机制本科班机械制造工艺学报告Word格式文档下载.doc
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第八部分实习总结 19
19
第一部分关于《机械制造工艺》生产实习
一、实习目的
《机械制造工艺学》是机械设计制造及其自动化专业重要的专业课之一，为了更好的掌握该课程，需进行《机械制造工艺学》的课程实习，通过对现场生产情况的实习和认识，达到如下目的：
1.掌握机械加工的工艺过程和特点；
2.熟悉工件加工时的定位，夹紧方式及所使用的夹具；
3.了解工件的机械加工质量及其测量方法和所使用的量具；
4.掌握典型零件的加工方法和工艺过程；
5.熟悉主要机加工设备的构造原理、主要结构、加工适用范围和精度特点；
6.了解生产厂（车间）的生产规模、组织形式、物流过程等。
二、实习内容与要求
学生在实习过程中，要善于独立思考，有意识的培养自己分析问题和解决问题的能力。
对生产现场要仔细观察，虚心向工人师傅和工程技术人员请教，做到勤看、勤问、勤思考。
征得师傅允许后，积极主动翻阅现场所能看到的图纸及其他技术文件。
及时完成现阶段性的实习报告内容，能深入学实习，特提出以下要求：
1.了解所在厂（车间）的生产规模和和生产组织形式。
画出车间平面及设备布置概括草图；
2.分析所看到的零件的加工工艺过程，及时画出工序草图；
3.认真分析零件的定位、夹紧原理和所用的夹具，及时画出夹具原理简图并分析定位工件的自由度；
4.认真分析轴类、齿轮、箱体类等典型零件的技术要求（尺寸精度、形位公差、表面粗糙度、热处理、检验等），典型表面的工艺过程和方法。
了解工件的材料、毛坯的结构形式及时效处理、热处理工艺安排，分析各加工工序的定位、夹紧与所使用的夹具，了解典型工艺过程，并掌握工件的检验方法和所使用量具的测量原理；
5.掌握车、铣、刨、镗、齿轮加工的典型机床的主要性能、规格、结构特点，分析主运动、进给运动及机床的调整形式，机床的适用范围、能达到的尺寸精度和表面粗糙度。
画出机床结构简图，标出各运动形式；
6.了解机器的装配过程，熟悉装配的工作方法；
掌握典型零件的装配工艺。
了解装配时所用的设备、工具等；
认真分析现场工艺并能提出合理的改进意见；
8.及时整理和完成上述实习报告要求的内容，字迹工整、语言精练、图表清晰。
第二部分实习工厂概况
兰州机床厂建于1958年，是国家在西北地区定点生产卧式车床的骨干企业，原隶属于省机械集团公司，2003年底下划兰州市。
2006年与天水星火机床有限责任公司实施了资源整合、资产重组。
企业占地面积约328亩，企业总资产1.6亿元；
企业员工731人，A级信用等级。
企业主导产品有CW6163D、CWA6185系列车床；
数控机床有CK6163系列、QK1221数控管子车床、CK6163A×
8M数控卧式车床、高附加值的CK5116数控立车等。
产品L-CX6112×
10M车铣复合机床，荣获2003年甘肃省科技进步二等奖；
产品CK6180A×
3M数控车床，荣获2003年甘肃省科技进步三等奖。
2000年通过ISO9000质量管理体系认证。
2008年企业研发的CK6163A/8M数控卧式车床、CKA6163/3M变频数控车床、CK5112数控立车、CK5116数控立车通过甘肃省科技厅、甘肃省经委组织的科技成果及新产品鉴定，CK6163A/8M数控车床技术水平达“国际先进”，其余三个产品技术水平达“国内领先”。
