制造工艺与装备综合实验报告

目 录一、实验名称1二、实验者信息1三、实验仪器、仪表设备的型号，规格1四、实验目的要求11、制造工艺实验；12、工序夹具方案设计；13、制造装备及质量控制方案；1五、整理实验数据2六、实验所得零件图3七、零件工艺性分析3八、夹具设计分析41、确定定位方式，设计定位元件。42、确定夹紧方式和设计夹紧机构。43、绘制夹具装配图。4九、加工工艺过程分析及加工工艺过程卡41、定位基准分析42、各加工工序的定位基准选择53、加工方法的选择。54、确定加工顺序。55、机械加工工艺过程卡片6十、质量分析8十一、总结不足82制造工艺与装备综合实验报告一、实验名称1、制造工艺实验；2、工序夹具方案设计；3、制造装备及质量控制方案；二、实验者信息1、专业：机械设计制造及其自动化（现代装备与控制工程）2、班级：3、组别：4、姓名： 5、组员：6、实验日期： 三、实验仪器、仪表设备的型号，规格0125mm游标卡尺，柱塞泵缸体，15cm直尺， 计算机四、实验目的要求1、制造工艺实验；能正确应用专业技术基础知识，分析零件的工艺可行性，制定零件的工艺路线。应用机械制造技术基础及夹具设计原理中的基本理论，根据被加工零件的加工要求，拟定夹具方案。2、工序夹具方案设计；掌握组合夹具的设计思路、设计原理、设计方法以及基本的装配技术。鼓励“自主设计，自主动手，自由探索”，提高创造能力，充分发掘智慧潜能，培养科学的探索素养和创新精神。打破传统的演示性，验证性、单一性的实验模式，建立新的设计型、开发型、综合型的实验体系。3、制造装备及质量控制方案；机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状、位置）与理想几何参数相符合的程度。他们之间的差异称为加工误差，加工误差的大小反映了加工精度的高低。误差越大，加工精度越低，误差越小加工精度越高。加工精度反映了三个方面的内容：1、尺寸精度指加工后零件的实际尺寸与零件尺寸的公差带中心相符合的程度。2、位置精度指加工后零件有关表面之间的实际位置与理想位置的符合程度。3、形状精度指加工后的零件表面的实际几何形状与理想几何形状的相符合程度。在相同的生产条件下，对准确和完足产品的加工方法所加工出来的一批零件由于加工因素的影响，其尺寸，形状，表面相互位置不会一致，总是存在一定的加工误差，同时满足要求的公差范围的前提下要采取合理经济的加工方法，以提高机械加工的生产率和经济性。研究工艺方案，指出影响大孔加工精度的因素和解决办法，根据所学制造装备知识选择机床并进行调整对试件进行切削加工，控制加工精度和表面粗糙度，分析影响零件加工质量的各种因素，以及寻找控制零件加工质量的基本措施和方法。五、整理实验数据测量得工件基本尺寸为（单位：mm）：1、大孔的尺寸为60，深度为52。由于是重要的工作面，配合程度高，所以公差为H7。2、外圆柱的大圆柱直径为80，高度为18，小圆柱直径78，高度为42。都是与其它零件的配合孔，公差为H7。3、工件总的高度为100，两个单向阀的总长度为118，总宽度为101。4、底板长度为110，宽度为100，高度为15。底面到60大孔轴线的距离为60。5、类似椭圆形端面与60孔的端面的距离为85，且两平面平行。中心孔直径为19.4，深度为25。底部的通孔直径为10。都与60的大孔同轴。两侧孔为M12的螺纹孔，中心距40，轴线与19.4内孔轴线平行。6、左右两个单向阀圆柱面的直径为30，通孔的内孔螺纹为M16，螺纹深度为12。内孔的轴线与底面的距离为60，与60孔的端面距离为25。7、底面四个凸台直径为24，高度3，底面凸台上的通孔为四个销孔，直径为10，前部的孔中心距为85，后部两个孔的中心距为90，前后孔的中心距为75。8、肋板的后部厚度为11，前部为9。上部长度21.5，下部长度为28。9、60孔的端面四个孔为M6的螺孔，孔深12，上下中心距为70，左右中心距为70。上下中心连线与左右中心连线相互垂直。六、实验所得零件图见A3图纸1。七、零件工艺性分析零件的材料为HT200，灰铸铁属于脆性材料，故不能冲压或锻造，但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良，采用铸造与切削加工方法。