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精密超声铣床的设计—进给箱设计
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Journal of Materials Processing Technology ELSEVIER Journal of Materials Processing Technology 53 (1995) 811-816 Ultrasonic vibration pulse electro-discharge machining of holes in engineering ceramics Jia Zhixin*, Zhang Jianhua, Ai Xing Department of Mechanical Engineering, Shandong University of Technology, Jinan 250014, Peoples Republic of China Received 27 April, 1994 Industrial Summary In this paper, an ultrasonic vibration pulse electro-discharge machining (UVPEDM) technique has been developed to produce holes in engineering ceramics. The principle of UVPEDM is described. Pulse discharge in the UVPEDM technique is caused by ultrasonic vibration of the tool electrode, instead of the special pulse generator in traditional electro- discharge machining. Ultrasonic vibration of the tool electrode also acts as a gap-flushing method. It has been confirmed by experiment that this new technique is effective in the obtaining of a high material removal rate. I. Introduction With the rapid development of the machinery industry toward high accuracy, high efficiency and automation, machines are usually needed to operate at elevated temper- ature and under harsh environmental conditions. Obviously, metallic materials cannot meet these new requirements, therefore various new types of non-metallic materials that have superior properties, such as engineering ceramics, have been used increasingly in electro-mechanical products over the last two decades. The demand for hole drilling in ceramics is increasing steadily in many applications. At present, several techniques for drilling holes are available, including mechanical drilling, ultrasonic machining (USM), electro-discharge machining (EDM), laser- beam machining (LBM), electron-beam machining (EBM) and other methods. The mechanical drilling of holes in ceramics presents several problems related to surface cracking and tool life. LBM and EBM usually result in holes with a funnel or pear-like shape: holes with straight profiles are difficult to obtain. USM produces holes with *Corresponding author. 0924-0136/95/$09.50 1995 Elsevier Science S.A. All rights reserved. SSDI 0924-0136(94)01749-Q 812 J. Zhixin et al. / Journal of Materials Processing Technolo, 53 (1995) 811 816 better surface quality, however the material removal rate (MRR) is very low. EDM has gained importance in the manufacturing world since its discovery 50 years ago by Lazarenko and Lazarenko. In recent years, it has been demonstrated successfully that EDM can be applied to ceramics if their electrical resistivity is below 100 cm 1 3. One undesirable characteristic of EDM is the very low efficiency of sparking in the forms of frequency of open circuit, short circuit and arcing pulse 4. The situation is aggravated further in the drilling of deep holes. This paper presents an ultrasonic vibration pulse electro-discharge machining technique to produce holes in ceramics, the aim of the study being to decrease the equipment cost, to increase the discharge efficiency and to give again a higher MRR. 2. Principle of ultrasonic vibration pulse electro-discharge machining In traditional EDM, cold