机械实习调研报告

实习 调研 报告 一 一 课题来源及意义课题来源及意义 为了提高学生的专业素养 动手能力 实践能力 运用理论知 识分析问题解决问题的能力 这次毕业设计要求学生独力完成齿轮 泵泵体加工工艺的安排及专用夹具的设计 所谓齿轮泵就是依靠密封在一个壳体中的两个或两个以上齿轮 在相互啮合过程中所产生的工作空间容积变化来输送液体的泵 齿 轮泵主要用于为液压系统供油 最基本形式就是两个尺寸相同的齿 轮在一个紧密配合的壳体内相互啮合旋转 这个壳体的内部类似 8 字形 两个齿轮装在里面 齿轮的外径及两侧与壳体紧密配合 来自于挤出机的物料在吸入口进入两个齿轮中间 并充满这一空间 随着齿的旋转沿壳体运动 最后在两齿啮合时排出 由齿轮泵的工作原理和工作特点可知其泵体对密封性和配合精 度的要求是较高的 即要有较高的加工精度 尤其是泵体前后两大 面其表面粗糙度要达到 Ra 0 8 而泵体内与齿轮配合的两孔要 有较高的尺寸精度和形位精度 二 二 国内外发展状况国内外发展状况 由于液压系统的快速发展与革新 作为液压系统的心脏部件的 液压泵也得到了快速的发展与革新 尤其是齿轮泵已经广泛的应用 于小型的工业机械和一些精密机床的液压控制系统当中 怎样快速 的加工出合格的齿轮泵零件如泵体等已经成为各国所关注的问题 但其主要的加工工艺仍是车 铣 钻 磨 镗等 近年来 在传统的切削工艺上基础上高速切削和超硬加工得到 快速的发展 高速切削 高速切削是一个相对的概念 由于不同的加工方式 不同的工 件材料有不同的高速切削 很难就高速切削的速度给出一个确切的 定义 一般理论趋向于主轴转速 8000r min 切削线速度在 500 7000m min 以上或者为普通切削速度的 5 10 倍以上即可视为高速 切削因为在这个转速范围以上 对机床的主轴结构 进给驱动 CNC 系统以及刀具材料 刀具结构等都提出了特殊的要求 需要开 发新的技术 1 高速切削加工具有以下优越性 1 极高的材料切除效率非 常高的切削速度和很高的进给量形成了极高的材料切除效率 大幅 度地提高了加工效率 降低了加工成本 2 切削力降低 随切削 速度的提高切削力随之减小 有利于对薄壁类刚性较差工件的切削 加工和降低切削振动 提高加工表面质量 3 切削温度低在高速 切削时 切屑以高速排出 带走了近 90 的切削热 大大地减少了 工件的热应力和热变形 可以得到性能稳定的加工表面 4 实现 以车代磨高速切削可以利用高性能刀具材料对硬度 HRC45 HRC65 的 淬硬工件进行切削 实现以车代磨加工 得到低加工硬化和低残余 应力的稳定表面 1 高速切削的关键技术 高速切削机床 高速主轴驱动系统 高 速进给系统 特种加工 所谓特种加工是一种利用化学能 电能 声能 机械能以及光 能和热能对金属或非金属材料进行加工的方法 其工作原理不同于 传统的机械切削方法 即加工过程中工件与所用工具之间没有明显 的切削力 工具材料的硬度也可低于工件材料的硬度 特种加工技术 在国内外各行各业的应用中取得了巨大成效 它们有着各自的特点 特殊材料或特殊结构工件的加工工艺性发生了根本变化 解决了传 统加工方法所遇到的各种问题已经成为现代工业领域中不可缺少的 重要加工手段和关键制造技术 2 特种加工的特点 1 不用机械能 与加工对象的机械性能无关 有些加工方法 如激光加工 电火花加工 等离子弧加工 电化学 加工 等 是利用热能 化学能 电化学能等 这些加工方法与工件 的硬度强度等机械性能无关 故可加工各种硬 软 脆 热敏 耐 腐蚀 高熔点高强度 特殊性能的金属和非金属材料 12 2 非接 触加工 不一定需要工具 有的虽使用工具 但与工件不接触 因 此 工件不承受大的作用力 工具硬度可低于工件硬度 故使刚性 极低元件及弹性元件得以加工 3 微细加工 工件表面质量高 有些特种加工 如超声 电化学 水喷射 磨料流等 加工余量都 是微细进行 故不仅可加工尺寸微小的孔或狭缝 还能获得高精度 极低粗糙度的加工表面 4 不存在加工中的机械应变或大面积的 热应变 可获得较低的表面粗糙度 其热应力 残余应力 冷作硬 化等均比较小 尺寸稳定性好 5 两种或两种以上的不同类型的 能量可相互组合形成新的复合加工 其综合加工效果明显 且便于 推广使用 6 特种加工对简化加工工艺 新产品的设计及零件结 构工艺性等产生积极的影响 3 特种加工按照所利用的能量形式来分类具体如下 