机械制造工艺学概要.docx
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机械制造工艺学概要
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:
(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:
圆柱齿轮加工机床一滚齿机、插齿机、车齿机等。
锥齿轮加工机床一一加工直齿锥齿轮:
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(齿条一一齿轮、齿轮一一齿轮)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
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)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1X45°
(2)①28mm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①28mm的粗糙度值设为3.2,键槽两边粗糙度值为①3.2,轮齿表面粗糙度①3.2。
其余不重要的加工表面粗糙度值为6.3。
零件的倒角为1X45°。
为了满足零件的硬度,在调制处理后要求硬度达到263〜322HB。
1.2分析零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:
下料一一锻造一一正火一一粗加工一
—调制处理(淬火+回火)一一精加工。
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870C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820C,油冷淬火,所得组织为M目的是提高强度。
回火加热温度为525C,保温1〜2h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263〜322HB
(2)加工顺序的安排
1.车削外圆,车削端面
2.钻内孔①24mm
3.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①50mm①57mm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①28mm时,应该以①67mm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①
51.6mm的齿轮内孔时,以①28mm的轴心线为基准。
在插齿过程中,应该以①28mm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=71mmL=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:
下料一一锻造一一正火。
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870C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。
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:
①要保证加工零件的技术要求,能加工出合格的产品;
②有利于提高生产率;
③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,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:
1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;
2使刀具规格化和通用化,以减少刀具的种类,便于刀具管理;
3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
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(0.2〜0.5mm,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:
0.1〜0.2mm
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/,精加工转速为1500mm/。
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①68mm用端面刀车削端面。
(2)钻内孔①24mm以①68mm的外圆表面和左端面为基准,使用麻花钻①24x350mn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①68mm的外圆表面和右端面为基准,使用内圆车刀,将①24mm的孔加工到①26mm—次走刀。
继续扩孔,将①26mm的孔加工到①50mm深度为24.5mm走刀次数4次,背吃刀量分别为8mm8mm5mm3mm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5mm2.5mm距离为10mm换45o弯刀车倒角2x450。
(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820E,油冷淬火。
回火加热温度为525C,保温1〜2h后水冷。
(6)精加工外圆。
以内孔①26mm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①26mm的圆,车削深度为双向2mm直径为①28mm然后用内圆车刀加工①50mm的内孔到①51.6mm一次车削,宽度为10mm相对跳动度为0.02。
然后车削①57mm的圆到①59mm
(8)用插齿机插齿。
以①28mm孔的轴心线为基准,对①51.6mm的内孔进行
插齿。
(9)插键槽。
以①28mnfL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
或加工工艺过程卡
产品型号
零件图号
1
片
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
①71X
50mm
每毛坯件数
1
每台
数
1
备注
工
序
号
工名
序称
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
1
3
粗车
粗车外圆及端面
1
CA6136
三爪自定心卡盘,游标
卡尺
4
钻孔
钻24mm的通孔,扩孔
1
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
1
CA6136
三爪自定心卡盘
6
粗车
车削右端外圆及倒角,调头车倒角
1
CA6136
三爪自定心卡盘
7
热处理
调质处理:
263〜322H
1
8
半精车
半精车端面、外圆、倒角,调头车削端
面、小外圆、倒角
1
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
1
CA6136
三爪自定心卡盘
游标卡尺塞规
10
插齿
插齿,去毛刺
1
Y5180
专用夹具,游标卡尺
11
插键槽
插键槽,去毛刺
1
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
6.小结
本次学习实践的时间不是很短,而且在带队老师的现场讲解和参观中以及大学的相互讨论中让我们受益匪浅。
在实践的过程中,我们对加工过程和环节、工艺、基准等有了一个直观的认识了解,这让我们把课本中的知识拿出来现学现用,进一步加深了解的这些知识。
通过这次学习我了解到了,学习的重要性,更深深体会到实践对学习的帮助,学习、实践加之行动才是结果,那么何为行动,就是要带着求知的心态全心的投入到实践课程中去虚心领教求知,这要就叫行动,如果只是带着脚跟着带队老师走走看看听听像走马观花似的,那只是表面上的行动,结果就是散了一步,什么也没有学到。
不会达到更深层次行动的结果和意义。
这次实践让我加深了对零件生产过程的了解,还培养了自己的动手操作的能力以及学习能力。
让我们以后更好的融入到工作中的。
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