emission of electrons occurs when a voltage is applied to both electrodes, this in turn producing a state of ionization in a particular space. At a given voltage, the ionization ends at a particular distance from the cathode, since dielectrics display a considerable capacity for attenuating the ionization process, i.e. they bring about de-ionization. An increase in voltage extends the ionization zone and intensifies the ionization. At a particular moment, the state of ionization becomes sufficient for a flow of charge from the cathode to the anode. With the voltage remaining constant, a similar phenomenon can be attained if both electrodes are drawn closer together, this phenomenon being applied to UVPEDM. The machine tool used in this UVPEDM technique is an ultrasonic drilling machine, a schematic diagram of the apparatus is shown in Fig. 1. The ultrasonic I Ultrasnicl, J I generator J transducer horn tool t D.C. l working fluid Source workpiece Fig. 1. Schematic diagram of the UVPEDM apparatus. J. Zhixin et aL / Journal of Materials Processing Technology 53 (1995) 811-816 813 tool workpmce tool workpiece I tool 1 ii (a) (b) (c) tool ece (d) tool tool 1 tool I tool o, , 11_ i1),.1 o 4 . : . workpiece workpiece workpiece (e) (f) (g) (h) Fig. 2. Discharge process: (a) build-up of an electrical field; (b) formation of a bridge by conductive particles; (c) beginning of the discharge due to the emission of negative particles; (d) flow of current by means of negative and positive particles; (e) development of the discharge channel resulting from a rise in temperature and pressure, with the formation of a vapour bubble; (f) reduced heat input after a drop in the current, with an explosion-like removal of material; (g) collapse of the vapour bubble; (h) residues of material particles and gas. generator produces a high-frequency electrical signal (17-25 KHz), this signal is transformed into a mechanical vibration signal of the same frequency by a transducer. A horn amplifies the amplitude and transfers it to the tool. The workpiece and the tool are connected to the positive pole and the negative pole of a DC source, respectively. Fig. 2 shows the discharge process in UVPEDM 5. Applying a particular voltage across the working gap generates an electric field between the workpiece and the tool. Initially, the two electrodes are insulated by dielectric fluid (tap water), so no current flows. With the ultrasonic vibration of the tool, the front surface of the tool moves down towards the workpiece surface and the electric field intensity increase, the resulting electric field causing ultra-fine solid impurities to be suspended and form a bridge across the gap (Fig. 2(b). When the gap reaches a particular, very small size, it results in the breakdown or de-ionization of the dielectric fluid (Fig. 2(e). The voltage falls to a constant value, and the current rises to a value set by the operator. Plasma is created and a vapour bubble forms around the channel (Fig. 2(e). As the front surface of the tool moves away from the workpiece surface, the voltage begins to rise and the current begins to drop, the discharge channel collapsing very rapidly when the gap reaches a particular, large size (Fig. 2(g). The process begins again when the tool moves down towards the workpiece again. Briefly, the discharge in UVPEDM is formed when a voltage is applied between the tool and the workpiece, which approach and retract periodically by the mechanical vibration of one of them. 814 J. Zhixin et al. / Journal of Materials Processing Technology. 