切削加工主要是孔的加工以及前后平面和底面的加工。80圆柱端面为后端面，类似椭圆形端面为前端面。下面是需要加工表面以及各加工表面之间的位置关系及加工精度和表面粗糙度。1、60孔需要与活塞相互配合，为保证活塞正常工作要求配合精度较高，故孔加工精度为H7，表面粗糙度为Ra=1.6。2、19.4的孔与轴相互配合，加工精度为H7，孔内表面的表面粗糙度为Ra=1.6，19.4与60孔的同轴度公差为0.05mm。3、80圆柱端面即后端面的表面粗糙度Ra=3.2。上面有四个规则分布的螺纹孔M6，加工精度要求为6H。与60H7孔的轴线保证垂直度0.05mm。4、前端面的表面粗糙度Ra=3.2，前端面与后端面的平行度公差为0.1mm。上面有两个对称分布的螺纹孔M12，加工精度为7H。5、左右端面的表面粗糙度均为Ra=3.2,两端面的平行度公差为0.1mm。孔轴线与底面的平行度为0.02mm,与60H7孔的轴线的垂直度为0.05mm。6、底面的加工以60孔的轴线为基准，位置度公差为0.1mm，平面度公差为0.2mm，表面粗糙度为Ra=3.2。底部凹面的表面粗糙度为Ra=6.3。7、底座10的四个孔内表面粗糙度Ra=3.2，前部两个R=12的凸台上表面的表面粗糙度为Ra=3.2。八、夹具设计分析设计加工60H7孔的夹具。1、确定定位方式，设计定位元件。因为60H7孔与活塞相互配合，要求有较高的加工精度，需要有均匀的壁厚，采用V型块为定位元件，以外圆柱面为定位基准。限制了上下方向的自由度。2、确定夹紧方式和设计夹紧机构。因为工件属于特殊结构的工件，所以用专用夹紧装置。用两根双头螺柱连接底板与上部的压板，上部压板压在零件的底面上作为上下方向的夹紧机构，两根双头螺柱分布在工件的左右两侧，上部压板用螺母固定。可以夹紧V型块后部挡板抵在椭圆形前端面上，保证加工的时候不会使工件前后移动，作为前后面上的夹紧机构。3、绘制夹具装配图。夹具装配图见A3图纸2九、加工工艺过程分析及加工工艺过程卡1、定位基准分析正确选择工艺基准是保证加工精度的关键，定位基准分为粗基准，精基准和辅助基准，在最初的加工工序中，只能选用未加工的表面作为定位基准，即粗基准，在后续的加工工序中则以已加工表面作为定位基准，即精基准。精基准的选择。从零件的工艺分析可知60H7孔为重要的工作孔，要与活塞保持精密的配合以防止漏油，它又是19.4H7孔和10H7孔以及底面的有关距离尺寸要求和位置要求的设计基准。所以选择60H7孔的轴线为加工其他孔与底面的精基准。选择60H7孔端面为加工另一个端面的精基准。粗基准的选择。选择粗基准时，首先考虑60H7孔与80与78外圆柱不需要加工表面间缸体壁厚的均匀性，以缸体外78圆柱面为粗基准加工60H7孔，用V型块定位，则可保证壁厚的均匀。2、各加工工序的定位基准选择以缸体外78圆柱面为粗基准加工60H7孔。加工19.4H7孔和10H7孔要保证两孔的轴线与60H7孔的轴线同轴度，则以60H7孔轴线为定位基准。加工60H7孔的深度，以后端面为基准，加工前端面则以后端面为基准。铣削底面以60H7孔轴线为基准，要保证底面与孔轴线的位置度。加工4-M6-7H的螺纹，以60孔轴线为基准。加工侧面两个15的孔与M16螺纹以底面和60H7孔的轴线为定位基准。保证孔轴线与底面的平行度和与60H7孔的轴线的垂直度。3、加工方法的选择。由于60H7孔轴线是加工其他孔，螺孔以及底面的精基准，所以要保证很高的加工精度，并且这个孔的尺寸较大，所以最终加工为精细镗。工步则是粗镗、半精镗、精镗。60H7孔的端面要保证与60H7孔轴线的垂直度，故在镗60H7孔的时候在同一个工序中对端面镗削，然后继续进给镗孔。底面为一个平面，故采用立式铣床进行铣削加工。底部的四个销孔采用立式钻床钻孔。前端面为非圆形的平面，采用铣削加工。底板上前部两个24的凸台上表面采用铣削加工。左右两个单向阀圆柱端面采用铣削加工。4、确定加工顺序。为了便于加工出需要的工件形状，则可以先铸造出和需要的形状尺寸相似的毛坯，再进行机加工，铸造的毛坯材料为灰铸铁，所以第一道工序为铸造毛坯。