金属工艺学课程设计ynau7

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1、 工 程 技 术 学 院课程设计课 程： 金属工艺学 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 2010级 学 号： 姓 名： 指导教师： 黄云战 教 授 日 期： 2012年7月 云南农业大学工程技术学院（ 设 计 说 明 书 参 考）目 录绪论 31 铸造工艺设计 41.1铸造工艺性分析 41.2选材及铸造方法 51.3确定铸件的加工余量及其他工艺参数 51.4铸件工艺图 61.5工艺过程卡片 62、锻造工艺设计 72.1锻造工艺性分析 72.2选材 72.3锻件尺寸 72.4毛坯的重量和尺寸 82.5锻造工艺过程 92.6锻造工艺卡片 93、焊接工艺设计 103.1焊接工艺分析 103

2、.2焊接方法及技术指标 103.3材料选择 113.4焊接接头和坡口选择 113.5焊接步骤 113.6焊后处理 113.7手工电弧焊操作注意事项 124、切削加工工艺 134.1切削加工工艺析 134.2选材及预加工 134.3加工工艺过程 144.4切削加工流程 14参考文献 14设计心得 15指导老师评语 16绪 论金属工艺学 顾名思义它是研究有关制造金属机件的工艺方法的综合性技术学科。研究范围主要包括：各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系；金属机件的加工工艺过程和结构工艺性；常用金属材料性能对加工工艺的影响；工艺方法的综合比较等。研究在机械制造中金属材料（或坯料、半

3、成品等）的冶炼、铸造、锻压、焊接、金属热处理、切削加工、机械装配等的工艺过程和方法的一门学科。对于机械设计制造及其自动化专业来说，金属工艺学是从事“机制”类工作必备的基础知识、基本技能。只有全面掌握了各方面知识，才能将头脑中的构想转化成产品，而这个转化过程就是设计过程，设计结果的好坏决定着产品的质量。所以我们有必要在学习过程中有意识的加强这方面的训练，金工工艺设计就是一个很好的锻炼我们运用所学知识指导生产的机会。金属工艺学设计的意义金属工艺学是一门针对实际生产操作过程的课程，增强技能训练，有利于培养学生具有更高的实际能力和开拓精神。很多人狭义把技能理解为能动手操作工具或设备，或者能够进行实验，

4、这样的理解是不够的。其实，技能训练除操作技能外，还有工程实践和工程意识的训练。金工课程是工科学生的技术基础课，实践性强，应用范围广，涉及到机械制造的各种生产方法。开设金工工艺设计课程对培养学生动手指导生产有着重要意义：(1)通过课程设计，学生把所学过的知识有机地综合、分析，灵活地运用，进行一次工程师基本素质的训练。(2)通过课程设计，可以使学生充分认识机械制造各专业间的内在联系，并处理好互相间的关系，做到扬长避短，优势互补，培养学生综合归纳的能力。(3)通过课程设计，使学生加深理解从事工艺设计应遵循的基本原则，即实用性、先进性和经济性原则。(4)通过不同工艺方案的分析、对比，使学生初步具有优化

5、加工方案的能力。(5)通过实践，使学生深刻体会理论应密切联系实际的含义。金属工艺学课程设计的要求(1)必须对车间各类加工工艺过程了解，熟练掌握加工零件时所选用的设备、工装及机床的切削运动。(2)工艺参数的确定应有可靠的依据，说清确定参数的方法、使用资料的来源、参数修正的原因和方法。(3)说明书的形式允许自选，但禁用文学体裁，应使用工程技术语言、国家标准规定的名词术语。(4)微机辅助完成的内容，要在计算机上通过。(5)经济性分析应以分析讨论为主，计算步骤可以简化。1、铸造下图为一零件的方案，编写零件铸造工艺设计图（生产50件，材料HT200）1.1铸造工艺分析衬套工作环境要求其性能满足较高的耐磨

6、性、较好的减震性。同时硬度较低，便于维护和更换。所以在满足结构要求、性能要求的前提下，衬套的铸造生产过程应尽量做到工艺简单、效率高，以降低价格。从外形分析，此衬套零件呈现“T”字形。从“T”的上方起模比较方便，从整体尺寸分析，选用整模造型能大幅提高生产效率，降低劳动强度。36选用型芯铸造可减少后期加工量，48为后期加工。降低起模失败率。节省材料用量。1.2选材及铸造方法1.2.1选材此衬套制造材料选择：HT200，其性能为：较高强度铸铁，基体为珠光体，强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性也良好；铸造性能较好。各方面都满足要求。 1.2.2 铸造方法 根据此衬套的结构特点，应选择160的截面作为分