1 电 热能 电火花加工 电子束加工 等离子加工 2 电 机械能 离子束加工 3 电 化学能 电解加工 电解抛光 4 电 化学能 机械能 电解磨削 阳极机械磨削 5 光 热能 激光加工 6 化学能 化学加工 化学抛光 目前 生产实用中应用最广的是电火花加工 激光加工 超声加工 和电化学加工技术 2 三 三 实习调研的目的实习调研的目的 1 加深对机械加工的认识与理解 了解机械加工在工业发张中所 起到的重要作用 进一步巩固和理解已学的专业知识为以后的 学习和工作打下良好的基础 2 通过查阅文献资料 了解近年来机械加工工艺的发展变化 学 习零件加工工艺的设计 专用夹具的设计 3 现场参观不同类型零件的机械加工的方法 所用到的机械装备 包括机床 夹具 量具等 结合实践学习零件加工的工艺 路线的安排 专用夹具的设计 为毕业设计齿轮泵的泵体的工 艺安排和专用夹具设计做好准备 四 四 实习调研的方法 手段及实验条件实习调研的方法 手段及实验条件 这次实习主要是通过一些应用软件如 Pro E CAD 对泵体零件 进行三维实体建模及二维的视图建模 来了解泵体零件的具体结构 及其各种特征 并且通过查阅参考文献了解典型零件的加工工艺及 所用到的加工设备 工装夹具 了解零件工艺安排的方法 原理及 注意事项 学习各种不同类型的专用夹具的设计方法 原理和一些 基本结构 另外 还要进行现场的实习 具体的观察各种加工方法 的工艺范围所能加工的工艺精度等 为毕业设计中泵体的工艺设计 及专用夹具的设计做好前期准备工作 五五 实习和调研的内容实习和调研的内容 这次实习的主要实习地点是大连机车厂 大连机车厂主要从事 的是各种内燃机车和电力机车的生产与研究 在这里将看到各种机 车内的典型组件的加工过成 由于机车的生产类型是小批量定制式 生产所以机车厂内主要用到的机械设备是通用机床和专用夹具 当 然对于机车发动机这样大型的零件加工时要用到专用的加工机床 在机车厂中我看到了很多种不同的机械加工方法如车 铣 刨 钻 磨等 每种工艺所适用的加工范围是不同的 在加工零件时要 根据零件的几何外形 加工的部位及其几何特征 加工部位的形位 公差 精度等级 表面粗糙度等来安排合适的工艺路线 选取合适 的加工设备 对于不同零件的加工方案是不同的 但不论什么样的零件在加 工时都要遵循 先面后孔 先粗后精 先主后次 先基后它 这十 六字的机械加工原则 此外还要考虑到工序集中原则 争取用最短 的加工时间和最少的加工费用加工出合格的零件 在机车厂中看到 了许多工件的加工工艺卡和工序卡 对如何安排工件加工工序和工 艺路线有了深刻的认识 这为我的毕业设计的零件工艺路线的安排 积累了很宝贵的经验 4 车削加工 车削就是在车床上 利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或 曲线运动来改变毛坯的形状和尺寸 把它加工成符合图纸的要求 车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削 加工的方法 车削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供 车削 是最基本 最常见的切削加工方法 在生产中占有十分重要的地位 车削适于加工回转表面 大部分具有回转表面的工件都可以用车削 方法加工 如内外圆柱面 内外圆锥面 端面 沟槽 螺纹和回转 成形面等 所用刀具主要是车刀 9 铣削加工 铣削是一种常见的金属冷加工方式 和车削不同之处在于铣削 加工中刀具在主轴驱动下高速旋转 而被加工工件处于相对静止 车削加工和铣削加工的区别 车削用来加工回转体零件 把零 件通过三抓卡盘夹在机床主轴上 并高速旋转 然后用车刀按照回 转体的母线走刀 切出产品外型来 车床上还可进行内孔 螺纹 咬花等的加工 后两者为低速加工 数控车床可进行复杂回转体外形的加工 铣削是将毛坯固定 用高速旋转的铣刀在毛坯上走刀 切出需要的形状和特征 传统铣 削较多地用于铣轮廓和槽等简单外形 特征 数控铣床可以进行复杂 外形和特征的加工 9 铣镗加工中心可进行三轴或多轴铣镗加工 用于加工 模具 检具 胎具 薄壁复杂曲面 人工假体 叶片等 在选择数控铣削加工内容时 应充分发挥数控铣床的优势和关键作 用 7 在泵体的加工中其各个面和孔的加工都可以用到铣削加工 但 具体的还要考虑其每个特征的精度要求 