2009年6月，产品CK6163A/8M数控卧式车床、CK5116数控立式车床，分别荣获甘肃省机械工程学会科学技术一等奖和二等奖。
企业年生产能力达2000台，销售网络遍布全国，出口销往美国、西欧、东南亚及非洲等二十多个国家和地区，享有较高的市场知名度，已具备了良好的市场发展空间，为企业做强做大创造了发展条件。
企业坚持改革与发展并重。
通过与星火文化的融合渗透，确立了“企业增效，职工增收，加快产品结构调整，研发数控车床，增强企业核心竞争力”的发展思路。
重组以来在各级政府的领导下，在星火集团的大力支持下，通过技术、渠道、资源、资金共享，使企业的各项工作突飞猛进。
特别是工业总产值、工业增加值、职工人均工资等各项经济指标都有了大幅度地增长，创下历史最好水平，企业实现了跨跃式发展。
包钢集团机械设备制造有限公司的前身是包钢机械总厂，它是西部地区最大的冶金机械设备制造企业，具有年产钢水41000吨、异型铸件10000吨的配套能力和25000吨机加工及装配能力，是我国重型冶矿专业设备制造行业的大型骨干企业。
机制公司拥有铸钢、铸铁、锻造、铆焊、机加工、木型、工具、检修、轧钢等十余个生产车间和辅助车间。
第三部分箱体结构工艺性
箱体机械加工的结构工艺性对实现优质、高产、低成本具有重要的意义。
1、基本孔
箱体的基本孔，可分为通孔、阶梯孔、盲孔、交叉孔等几类。
通孔工艺性最好，通孔内又以孔长L与孔径D之比L/D<
=1～1.5的短圆柱孔工艺性为最好；
L/D>
5的孔，称为深孔，若深度精度要求较高、表面粗糙度值较小时，加工就很困难。
阶梯孔的工艺性与“孔径比”有关。
孔径相差越小则工艺性越好；
孔径相差越大，且其
中最小的孔径又很小，则工艺性越差。
相贯通的交叉孔的工艺性也较差。
盲孔的工艺性最差，因为在精镗或精铰盲孔时，要用手动送进，或采用特殊工具送进。
此外，盲孔的内端面的加工也特别困难，故应尽量避免。
2、同轴孔
同一轴线上孔径大小向一个方向递减（如CA6140的主轴孔），可使镗孔时，镗杆从一端伸人，逐个加工或同时加工同轴线上的几个孔，以保证较高的同轴度和生产率。
单件小批生产时一般采用这种分布形式。
同轴线上的孔的直径大小从两边向中间递减（如C620-1,CA6140主轴箱轴孔等），可使刀杆从两边进入，这样不仅缩短了镗杆长度，提高了镗杆的刚性，而且为双面同时加工创造了条件。
所以大批量生产的箱体，常采用此种孔径分布形式。
同轴线上孔的直径的分布形式，应尽量避免中间隔壁上的孔径大于外壁的孔径。
因为加工这种孔时，要将刀杆伸进箱体后装刀、对刀，结构工艺性差。
3、装配基面
为便于加工、装配和检验，箱体的装配基面尺寸应尽量大，形状应尽量简单。
4、凸台
箱体外壁上的凸台应尽可能在一个平面上。
以便可以在一次走刀中加工出来。
而无须调整刀具的位置，使加工简单方便。
5、紧固孔和螺孔
箱体上的紧固孔和螺孔的尺寸规格应尽量一致，以减少刀具数量和换刀次数。
此外，为保证箱体有足够的动刚度与抗振性，应酌情合理使用肋板、肋条，加大圆角半径，收小箱口，加厚主轴前轴承口厚度。
第四部分箱体机械加工工艺过程及工艺分析
在拟定箱体零件机械加工工艺规程时，有一些基本原则应该遵循。
1先面后孔
先加工平面，后加工孔是箱体加工的一般规律。
平面面积大，用其定位稳定可靠；
