机械制造工艺学--------实践报告

1、(二）被动轮零件机械加工过程制定与分析一、零件的工艺分析所选择的零件图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）=0.025%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

2、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4

3、0Cr。2.毛坯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。3.零件的技

4、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。 （三）、工艺分析 （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

5、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、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（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

6、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。（4）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CA6136普通

7、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.

8、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。然后用内圆车刀加

9、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。（四）、主要机床插齿机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

10、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。（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.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（五）、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

11、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。螺旋夹紧机构的特点： 1.结构简单，制造容易，自锁性好（螺

12、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，效率低，常用于手动夹紧。“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。 图（3）三爪卡盘图（4）卡盘用伏打扳手旋转锥齿轮，锥齿轮带动平面矩形螺纹，然后带动三爪向心运动，因为平面矩形螺纹的螺距相等，所以三爪运动距离相等，有自动定心的作用。三爪卡盘是由一个大锥齿轮，三个小锥齿轮，三个卡爪组成。三个小锥

13、齿轮和大锥齿轮啮合，大锥齿轮的背面有平面螺纹结构，三个卡爪等分安装在平面螺纹上。当用扳手扳动小锥齿轮时，大锥齿轮便转动，它背面的平面螺纹就使三个卡爪同时向中心靠近或退出。 基本结构和工作原理：三爪自定心卡盘利用三个螺钉，通过盘体止口端面上的螺孔，将卡盘紧固在机床法兰上。将扳手插入任一齿轮方孔中，转动扳手时，小齿轮带动盘丝转动，通过盘丝端面螺纹的转动，带动三块卡爪同时趋进或离散。湖北理工学院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毛 坯 种 类锻钢毛坯外形尺寸71×50mm每毛坯件数1每台 数1备 注 工 序号 工 名 序

14、称 工 序 内 容 车 间 工 段设 备工 艺 装 备 工 时 准终 单件1锻造1锻压机2热处理正火处理13粗车粗车外圆及端面1CA6136三爪自定心卡盘，游标卡尺4钻孔钻24mm的通孔，扩孔1CA6136三爪自定心卡盘，顶尖，游标卡尺5粗车车削内圆及内倒角1CA6136三爪自定心卡盘6粗车车削右端外圆及倒角，调头车倒角1CA6136三爪自定心卡盘 7热处理调质处理：263322H18半精车半精车端面、外圆、倒角，调头车削端面、小外圆、倒角1CA6136三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1CA6136三爪自定心卡盘游标卡尺 塞规10插齿插齿，去毛刺1

15、Y5180专用夹具，游标卡尺11 插键槽插键槽，去毛刺1Y5180专用夹具12检验按图样要求，检验零件的尺寸和精度要求13 设 计（日 期） 校 对（日期）审 核（日期）标准化（日期）会 签（日期）2014.11.112014.11.112014.11.112014.11.11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马达零（部）件名称被动轮共（1）页第（1）页 车间工序号工序名称材料机加工车间1精车40Cr毛坯种类每毛坯可制件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床CA61361夹具编号夹具

16、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终单件工步号工步内容工艺装备主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数工步工时机动辅助1车内圆28mm内圆车刀18537.20.65212调头车内圆51.6mm内圆车刀18537.20.651.623车内圆槽59mm内圆车刀18537.20.65224车内倒角45º弯刀车275150.211设计（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记更改文件号签字日期2014.11.112014.11.11（六）、小结通过对工艺设计的准备与制作过程，我懂得了要做好一件事情，必须有充足的准备时间，不要一味追求速战速决，而是要三思而后行，有时有必要做好打持久战的决心。在制作设计中，我也发现了自己知识多方面的不足，使自己更加认请学知识，必须要严谨，丝毫不得马虎。在制作的过程中，也使我学到了很多东西，如各科知识的紧密结合和相互兼容，使我更加系统地对机械行业有了一个深入的了解。也使我更加地熟练运用各种机械工具书，使自己在编制的过程中，真正认识工艺的编制，对生产成本和企业的经济效益是