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机械制造工艺学实践报告


学号: 学号:

200840110140

《机械制造工艺学》 实践报告 实践 报告

实践单位 实践地点 教 学 院 专 班 姓 业 级 名

中兴气动机械有限公司 中兴气动生产基地 机电工程学院 机械设计制造及其自动化 08 机制(1) 罗小利 夏春明 赵晓芬

指导教师

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2011



11 月

25 日

一.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。

二.实践时间
第 9 周 星期二、星期四

三.实践单位简介
黄石中兴气动机械有限公司 黄石中兴气动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 中兴气动机械有限公司 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、及气控阀等。公司拥有一支高 素质、 专业、 执着的团队, 始终活跃在行业前列, 多年来致力于气动机械的研究、 开发、制造,产品具有结构紧凑、耐磨、低噪声等优异品质;以专业的态度、优 异的品质赢得了广大朋友的信赖与支持,也赢得了广阔、稳定的市场,用户遍及 国内二十多个省市自治区,并远销韩国、日本、印度、泰国、巴基斯坦、越南、 土耳其等国。 为加强企业发展后劲,向高科技型企业迈进,公司整体搬迁至千亩青翠的青 龙山下、万顷碧波的磁湖畔,与科研实力雄厚、加工设备精良、检测设备齐全的 黄石理工学院强强联合,合作成立学、产、研基地,使公司整体实力跃上一个新 台阶。 公司拥有一支高素质、专业、执着的团队,多年来致力于气动机械的研究、 开发、制造,缔造了“中兴”气动马达卓越的品质,以专业的态度,优异的品质 赢得了朋友的信赖与支持,也赢得了广阔,稳定的市场。气动马达是公司的专业 根基。公司有叶片式、齿轮式、活塞式三大系列气动马达。由气动马达延伸的产 品有叶片式、齿轮式、活塞式减速气动马达、气动葫芦、气动卷扬机、气动锚杆 钻机、潜孔钻机、气动隔膜泵……九大类百余种气动产品。公司可根据用户不同
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功率、转速、安装空间需要,设计提供各式国内外专用成套减速气动马达及其配 套设备。在为矿山、钢铁、金属冶炼、石油、化工、造纸、海洋流体输送、水电 工程等领域服务中,业内的创新攻坚,性价比优势不断显现。 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,让客户不 仅获得优良的产品品质还可以得到具竞争性的价格。 创立“中兴”国内顶尖品牌 是该公司的追求,公司目标是达到甚至超越国际一流品牌。

四.齿轮轴机械加工过程分析
(一)材料的选择 该轴包括圆柱、齿轮、键槽等表面。轴是组成减速器的重要零件之一,它本 身要求有足够的强度和刚度,足够精确的尺寸和较高的表面粗糙度,与轴承配合 处的轴颈表面还有高的硬度,因而材料应具有优良的综合机械性能。碳素钢价格 低廉、锻造工艺性能好、对载荷较大,较为重要的场合,以 45 号钢最为常用。 为确保使用性能,我们选用 45 钢作为齿轮轴的材料。 (二)毛坯的选择 在选择毛坯时应注意以下因素: (1)零件材料及其机械性能 (2)零件的形状和尺寸 (3)生产类型 (4)具体生产条件 (5)充分考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性 考虑上述因素综合分析,零件材料为 45 钢,各台阶直径相差较大,采用棒 料浪费材料,而且零件在工作中经常承受较大的冲击性载荷,因此应选用锻件。 由于零件为大量生产,而且零件的轮廓也较简单,尺寸不大,故采用模锻成型。 这对于提高生产率、保证加工质量也是有利的。经综合考虑,选用φ35mmX200mm 的 45 钢模锻成型作毛坯。 (三)零件的技术要求 为了使材料得到高强度、高塑性和高韧性的性能,对齿轮轴进行调质处理, 选用 IT7 级精度,对于外圆表面粗糙度 Ra0.8,键槽底部粗糙度 Ra6.3,键槽侧面
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Ra3.2, 齿轮精度 IT7 级, 齿面粗糙度 Ra3.2, 端面表面粗糙度 Ra3.2, 尺寸精度、 位置精度、几何形状精度等技术要求见零件图纸