支承孔大多分布在箱体外壁平面上，先加工外壁平面可切去铸件表面的凹凸不平及夹砂等缺陷，这样可减少钻头引偏，防止刀具崩刃等，对孔加工有利。
2粗精分开、先粗后精
箱体的结构形状复杂，主要平面及孔系加工精度高，一般应将粗、精加工工序分阶段进行，先进行粗加工，后进行精加工。
3基准的选择
箱体零件的粗基准一般都用它上面的重要孔和另一个相距较远的孔作粗基准，以保证孔加工时余量均匀。
精基准选择一般采用基准统一的方案，常以箱体零件的装配基准或专门加工的—面两孔为定位基准，使整个加工工艺过程基准统一，夹具结构类似，基准不重合误差降至最小甚至为零（当基准重合时）。
4工序集中，先主后次
箱体零件上相互位置要求较高的孔系和平面，一般尽量集中在同一工序中加工，以保证其相互位置要求和减少装夹次数。
紧固螺纹孔、油孔等次要工序的安排，一般在平面和支承孔等主要加工表面精加工之后再进行加工。
第五部分箱体平面的加工方法
箱体平面加工的常用方法有刨、铣和磨三种。
刨削和铣削常用作平面的粗加工和半精加工，而磨削则用作平面的精加工。
刨削加工的特点是：
刀具结构简单，机床调整方便，通用性好。
在龙门刨床上可以利用几个刀架，在工件的一次安装中完成几个表面的加工，能比较经济地保证这些表面间的相互位置精度要求。
精刨还可代替刮研来精加工箱体平面。
精刮时采用宽直刃精刨刀，在经过拉修和调整的刨床上，以较低的切削速度（一般为4～12m/min），在工件表面上切去一层很薄的金属（一般为0.007～0.lmm）。
精刨后的表面粗糙度值可达0.63～2.51mm，平面度可达0.002mm/m。
因为宽刃精刨的进给量很大（5-25mm／双行程），生产率较高。
铣削生产率高于刨削，在中批以上生产中多用铣削加工平面。
当加工尺寸较大的箱体平面时,常在多轴龙门铣床上，用几把铣刀同时加工各有关平面，以保证平面间的相互位置精度并提高生产率。
近年来端铣刀在结构、制造精度、刀具材料和所用机床等方面都有很大进展。
如不重磨刃端铣刀的齿数少，平行切削刃的宽度大，每齿进给量af可达数毫米。
平面磨削的加工质量比刨削和铣削都高，而且还可以加工淬硬零件。
磨削平面的粗糙度R。
可达0.32～1.25mm。
生产批量较大时，箱体的平面常用磨削来精加工。
为了提高生产率和保证平面间的相互位置精度，工厂还常采用组合磨削来精加工平面。
第六部分箱体孔系的加工方法
箱体上若干有相互位置精度要求的孔的组合，称为孔系。
孔系可分为平行孔系、同轴孔系和交叉孔系（图1）。
孔系加工是箱体加工的关键，根据箱体加工批量的不同和孔系精度要求的不同，孔系加工所用的方法也是不同的，现分别予以讨论。
图1孔系分类
a）平行孔系b）同轴孔系c）交叉孔系
1平行孔系的加工
下面主要介绍如何保证平行孔系孔距精度的方法。
⑴找正法
找正法是在通用机床（镗床、铣床）上利用辅助工具来找正所要加工孔的正确位置的加工方法。
这种找正法加工效率低，一般只适于单件小批生产。
找正时除根据划线用试镗方法外，有时借用心轴量块或用样板找正，以提高找正精度。
图2所示为心轴和量块找正法。
镗第一排孔时将心轴插入主轴孔内（或直接利用镗床主轴），然后根据孔和定位基准的距离组合一定尺寸的块规来校正主轴位置，校正时用塞尺测定块与心轴之间的间隙，以避免块规与心轴直接接触而损伤块规（图2a）。
镗第二排孔时，分别在机床主轴和已加工孔中插入心轴，采用同样的方法来校正主轴轴线的位置，以保证孔心距的精度（图2b）。
这种找正法其孔心距精度可达土0.03mm。
