武器制造工艺课程设计

前言

现代制造工程技术实践在教学中是一门实践性很强的技术基础学课。在教学过程中，和其他课程一样，都要完成传授知识、训练技能和培养能力这三方面的任务。但要指出，知识、技能和能力是不同的三个概念，而且从掌握知识到形成能力不是直接的，要以技能为中介才成。

当代经济增长越来越依靠科技，科学技术与经济的内在联系越来越密不可分，尤其是工程科学技术，已成为经济增长的内在推动力。与此同时，工程实践的面越来越广，越来越具有综合性。工程的综合性表现在三个方面：一是每一项较大的工程实践都不只涉及单一学科，而是要综合运用多个科学的专业知识，往往兼有机械，电气，化学，材料，能源等内容。而信息技术更是当代工程实践中不可或缺的，包括在工程的内容中，又体现在工程的手段中；二是工程的纵向展开，从研究，开发，设计，制造（建造），运行，维护直到市场营销都属于工程的内容；三是工程实践离不开经济和管理，没有经济分析论证，工程就没有了基础依据，而缺乏管理，工程实践就寸步难行。

现在制造工程技术实践在教学中是一门实践性很强的技术基础课。在教学过程中，和其他课程一样，都要完成传授知识。训练技能和培养能力这三方面的任务。在加工工艺教学中，机械制造专业学生及数控技术专业学生都要学习数控车床操作技术。对涉及与数控专业相关的基础知识、专业计算，都进行了有针对性的论述，目的在于塑造理论充实、技能扎实的专业技能型人才。

本次的课程设计是武器制造工艺的实践教学部分，目的是让学生加深工艺知识的理解，锻炼实践能力，增强武器制造加工工艺的制定能力。

设计要求是学生自主画出产品图，毛坯图和工艺简图，给出产品工艺，编排工艺路线，工序和工步等内容。

1.阶梯轴自由锻造工艺设计

1.1选择毛坯类型

毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一，也是一个比较重要的阶段，毛坯的形状和特征对机械加工的难易，工序数量的多少有直接影响，因此，合理选择毛坯在生产占相当重要的位置，机械制造中常用的毛坯有各种轧制型材、铸件、锻件、焊接件、冲压件、粉末冶金件以及注射成型件等。毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。根据零件的材料45钢，用型材或锻件。本零件生产批量为中批量，所以综上所叙选择锻件中的自由锻。毛坯（锻件）图是根据产品零件设计的。

图1-1阶梯轴锻件图

1.2 锻件图的绘制

零件图不能直接用于锻造生产，必须按照自由锻造工艺特点绘制锻件图。锻件图是根据零件图并考虑敷料、机械加工余量和锻造公差等因素绘制而成的。锻件图如图1-1阶梯轴锻件图所示。

（1）敷料为了便于锻造，需要简化锻件形状。零件上某些难以锻出或虽能锻出但经济上不合理的部位（如凹台、台阶、凸肩、法兰和内孔等），可增加

一部分金属而不予锻出，这部分金属为敷料或余块。

（2）确定加工余量和锻件公差由于自由锻造的精度和表面质量较差，一般均需进一步切削加工，故表面应留有加工余量。锻件的公差是指锻件基本尺寸的允许误差。锻件的加工余量和公差的大小及零件的形状、尺寸等因素有关，其具体数值可根据经验或查表确定。

1.3 自由锻造锻件工艺

锻件的自由锻工艺应根据锻件的形状、尺寸等要求，结合生产实践经验来安排工序。表1-1为阶梯轴的自由锻造工艺，其中压肩位置尺寸需要经过计算确定。

表1-1 阶梯轴的自由锻造工艺

锻件名称：轴

坯料质量：

40Kg

坯料规格：

Φ140mm×

330mm

锻件材料：45

钢

锻造设备：

750Kg空气锤

序号操作方法简图

1 下料

压肩

2

拔长一端

3

切去余料

4 调头压肩

拔长、倒

5

棱、滚圆

端部拔长，

6

切去料头

全部滚圆

7

并校直

2.平板的焊接工艺设计

2.1 焊接的焊缝布置

焊接结构件的布置是否合理，对焊接质量和生产率有很大影响。对具体焊接结构件进行焊缝布置时，应便于焊接操作，有利于减小焊接应力和变形，焊缝尽可能设置在能实现平焊位置施焊的部位。

2.2焊接接头及坡口形式的选择

在将两块平板焊接在一起，手工电弧焊焊接接头的形式有四种，对接接头，角接接头，T形接头和搭接接头。

2.2.1 焊接接头的选择

焊接接头形式主要根据结构形状，使用要求和焊接生产工艺确定，并应考虑保证焊接质量和尽可能降低成本。

2.2.2坡口形式的选择

为了保证焊透，焊条电弧焊焊接板厚在6mm以上的焊件时，应在焊件边缘处加工出坡口。由于需要焊接的两块平板的板厚均为22mm，属于中厚板。

1)Y形坡口和带钝边的U形坡口，只需一面焊，可焊接性较好，但焊后角

变形较大，焊条消耗量也较大。

2)由于焊件板厚22mm在6mm以上，所以不能采用I形坡口。

3) 双Y形坡口和双U形坡口带钝边两面施焊，受热均匀，变形小，焊条消

耗量小。

综上所述，应采用双Y形坡口或双U形坡口。

由于此次设计母材为45号钢，因此选用与此强度相近的GB/T5117—1995 《碳钢焊条》J422，其熔敷金属抗拉强度不低于420Mpa。

2.4电焊机的选择

由于平板材料为45号钢，且两平板的厚度均为22mm ，都属于中厚板。所以采用AT-400型IGBT控制直流焊机，焊接时，焊条采用直流反接，以保证电弧稳定燃烧。

2．5 焊接工艺参数的选择

2.5.1 焊条直径的选择：

焊条直径的选择主要取决与焊件厚度、接头形式、焊缝位置及焊接层数等因素。在一般情况下，可按照焊件厚度选择焊条直径。由于所要焊接的是厚度为22mm的两块钢板，根据表2-1焊条直径与焊件厚度的关系，可选择直径为5.0mm的焊条

表2-1 焊条直径的选择

2.5.2 焊接电流的选择

焊接电流与焊条直径有关。焊条电弧焊焊接电流与焊条直径有关，可参考下列经验公式进行选择：

I=（30～60）d

由于两平板的厚度均为22mm，且为平板所以焊接方式可选的焊接为平焊。所以，根据表2-2，焊接直径小时，系数选下限，焊接直径大时，系数选上限，所以焊接电流选择250A。

表2-2焊条电弧焊焊接电流的选择