8mm。工序5：鉸孔Ф24.8㎜使尺寸達到Ф25(H9)。工序6：鉆、粗、精鉸2×Ф8的孔 工序7：檢驗入庫。(2)、工藝路線方案二：

鑄造

時效

涂底漆

工序1：粗銑寬度為Ф40mm的上平臺和寬度為30mm的平臺。工序2：精銑寬度為Ф40mm的上平臺和寬度為30mm的平臺。工序3：粗銑寬度為Ф40mm的下平臺。工序4：精銑寬度為Ф40mm的下平臺。工序5：擴鉸孔使尺寸達到Ф25(H9)。

工序6：粗銑寬度為Φ30mm的凸臺表面。工序7：精銑寬度為Φ30mm的凸臺表面。

工序8：鉆鉸2×Ф8的小孔使尺寸達到Ф8。

工序9：鉆鉸Ф10H7的孔。

工序10：檢驗入庫。

2．5、工藝方案的比較和分析：

上述兩種工藝方案的特點是：方案一是根據寬度為40mm的上下肩面作為粗基準，Ф25孔作為精基準，所以就要加工Ф25孔時期尺寸達到要求的尺寸，這樣就保證了2×Ф8小孔的圓跳動誤差精度等。而方案二則根據Ф25孔加工Ф40的上下表面和Ф30的凸臺表面，因為它們的加工與Ф25有一定的定位精度和形狀誤差，先粗加工，接著半精加工，精加工，減少了安裝次數，同時也減少了安裝誤差。所以決定選擇方案二作為加工工藝路線比較合理。

由于生產類型為大批生產，故加工設備宜以采用通用機床為主，輔以少量專用機床。其生產方式為以通用機床加專用夾具為主，輔以少量專用機床的流水生產線。工件在各級床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成。粗精銑寬度為Ф40mm的上下平臺和寬度為30mm的平臺。考慮到工件的定位夾緊方案及夾具結構設計等問題，采用立銑，選擇X50K立式銑床，刀具選D=20mm的削平型立銑刀、專用夾具、專用量具和游標卡尺。

粗精銑寬度為Φ30mm的凸臺表面。采用X50K立式銑床，刀具選D=20mm的削平型銑刀，專用夾具、專用量檢具和游標卡尺。

鉆直徑為23的孔。采用立式Z535型鉆床，刀具選D=23mm的錐柄孔鉆（莫氏錐度3號刀），專用鉆夾具和專用檢具。

擴孔鉆鉆孔23使尺寸達到24.8mm。采用立式Z535型鉆床，刀具選D=24.7mm的錐柄擴孔鉆（莫氏錐度3號刀），專用鉆夾具和專用檢具。

鉸孔Ф25（H9）使尺寸達到Ф25(H9)。采用立式Z535型鉆床，刀具選D=25mm的錐柄機用鉸刀，并倒1×45°的倒角鉆用鉸夾具和專用檢量具。

鉆2×Ф8的孔使尺寸達到Ф8。采用立式Z518型鉆床，刀具選用D=7.8mm的直柄麻花鉆，專用鉆夾具和專用檢量具。

粗鉸2×Ф8螺紋孔使尺寸達到Φ7.96mm。采用立式Z518型鉆床，選擇刀具為D=8mm直柄機用鉸刀，使用專用夾具和專用量檢具。

精鉸2×Ф8小孔使尺寸達到Φ8（H7）。采用立式Z518型鉆床，選擇刀具為D=8mm的直柄機用鉸刀，使用專用的夾具和專用的量檢具。

2.6機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定

杠桿的零材料是HT200，毛坯的重量約為2KG（經分析），生產類型為成批生產，采用金屬模鑄造毛坯。根據上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。

1，Ф40㎜外圓表面沿軸線長度方向及寬度為30㎜的平臺高度方向的加工余量及公差

查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2－3，其中鑄造模選用金屬模鑄造，鑄造材料是HT200，公差等級為為7～9級。查表2.2－4，尺寸公差等級選取8級，加工余量等級選取F，基本尺寸是54㎜，在0～100㎜之間，故加工余量在1.5～2.0㎜之間，現取2.0㎜，長度方向的偏差是0?0.46㎜。2，圓柱內孔Ф25H9㎜

毛坯為實心，不沖出孔。內孔的精度要求是H9，參照《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.3－9確定工序尺寸及余量為：

鉆孔：Ф23㎜

擴孔：Ф24.8㎜

2Z=1.8㎜

?0.052鉸孔：Ф25H9（0）㎜

2Z=0.2㎜

3, Ф30凸臺上2×Ф8㎜

?0.015內孔的尺寸Ф8H7（0）㎜，參照《機械制造工藝設計簡明手冊》表

2.3－9確定工序尺寸及余量為： 鉆孔：Ф7.8㎜

?0.015鉸孔：Ф8H7（0）㎜

2Z=0.2㎜

4，Ф30凸臺厚度方向的加工余量及公差

查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2－3，其中鑄造模選用金屬模鑄造，鑄造材料是HT200，公差等級為為7～9級。查表2.2－4，尺寸公差等級選取8級，加工余量等級選取F，基本尺寸是15㎜，在0～100㎜之間，故加工余量在1.5～2.0㎜之間，現取2.0㎜。

?0.01

55，寬度為30㎜表面上Ф10H7（0）㎜

?0.015內孔尺寸Ф10H7（0）㎜，參照《機械制造工藝設計簡明手冊》表

2.3－9確定工序尺寸及余量為： 鉆孔：Ф9.8㎜

?0.015鉸孔：Ф10H7（0）㎜

2Z=0.2㎜

2.7確定切削余量

粗銑寬度為Ф40mm的上平臺和寬度為30mm的平臺 加工條件：工件材料： HT200，金屬模鑄造。機床：X52K立式銑床 刀具：硬質合金端銑刀，材料：YG8，D=125mm，齒數z=6，壽命T=180min, kr?900,此為粗齒銑刀。

因其單邊余量：Z=1.3mm 所以銑削深度ap：ap?1.3mm

每齒進給量af：根據《切削用量簡明手冊》表3.5，取af?0.20mm/Z 銑削速度V：根據《機械制造設計工藝手冊》，取V?64m/min。由式2.1得機床主軸轉速n：

1000V1000?64n???163r/min

?D3.14?125查《機械制造設計工藝簡明手冊》 n?190r/min

?Dn3.14?125?190??1.24m/s 實際銑削速度v：v?10001000?60進給量Vf：Vf?afZn?0.12?8?300/60?3.8mm/s 工作臺每分進給量fm：fm?Vf?3.8mm/s?228mm/min

精銑Ф40mm的上平臺及寬度為30㎜的平臺

工件材料： HT200，鑄造。機床： X52K立式升降臺銑床。

刀具：高速鋼立銑刀：YT15，D?125mm，齒數10，此為細齒銑刀。精銑該平面的單邊余量：Z=0.7mm 銑削深度ap：ap?0.3mm

每齒進給量af：根據《切削用量簡明手冊》表3.5，f=1.2-2.7,取f=2.0,af?f/Z?0.20mm/Z 銑削速度V：根據《機械制造設計工藝手冊》,V=0.35m/s，機床主軸轉速n：

1000V1000?0.35?60n???54r/min

?D3.14?125查《機械制造設計工藝簡明手冊》X52K機床主軸轉速，取n?75r/min

?Dn3.14?125?60??0.39m/s 實際銑削速度v：v?10001000?60進給量Vf，由式（2.3）有：Vf?afZn?0.20?20?60/60?2.0mm/s 工作臺每分進給量fm： fm?Vf?2.0mm/s?120mm/min

粗銑Ф40mm的下平臺

加工條件：工件材料： HT200，金屬模鑄造。機床：X52K立式銑床 刀具：硬質合金端銑刀，材料：YG8，D=125mm，齒數z=6，壽命T=180min, kr?900,此為粗齒銑刀。

因其單邊余量：Z=1.3mm 所以銑削深度ap：ap?1.3mm

每齒進給量af：根據《切削用量簡明手冊》表3.5，取af?0.20mm/Z 銑削速度V：根據《機械制造設計工藝手冊》，取V?64m/min。由式2.1得機床主軸轉速n：

1000V1000?64n???163r/min

?D3.14?125查《機械制造設計工藝簡明手冊》 n?190r/min

?Dn3.14?125?190??1.24m/s 實際銑削速度v：v?10001000?60進給量Vf：Vf?afZn?0.12?8?300/60?3.8mm/s 工作臺每分進給量fm：fm?Vf?3.8mm/s?228mm/min

精銑Ф40mm的下平臺

工件材料： HT200，鑄造。機床： X52K立式升降臺銑床。刀具：高速鋼端銑刀：YT15，D?125mm，齒數10，此為細齒銑刀。精銑該平面的單邊余量：Z=0.7mm 銑削深度ap：ap?0.3mm

每齒進給量af：根據《切削用量簡明手冊》表3.5，f=1.2-2.7,取f=2.0,af?f/Z?0.20mm/Z

銑削速度V：根據《機械制造設計工藝手冊》,V=0.35m/s，機床主軸轉速n：

1000V1000?0.35?60n???54r/min

?D3.14?125查《機械制造設計工藝簡明手冊》X25K機床主軸轉速，取n?75r/min

?Dn3.14?125?60??0.39m/s 實際銑削速度v：v?10001000?60進給量Vf，由式（2.3）有：Vf?afZn?0.20?20?60/60?2.0mm/s 工作臺每分進給量fm： fm?Vf?2.0mm/s?120mm/min

擴鉸孔使尺寸達到Ф25(H9)㎜。

1，加工條件

工件材料：HT200灰鑄鐵，金屬模鑄造。加工要求：鉆、擴、鉸Ф25(H9)㎜的孔。機床：立式Z535型鉆床

刀具：鉆孔的錐柄麻花鉆鉆頭材料是高速鋼，總長度L為253㎜，刀柄長度l為98㎜；擴孔的錐柄麻花鉆鉆頭材料是高速鋼，總長度L為281㎜，刀柄長度l為121㎜；鉸孔的錐柄機用鉸刀材料是硬質合金，總長度L為268㎜，刀柄長度l為240㎜。

2，計算切削用量（1）鉆孔Ф23㎜

根據《切削用量簡明手冊》表2.7得，f=0.50㎜/r；表2.15得，v=14m/min。

ns=1000v1000?14==193.05r/min

?23?dw

根據《機械制造設計工藝手冊》按鉆床選取nw=195r/min；

所以實際的切削速度

v=?dwnw=

1000?23?1951000=14m/min

（2）擴孔Ф24.8㎜

根據《切削用量簡明手冊》表2.7得，f=0.50㎜/r；表2.15得，v=14m/min。

ns=1000v1000?14==180.4r/min ?24.7?dw

根據《機械制造設計工藝手冊》按鉆床選取nw=195r/min；

所以實際的切削速度

v=?dwnw=

1000?24.7?180.41000=14m/min（3）鉸孔Ф25H7㎜

根據《切削用量簡明手冊》表2.7得，f=2.0㎜/r；表2.15得，v=10m/min。

ns=1000v1000?10==127.32r/min

?25?dw

根據《機械制造設計工藝簡明手冊》按鉆床選取nw=140r/min；

所以實際的切削速度

v=?dwnw=

1000?25?1401000=11m/min 粗銑Ф30mm的平臺

加工條件：工件材料： HT200，金屬模鑄造。機床：X52K立式銑床 刀具：硬質合金端銑刀，材料：YG8，D=125mm，齒數z=6，壽命T=180min, kr?900,此為粗齒銑刀。

因其單邊余量：Z=1.3mm 所以銑削深度ap：ap?1.3mm

每齒進給量af：根據《切削用量簡明手冊》表3.5，取af?0.20mm/Z 銑削速度V：根據《機械制造設計工藝手冊》，取V?64m/min。由式2.1得機床主軸轉速n：

1000V1000?64n???163r/min

?D3.14?125查《機械制造設計工藝簡明手冊》 n?190r/min

?Dn3.14?125?190??1.24m/s 實際銑削速度v：v?10001000?60進給量Vf：Vf?afZn?0.12?8?300/60?3.8mm/s 工作臺每分進給量fm：fm?Vf?3.8mm/s?228mm/min 基本時間的確定：

查《機械制造工藝設計簡明手冊》得此工序機動時間計算公式：

所以：

==0.66 min 精銑寬度為Φ30mm的凸臺表面

工件材料： HT200，鑄造。機床： X52K立式升降臺銑床。

刀具：高速鋼端銑刀：YT15，D?125mm，齒數10，此為細齒銑刀。精銑該平面的單邊余量：Z=0.7mm 銑削深度ap：ap?0.3mm

每齒進給量af：根據《切削用量簡明手冊》表3.5，f=1.2-2.7,取f=2.0,af?f/Z?0.20mm/Z

銑削速度V：根據《機械制造設計工藝手冊》,V=0.35m/s，機床主軸轉速n：

1000V1000?0.35?60n???54r/min

?D3.14?125查《機械制造設計工藝簡明手冊》X25K機床主軸轉速，取n?75r/min

?Dn3.14?125?60??0.39m/s 實際銑削速度v：v?10001000?60進給量Vf，由式（2.3）有：Vf?afZn?0.20?20?60/60?2.0mm/s 工作臺每分進給量fm： fm?Vf?2.0mm/s?120mm/min 基本時間的確定：

查《機械制造工藝設計簡明手冊》得此工序機動時間計算公式：

l1=0.5d+（1—2）=0.5?125+264.5mm l2=2mm l=100mm 所以：

=1.14 min

鉆鉸2×Ф8的小孔使尺寸達到Ф8H7 1，加工條件

工件材料：HT200灰鑄鐵，金屬模鑄造。加工要求：鉆、絞Ф8H7㎜的孔。機床：立式Z535型鉆床

刀具：鉆孔的錐柄麻花鉆鉆頭材料是高速鋼，總長度L為156㎜，刀柄長度l為81㎜；絞孔的錐柄機用鉸刀材料是硬質合金，總長度L為156㎜，刀柄長度l為139㎜。

2，計算切削用量（1）鉆孔Ф7.8㎜

根據《切削用量簡明手冊》表2.7得，f=0.25㎜/r；表2.15得，v=16m/min。

ns=1000v1000?16==653r/min

?7.8?dw

根據《機械制造設計工藝手冊》按鉆床選取nw=750r/min；

所以實際的切削速度

v=?dwnw=

1000?7.8?7501000=18m/min（2）鉸孔Ф8H7㎜

根據《切削用量簡明手冊》表2.25得，f=0.2㎜/r；表2.15得，v=10m/min。

ns=1000v1000?10==398r/min

?8?dw

根據《機械制造設計工藝簡明手冊》按鉆床選取nw=400r/min；

?8?400

所以實際的切削速度

v=?dwnw==10m/min

10001000 鉆絞Ф10H7的孔

1，加工條件

工件材料：HT200灰鑄鐵，金屬模鑄造。加工要求：鉆、鉸Ф10H7㎜的孔。機床：立式Z535型鉆床

刀具：鉆孔的錐柄麻花鉆鉆頭材料是高速鋼，總長度L為156㎜，刀柄長度l為81㎜；絞孔的錐柄機用鉸刀材料是硬質合金，總長度L為156㎜，刀柄長度l為139㎜。

2，計算切削用量（1）鉆孔Ф9.8㎜

根據《切削用量簡明手冊》表2.7得，f=0.25㎜/r；表2.15得，v=16m/min。

ns=1000v1000?16==519r/min

?9.8?dw

根據《機械制造設計工藝手冊》按鉆床選取nw=530r/min；

所以實際的切削速度

v=?dwnw=

1000?9.8?5301000=16.3m/min（2）鉸孔Ф10H7㎜

根據《切削用量簡明手冊》表2.25得，f=0.2㎜/r；表2.15得，v=10m/min。

ns=1000v1000?10==318r/min

?10?dw

根據《機械制造設計工藝簡明手冊》按鉆床選取nw=400r/min；

所以實際的切削速度

v=?dwnw=

1000

?10?4001000=12.6m/min

四、參考文獻

1，《機械制造工藝學課程設計指導書》第二版 趙家齊編 機械工業出版社

2，《機械制造工藝設計簡明手冊》 李益民編 機械工業出版社 3，《機床夾具設計手冊》 上海科學技術出版社

4，《切削用量簡明手冊》 艾興 肖詩綱編 機械工業出版社

第二篇：軸套零件的機械加工工藝規程和夾具設計

湖北文理學院

成績_________

機械制造技術課程設計

題 目

軸套零件的機械加工

工藝規程和夾具設計

院（系）

機械與汽車工程學院

班

級

機制

學生姓名

學

號

指導教師

二○一五 年 六 月

湖北文理學院

軸套零件的機械加工工藝規程和夾具設計

摘要:本設計是基于軸套零件的加工工藝規程及一些工序的專用夾具設計。軸套零件的主要加工表面是外圓及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，本設計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。主要加工工序安排是先以孔系定位加工出平面，在后續工序中除個別工序外均用頂平面和工藝孔定位加工其他孔系與平面。夾具選用專用夾具，夾緊方式多選用手動夾緊，夾緊可靠，機構可以不必自鎖。因此生產效率較高。適用于大批量、流水線上加工。能夠滿足設計要求。

