机械制造工艺学

1、1 实践目的及主要内容（1） 了解生产现场机床的类型及其布局；（2） 了解生产现场工人使用的工艺文件（主要工序卡）形成；（3） 了解生产现场的夹具类型；（4） 重点了解一个零件的机械加工过程（加工路线、加工阶段划分等）及一副夹具的工作原理；（5） 完成实践报告。2 时间时间第九周 第十周 3 实践单位简介江苏新型环保机械有限公司是国内领先的全系列气动马达及延伸产品专业生产厂家。主要经营气动马达、减速气动马达、气动启动器、气动葫芦、潜孔钻机、锚杆钻机、帮锚杆钻机、气动绞车、气动泵及气控阀。公司拥有一支高素质的团队，始终活跃在行业前列。公司一贯以科技为动力，着力开发新产品，研究新工艺、新技术，让客

2、户不仅获得优良的产品品质还可以得到具有竞争性的价格。4 实践内容及主要机床在指导老师的安排下，我们有计划的完成了工艺学实践活动。以下内容是我通过本次实践活动指导老师的讲解做出的一些小结。首先说下机床的分类。机床分为车床、钻床、镗床、磨床、铣床、刨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、特种加工机床等其它。下面先介绍以下普通机床的特点和使用范围。普通车床的加工对象广，主轴转速和进给量的调整范围大，能加工工件的内外表面、端面和内外螺纹。这种车床主要由工人手工操作，生产效率低，适用于单件、小批生产和修配车间。在成批生产时，通常使用的是转塔车床和回转车床，它具有能装多把刀具的转塔刀架或回轮刀架，能在工件的一次

3、装夹中由工人依次使用不同刀具完成多种工序的功能。钻床的特点是工件固定不动，刀具做旋转运动，并沿主轴方向进给，操作可以是手动，也可以是机动。在钻床上装上不同的刀具可完成钻孔、扩孔、铰孔、锪孔、锪凸台等。镗床主要用镗刀对工件已有的预制孔进行镗削的机床。通常，镗刀旋转为主运动，镗刀或工件的移动为进给运动。它主要用于加工高精度孔或一次定位完成多个孔的精加工，此外还可以从事与孔精加工有关的其他加工面的加工。使用不同的刀具和附件还可进行钻削、铣削、切它的加工精度和表面质量要高于钻床。镗床是大型箱体零件加工的主要设备。螺纹及加工外圆和端面等。磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。大多数的磨床是使用高速

4、旋转的砂轮进行磨削加工，少数的是使用油石、砂带等其他磨具和游离磨料进行加工，如珩磨机、超精加工机床、砂带磨床、研磨机和抛光机等。磨床能加工硬度较高的材料，如淬硬钢、硬质合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花岗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能进行高效率的磨削，如强力磨削等。铣床主要是用铣刀在工件上加工各种表面的机床。通常铣刀旋转运动为主运动，工件和铣刀的移动为进给运动。它可以加工平面、沟槽，也可以加工各种曲面、齿轮等。铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。工厂的铣床有

5、：(1)立式铣床：与卧式铣床相比较，主要区别是主轴垂直布置，立式铣床适于加工较大平面及利用各种带柄铣刀加工沟槽及台阶平面，生产率要比卧式铣床高。刨床是用刨刀对工件的平面、沟槽或成形表面进行刨削的直线运动机床。使用刨床加工，刀具较简单，但生产率较低（加工长而窄的平面除外），因而主要用于单件，小批量生产及机修车间，在大批量生产中往往被铣床所代替。刨床又有：牛头刨床、龙门刨床和单臂刨床之分。牛头刨床适用于刨削长度不超过1000毫米的中小型零件。龙门刨床主要加工大型工件或同时加工多个工件。特别适用来加工大平面，尤其是长而窄的平面，一般可刨削的工件宽度达1米，长度在3米以上。齿轮加工机床可分为两大类：圆

