机械制造工艺学--------实践报告讲解

1、序号（学号） ：1. 实践目的及主要内容： - 2 -2. 实践方式及计划学时 - 2 -3. 实践教学中的注意事项 - 2 -4. 相关知识简介 - 2 -4.1. 机床的分类 - 2 -4.2. 齿轮加工机床 - 4 -4.3. 特种加工机床 - 4 -4.4. 加工中心 - 5 -4.5. 机床的布局 - 6 -4.6. 夹具- 6 -5. 被动轮零件机械加工过程分析 - 7 -5.1. 被动轮零件的材料选择 - 7 -5.2. 毛坯选择 - 7 -5.3. 零件的技术要求 - 8 -5.4. 工艺分析 - 8 -6. 夹具工作原理分析 - 14 -6.1. 螺旋夹紧机构的特点： - 1

2、4 -7. 机械制造工艺学实践小结 - 16 -8. 参考文献 - 16 -机械制造工艺学实践报告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)形式；3) 了解生产现场使用的夹具类型；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) 完成实践报告一份。2. 实践方式及计划学时本实践为现场教学，在机械加工生产现场完成。计划学时为 4 学时。3. 实践教学中的注意事项1) 全体学生应按要求准时到达实践的地点；2) 全体学生在实践时应严格按照指导老师的要求，注意安全、仔细观察、 做好记录、

3、虚心请教；3) 全体学生应积极、热情地投入到实践中去，力争圆满完成实践任务。4. 相关知识简介4.1. 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。4.1.1. 普通车床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- 2 - / 16机械制造工艺学实践报告外表面、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， 能在工件的一次装夹中由工人

4、依次 使用不同刀具完成多种工序的功能。4.1.2. 钻床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。4.1.3. 镗床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。4.1.4.

5、磨床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 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。4.1.5. 铣床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

6、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： (1) 卧式万能铣床。它是铣床 中应用最多的一种。加工工件时，铣刀装在主轴上，铣刀旋转为主运动，工件随 工作台作纵向或横向进给运动，升降台沿床身导轨升降使工件作垂直方向运动。 没有转台的铣床叫卧式铣床。 (2) 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- 3 - / 16机械制造工艺学实践报告面，生产率要比卧式铣床高。4.1.6. 刨床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

7、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。4.2. 齿轮加工机床齿轮加工机床可分为两大类： 圆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 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

8、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

9、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4.3. 特种加工机床特种加工机床是利用电能、电化学能、光能及声能等进行加工的方法。- 4 - / 16机械制造工艺学实践报告4.3.1. 电火花加工电火花加工是直接利用电能对零件进行加工的一种方法。 电火花加工设备应 由以下部分组成：脉冲电源、间隙自动调节器、机床本体、工作液及其循环过滤 系统。间隙自动调节器自动调节极间距离， 使工具电极的进给速度与电蚀速度相 适应。火花放电必须在绝缘液体介质中进行。电火花加工特点1、可以加工任何导电材料， 在一定条件下还可以加工

10、半导体材料和非导电材料； 加工时无切削力；2、加工中几乎不受热的影响，可以提高加工后的工件质量；3、便于实现自动化。4.3.2. 超声波加工超声波加工特点1、适用于加工各种不同不导电的硬脆材料；2、由于在加工过程中不需要旋转， 因此易于加工出各种复杂形状的型孔、 型腔、 成型表面等；3、加工过程受力很小，适于加工薄壁、薄片等不能承受较大机械应力的零件。4.3.3. 激光加工加工原理：主要用于打孔和切割。激光加工装置：主要由激光器、电源、光学系统和机械系统四部分组成。 激光加工特点：1、不受材料性能限制，几乎所有金属材料和非金属材料都能加工。2、加工时不需用刀具，属于非接触加工，无机械加工变形。

