1、内蒙古科技大学机械制造工艺实习报告实习日期：2010.6.20 至 2010.6.2500000 00000000000 机械 0000000000 班2010/6/292 / 19目录第一部分 关于机械制造工艺课程设计3第二部分 实习工厂概况3第三部分 分析零件的加工工艺过程5第四部分 典型零件分析6第五部分 典型机床分析13第六部分 装配工艺17第七部分 零件的结构工艺性18第八部分 实习总结183 / 19机械制造工艺实习报告内蒙古科技大学 机械 00000 班 王 0000 000000000第一部分 关于机械制造工艺课程设计一、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
2、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
3、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、4 / 19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
4、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；7分析零件的结构工艺性，结合其它技术要求，能制订简单的加工工艺路线。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 实习工厂概况实习地点：包钢集团设备制造有限公司（二机修车间）实习日期：2010 年 06 月 24 日一、生
5、产 规 模包 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
6、 车 间 。二 、 重 要 设 备序号 名称 型号 加工能力 生产厂家 生产时间1 插 床 B5032 最 大 插 削 长 度 320mm 抚 顺 新 生 机床 厂 1972 年2万 能 升降 台 铣床x63w 最 大 工 作 面 宽 度400mm 最 大 工 作 面 长 度1600mm北 京 第 一 机床 厂1971 年 7月3 立 式 车床 C5110A 最 大 车 削 直 径 1000mm 齐 齐 哈 尔 第一 机 床 厂 1987 年 1月4 普 通 车床 CY6140 车 削 最 大 工 件 回 转 直径 400mm 最 大 长 度 1500mm云 南 机 床 厂5 龙 门 刨床 B
7、2010A 最 大 切 削 宽 度1000mm 最 大 切 削 长 度3000mm1971 年 9月5 / 196 卧 式 镗铣 床 TX8113 最 大 镗 削 直 径 130mm 苏 联7 龙 门 铣刨 床 B228A 最 大 切 削 宽 度2800mm 最 大 切 削 长 度8000mm 滑 枕 行 程 460mm2009 年 2月 （ 改 造 ）8 单 臂 刨床 CB1016EX60 最 大 切 削 宽 度1600mm 最 大 切 削 长 度6000mm9 牛 头 刨床 BC6063 最 大 刨 削 长 度 630mm三、车间平面及设备布置概括草图第三部分 分析零件的加工工艺过程一、零
8、件工艺性分析6 / 191、零件材料：45 钢。切削加工性良好，无特殊加工问题，故加工中不需采取特殊工艺措施。刀具材料选择范围较大，高速钢或 YT 类硬质合金均能胜任。刀具几何参数可根据不同刀具类型通过相关表格查取。2、零件组成表面：两端面，外圆及其台阶面，两端三角螺纹，键槽，倒角。3、主要表面分析：25 外圆表面用于支承传动件，为零件的配合面及工作面。4、主要技术条件：25 外圆精度要求：IT7 粗糙度要求 Ra1.6m。它是零件上主要的基准，两端螺纹应与之保持基本的同轴关系，键槽亦与之对称。5、零件总体特点：长径比达 12 为较典型的细长轴二、零件工艺设计1、毛坯选择按零件特点，可选棒料。
9、根据标准，比较接近并能满足加工余量要求，可选28mm，245mm。2、零件各表面终加工方法及加工路线主要表面可能采用的终加工方法：按 IT7 级精度，Ra1.6m，应为精车或磨削。选择确定：按零件材料、批量大小、现场条件等因素，并对照各加工方法特点及适应范围确定采用磨削。其它表面终加工方法：结合主要表面加工及表面形状特点，各回转面采用半精车，键槽采用铣削。各表面加工路线确定：25 外圆：粗车半精车磨削；其余回转面：粗车半精车；键槽：铣削。3、零件加工路线设计加工阶段可划分为粗、半精、精加工三个阶段；工序不宜过于集中（细长轴，刚度差，易变形）亦不宜太分散（中批生产，位置精度亦应保证） 。以机加工
10、艺路线作主体。以主要表面加工路线为主线，穿插次要表面加工。穿插热处理。考虑轴细长等因素，将调质处理安排于粗加工之后进行。安排辅助工序。热处理前安排中间检验。检验前，铣削后去毛刺。调整工艺路线。对照技术要求，在把握整体的基础上作相应调整。7 / 19三、夹具、定位分析1、选择设备、工装设备选择 车削采用卧式车床；铣削采用立式铣床；磨削采用外圆磨床。工装选择 零件粗加工采用一顶一夹安装，半精、精加工采用对顶安装，铣键槽采用 V形架安装。夹具主要有三爪卡盘、顶尖（拨盘） 、V 形架等。刀具有 90 偏刀，中心钻，外螺纹车刀，键槽铣刀，麻花钻，硬质合金顶尖，砂轮等。量具选用有外径千分尺，游标卡尺，螺纹