6、柱齿轮加工机床滚齿机、插齿机、车齿机等。锥齿轮加工机床加工直齿锥齿轮：刨齿机、铣齿机、拉齿机。加工弧齿锥齿轮：铣齿机。加工方法主要有成型法和范成法两种。成形法加工机床要求刀具的切削刃形状与被切齿轮的齿槽形状相吻合，所以机床较简单。但是对于同一模数的齿轮，只要齿数不同，齿廓形状就不相同，需采用不同的成形刀具；第二，加工出来的齿形是近似的，加工精度较低；第三，每加工完一个齿槽后，工件需要周期地分度一次，生产率也较低。范成法是利用齿轮的啮合原理齿轮啮合副（齿条齿轮、齿轮齿轮）中的一个转化为刀具；另一个转化为工件，并强制刀具和工件作严格的啮合运动而范成切出齿廓。范成法切齿所用刀具切削刃的形状相当于齿条

7、或齿轮的齿廓，它与被切齿轮的齿数无关。每一种模数，只需用一把刀具就可以加工各种不同齿数的齿轮；加工时能连续分度，加工精度和生产率一般比较高，应用广泛。此法必须在专门的齿轮机床上加工 ，而且机床的调整、刀具的制造和刃磨都比较复杂，一般用于成批大量生产 关于机床的布局，从安全角度考虑，按照生产流程布局，中小型普通车床类一般成平行床身式的方式布局，且操作者站立位置相互错开，以防后面的甩出物直接砸到前面操作者身上。中小型数控车床类一般是采用背靠背式安置，这样便于一人照看两台机床。大型、长型车床的走向一般平行于车间的长度方向，这样便于车间的行车吊运工件。也要相互错开一点位置，这样如加工太长的件的话，相互

8、之间不致于干扰。总之配置机床没有固定模式，一切以生产实际方便，安全为紧要。机床与机床之间，机床与固定建筑物之间还要留出必要的维修空间来。当然，对于加工的舒适性的习惯。对于噪声较大的机床，如锯床，就要远离铣床。 夹具方面，按专门化程度分类可分为：(1) 通用夹具：通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。(2) 专用夹具：专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧

9、凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。(3) 通用可调夹具和成组夹具：其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。(4) 组合夹具：组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。(5

10、) 随行夹具 ：随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用，又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的加工。5 被动轮零件机械加工过程分析1.1 零件的分析技术要求：（1）未注明倒角1×45° （2）28mm的轴孔是重要配合孔，齿轮轮齿表面要求耐磨、精度高，所以要求的表面粗糙度值比较高。所以内孔28mm的粗糙度值设为3.2，键槽两边粗糙度值为3.2，轮齿表面粗糙度3.2。其余不重要的加工表面粗糙度值为6.3。零件的倒角为1×45°。为了满足零件的硬度，在调制处理后要求硬度达到263322HB。1.2 分析零

11、件图纸中的尺寸标注对数控加工来收，最倾向与以同一基准引注尺寸或直接给坐标尺寸，这就是坐标标注法。这种标注法，即便于编程，也便于 尺寸之间的相互协调，保证设计、定位、检测基准与编程原点设置的一致性方面带来很大方便。由于零件设计人员往往在尺寸标注中较多的考虑装配等使用特性要求。而不得不采取局部分散的标注方法，这样会给工序安排与数控加工带来很多不便，事实上，由于数控加工精度及重复定位精度都很高，不会因产生较大的累计误差而破坏使用特性，因而改变局部的分散标注法为集中引注或坐标式尺寸、标注是完全可行的。1.3 零件的结构工艺性分析（1）生产路线的制定被动轮零件的生产路线作出如下安排：下料锻造正火粗加工调

12、制处理（淬火+回火）精加工。锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线。正火870加热后空冷，目的是改善锻造的不均匀组织，细化晶粒，降低硬度，便于切削加工，并为后面的调质处理做好准备。淬火温度为820，油冷淬火，所得组织为M，目的是提高强度。回火加热温度为525，保温12h后水冷。回火后水冷的目的是防止出现第二类回火脆性，使零件具有良好的综合机械性能。调质后零件的性能为263322HB。（2）加工顺序的安排1. 车削外圆,车削端面2. 钻内孔24mm3. 用车床扩孔，车削台阶孔及内倒角4. 用车床车削外圆，车削外倒角5. 调质热处理6. 精加