53 (1995) 811 816 Table 1 Machining conditions Machine J93025 ultrasonic drilling machine Frequency 20 kHz Power output 250 W Tool material Mild steel Workpiece material SG-4 ceramic Tool size 10 mm outer diameter 8 mm inner diameter Applied voltage 25 90 V Table 2 Some properties of alumina ceramics Density (kg/m 3) 6650 Flexural strength (MPa) 980 Vickers hardness (Gpa) 2690 Fracture toughness (MN m - 3/2) 4.9 Youngs modulus (GPa) 430 Poissons ratio 0.23 Melting point (K) 2330 Thermal expansion coefficient (k) 7.5 x 10 6 Electrical resistivity (f cm) 3.5 x l0 2 3. Experimental procedure The experimental set-up is shown schematically in Fig. 1. The experiments were carried out using a J93025 ultrasonic machine. The generator has a power output of 250 W and a frequency range of 17-25 kHz. The transducer is a magnetostrictive nickel-stack and is Water cooled, whilst the power tubes are air cooled. The horn yields a wide range of amplitudes up to 40 tm (peak-to-peak). In these experiments, the amplitudes of the tool (peak-to-peak) are 8 25 lam. The experimental conditions are shown in Table 1. Alumina ceramics were used as the workpieces, some properties of alumina ceramics being shown in Table 2. 4. Results and discussion 4.1. Effect of the applied voltage on the MRR The effect of the applied voltages on the MRR is shown in Fig. 3. As the applied voltage is increased to beyond 15 20 V, the sparks of the discharge start to be observed and the material removal rate increases. When the applied voltage is above J. Zhixin et al. / Journal of Materials Processing Technology 53 (1995) 811-816 815 A - E m E 5 E 4 3 0 E 2 ,= I 0 o I I 10 20 m gto o oO ; o o O O o I I I I I I I 30 40 50 60 70 80 90 Applied voltage ( V ) Fig. 3. The effect of the applied voltage on the MRR (hollow circle: 15 lain amplitude; full circles: 25 gm amplitude). r- E E O E I I I I I I I I i - 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Amplitude ( gm ) Fig. 4. The effect of the amplitude of tool vibration on the MRR, 80 V in the case of 15 gm amplitude (100 V in the case of 25 gm amplitude), electric arcs form between the tool and the workpiece: such case should be avoided. 4.2. Effect of the amplitude of tool vibration on the MRR The effect of the amplitude of tool vibration on the MRR is shown in Fig. 4, where it is seen that the material removal rates rise slightly with increase in the amplitude of tool vibration. When the amplitude is under 8 p.m (peak-to-peak), the electric dis- charge is difficult to maintain. During the time of discharge, current is converted into heat, the surface of the workpiece being heated very strongly in the area of the plasma channel, this high temperature causing the melting and vaporization of the electrode 816 J. Zhixin el al. / Journal oMaterials Processing Technolog), 53 (1995) 811 816 materials 6. Melting and evaporation of the electrode is the most-common method for erosion and is that