第二道工序为退火，因为灰铸铁属于脆性材料，铸造后的毛坯内应力较大，不利于零件的正常工作，也会缩短工作寿命，所以需要对材料进行热处理，提高切削性能，消除内应力，灰铸铁消除内应力的方法一般为退火。第三道工序为镗60H7孔，因为60H7孔为重要的工作孔，并且又是19.4H7孔和10H7孔以及底面的有关距离尺寸要求和位置要求的设计基准，同时为了保证缸体壁厚的均匀性，所以要先加工60H7孔，以外圆柱面为粗基准。孔的深度要以60H7孔端面为基准，所以在镗孔时先镗端面，然后同一工序中继续进给镗孔，这样既保证了深度的要求也保证了端面和孔轴线的垂直度。第四道工序为粗铣前端面。为了保证前端面19.4H7的孔与60H7的孔同轴度，要用同一个基准来加工孔，所以要先粗铣前端面，以便下一工序进行孔的加工。第五道工序为镗19.4H7的孔，加工时与大孔采用同一种夹具，同一个定位基准。第六道工序为钻内部10H7的孔，这个孔也是要保证和60H7孔的同轴度，所以依然不更换夹具，保证了加工时与加工大孔时使用了同一个定位基准。第七道工序为铣削底面，由于侧面两个单向阀圆柱体的孔加工时需要以底面和大孔的端面为基准，所以在加工单向阀孔之前要先将底面加工好，底面加工的基准为大孔轴线。第八道工序为钻底面的四个销孔。第九道工序铣削两侧的单向阀端面，以便进行单向阀孔的加工。第十道工序为钻各螺纹孔，侧面单向阀孔和大孔端面的四个小螺孔，前端面的两个螺孔都有相同的定位基准，所以在同一个工序中钻这几个孔可以保证加工精度。第十一道工序为攻螺纹，前后端面，左右两个侧面的单向阀的螺纹加工，依然以加工这几个孔的夹具与定位基准。第十二道工序精铣前端面，由于前端面为重要的接触面，所以加工好前端面各孔之后要对前端面进行精铣，保证表面粗糙度要求以及与19.4H7的孔轴线的垂直度，与大孔端面的平行度。第十三道工序为磨削，去除各个表面的毛刺，达到表面粗糙度要求，磨出倒角。综上分析，该零件加工工序过程为：铸造热处理镗60H7端面（后端面或大孔端面）与孔粗铣前端面镗19.4H7的孔钻10H7孔铣削底面钻销孔铣两侧单向阀端面钻螺纹孔攻螺纹精铣前端面去毛刺和磨倒角5、机械加工工艺过程卡片十、质量分析劳动生产率是指一个工人在单位时间内生产出的合格产品的数量，可以用完成单件产品或单个工序所耗费的劳动时间来衡量。加工时首先采用铸造的方式，铸造的毛坯尺寸和需要的零件尺寸类似，可以大幅缩减加工时间，从而缩小了加工时间，提高了生产率，合理的毛坯尺寸有合理的加工余量，可以节约材料和成本，对毛坯的热处理可以消除内应力，保证了材料的切削性能和质量。在工序的安排顺序上，选择了合理的精基准和粗基准，保证了重要工作面的定位要求，存在同轴度要求的几个孔加工时，为了保证较高的同轴度，安排了依次加工的顺序类如3-4-5-6，使得加工时使用了同一个定位基准，这样也可以保证了同一个夹具的多次利用，减少了不同工序更换夹具和机床的辅助时间，同样可以缩短加工时间，提高生产率。在重要的工作面的加工中，例如60H7孔的加工，为了保证有较高的表面粗糙度和加工精度，需要首先加工端面，如果加工端面和加工孔分为两种加工方式和加工工序，不能保证孔的轴线与端面的垂直度关系，所以工序3中采用了在同一个工序中先镗环形端面后继续进给镗内孔，保证了相同的表面粗糙度和形位精度。十一、总结不足在实验之前，对此很是期待。然而，在这一过程中的体会可以说是喜乐交加，收获颇多。最开始的任务是测量记录，看着内容不难，应该很快就能完工，经过整整一个上午的摸索，得到了最基本的测量数据，画出了草图，下一步就是根据草图和数据画出标准的A3零件图，需要运用以前学到的机械制图的知识，由于对知识遗忘较多，加上画图前准备不足，对于剖视图没了印象，没有采用剖视图的画图方案，所以画出的图很复杂，也耗费了很多时间，并且也不利于尺寸的标注。编写工艺过程没有考虑一些加工精度问题，所以编写的工艺过程不够合理，在老师的指正下进行了改进。设计夹具时忘记了夹具设计的一般步骤，没有分析加工过程中零件的自由度，以一种感性的认识来设计夹具，所以最初的方案存在问题，在同学指正和老师的指导后才按照正确的设计过程进行设计，得到了合理的夹具方案。综上所述，测绘实验发现了很多自己的问