11、3、打孔速度极高，易于实现自动化生产和流水线作业。4、可通过透明介质 （ 如玻璃 ）进行加工。4.3.4 数字控制机床简称数控机床， 数控机床主要由输入输出装置， 数控系统， 伺服系统和机床 本体组成。同学们对各个组成部分一般了解即可， 记住以下内容： 伺服系统包括 驱动装置和执行机构两大部分， 目前大部分采用步进电机， 直流或交流伺服电机 作为执行机构。4.4. 加工中心- 5 - / 16机械制造工艺学实践报告加工中心：也叫自动换刀数控机床。具有刀库，能够自动更换刀具。因此加 工中心适用于零件形状比较复杂精度要求较高，产品更换频繁的中小批量生产 中。加工中心按主轴布置方式分为立式和卧式两类

12、。 卧式一般有转台， 可加工工 件各个侧面， 以加工复杂的空间曲面。 立式加工中心一般不带转台， 仅加工工件 顶面。常见得刀库有盘式和链式两类。链式刀库存放刀具的容量较大。4.5. 机床的布局关于机床的布局，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， 相互之间不致于干扰。 总之配置机床没

13、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。4.6. 夹具夹具方面，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

14、紧凑，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。- 6 - / 16机械制造工艺学实践报告（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，

15、 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）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5.1. 被动轮零件的材料选择被动轮零件是行星轮系中的最大的一个中心轮 ，分度圆直径 54mm，用于气 动马达中。对于齿轮材料的基本要求有 : 1、齿面要硬，齿芯要韧； 2、易于加工 及热处理； 3、在交变荷载和冲击荷载下有足够的弯曲强度。另外对于选择的齿 轮材料还必须具有韧性好，耐磨，成本低的特点。调质钢含碳量为 W（C）=0.02

16、5%0.50%，含碳量过低，则淬火和回火后强度 不够，含碳量过高，则零件韧性不足。一般是碳钢偏于上限，而合金钢则偏于下 限，这样可以保证要求的综合机械性能。对此，我们首选材料是调质钢。调质钢 适用于受高负荷的冲击载荷条件下工作的零件， 要求有高强度和高韧性， 即要有 优良的综合机械性能，因此钢的淬透性好才能保证整个截面上强度一致。 40Cr 属于低淬透性调质钢，在油中淬透直径为 3040mm，具有较好的机械性能和工艺 性能。40Cr 是最常用的调质钢，用于较重要的调质零件，及中等转速、中等截面 的零件，如齿轮、轴、主轴、心轴、曲轴、连杆螺栓等。该钢价格适中，加工容 易，经适当的热处理以后可获得

17、一定的韧性、 塑性和耐磨性。 正火可促进组织球 化，改进硬度小于 160HBS毛坯的切削性能。在温度 550570进行回火，该钢 具有最佳的综合力学性能。该钢的淬透性高于 45 钢，适合于高频淬火，火焰淬 火等表面硬化处理等。所以最终我们拟定被动轮的材料为 40Cr。5.2. 毛坯选择- 7 - / 16机械制造工艺学实践报告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=67m，m 长 度 L=45，所以毛坯直接采用 D=71m、m 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

18、。 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。5.3. 零件的技术要求被动轮的零件图如图（ a）所示， 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

19、加工表面粗糙度值为 6.3 。零件的倒角为 145。为了满足零件的硬度， 在调制处理后要求硬度达到 263322HB。5.4.1.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- 8 - / 16机械制造工艺学实践报告调制处理（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。

20、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。5.4.2. 加工顺序的安排 、车削外圆 , 车削端面 、钻内孔 24mm 、用车床扩孔，车削台阶孔及内倒角 、用车床车削外圆，车削外倒角 、调质热处理 、精加工外圆 、精车左端面、用车床精加工内孔，台阶孔 、用插齿机插齿 、插键槽 、检查机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号1械加工工艺过程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毛坯种类锻钢毛坯外形尺 寸7150mm每毛坯件数1每 台 数1备注工 序 号工序 名称工序 内容车 间工 段设备工艺装 备工