7、模面。有利于浇注道和浇注口的选择与按放，同时选择砂型铸造中的整模造型（选择依据：当铸件形状简单、最大截面在其端面时，就采用整模造型）。浇注口的位置不宜太高，避免浇注液对型芯的冲击造成的铸件尺寸变形。1.3确定铸件的加工余量及其他工艺参数 1.3.1加工余量的确定 铸件各个面都需要后期加工才能达到使用要求。所以都应有余量。砂型铸造灰铸铁件的公差及配套的加工余量等级为14/H。顶面和孔的加工余量等级降一级（取J级），加工余量数值可查。GB/T11350-1989选取， 160mm和 104mm圆周面双侧加工，每侧余量为6.0mm，底面的加工余量为6.0mm，顶面的加工余量为7.0mm，内孔的每侧的

8、加工余量为6.0mm。 1.3.2 起模斜度的确定 外斜度： 1.5 3 内斜度： 3 10，为了起模方便，需将衬套的外形简化成“梯形”，如上图合箱图所示。1.3.3收缩率为了保证铸件应有的尺寸，模样尺寸必须较铸件放大一个该合金的收缩量。在铸铁冷却过程中，其线收缩率不仅受到铸型和型芯的机械阻碍，而且还受到铸件各部分的相互制约。灰铸铁为0.71.0。1.3.4型芯头 型芯头的形状和尺寸，对型芯装配的工艺性和稳定性有很大影响。垂直型芯一般都有上、下芯头，芯头必须留有一定的斜度。下芯头的斜度应小些（ 6 7），上芯头的斜度为便于合型应大些（ 8 10），对于此衬套选择36的型芯，48在后期加工做出。

9、1.4 绘制铸造工艺图1.5工艺过程卡片工序工序名称工序内容加工设备注意事项1毛坯生产根据衬套铸造工艺要求及铸造工艺图，生产出所需毛坯砂型铸造严格检查铸件缺陷。2车夹持外圆104mm找正，车外圆160mm及尺寸40mm的端面，车内孔 48及尺寸30mm的端面调头，夹持外圆160mm找正，车外圆104mm、外圆 80、外圆 130及端面。车床严格矫正夹持精度3铣铣出104mm、160mm的两端平面铣床4钻划两孔的中心线，钻出8，深30mm的孔。钻床5钳除去毛边，打上所需零件编号。6打磨打磨除去后期加工产生的氧化色斑。磨床或手工打磨打磨不能影响尺寸2、锻造下图为主轴的方案，编写主轴自由锻造工艺设计

10、图（生产30件，材料45钢）2.1锻造工艺分析 机床主轴是一种典型的轴类零件，它是机床的关键零件之一，它把回旋运动和转矩通过主轴端部的家具传递给工件或刀具，因此在工作中主轴要承受转矩和弯矩。 主轴材料的选择将影响到主轴的性能，根据此主轴结构尺寸和工作环境应选择45号钢， 始锻温度应保持在1100-1150，终锻温度应保持在800-850。 加工方法选择自由锻，自由锻适用于小批量的生产和轴类的生产并且节省材料。自由锻所用工具和设备简单，通用性好，成本低。此主轴尺寸不大，可采用一次锻压成型。后期处理有铣，车，打磨等。键槽有铣床加工，锥面有车床加工。轴类零件有一定表面粗糙度要求，所有必需在后期处理中

11、进行打磨。2.2选材 材料选择45号钢，直径为45mm。其主要特征:综合力学性能良好，淬透性低。小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理，主要用于制造强度高的运动件，如透平机叶轮、压缩机活塞。轴、齿轮、齿条、蜗杆等。2.3锻件尺寸2.4毛坯重量及尺寸坯料质量公式（单位均为kg） 45号钢的密度：7.85g/cm3 根据几何尺寸可计算出：M锻件 大约为725g，M烧损可忽略，此零件无M芯料，M料头去5g，因为锻件没有通孔，所以芯料质量不必考虑。 M坯料取730g，尺寸图如下2.5锻造工艺过程 下料。 加热，将坯料加热至1100-1150之间。 加工，采用自由锻工序，并按照锻造工艺卡中的要求加工