(四)工艺分析 1、零件使用性能分析 从传动轴的受力分析可知,它受扭转-弯曲复合作用力,承受中等载荷,工 作教平稳,冲击力小,所以,可以采用 45 钢,为了改善组织,提高力学性能, 坯料需进行正火热处理。 2、零件技术条件分析 外圆尺寸精度:φ24h7mm、φ25h7mm、φ20h7mm、φ16h7mm、φ12h7mm、φ 10mm,及 M32mm 的螺纹。 外圆形状位置精度:φ32、φ25、φ20、φ16 相对φ12 外圆表面质量:所有外圆表面质量要求 Ra0.8um,两键槽侧面要求 Ra3.2, 底部 Ra6.3,齿轮齿面 Ra3.2um。 3、零件结构工艺性分析 轴的锻件强度较高,形状比较简单,外轮廓尺寸不大,在φ20h7φ和 12h7 两节轴上均开有键槽,且轴两端带有中心孔。总的来说,轴的结构较规则,在加 工键槽和中心孔时,采用顶尖和三爪卡盘夹紧定位。 4.毛坯选择的合理性分析 在传递力矩过程时要承受很强的冲击力和很大的交变载荷, 要求材料应有较 高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性,而且轮廓形状不复杂,故采用锻件适 宜。零件尺寸不大,且为批量生产,故采用模锻适宜。 5.毛坯余量确定 毛坯的形状和尺寸越接近成品零件,即毛坯的精度越高,则零件的机械加工 劳动量越少,材料消耗越少,可充分提高劳动生产率,降低成本,因而,在确定 毛坯时,应根据机械加工和毛坯制造两方面考虑。

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毛坯余量 尺寸 项目 粗车余量(直径) 粗车余量(直径) 半精车余量(直径) 半精车余量(直径) 精车余量(直径) 精车余量(直径) 磨削余量(直径) 磨削余量(直径) 总余量(直径) 总余量(直径) 1.5 0.6 0.4 0.5 3 6.5 2 1 0.5 10 0.5 15 11 2.5 1 15 2.5 1 0.5 19 0.5 23 19 2.5 1 φ32mm ?25mm ?25mm ?20mm ?16mm ?16mm ?12mm ?12mm