traditionally explained and modeled 7 93. As the current ceases, a violent collapse of the plasma channel and vapour bubble causes super- heated, molten liquid on the surfaces of both of the electrodes to explode into the gap. However, not all of the molten materials can be removed, because of surface tension, tensile strength, and bonding force between the liquid and the solid. In UVPEDM, with the ultrasonic vibration of the tool, the tool makes the gap vary very rapidly, and a high frequency alternate pressure variation is generated. During the decreasing phase of the gap, the pressure is increased and the growth in the diameter of the plasma channel is slowed, whilst during the increasing phase of the gap, a large pressure drop occurs and an increase in material evaporation should arise owing to a decrease in the evaporation temperature. This, of course, gives a better ejection of the molten materials and less molten material is re-cast onto the surface of the electrode. In addition, the ultrasonic vibration of the tool prevents the sedimentation of the debris particles in the working gap and results in their animated suspension in the dielectric fluid, which improves the dielectric fluid circulation: these features increase the discharge efficiency substantially and give a high MRR. 5. Conclusions UVPEDM is proposed for the drilling of engineering ceramics. It is simple in principle and easy to achieve, with good operational performance and low equipment cost. It has been confirmed through experiment that this new machining technique is effective in the attaining of a high material removal rate. References 1 N.F. Petrofes and A.M. Gadalla, Ad. Manu. Processes 3(1) (1988) 127 153. 2 N.F. Petrofes and A.M. Gadalla, Ceramic Bull. 67(6) (1988) 1048 1052. 3 M. Nakarnura, I. Shigematsu, K. Kanayama and Y. Hirai, J. Mat. Sci. 26 (1991 6078 6(182. -4 V.S.R. Murthy and P.K. Philip, Int. J. Math. Tools Manui, 27(4) (1987) 469 477. -5 J. Zhixim A. Xing and Z. Jianhua, Precision Eng., 17(1 (1995) 1 5. 6 Z. Jianhua and A. Xing, Proc. 5th IMCC, Guangzhou (April 1991). 7 R. Soneys, F.V. Dijck, Ann. CIRP, 21(1) (1972) 39 40. 1_8 D. DiBitonto, M.R. Patel and P.T. Eubank, J. Appl. Phys. 66 (1989) 4095 4103. 9 A.M. Gadalla and W. Tsai, J. Am. Ceram. Sot., 72 (1989) 1396 1401 河南理工大学万方科技学院本科毕业设计（论文）中期检查表指导教师： 职 称： 副教授 所在院（系）： 机械与动力工程学院 教研室： 机制教研室 题 目精密超声铣床进给箱设计学生姓名专业班级 学号一、选题质量：（主要从以下四个方面填写：1、选题是否符合专业培养目标，能否体现综合训练要求；2、题目难易程度；3、题目工作量；4、题目与生产、科研、经济、社会、文化及实验室建设等实际的结合程度）所选的题目与书本学习知识联系紧密,比较贴近生产实际情况，比较有代表性;设计题目在日常学习和实习中都有遇到，设计机械型号可选范围大，具有非常大的发挥空间和巧活多样的设计思路，对于本科机制专业的学生来说，题目难度适中;课题对学生的专业素质要求较高，并且该题目由该同学单独完成，工作量大，需要同学认真查阅资料，扎实学好专业知识，与任课老师，相关的技术人员沟通，认真完成毕业论文;选题完全符合专业培养目标， 对即将毕业的学生的再学习有较好的指引作用,综合训练的要求也得到充分的体现。二、开题报告完成情况：开题报告已经完成。从适合实际工作环境出发，确定了明确的课题设计方向，并对精密超声铣床在使用中经常出现的问题有一定的研究；对精密超声铣床的结构和工作原理已经有了一定的认识了解。已经对课题进行了设计、分析，并有了突破性的进展。同时，已完成了对相关资料的查阅，对课题有了总体的分析，开题报告完成质量较高。目前本设计已经进入了说明书编写阶段，在以后工作的中我将继续努力，认真完成这次毕业设计。三、阶段性成果： 1、本次设计的开题报告已经完成，总体布置方案和主要结构参数已确定，并完成一些标准件的选型及和大多数零部件的设计计算工作。 2、部分零件图的绘制已经基本完成，设计说明书已经开始整理。 3、英文翻译工作已经基本完成，现在正对一些结构设计进行校核。4、 存在主要问题：由于专业基础知识学习不够深入，设计经验欠缺，参考资料收集有限，设计主题思路把握不够，简单问题解决不够灵活；另外没有仿真软件的支持，无法确定设计是否达到有应有的设计效果，并且有较多的专业相关知识的综合运用，所遇需要进一步更多细致耐心的工作。