關鍵詞:軸套類零件，加工工藝，專用夾具，設計

湖北文理學院

目錄

第一章 零件的分析......................................................................................................3 1.1零件的作用..........................................................................................................3 1.2 零件的工藝分析.................................................................................................3 1.3零件生產類型的選擇..........................................................................................4 第二章

確定毛坯類型繪制毛坯簡圖........................................................................5 2.1選擇毛坯............................................................................................................5 2.2確定毛坯的尺寸公差和加工余量....................................................................5 2.3繪制毛坯-零件合圖..........................................................................................5 第三章 工藝過程設計..................................................................................................7 3.1定位基準的選擇..................................................................................................7 3.2零件各表面加工方法的選擇..............................................................................7 3.3加工階段的劃分..................................................................................................8 3.4工序順序安排......................................................................................................8 3.5 熱處理工序及輔助工序的安排.........................................................................8 3.6確定總的工藝路線..............................................................................................9 3.7工藝裝備的選擇................................................................................................10 第四章

xxx機械加工工序設計...............................................................................11 4.1 工序簡圖的繪制...................................................................................11 4.2工序余量的確定....................................................................................11 4.3工序尺寸的確定....................................................................................12 4.4切削用量的確定....................................................................................12 4.5時間定額估算........................................................................................14 第五章

xxx專用夾具設計.......................................................................................15 5.1

夾具設計任務..................................................................................................15 5.2

擬訂鉆床夾具結構方案與繪制夾具草圖......................................................15 5.3

繪制夾具裝配總圖..........................................................................................17 5.4夾具裝配圖上標注尺寸、配合和技術要求..................................................18 5.5夾具專用零件圖設計繪制..............................................................................18 第六章 設計小結........................................................................................................20 參考文獻......................................................................................................................21

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第一章 零件的分析

1.1零件的作用

題目給出的零件是軸套。軸套的主要作用是傳動連接作用，保證各軸能正常運行，并保證部件與其他部分正確安裝。因此軸套零件的加工質量，不但直接影響的裝配精度和運動精度，而且還會影響工作精度、使用性能和壽命。

圖1 軸套

1.2 零件的工藝分析

由軸套零件圖可知。軸套是一個軸類零件，它的外表面上有2個平面需要進行加工。此外各表面上還需加工一系列孔。因此可將其分為三組加工表面。它們相互間有一定的位置要求。現分析如下：

（1）以外圓面為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：φ54外圓面、φ30外圓面的加工；其中表面粗糙度要求為Ra1.6?m。

（2）以φ20孔為主要加工表面的孔。這一組加工表面包括：φ20孔為主要加工表面的孔，粗糙度為Ra1.6?m端面。

（3）其他各個小孔，3-φ5.5孔，φ20孔

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1.3零件生產類型的選擇

由以上分析可知。該軸套零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于軸套來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關系。

由于的生產量很大。怎樣滿足生產率要求也是加工過程中的主要考慮因素。軸套孔系加工方案，應選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經濟因素。在滿足精度要求及生產率的條件下，應選擇價格最低的機床。

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第二章

確定毛坯類型繪制毛坯簡圖

2.1 選擇毛坯

零件機械加工的工序數量、材料消耗和勞動量等在很大程度上與毛坯的選擇有關，因此，正確選擇毛坯具有重要的技術和經濟意義。根據該零件的材料為45鋼、生產類型為批量生產、結構形狀很復雜、尺寸大小中等大小、技術要求不高等因素，在此毛坯選擇鍛造成型。

2.2 確定毛坯的尺寸公差和加工余量

（1）確定毛坯的加工余量

根據毛坯制造方法采用的造型，查取《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-5，“軸套”零件材料采用灰鍛鐵制造。材料為45鋼，硬度HB為170—241，生產類型為大批量生產，采用鍛造毛坯。

（2）面的加工余量。

根據工序要求，結合面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下： 粗銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》表3.2.23。其余量值規定為1.7~3.4mm，現取2.0mm。表3.2.27粗銑平面時厚度偏差取?0.28mm。

精銑：參照《機械加工工藝手冊》表2.3.59，其余量值規定為1mm。差等級選用CT7。再查表2.3.9可得鍛件尺寸公差為1.6mm。

2.3 繪制毛坯-零件合圖

毛培圖如圖2-1

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圖2-1 毛坯圖

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第三章 工藝過程設計

3.1定位基準的選擇

1、粗基準的選擇

粗基準選擇應當滿足以下要求：

（1）保證各重要支承的加工余量均勻；

（2）保證裝入軸套的零件與箱壁有一定的間隙。為了滿足上述要求，應選擇的主要支承孔作為主要基準。即以軸套的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準。也就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要基準以限制工件的四個自由度，再以另一個主要支承孔定位限制第五個自由度。由于是以孔作為粗基準加工精基準面。因此，以后再用精基準定位加工主要支承孔時，孔加工余量一定是均勻的。

2、精基準的選擇

從保證軸套孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置。精基準的選擇應能保證軸套在整個加工過程中基本上都能用統一的基準定位。從軸套零件圖分析可知，它的頂平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準使用。但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統一的基準定位的要求。至于前后端面，雖然它是軸套的裝配基準，但因為它與軸套的主要支承孔系垂直。如果用來作精基準加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結構設計方面都有一定的困難，所以不予采用。

3.2零件各表面加工方法的選擇

粗車φ54外圓及右端面 55mm 粗車φ54左端面

粗車φ54左端面Ra12.5um,控制尺寸32mm

精車φ54外圓及右端面Ra1.6um,控制尺寸 粗車φ54外圓及右端面Ra12.5um,控制尺寸精車φ54外圓及右端面 54mm 精車φ54左端面

精車φ54左端面Ra1.6um,控制尺寸32mm 鉆擴鉸φ20mm孔

鉆擴鉸φ20mm孔Ra1.6um 粗車B面和φ30外圓面

粗車B面和φ30外圓面 精車B面和φ30外圓面

精車B面和φ30外圓面Ra1.6um 銑側面尺寸50

銑側面尺寸50 Ra6.3um，湖北文理學院

3.3加工階段的劃分

軸套加工的第一個工序也就是加工統一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二個工序是加工定位用的兩個工藝孔。

3.4工序順序安排

對于大批量生產的零件，一般總是首先加工出統一的基準。軸套加工的第一個工序也就是加工統一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二個工序是加工定位用的兩個工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到軸套加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準。因此，結合面上的孔也應在加工兩工藝孔的工序中同時加工出來。

后續工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系。對于軸套，需要精加工的是孔前后端平面。按上述原則亦應先精加工平面再加工孔系，但在實際生產中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實際采用的工藝方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規定的端面全跳動公差要求。各紋孔的攻絲，由于切削力較小，可以安排在粗、精加工階段中分散進行。

加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在80?90?c的含0.4%—1.1%蘇打及0.25%—0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內部雜質、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于200mg。

3.5 熱處理工序及輔助工序的安排

加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在80?90?c的含0.4%—1.1%蘇打及0.25%—0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內部雜質、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于200mg。

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3.6確定總的工藝路線

根據以上分析過程，現將軸套加工工藝路線確定如下： 工藝路線一： 粗車φ54外圓及右端面 粗車φ54外圓及右端面Ra12.5um,控制尺寸55mm 20 粗車φ54左端面

粗車φ54左端面Ra12.5um,控制尺寸32mm 30 精車φ54外圓及右端面

精車φ54外圓及右端面Ra1.6um,控制尺寸54mm 40 精車φ54左端面

精車φ54左端面Ra1.6um,控制尺寸32mm 50 鉆擴鉸φ20mm孔

鉆擴鉸φ20mm孔Ra1.6um 60 粗車B面和φ30外圓面

粗車B面和φ30外圓面 70 精車B面和φ30外圓面

精車B面和φ30外圓面Ra1.6um 80 鉆孔3-φ5.5

鉆孔3-φ5.5 Ra12.5um, 90 銑側面尺寸50

銑側面尺寸50 Ra6.3um, 100鉗工去毛刺 110 檢驗入庫 工藝路線二： 粗車φ54外圓及右端面 粗車φ54外圓及右端面Ra12.5um,控制尺寸55mm 20 粗車φ54左端面

粗車φ54左端面Ra12.5um,控制尺寸32mm 鉗工去毛刺

檢驗入庫 精車φ54外圓及右端面

精車φ54外圓及右端面Ra1.6um,控制尺寸54mm 40 精車φ54左端面

精車φ54左端面Ra1.6um,控制尺寸32mm 50 粗車B面和φ30外圓面

粗車B面和φ30外圓面 60 精車B面和φ30外圓面

精車B面和φ30外圓面Ra1.6um 70 鉆擴鉸φ20mm孔

鉆擴鉸φ20mm孔Ra1.6um 80 鉆孔3-φ5.5

鉆孔3-φ5.5 Ra12.5um, 90 銑側面尺寸50

銑側面尺寸50 Ra6.3um, 100鉗工去毛刺

鉗工去毛刺

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檢驗入庫

以上加工方案

大致看來合理，但通過仔細考慮，零件的技術要求及可能采取的加工手段之后，就會發現仍有問題，從提高效率和保證精度這兩個前提下，發現該方案一比較合理。綜合選擇方案一： 粗車φ54外圓及右端面 粗車φ54外圓及右端面Ra12.5um,控制尺寸55mm 20 粗車φ54左端面

粗車φ54左端面Ra12.5um,控制尺寸32mm 檢驗入庫 精車φ54外圓及右端面

精車φ54外圓及右端面Ra1.6um,控制尺寸54mm 40 精車φ54左端面

精車φ54左端面Ra1.6um,控制尺寸32mm 50 鉆擴鉸φ20mm孔

鉆擴鉸φ20mm孔Ra1.6um 60 粗車B面和φ30外圓面

粗車B面和φ30外圓面 70 精車B面和φ30外圓面

精車B面和φ30外圓面Ra1.6um 80 鉆孔3-φ5.5

鉆孔3-φ5.5 Ra12.5um, 90 銑側面尺寸50

銑側面尺寸50 Ra6.3um, 100鉗工去毛刺 110 檢驗入庫

鉗工去毛刺

檢驗入庫

3.7工藝裝備的選擇

所選刀具為YG6硬質合金可轉位外圓車刀。根據《切削用量簡明手冊》表1.1，由于CA6140機床的中心高為200mm（表1.30），故選刀桿尺寸B?H=16mm?25mm，刀片厚度為4.5mm。選擇車刀幾何形狀為卷屑孔帶倒棱型前刀面，前角V0=120，后角?0=60，主偏角Kv=900，副偏角Kv'=100，刃傾角?s=00，刀尖圓弧半徑rs=0.8mm。

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第四章

xxx機械加工工序設計

4.1 工序簡圖的繪制

工序卡如圖4-1所示

圖4-1 工序卡

4.2工序余量的確定

(1)確定毛坯的加工余量

根據毛坯制造方法采用的造型，查取《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-5，“軸套”零件材料采用灰鍛鐵制造。材料為45鋼，硬度HB為170—241，生產類型為大批量生產，采用鍛造毛坯。

（2）面的加工余量。

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根據工序要求，結合面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下： 粗銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》表3.2.23。其余量值規定為1.7~3.4mm，現取2.0mm。表3.2.27粗銑平面時厚度偏差取?0.28mm。

精銑：參照《機械加工工藝手冊》表2.3.59，其余量值規定為1mm。差等級選用CT7。再查表2.3.9可得鍛件尺寸公差為1.6mm。

4.3工序尺寸的確定

工序70 精車B面和φ30外圓面Ra1.6um 4.4切削用量的確定

工序70 精車B面和φ30外圓面Ra1.6um ①.確定切削深度ap

由于單邊余量為2.5mm，可在一次走刀內完成，故

ap=②.確定進給量f

根據《切削加工簡明實用手冊》可知：表1.4 刀桿尺寸為16mm?25mm，ap?4mm，工件直徑100～400之間時，進給量f=0.5～1.0mmr

按CA6140機床進給量（表2.2—9）在《機械制造工藝設計手冊》可知：

f=0.7mmr

確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗根據表1—30，CA6140機床進給機構允許進給力Fmax=3530N。

根據表1.21，當強度在174～207HBS時，ap?4mm，f?0.75mmr，Kr=450時，徑向進給力：FR=950N。

2.5=1.25mm 2切削時Ff的修正系數為KroFf=1.0，K?sFf=1.0，KkrFf=1.17（表1.29—2），湖北文理學院

故實際進給力為：

Ff=950?1.17=1111.5N

由于切削時進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選f=0.7mmr可用。

③.選擇刀具磨鈍標準及耐用度

根據《切削用量簡明使用手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1.5mm，車刀壽命T=60min。

④.確定切削速度V0

切削速度可根據公式計算，也可直接有表中查出。

根據《切削用量簡明使用手冊》表1.11，當YT15硬質合金刀加工硬度200～219HBS的鍛件，ap?4mm，f?0.75mmr，切削速度V=63mmin。

切削速度的修正系數為Ktv=1.0，Kmv=0.92，Ksv0.8，KTv=1.0，KKv=1.0（見表1.28），故：

V0'=VtKv=63?1.0?1.0?0.92?0.84?1.0?1.0（3-12）?48mmin

1000Vc'100048==120rmin（3-13）n=??127?D根據CA6140車床說明書選擇

n0=125rmin 這時實際切削速度Vc為：

Vc=?Dnc1000=??127?1251000?50mmin（3-14）

⑤.校驗機床功率

切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。

由《切削用量簡明使用手冊》表1.25，HBS=160～245，ap?3mm，f?0.75mmr，切削速度V?50mmin時，湖北文理學院

PC=1.7kw

切削功率的修正系數kkrPc=0.73，Kr0Pc=0.9，故實際切削時間的功率為：

PC=1.7?0.73=1.2kw 根據表1.30，當n=125rmin時，機床主軸允許功率為PE=5.9kw，PC?PE，故所選切削用量可在CA6140機床上進行，最后決定的切削用量為：

ap=1.25mm，f=0.7mmr，n=125rmin=2.08rs，V=50mmin 4.5時間定額估算 計算基本工時

t?l nf由《切削用量簡明使用手冊》表1.26，車削時的入切量及超切量y+?=1mm，則L=32+1

tm=

33=1.4min

125?0.7

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第五章

xxx專用夾具設計

5.1 夾具設計任務

車床夾具主要用于加工精車B面和φ30外圓面夾具。因而車床夾具的主要特點是工件加工表面的中心線與機床主軸的回轉軸線同軸。

（1）安裝在車床主軸上的夾具。這類夾具很多，有通用的三爪卡盤、四爪卡盤，花盤，頂尖等，還有自行設計的心軸；專用夾具通常可分為心軸式、夾頭式、卡盤式、角鐵式和花盤式。這類夾具的特點是加工時隨機床主軸一起旋轉，刀具做進給運動

定心式車床夾具 在定心式車床夾具上，工件常以孔或外圓定位，夾具采用定心夾緊機構。

角鐵式車床夾具 在車床上加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件的回轉端面時，由于零件形狀較復雜，難以裝夾在通用卡盤上，因而須設計專用夾具。這種夾具的夾具體呈角鐵狀，故稱其為角鐵式車床夾具。

花盤式車床夾具 這類夾具的夾具體稱花盤，上面開有若干個T形孔，安裝定位元件、夾緊元件和分度元件等輔助元件，可加工形狀復雜工件的外圓和內孔。這類夾具不對稱，要注意平衡。

（2）安裝在托板上的夾具。某些重型、畸形工件，常常將夾具安裝在托板上。刀具則安裝在車床主軸上做旋轉運動，夾具做進給運動。

由于后一類夾具應用很少，屬于機床改裝范疇。而生產中需自行設計的較多是安裝在車床主軸上的專用夾具，所以零件在車床上加工用專用夾具。

5.2 擬訂鉆床夾具結構方案與繪制夾具草圖

（1）定位裝置的設計特點和夾緊裝置的設計要求

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當加工回轉表面時，要求工件加工面的軸線與機床主軸軸線重合，夾具上定位裝置的結構和布置必須保證這一點。

當加工的表面與工序基準之間有尺寸聯系或相互位置精度要求時，則應以夾具的回轉軸線為基準來確定定位元件的位置。

工件的夾緊應可靠。由于加工時工件和夾具一起隨主軸高速回轉，故在加工過程中工件除受切削力矩的作用外，整個夾具還要受到重力和離心力的作用，轉速越高離心力越大，這些力不僅降低夾緊力，同時會使主軸振動。因此，夾緊機構必須具有足夠的夾緊力，自鎖性能好，以防止工件在加工過程中移動或發生事故。對于角鐵式夾具，夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。

（2）夾具與機床主軸的連接

車床夾具與機床主軸的連接精度對夾具的加工精度有一定的影響。因此，要求夾具的回轉軸線與臥式車床主軸軸線應具有盡可能小的同軸度誤差。

心軸類車床夾具以莫氏錐柄與機床主軸錐孔配合連接，用桿拉緊。有的心軸則以中心孔與車床前、后頂尖安裝使用。

根據徑向尺寸的大小，其它專用夾具在機床主軸上的安裝連接一般有兩種方式：

1)對于徑向尺寸D＜140mm，或D＜(2～3)d的小型夾具，一般用錐柄安裝在車床主軸的錐孔中，并用桿拉緊，如圖1-a所示。這種連接方式定心精度較高。

2)對于徑向尺寸較大的夾具，一般用過渡盤與車床主軸軸頸連接。過渡盤與主軸配合處的形狀取決于主軸前端的結構。

圖1-b所示的過渡盤，其上有一個定位圓孔按H7/h6或H7/js6與主軸軸頸相配合，并用紋和主軸連接。為防止停車和倒車時因慣性作用使兩者松開，可用壓板將過渡盤壓在主軸上。專用夾具則以其定位止口按H7/h6或H7/js6裝配在過渡盤的凸緣上，用釘緊固。這種連接方式的定心精度受配合間隙的影響。為了提高定心精度，可按找正圓校正夾具與機床主軸的同軸度。