12、出满足尺寸要求的锻件。 修整，切除毛边，料头。检查及修整轴向弯曲。 锥面，螺纹及键槽加工，铣床上加工出锥面及键槽，精密车床上加工出螺纹。 打磨零件各个面以达到粗糙度要求。2.6锻造工艺卡工序工序名称工序内容加工设备操作要点1拔长火钳整体拔长至742mm2压肩火钳、压肩摔子边轻打边转锻件3拔长火钳将压肩一段拔长至301.5mm4摔圆火钳、摔圆摔子将拔长部分摔圆至35mm5压肩略火钳、压肩摔子边轻打边转锻件6拔长略火钳中间间隔30mm，将另一端拔长7摔圆略火钳、摔圆摔子将拔长部分摔圆至35mm8拔长略火钳左端继续拔长至502mm9压肩略火钳、压肩摔子边轻打边转锻件10摔圆略火钳、摔圆摔子将拔长部分

13、摔圆至25mm11修整火钳、钢板尺检查及修整轴向弯曲3、焊接下图为油罐焊缝布置的方案，编写焊缝工艺设计图（生产10件，材料45钢）3.1 焊接工艺分析常用的焊接方法很多，每种方法都有适用范围。选择焊接方法实际是针对焊件材料及结构特点选出一种比较合适的焊接方法。原则仍是使用性、先进性和经济性。有时可选两种以上方法时，应按企业设备、工艺习惯而优化选择。油罐 顶板及底板（除边缘板）均为搭接，罐底边缘板、罐壁立缝、环缝为对接。其主体结构形式是锥底锥顶立式油罐，该结构的主要特点是，焊接量大、焊接质量要求高、焊接变形控制要求严，因此要求施工人员严格按照施工方案、施工技术交底卡进行施工。3.2 焊接方法及技

14、术指标焊接方法采用手工电弧焊。 其特点为：设备简单。操作灵活方便。能进行全位置焊接适合焊接多种材料。不足之处是生产效率低劳动强度大。焊条直径应选择5mm左右的酸性焊条E4303 或J422，焊接设备采用 直流 320A 和 500A 直流焊机。焊条烘干设备 ZYH-60 型。（焊条往往会因吸潮而使工艺性能变坏，造成电弧不稳、飞溅增大，并容易产生气孔、裂纹等缺陷。因此，焊条使用前必须严格烘干。一般酸性焊条的烘干温度150-200，时间1小时；碱性焊条的烘干温度350-400，时间1-2小时，烘干后放在100-150的保温箱内）3.3材料选择焊接此油罐选择45号钢，其强度较高，塑性和韧性尚好，属于

15、综合力学性能比较好，强度极限600MPA 屈服极限355MPA，伸长率16。满足油罐性能要求。3.4 焊接接头和坡口选择手工电弧焊的接头形式有对接、搭接、T型接和角接等。选择依据是：弓工件的结构形状，被焊部位厚度或相对厚度，使用条件及施工方法等。油罐由长方形钢板弯曲焊接连接接头后，变形成为圆筒状，此操作选择对接焊接方式，然后将数个钢筒焊接在一起，此操作必须将圆筒焊缝错开。如下图所示。坡口选择：由于该零件厚度8mm ，所以焊条不易焊透，必须选择开型坡口，使用双V形的破口形式。3.5焊接步骤油罐筒体两端封头:气割下料拉深切边油罐中间筒节:剪切下料卷圆焊接内纵缝焊接外纵缝筒节与封头组对焊接内环缝焊接

16、外环缝法兰、筒体装配与焊接清理焊接完成后需要进行测试，以检查焊缝质量。需要进行水压试验和气密性试验。3.6焊后处理 整体焊接完成后，必须进行热处理，以消除热影响区对整体力学性能的影响，以防止工件发生裂纹，减少工件焊后的残余应力,保证工件以后的使用寿命。热处理包括焊前的预热和焊后热处理，焊件焊前预热目的是避免焊缝及热影响的急冷、硬化与导致裂缝，使熔透深度保持稳定。通常在焊接规范中指明层间焊接预热温度时，必考虑母材、尺寸、厚度、焊接方法、焊接参数、热影响区淬硬性、焊缝含氢量等因素。焊接后热是指焊接以后直接在焊接区加热，使焊接区硬化部位软化，并使氢溢出，但必须防止再热裂缝的出现。（1）正火目的：细化