图3所示为样板找正法，用l0～20mm厚的钢板制成样板1，装在垂直于各孔的端面上（或固定于机床工作台上），样板上的孔距精度较箱体孔系的孔距精度高（一般0.0l～0.03mm），样板上的孔径较工件的孔径大，以便于镗杆通过。
样板上的孔径要求不高，但要有较高的形状精度和较小的表面粗糙度值，当样板准确地装到工件上后，在机床主轴上装一个干分表2，按样板找正机床主轴，找正后，即换上镗刀加工。
此法加工孔系不易出差错，找正方便，孔距精度可达0.05mm。
这种样板的成本低，仅为镗模成本的1／7～1／9，单件小批生产中大型的箱体加工可用此法。
图2用心轴和块规找正
a）第一工位b）第二工位
1—心轴2—镗床主轴3—块规4—塞尺5—镗床工作台
⑵镗模法
图4用镗模加工孔系
1—镗架支承2—镗床主轴3—镗刀4—镗杆5—工件6—导套
在成批生产中，广泛采用镗模加工孔系，如图4所示。
工件5装夹在镗模上，镗杆4被支承在镗模的导套6里，导套的位置决定了镗杆的位置，装在镗杆上的镗刀3将工件上相应的孔加工出来。
当用两个或两个以上的支承1来引导镗杆时，镗杆与机床主轴2必须浮动联接。
当采用浮动联接时，机床精度对孔系加工精度影响很小，因而可以在精度较低的机床上加工出精度较高的孔系。
孔距精度主要取决于镗模，一般可达0.05mm。
能加工公差等级IT7的孔，其表面粗糙度可达Ra5～1.25μm。
当从一端加工、镗杆两端均有导向支承时，孔与孔之间的同轴度和平行度可达0.02～0.03mm；
当分别由两端加工时，可达0.04～0.05mm。
用镗模法加工孔系，既可在通用机床上加工，也可在专用机床上或组合机床上加工。
⑶坐标法
坐标法镗孔是在普通卧式镗床、坐标镗床或数控镗铣床等设备上，借助于精密测量装置，调整机床主轴与工件间在水平和垂直方向的相对位置，来保证孔心距精度的一种镗孔方法。
采用坐标法加工孔系时，要特别注意选择基准孔和镗孔顺序，否则，坐标尺寸累积误差会影响孔距精度。
基准孔应尽量选择本身尺寸精度高、表面粗糙度值小的孔（一般为主轴孔），
这样在加工过程中，便于校验其坐标尺寸。
孔心距精度要求较高的两孔应连在一起加工；
加工时，应尽量使工作台朝同一方向移动，因为工作台多次往复，其间隙会产生误差，影响坐标精度。
现在国内外许多机床厂，已经直接用坐标镗床或加工中心机床来加工一般机床箱体。
这样就可以加快生产周期，适应机械行业多品种小批量生产的需要。
图8利用已加工孔导向
2同轴孔系的加工
图7在组合机床上用镗模加工孔系
1—左动力头2—镗模3—右动力头
4、6—侧底座5—中间底座
成批生产中，箱体上同轴孔的同轴度几乎都由镗模来保证。
单件小批生产中，其同轴度用下面几种方法来保证。
⑴利用已加工孔作支承导向
如图7所示，当箱体前壁上的孔加工好后，在孔内装一导向套，以支承和引导镗杆加工后壁上的孔，从而保证两孔的同轴度要求。
这种方法只适于加工箱壁较近的孔。
⑵利用镗床后立柱上的导向套支承导向
这种方法其镗杆系两端支承，刚性好。
但此法调整麻烦，镗杆长，很笨重，故只适于单件小批生产中大型箱体的加工。
⑶采用调头镗
当箱体箱壁相距较远时，可采用调头镗。
工件在一次装夹下，镗好一端孔后，将镗床工作台回转180°
，调整工作台位置，使已加工孔与镗床主轴同轴，然后再加工另一端孔。
当箱体上有一较长并与所镗孔轴线有平行度要求的平面时，镗孔前应先用装在镗杆上的
