工艺设计.docx
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工艺设计
湖南铁道职业技术学院
机械制造工艺学
课程设计说明书
设计题目：
设计“车床尾座套筒”零件的机械加工
工艺规程及工艺装备（生产纲领：
中小批量）
班级数控加工065班
设计者陈勇
指导老师贺建群老师
评定成绩
设计日期2008年6月6日至6月12日
目录
设计任务书···························································
课程设计说明书正文···················································
序言·································································
一、零件的分析····················································
（1）零件的作用···············································
（2）零件图的分析·············································
（3）零件的工艺分析···········································
二、工艺规程设计··················································
（！
）机械加工工艺规程···········································
（2）确定毛坯的制造形式·········································
（3）基面的选择·················································
（4）制定工艺路线···············································
（5）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定·····················
（6）确定切削用量·············································
三、课程设计的心得与体会·········································
参考文献····························································
湖南铁道职业技术学院
机械制造工艺学课程设计任务书
设计题目设计“车床尾座套筒”零件的机械加工
工艺规程及工艺装置（生产纲领：
中小批量）
设计内容：
1.产品零件图1张
2.机械加工工艺过程卡片3张
3机械加工工序卡片1张
4课程设计说明书1份
班别数控加工065
设计者陈勇
指导老师贺建群老师
2008年6月7日
序言
数控加工工艺课程设计是在我们学习机械制造基础以及数控加工工艺等大部分专业课后进行的。
这是我们在进行课程设计之前对所学课程的一次深入的综合性的复习，并是生产实习之后的一个实践性环节，是应用所学基础理论，专业知识与技能去分析和解决生产实际问题的一次综合性训练。
我希望通过这次课程设计能巩固，扩大和强化自己所学到的理论知识和技能，提高自己设计计算，制图，编写技术文件的能力，学会正确使用技术资料，标准手册等工具书，并在设计中培养自己理论联系实际，严肃认真的工作作风和独立工作能力，学会编写合理的加工工艺规程，为以后的课程设计以及毕业后从事技术工作打下一个良好的基础。
一、零件的分析
（一）零件的作用
题目所给定的零件是车床尾座套筒（见图1-1），尾座套筒安装在尾座体的圆孔中，并用平键导向，所以套筒只能轴向移动。
尾座是装在床身内组导轨上，并可以沿床身导轨作纵向移动。
尾座上的套筒锥孔内可以安装顶尖、钻头、绞刀、丝锥等刀辅具，用来支撑工件钻孔、铰孔、攻丝、攻螺纹等。
（二）零件图的分析
（1）该零件采用的是调质钢（既进行淬火后再进行高温回火处理），此材料具有良好综合力学性能（强度、塑性、韧性的良好配合），一般用于制作较重要的机器零件。
（2）MORSENO.4锥孔轴心线与
mm外圆轴心线的同轴度公差为
mm。
（3）MORSENO.4锥孔轴心线与
mm外圆轴心线的径向跳动公差为0.01mm。
（4）键槽
mm对
mm外圆轴心线的平行度公差为0.025mm，对称度公差为0.1mm。
（5）锥孔涂色检查其接触面积应大于75%。
（6）调质处理28——32HRC。
（7）局部外圆及锥孔淬火45——50HRC。
（三）零件的工艺分析