(五)机械加工工艺过程 1.定位基准的选择 定位基准是加工中用来使工件在机床或夹具上定位的所依据的工件上的点、 线、面。基准的选择是工艺规程设计中的重要部分,基准选择的合理与否直接影 响零件的加工质量,甚至还有可能造成零件的报废,使生产无法正常进行。按工 件用作定位的表面状况把定位基准为粗基准、精基准,以及辅助基准。在起始工 序中,只能选用未经加工过的毛坯表面作为定位基准,这种基准称为粗基准。用 加工过的表面所作的定位基准称为精基准。 粗基准的选择原则: 1)对于同时具有加工表面和不加工表面的零件,当必须保证不加工表面与加工 表面的互为位置时, 应选择不加工表面为粗基准。 如果零件上有多个不加工表面, 应选择其中与加工表面互为位置要求高的表面为粗基准。 2)如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀,应选择该表面作粗基准。 3)如需保证各加工表面都有足够的加工余量, 应选加工余量较小的表面作组基准。 4)作粗基准的表面应平整,没有浇口、冒口、飞边等缺陷,以便定位可靠。 5)粗基准在同一尺寸方向只允许使用一次。 精基准的选择原则: 1)基准重合原则 2)基准统一原则
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3)自为基准原则 4)互为基准原则 5)所选择精基准应能保证工件定位准确,装夹方便,夹具结构简单适用。 综上因素, 粗车时以外圆和两侧端面为粗基准, 以两侧端面中心孔为精基准定位。 2.表面加工方法的选择 加工方法的选择需考虑经济加工精度、工件材料性质、工件的结构形状和尺 寸、生产类型和经济性以及现有设备情况和技术条件等因素,根据各表面加工要 求和各加工方法能达到的经济精度,确定各表面的加工方法如下: 尺寸φ25h7mm 及φ16h7mm:粗车——半精车——磨削 尺寸φ20h7mm 及φ12h7mm:粗车——半精车——铣键槽——磨削 大径为φ32mm 的齿轮:滚齿——剃齿 3.加工阶段的划分 工件的加工质量要求较高时,都应划分加工阶段。一般可分为粗加工、半精 加工和精加工三个阶段。粗加工阶段是切除大部分加工余量并加工出精基准,主 要是提高生产率。半精加工阶段是为零件主要表面的精加工做准备,并完成一些 次要表面的加工,一般在热处理前进行。精加工阶段从工件上切除较少余量,所 得精度和表面质量都比较高。因此,对齿轮轴的加工阶段划分为:加工精基准— —粗加工主要表面——半精加工主要表面——精加工主要表面。 4.加工顺序的安排 一个零件有许多表面需要机械加工,此外还有热处理工序和各种辅助工序。 各工序的安排应遵循一些原则。机械加工工序的安排应遵循的一般原则: (1)基面先行原则 (2)先粗后精原则 (3)先主后次原则 (4)先面后孔原则 而齿轮轴除了应遵循加工顺序安排的一般原则,还应注意: (1)外圆表面加工顺序应为,先加工大直径外圆,然后再加工小直径外圆,以 免一开始就降低了工件的刚度。 (2)齿轮轴上的退刀槽等表面的加工应在外圆精车之后,否则在精车外圆时产
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生断续切削,影响车削精度,也易损坏刀具。 热处理工序的安排应遵循一般原则: (1)预备热处理如退火和正火,通常安排在粗加工之前进行,调质安排在粗加 工以后进行。 (2) 最终热处理通常安排在精加工之后和磨削加工之前, 目的是提高材料强度、 表面硬度和耐磨性。常用的热处理方法有调质、淬火、渗碳淬火等。 辅助工序的安排: 辅助工序种类较多, 包括检验、 去毛刺、 倒棱、 清洗、 防锈、 去磁及平衡等。 检验工序分加工质量检验和特种检验,是工艺过程中必不可少的工序,除了工序 中的自检外,还需在下列场合单独安排检验工序: (1)粗加工后; (2)重要工序前后; (3)转车间前后; (4)全部加工工序完成后。

综上各种原则,齿轮轴的加工工序为: 综上各种原则,齿轮轴的加工工序为: 工序 10:下料 工序 20:模锻 工序 30:正火 工序 40:车端面、打中心孔 工序 50:粗车各外圆 工序 60:调质处理 工序 70:精车外圆 ?32mm,?20mm,?16mm,?12mm,倒角 工序 80:铣键槽 工序 90:磨各外圆 工序 100:滚齿 工序 110:剃齿 工序 120:去毛刺 工序 130:检验 工序 140:入库

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齿轮轴机械加工工艺过程卡片
产品型 零件 JS99 共2页 号 图号 -03 机械加工 黄石理工学院 机电学院 工艺过程卡片 产品名 零件 齿轮 第1页 称 名称 轴 ?35mm 材料 毛坯外 每件毛坯可制件 每台 毛坯 1 45 锻造 × 1 牌号 种类 形尺寸 数 件数 200mm 工 工时 工序 序 工 工序内容 车间 设备 工艺装备 号 名 段 准终 单件 称 下 棒料尺寸 ?35mmX200mm 10 金工 料 模 锻造毛坯 20 锻 热 正火处理 30 处 理 车 车端面,打中心孔 YT15 45°右 40 CA6136 偏刀,中心孔 金工 钻 车 粗车外圆 ?32mm, ?25mm, YT15 90°右 50 ?20mm,?16mm,?12mm 金工 CA6136 偏刀、顶尖, 游标卡尺 热 60 处 金工 理 车 YT15 90°右 ?12mm,倒角 偏刀、YT15 70 金工 CA6136 45°右偏刀, 顶尖,千分尺 铣 铣键槽 直柄键槽铣 80 金工 X5032 刀、V 形块 磨 以两中心孔定位装夹工 MI332B 顶尖、平行砂 90 金工 件,磨各外圆 X 1500 轮,千分尺 滚 滚齿, 最大直径为 ?32mm 整体齿轮滚 齿 刀 (模数为 3, 100 金工 Y3150K 头数 2)弹簧 夹头、顶尖 剃 剃齿 110 金工 Y4250 剃齿刀 齿
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黄石理工学 院机电学院 描 图 钳 工 检 验 入 库