五、指导教师对学生在毕业实习中，劳动、学习纪律及毕业设计（论文）进展等方面的评语指导教师： （签名） 年 月 日2河南理工大学万方科技学院毕业实习报告毕业实习报告 学院：万方科技学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 姓名： 实习地点： 指导老师： 日期： 目 录前言3一实习目的3二实习地点4三实习内容4四关于毕业设计22五实习小结与心得体会26六参考文献27 前言为了加强我们对本专业知识的了解,提高对机械产品、设备，机械制造技术的认识，加深对机械产品在工业各领域应用的感性认识，开阔视野，了解相关设备及技术资料，熟悉典型零件的加工工艺，学校特意安排了这次的毕业实习。在老师的带领下我们见习了洛阳第一拖拉机厂。可以说毕业实习是我们机械专业学习的一个重要环节，是将课堂上学到的理论知识与实际相结合的一个很好的机会，对强化我们所学到的知识和检测我们所学知识的掌握度有很大的帮助。这次实习使我们学到了很多在课堂上没有的知识,为我们以后的毕业设计奠定了很好的基础，并且为我们以后的学习和工作提供了很大的帮助，为我们步入社会提供了一次很好的锻炼机会。一实习目的1、了解机械制造的一般过程， 机械零件的常用加工方法和所用主要设备的工作原理及典型机构、工夹量具的使用以及安全操作技术。2、了解本专业业务范围内的现代工业生产组织形式、管理方式、工艺过程及工艺技术方法。3、培养我们理论联系实际、从实际出发分析问题、研究问题和解决问题的能力，将我们所学知识系统化。4、了解机床和数控系统方面的知识，了解机械装备方面的知识和方法。5、对简单零件初步具有选择加工方法进行工艺分析的能力。6、锻炼我们从事专业技术工作及管理工作所必须的各种基本技能和实践动手能力。7.了解机械制造工艺路线的制定、工艺方法选择等方面知识，以及一些新方法、新技术在机械制造中的应用。二实习地点洛阳第一拖拉机厂三实习内容洛阳第一拖拉机厂公司简介：第一拖拉机股份有限公司是中国内地在香港上市的唯一农机制造与销售企业。其前身第一拖拉机制造厂，创建于 1955年，是我国“一五”期间兴建的156个国家重点项目之一，是中国农机行业唯一的特大型企业，1990年被国务院企业管理委员会评为“国家一级企业”，1997年，中国一拖集团将与拖拉机相关的业务、资产、负债人员重组后进行股份制改造，依法设立了第一拖拉机股份有限公司。之后，股份公司在境外发行H股股票，并于同年6月23日在香港上市。1999年“东方红”商标被国家行政管理局认定为中国驰名商标，2003年“东方红”牌系列（履带、轮式）拖拉机和工业推土机、“洛阳”牌压路机三大系列产品荣获“河南省名牌产品”称号。2000年1月公司整体通过ISO9002：1994质量管理体系认证，并于2003年5月整体通过ISO9001：2000质量管理体系认证。目前，公司为进一步满足生产及市场发展的需要，从2004年起在公司范围内全面贯彻实施环境职业健康安全管理体系标准，确保2005年上半年通过第三方认证，建立起一个以ISO9001质量管理体系为基础，ISO9001与ISO14001及OHSMS管理体系有机结合，融为一体的有序、高效的管理平台，全面提升公司管理水平。 公司占地 49万平方米，总资产36亿元，固定资产22亿元，下设10个职能部门和17个子/分公司、专业厂，拥有职工1.6万余人，专业管理及工程技术人员1200余人。公司拥有强大的铸锻、加工、装配和测试的全套生产能力，流水生产线近百条，公司主导产品为“东方红”系列履带拖拉机、轮式拖拉机和收获机械、工程机械共计100余个品种。公司具有年产履 带拖拉机2.8万台、小型轮式拖拉机20万台、大中型轮式拖拉机1.5万台、收获机械1万台和工程机械1万台的生产能力。 建厂五十多年来，公司从单一产品向多元化产品发展，成为集生产、科研、销售于一体的综合性企业，目前公司已累计为社会提供各种拖拉机 160多万台，“东方红”产品畅销全国，远销世界五十多个国家和地区，为中国的农业现代化做出了重要贡献。公司始终把顾客需求放在首位，不断强化质量管理，完善质量管理体系，产品质量稳步提高，“东方红”品牌深受广大用户信赖。东方红履带拖拉机、东方红小四轮拖拉机近年来连续获河南省重点保护产品、机械行业名牌产品和全国用户满意产品，2002年东方红170/180、300/400型轮式拖拉机获河南省名牌产品，LF80/90、1004/1204型轮式拖拉机获全国行业质量、服务诚信示范企业等殊荣。 公司将继续大力推进产品结构调整，不断完善质量管理体系，推进质量管理和质量改进，持续地向用户提供满意的产品和服务，以确保公司在农机行业的地位不断巩固和加强。一拖工程机械有限公司 现今主要产品:工程机械（推土机、挖掘机、装载机等）该厂总共有五个车间：第一车间：结构车间下料 设备：加热炉、数控气割机、半自动切割机、滚压机第二车间：铆焊车间焊接组合 设备：CO2气体保护焊、点焊机第三车间：机械加工车间机床加工零件 设备：各类机床、铣床、刨床第四车间：涂装车间对零件进行喷漆处理 设备：喷涂设备第五车间：组装车间组装机械从该公司的参观中，我了解到了以下知识：A.机器的装配是整个机器制造工艺过程中的最后一个环节，它包括装配（部装和总装）、调整、检验和试验等工作。装配工作十分重要，对机器质量影响很大。若装配不当，即使所有机器零件加工都合乎质量要求，也不一定能够装配出合格的、高质量的机器。反之，当零件制造质量并不十分精良时，只要装配过程中采用了合适的工艺方法，也能使机器达到规定的要求。因此，研究和制订合理的装配工艺规程，采用有效的装配方法，对于保证机器的装配精度，提高生产率和降低成本，都具有十分重要的意义。B.加工阶段的划分 （1）可分为： 粗加工：主要是去除各加工面的大部分余量。 半精加工：完成一些次要表面的加工，并为精加工作好准备。 精加工：使各主要表面达到图纸要求。 光整加工：提高工件的尺寸精度，降低表面粗糙度或强化加工表面。对位置精度提高不大。 超精密加工：使加工尺寸误差和形状误差在0.1m以下。 （2）划分加工阶段的原因 保证加工工质量 合理使用设备 便于安排热处理工序，使冷热加工工序配合得更好 便于及时发现毛坯缺陷 精加工、光整加工安排在后，可保证精加工和光整加工过的表面少受磕碰损坏 注意：划分加工阶段是对整个工艺过程而言的，因而应以工件的主要加工面 来分析，不应以个别表面和个别工序来判断。 2、确定工序集中与分散的程度 工序集中：是将零件加工集中在少数几道工序，而每道工序所包含的加工内容却很多。 特点：工艺路线短，安装次数少，通常采用普通机床，也可采用高效设备提高生产率。一般单件小批量生产采用工序集中。 工序分散：是将零件加工分得很细，工序多，工艺路线长，而每道工序包含的加工内容却很少。 特点：可采用通用设备、专用设备和工艺装备，对工人技术水平要求低，有利于选择合理的切削用量。 C.加工顺序的安排 （1）机加工工序安排的原则： 基准先行：为后续加工提供精基准。 先主后次：即以主要表面的加工方案为框架，适当穿插次要表面的加工。 先粗后精：有利于保证加工精度。 先面后孔：用平面定位加工孔，有利于安装稳定。 （2）热加工的安排： 热处理分为两大类： 预备热处理：目的是改善加工性能、消除内应力和为最终热处理做好组织准备。一般安排在精加工之前。常用的方法有退火、正火、时效和调质等。 最终热处理：目的是提高材料的强度和硬度。常用的方法有：淬火、渗碳淬火、渗氮淬火等。 (3) 辅助工序的安排 包括：检验、去毛刺、倒棱边、去磁、清洗和涂防锈油等。 一般零件的加工工艺路线为： 毛坯退火（正火、时效）粗加工调质半精加工精加工淬火（渗碳淬火）粗磨渗氮淬火精磨。D.阶梯轴的加工工艺过程1. 在专用机床上铣端面、钻中心孔2. 车外圆3. 在立式铣床上铣键槽4. 在磨床上磨外圆5. 在钳工台上去毛刺第一拖拉机股份有限公司齿轮厂该厂主要产品有直齿圆柱齿轮，斜齿圆柱齿轮，直齿锥齿轮，弧齿锥齿渐开线花键等产品和工程机械变速箱，汽车车桥，变速箱和差速器总成等。