對于車床主軸前端為圓錐體并有凸緣的結構，如圖1-c所示，過渡盤在其長

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錐面上配合定心，用活套在主軸上的母鎖緊，由鍵傳遞扭矩。這種安裝方式的定心精度較高，但端面要求緊貼，制造上較困難。

圖1-d所示是以主軸前端短錐面與過渡盤連接的方式。過渡盤推入主軸后，其端面與主軸端面只允許有0.05～0.1mm的間隙，用釘均勻擰緊后，即可保證端面與錐面全部接觸，以使定心準確、剛度好。

圖5-1 車床夾具與機床主軸的連接

過渡盤常作為車床附件備用，設計夾具時應按過渡盤凸緣確定專用夾具體的止口尺寸。過渡盤的材料通常為鍛鐵。各種車床主軸前端的結構尺寸，可查閱有關手冊

5.3 繪制夾具裝配總圖

夾具裝配體如圖5-2所示

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圖5-2夾具裝配體

5.4 夾具裝配圖上標注尺寸、配合和技術要求

1.零件加工表面不應有劃痕,擦傷等損傷零件表面的缺陷。2.本夾具用于CA6140車床,加工?30的孔和?35的內溝槽。3.工件以V形塊和帶擺動V形塊的回轉式螺旋壓板機構加緊。4.通過擰開鉸鏈上的螺母拉開壓板拆卸零件。

5.5 夾具專用零件圖設計繪制

夾具體裝配體如圖5-3所示

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圖5-3夾具體

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第六章 設計小結

通過近一個月的課程設計，使我們充分的掌握了一般的設計方法和步驟，不僅是對所學知識的一個鞏固，也從中得到新的啟發和感受，同時也提高了自己運用理論知識解決實際問題的能力，而且比較系統的理解了液壓設計的整個過程。在整個設計過程中，我本著實事求是的原則，抱著科學、嚴謹的態度，主要按照課本的步驟，到圖書館查閱資料，在網上搜索一些相關的資料和相關產品信息。這一次設計是大學四年來最系統、最完整的一次設計，也是最難的一次。在設計的時候不停的計算、比較、修改，再比較、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期間也遇到不少的困難和挫折，幸好有老師的指導和幫助，才能夠在設計中少走了一些彎路，順利的完成了設計。

本設計研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進一步深入，具體如下：（1）缺乏實際工廠經驗，對一些參數和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費。

（2）與夾具相關的刀具和量具的了解還不太清楚。

（3）系統的設計不太完善，在與計算機配合進行精確的數據采集和控制上還有一些不足。

（4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨損度在實際中尚不明確。

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參考文獻

[1] 劉德榮，組合夾具結構簡圖的初步探討，組合夾具，1982.(1)[2] 孫已德，機床夾具圖冊[M]，北京：機械工業出版社，1984：20-23。

[3] 貴州工學院機械制造工藝教研室，機床夾具結構圖冊[M]，貴陽：貴州任命出版社，1983：42-50。

[4] 劉友才，機床夾具設計[Ｍ]，北京：機械工業出版社，1992。

[5] 孟少龍，機械加工工藝手冊第1卷[M]，北京：機械工業出版社，1991。[6] 《金屬機械加工工藝人員手冊》修訂組，金屬機械加工工藝人員手冊[M]，上海：上海科學技術出版社，1979。

[7] 李洪，機械加工工藝師手冊[M]，北京：機械工業出版社，1990。

[8] 馬賢智，機械加工余量與公差手冊[M]，北京：中國標準出版社，1994。[9] 上海金屬切削技術協會，金屬切削手冊[M]，上海：上海科學技術出版社，1984。

[10] 周永強，高等學校課程設計指導[M]，北京：中國建材工業出版社，2002。[11] 薛源順,機床夾具設計(第二版)[M],機械工業出版社,2003.1 [12] 余光國，馬俊，張興發，機床夾具設計[M]，重慶：重慶大學出版社，1995。[13] 東北重型機械學院，洛陽農業機械學院，長春汽車廠工人大學，機床夾具設計手冊[M]，上海：上海科學技術出版社，1980。[14] 李慶壽，機械制造工藝裝備設計適用手冊[M]，銀州：寧夏人民出版社，1991。[15] 廖念釗，莫雨松，李碩根，互換性與技術測量[M]，中國計量出版社，2000：9-19。

[16] 哈爾濱工業大學,哈爾濱市教育局,專用機床夾具設計與制造,黑農江人民出版社,1979.12

[17] 樂兌謙，金屬切削刀具，機械工業出版社，2005：4-17。[18] Machine Tools N.chernor 1982.[19] Machine Tool Metalworking John L.Feirer 1973.[20] Handbook of Machine Tools Manfred weck 1984.[21] Sors l.fatigue design of machine components.oxford:pergramon press.1971

第三篇：機械加工工藝規程

機械加工工藝規程

10.1 工藝過程

10.1.1 生產過程與工藝過程(1)生產過程

生產過程是指把原材料(半成品)轉變為成品的全過程.機械產品的生產過程,一般包括: ①生產與技術的準備,如工藝設計和專用工藝裝備的設計和制造,生產計劃的編制,生產資料的準備;②毛坯的制造,如鑄造,鍛造,沖壓等;③零件的加工,如切削加工,熱處理,表面處理等;④產品的裝配,如總裝,部裝,調試檢驗和油漆等;⑤生產的服務,如原材料,外購件和工具的供應,運輸,保管等.機械產品的生產過程一般比較復雜,目前很多產品往往不是在一個工廠內單獨生產,而是由許多專業工廠共同完成的.例如:飛機制造工廠就需要用到許多其他工廠的產品(如發動機,電器設備,儀表等),相互協作共同完成一架飛機的生產過程.因此,生產過程即可以指整臺機器的制造過程,也可以是某一零部件的制造過程.(2)工藝過程

工藝過程是指在生產過程中改變生產對象的形狀,尺寸,相對位置和性質等,使其成為成品或半成品的過程.如毛坯的制造,機械加工,熱處理,裝配等均為工藝過程.在工藝過程中,若用機械加工的方法直接改變生產對象的形狀,尺寸和表面質量,使之成為合格零件的工藝過程,稱為機械加工工藝過程.同樣,將加工好的零件裝配成機器使之達到所要求的裝配精度并獲得預定技術性能的工藝過程,稱為裝配工藝過程.機械加工工藝過程和裝配工藝過程是機械制造工藝學研究的兩項主要內容.10.1.2 機械加工工藝過程的組成

機械加工工藝過程是由一個或若干個順序排列的工序組成的,而工序又可分為若干個安裝,工位,工步和走刀,毛坯就是依次通過這些工序的加工而變成為成品的.(1)工序

工序是指一個或一組工人,在一個工作地點對一個或同時對幾個工件所連續完成的那一部分工藝過程.區分工序的主要依據,是工作地點(或設備)是否變動和完成的那部分工藝內容是否連續.如圖 4.1所示的零件,孔1需要進行鉆孔和鉸孔,如果一批工件中,每個工件都是在一臺機床上依次地先鉆孔,而后鉸孔,則鉆孔和鉸孔就構成一個工序.如果將整批工件都是先進行鉆孔,然后整批工件再進行鉸孔,這樣鉆孔和鉸孔就分成兩個工序了.工序不僅是組成工藝過程的基本單元,也是制訂工時定額,配備工人,安排作業和進行質量檢驗的依據.通常把僅列出主要工序名稱的簡略工藝過程稱為工藝路線.(2)安裝與工位

工件在加工前,在機床或夾具上先占據一正確位置(定位),然后再夾緊的過程稱為裝夾.工件(或裝配單元)經一次裝夾后所完成的那一部分工藝內容稱為安裝.在一道工序中可以有一個或多個安裝.工件加工中應盡量減少裝夾次數,因為多一次裝夾就多一次裝夾誤差,而且增加了輔助時間.因此生產中常用各種回轉工作臺,回轉夾具或移動夾具等,以便在工件一次裝夾后,可使其處于不同的位置加工.為完成—定的工序內容,一次裝夾工件后,工件(或裝配單元)與夾具或設備的可動部分一起相對刀具或設備固定部分所占據的每一個位置,稱為工位.圖4.2所示為一種利用回轉工作臺在—次裝夾后順序完成裝卸工件,鉆孔,擴孔和鉸孔四個工位加工的實例.(3)工步與走刀

1)工步 工步是指被加工表面(或裝配時的連接表面)和切削(或裝配)工具不變的情況下所連續完成的那一部分工序.一個工序可以包括幾個工步,也可以只有一個工步.一般來說,構成工步的任一要素(加工表面,刀具及加工連續性)改變后,即成為一個新工步.但下面指出的情況應視為一個工步.①對于那些一次裝夾中連續進行的若干相同的工步應視為一個工步.如圖 4.1所示,兩孔1的加工,可以作為一個工步.② 為了提高生產率,有時用幾把刀具同時加工一個或幾個表面,此時也應視為一個工步.稱為復合工步.2)走刀 在一個工步內,若被加工表面切去的金屬層很厚,需分幾次切削,則每進行一次切削就是一次走刀.一個工步可以包括一次走刀或幾次走刀.10.1.3 機械加工生產類型和特點(1)生產綱領

企業在計劃期內生產的產品的數量和進度計劃稱為生產綱領.零件的年生產綱領.可按下式計算 N=Qn(1+a%+b%)

式中 N——零件的年生產綱領,件/年;Q——產品的年生產綱領,臺/年;n——每臺產品中該零件的數量,件/臺;a%--備品的百分率;b%--廢品的百分率.生產綱領的大小對生產組織形式和零件加工過程起著重要的作用,它決定了各工序所需專業化和自動化的程度,決定了所應選用的工藝方法和工藝裝備.(2)生產類型和工藝特點

企業(或車間,工段,班組,工作地)生產專業化程度的分類稱為生產類型.生產類型一般可分為:單件生產,成批生產,大量生產三種.1)單件生產 單件生產的基本特點是:生產的產品種類繁多,每種產品的產量很少,而且很少重復生產.例如,重型機械產品制造和新產品試制等都屬于單間生產.2)成批生產 成批生產的基本特點是:分批的生產相同的產品,生產呈周期性重復.如機床制造,電機制造等屬于成批生產,成批生產又可按其批量大小分為小批量生產,中批量生產,大批量生產三種類型.其中,小批量生產和大批生產的工藝特點分別與單件生產和大量生產的工藝特點類似;中批量生產的工藝特點.介于小批生產和大批生產之間.3)大量生產 大量生產的基本特點是:產量大,品種少,大多數工作長期重復的進行某個零件的某一道工序的加工.例如,汽車,拖拉機,軸承等的制造都屬于大量生產.生產類型的劃分除了與生產綱領有關外,還應考慮產品的大小及復雜程度,生產類型不同,產品制造的工藝方法,所用的設備和工藝裝備以及生產的組織形式等均不同.大批大量生產應盡可能采用高效率的設備和工藝方法,以提高生產率;單件小批生產應采用通用設備和工藝裝備,也可采用先進的數控機床,以降低各類生產類型的生產成本.10.2 機械加工工藝規程 10.2.1 概述

機械加工工藝規程是規定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一,它是在具體的生產條件下,把較為合理的工藝過程和操作方法,按照規定的形式書寫成工藝文件,經審批后用來指導生產.機械加工工藝規程一般包括以下內容:工件加工的工藝路線,各工序的具體內容及所用的設備和工藝裝備,工件的檢驗項目及檢驗方法,切削用量,時間定額等.10.2.1.1 機械加工藝規程的作用(1)是指導生產的重要技術文件

工藝規程是依據工藝學原理和工藝試驗,經過生產驗證而確定的,是科學技術和生產經驗的結晶.所以,它是獲得合格產品的技術保證,是指導企業生產活動的重要文件.正因為這樣,在生產中必須遵守工藝規程,否則常常會引起產品質量的嚴重下降,生產率顯著降低,甚至造成廢品.但是,工藝規程也不是固定不變的,工藝人員應總結工人的革新創造,可以根據生產實際情況,及時地汲取國內外的先進工藝技術,對現行工藝不斷地進行改進和完善,但必須要有嚴格的審批手續.(2)是生產組織和生產準備工作的依據

生產計劃的制訂,產品投產前原材料和毛坯的供應,工藝裝備的設計,制造與采購,機床負荷的調整,作業計劃的編排,勞動力的組織,工時定額的制訂以及成本的核算等,都是以工藝規程作為基本依據的.(3)是新建和擴建工廠(車間)的技術依據

在新建和擴建工廠(車間)時,生產所需要的機床和其它設備的種類,數量和規格,車間的面積,機床的布置,生產工人的工種,技術等級及數量,輔助部門的安排等都是以工藝規程為基礎,根據生產類型來確定.除此以外,先進的工藝規程也起著推廣和交流先進經驗的作用,典型工藝規程可指導同類產品的生產.10.2.1.2 工藝規程制訂的原則

工藝規程制訂的原則是優質,高產和低成本,即在保證產品質量的前提下,爭取最好的經濟效益.在具體制定時,還應注意下列問題: 1)技術上的先進性 在制訂工藝規程時,要了解國內外本行業工藝技術的發展,通過必要的工藝試驗,盡可能采用先進適用的工藝和工藝裝備.2)經濟上的合理性 在一定的生產條件下,可能會出現幾種能夠保證零件技術要求的工藝方案.此時應通過成本核算或相互對比,選擇經濟上最合理的方案,使產品生產成本最低.3)良好的勞動條件及避免環境污染 在制訂工藝規程時,要注意保證工人操作時有良好而安全的勞動條件.因此,在工藝方案上要盡量采取機械化或自動化措施,以減輕工人繁重的體力勞動.同時,要符合國家環境保護法的有關規定,避免環境污染.產品質量,生產率和經濟性這三個方面有時相互矛盾,因此,合理的工藝規程應用該處理好這些矛盾,體現這三者的統一.10.2.1.3 制訂工藝規程的原始資料 1)產品全套裝配圖和零件圖.2)產品驗收的質量標準.3)產品的生產綱領(年產量).4)毛坯資料 毛坯資料包括各種毛坯制造方法的技術經濟特征;各種型材的品種和規格,毛坯圖等;在無毛坯圖的情況下,需實際了解毛坯的形狀,尺寸及機械性能等.5)本廠的生產條件 為了使制訂的工藝規程切實可行,一定要考慮本廠的生產條件.如了解毛坯的生產能力及技術水平;加工設備和工藝裝備的規格及性能;工人技術水平以及專用設備與工藝裝備的制造能力等.6)國內外先進工藝及生產技術發展情況 工藝規程的制訂,要經常研究國內外有關工藝技術資料,積極引進適用的先進工藝技術,不斷提高工藝水平,以獲得最大的經濟效益.7)有關的工藝手冊及圖冊.10.2.1.4 制訂工藝規程的步驟

1)計算年生產綱領,確定生產類型.2)分析零件圖及產品裝配圖,對零件進行工藝分析.3)選擇毛坯.4)擬訂工藝路線.5)確定各工序的加工余量,計算工序尺寸及公差.6)確定各工序所用的設備及刀具,夾具,量具和輔助工具.7)確定切削用量及工時定額.8)確定各主要工序的技術要求及檢驗方法.9)填寫工藝文件.在制訂工藝規程的過程中,往往要對前面已初步確定的內容進行調整,以提高經濟效益.在執行工藝規程過程中,可能會出現前所未料的情況,如生產條件的變化,新技術,新工藝的引進,新材料,先進設備的應用等,都要求及時對工藝規程進行修訂和完善.10.2.1.5 工藝文件的格式

將工藝規程的內容,填入一定格式的卡片,即成為生產準備和施工依據的工藝文件.常用的工藝文件格式有下列幾種:(1)綜合工藝過程卡片

這種卡片以工序為單位,簡要地列出了整個零件加工所經過的工藝路線(包括毛坯制造,機械加工和熱處理等),它是制訂其它工藝文件的基礎,也是生產技術準備,編排作業計劃和組織生產的依據.在這種卡片中,由于各工序的說明不夠具體,故一般不能直接指導工人操作,而多作生產管理方面使用.但是,在單件小批生產中,由于通常不編制其它較詳細的工藝文件,而是以這種卡片指導生產.機械加工工藝卡片是以工序為單位,詳細說明整個工藝過程的工藝文件.它是用來指導工人生產和幫助車間管理人員和技術人員掌握整個零件加工過程的一種主要技術文件,廣泛用于成批生產的零件和小批生產中的重要零件.(3)機械加工工序卡片