21、时准终单件1锻造金工锻压机2热处 理正火处理金工3粗车粗车外圆及端面金工CA6136三爪自定心卡盘， 游标卡尺4钻孔钻 24mm 的通孔，扩 孔金工CA6136三爪自定心卡盘，顶尖，游标卡尺5粗车车削内圆及内倒角金工CA6136三爪自定心卡盘- 9 - / 16机械制造工艺学实践报告6粗车车削右端外圆及倒角，调头车倒角金工CA6136三爪自定心卡盘7热处 理调质处理： 263322H金工8半精 车半精车端面、外圆、 倒角，调头车削端面、 小外圆、倒角金工CA6136三爪自定心卡盘游标卡尺 塞规9精车车削右端内圆，调头 车削左端内圆、内槽、 内倒角金工CA6136三爪自定心卡盘游标卡尺 塞规10

22、插齿插齿，去毛刺金工Y5180专用夹具， 游标卡 尺11插键 槽插键槽，去毛刺金工Y5180专用夹具12检验按图样要求，检验零 件的尺寸和精度要求设计 （日 期）校对（日期）审核 （日期）标准化（日期）会签（日期）2016.11.12016.11.12016.11.1标 记处 数更 改 文 件 号签 字日 期标 记处 数更 改 文 件 号签 字日 期5.4.3. 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 50m

23、m， 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 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。5.4.4. 机械加工工艺过程- 10 - / 16机械制造工艺学实践报告（1）、车削外圆, 车削端面。以外圆表面自身为基准，用 CA6136普通车床车 削外圆面，转速 1000r/m

24、in, 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基准，使用麻花钻 24350mm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、

25、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 10.5mm。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

26、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。机械加工工序卡片机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号产品名称气动零（部）件名称被动轮共（1）第（1）页车 工序号工序名称材料- 11 - / 16机械制造工艺学实践

27、报告机 加1精车40Cr毛每毛坯可每台件数锻11设设备型设备编号同时加工件数车CA61361夹具编号夹具名称切削液1三爪卡盘无工位器具编号工位器具名称工序工时准单件工 步 号工步内容工艺装备主轴 转速 r/m in切削 速度 m/m in进给 量 mm/r切削深度进 给 次工步工时机辅1车内圆 28mm内圆车刀18537.20.65212调头车内圆 51.6mm内圆车刀18537.20.651.23车内圆槽 59mm内圆车刀18537.20.65224车内倒角45o弯刀车275150.211设计审核（日标准会签标更签日11.111.1- 12 - / 16机械制造工艺学实践报告5.4.5. 主

28、要机床插齿机1. 插齿机是采用范成法来加工齿轮的，加工时具有以下运动：（1）切削运动为切出齿轮宽度，插齿刀作与被加工工件中心线平行的 往复运动。（ 2）圆周进给运动为使插齿刀每齿都参与切削， 插齿刀需绕刀具中心线 作回转运动。（ 3）范成运动为切出完整齿轮， 插轮刀和工件就像一对互相啮合的齿轮 一样，工件随插齿刀按一定速比作回转运动。（ 4）径向进给运动在切齿开始时由于插齿刀不能直接切入全齿高， 工件 需做径向切入运动。- 13 - / 16机械制造工艺学实践报告（ 5）让到运动在插齿刀退刀时为使插齿刀不受磨损， 插齿刀需作一让刀 运动。以上各运动链均无速度调整，径向进给采用一次进刀凸轮（2）

29、. 加工过程1. 把预先加工好的 轮坯 安装在工作台上，合上开关开始加工。2. 观察五种运动的传递过程，分析各种机构和零件的作用。图（ 2）插齿加工6. 夹具工作原理分析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。定位方式：工件以外圆定位，采用定心定位的形式。 夹紧机构：采用螺旋夹紧机构。螺旋夹紧机构是斜楔夹紧机构的一种转化形 式，螺纹相当于相当于绕在圆柱体上的楔块。 通过转动螺旋， 使绕在圆柱体上的 斜楔高度发生变化来实现工件夹紧。6.1. 螺旋夹紧机构的特点：- 14 - / 16机械制造工艺学实践报告1. 结构简单，制造容易，自锁性好（螺旋角远小于摩擦角），夹紧可靠；2. 是增力机构，当选用标准手柄 L=14d，螺旋升角取 2.5 度，则扩力比为75；3. 动作慢，效