该厂设备精良，主要工艺设备859台，包括：美国格里森生产线、美国加工中心和数车床，意大利、德国数控滚插、齿机、磨齿机，ZL50液力变速器装配线、车桥装配线、工业推土机箱桥装配线、两条桥壳加工生产线。齿轮的一般加工工艺：锻造正火粗车各部留余量精车各部滚齿倒角插键槽去毛刺剃齿热处理齿面淬火磨齿绗齿检验入库按齿面形成的原理不同，齿面加工可以分为两类方法： 成形法用与被切齿轮齿槽形状相符的成形刀具切出齿面的方法，如铣齿、拉齿和成型磨齿等； 展成法齿轮刀具与工件按齿轮副的啮合关系作展成运动切出齿面的方法，工件的齿面由刀具的切削刃包络而成，如滚齿、插齿、剃齿、磨齿和珩齿等。 圆柱齿轮齿面加工方法选择 ：齿轮齿面的精度要求大多较高，加工工艺复杂，选择加工方案时应综合考虑齿轮的结构、尺寸、材料、精度等级、热处理要求、生产批量及工厂加工条件等。常用的齿面加工方案如下， a.铣齿 适用于齿轮精度为9级以下 ，齿面粗糙度Ra为6.33.2 ，适用于单件修配生产中，加工低精度的外圆柱齿轮、齿条、锥齿轮、蜗轮 b.拉齿 适用于齿轮精度7级，齿面粗糙度Ra为1.60.4 ，适用于大批量生产7级内齿轮，外齿轮拉刀制造复杂，故少用 c.滚齿 适用于齿轮精度为87级，齿面粗糙度Ra为3.21.6，适用于各种批量生产中，加工中等质量外圆柱齿轮及蜗轮 d.插齿，齿面粗糙度Ra为1.6 ，适用于各种批量生产中，加工中等质量的内、外圆柱齿轮、多联齿轮及小型齿条 e.滚（或插）齿淬火珩齿 齿面粗糙度Ra为0.80.4 , 适用于齿面淬火的齿轮 f.滚齿剃齿 适用于齿轮精度为76级, 齿面粗糙度Ra为0.80.4 ,主要用于大批量生产 g.滚（插）齿淬火磨齿 适用于齿轮精度为63级 , 齿面粗糙度Ra为0.40.2 ,用于高精度齿轮的齿面加工，生产率低，成本高 范成法齿轮加工：范成法是利用一对齿轮互相啮合时其共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮。实质是保证刀具与轮坯之间按渐开线齿轮的啮合关系运动的同时对轮坯进行切削。齿轮加工机床所提供的定传动比传动称为范成运动。所用的加工工具称为范成仪，常用的有齿轮插刀、齿条插刀及齿轮滚刀三种。（1）、齿轮插刀：齿轮插刀实际上是一个具有切削刃的渐开线齿轮，刀具比正常齿高，以便切出径向间隙部分。插齿时刀具与轮坯按一对齿轮的传动比作旋转运动，同时插刀沿轮坯轴线作往复切削运动。显然插刀刀刃在各个连续位置的包络线即为被切齿轮的齿廓。根据正确啮合条件，被切齿轮的模数和压力角必须与刀具的模数和压力角相等，故用同一把插刀加工的不同齿数的齿轮都能正确啮合。（2）、齿条插刀:加工时齿条插刀对于轮坯作纯滚动，同时插刀没轮坯轴线作上下切削运动，这样切出的齿廓也是刀具在各个相对位置时的包络线。齿条插刀的刀具顶部比标准齿条高，以保证加工出的齿轮在啮合传动时有标准径向间隙。因刀具齿顶圆弧部分只用来切削被加工齿轮轮齿根部的过渡曲线，讨论有关问题时，可不考虑刀具齿顶这一部分。上述两种刀具都是间断切削，生产率较低，加工成本较高。齿轮插刀能加工内齿轮。（3）、齿轮滚刀：滚刀是具有刀刃的螺旋，它的轴向截面为一齿条，滚刀转动时就相当于齿条在移动。因此，滚刀加工的范成运动，实质上与齿条插刀加工一样。滚刀除旋转外，还沿轮坯轴线方向缓慢移动，以便切出整个齿宽。齿轮滚刀加工时，切削是连续的，生产率较高，但精度较插齿加工低，且不能加工内齿轮。根切现象：当用范成法加工齿数较少的齿轮，会出现轮齿根部的渐开线齿廓被部分切除的现象。这种现象称为根切。严重的根切，不仅削弱轮齿的弯曲强度，也将减小齿轮传动的重合度，应设法避免。为避免根切，应使所设计直齿轮的齿数大于17，在轮齿弯曲强度足够的条件下，允许齿根部分有轻微根切时，最少齿数可取为14。我国现行的国家标准为GB1009588按标准规定，齿轮传动的精度等级都分为12级。精度从1级到12级依次降低。1、2级目前加工方法和测量条件难以达到，312级可分为高精度级（3、4、5）、中精度级（6、7、8）和低精度级（9、10、11、12）。齿轮的失效，一般是轮齿失效，常见的失效形式有五种：1、轮齿折断：当弯曲应力超过弯曲疲劳极限，轮齿重复受载后，齿根处就会产生疲劳裂纹，并逐渐扩展，致使轮齿折断。这种折断称为疲劳折断。轮齿受到短时意外的严重过载或冲击载荷作用也易造成突然折断。这种折断称为过载折断。增大齿根处过渡圆角半径，提高齿面加工精度，可以降低应力集中。在齿根处施以喷丸、辗压等冷作强化处理方法，都可以提高轮齿的抗折断能力。2.齿面疲劳点蚀：轮齿工作时，当齿面接触应力超过材料的接触疲劳极限时，在载荷的多次重复作用下，齿面的表层会产生细微的疲劳裂纹，裂纹的蔓延、扩展，造成许多微粒从工作表面上脱落下来，在表面出现许多月牙形的浅坑，这使齿轮不能正常工作而失效。这种失效称为齿面疲劳点蚀。疲劳点蚀一般出现在齿根表面靠近节线处。齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关。齿面硬度越高，抗点蚀能力越强。开式齿轮传动（齿轮外露、润滑不良的齿轮传动），由于磨损严重，一般不会出现点蚀。提高齿面硬度和减少齿面粗糙度，采用粘度大的润滑油都有助于提高齿面接触疲劳强度，防止点蚀的发生。3.齿面胶合：当齿面所受的压力很大且润滑效果差，或压力很大而速度很高时，由于发热大，瞬时温度高，相啮合的齿面发生粘联现象，此时两齿面有相对滑动，粘接的地方被撕裂。这种胶合称为热胶合。低速重载的齿轮，油膜遭破坏也发生胶合现象。这时齿面温度无明显增高，这种胶合称为冷胶合。为防止产生胶合现象，低速传动选用粘度大的润滑油，高速传动选用含抗胶合剂的润滑油。此外，适当提高表面硬度及降低表面粗糙度也都是有效的方法。 4、齿面磨损：在载荷作用下，齿面会产生磨损，使齿侧间隙增大，齿根厚度减小，从而产生冲击和噪声。对于开式齿轮传动，齿面磨损是它不可避免的失效形式。采用闭式传动，保持润滑油的清洁，提高齿面硬度，减小齿面粗糙度，均可有效地减少齿面磨损。5、齿面塑性变形：在重载作用下，当齿面硬度不够时，会产生一定的塑性变形。在从动轮2齿面节线处出现凸棱，主动轮1齿面节线处出现凹沟，从而破坏齿廓形状，影响齿轮正常啮合。适当提高齿面硬度，可防止或减轻齿面的塑性变形。精密铸造厂该厂具有成熟的低温模料水玻璃、中温模料硅溶胶以及复合型壳熔模铸造工艺，可以生产0.003Kg50 Kg的碳钢、铸铁、球铁、合金钢、耐热钢、不锈钢、有色金属等各种精密铸件，产品尺寸精度高、表面光洁，部分产品可实现免加工。该厂技术力量雄厚，工艺装备精良，质量检测设备先进，更有一拖公司内部强大的生产制造、模具开发、工艺材料研究等得天独厚的技术、资源优势。1998年通过了ISO9002质量体系认证。现有产品1000多个，年生产能力为5000吨。主要应用于拖拉机、汽车、工程机械、铁路、纺织、电力、采矿等行业。该厂关键工艺设备有气压蜡模生产线、六工位机械化制壳流水线、中频感应炉及快熔炉、贯通式模壳煤气焙烧炉，造型、煤气焙烧、浇注、落砂联动铸工输送器、震动除壳机、热处理炉、橡胶履带抛丸机以及硅溶胶工艺专用生产设备；质量检测设备有直读光谱仪、电子金相显微镜、机械性能实验机、磁粉探伤仪、硬度测量仪等。熔模铸造的工艺流程如下：石蜡、硬脂酸（1；1）混合化蜡蜡模装配制壳（水玻璃）石英砂（耐火材料）氨水（硬化、烘干）水玻璃中粗石英砂硬化烘干各工序条件：溶蜡：98度水中；再在900度下焙烧两小时。作用：融化蜡模得到表面光滑的壳件。金属熔化：感应炉熔化浇注振动切割（冒口等）清洗（酸水浸泡）铸件处理：砂轮打磨、喷丸处理，校正铸件变形。精密铸造的优点：a.、铸件质量高，表面光滑b.