機械加工工序卡片是根據工藝卡片為毎一道工序制訂的.它更詳細地說明整個零件各個工序的加工要求,是用來具體指導工人操作的工藝文件.在這種卡片上,要畫出工序簡圖,注明該工序每一工步的內容,工藝參數,操作要求以及所用的設備和工藝裝備.工序簡圖就是按一定比例用較小的投影繪出工序圖,可略去圖中的次要結構和線條,主視圖方向盡量與零件在機床上的安裝方向相一致,本工序的加工表面用粗實線或紅色粗實線表示,零件的結構,尺寸要與本工序加工后的情況相符合,并標注出本工序加工尺寸及上下偏差,加工表面粗糙度和工件的定位及夾緊情況.用于大批量生產的零件.10.2.2 零件的工藝分析

在制訂零件的機械加工工藝規程時,首先要對照產品裝配圖分析零件圖,熟悉該產品的用途,性能及工作條件,明確零件在產品中的位置,作用及相關零件的位置關系;了解并研究各項技術條件制定的依據,找出其主要技術要求和技術關鍵,以便在擬定工藝規程時采用適當的措施加以保證.然后著重對零件進行結構分析和技術要求的分析.10.2.2.1 零件結構分析

零件的結構分析主要包括以下三方面:(1)零件表面的組成和基本類型

盡管組成零件的結構多種多樣,但從形體上加以分析,都是由一些基本表面和特形表面組成的.基本表面有內外圓柱表面,圓錐表面和平面等;特形表面主要有螺旋面,漸開線齒形表面,圓弧面(如球面)等.在零件結構分析時,根據機械零件不同表面的組合形成零件結構上的特點,就可選擇與其相適應的加工方法和加工路線,例如外圓表面通常由車削或磨削加工;內孔表面則通過鉆,擴,鉸,鏜和磨削等加工方法獲得.機械零件不同表面的組合形成零件結構上的特點.在機械制造中,通常按零件結構和工藝過程的相似性,將各類零件大致分為軸類零件,套類零件,箱體類零件,齒輪類零件和叉架類零件等.(2)主要表面與次要表面區分

根據零件各加工表面要求的不同,可以將零件的加工表面劃分為主要加工表面和次要加工表面;這樣,就能在工藝路線擬定時,做到主次分開以保證主要表面的加工精度.(3)零件的結構工藝性

所謂零件的結構工藝性是指零件在滿足使用要求的前提下,制造該零件的可行性和經濟性.功能相同的零件,其結構工藝性可以有很大差異.所謂結構工藝性好,是指在現有工藝條件下,既能方便制造又有較低的制造成本.10.2.2.2 零件的技術要求分析

零件圖樣上的技術要求,既要滿足設計要求,又要便于加工,而且齊全和合理.其技術要求包括下列幾個方面: 1)加工表面的尺寸精度,形狀精度和表面質量;2)各加工表面之間的相互位置精度;3)工件的熱處理和其它要求,如動平衡,鍍鉻處理,去磁等.零件的尺寸精度,形狀精度,位置精度和表面粗糙度的要求,對確定機械加工工藝方案和生產成本影響很大.因此,必須認真審查,以避免過高的要求使加工工藝復雜化和增加不必要的費用.在認真分析了零件的技術要求后,結合零件的結構特點,對零件的加工工藝過程便有一個初步的輪廓.加工表面的尺寸精度,表面粗糙度和有無熱處理要求,決定了該表面的最終加工方法,進而得出中間工序和粗加工工序所采用的加工方法.如,軸類零件上 IT7 級精度,表面粗糙度 R a 1.6 μ m 的軸頸表面,若不淬火,可用粗車,半精車,精車最終完成;若淬火,則最終加工方法選磨削,磨削前可采用粗車,半精車(或精車)等加工方法加工.表面間的相互位置精度,基本上決定了各表面的加工順序.10.2.3 毛坯的選擇

毛坯的確定,不僅影響毛坯制造的經濟性,而且影響機械加工的經濟性.所以在確定毛坯時,既要考慮熱加工方面的因素,也要兼顧冷加工方面的要求,以便從確定毛坯這一環節中,降低零件的制造成本.10.2.3.1 機械加工中常用毛坯的種類

毛坯的種類很多,同一種毛坯又有多種制造方法,機械制造中常用的毛坯有以下幾種:(1)鑄件

形狀復雜的零件毛坯,宜采用鑄造方法制造.目前鑄件大多用砂型鑄造,它又分為木模手工造型和金屬模機器造型.木模手工造型鑄件精度低,加工表面余量大,生產率低,適用于單件小批生產或大型零件的鑄造.金屬模機器造型生產率高,鑄件精度高,但設備費用高,鑄件的重量也受到限制,適用于大批量生產的中小鑄件.其次,少量質量要求較高的小型鑄件可采用特種鑄造(如壓力鑄造,離心制造和熔模鑄造等).(2)鍛件

機械強度要求高的鋼制件,一般要用鍛件毛坯.鍛件有自由鍛造鍛件和模鍛件兩種.自由鍛造鍛件可用手工鍛打(小型毛坯), 機械錘鍛(中型毛坯)或壓力機壓鍛(大型毛坯)等方法獲得.這種鍛件的精度低,生產率不高,加工余量較大,而且零件的結構必須簡單;適用于單件和小批生產,以及制造大型鍛件.模鍛件的精度和表面質量都比自由鍛件好,而且鍛件的形狀也可較為復雜,因而能減少機械加工余量.模鍛的生產率比自由鍛高得多,但需要特殊的設備和鍛模,故適用于批量較大的中小型鍛件.(3)型材

型材按截面形狀可分為:圓鋼,方鋼,六角鋼,扁鋼,角鋼,槽鋼及其它特殊截面的型材.型材有熱軋和冷拉兩類.熱軋的型材精度低,但價格便宜,用于一般零件的毛坯;冷拉的型材尺寸較小,精度高,易于實現自動送料,但價格較高,多用于批量較大的生產,適用于自動機床加工.(4)焊接件

焊接件是用焊接方法而獲得的結合件,焊接件的優點是制造簡單,周期短,節省材料,缺點是抗振性差,變形大,需經時效處理后才能進行機械加工.除此之外,還有沖壓件,冷擠壓件,粉末冶金等其它毛坯.10.2.3.2 毛坯種類選擇中應注意的問題(1)零件材料及其力學性能

零件的材料大致確定了毛坯的種類.例如材料為鑄鐵和青銅的零件應選擇鑄件毛坯;鋼質零件形狀不復雜,力學性能要求不太高時可選型材;重要的鋼質零件,為保證其力學性能,應選擇鍛件毛坯.(2)零件的結構形狀與外形尺寸

形狀復雜的毛坯,一般用鑄造方法制造.薄壁零件不宜用砂型鑄造;中小型零件可考慮用先進的鑄造方法;大型零件可用砂型鑄造.一般用途的階梯軸,如各階梯直徑相差不大,可用圓棒料;如各階梯直徑相差較大,為減少材料消耗和機械加工的勞動量,則宜選擇鍛件毛坯.尺寸大的零件一般選擇自由鍛造;中小型零件可選擇模鍛件;一些小型零件可做成整體毛坯.(3)生產類型

大量生產的零件應選擇精度和生產率都比較高的毛坯制造方法,如鑄件采用金屬模機器造型或精密鑄造;鍛件采用模鍛,精鍛;型材采用冷軋或冷拉型材;零件產量較小時應選擇精度和生產率較低的毛坯制造方法.(4)現有生產條件

確定毛坯的種類及制造方法,必須考慮具體的生產條件,如毛坯制造的工藝水平,設備狀況以及對外協作的可能性等.(5)充分考慮利用新工藝,新技術和新材料

隨著機械制造技術的發展,毛坯制造方面的新工藝,新技術和新材料的應用也發展很快.如精鑄,精鍛,冷擠壓,粉末冶金和工程塑料等在機械中的應用日益增加.采用這些方法大大減少了機械加工量,有時甚至可以不再進行機械加工就能達到加工要求,其經濟效益非常顯著.我們在選擇毛坯時應給予充分考慮,在可能的條件下,盡量采用.10.2.3.3 毛坯形狀和尺寸的確定

毛坯形狀和尺寸,基本上取決于零件形狀和尺寸.零件和毛坯的主要差別,在于在零件需要加工的表面上,加上一定的機械加工余量,即毛坯加工余量.毛坯制造時,同樣會產生誤差,毛坯制造的尺寸公差稱為毛坯公差.毛坯加工余量和公差的大小,直接影響機械加工的勞動量和原材料的消耗,從而影響產品的制造成本.所以現代機械制造的發展趨勢之一,便是通過毛坯精化,使毛坯的形狀和尺寸盡量和零件一致,力求作到少,無切削加工.毛坯加工余量和公差的大小,與毛坯的制造方法有關,生產中可參考有關工藝手冊或有關企業,行業標準來確定.在確定了毛坯加工余量以后,毛坯的形狀和尺寸,除了將毛坯加工余量附加在零件相應的加工表面上外,還要考慮毛坯制造,機械加工和熱處理等多方面工藝因素的影響.下面僅從機械加工工藝的角度,分析確定毛坯的形狀和尺寸時應考慮的問題.(1)工藝搭子的設置

有些零件,由于結構的原因,加工時不易裝夾穩定,為了裝夾方便迅速,可在毛坯上制出凸臺,即所謂的工藝搭子.工藝搭子只在裝夾工件時用,零件加工完成后,一般都要切掉,但如果不影響零件的使用性能和外觀質量時,可以保留.(2)整體毛坯的采用

在機械加工中,有時會遇到如磨床主軸部件中的三瓦軸承,發動機的連桿和車床的開合螺母等類零件.為了保證這類零件的加工質量和加工時方便,常做成整體毛坯,加工到一定階段后再切開.(3)合件毛坯的采用

為了便于加工過程中的裝夾,對于一些形狀比較規則的小形零件,如 T 形鍵,扁螺母,小隔套等,應將多件合成一個毛坯,待加工到一定階段后或者大多數表面加工完畢后,再加工成單件.圖5.3a 為 T815 汽車上的一個扁螺母.毛坯取一長六方鋼, 圖 5.3b 表示在車床上先車槽,倒角;圖 5.3c 表示在車槽及倒角后,用 24.5mm 的鉆頭鉆孔.鉆孔的同時也就切成若干個單件.合件毛坯,在確定其長度尺寸時,既要考慮切割刀具的寬度和零件的個數,還應考慮切成單件后,切割的端面是否需要進一步加工,若要加工,還應留有一定的加工余量.在確定了毛坯種類,形狀和尺寸后,還應繪制一張毛坯圖,作為毛坯生產單位的產品圖樣.繪制毛坯圖,是在零件圖的基礎上,在相應的加工表面上加上毛坯余量.但繪制時還要考慮毛坯的具體制造條件,如鑄件上的孔,鍛件上的孔和空檔,法蘭等的最小鑄出和鍛出條件;鑄件和鍛件表面的起模斜度(拔模斜度)和圓角;分型面和分模面的位置等.并用雙點劃線在毛坯圖中表示出零件的表面,以區別加工表面和非加工表面.10.2.4 工藝路線的擬訂

工藝路線的擬訂是制訂工藝規程的關鍵,它制訂的是否合理,直接影響到工藝規程的合理性,科學性和經濟性.工藝路線擬訂的主要任務是選擇各個表面的加工方法和加工方案,確定各個表面的加工順序以及工序集中與分散的程度,合理選用機床和刀具,確定所用夾具的大致結構等.關于工藝路線的擬訂,經過長期的生產實踐已總結出一些帶有普遍性的工藝設計原則,但在具體擬訂時,特別要注意根據生產實際靈活應用.10.2.4.1 表面加工方案的選擇

(1)各種加工方法所能達到的經濟精度及表面粗糙度

為了正確選擇表面加工方法,首先應了解各種加工方法的特點和掌握加工經濟精度的概念.任何一種加工方法可以獲得的加工精度和表面粗糙度均有一個較大的范圍.例如,精細的操作,選擇低的切削用量,可以獲得較高的精度,但又會降低生產率,提高成本;反之,如增大切削用量提高生產率,雖然成本降低了,但精度也降低了.所以對一種加工方法,只有在一定的精度范圍內才是經濟的,這一定范圍的精度是指在正常的加工條件下(采用符合質量的標準設備,工藝裝備和標準技術等級的工人,不延長加工時間)所能保證的加工精度.這一定范圍的精度稱為經濟精度.相應的粗糙度稱為經濟表面粗糙度.各種加工方法所能達到的加工經濟精度和表面粗糙度,以及各種典型表面的加工方案在機械加工手冊中都能查到.這里要指出的是,加工經濟精度的數值并不是一成不變的,隨著科學技術的發展,工藝技術的改進,加工經濟精度會逐步提高.(2)選擇表面加工方案時考慮的因素

選擇表面加工方案,一般是根據經驗或查表來確定,再結合實際情況或工藝試驗進行修改.表面加工方案的選擇,應同時滿足加工質量,生產率和經濟性等方面的要求,具體選擇時應考慮以下幾方面的因素: 1)選擇能獲得相應經濟精度的加工方法 例如加工精度為 IT7 ,表面粗糙度為 Ra0.4 m 的外圓柱面,通過精細車削是可以達到要求的,但不如磨削經濟.2)零件材料的可加工性能 例如淬火鋼的精加工要用磨削,有色金屬圓柱面的精加工為避免磨削時堵塞砂輪,則要用高速精細車或精細鏜(金剛鏜).3)工件的結構形狀和尺寸大小 例如對于加工精度要求為 IT7 的孔,采用鏜削,鉸削,拉削和磨削均可達到要求.但箱體上的孔,一般不宜選用拉孔或磨孔,而宜選擇鏜孔(大孔)或鉸孔(小孔).4)生產類型 大批量生產時,應采用高效率的先進工藝,例如用拉削方法加工孔和平面,用組合銑削或磨削同時加工幾個表面,對于復雜的表面采用數控機床及加工中心等;單件小批生產時,宜采用刨削,銑削平面和鉆,擴,鉸孔等加工方法,避免盲目地采用高效加工方法和專用設備而造成經濟損失.5)現有生產條件 充分利用現有設備和工藝手段,發揮工人的創造性,挖掘企業潛力,創造經濟效益.10.2.4.2 加工階段的劃分(1)劃分方法

零件的加工質量要求較高時,都應劃分加工階段.一般劃分為粗加工,半精加工和精加工三個階段.如果零件要求的精度特別高,表面粗糙度很細時,還應増加光整加工和超精密加工階段.各加工階段的主要任務是: 1)粗加工階段 主要任務是切除毛坯上各加工表面的大部分加工余量,使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品.因此,應采取措施盡可能提高生產率.同時要為半精加工階段提供精基準,并留有充分均勻 的加工余量,為后續工序創造有利條件.2)半精加工階段 達到一定的精度要求,并保證留有一定的加工余量,為主要表面的精加工作準備.同時完成一些次要表面的加工(如緊固孔的鉆削,攻螺紋,銑鍵槽等).3)精加工階段 主要任務是保證零件各主要表面達到圖紙規定的技術要求.4)光整加工階段 對精度要求很高(IT6 以上),表面粗糙度很小(小于 R a 0.2 m)的零件,需安排光整加工階段.其主要任務是減小表面粗糙度或進一步提高尺寸精度和形狀精度.(2)劃分加工階段的原因

1)保證加工質量的需要 零件在粗加工時,由于要切除掉大量金屬,因而會產生較大的切削力和切削熱,同時也需要較大的夾緊力,在這些力和熱的作用下,零件會產生較大的變形.而且經過粗加工后零件的內應力要重新分布,也會使零件發生變形.如果不劃分加工階段而連續加工,就無法避免和修正上述原因所引起的加工誤差.加工階段劃分后,粗加工造成的誤差,通過半精加工和精加工可以得到修正,并逐步提高零件的加工精度和表面質量,保證了零件的加工要求.2)合理使用機床設備的需要 粗加工一般要求功率大,剛性好,生產率高而精度不高的機床設備.而精加工需采用精度高的機床設備,劃分加工階段后就可以充分發揮粗,精加工設備各自性能的特點,避免以粗干精,做到合理使用設備.這樣不但提高了粗加工的生產效率,而且也有利于保持精加工設備的精度和使用壽命.3)及時發現毛坯缺陷 毛坯上的各種缺陷(如氣孔,砂眼,夾渣或加工余量不足等),在粗加工后即可被發現,便于及時修補或決定報廢,以免繼續加工后造成工時和加工費用的浪費.4)便于安排熱處理 熱處理工序使加工過程劃分成幾個階段,如精密主軸在粗加工后進行去除應力的人工時效處理,半精加工后進行淬火,精加工后進行低溫回火和冰冷處理,最后再進行光整加工.這幾次熱處理就把整個加工過程劃分為粗加工——半精加工——精加工——光整加工階段.在零件工藝路線擬訂時,一般應遵守劃分加工階段這一原則,但具體應用時還要根據零件的情況靈活處理,例如對于精度和表面質量要求較低而工件剛性足夠,毛坯精度較高,加工余量小的工件,可不劃分加工階段.又如對一些剛性好的重型零件,由于裝夾吊運很費時,也往往不劃分加工階段而在一次安裝中完成粗精加工.還需指出的是,將工藝過程劃分成幾個加工階段是對整個加工過程而言的,不能單純從某一表面的加工或某一工序的性質來判斷.例如工件的定位基準,在半精加工階段甚至在粗加工階段就需要加工得很準確,而在精加工階段中安排某些鉆孔之類的粗加工工序也是常有的.10.2.4.3 工序的劃分