17、晶粒，提高母材及常化处理焊缝的综合机械性能，消除冷作硬化，便于切削加工。方法：把要正火的零件放入加热炉中加热到一定温度按每毫米1.5分2.5分保温出炉空冷，风冷或雾冷。（2）固溶处理：（针对奥氏体不锈钢）即在室温条件下保留奥氏体。目的：将零件加热使碳化物溶到奥氏体中，再以足够快的冷却速度将碳化物固定在奥氏体中。具有最低的强度、最高塑性、最好的耐蚀性。方法：加热到10001150，以2分到4分/保温后快冷，然后水冷，再进行空冷。3.7手工电弧焊接操作注意事项1、工作前应检查焊机电源线、引出线及接线点是否良好。2、线路横越车行道应架空或加保护盖。3、焊机二次线路及外壳必须有良好接地。4、焊条的夹钳

18、绝缘必须良好。5、下雨天不准露天电焊，在潮湿地带工作时，应站在铺有绝缘物品的地方并穿好绝缘鞋。6、移动式电焊机从电力网上接线或检线，以及接地等工作均应由电工进行。7、推闸刀开关时，身体要偏斜些，要一次推足，然后开启电焊机；停机时，先关电焊机，才能拉断电源闸刀开关。8、移动电焊机位置，须先停机断电；焊接中突然停电，应立即关好电焊机。9、在人多的地方焊接时，应安设遮拦时应提醒周围人员不要直视弧光。10、换焊条时应戴好手套，身体不要靠在铁板或其他导电物件上。11、清除熔渣时,应戴上防护镜,防止熔潭溅入眼睛。12、在容器内焊接时必须采取以下的措施：应采取防止触电、中毒和窒息的措施。焊、割密封器内应留出

19、气孔，必要时在进、出口处装设通风设备；容器内照明电压不得超过12V，焊工与焊件间应绝缘；容器外应设专人监护。严禁在已喷涂过的油漆和塑料的容器内焊接。13、修理煤气管或在泄漏煤气的地方进行焊接时，要事先通知煤气站及消防、消防、安技部门，得到允许后方可工作。工作前必须关闭气源，加强通风，把积余煤气排除干净。15、在焊接、切割密闭空心工件时，必须留有出气孔。在容器内焊接，外面必须设人监护，并有良好通风措施，照明电压应采有12伏。禁止在已做油漆或叶涂过塑料的容器内焊接。16、焊接大件及加温后的零件时，须配备两人搬运。焊件应摆放稳固，以防倒塌或坠落伤人。4、切削加工 下图为一杆类零件，编制该零件的工艺图

20、（生产10件，材料45钢）4.1 切削加工工艺分析 切削加工是用切削工具，把坯料或工件上多余的材料层切去，使工件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的加工方法。任何切削加工都必须具备三个基本条件：切削工具、工件和切削运动。切削工具应有刃口，其材质必须比工件坚硬；不同的刀具结构和切削运动形式，构成不同的切削方法。用刃形和刃数都固定的刀具进行切削的方法有车削、钻削、镗削、铣削、刨削、拉削和锯切等；用刃形和刃数都不固定的磨具或磨料进行切削的方法有磨削、研磨、珩磨和抛光等。切削加工是机械制造中最主要的加工方法。虽然毛坯制造精度不断提高，精铸、精锻、挤压、粉末冶金等加工工艺应用日广，但由于切削加工的适应范

21、围广，且能达到很高的精度和很低的表面粗糙度，在机械制造工艺中仍占有重要地位。轴类零件按其结构形状的特点，可分为光轴、阶梯轴、空心轴和异形轴（包括曲轴、凸轮轴和偏心轴等）四类。上图所示零件属于阶梯轴，所选材料：45钢；毛坯制造方法：模锻。在单件小批生产中，轴类零件的毛坯往往使用热轧棒料。对于此轴直径差较大，为了节约材料和减少机械加工的劳动量，则往往采用锻件。单件小批生产的阶梯轴一般采用自由锻，在大批大量生产时则采用模锻。定位基准的选择。对实心的轴类零件，精基准面就是顶尖孔，满足基准重合和基准统一。4.2选材及预加工选用45号钢，精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn，也可选