、减少员工的劳动强度c.、简化工序，提高劳动效率精密铸造的缺点：a、只是用于中小铸件的生产b.、工作环境较差，有难闻的气味c.、蜡模清理困难d.、不适用于大批量生产第一发动机厂 第一发动机厂区内主要分为毛坯区，在制品区，还有成品区。毛坯区主要放置要生产零件的毛坯。毛坯从毛坯区开始，到在制品区，再到成品区加工完成。比如飞轮加工，先对毛坯加工，然后钻孔，后来通过工业只能标记机标记尺度，之后对飞轮加热令其膨胀，最后与主轴啮合。在制品区主要有半自动高速端面外圆磨床，同时连接zmk-1D主动测量控制器，测量合格与否；同时配备钻孔用的钻床，检验工具是量规；滚刀机床，加工齿轮倒角；横梁固定单柱立式车床；组合机床。而成品区的机床有磨床，通过电磁铁定位，用切削液润滑、降温、冲洗磨头屑片，检测项目主要测量工件精度，厚度和粗糙度；另外还有冲床，钻床，铣床，车床和滚丝机。A检验工序的安排 为保证零件制造质量，防止产生废品，需在下列场合安排检验工序:1)粗加工全部结束之后； 2)送往外车间加工的前后；3)工时较长和重要工序的前后；4)最终加工之后。 除了安排几何尺寸检验工序之外，有的零件还要安排探伤、密封、称重、平衡等检验工序。 4)其它工序的安排 a.零件表层或内腔的毛刺对机器装配质量影响甚大，切削加工之后，应安排去毛刺工序。 b.零件在进入装配之前，一般都应安排清洗工序。工件内孔、箱体内腔易存留切屑，研磨、珩磨等光整加工工序之后，微小磨粒易附着在工件表面上，要注意清洗。 c.在用磁力夹紧工件的工序之后，要安排去磁工序，不让带有剩磁的工件进入装配B夹具的组成部分1）定位元件：起定位作用，保证工件相对于夹具的位置，可用六点定位原理来分析其所限制的自由度。2) 夹紧装置 ：将工件夹紧，以保证在加工时保持所限制的自由度。根据动力源的不同，可分为手动、气动、液动和电动等夹紧方式。3) 导向元件和对刀装置 ：用来保证刀具相对于夹具的位置，对于钻头、扩孔钻、铰刀、镗刀等孔加工刀具用导向元件，对于铣刀、刨刀等用对刀装置4) 连接元件： 它保证夹具和机床工作台之间的相对位置。5) 夹具体 ： 是夹具的关键零件。定位元件、夹紧装置、导向元件、对刀装置、连接元件等都装在它上面。 夹具体比较复杂，它保证各元件之间的相对位置。对于加工精度来说，主要是控制刀具相对于工件的位置，工件在夹具上进行加工时，这个相对位置关系是由定位元件、导向元件或对刀装置并通过夹具体来保证，所以夹具体的精度要求比较高。C夹具的分类 1从通用化程度来分(1) 通用夹具：与通用机床配套，作为通用机床的附件、如三 爪卡盘、四爪卡盘、虎钳、分度头和转台等。(2) 专用夹具：根据零件上艺过程中某工序的要求专门设计的 夹具，此夹具只用于该零件加工（如连杆镗孔夹具），一般都是成批和大量生产中所需，数量也比较大。（3）成组夹具： 适用于一组零件的夹具，一般都是同类零件，经过调整(如更换、增加一些元件)可用来定位、夹紧一组零件。(4) 组合夹具（拼凑夹具）：由许多标准件组合而成，可根据零件加工工序的需要拼装，用完后再拆卸，可用于单件、小批生产。(5) 随行夹具：用于自动线上，工件安装在随行夹具上，随行夹具由运输装置送往各机床，并在机床夹具或机床工作台上进行定位夹紧。D欠定位和过定位(1)欠定位根据工件加工面位置尺寸要求必须限制的自由度没有得到全部限制或者说约束点不足，这样的定位称为欠定位。欠定位是不允许的。2)过定位工件在定位时，同一个自由度被两个或两个以上约束点约束，这样的定位被称为过定位(或称定位干涉)。过定位是否允许，应根据具体情况进行具体分析。参观第一、第三装配厂通过这两个厂的参观实习，我学到了以下知识：A.定位基准包括粗基准和精基准，粗基准：用未加工过的毛坯表面做基准 。精基准：用已加工过的表面做基准 。B.粗基准的选择原则： 1）合理分配加工余量的原则a、应保证各加工表面都有足够的加工余量：如外圆加工以轴线为基准； b、以加工余量小而均匀的重要表面为粗基准，以保证该表面加工余量分布均匀、表面质量高；如床身加工，先加工床腿再加工导轨面；具体实例 在床身零件中，导轨面是最重要的表面，它不仅精度要求高，而且要求导轨面具有均匀的金相组织和较高的耐磨性。由于在铸造床身时，导轨面是倒扣在砂箱的最底部浇铸成型的，导轨面材料质地致密，砂眼、气孔相对较少，因此要求加工床身时，导轨面的实际切除量要尽可能地小而均匀，故应选导轨面作粗基准加工床身底面，然后再以加工过的床身底面作精基准加工导轨面，此时从导轨面上去除的加工余量可较小而均匀。 导轨面作粗基准加工床身底面, 床身底面作精基准加工导轨面,以减少加工误差。2）保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则 一般应以非加工面做为粗基准，这样可以保证不加工表面相对于加工表面具有较为精确的相对位置。当零件上有几个不加工表面时，应选择与加工面相对位置精度要求较高的不加工表面作粗基准。如套筒法兰零件，表面为不加工表面，为保证镗孔后零件的壁厚均匀，应选表面作粗基准镗孔、车外圆、车端面。3） 便于装夹的原则：选表面光洁的平面做粗基准，以保证定位准确、夹紧可靠。 4） 粗基准一般不得重复使用的原则：在同一尺寸方向上粗基准通常只允许使用一次，这是因为粗基准一般都很粗糙，重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间位置误差会相当大，因此，粗基一般不得重复使用。C. 精基准的选择： 1） 基准重合原则： 利用设计基准做为定位基准，即为基准重合原则。2） 基准统一原则： 在大多数工序中，都使用同一基准的原则。 这样容易保证各加工表面的相互位置精度，避免基准变换所产生的误差。 例如，加工轴类零件时，一般都采用两个顶尖孔作为统一精基准来加工轴类零件上的所有外圆表面和端面，这样可以保证各外圆表面间的同轴度和端面对轴心线的垂直度。3） 互为基准原则： 加工表面和定位表面互相转换的原则。一般适用于精加工和光磨加工中。例如： 车床主轴前后支承轴颈与主轴锥孔间有严格的同轴度要求，常先以主轴锥孔为基准磨主轴前、后支承轴颈表面，然后再以前、后支承轴颈表面为基准磨主轴锥孔，最后达到图纸上规定的同轴度要求。4） 自为基准原则： 以加工表面自身做为定位基准的原则， 如浮动镗孔、拉孔。只能提高加工表面的尺寸精度，不能提高表面间的位置精度。 还有一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均匀，常以加工表面自身为基准。 D.外圆表面加工方案及适用范围a.粗车半精车精车滚压（或抛光） 适用于出淬火以外的金属材料b.粗车半精车磨削（粗磨、精磨。超精磨） ,除不适用于有色金属外，主要适用于淬火钢件的加工c.粗车半精车精车金刚石车 , 主要用于有色金属d.粗车半精车粗磨精磨镜面磨或粗车半精车精车精磨研磨（粗研、抛光）, 主要用于高精度要求的钢件加工E.工艺规程中包括各个工序的排列顺序，加工尺寸、公差及技术要求，工艺设备及工艺措施，切削用量及工时定额等内容。它包含有机械加工工艺过程卡片、 机械加工工序卡片、标准零件或典型零件工艺过程卡片、单轴自动车床调整卡片、机械加工工序操作指导卡片 、检验卡片等。最常用的是：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：是以工序为单位，简要说明产品或零、部件的加工过程的一种工艺文件。它是生产管理的主要技术文件。 适用范围：广泛用于成批生产和单件小批生产中比较重要的零件。 （2） 机械加工工序卡片：在工艺过程卡片的基础上按每道工序所编的一种工艺文件，一般具有工序简图，并详细说明该工序的每一个工步的加工内容、工艺参数、操作要求以及所用设备和工艺装备等。 