图9调头镗孔时工件的校正
百分表对此平面进行校正（图8a），使其和镗杆轴线平行，校正后加工孔B，孔B加工后，回转工作台，并用镗杆上装的百分表沿此平面重新校正，这样就可保证工作台准确地回转180°
，见图8b。
然后再加工孔A，从而保证孔A、B同轴。
第七部分典型箱体的加工工艺过程
1、下图所示为CA6132车床主轴箱箱体的零件简图。
其加工工艺过程如表1、2所示。
表1主轴箱小批生产工艺过程
序号
工序内容
定位基准
1
铸造
2
时效
3
漆底漆
4
划线：
考虑主轴孔有加工余量，并尽量均匀。
划C、A及E、D加工线
5
粗、精加工顶面A
按线找正
6
粗、精加工B、C面及侧面D
顶面A并校正主轴线
7
粗、精加工两端面E、F
B、C面
8
粗、半精加工各纵向孔
9
精加工各纵向孔
10
粗、精加工横向孔
11
加工螺孔及各次要孔
12
清洗、去毛刺倒角
13
检验
表2主轴箱大批生产工艺过程
铣顶面A
I孔与II孔
钻、扩、绞2-Ф8H7工艺孔（将6-M10mm先钻至Ф7.8mm,绞2-Ф8H7）
顶面A及外形
铣两端面E、F及前面D
顶面A及两工艺孔
铣导轨面B、C
磨顶面A
导轨面B、C
粗镗各纵向孔
精镗各纵向孔
精镗主轴孔I
加工横向孔及各面上的次要孔
磨B、C导轨面及前面D
14
将2-Ф8H7及4-Ф7.8mm均扩钻至Ф8.5mm，攻6-M10mm
15
16
2、制订箱体工艺过程的共同性原则
1）加工顺序为先面后孔箱体类零件的加工顺序均为先加工面，以加工好的平面定位，再来加工孔。
因为箱体孔的精度要求高，加工难度大，先以孔为粗基准加工平面，再以平面为精基准加工孔，这样不仅为孔的加工提供了稳定可靠的精基准，同时还可以使孔的加工余量较为均匀。
由于箱体上的孔分布在箱体各平面上，先加工好平面，钻孔时，钻头不易引偏，扩孔或绞孔时，刀具也不易崩刃。
2）加工阶段粗、精分开箱体的结构复杂，壁厚不均，刚性不好，而加工精度要求又高，故箱体重要加工表面都要划分粗、精加工两个阶段，这样可以避免粗加工造成的内应力、切削力、夹紧力和切削热对加工精度的影响，有利于保证箱体的加工精度。
粗、精分开也可及时发现毛坯缺陷，避免更大的浪费；
同时还能根据粗、精加工的不同要求来合理选择设备，有利于提高生产率。
3）工序间合理按排热处理箱体零件的结构复杂，壁厚也不均匀，因此，在铸造时会产生较大的残余应力。
为了消除残余应力，减少加工后的变形和保证精度的稳定，所以，在铸造之后必须安排人工时效处理。
人工时效的工艺规范为：
加热到500oC～550oC，保温4h～6h，冷却速度小于或等于30oC/h，出炉温度小于或等于200oC。
普通精度的箱体零件，一般在铸造之后安排1次人工时效出理。
对一些高精度或形状特别复杂的箱体零件，在粗加工之后还要安排1次人工时效处理，以消除粗加工所造成的残余应力。
有些精度要求不高的箱体零件毛坯，有时不安排时效处理，而是利用粗、精加工工序间的停放和运输时间，使之得到自然时效。
箱体零件人工时效的方法，除了加热保温法外，也可采用振动时效来达到消除残余应力的目的。
4）用箱体上的重要孔作粗基准箱体类零件的粗基准一般都用它上面的重要孔作粗基准，这样不仅可以较好地保证重要孔及其它各轴孔的加工余量均匀，还能较好地保证各轴孔轴心线与箱体不加工表面的相互位置。
1.定位基准的选择
1）粗基准的选择虽然箱体类零件一般都选择重要孔（如主轴孔）为粗基准，但随着生产类型不同，实现以主轴孔为粗基准的工件装夹方式是不同的。