机械加工 工艺过程卡片

产品 类型 产品 名称 金工

零件图 号 零件名 称

JS99-03 齿轮轴 锉刀 千分尺、游标 卡尺、

共2页 第2页

去毛刺 检验 涂上防锈油 标准 会签 设计 审核 化 (日 (日 (日 (日 期) 期) 期) 期) 质检 室

120 130

描 校 底 图 号

140

装 订 标记 号

处 数

更改 文件 号

签 字

日 期

标 处 更改文 签 记 数 件名 字

日 期

(六)主要机床 1、常用机床介绍 1)车床 车床是应用最广泛的金属切削机床之一,它的加工范围很广。车床可以车削 外圆、车端面、切断和切槽、钻中心孔、钻孔、镗孔、铰孔、车削各种螺纹、车 削内外圆锥面、车削特形面、滚花以及盘绕弹簧等。 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。 5)铣床 铣床是利用铣刀在工件上加工各种表面的机床,铣刀旋转为主运动,工件或 (和)铣刀的移动为进给运动。 铣床的加工范围与刨床相近, 但比刨床加工范围广, 因而在很大程度上取代了刨床。铣刀是一种多齿刀具,铣刀上等每个刀齿是间歇 参加工作的,因而使得刀齿冷却条件好,刀具耐用度高,有较高等生产率,因此 在单件小批和成批大量生产中,铣削都得到广泛的应用。铣床加工精度一般为 IT9-IT7,表面粗糙度 Ra 值为 6.3-1.6um。 6)磨床 磨床是为了适应工件精密加工而出现的一种机床,它是精密加工机床的一种,磨
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床是用非金属的磨具或磨料加工工件各种表面的机床。通常磨具旋转为主运动, 工件的旋转与移动或磨具的移动为进给运动。 通常把使用砂轮加工的机床称为磨 床,如外圆磨床,平面磨床,而把用油石、研磨料作为切削工具的机床称为精磨 机床。 2、机床的选择 零件的加工精度和生产效率在很大程度上是由机床的使用性能决定的,在设 计工艺规程时, 主要是选机床种类及型号, 选项择时间参照相关手册, 产品样品, 遵循以下原则: (1)机床的加工尺寸范围应与零件的外轮廓尺寸相适应; (2)机床的精度应与上件的精度要求相适应; (3)机床生产类型应与零件的生产类型相适应。 当在车间没有相适应的机床设备时,就需要对已有的机床进行设备的改装,使 其成为专用机床。 在此, 应根据具体要加工的零件的要求提出设计任务书, 包括: 一些必要参数、精度要求,产品要求,产品质量、经济效益等。 齿轮轴需经过车、 钻、 铣、 滚齿等工序加工完成。 根据现有的设备具体安排如下: 粗车两端面,各部分外圆面选用 CA6136 普通车床 b.半精车、精车外圆轮廓,钻、选用 CA6136 普通车床、钻床 c.铣键槽选用 X5032 d.齿轮加工选用滚齿机; 滚齿机 Y3150K 参数:

最大工件直径 X 最大模数(mm) 800X10 电机 主电 机 7.5 16.03 总电容

滚刀至工作 台最小中心 距(mm) 50

工作台尺寸 (mm) 级数

主轴转速 范围(转/min)