工序集中就是零件的加工集中在少數工序內完成,而每一道工序的加工內容卻比較多;工序分散則相反,整個工藝過程中工序數量多,而每一道工序的加工內容則比較少.(1)工序集中的特點

① 有利于采用高生產率的專用設備和工藝裝備,如采用多刀多刃,多軸機床,數控機床和加工中心等,從而大大提高生產率.② 減少了工序數目,縮短了工藝路線,從而簡化了生產計劃和生產組織工作.③ 減少了設備數量,相應地減少了操作工人和生產面積.④ 減少了工件安裝次數,不僅縮短了輔助時間,而且在一次安裝下能加工較多的表面,也易于保證這些表面的相對位置精度.⑤ 專用設備和工藝裝置復雜,生產準備工作和投資都比較大,尤其是轉換新產品比較困難.(2)工序分散特點 ① 設備和工藝裝備結構都比較簡單,調整方便,對工人的技術水平要求低.② 可采用最有利的切削用量,減少機動時間.③ 容易適應生產產品的變換.④ 設備數量多,操作工人多,占用生產面積大.工序集中和工序分散各有特點;在擬訂工藝路線時,工序是集中還是分散,即工序數量是多還是少,主要取決于生產規模和零件的結構特點及技術要求.在一般情況下,單件小批生產時,多將工序集中.大批量生產時,既可采用多刀,多軸等高效率機床將工序集中,也可將工序分散后組織流水線生產;目前的發展趨勢是傾向于工序集中.10.2.4.4 工序順序的安排(1)機械加工工序的安排

1)基準先行 零件加工一般多從精基準的加工開始,再以精基準定位加工其它表面.因此,選作精基準的表面應安排在工藝過程起始工序先進行加工,以便為后續工序提供精基準.例如軸類零件先加工兩端中心孔,然后再以中心孔作為精基準,粗,精加工所有外圓表面.齒輪加工則先加工內孔及基準端面,再以內孔及端面作為精基準,粗,精加工齒形表面.2)先粗后精 精基準加工好以后,整個零件的加工工序,應是粗加工工序在前,相繼為半精加工,精加工及光整加工.按先粗后精的原則先加工精度要求較高的主要表面,即先粗加工再半精加工各主要表面,最后再進行精加工和光整加工.在對重要表面精加工之前,有時需對精基準進行修整,以利于保證重要表面的加工精度,如主軸的高精度磨削時,精磨和超精磨削前都須研磨中心孔;精密齒輪磨齒前,也要對內孔進行磨削加工.3)先主后次 根據零件的功用和技術要求.先將零件的主要表面和次要表面分開,然后先安排主要表面的加工,再把次要表面的加工工序插入其中.次要表面一般指鍵槽,螺孔,銷孔等表面.這些表面一般都與主要表面有一定的相對位置要求,應以主要表面作為基準進行次要表面加工,所以次要表面的加工一般放在主要表面的半精加工以后,精加工以前一次加工結束.也有放在最后加工的,但此時應注意不要碰傷已加工好的主要表面.4)先面后孔 對于箱體,底座,支架等類零件,平面的輪廓尺寸較大,用它作為精基準加工孔,比較穩定可靠,也容易加工,有利于保證孔的精度.如果先加工孔,再以孔為基準加工平面,則比較困難,加工質量也受影響.(2)熱處理工序的安排

熱處理可用來提高材料的力學性能,改善工件材料的加工性能和消除內應力,其安排主要是根據工件的材料和熱處理目的來進行.熱處理工藝可分為兩大類:預備熱處理和最終熱處理.1)預備熱處理 預備熱處理的目的是改善加工性能,消除內應力和為最終熱處理準備良好的金相組織.其熱處理工藝有退火,正火,時效,調質等.① 退火和正火.退火和正火用于經過熱加工的毛坯.含碳量高于 0.5 %的碳鋼和合金鋼,為降低其硬度易于切削,常采用退火處理;含碳量低于 0.5 %的碳鋼和合金鋼,為避免其硬度過低切削時粘刀,而采用正火處理.退火和正火尚能細化晶粒,均勻組織,為以后的熱處理做準備.退火和正火常安排在毛坯制造之后,粗加工之前進行.② 時效處理.時效處理主要用于消除毛坯制造和機械加工中產生的內應力.為減少運輸工作量,對于一般精度的零件,在精加工前安排一次時效處理即可.但精度要求較高的零件(如坐標鏜床的箱體等),應安排兩次或數次時效處理工序.簡單零件一般可不進行時效處理.除鑄件外,對于一些剛性較差的精密零件(如精密絲杠),為消除加工中產生的內應力,穩定零件加工精度,常在粗加工,半精加工之間安排多次時效處理.有些軸類零件加工,在校直工序后也要安排時效處理.③ 調質.調質即是在淬火后進行高溫回火處理,它能獲得均勻細致的回火索氏體組織,為以后的表面淬火和滲氮處理時減少變形做準備,因此調質也可作為預備熱處理.由于調質后零件的綜合力學性能較好,對某些硬度和耐磨性要求不高的零件,也可作為最終熱處理工序.2)最終熱處理 最終熱處理的目的是提高硬度,耐磨性和強度等力學性能.① 淬火.淬火有表面淬火和整體淬火.其中表面淬火因為變形,氧化及脫碳較小而應用較廣,而且表面淬火還具有外部強度高,耐磨性好,而內部保持良好的韌性,抗沖擊力強的優點.為提高表面淬火零件的機械性能,常需進行調質或正火等熱處理作為預備熱處理.其一般工藝路線為:下料一鍛造一正火(退火)一粗加工一調質一半精加工一表面淬火一精加工.② 滲碳淬火.滲碳淬火適用于低碳鋼和低合金鋼,先提高零件表層的含碳量,經淬火后使表層獲得高的硬度,而心部仍保持一定的強度和較高的韌性和塑性.滲碳分整體滲碳和局部滲碳.局部滲碳時對不滲碳部分要采取防滲措施(鍍銅或鍍防滲材料).由于滲碳淬火變形大,且滲碳深度一般在 0.5~2mm 之間,所以滲碳工序一般安排在半精加工和精加工之間.其工藝路線一般為:下料一鍛造一正火一粗,半精加工一滲碳淬火一精加工.當局部滲碳零件的不滲碳部分,采用加大余量后切除多余的滲碳層的工藝方案時,切除多余滲碳層的工序應安排在滲碳后,淬火前進行.③ 滲氮處理.滲氮是使氮原子滲入金屬表面獲得一層含氮化合物的處理方法.滲氮層可以提高零件表面的硬度,耐磨性,疲勞強度和抗蝕性.由于滲氮處理溫度較低,變形小,且滲氮層較薄(一般不超過 0.6 ～ 0.7mm),因此滲氮工序應盡量靠后安排,常安排在精加工之間進行.為減小滲氮時的變形,在切削后一般需進行消除應力的高溫回火.(3)檢驗工序的安排

檢驗工序一般安排在粗加工后,精加工前;送往外車間前后;重要工序和工時長的工序前后;零件加工結束后,入庫前.(4)其它工序的安排

1)表面強化工序 如滾壓,噴丸處理等,一般安排在工藝過程的最后.2)表面處理工序 如發藍,電鍍等一般安排在工藝過程的最后.3)探傷工序 如 X 射線檢查,超聲波探傷等多用于零件內部質量的檢查,一般安排在工藝過程的開始.磁力探傷,熒光檢驗等主要用于零件表面質量的檢驗,通常安排在該表面加工結束以后.4)平衡工序 包括動,靜平衡,一般安排在精加工以后.在安排零件的工藝過程中,不要忽視去毛刺,倒棱和清洗等輔助工序.在銑鍵槽,齒面倒角等工序后應安排去毛刺工序.零件在裝配前都應安排清洗工序,特別在研磨等光整加工工序之后,更應注意進行清洗工序,以防止殘余的磨料嵌入工件表面,加劇零件在使用中的磨損.10.2.5 加工余量的確定

10.2.5.1 加工余量的概念及其影響因素

在選擇了毛坯,擬訂出加工工藝路線之后,就需確定加工余量,計算各工序的工序尺寸.加工余量大小與加工成本有密切關系,加工余量過大不僅浪費材料,而且增加切削工時,增大刀具和機床的磨損,從而增加成本;加工余量過小,會使前一道工序的缺陷得不到糾正,造成廢品,從而也使成本增加,因此,合理地確定加工余量,對提高加工質量和降低成本都有十分重要的意義.(1)加工余量的概念

在機械加工過程中從加工表面切除的金屬層厚度稱為加工余量.加工余量分為工序余量和加工總余量.工序余量是指為完成某一道工序所必須切除的金屬層厚度,即相鄰兩工序的工序尺寸之差.加工總余量是指由毛坯變為成品的過程中,在某加工表面上所切除的金屬層總厚度,即毛坯尺寸與零件圖設計尺寸之差.由于毛坯尺寸和各工序尺寸不可避免地存在公差,因此無論是加工總余量還是工序余量實際上是個變動值,因而加工余量又有基本余量,最大余量和最小余量之分,通常所說的加工余量是指基本余量.加工余量,工序余量的公差標注應遵循“入體原則”即:“毛坯尺寸按雙向標注上,下偏差;被包容表面尺寸上偏差為零,也就是基本尺寸為最大極限尺寸(如軸);對包容面尺寸下偏差為零,也就是基本尺寸為最小極限尺寸(如內孔).加工過程中,工序完成后的工件尺寸稱為工序尺寸.由于存在加工誤差,各工序加工后的尺寸也有一定的公差,稱為工序公差.工序公差帶的布置也采用”入體原則“法.表示加工余量及其公差的關系,不論是被包容面還是包容面,其加工總余量均等于各工序余量之和.Z = Z + Z + Z + …

加工余量還有雙邊余量和單邊余量之分,平面加工余量是單邊余量,它等于實際切削的金屬層厚度.對于外圓和孔等回轉表面,加工余量是指雙邊余量,即以直徑方向計算,實際切削的金屬為加工余量數值的一半.(2)確定加工余量應考慮的因素

為切除前工序在加工時留下的各種缺陷和誤差的金屬層,又考慮到本工序可能產生的安裝誤差而不致使工件報廢,必須保證一定數值的最小工序余量.為了合理確定加工余量,首先必須了解影響加工余量的因素.影響加工余量的主要因素有: 1)前工序的尺寸公差 由于工序尺寸有公差,上工序的實際工序尺寸有可能出現最大或最小極限尺寸.為了使上工序的實際工序尺寸在極限尺寸的情況下,本工序也能將上工序留下的表面粗糙度和缺陷層切除,本工序的加工余量應包括上工序的公差.2)前工序的形狀和位置公差 當工件上有些形狀和位置偏差不包括在尺寸公差的范圍內時,這些誤差又必須在本工序加工糾正,在本工序的加工余量中必須包括它.3)前工序的表面粗糙度和表面缺陷 為了保證加工質量,本工序必須將上工序留下的表面粗糙度和缺陷層切除.4)本工序的安裝誤差 安裝誤差包括工件的定位誤差和夾緊誤差,若用夾具裝夾,還應有夾具在機床上的裝夾誤差.這些誤差會使工件在加工時的位置發生偏移,所以加工余量還必須考慮安裝誤差的影響.10.2.5.2 確定加工余量的方法

確定加工余量的方法有 3 種:分析計算法,經驗估算法和查表修正法.(1)分析計算法

本方法是根據有關加工余量計算公式和一定的試驗資料,對影響加工余量的各項因素進行分析和綜合計算來確定加工余量.用這種方法確定加工余量比較經濟合理,但必須有比較全面和可靠的試驗資料.目前,只在材料十分貴重,以及軍工生產或少數大量生產的工廠中采用.(2)經驗估算法

本方法是根據工廠的生產技術水平,依靠實際經驗確定加工余量.為防止因余量過小而產生廢品,經驗估計的數值總是偏大,這種方法常用于單件小批量生產.(3)查表修正法

此法是根據各工廠長期的生產實踐與試驗研究所積累的有關加工余量數據,制成各種表格并匯編成手冊,確定加工余量時,查閱有關手冊,再結合本廠的實際情況進行適當修正后確定,目前此法應用較為普遍.10.2.6 工序尺寸及其公差的確定

機械加工過程中,工件的尺寸在不斷地變化,由毛坯尺寸到工序尺寸,最后達到設計要求的尺寸.在這個變化過程中,加工表面本身的尺寸及各表面之間的尺寸都在不斷地變化,這種變化無論是在一個工序內部,還是在各個工序之間都有一定的內在聯系.應用尺寸鏈理論去揭示它們之間的內在關系,掌握它們的變化規律是合理確定工序尺寸及其公差和計算各種工藝尺寸的基礎,因此,本節先介紹工藝尺寸鏈的基本概念,然后分析工藝尺寸鏈的計算方法以及工藝尺寸鏈的應用.10.2.6.1 工藝尺寸鏈的概念(1)工藝尺寸鏈的定義

在零件的加工過程中,為了加工和檢驗的方便,有時需要進行一些工藝尺寸的計算.為使這種計算迅速準確,按照尺寸鏈的基本原理,將這些有關尺寸以一定順序首尾相連排列成一封閉的尺寸系統,即構成了零件的工藝尺寸鏈,簡稱工藝尺寸鏈.(2)工藝尺寸鏈的組成

① 環 組成工藝尺寸鏈的各個尺寸都稱為工藝尺寸鏈的環.② 封閉環 工藝尺寸鏈中間接得到的環稱為封閉環.封閉環以下角標” 0 “表示,如” A 0 “,” L “.③ 組成環 除封閉環以外的其它環都稱為組成環.組成環分增環和減環兩種.④ 增環 當其余各組成環保持不變,某一組成環增大,封閉環也隨之增大,該環即為增環.一般在該環尺寸的代表符號上,加一向右的箭頭表示.⑤ 減環 當其余各組成環保持不變,某一組成環增大,封閉環反而減小,該環即為減環.一般在該尺寸的代表符號上,加一向左的箭頭表示.(3)工藝尺寸鏈的特征

① 關聯性 組成工藝尺寸鏈的各尺寸之間必然存在著一定的關系,相互無關的尺寸不組成工藝尺寸鏈.工藝尺寸鏈中每一個組成環不是增環就是減環,其尺寸發生變化都要引起封閉環的尺寸變化.對工藝尺寸鏈中的封閉環尺寸沒有影響的尺寸,就不是該工藝尺寸鏈的組成環.② 封閉性 尺寸鏈必須是一組首尾相接并構成一個封閉圖形的尺寸組合,其中應包含一個間接得到的尺寸.不構成封閉圖形的尺寸組合就不是尺寸鏈.(4)建立工藝尺寸鏈的步驟

① 確定封閉環 即加工后間接得到的尺寸.② 查找組成環 從封閉環一端開始,按照尺寸之間的聯系,首尾相連,依次畫出對封閉環有影響的尺寸,直到封閉環的另一端,形成一個封閉圖形,就構成一個工藝尺寸鏈.查找組成環必須掌握的基本特點為:組成環是加工過程中”直接獲得“的,而且對封閉環有影響.③ 按照各組成環對封閉環的影響,確定其為增環或減環 確定增環或減環可先給封閉環任意規定一個方向,然后沿此方向,繞工藝尺寸鏈依次給各組成環畫出箭頭,凡是與封閉環箭頭方向相同的就是減環,相反的就是增環.10.2.6.2 工藝尺寸鏈的計算

尺寸鏈的計算方法有兩種:極值法與概率法.極值法是從最壞情況出發來考慮問題的,即當所有增環都為最大極限尺寸而減環恰好都為最小極限尺寸,或所有增環都為最小極限尺寸而減環恰好都為最大極限尺寸,來計算封閉環的極限尺寸和公差.事實上,一批零件的實際尺寸是在公差帶范圍內變化的.在尺寸鏈中,所有增環不一定同時出現最大或最小極限尺寸,即使出現,此時所有減環也不一定同時出現最小或最大極限尺寸.概率法解尺寸鏈,主要用于裝配尺寸鏈,其計算方法在裝配中講授.10.2.6.3 工序尺寸及其公差的確定(1)基準重合時工序尺寸及公差的確定

當零件定位基準與設計基準(工序基準)重合時,零件工序尺寸及其公差的確定方法是:先根據零件的具體要求確定其加工工藝路線,再通過查表確定各道工序的加工余量及其公差,然后計算出各工序尺寸及公差;計算順序是:先確定各工序余量的基本尺寸,再由后往前逐個工序推算,即由工件上的設計尺寸開始,由最后一道工序向前工序推算直到毛坯尺寸.(2)測量基準與設計基準不重合時工序尺寸及其公差的計算

在加工中,有時會遇到某些加工表面的設計尺寸不便測量,甚至無法測量的情況,為此需要在工件上另選一個容易測量的測量基準,通過對該測量尺寸的控制來間接保證原設計尺寸的精度.這就產生了測量基準與設計基準不重合時,測量尺寸及公差的計算問題.(3)定位基準與設計基準不重合時工序尺寸計算