①中小批生产时，由于毛坯精度较低，一般采用划线装夹，其方法如下：
首先将箱体用千斤顶安放在平台上（图5-20a），调整千斤顶，使主轴孔I和A面与台面基本平行，D面与台面基本垂直，根据毛坯的主轴孔划出主轴孔的水平线I-I，在4个面上均要划出，作为第1校正线。
划此线时，应根据图样要求，检查所有加工部位在水平方向是否均有加工余量，若有的加工部位无加工余量，则需要重新调整I-I线的位置，作必要的借正，直到所有的加工部位均有加工余量，才将I-I线最终确定下来。
I-I线确定之后，即画出A面和C面的加工线。
然后将箱体翻转90o，D面一端置于3个千斤顶上，，调整千斤顶，使I-I线与台面垂直（用大角尺在两个方向上校正），根据毛坯的主轴孔并考虑各加工部位在垂直方向的加工余量，按照上述同样的方法划出主轴孔的垂直轴线II-II作为第2校正线（图5-20b），也在4个面上均画出。
依据II-II线画出D面加工线。
再将箱体翻转90o（图5-20c），将E面一端至于3个千斤顶上，使I-I线和II-II线与台面垂直。
根据凸台高度尺寸，先画出F面，然后再画出E面加工线。
图3主轴箱的划线
加工箱体平面时，按线找正装夹工件，这样，就体现了以主轴孔为粗基准。
②大批大量生产时，毛坯精度较高，可直接以主轴孔在夹具上定位，采用图3的夹具装夹。
先将工件放在1、3、5预支承上，并使箱体侧面紧靠支架4，端面紧靠挡销6，进行工件预定位。
然后操纵手柄9，将液压控制的两个短轴7伸人主轴孔中。
每个短轴上有3个活动支柱8，分别顶住主轴孔的毛面，将工件抬起，离开1、3、5各支承面。
这时，主轴孔轴心线与两短轴轴心线重合，实现了以主轴孔为粗基准定位。
为了限制工件绕两短轴的回转自由度，在工件抬起后，调节两可调支承12，辅以简单找正，使顶面基本成水平，再用螺杆11调整辅助支承2，使其与箱体底面接触。
最后操纵手柄10，将液压控制的两个夹紧块13插入箱体两端相应的孔内夹紧，即可加工。
①单件小批生产用装配基面做定位基准。
图5-19车床床头箱单件小批加工孔系时，选择箱体底面导轨B、C面做定位基准，B、C面既是床头箱的装配基准，又是主轴孔的设计基准，并与箱体的两端面、侧面及各主要纵向轴承孔在相互位置上有直接联系，故选择B、C面作定位基准，不仅消除了主轴孔加工时的基准不重合误差，而且用导轨面B、C定位稳定可靠，装夹误差较小，加工各孔时，由于箱口朝上，所以更换导向套、安装调整刀具、测量孔径尺寸、观察加工情况等都很方便。
2）精基准的选择箱体加工精基准的选择也与生产批量大小有关。
图4以主轴孔为粗基准铣顶面的夹具
1、3、5—支承2—辅助支承4—支架6—挡销7—短轴8—活动支柱
9、10—操纵手柄11—螺杆12—可调支承13—夹紧块
这种定位方式也有它的不足之处。
加工箱体中间壁上的孔时，为了提高刀具系统的刚度，应当在箱体内部相应的部位设置刀杆的导向支承。
由于箱体底部是封闭的，中间支承只能用如图5所示的吊架从箱体顶面的开口处伸人箱体内，每加工一件需装卸一次，吊架与镗模之间虽有定位销定位，但吊架刚性差，制造安装精度较低，经常装卸也容易产生误差，且使加工的辅助时间增加，因此这种定位方式只适用于单件小批生产。
图5吊架式镗模夹具
图
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