适用范围：主要用于大批大量生产中所有零件，中批生产中的重要零件和单件小批生产中的关键工序。 F. 机械装配方法目前这种保证装配精度的常规工艺方法可以归纳为四类1. 互换法 实质就是用控制零件加工误差来保证装配精度的一种方法。互换法又分为“完全互换法”和“不完全互换法”。互换法的优点是装配过程简单、生产率高；便于组织流水作业和自动化装配；备件供应方便、成本低等。缺点是对零件的加工精度要求较高(相对其他装配方法而言)；不完全互换法有生产不合格产品的可能性。2. 分组选配法 在成批或大量生产条件下，若组成零件不多而装配精度要求很高时，采用“完全互换法”或“不完全互换法”都将使零件公差过严，甚至超过了加工工艺的实现可能性。而用分组选配法，即将配合副中各零件按经济精度制造(即制造公差放大了)，然后测量加工好的零件，按尺寸大小分若干组，按对应的组进行装配,这种装配方法的优点是零件加工精度要求不高， 而能获得很高的装配精度，同组内的零件可以互换，具有互换法的优点。其缺点是增加了零件的存储量，以及增加了零件的测量、分组储存、运输等工作。3.修配法 它是在零件上预留修配量，在装配过程中用刮研、机械加工等方法修去该零件上多余部分材料，使装配精度满足要求。这种装配方法的优点是可获得很高的装配精度,而零件的制造精度要求可以放宽.缺点是增加了装配过程中的手工修配工作，劳动量大，不便于组织流水作业，而且装配质量也依赖于工人的技术水平. 4.调整法 调整法的实质与修配法相同,仅具体方法不同。它使用一个可调整的零件来调整它在机器中的位置以达到装配精度,或增加一个定尺寸零件(如垫片、垫圈、套筒等)以达到装配精度的方法。调整法的优点是能获得很高的装配精度,零件可按经济精度要求确定加工公差。缺点是增加了制造费用；装配精度一定程度上依赖工人的技术水平；对于复杂的调整工作,工时较长且时间较难确定，因此不便于组织流水作业。三车间：该车间拥有各种设备51台，其中数控钻削中心和本公司自行设计、制造的组合机床8台，占设备总数20%，该车间主要承担公司制动架结构件、铸件零部件的加工。主要设备有各类钻床、底座加工中心、制动臂加工中心、制动瓦丝孔加工中心、杠悍加工中心、制动瓦加工中心、立式圆盘铣床、立式车床、插床等。a.底座的加工工艺内容：1.零件在工作台上的定位夹紧2.铣座板上平面尺寸b，粗糙度达到指定要求。3.清理毛刺4.检查b.制动臂的加工工艺内容：1.钻削孔，保证粗糙度达到要求2.进行扩孔，铰孔，并保证轴线间的平行度误差，保证粗糙度要求。3.保证各孔之间的距离，对于wz3B-160规格的制动臂采用划线加工。所采用的工艺装备有：专用夹具、麻花钻、扩孔钻、机用铰刀、百分表卡尺、塞规、样板。二车间该车间拥有各种设备50余台，其中数控车床20余台，该车间主要承担Ed、Ed2、YT等系列推动器零件加工。1.铣削加工（1）铣削前把机床调整好后，将不用的运动方向锁紧。（2）机动快速驱进时，靠近工件前应改为正常进给速度，以防刀具与工件撞击。（3）切断时，铣刀应尽量靠近夹具，以增加切断时的稳定性。（4）对有公差要求的尽寸在加工时，应尽量按其中间公差加工。(5）粗加工时的倒角，倒圆等都应按精加工余量加大，以保证精加工后达到设计要求(6）用下道工序需进行表面淬火，超声波探伤或滚压加工的工件表面，在本工序加工的表面粗糙度Ra值不得大于6.3mm.(7)在本工序后无法去毛刺时，本工序加工产生的毛刺应在本工序工去除。(8)在批量生产中，必须进行首件检验，合格后方能继续加工，在加工过程中，操作者必须对工件进行自检。检查时应正确使用测量器具。(9）顺铣与逆铣的选用。 在下列情况下，建议采用逆铣: a、铣床工作台丝杆与螺用的间隙较大，又不便调整时； b、工件表面有硬质层、积渣或硬度不均匀时；c、工件表面凸凹不平较显著时； d、工件材料过硬时；e、阶梯铣削时；f、切削深度较大时 在下列情况下建议采用顺铣:a、铣削不易夹牢或薄而长的工件时； b、精铣时；c、切断胶木，塑料，有机玻璃等材料时。2. 铣刀的选择及装夹(1)铣刀直径应根据铣削宽度、深度选择，一般铣前宽度和深度越大、越深，铣刀直径也应越长。(2）铣刀齿数应根据工件材料和加工要求选择，一般铣削塑性材料或粗加工时，选用粗齿铣刀；铣削脆性材料或半精加工，精加工时，选用中细齿铣刀。(3)在装夹铣刀前，一定要把刀柄、刀杆、导套等擦拭干净。(4)在卧式铣床上装夹铣刀时，在不影响加工的情况下，尽量使铣刀靠近主轴，支架靠近铣刀。若需铣刀离主轴较远时，应在主轴与铣刀间装一个辅助支架。(5)装夹铣刀时，在不影响铣削的情况下，尽量选用短刀杆。(6)铣刀装夹好后，必要时应用百分表检查铣刀的径向跳动和端面跳动。(7)若同时用两把圆柱形铣刀铣宽平面时，应选螺旋方向相反的两铣刀。3.连接套的加工工艺：(1)粗车外圆，粗车两端面，并粗车右侧小外圆，保证轴向长度。(2)精车外圆及两端面(3)用车槽刀车槽(4)用钻-扩-铰的方法来加工阶梯内孔4.螺杆的加工工艺：（1）铸造毛坯（2）车大外圆及端面（3）粗车小外圆、车倒角（4）精车外圆及端面（5）用螺纹车刀车螺纹（6）检查、入库图（1）为一运输机齿轮的零件图，下面列出了该齿轮机械加工工艺过程：（1）.按齿轮锻造工艺锻造（2）.按齿轮正火工艺进行正火（3）.用钻夹具、钻、扩倒角复合刀具进行钻、扩孔及倒角（4）.用花键拉刀拉花键孔（5）.粗车外圆及端面（6）.精车外圆端面及倒角（7）.用剃齿滚刀进行滚齿（8）.倒角，使齿部一端倒角的粗糙度达到规定要求（9）.用剃齿刀进行剃齿（10）.校正花键孔（11）.用衍齿机进行衍齿（12）.噪声试验及终结检查压板的加工工艺过程为：铣钻磨镀锌，其零件图如下： 四关于毕业设计国内数控铣床的现状 我国工厂的板材下料中应用最为普遍的是数控铣床和等离子切割，所用的设备包括手工下料、仿形机下料、半自动切割机下料及数控切割机下料等。与其他切割方式比较而言，手工下料随意性大、灵活方便，并且不需要专用配套下料设备。但手工切割下料的缺点也是显而易见的，其割缝质量差、尺寸误差大、材料浪费大、后道加工工序的工作量大，同时劳动条件恶劣。用仿形机下料，虽可大大提高下料工件的质量，但必须预先加工与工件相适应的靠模，不适于单件、小批量和大工件下料。半自动切割机虽然降低了工人劳动强度，但其功能简单，只适合一种形状的切割。上述3种切割方式，相对于数控切割来说由于设备成本较低、操作简单，所以在我国的中小企业甚至在一些大型企业中仍在广泛使用。随着国内经济形势的蓬勃发展以及“以焊代铸趋势的加速，数控铣床的优势正在逐渐为人们所认识。数控铣床不仅使板材利用率大幅度提高，产品质量得到改进，而且改善了工人的劳动环境，劳动效率进一步提高。目前，我国金属加工行业使用的数控铣床是以火焰和普通等离子切割机为主，但纯火焰切割，已不能适应现代生产的需要，该类切割机可满足不同材料、不同厚度的金属板材的下料以及金属零件的加工的需要，因此需求量将会越来越大，但与国外的差距仍极为明显，主要表现为：发达国家金属加工行业90%为数控切割机下料，仅10%为手工下料；而我国数控切割机下料仅占下料总量的10%，其中数控铣床下料所占比例更小。我国数控铣床每年市场需求量约在400500台之间。相较而言，仿形切割机每年销售几千台，半自动切割机每年销售达上万台。由此可见，我国数控切割市场，尤其是数控铣床市场的发展潜力是巨大的。（数控铣床）数控技术的现状与发展 计算机技术的飞速发展推动了数控技术的更新换代，而这也日益完善了数控铣床的高精、高速、高效功能。代表世界先进水平的欧洲、美国、日本的数控系统生产商利用工控机丰富的软硬件资源开发的新一代数控系统具有开放式体
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