690

9

45~280 工作精度

外形尺寸长 X 宽 X 高 (mm) 台数 等级

粗糙度 Ra

7

3050X960X2150
-9-

5-6-7

2.5

五.夹具工作原理分析
机床夹具是机床上用以装夹工件(和引导刀具)的一种装置。其作用是将工 件定位,以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置,并把工件可靠地夹紧。合 理地选择夹具,能够保证加工精度,提高生产率,减轻上人的劳动强度。 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。在 通用机床上一般都附有通用夹具, 如车床上的三爪和四爪卡盘、 顶尖和鸡心夹头、 铣床上的平口虎钳、万能分度头、回转工作台等;磨床上的磁力工作台等。这些 夹具有很大的通用性,使用时无需调整或稍加调整就可以装夹不同的工作。通用 夹具一般作为机床附件供应给用户, 在单件小批生产中广泛用于装夹定位基准面 比较简单(如外圆柱面、平面)的工件。三爪卡盘:适合安装较短的轴类或盘类工 件。四爪卡盘:适合安装方型﹑椭圆型或不规则形状的工件,装夹时必须找正, 定中心。中心架和跟刀架 :在车削细长轴时,为增加工件刚性防止工件振动采 用中心架或跟刀架,作为附加支承。 2.专用夹具 专用夹具是专为某一工件的某道工序的加工而设计制造的夹具。 专用夹具不 必考虑通用性,故可以设计得结构紧凑、操作简单、使用方便。但它的设计制造 周期较长,成本也较高,产品变更时无法使用,因而适用于成批及大量生产中。 在选择夹具时应考虑:A、是否可用机床备有的各种通用夹具和附件。 B、生产类型。 C、夹具应尽量敞开。 D、自动换刀具和换工作台时不能与夹具或工件发生干涉。 该齿轮轴为中大批量生产,应以专用夹具为主,该零件为回转零件,因此选 用顶尖和三爪卡盘,即可满足加工要求。

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六.小结

本次实践我们采用分组的形式进行, 从车间实战到完成报告, 虽然时间很短, 但我们却受益匪浅。 首先,是材料的选择,通过对零件的使用性能进行分析,我们选择了 45 钢 作为零件材料。通过老师的讲解,我们知道 45 钢需进行锻造和调质处理以提高 其综合机械性能,从而满足使用要求。 其次,通过本次实践,我对精度等级的选择、表面粗糙度以及热处理方法的 选择有了更深层次的了解。对极限与配合、形状与位置公差有了更深的认识。在 此次实践中,我们选择了解齿轮轴的加工过程,它包括了车、铣、磨、滚等各种 加工方法。因而,我们对各种常用机床及夹具也有了进一步的了解。 此外,在实践过程中,我们对齿轮轴的机械加工工艺过程、工艺分析、基准 选择等有了很好的认识,不仅加深了理论知识的理解,更将理论与实践相结合, 充分理解了加工工艺规程的制定、工序卡片的形式以及加工方法的选择等。 通过实践,我深深地理解了一句话,那就是‘纸上谈来终觉浅,绝知此事要 躬行’ 。听老师的讲解,似乎就是一件很简单的事,但当我们着手去弄的时候, 才发现,怎么什么东西都不好弄,要做好各种准备还真是不简单。虽然这些我们 平时听着好像也就那么回事, 可自己动手的时候, 才发现小事也有大学问。 所以, 我们不管做什么都不要把事情看得太简单,要做完容易,可是要做好就得另当别 论了。 在本次实践过程中,我不仅更加了解了零件的生产过程,对专业知识有了更 深的理解,而且还培养了自己的动手能力、对事物的观察能力以及细心程度。我 想这对我以后的学习和工作都将会有很大的帮助。实习,不仅仅是为了完成教学 计划,更重要的是,它给我们踏入社会奠定了基础,让我们对以后的工作有一定 的了解,让我们在刚工作时不至于丈二的和尚摸不着头脑。 尽管这只是一次很短暂的实习,但我们的确收获不小,我相信,这次实习必 定为我们以后的工作做了很好的铺垫,让我们能更好地融入工作。

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