22、用球墨铸铁；对高速、重载的轴，选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢此轴类零件在切削加工之前，应对其毛坯进行预加工。预加工包括校正、切断和切端面和钻中心孔。、校正：校正棒料毛坯在制造、运输和保管过程中产生的弯曲变形，以保证加工余量均匀及送料装夹的可靠。校正可在各种压力机上进行。、切断：当采用棒料毛坯时，应在车削外圆前按所需长度切断。切断叮在弓锯床上进行，高硬度棒料的切断可在带有薄片砂轮的切割机上进行。、切端面钻中心孔：中心孔是轴类零件加工最常用的定位基准面，为保证钻出的中心孔不偏斜，应先切端面后再钻中心孔。此轴的中心孔角为60、荒车：如果轴的毛坯是向由

23、锻件或大型铸件，则需要进行荒车加工，以减少毛坯外国表面的形状误差，使后续工序的加工余景均匀。4.3加工工艺过程下料，选取180mm长的45号圆钢进行预加工。达到175mm178mm，预留12mm加工余量。调质处理，提高材料性能。夹持材料，车床加工出宽3mm、深1.5mm的两个退刀槽，然后粗车到18mm19mm。精车出螺纹段，倒角45车出25mm段，倒角45铣出25mm上的平面，让此段的横向宽度达到18mm19mm。磨床打磨到所需尺寸和要求的表面粗糙度。车螺纹，规格为M164.4切削加工流程下料、预处理夹持加工打磨，后期加工螺纹加工，并检测尽量、包装参考文献1 金属工艺学（第五版）上下册2 金属

24、工艺学实习教材（第二版），高等教育出版社3 主轴的结构特点和技术要求 百度文库4 油罐焊接措施 百度文库设计心得学校开设第三学期课程设计，目的就是让我们感受实际设计过程的艰辛和指导生产需要严谨！是我们走向社会前非常有意义的实践性课程。拿到设计题目后，我的第一感受就是无从下手，不知道如何将学过的东西变成有可操作性的生产说明书。俗话说：万事开头难嘛，我并没有被困难吓倒。查阅大量网络资料后，头脑中慢慢有了清晰的思路。书写过程虽很缓慢。但我坚持住了，遇到各种问题都要搞清楚才继续写。就这样坚持了一周，我终于写出了一份还能看的说明书，以下是这几天来的一些感受。创新求发展。“创新”目前在我国已经提升到国家发

25、展战略地位，足见“创新”的举足轻重。因此，我们要从小处着手，顺应时代发展潮流，在课程设计中不忘在小处创新，未必是创新技术，但凡创新思维亦可，未必成功，只要实现创新思维培育和锻炼即可。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。 课程设计接近实际设计工作，几天下来感觉有点累然而，当我细看的设计成果，漫漫回味这短时间的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消虽然这是我走向实际工作的一小步，也是人生的一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟的许多。通过课程设计，使我深深体会到

26、，干任何事都必须耐心，细致毕竟设计就是为了生产出成品，他不是儿戏，需要我们付出百分之百的努力。在课程设计过程中，许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱。重算经常发生。这次课程设计使我在学习作风上得到了一次难得的磨练 短短一周是课程设计，使我发现了自己所掌握的知识是真正如此的缺乏，自己综合应用所学的专业知识能力是如此的不足，几年来的学习了那么多的课程，今天才知道自己并不会用还需要不断的学习，反复思考。实践对于大学生来说真的太重要了。 设计过程中的挫败感，刺激着我不断查阅资料，学习新旧知识。我想这是今后走向社会必需的修养，“适者生存”就要不断学习、进步。自然的法则在我们自身上同样适用。实践出真知。关于真理的大讨论最终结果是“实践是检验真理的唯一标准”，课程设计基本告成，才切身领悟“实践是检验真理的唯一标准”，才明晓实践出真知。 感谢学校开设的设计课程，教会我们的不仅有知识的运用，还有为人处世的方法。指导教师评语- 16 -