13、工外圆7. 精车左端面8. 用车床精加工内孔，台阶孔9. 用插齿机插齿10. 插键槽11. 检查（3）基准的选择定位基准的选择分为粗基准的选择和精基准的选择。在最初的加工内孔工序中，我们选择为加工的毛坯外表面作为定位基准，也就是粗基准。扩孔的过程中，用三角卡盘夹住零件，以加工的内孔轴心线为粗基准基准，分别粗加工出50mm，57mm的内孔。在精基准的选择过程中，为了保证相互位置精度和装夹准确方便，应遵循精基准的四大原则：基准重合原则，基准统一原则 ，互为基准原则，自为基准原则。在加工内孔28mm时，应该以67mm的外圆柱面作为基准。被动轮零件在工作过程中内孔是与齿轮轴配合，因此是重要配合尺寸，在

14、加工51.6 mm的齿轮内孔时，以28mm的轴心线为基准。在插齿过程中，应该以28mm的轴心线为基准进行插齿。1.4 零件毛胚的选择该被动轮的加工数量为2件，属于单件生产。零件的最大外径D=67mm，长度L=45，所以毛坯直接采用D=71mm、L=50的40Cr圆钢。被动轮是气动马达中重要的零件，在工作时它的轮齿要承受一定的载荷和摩擦，因此要求它具有足够的强度，韧性和耐磨性能。所以对毛坯的生产路线做出如下安排：下料锻造正火。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，使锻件组织紧密、晶粒细化、成分均匀，从而提高金属的力学性能，同时由于保存了完整的金属流线。正火870加

15、热后空冷，目的是改善锻造的不均匀组织，细化晶粒，降低硬度，便于切削加工，并为后面的调质处理做好准备。1.5 零件的安装为了在工件的某一部位加工出符合规定技术要求的表面，必须在加工前将工件安装在机床上或夹具中。工件安装又称为工件的装夹。在各种不同的机床上加工时，一般可采用如下几种安装方法：1.直接安装； 2.找正安装； 3.夹具安装。本次加工工艺采用夹具安装。夹具是机床的一种附加装置，其上备有专用的定位元件和夹紧装置，被加工工件可迅速而准确地安装在夹具中。夹具在机床上都预先调整好了位置，因此，工件通过夹具相对于机床也就占有了正确的位置。“卡盘”是机床上用来夹紧工件的机械装置。从卡盘爪数上面可以分

16、为：两爪卡盘，三爪卡盘，四爪卡盘，六爪卡盘和特殊卡盘。从使用动力上可以分为：手动卡盘，气动卡盘，液压卡盘，电动卡盘和机械卡盘。从结构上面还可以分为：中空型和中实型。2.1 数控加工工艺方案的制定加工机床的选择： 要保证加工零件的技术要求，能加工出合格的产品； 有利于提高生产率； 尽可能降低生产成本。根据毛胚的材料和类型、零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、加工精度、工件数量现有的生产条件要求。选用云南数控车床CK6140S/750（如下图）。2.2 刀具的选择数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则在编程时充分考虑数控加工的特点

17、，能够正确选择刀具及切削用量。数控车床对刀具提出了更高的要求，不仅要求道具精度高，刚性好，耐用性好，而且要求安装、调整、刃磨方便，断屑及排屑性能好。在全功能数控车床上，可预先安装十把左右刀具，当被加工工件改变后，一般不需要更换刀具就能完成工件的全部车削加工，为了满足要求，刀具配备时应该注意以下几个问题： 在可能的范围内，是被加工工件的形状、尺寸标准化，从而刀具的种类，实现不换刀或少换刀； 使刀具规格化和通用化，以减少刀具的种类，便于刀具管理； 尽可能采用可转位刀片，磨损后只需要更换刀片，增加了刀具的互换性；综上分析所述，选择硬质合金车刀，需要45°弯车刀、内圆车刀。2.3 量具的选择