1）在安排加工工序时，应将粗、精加工分开，以减少切削应力对加工精度的影响，调质处理应放在粗加工之后，半精加工之前。
2）车床尾座套筒左端MORSENO.4锥孔与右端
mm、
mm的孔，应在进行调质处理前钻通，这样有利于加热和内部组织的转变，使工件内孔得到较好的处理。
3）精磨
mm外圆时，以两端
锥面定位，分两次装夹，这样有利于消除磨削应力引起工件的变形。
也可以采用专用锥度心轴定位装夹，精磨
mm外圆。
4）
mm外圆的轴心线是工件的测量基准，所以磨削MORSENO.4锥孔时，定位基准必须采用
mm外圆。
加工时还应找正其上的母线与侧母线之后进行时。
5）加工
mm的键槽时，应在夹具上设置对称度测量基准，在加工对刀时，可以边对刀边测量，以保证键槽
mm对
mm外圆轴心线的对称度。
6）
mm外圆的圆柱度检验，可将工件放置在标准V形块上『V形块放在标准平板上』，用百分表测量出外圆点的圆度值，然后再计算出圆柱度值。
7）
mm键槽对称度的检验，采用键槽对称度量规进行检查。
8）用标准MORSENO.4锥塞规涂色检查工件的锥孔，其接触面积应大于75%
二、工艺规程设计
1．机械加工工艺规程
在机械产品的生产中，用来规定产品或零件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程。
在生产过程中使用的工艺规程文件有多种。
下面介绍常用的两种工艺规程文件：
机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。
（1）机械加工工艺过程卡片
这种卡片是以工序为单位说明零件机械加工过程的一种工艺文件。
机械加工工艺过程卡概述了加工过程的全貌，是制订其他工艺文件的基础。
工艺过程卡片中各工序的内容规定得不够具体，所以在成批生产和大量生产中不能直接指导工人操作，多作为生产管理使用。
但是在单件小批生产中，通常不再编制更详细的工艺文件，而以这种卡片直接指导生产。
（2）机械加工工序卡片
这种卡片是在机械加工工艺过程卡的基础上，按每道工序的工序内容所编制的一种工艺文件。
该卡片中一般附有工序简图，并详细说明该工序中每个工步的加工内容、工艺参数、操作要求以及所用的设备和工艺装备等。
它是用于具体指导工人操作的技术文件，多用作大批大量生产零件和成批生产中重要零件的工艺文件。
（3）机械加工工艺规程作用
（1）工艺规程是组织生产的指导性文件生产的计划和调度、工人的操作、产品质量的检查都是以工艺规程为依据，为确保生产的产品质量，生产人员不得违反工艺规程。
工艺规程不得随意修改，如果需要更改，必须遵循规定程序，例如进行工艺会签、负责人批准等。
（2）工艺规程是生产准备工作的依据在产品投产前，要根据工艺规程来组织原材料和毛坯的供应，进行机床的调整，工艺装备（夹具、刀具、量具）的设计、制造或外购，编制生产计划，调配劳动力以及生产成本核算等。
（3）工艺规程是新建工厂（车间）的技术文件在新建和扩建工厂或车间时，可以参考同类生产部门的工艺文件，以确定所需要的机床种类和数量，工厂的面积，生产工人的工种、数量、技术等级以及辅助部门的安排等。
（4）制定机械加工工艺规程的原则和步骤
在一定的生产条件下，确保加工质量和最少的生产成本是制定工艺规程的基本原则。
机械加工工艺规程首先应能够保证加工后工件达到图样上规定的技术要求；其次，该工艺规程应该是在现场生产条件下、在规定的生产批量下最经济的，应能取得最好的经济效益；同时，要使工人具有良好而安全的劳动条件。
制订零件机械加工工艺规程的工作大致可分为下述四个阶段进行：
（1）准备性工作阶段在拟定零件机械加工工艺路线之前，需要做必要的准备性工作，包括计算生产纲领，确定生产类型；对零件进行工艺分析；确定毛坯种类。
（2）工艺路线拟定阶段这是制定工艺规程的核心，其主要内容是：
选择定位基准；选择零件表面加工方法；划分加工阶段；安排加工顺序和工序整合等。
（3）工序设计阶段在拟定了的工艺路线后，该阶段用于确定工艺路线中每一道工序的工序内容，包括确定加工余量、工序尺寸及其公差；选择机床和工艺装备；确定切削用量、计算工时定额等。
（4）填写工艺文件零件机械加工工艺规程经上述步骤确定后，应将有关内容填人各种不同的卡片，以便贯彻执行。
这些卡片总称为工艺文件。
填写工艺文件是编制零件工艺规程的最后一项工作。
工艺文件的种类很多，可以根据生产实际的需要，选择相应的工艺文件作为生产中使用的工艺规程。
2、确定毛坯的制造形式
零件材料为45钢。
该零件在工作过程中要经常承受载荷。
应此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。
锻件金属材料经过锻造变形而得到的毛坯。
这适用于力学性能要求高，材料（钢材）又具有可锻性，形状比较简单的零件。
生产批量大时，可用模锻代替自由锻。
3、基面的选择