镗削加工 镗削是一种用刀具扩大孔或其它圆形轮廓的内径车削工艺 其 应用范围一般从半粗加工到精加工 所用刀具通常为单刃镗刀 称 为镗杆 镗孔是镗削的一种用麻花钻 扁钻或中心钻等在实体材料上钻 削通孔或盲孔称为钻削加工 钻削加工除钻孔外 还包括扩孔及锪 孔 所以钻孔是钻削的一种 镗削时 工件安装在机床工作台或机床夹具上 镗刀装夹在镗 杆上 也可与镗杆制成整体 由主轴驱动旋转 当采用镗模时 镗 杆与主轴浮动联接 加工精度取决于镗模的精度 不采用镗模时 镗杆与主轴刚性联接 加工精度取决于机床的精度 由于镗杆的悬 伸距离较大 容易产生振动 选用的切削用量不宜很大 10 镗削加 工分粗镗 半精镗和精镗 采用高速钢刀头镗削普通钢材时的切削 速度 一般为 20 50 米 分 采用硬质合金刀头时的切削速度 粗 镗可达 40 60 米 分 精镗可达 150 米 分以上 7 对精度和表面粗糙度要求很高的精密镗削 一般用金刚镗床 并采用硬质合金 金刚石和立方氮化硼等超硬材料的刀具 选用很小 的进给量 0 02 0 08 毫米 转 和切削深度 0 05 0 1 毫米 高 于普通镗削的切削速度 精密镗削的加工精度能达到 IT7 6 表面 粗糙度为 Ra0 63 0 08 微米 精密镗孔以前 预制孔要经过粗镗 半精镗和精镗工序 为精密镗孔留下很薄而均匀的加工余量 9 泵体于齿轮配合的两大孔就可以采取镗削工艺来保证其形位公 差 磨削加工 利用高速旋转的砂轮等磨具加工工件表面的切削加工 磨削用 于加工各种工件的内外圆柱面 圆锥面和平面 以及螺纹 齿轮和花 键等特殊 复杂的成形表面 由于磨粒的硬度很高 磨具具有自锐性 磨削可以用于加工各种 材料 包括淬硬钢 高强度合金钢 硬质合金 玻璃 陶瓷和大理 石等高硬度金属和非金属材料 磨削速度是指砂轮线速度 一般为 30 35 米 秒 超过 45 米 秒时称为高速磨削 8 磨削通常用于半精 加工和精加工 精度可达 IT8 5 甚至更高 表面粗糙度一般磨削为 Ra1 25 0 16 微米 精密磨削为 Ra0 16 0 04 微米 超精密磨削 为 Ra0 04 0 01 微米 镜面磨削可达 Ra0 01 微米以下 磨削的比功 率 或称比能耗 即切除单位体积工件材料所消耗的能量 比一般 切削大 金属切除率比一般切削小 故在磨削之前工件通常都先经 过其他切削方法去除大部分加工余量 仅留 0 1 1 毫米或更小的磨 削余量 随着缓进给磨削 高速磨削等高效率磨削的发展 已能从 毛坯直接把零件磨削成形 也有用磨削作为荒加工的 如磨除铸件 的浇冒口 锻件的飞边和钢锭的外皮等 8 磨削分类 外圆磨削 内圆磨削 平面磨削 无心磨削 泵体的前后面就需要通过磨削加工来达到所需的表面粗糙度 在这次的实习调研中还见到了一些专用夹具 一般专用夹具是 由夹具体 定位元件 对刀元件 加紧机构等几大部分组成的 并 且不同种类的加工机床所用到的专用夹具也是有区别的 例如钻床 的专用夹具要有钻套这一结构 镗床的专用夹具要有镗套等等 此 外 在专用家具的设计中最主要的就是要考虑到如何满足工件工艺 要求 一般情况下夹具的精度要比零件精度高 当定位基准和设计 基准不重合时还要进行定位误差的分析与换算 这次在大连机床厂 看到的专用夹具让我对于专用夹具如何实现工件的装夹 工件在夹 具中要怎样定位 应该限制几个自由度有了进一步的认识 这对我 在毕业设计中的专用夹具的设计环节会有和大的帮助 总之 这次在机床厂的实习使我在零件的工艺设计和安排及专 用夹具的设计上学到了很多东西 这对我的毕业设计课题有很大的 帮助 六 六 实习调研心得实习调研心得 在这次实习中学到了很多的知识 对机械制造业有了更深的认 识与理解 使我对课本上所学到的理论知识有了更深刻的映像 以 前的一些没有理解的问题也得到了解决 同样锻炼了理论联系实践 的能力 通过文献的查阅我了解了机械加工行业的发展与创新及近 年来的新型的工艺方法与发展方向 对于新型的机床的发展有了进 一步的了解 大大开阔了自己在机械领域的视野 总之这次实习调 研基本达到了预定的目的学到了很多新的知识 以前学到的知识也 进一步得到了巩固与加强这对我的毕业设计有很大的帮助 参考文献 1 孙剑锋 高速切削技术在机械加工中的应用 J 科技创兴与应用 2012 2 袁芳革 特种加工方法的内容和趋势 J 机电工程技术 2011 7 3 赵万生 特种加