在零件加工過程中有時為方便定位或加工,選用不是設計基準的幾何要素作定位基準,在這種定位基準與設計基準不重合的情況下,需要通過尺寸換算,改注有關工序尺寸及公差,并按換算后的工序尺寸及公差加工.以保證零件的原設計要求.(4)中間工序的工序尺寸及其公差的求解計算

在工件加工過程中,有時一個基面的加工會同時影響兩個設計尺寸的數值.這時,需要直接保證其中公差要求較嚴的一個設計尺寸,而另一設計尺寸需由該工序前面的某一中間工序的合理工序尺寸間接保證.為此,需要對中間工序尺寸進行計算.(5)保證應有滲碳或滲氮層深度時工藝尺寸及其公差的計算

零件滲碳或滲氮后,表面一般要經磨削保證尺寸精度,同時要求磨后保留有規定的滲層深度.這就要求進行滲碳或滲氮熱處理時按一定滲層深度及公差進行(用控制熱處理時間保證),并對這一合理滲層深度及公差進行計算.10.2.7 機械加工的生產率及技術經濟分析 10.2.7.1 機械加工時間定額的組成(1)時間定額的概念

所謂時間定額是指在一定生產條件下,規定生產一件產品或完成一道工序所需消耗的時間.它是安排作業計劃,核算生產成本,確定設備數量,人員編制以及規劃生產面積的重要依據.(2)時間定額的組成

1)基本時間 T 基本時間是指直接改變生產對象的尺寸,形狀,相對位置以及表面狀態或材料性質等工藝過程所消耗的時間.對于切削加工來說,基本時間就是切除金屬所消耗的時間(包括刀具的切入和切出時間在內).2)輔助時間T 輔助時間是為實現工藝過程所必須進行的各種輔助動作所消耗的時間.它包括:裝卸工件,開停機床,引進或退出刀具,改變切削用量,試切和測量工件等所消耗的時間.基本時間和輔助時間的總和稱為作業時間.它是直接用于制造產品或零部件所消耗的時間.輔助時間的確定方法隨生產類型而異.大批大量生產時,為使輔助時間規定得合理,需將輔助動作分解,再分別確定各分解動作的時間,最后予以綜合;中批生產則可根據以往統計資料來確定;單件小批生產常用基本時間的百分比進行估算.3)布置工作地時間 T 布置工作地時間是為了使加工正常進行,工人照管工作地(如更換刀具,潤滑機床,清理切屑,收拾工具等)所消耗的時間.它不是直接消耗在每個工件上的.而是消耗在一個工作班內的時間,再折算到每個工件上的.一般按作業時間的 2% ~ 7% 估算.4)休息與生理需要時間 T 休息與生理需要時間是工人在工作班內恢復體力和滿足生理上的需要所消耗的時間.T 是按一個工作班為計算單位,再折算到每個工件上的.對機床操作工人一般按作業時間的 2% 估算.以上四部分時間的總和稱為單件時間 T ,即 T = T +T + T + T

5)準備與終結時間T 準備與終結時間是指工人為了生產一批產品或零部件,進行準備和結束工作所消耗的時間.在單件或成批生產中,每當開始加工一批工件時,工人需要熟悉工藝文件,領取毛坯,材料,工藝裝備,安裝刀具和夾具,調整機床和其它工藝裝備等所消耗的時間以及加工一批工件結束后,需拆下和歸還工藝裝備,送交成品等所消耗的時間.T 既不是直接消耗在每個工件上的,也不是消耗在一個工作班內的時間,而是消耗在一批工件上的時間.因而分攤到每個工件的時間為T / n ,其中 n 為批量.故單件和成批生產的單件工時定額的計算公式 T 應為: T = T +T / n

大批大量生產時,由于 n 的數值很大,T / n ≈ 0,故不考慮準備終結時間,即: T = T 10.2.7.2 提高機械加工生產率的途徑

勞動生產率是指工人在單位時間內制造的合格產品的數量或制造單件產品所消耗的勞動時間.勞動生產率是一項綜合性的技術經濟指標.提高勞動生產率,必須正確處理好質量,生產率和經濟性三者之間的關系.應在保證質量的前提下,提高生產率,降低成本.勞動生產率提高的措施很多,涉及到產品設計,制造工藝和組織管理等多方面,這里僅就通過縮短單件時間來提高機械加工生產率的工藝途徑作一簡要分析.由式(5.8)所示的單件時間組成,不難得知提高勞動生產率的工藝措施可有以下幾個方面:(1)縮短基本時間

在大批大量生產時,由于基本時間在單位時間中所占比重較大,因此通過縮短基本時間即可提高生產率.縮短基本時間的主要途徑有以下幾種: 1)提高切削用量 增大切削速度,進給量和背吃刀量,都可縮短基本時間,但切削用量的提高受到刀具耐用度和機床功率,工藝系統剛度等方面的制約.隨著新型刀具材料的出現,切削速度得到了迅速的提高,目前硬質合金車刀的切削速度可達 200m/min ,陶瓷刀具的切削速度達 500m/min.近年來出現的聚晶人造金剛石和聚晶立方氮化硼刀具切削普通鋼材的切削速度達 900m/min.在磨削方面,近年來發展的趨勢是高速磨削和強力磨削.國內生產的高速磨床和砂輪磨削速度已達 60m/s ,國外已達 90~120m/s;強力磨削的切入深度已達 6~12mm ,從而使生產率大大提高.2)采用多刀同時切削每把車刀實際加工長度只有原來的三分之一;每把刀的切削余量只有原來的三分之一;用三把刀具對同一工件上不同表面同時進行橫向切入法車削.顯然,采用多刀同時切削比單刀切削的加工時間大大縮短.3)多件加工 這種方法是通過減少刀具的切入,切出時間或者使基本時間重合,從而縮短每個零件加工的基本時間來提高生產率.多件加工的方式有以下三種: ① 順序多件加工.即工件順著走刀方向一個接著一個地安裝,這種方法減少了刀具切入和切出的時間,也減少了分攤到每一個工件上的輔助時間.②平行多件加工.即在一次走刀中同時加工 n 個平行排列的工件.加工所需基本時間和加工一個工件相同,所以分攤到每個工件的基本時間就減少到原來的 1/n ,其中 n 是同時加工的工件數.這種方式常見于銑削和平面磨削.③平行順序多件加工.這種方法為順序多件加工和平行多件加工的綜合應用,.這種方法適用于工件較小,批量較大的情況.4)減少加工余量 采用精密鑄造,壓力鑄造,精密鍛造等先進工藝提高毛坯制造精度,減少機械加工余量,以縮短基本時間,有時甚至無需再進行機械加工,這樣可以大幅度提高生產效率.(2)縮短輔助時間

輔助時間在單件時間中也占有較大比重,尤其是在大幅度提高切削用量之后,基本時間顯著減少,輔助時間所占比重就更高.此時采取措施縮減輔助時間就成為提高生產率的重要方向.縮短輔助時間有兩種不同的途徑,一是使輔助動作實現機械化和自動化,從而直接縮減輔助時間;二是使輔助時間與基本時間重合,間接縮短輔助時間.1)直接縮減輔助時間 采用專用夾具裝夾工件,工件在裝夾中不需找正,可縮短裝卸工件的時間.大批大量生產時,廣泛采用高效氣動,液動夾具來縮短裝卸工件的時間.單件小批生產中,由于受專用夾具制造成本的限制,為縮短裝卸工件的時間,可采用組合夾具及可調夾具.此外,為減小加工中停機測量的輔助時間,可采用主動檢測裝置或數字顯示裝置在加工過程中進行實時測量,以減少加工中需要的測量時間.主動檢測裝置能在加工過程中測量加工表面的實際尺寸,并根據測量結果自動對機床進行調整和工作循環控制,例如磨削自動測量裝置.數顯裝置能把加工過程或機床調整過程中機床運動的移動量或角位移連續精確地顯示出來,這些都大大節省了停機測量的輔助時間.2)間接縮短輔助時間 為了使輔助時間和基本時間全部或部分地重合,可采用多工位夾具和連續加工的方法.(3)縮短布置工作地時間

布置工作地時間,大部分消耗在更換刀具上,因此必須減少換刀次數并縮減每次換刀所需的時間,提高刀具的耐用度可減少換刀次數.而換刀時間的減少,則主要通過改進刀具的安裝方法和采用裝刀夾具來實現.如采用各種快換刀夾,刀具微調機構,專用對刀樣板或對刀樣件以及自動換刀裝置等,以減少刀具的裝卸和對刀所需時間.例如在車床和銑床上采用可轉位硬質合金刀片刀具,既減少了換刀次數,又可減少刀具裝卸,對刀和刃磨的時間.(4)縮短準備與終結時間

縮短準備與終結時間的途徑有二:第一,擴大產品生產批量,以相對減少分攤到每個零件上的準備與終結時間;第二,直接減少準備與終結時間.擴大產品生產批量,可以通過零件標準化和通用化實現,并可采用成組技術組織生產.10.2.7.3 機械加工技術經濟分析的方法

制訂機械加工工藝規程時,在同樣能滿足工件的各項技術要求下,一般可以擬訂出幾種不同的加工方案,而這些方案的生產效率和生產成本會有所不同.為了選取最佳方案就需進行技術經濟分析.所謂技術經濟分析就是通過比較不同工藝方案的生產成本,選出最經濟的加工工藝方案.生產成本是指制造一個零件或一臺產品所必須的一切費用的總和.生產成本包括兩大類費用:第一類是與工藝過程直接有關的費用叫工藝成本,約占生產成本的 70% ~ 75%;第二類是與工藝過程無關的費用,如行政人員工資,廠房折舊,照明取曖等.由于在同一生產條件下與工藝過程無關的費用基本上是相等的,因此對零件工藝方案進行經濟分析時,只要分析與工藝過程直接有關的工藝成本即可.(1)工藝成本的組成

工藝成本由可變費用和不變費用兩大部分組成.1)可變費用 可變費用是與年產量有關并與之成正比的費用,用” V “表示(元 / 件).包括:材料費,操作工人的工資,機床電費,通用機床折舊費,通用機床修理費,刀具費,通用夾具費.2)不變費用 不變費用是與年產量的變化沒有直接關系的費用.當產量在一定范圍內變化時,全年的費用基本上保持不變,用” S "表示(元 / 年).包括:機床管理人員,車間輔助工人,調整工人的工資,專用機床折舊費,專用機床修理費,專用夾具費.(2)工藝成本的計算 1)零件的全年工藝成本 E = V N +S

式中 E ——零件(或零件的某工序)全年的工藝成本(元 / 年);V ——可變費用(元 / 件);N ——年產量(件 / 年);S ——不變費用(元 / 年).由上述公式可見,全年工藝成本 E 和年產量 N 成線性關系.它說明全年工藝成本的變化Δ E與年產量的變化Δ N 成正比;又說明 S 為投資定值,不論生產多少,其值不變.2)零件的單件工藝成本

單件工藝成本 E 與年產量 N 呈雙曲線關系.在曲線的 A 段, N 很小,設備負荷也低,即單件小批生產區,單件工藝成本 E 就很高,此時若產量 N 稍有增加(Δ N)將使單件成本迅速降低(ΔE).在曲線 B 段, N 很大,即大批大量生產區.此時曲線漸趨水平,年產量雖有較大變化,而對單件工藝成本的影響卻很小.這說明對于某一個工藝方案,當 S 值(主要是專用設備費用)一定時,就應有一個與此設備能力相適應的產量范圍.產量小于這個范圍時,由于 S/N 比值增大,工藝成本就增加.這時采用這種工藝方案顯然是不經濟的,應減少使用專用設備數,即減少 S 值來降低工藝成本.當產量超過這個范圍時,由于 S/N 比值變小,這時就需要投資更大而生產率更高的設備,以便減少 V 而獲得更好的經濟效益.10.3 典型零件機械加工工藝過程 10.3.1 軸類零件加工分析(1)軸類零件加工的工藝路線 1)基本加工路線

外圓加工的方法很多,基本加工路線可歸納為四條.① 粗車—半精車—精車

對于一般常用材料,這是外圓表面加工采用的最主要的工藝路線.② 粗車—半精車—粗磨—精磨

對于黑色金屬材料,精度要求高和表面粗糙度值要求較小,零件需要淬硬時,其后續工序只能用磨削而采用的加工路線.③ 粗車—半精車—精車—金剛石車

對于有色金屬,用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度,因為有色金屬一般比較軟,容易堵塞沙粒間的空隙,因此其最終工序多用精車和金剛石車.④ 粗車—半精—粗磨—精磨—光整加工

對于黑色金屬材料的淬硬零件,精度要求高和表面粗糙度值要求很小,常用此加工路線.2)典型加工工藝路線

軸類零件的主要加工表面是外圓表面,也還有常見的特特形表面,因此針對各種精度等級和表面粗糙度要求,按經濟精度選擇加工方法.對普通精度的軸類零件加工,其典型的工藝路線如下: 毛坯及其熱處理—預加工—車削外圓—銑鍵槽—(花鍵槽,溝槽)—熱處理—磨削—終檢.(1)軸類零件的預加工

軸類零件的預加工是指加工的準備工序,即車削外圓之前的工藝.校直 毛坯在制造,運輸和保管過程中,常會發生彎曲變形,為保證加工余量的均勻及裝夾可靠,一般冷態下在各種壓力機或校值機上進行校值,(2)軸類零件加工的定位基準和裝夾

1)以工件的中心孔定位 在軸的加工中,零件各外圓表面,錐孔,螺紋表面的同軸度,端面對旋轉軸線的垂直度是其相互位置精度的主要項目,這些表面的設計基準一般都是軸的中心線,若用兩中心孔定位,符合基準重合的原則.中心孔不僅是車削時的定為基準,也是其它加工工序的定位基準和檢驗基準,又符合基準統一原則.當采用兩中心孔定位時,還能夠最大限度地在一次裝夾中加工出多個外圓和端面.2)以外圓和中心孔作為定位基準(一夾一頂)用兩中心孔定位雖然定心精度高,但剛性差,尤其是加工較重的工件時不夠穩固,切削用量也不能太大.粗加工時,為了提高零件的剛度,可采用軸的外圓表面和一中心孔作為定位基準來加工.這種定位方法能承受較大的切削力矩,是軸類零件最常見的一種定位方法.3)以兩外圓表面作為定位基準 在加工空心軸的內孔時,(例如:機床上莫氏錐度的內孔加工),不能采用中心孔作為定位基準,可用軸的兩外圓表面作為定位基準.當工件是機床主軸時,常以兩支撐軸頸(裝配基準)為定位基準,可保證錐孔相對支撐軸頸的同軸度要求,消除基準不重合而引起的誤差.4)以帶有中心孔的錐堵作為定位基準 在加工空心軸的外圓表面時,往往還采用代中心孔的錐堵或錐套心軸作為定位基準.錐堵或錐套心軸應具有較高的精度,錐堵和錐套心軸上的中心孔即是其本身制造的定位基準,又是空心軸外圓精加工的基準.因此必須保證錐堵或錐套心軸上錐面與中心孔有較高的同軸度.在裝夾中應盡量減少錐堵的安裝此書,減少重復安裝誤差.實際生產中,錐堵安裝后,中途加工一般不得拆下和更換,直至加工完畢.圖 10.1 錐堵和錐套心軸 a)錐堵 b)錐套心軸

10.3.2 典型套筒類零件的加工工藝分析 10.3.2.1 典型零件的工藝分析(1)軸承套加工工藝分析

圖 10.2 所示為 1 軸承套,材料為 ZQSn6-6-3 ,每批數量為 400 只.加工時,應根據工件的毛坯材料,結構形狀,加工余量,尺寸精度,形狀精度和生產綱領,正確選擇定位基準,裝夾方法和加工工藝過程,以保證達到圖樣要求.其主要技術要求為: 34mmjs7 外圓對 22mmH7 孔的徑向圓跳動公差為 0.01mm;左端面對 22mmH7 孔的軸線垂直度公差為 0.01mm.由此可見,該零件的內孔和外圓的尺寸精度和位置精度要求均較高.圖 10.2 軸承套

該軸承套屬于短套,其直徑尺寸和軸向尺寸均不大,粗加工可以單件加工,也可以多件加工.由于單件加工時,每件都要留出工件備裝夾的長度,因此原材料浪費較多,所以這里采用多件加工的方法.該軸承套的材料為 ZQSn6-6-3.其外圓為 IT7 級精度,采用精車可以滿足要求;內孔的精度也是 IT7 級,鉸孔可以滿足要求.內孔的加工順序為鉆—車孔—鉸孔.(2)液壓缸加工工藝分析

圖 10.3 所示某液壓缸零件圖,生產綱領為成批生產.該液壓缸屬長套筒類零件,與前述短套類零件在加工方法及工件安裝方式上都有較大差別.該液壓缸內孔與活塞相配,因此表面粗糙度,形狀及位置精度要求都較高.毛坯可選用無縫鋼管,如果為鑄件,其組織應緊密,無砂眼,針孔及疏松缺陷.必要時要用泵驗漏.該液壓缸為成批生產.圖 10.3 液壓缸簡圖