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面的选择正确、合理，还可以保证加工质量，提高生产效率。
否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重还会造成零件大批报废，使生产无法进行。
（1）粗基准的选择
粗基础选择原则：
位置正确原则，余量均匀原则，只用一次原则，便于装夹原则。
对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准使完全合理的。
对于本零件来说，大多都是以外圆
mm来定位，因为该零件大部分形状、位置公差都是以外圆
mm的轴心线作为基准的，比如:
MORSENO.4锥孔轴心线与
mm外圆轴心线的同轴度公差为
mm。
MORSENO.4锥孔轴心线与
mm外圆轴心线的径向跳动公差为0.01mm。
（3）MORSENO.4锥孔轴心线与
mm外圆轴心线的径向跳动公差为0.01mm。
键槽
mm对
mm外圆轴心线的平行度公差为0.025mm，对称度公差为0.1mm。
为了很好的保证这些形状、位置公差，那就最好用外圆来做粗、精基准。
（2）精基准的选择
精基准的选择主要考虑基准重合的问题。
精基准选择原则：
基准统一原则，基准重合原则，自为基准原则，互为基础原则，便于装夹原则。
当设计基准与工序基准不重合时，应该进行换算。
4、制定工艺路线
机械加工工艺路线是指零件在生产过程中，由毛坯到成品，经过各工序的先后顺序，即仅用工序顺序简单地表明零件的工艺过程。
拟定机械加工工艺路线是制定机械加工工艺过程中的关键环节。
制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。
在生产纲领已经确定为中小批量的条件下，并尽量使工序集中起来提高生产率。
除此之外，还应考虑经济效果，以便降低成本。
（具体加工工序详见机械加工工艺卡片）。
5、机械加工余量、工序尺寸及毛坯的尺寸
（1）加工余量的确定
加工余量是指加工过程中从加工表面切除的金属层厚度
（2）总加工余量和工序加工余量
总加工余量：
从毛坯表面上切除的多余金属层，成为该表面的总加工余量。
工序加工余量：
为完成一道工序而从某一表面上切除的金属层，成为该工序的工序加工余量。
（3）加工余量的选择
加工余量的大小对零件的加工质量和生产率有较大的影响。
加工余量过大，不仅增加机械加工的劳动量，降低了生产率，而且增加了材料、工具、电力的消耗，提高加工成本。
但是加工余量过小，又能保证消除前工序的各种误差和表面缺陷，甚至产生废品。
因此，应该合理地确定加工余量。
各工序所留的最小加工余量，因该保证前工序所产生的形位误差和表面层缺陷被相邻后工序切除，这是确定工序最小余量的基本要求。
影响加工余量的因素包括⑴被加工表面上由前道工序产生的微观不平度和表面缺陷层深度。
⑵被加工表面上由前道工序产生的尺寸误差和几何误差。
⑶前道工序引起的被加工表面的位置误差。
⑷本道工序的装夹误差。
而确定加工余量的方法有⑴经验估计法⑵分析比较法⑶查表修正法。
结合实际情况，本零件采用查表修正法确定加工余量。
具体如下页表：
表1-1确定工序参数
工序名称
工序余量/mm
经济精度/mm
工序尺寸（最小工序尺寸）mm
工序尺寸及其偏差/mm
精磨
0.2
0.03（IT7）
55
粗磨
0.5
0.046（IT8）
55.2
半精车
1.3
0.074（IT9）
55.7
粗车
3
0.30（IT12）
57
毛坯尺寸
5（总余量）
2.5
60
6、确定切削用量
在编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量。
选择切削用量时，一定要充分考虑影响切削的各种因素，正确的选择切削条件，合理地确定切削用量，可有效地提高机械加工质量和产量。
影响切削条件的因素有：
机床、工具、刀具及工件的刚性；切削速度、切削深度、切削进给率；工件精度及表面粗糙度；刀具预期寿命及最大生产率；切削液的种类、冷却方式；工件材料的硬度及热处理状况；工件数量；机床的寿命。
上述诸因素中以切削速度、切削深度、切削进给率为主要因素。
切削速度快慢直接影响切削效率。
若切削速度过小，则切削时间会加长，刀具无法发挥其功能；若切削速度太快，虽然可以缩短切削时间，但是刀具容易产生高热，影响刀具的寿命。
在加工铸件时，为了保护刀尖，不使刀尖与铸件表面耍硬皮接触，应选用较大的切削深度和进给量，而切削速度应比加工钢件的选择低一些，以减少车刀的磨损和提高车刀的耐用度。
1、背吃刀量αp:
根据机床、夹具、刀具和零件的刚度以及机床功率来确定。
在刚度允许的情况下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产率。
为了保证加工表面质量，可留少许精加工余量，一般为0.1～0.5mm.