18、游标卡尺：测量范围：0-150mm ，分度值：0.02mm 。2.4 切削用量的选择数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，包括主轴转速、背吃刀量、进给速度等，并以数控系统规定的格式输入到程序中。切削用量对于不同的加工方法，需选用不同的切削用量。合理的选择切削用量，对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大。这在实际中也很难把握，更要有丰富的实践经验才能够确定合适的切削用量。在数控编程时只能凭借编程者的经验和刀具的切削用量推荐值初步确定，而最终的切削用量将根据零件数控程序的调试结果和实际加工情况来确定。切削用量的选择原则是：粗加工时以提高生产率为主，同时兼顾经济性和加工成本的考虑；半精加

19、工和精加工时，应同时兼顾切削效率和加工成本的前提下，保证零件的加工质量。值得注意的是：切削用量是一个有机的整体，只有三者相互适应，才能达到最合理的匹配值，才能获得最佳的切削用量。2.5 背吃刀量的选择首先得确定背吃刀量的大小，主要依据机床、夹具、刀具和加工组成的工艺系统的刚度来决定，在系统刚度允许的情况下，为保证以最少的进给次数去除毛胚的加工余量，根据被加工零件的余量确定分层切削深度，选择较大的背吃刀量，以提高生产效率。在数控加工中，为保证零件必要的加工精度和表面粗糙度，一般留少量的余量（0.20.5mm），在最后的精加工中沿轮廓走一刀。粗加工时，除了留有必要的半精加工和精加工余量外，在工艺系

20、统刚性答应的条件下，应以最少的次数完成粗加工。留给精加工的余量应大于零件的变形量和确保零件表面的完整性。综合考虑得到：粗加工时选取2.0mm的背吃刀量。精加工余量取：0.10.2mm。2.6 确定主轴转速主轴转速应根据允许的切削速度和工件直径来选择。切削零件时主轴转速粗加工转速为1000mm/r，精加工转速为1500mm/r。2.7 机械加工工艺过程（1）车削外圆，车削端面。以外圆表面自身为基准，用CK6140S/750普通车床车削外圆面，转速1000r/min,分两次走刀，背吃刀量为1.5mm。车削后外圆直径为68mm。用端面刀车削端面。 （2）钻内孔24mm。以68mm的外圆表面和左端面为

21、基准，使用麻花钻24×350mm在零件的中心钻孔。（3）用车床扩孔，车削台阶孔及左端面倒角。以68mm的外圆表面和右端面为基准，使用内圆车刀，将24mm的孔加工到26mm，一次走刀。继续扩孔，将26mm的孔加工到50mm,深度为24.5mm，走刀次数4次，背吃刀量分别为8mm，8mm，5mm，3mm。然后换刀，在距左端面为15.5mm的地方车削内孔，车削后直径为57.5mm，走到次数两次，背吃刀量为5mm、2.5mm，距离为10mm。换45º弯刀车倒角2x45º。（4）用车床车削外圆，车削外倒角。工件调头，换外圆车刀，车削右端面。车削后直径为46mm，车削距离为1

22、0.5mm。然后换45º弯刀车倒角2x45º。（5）调质热处理。淬火温度为820，油冷淬火。回火加热温度为525，保温12h后水冷。（6）精加工外圆。以内孔26mm的轴线为基准，精车外圆,切削深度为1mm。然后换端面刀，精车左端面，切削用量0.5mm。（7）用车床精加工内孔，台阶孔。用三角卡盘夹住左端面，先以外圆面为基准，车削26mm的圆，车削深度为双向2mm，直径为28mm。然后用内圆车刀加工50mm的内孔到51.6mm，一次车削，宽度为10mm，相对跳动度为0.02。然后车削57mm的圆到59mm。（8）用插齿机插齿。以28mm孔的轴心线为基准，对51.6mm的内孔进行插齿。（9）插键槽。以28mm孔的轴心线为基准，插出宽度为8mm的键槽。键槽两侧相对于轴心线的跳动度为0.025。键槽左端到内圆面右边的距离为31.3。（10）检查。按照零件图检查零件是否合格。3.1 数控加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号1产品名称气动马达零件名称被动轮共1页第1页材 料 牌 号40Cr