該零件長而壁薄,為保證內外圓的同軸度,加工外圓時參照空心主軸的裝夾方法.即采用雙頂尖頂孔口 1 o 30 1 的錐面或一頭夾緊一頭用中心架支承.加工內孔與一般深孔加工時的裝夾方法相同,多采用夾一頭,另一端用中心架托住外圓.孔的粗加工采用鏜削,半精加工多采用鉸削(浮動鉸孔).該液壓缸內孔的表面質量要求很高,內孔精加工后需滾壓.也有不少套筒類零件以精細鏜,珩磨,研磨等精密加工作為最終工序.內孔經滾壓后,尺寸誤差在 0.01mm 以內,表面粗糙度為 Ra0.16 或更小,且表面經硬化后更為耐磨.但是目前對鑄造液壓缸尚未采用滾壓工藝,原因是鑄件表面的缺陷(如疏松,氣孔,砂眼,硬度不均勻等),哪怕是很微小,都對滾壓有很大影響,會導致滾壓加工產生適得其反的效果.10.3.2.2 保證表面相互位置精度的方法及防止加工中工件變形的措施(1)保證表面相互位置精度的方法

套類零件內外表面的同軸度以及端面與孔軸線的垂直度要求一般都較高,一般可用以下方法來滿足: ① 在 1 次安裝中完成內外表面及端面的全部加工,這樣可消除工件的安裝誤差并獲得很高的相互位置精度.但由于工序比較集中,對尺寸較大的套筒安裝不便,故多用于尺寸較小的軸套車削加工.② 主要表面的加工分在幾次安裝中進行(先加工孔),先加工孔至零件圖尺寸,然后以孔為精基準加工外圓.由于使用的夾具(通常為心軸)結構簡單,而且制造和安裝誤差較小,因此可保證較高的相互位置精度,在套筒類零件加工中應用較多.③ 主要表面的加工分在幾次安裝中進行(先加工外圓)先加工外圓至零件圖尺寸,然后以外圓為精基準完成內孔的全部加工.該方法工件裝夾迅速可靠,但一般卡盤安裝誤差較大,使得加工后工件的相互位置精度較低.如果欲使同軸度誤差較小,則須采用定心精度較高的夾具,如彈性膜片卡盤,液性塑料夾頭,經過修磨的三爪自定心卡盤和軟爪等.(2)防止套類零件變形的工藝措施

套類零件的結構特點是孔的壁厚較薄,薄壁套類零件在加工過程中,常因夾緊力.切削力和熱變形的影響而引起變形.為防止變形常采取—些工藝措施: 1)將粗,精加工分開進行 為減少切削力和切削熱的影響,使粗加工產生的變形在精加工中得以糾正.2)減少夾緊力的影響 在工藝上采取以下措施減少夾緊力的影響: ① 采用徑向夾緊時,夾緊力不應集中在工件的某一徑向截面上,而應使其分布在較大的面積上,以減小工件單位面積上所承受的夾緊力.如可將工件安裝在一個適當厚度的開口圓環中,在連同此環一起夾緊.也可采用增大接觸面積的特殊卡爪.以孔定位時,宜采用張開式心軸裝夾.② 夾緊力的位置宜選在零件剛性較強的部位,以改善在夾緊力作用下薄壁零件的變形.③ 改變夾緊力的方向,將徑向夾緊改為軸向夾緊.④ 在工件上制出加強剛性的工藝凸臺或工藝螺紋以減少夾緊變形,加工時用特殊結構的卡爪夾緊,加工終了時將凸邊切去.3)減小切削力對變形的影響 ① 增大刀具主偏角和主前角,使加工時刀刃鋒利,減少徑向切削力.② 將粗,精加工分開,使粗加工產生的變形能在精加工中得到糾正,并采取較小的切削用量.③ 內外圓表面同時加工,使切削力抵銷.4)熱處理放在粗加工和精加工之間 這樣安排可減少熱處理變形的影響.套類零件熱處理后一般會產生較大變形,在精加工時可得到糾正,但要注意適當加大精加工的余量.

第四篇：機械加工工藝規程重要性和制訂

機械加工工藝規程

本文主要闡述機械加工工藝規程的重要性及制訂。

所謂工藝規程，是指導生產的重要技術文件。是在給定的生產條件下，在總結實際生產經驗和科學分析的基礎上，由多個加工工藝方案優選而制定的。因此，工藝規程是指導生產的重要技術文件，實際生產必須按照工藝規程規定的加工方法和加工順序進行，只有這樣才能實現優質、高產、低成本和安全生產。

一、機械加工工藝規程的重要性

工藝規程是組織生產、安排管理工作的重要依據

在新產品投產之前，首先要按照工藝規程進行大量的有關生產的準備工作；結合我司情況，一般是由生產部門主管按照工藝規程確定各個零件的投料時間和數量，由生產組長調整設備負荷，供應動力能源，調配勞動力等。每步操作都必須按照工藝規程規定的工序、工步以及所用設備、工時定額等有節奏的進行生產。總之，制訂定額、計算成本、生產計劃、勞動工資、成本核算等企業管理工作都必須以工藝規程為依據，才能保證各部門、車間的工作緊密配合。均衡的完成生產任務。

如果沒有好的工藝規程，就像打仗沒有制訂有效的計劃，必敗無疑。會造成多種不良后果，會導致材料浪費，生產計劃安排不當，人員調配不準確，生產節奏紊亂等。工藝規程是設計新工廠的依據

在設計新工廠時，必須根據工藝規程的有關規定，確定所需加工設備的品種、數量；車間布局、面積；生產工人的工種、等級和數量等。以此，合理經濟的工藝規程尤為重要，會為公司節省不少的不必要的開支。

工藝規程有助于技術交流和推廣先進經驗

正確合理又經濟的工藝規程是在一定的技術水平及具體的生產條件下制定的，是相對的，是由時間、地點和條件決定的。工藝規程必須按照公司的生產加工能力進行設計制訂。因此，雖然在生產中必須遵守工藝規程，但工藝規程也要隨著生產的發展和技術的進步不斷改進，生產中如果出現了新問題，就要制訂新的工藝規程作為依據，組織生產。要及時修訂不合理的工藝規程，提高生產效率。但是，在修改工藝規程時，必須采取慎重和穩妥的步驟，即在一定的時間內既要保證既定的工藝規程具有一定的穩定性，可靠性和可實施性，又要力求避免貿然行事，決不能輕率地修改工藝規程，以致影響生產的正常秩序。

二、機械加工工藝規程的制訂 １.制訂工藝規程的原則

制訂工藝規程的原則是，在一定的生產條件下，應以最少的勞動量和最低的成本，在規定的期間內，可靠地加工出符合圖樣及技術要求的零件。在制訂工藝規程時，應注意以下問題： 技術上的先進性 在制訂工藝規程時，要了解當時國內國外本行業工藝技術的發展水平，通過必要的工藝試驗，積極采用適合的先進工藝和工藝裝備。充分利用設備的加工能力，達到生產效益最大化。經濟上的合理性

在一定的生產條件下，可能會出現幾種能保證零件技術要求的工藝方案，此時應通過核算或相互對比，選擇經濟上最合理的方案，使產品的能源、原材料消耗和成本最低，并保證產品質量和性能。

具有良好的勞動條件 在制訂工藝規程時，要注意保證工人在操作時具有良好且安全的勞動條件，因此在工藝方案上要注意采取機械化或自動化的措施，將工人從某些笨重繁雜的體力勞動中解放出來。根據我司工藝規程的設計，普通車床西現已逐步被加工中心取代，效益更改，準確性更好。因此，舊的工藝規程已無法實現生產要求，必須重新設計制訂。２.制訂工藝規程所需的原始材料 產品的全套裝配圖和零件工作圖； 產品驗收的質量標準； 產品的生產綱領（年產量）； 毛坯資料；

現場的生產條件（包括設備、人員條件等）； 國內外工藝技術發展情況； 相關的工藝手冊及圖冊。３.制訂工藝規程的步驟

１）計算年生產綱領，確定生產類型 ２）零件的工藝分析 分析和審查零件圖紙

通過分析產品零件圖及有關的裝配圖，了解零件在機械中的功用。在此基礎上進一步審查圖紙的完整性和正確性。例如，圖紙是否符合有關標準，是否有足夠的視圖，尺寸，公差和技術要求的標注是否齊全等。若有遺漏或錯誤，應及時提出修改意見，并與有關設計人員協商，按一定的手續進行修改或補充。審查零件材料的選擇是否恰當 零件材料的選擇應立足于國內，盡量采用我國資源豐富的材料，不能隨便采用貴金屬。此外，如果材料選的不合理，可能會使整個工藝過程的安排發生問題。分析零件的技術要求 加工表面的尺寸精度； 加工表面的幾何形狀精度；

各加工表面之間的相互位置精度；

加工表面粗糙度以及表面質量方面的其他要求； 熱處理要求及其他要求； 審查零件結構工藝性

在保證使用要求的前提下，是否能以較高的生產效率和最低的成本方便制造出來的特性。使用性能完全相同而結構不同的兩個零件，他們的制造方法和制造成本可能有很大的差別。結構工藝性涉及的方面較多，包括毛坯制造的工藝性（如鑄造工藝性、熱處理工藝性和焊接工藝性等）、機械加工的工藝性、熱處理工藝性、裝配工藝性和維修工藝性等。以下是機械加工中的零件結構工藝性問題： 零件的結構應便于安裝；

被加工面應盡量處于同一平面上； 被加工面的結構剛性要好；

孔的位置應便于刀具接近加工表面；

臺階軸的圓角半徑、沉割槽和鍵槽的寬度以及圓錐面的錐度應盡量同一 磨削、車削螺紋都需要設置退刀槽；

應盡量減少加工面的面積和避免深孔加工，以保證加工精度和提高生產率。３）毛坯的選擇 確定毛坯的種類 確定毛坯的形狀

是否需要制出工藝凸臺以有利于工件的裝夾； 是一個零件制成一個毛坯還是多個零件合制成一個毛坯。哪些表面不要求制出；

鑄件分型面、拔模斜度及鑄造圓角；鍛件輔料、分磨面、模鍛斜度及圓角半徑等。繪制毛坯--零件綜合圖 擬定工藝路線

即定出由粗到精的全部加工過程，包括選擇定位基準及各表面的加工方法、安排加工順序等，還包括確定工序分散與集中的程度、安排熱處理以及檢驗等輔助工序。這是關鍵性的一步，要多提出幾個方案進行分析比較。

確定各工序的加工余量、計算工序尺寸及公差；

確定各工序的設備、夾具、刀具、量具和輔助工具； 確定切削用量和工時定額；

確定各主要工序的技術要求及檢驗方法；

填寫工藝文件（工藝過程卡片和工序卡片兩種形式）。

第五篇：“ca10b傳動軸突緣叉”零件的機械加工工藝規程及工藝裝備設計

機械制造技術基礎

課程設計說明書

設計題目 設計“傳動軸突緣叉”零件的機械加工

工藝及工藝設備

設 計 者: 指導教師:

太原理工大學陽泉學院

20**.7~20**.8

機械制造技術課程設計

機械制造技術基礎課程設計任務書

題目: 設計“ 傳動軸突緣叉”零件的機械加工工藝規則及工藝裝備

內容： 1.零件圖 1張

2.毛坯圖 1張 3.機械加工工藝過程綜合卡片 1張

4.夾具結構設計裝配圖

1張

5.夾具結構設計零件圖

1張

6.課程設計說明書

1份

謝謝朋友對我文章的賞識，充值后就可以下載說明書。我這里還有一個壓縮包，里面有相應的word說明書和CAD圖紙（零件圖、毛坯圖、夾具零件圖、夾具裝配圖，機械加工工藝綜合卡片）。需要壓縮包的朋友請聯系QQ客服：1459919609。下載后我可以將壓縮包免費送給你。需要其他設計題目直接聯

系！！

機械制造技術課程設計

目 錄

一、序言 ????????????????????????(4)1.設計目的 2.設計的要求

3.設計的內容及步驟

二、零件的分析?????????????????????(6)1.零件的主要技術要求 2.零件的工藝分析

三、工藝規程設計????????????????????(7)1.確定毛坯的制造形式 2.基面的選擇 3.制定工藝路線

4.機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 5.確定切削用量及基本工時

四、夾具設計?????????????????????(19)1.問題的提出 2.夾具設計

五、心得體會?????????????????????(21)

六、參考資料?????????????????????(22)

機械制造技術課程設計

一、序言

機械制造技術基礎課程設計是在學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業課之后進行的。是進行畢業設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。

希望能通過這次課程設計對學生未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉他們分析問題、解決問題的能力，為今后參加工作打下一個良好的基礎。

一、設計目的

機械制造技術基礎課程設計是在學完了機械制造基礎課程后、進行了生產實習之后的下一個教學環節。它一方面要求學生通過設計能獲得綜合運用過去所學過的全部課程進行工藝結構設計的基本能力，另外，也為以后作好畢業設計進行一次綜合訓練和準備。學生通過機械制造技術基礎課程設計，應在下述各方面得到鍛煉：

（1）能熟練運用制造技術基礎課程中的基礎理論以及在生產實習中學到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質量。

（2）提高結構設計能力。學生通過設計夾具（或量具）的訓練，應當獲得根據被加工零件的加工要求，設計出高效、省力、經濟合理而能保證加工質量的夾具的能力。

（3）學會使用手冊及圖表資料。掌握與本設計有關的各種資料的名稱、出處，能夠做到熟練運用。

二、設計的要求

機械制造技術基礎課程設計題目為：后羅拉過橋搖（零件的機械 4

機械制造技術課程設計

加工工藝規程及工藝類裝備）。

生產綱領為中批生產。

設計的要求包括以下幾個部分： 零件圖1張 毛坯圖1張

機械加工工藝過程綜合卡片1張 工藝裝備設計1～2套 工藝裝備主要零件圖1張 課程設計說明書1份

三、設計的內容及步驟

設計的內容及步驟包括以下三部分： 1.零件的分析； 2.工藝規程設計； 3.夾具設計。

機械制造技術課程設計

二.零件的分析

（一）零件的主要技術要求

傳動軸突緣叉有兩組加工表面，有一定的位置要求。

1.孔?39mm要求加工粗糙度為1.6，上下兩面粗糙度為6.3,孔的同軸度公差為0.01。

2.二孔的外端面對?39孔垂直度公差為0.1。3.主要加工表面為?39的孔

4.工件材45鋼，鍛件。

（二）工藝分析

工件毛坯為鍛件,加工余量為頂面5.0~6.0,底和側面為4.0~5.0, 鍛孔2─?39。

在鍛造后機械加工前,一般要經過清理和退火,以消除鑄造過程中產生的內應力。粗加工后,會引起工件內應力的重新分布,為使內應力分布均勻,也應經適當的時效處理。

1.在單件生產中直徑小于30─50mm的孔一般不鍛出，可采用鉆——擴——鉸的工藝。

2.要求不高的螺紋孔，可放在最后加工。這樣可以防止由于主要面或孔在加工過程中出現問題時，浪費這一部分工時。

3.為了保證零件主要表面粗糙度的要求，避免加工時由于切削量較大引起工件變形或可能劃傷已加工表面，故整個工藝過程分為粗加工和粗加工。

4.整個加工過程中，無論是粗加工階段還是精加工階段，都應該遵循“先面后孔”的加工原則。

機械制造技術課程設計

三.工藝規程設計

第一節 確定毛坯的制造形式

一 選用材料；零件材料為45鋼，故采用鍛造形成

二 生產類型：考慮到汽車在運行中要經常加速及正，反向行駛，零件在工作中則經常承受交變載荷及沖擊性載荷，因此選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。

第二節 基面的選擇

基面的選擇是工藝規程設計中的很重要的工作之一。基面選擇的正確合理，可以使加工質量得到保證。生產率得以提高；否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件成批報廢，使生產無法正常進行。

一、粗基準的選擇：

在零件加工過程中的第一道工序，定位基準必然是毛坯尺寸，即粗基準，選者是應該注意以下幾個方面的東西：

（1）選擇要求加工余量小而均勻的重要表面為基準以保證該表面有足夠而均勻的加工余量。

（2）某些表面不需要加工，則應該選擇其中與加工表面有相互位置精度的表面為粗基準。

（3）選擇比較平整、光滑、有足夠大面積的表面為粗基準，不用允許有澆、冒口的殘跡和飛邊，以保證安全、可靠、誤差小。

（4）粗基準一般要求在第一道工序中使用一次，盡量避免重復使用。

考慮以上4條原則和零件毛坯本身的形狀，選用箱體頂面為粗基準。

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二、精基準的選擇

精基準就是以加工過的表面進行定位的基準。選擇精基準的時候 主要慮保證加工精度并且使工件裝夾得方便、準確、可靠。因此要遵循以下幾個原則

1、基準重合的原則

2、基準不變的原則

3、互為基準，反復加工的原則

4、自為基準的原則

5、應能使工件裝夾方便穩定可靠，夾具簡單。考慮以上原則和零件的尺寸和加工要求我選用底面為精基準，并采用一面兩孔的形式定位，限制6個自由度為完全定位。

（三）粗，精加工階段要分開

箱體均為鍛件，加工余量較大，而在粗加工中切除的金屬較多，因而夾緊力，切削力都較大，切削熱也較多。加之粗加工后，工件內應力重新分布也會引起工件變形，因此，對加工精度影響較大。為此，把粗精加工分開進行，有利于把已加工后由于各種原因引起的工件變形充分暴露出來，然后在精加工中將其消除。