2、进给速度选择原则
进给速度是车削中切削用量的重要参数，其大小直接影响表面粗糙度值和车削效率。
主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。
最大的进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。
确定进给速度的原则如下：
①、质量可保证时，为提高生产率可选择较高的进给速度
②、进给速度应与主轴转速和背吃刀量相适应
③、进给量可通过查表取得。
3、主轴转速n的确定
在加工过程中主轴转速n应根据切削速度和工件材质、大小来选择，并且要参考切削用量手册选取。
切削速度Vc确定后，按下式计算出机床主轴转速（r/min），对有级变速的机床，需按机床说明选择与所算转速n接近的转速，并填入程序单中。
公式为：
n=Vc×1000/πd
综合以上条件，本零件的切削用量具体参数见加工工艺卡。
三、课程设计的心得与体会
经过紧张有序的一周的课程设计，终于圆满结束了。
通过这次课程设计，使我对前面所学的专业知识进行了一次全面的总结和复习，同时也综合运用了理论联系实际的学习方法。
这次课程设计不仅使我巩固了自己的知识，还加深了对所学知识进行了全面的一系列的理解，能使用所学的知识去解决在实际生产中出现的简单问题。
提高了自身的专业设计水平，对零件进行相应的工艺分析、拟定加工方案，并综合生产和使用条件独立完成机器部件的工艺设计。
在设计过程中全面考虑设计要求的内容及过程。
通过设计加深了对机械设计方面的总体认识,培养了我全面考虑工程技术问题的独立工作能力。
也知道该如何运用相关的资料、书籍与手册、图表等来解决设计中出现的一系列的问题。
在本次设计中，我更深刻地了解相关数控加工工艺学、材料学、数控机床、以及CAD软件等方面的知识，加深了认识扩展知识面，并对以前许多所学知识加以了巩固和贯通，学到了许多相关的设计工作经验，为我们在以后的学习及从事数控加工工作打下了坚实的基础。
在设计中，难免会遇到一些难以解决的疑难问题,通过老师的耐心指导和同学之间的相互交流与讨论，使我很顺利地克服了这些。
从中学到了许多处理问题的方法和手段,使自身在各方面的能力都有了很大的提高和煅炼。
我相信有了这次课程设计的煅炼，我将会在以后的设计和工作中做得更好,更完善。
在此，我真心地感谢贺建群老师对我们的耐心指导与关心,让我很顺利地完成了这次课程设计。
由于时间仓促，自身水平有限,在设计中难免会有些欠妥和错误之处,恳请老师批评、指正。
参考文献
1、《车工工艺学》中国劳动出版社
2、《数控机床》熊光华主编机械工业出版社
3、《机械设计与制造工艺简明手册》许毓潮主编中国电力出版社
4、《机械制造工艺学》郑修本主编机械工业出版社
5、《数控加工工艺学》华茂发主编机械工业出版社
6、《车工实用技术手册》张恩生主编江苏科学技术出版社
7、《机械制造工艺案例教程》刘慎久主编化学工业出版社
8、《机械工程材料》许德珠主编高等教育出版社
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