机械制造工艺学实验报告.docx

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机械制造工艺学实验报告

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

第八周第十周星期五

三.实践单位简介

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,键槽底部粗糙度,键槽侧面，齿轮精度IT7级，齿面粗糙度，端面表面粗糙度，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、φ10mm，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，两键槽侧面要求，底部，齿轮齿面。

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。

毛坯余量

尺寸

项目

φ32mm

Ø25mm

Ø20mm

Ø16mm

Ø12mm

粗车余量（直径）

11

15

19

半精车余量（直径）

2

精车余量（直径）

1

1

1

1

磨削余量（直径）

总余量（直径）

3

10

15

19

23

（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

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：

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Ø32mm，Ø20mm，Ø16mm，Ø12mm，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

齿轮轴机械加工工艺过程卡片

黄石理工学院

机电学院

机械加工

工艺过程卡片

产品型号

零件图号

JS99-03

共2页

产品名称

零件名称

齿轮轴

第1页

材料牌号

45

毛坯种类

锻造

毛坯外形尺寸

Ø35mm×200mm

每件毛坯可制件数

1

每台件数

1

工序号

工序名称

工序内容

车间

工段

设备

工艺装备

工时

准终

单件

10

下料

棒料尺寸Ø35mmX200mm

金工

20

模锻

锻造毛坯

30

热处理

正火处理

40

车

车端面，打中心孔

金工

CA6136

YT1545°右偏刀，中心孔钻

50

车

粗车外圆Ø32mm，Ø25mm，Ø20mm，Ø16mm，Ø12mm

金工

CA6136

YT1590°右偏刀、顶尖，游标卡尺

60

热处理

调质处理

金工

70

车

圆Ø32mm，Ø20mm，Ø16mm，

Ø12mm，倒角

金工

CA6136

YT1590°右偏刀、YT15

45°右偏刀，顶尖，千分尺

80

铣

铣键槽

金工

X5032

直柄键槽铣刀、V形块

90

磨

以两中心孔定位装夹工件，磨各外圆

金工

MI332BX1500

顶尖、平行砂轮，千分尺

100

滚齿

滚齿，最大直径为Ø32mm

金工

Y3150K

整体齿轮滚刀（模数为3，头数2）弹簧夹头、顶尖

110

剃齿

剃齿

金工

Y4250

剃齿刀

黄石理工学院机电学院

机械加工

工艺过程卡片

产品类型

零件图号

JS99-03

共2页

产品名称

零件名称

齿轮轴

第2页

描图

120

钳工

去毛刺

金工

锉刀

130

检验

检验

质检室

千分尺、游标卡尺、

描校

140

入库

涂上防锈油

底图号

设计

（日期）

审核

（日期）

标准化

（日期）

会签

（日期）

装订号

标记

处数

更改文件号

签字

日期

标记

处数

更改文件名

签字

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）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）

滚刀至工作台最小中心距（mm）

工作台尺寸（mm）

主轴转速

级数

范围（转/min）

800X10

50

690

9

45~280

电机

外形尺寸长X宽X高（mm）

工作精度

主电机

总电容

台数

等级

粗糙度Ra

7

3050X960X2150

5-6-7

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。

6.小结

本次从车间参观到完成报告，虽然时间很短，但是我们却受益匪浅。

在实践过程中，我对机械加工工艺过程、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。