為了保證各主要表面位置精度的要求，粗加工和精加工時都應采用同一的定位基準，此外，各縱向主要孔的加工應在一次安裝中完成，并可采用鏜模夾具，這樣可以保證位置精度的要求。

（四）加工原則

整個工藝過程中，無論是粗加工還是精加工階段，都應遵循“先面后孔”的原則，就是先加工平面，然后以平面定位在加工孔。這是因為：第一，平面常常是箱體的裝配基準；第二，平面的面積較孔的面積大，以平面定位零件裝夾穩定，可靠。因此，以平面定位加工孔，8

機械制造技術課程設計

有利于提高定位精度和加工精度。

第三節 制定工藝路線

制定工藝路線的出發點，應該是使零件幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為大批生產的條件下，可以考慮采用專用機床與專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。

一、工藝方案

（一）：

工序1.粗車?95的端面。

工序2.粗車?56的內二個內表面。工序3.粗車?86的內圓孔。

工序4.以工序2加工出的二個表面為基準，鉆4個?26的孔。工序5.粗銑?39mm兩孔端面。

工序6.鉆，擴，粗鉸兩個?39mm的孔至圖樣尺寸并锪倒角2?45o。

工序7 鏜孔?39mm 工序8.磨?39mm兩孔端面

工序9.鉆M8mm底孔?8mm，倒角120o。工序10.攻螺紋M8mm，工序11.沖箭頭。工序12.檢查。

二、工藝方案

（二）工序1.粗銑?39mm兩孔端面。工序2.精銑?39mm兩孔端面。

工序3.鉆，擴，粗鉸兩個?39mm的孔至圖樣尺寸并锪倒角 9

機械制造技術課程設計

2?45o

工序4.粗銑?95端面。

工序5.粗銑?56的內二個平面。工序6.粗銑?56二個平面的表面。

工序7.以工序2加工出的二個表面為基準，鉆4個?26的孔 工序8.粗銑?105所對的兩個端面。工序9.鉆M8mm底孔?8mm，倒角120o。工序10.攻螺紋M8mm，工序11.沖箭頭。工序12.檢查。工藝方案的分析與比較

方案二是粗，精加工在一起合并加工采用工序集中原則，方案一是粗、精加工分開進行加工采用工序分散原則，中間加人工時效這樣可以消除粗加工時所造成的內應力，切削力，夾緊力、切削熱等對加工精度影響，這樣所需要的設備和工藝裝備結構簡單，調整容易操作簡單，專用性強。雖然方案二這樣會使夾具的數量及工件的安裝次數增加而使成本提高，但是會給下來的加工帶來不必要的誤差，對于大量生產的零件來說會造成很大的損失

第四節 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定

“傳動軸突緣叉 零件材料為45鋼，硬度207~241HBS，毛坯重量約為5kg，生產類型為中批生產，采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。

根據上述原始資料加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：

1.端面的加工余量為3mm，查《機械制造工藝標準應用手冊》（以下簡稱《工藝手冊》）表4.3-38得，機械制造技術課程設計

2.法蘭盤所對的四孔（通孔），參照《工藝手冊》表4.3-25確定加工余量為：

鉆孔：?10mm 2Z=2 Z=1mm 3.兩內孔?39?0.010?0.027mm 毛坯為實心，不沖出孔。兩內孔精度要求界于IT-IT8之間，參照《工藝手冊》表4.3-24 4.3-36 確定加工余量為：

鉆孔： ?25mm（鉆孔的最大尺寸）鉆孔： ?37mm 2Z=12mm 擴孔： ?38.7mm 2Z=1.7mm 精鏜： ?38.9mm 2Z=0.2mm 細鏜： ?39?0.010?0.027mm 2Z=0.1mm 4.?39?0.010?0.027mm 二孔外端面的加工余量

1）.按《工藝手冊》表4.3-38，粗加工二孔外端面的單邊加工余量為3mm，取Z=3mm。

2）.磨削余量：單邊0.2mm（《工藝手冊》，磨削公差即零件公差-0.07mm。

3）.銑削余量：磨削的公稱余量（單邊）為： Z=2.0-0.2=1.8（mm）

根據以上尺寸的公差和加工余量來確定此傳動軸突緣叉的毛坯圖。

第五節

工序1.粗銑?95端面。

（《切削用量簡明手冊》）（以下簡稱《切削手冊》）

確定切削用量及基本用時

機械制造技術課程設計

1工件材料：45鋼正火，鍛件 2加工要求： 粗車?95的端面 3機床： C620-1臥式車床。

4刀具： 由表1.1 1.2 得： YT15。刀桿尺寸為：16?25mm，刀片厚度4.5mm 由表1.3得：?r?60o,?o?15o,?o?12o,r??0.5mm。5 計算切削用量

粗銑?95端面

1）由于此加工表面所需的粗糙度為50，因此只需加工一次可達要求；

2）.進給量f 根據（《切削手冊》）表1.4，當刀桿尺寸16mm?25mm，ap?3mm以及直徑為100mm時f=0.6~0f=0.7mm/r。

可取3）.計算切削的速度 按《切削手冊》表1.9刀具的壽命選T=60min。

vc?CvTmaxvfyvkv(m/min)

其中：Cv?242，xv?0.15，yC?0.35,m?0.2.。修正系數kv見《切削手冊》表1.28，即

kMc?1.44,xv?0.8,kkv?1.04,kkrv?0.81,kBv?0.97.VC?242?1.44?0.8?1.04?0.81?0.97?108.6m/min60.20.150.3560?3?0.51000v1000?108.6??364.06r/mind?95? 確定機床主軸轉速

n?

機械制造技術課程設計

tm?L式中L?l?y??，l=3mm，根據表1.26車削時nf 7）切削工時，入切量及超切量y+?=3.8mm，故 tm?L6.8??0.026minnf364.06?0.7工序2.粗鏜?56的內二個內表面。

1.加工要求 表面粗糙度為50，所以粗鏜一次即可達所需要求，2.加工材料 45鋼正火，鍛件 3.選擇鏜床 選用T740金剛鏜床

4、選擇切削用量 1> 決定切削深度

由切削余量可知道 ap=1.2mm 查《切削手冊》表2.10可知道粗鏜時ap=5~~8mm，故采用一次切削.2> 決定切削進給量

查《切削手冊》表 f=0.5mm/r 3> 決定切削速度

查《切削手冊》表2.13工件是鍛件時，v=33m/min n180?1000v1000?33??187r/min d?56?

5、計算鏜內表面加工工時

vf?fn?afzn?0.5?187?93.5tm?l實際長度vf?5?0.05min93.5

工序3.粗車?86的內圓孔 1.選用機床 臥式車床CA6140 2.刀具為： YT15 3.進給量 f=0.6(mm/dst)13

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1000?113?1000??418 ?D??864.切削速度

?=113m/min 則n?(r/min)5.切削工時 tm=

l?2?0.1min n?f工序4.以工序2加工出的二個表面為基準，鉆4個?26的孔。1.加工要求 表面粗糙度為50，所以粗鏜一次即可達所需要求，由于要保證四孔的位置度，所以以工序2加工出的二個表面為基準進行加工。

2.加工材料 45鋼正火，鍛件 3.選擇鉆床 Z3340搖臂鉆床

4.選擇鉆頭 高速鋼麻花鉆，由《切削手冊》表2.1，2.2 d=13mm 5.選擇切削用量

1> 切削進給量 由《切削手冊》表2.7得： f=0.37mm/r 由表2.8鉆頭允許的強度進給量f=0.37mm/r 2> 切削速度

?=17.3m/min 則n?(r/min)5.切削工時 tm=

1000?17.3?1000??393 ?D??14l?2?0.266min n?f工序5.粗銑?39mm兩孔端面。

1、工序尺寸：?39端面

2、加工要求： 表面粗糙度是50

3、選用機床：X63臥式車床

4、選用刀具：高速鋼鑲齒三面刃銑刀 查《切削手冊》）表1.1 選用刀桿尺寸為：16?25mm

5、銑刀形狀： 根據《切削手冊》表由表1.3得：

機械制造技術課程設計

?r?60o,?o?15o,?o?12o,r??0.5mm。

6、選擇切削用量(2)決定切削進給量：

查《切削手冊》表1.4 af=3.1m/min，進給量60mm/min(3)、決定切削速度：

查《切削手冊》表1.10 得：v=28.8 m/min(采用較小切削速度)計算主軸轉速n： 由公式n?1000v1000?28.8??163r/min?d56?

8、機床功率檢驗：主切削力Fc 按《切削手冊》 表1.29所示公式計算

vcnFkFc其中：CFc?3600，xFcyFc?0.72，?0.9，nF?0Fc?CFcapfkMP?(6140)?1,kkr?0.89650650Fc?3600?1.50.72?0.50.9?107.960?0.94?0.89)nF?(xFcyFc?b?2146(N)9.計算工時：5.切削工時 tm=

l?2?1.46min n?f工序6.鉆，擴，粗鉸兩個?39mm的孔至圖樣尺寸并锪倒角2?45o。1.鉆孔?25mm 確定進給量f：根據《切削手冊》表2.7 f=0.39~0.47 所以f=0.42 切削速度：根據《切削手冊》表2.13及2.14得：v=18m/min。所以 公式n?切1000v1000?18??229r/min ?d25?削工時：l=19mm 15

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l1?9mm,l2?3mmtm?l?l1?l219?9?3??0.04min nf229?32擴鉆?39mm的孔

利用?37mm的鉆頭對?35mm的孔擴孔 切削用量f=0.58~0.87 所以f=0.57（mm/r），主軸轉速n=51.6~34r/min 取n=51.6 切削速度為v??dn1000???37?681000?7.9(m/min)

3.擴孔?38.7mm 采用刀具：?38.7 專用擴孔鉆

進給量：根據《切削手冊》表2.10 f=0.63~0.84 所以f=0.72mm/r 機床主軸轉速：取n=68r/min，則其切削速度v=8.26m/min。切削工時 l=19mm l1?9mm,l2?3mmtm?l?l1?l219?9?3??0.51min nf68?0.72當加工兩個孔時tm?0.51?2?1.02(min)

3.倒角2?45雙面 采用900锪鉆

短輔助時間，取倒角時的主軸轉速與擴孔相同：n=68r/min手動進給。

0.027工序7：精、細鏜?39??0.010mm二孔，選用機床：T740金剛鏜床。

（1）精鏜孔至?38.9mm，單邊余量Z=0.1mm，一次鏜去全部余量，ap=0.1mm。

進給量 f=0.1mm/r 根據有關手冊，確定金剛鏜床的切削速度為v=100m/min，則

nw?1000v1000?100??816(r/min)?D??39 16

機械制造技術課程設計

由于T740金剛鏜床主軸轉速為無極調速，故以上轉速可以作為加工時使用的轉速。

切削加工是：當加工1個孔時

l?19mm l2?3mm l3?4mm

t1?l?l1?l219?3?4??0.32(min)nvf816?0.1所以加工兩個孔時的機動時間為

t?0.32?2?0.64(min)

0.027（2）細鏜孔至?39??0.010mm切削用量及工時均與精鏜相同

ap?0.05mm

f?0.1mm/r

nw?816r/min,v?100m/min;

t?0.64min

工序8：磨?39mm二孔端面，保證尺寸1180?0.07mm（1）選擇砂輪。見《工藝手冊》第三章中磨料選擇各表，結果為

WA46KV6P350?40?127 其含義為：砂輪磨料為白剛玉，粒度為46#，硬度為中軟1級，陶瓷結合劑，6號組織，平型砂輪，其尺寸為350?40?127（D?B?d）。

（2）切削用量的選擇。砂輪轉速n砂?1500r/min（見機床說明書），n砂?27.5m/s。

機械制造技術課程設計

軸向進給量fa?0.5B?20mm（雙行程）工件速度vw?10m/min

徑向進給量fr?0.015mm/雙行程（3）切削工時。當加工1個表面時 t1?2LbZbk（見〈〈工藝手冊〉〉表6.2-8）

1000vfafr 式中L---加工長度73mm； b---加工寬度，68mm；

zb---單面加工余量，0.2mm； K---系數，1.10；

v---工作臺移動速度（m/min）；

； fa---工作臺往返一次砂輪軸向進給量（mm）。fr---工作臺往返一次砂輪徑向進給量（mm）t1?2?73?68?1.110920??3.64(min)

1000?10?20?0.0153000當加工端面時

tm?3.64?2?7.28(min)

工序9：鉆螺紋底孔4-?6.7mm并倒角120o。

f?0.2?0.50?0.1(mm/r)（〈〈切削手冊表2.7〉〉）V=20m/min（〈〈切削手冊表2.13及2.14〉〉）

所以 ns?1000v1000?20??950(r/min)?D??6.7按機床取nw=960r/min，故v=20.2m/min。

機械制造技術課程設計

切削工時（4個孔）

l?19mm l1?3mm l2?1mm

tm?l?l1?l219?3?1?4??4?0.96(min)nwf960?0.1倒角仍然取n=960r/min。手動進給。工序10：攻螺紋4—M8mm及Rc1/8 由于公制螺紋M8mm與錐螺紋M8mm外徑相差無幾，故切削用量一律按加工M8選取

v?0.1m/s?6m/min

所以 ns?238r/min

按機床選取nw?195r/min，則v=4.9m/mm。

機動工時 l?19mm l1?3mm l2?3mm 攻M8孔 tm1?(l?l1?l2)2(19?3?3)?4??4?1.02(min)nf195?1攻Rc1/4孔 l?11mm l1?3mm l2?0

tm2?l?l1?l211?3?2??2?0.15(min)nf195?0.94

最后，將以上各工序切削用量、工時定額的計算結果，連同其他加工數據，一并填入機械加工工藝過程綜合卡片。

第六節 夾具設計

機械制造技術課程設計 夾具設計

3.1問題的提出

為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具

經過與指導老師協商，決定設計第4道工序——銑寬為上下端面的銑床夾具。本夾具將用與X63臥式銑床。刀具為高速鋼直齒三面刃銑刀，來對工件進行加工。

本夾具主要用來銑端面，采用精密級高速鋼直齒三面刃銑刀，一次銑削，所以主要應該考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度．

3.2夾具設計

3.2.1定位基準的選擇

由零件圖可知，其設計基準為花鍵孔中心線和工件的左加工表面（A）為定位基準。因此選用工件以加工左端面（A）的中心線為主定位基準。

3.2.2切削力及夾緊力的計算

刀具：高速鋼直齒三面刃銑刀，?63mm, Z=14 Fz=CP·t0.83·Sz0.65·D-O.83·B·Z·kP(見《切削手冊》3-56表)解得 Fz =200(N)其中CP=52，t=8mm, Sz=0.08mm/s, B=8mm, D=63mm, Z=14, kP=(HB/198)0.55 在計算切削力時，必須考慮安全系數。安全系數K= k1 k2 k3 k4 20

機械制造技術課程設計

水平切削分力FH=1.1 Fz =220(N)垂直切削分力Fv=0.3 Fz=60

(N)其中： k1為基本安全系數1.5

k1為加工性質系數1.1

k1為刀具鈍化系數1.1

k1為斷續切削系數1.1 F,=KFH =1.5×1.1×1.1×1.1×200=400(N)實際加緊力為WK= KFH/U1U2=400/0.5=800(N)其中U1和U2為夾具定位面及加緊面上的磨擦系數，U1=U2=0.025 螺母選用M16X1.5細牙三角螺紋，產生的加緊力為 W=2M/D2tg(a+6’55)+0.66(D3-d3/ D2-d2)解得：

W=1O405(N)其中： M=19000 N.M

D2=14.8mm

a=2029, D=23mm d=16mm

此時螺母的加緊力W已大于所需的800(N)的加緊力，故本夾具可安全工作。

第七節.心得體會

機械制造技術基礎課程設計是在學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業課之后進行的。是進行畢業設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。

通過這次課程設計對我們學生未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉我們問題、解決問題的能力，為今后參加工作打下一

機械制造技術課程設計

個良好的基礎。

在設計過程中我們發現了許多在學習和應用知識的不足之出，尤其鍛煉了我們結合實際綜合考慮問題的思路和解決問題的能力。我們深刻體會到基礎知識必須要扎實才能有更好的學習和創造性的思維。所以在今后的學習和工作中，我們要更多的注重基礎知識的學習。另外在設計過程中我們還有許多小的錯誤導致拖延了設計時間和擾亂設計思路，讓我們明白了“把一件簡單的事做好就不是一件容易的事”的道理。從而，我們無論做什么事都要努力盡力去做好。

最后，我們衷心的感謝趙彤永老師的大力指導和幫助！還有在設計過程中支持和幫助過我們的各位同學！

機械制造技術課程設計

第八節.參考資料

1.機械制造技術基礎課程設計指導書??????太原理工大學教研組

2.金屬工藝學(第四版)????????????主編：鄧文英 3.機械加工工藝師手冊????????????主編：楊叔子 4.機械工人切削手冊(第四版)?????????機械工業出版社 5.機械制造技術基礎?????????????主編：呂明 曾志新

6.機械加工工藝裝配設計手冊?????????機械工業出版社

附件圖紙

零件圖

機械制造技術課程設計

毛坯圖 機械制造技術課程設計 機械制造技術課程設計

夾具裝配圖

機械制造技術課程設計 機械制造技術課程設計

機械制造技術課程設計

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