11、环规等。2、三爪卡盘原理及简图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。第四部分 典型零件分析一、轴类1、技术要求加工精度 1尺寸精度 轴类零件的尺寸精度主要指轴的直径尺寸精度和轴长尺寸精度。按使用要求，主要轴颈直径尺寸精度通常为 IT6-IT9 级，精密的轴颈也可达 IT
12、5 级。轴长尺寸通常规定为公称尺寸，对于阶梯轴的各台阶长度按使用要求可相应给定公差。 2几何精度 轴类零件一般是用两个轴颈支撑在轴承上，这两个轴颈称为支撑轴颈，也是轴的装配基准。除了尺寸精度外，一般还对支撑轴颈的几何精度（圆度、圆柱度）提出要求。对于一般精度的轴颈，几何形状误差应限制在直径公差范围内，要求高时，应在零件图样上另行规定其允许的公差值。 3相互位置精度 轴类零件中的配合轴颈（装配传动件的轴颈）相对于支撑轴颈间的同轴度是其相互位置精度的普遍要求。通常普通精度的轴，配合精度对支撑轴颈的径向圆跳动一般为 0.01-0.03mm，高精度轴为 0.001-0.005mm。 此外，相互位置精度
13、还有内外圆柱面的同轴度，轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。 表面粗糙度 根据机械的精密程度，运转速度的高低，轴类零件表面粗糙度要求也不相同。一般情况下，支撑轴颈的表面粗糙度 Ra 值为 0.63-0.16 m ；配合轴颈的表面粗糙度 Ra 值为2.5-0.63 m 。2、材料和毛坯8 / 19轴类零件的材料 轴类零件材料的选取，主要根据轴的强度、刚度、耐磨性以及制造工艺性而决定，力求经济合理。 常用的轴类零件材料有 35、45、50 优质碳素钢，以 45 钢应用最为广泛。对于受载荷较小或不太重要的轴也可用 Q235、Q255 等普通碳素钢。对于受力较大，轴向尺寸、重量受限制或者某些有特殊要求
14、的可采用合金钢。如 40Cr 合金钢可用于中等精度，转速较高的工作场合，该材料经调质处理后具有较好的综合力学性能；选用 Cr15、65Mn 等合金钢可用于精度较高，工作条件较差的情况，这些材料经调质和表面淬火后其耐磨性、耐疲劳强度性能都较好；若是在高速、重载条件下工作的轴类零件，选用 20Cr、20CrMnTi、20Mn2B 等低碳钢或 38CrMoA1A 渗碳钢，这些港经渗碳淬火或渗氮处理后，不仅有很高的表面硬度，而且其心部强度也大大提高，因此具有良好的耐磨性、抗冲击韧性和耐疲劳强度的性能。 球墨铸铁、高强度铸铁由于铸造性能好，且具有减振性能，常在制造外形结构复杂的轴中采用。特别是我国研制的
15、稀土镁球墨铸铁，抗冲击韧性好，同时还具有减摩、吸振，对应力集中敏感性小等优点，已被应用于制造汽车、拖拉机、机床上的重要轴类零件。轴类零件的毛坯 轴类零件的毛坯常见的有型材（圆棒料）和锻件。大型的，外形结构复杂的轴也可采用铸件。内燃机中的曲轴一般均采用铸件毛坯。 型材毛坯分热轧或冷拉棒料，均适合于光滑轴或直径相差不大的阶梯轴。 锻件毛坯经加热锻打后，金属内部纤维组织沿表面分布，因而有较高的抗拉、抗弯及抗扭转强度，一般用于重要的轴。 3、典型轴类零件加工工艺分析轴类零件加工的工艺路线 1基本加工路线 外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为四条。 a.粗车半精车精车 对于一般常用材料，这是外圆表面
16、加工采用的最主要的工艺路线。 b.粗车半精车粗磨精磨 对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时，其后续工序只能用磨削而采用的加工路线。 c.粗车半精车精车金刚石车 对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因为有色金属一般比较软，容易堵塞沙粒间的空隙，因此其最终工序多用精车和金刚石车。 d.粗车半精粗磨精磨光整加工 对于黑色金属材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路线。 2典型加工工艺路线 轴类零件的主要加工表面是外圆表面，也还有常见的特特形表面，因此针对各种精度等级和表面粗糙度要求，按经济精度选择加工方法。 对普通精度的轴类零件
17、加工，其典型的工艺路线如下： 毛坯及其热处理预加工车削外圆铣键槽（花键槽、沟槽）热处理磨削终检。a.轴类零件的预加工 轴类零件的预加工是指加工的准备工序，即车削外圆之前的工艺。 校直 毛坯在制造、运输和保管过程中，常会发生弯曲变形，为保证加工余量的均匀及装夹9 / 19可靠，一般冷态下在各种压力机或校值机上进行校值， b.轴类零件加工的定位基准和装夹 1）以工件的中心孔定位 在轴的加工中，零件各外圆表面，锥孔、螺纹表面的同轴度，端面对旋转轴线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，若用两中心孔定位，符合基准重合的原则。中心孔不仅是车削时的定为基准，也是其它加工
18、工序的定位基准和检验基准，又符合基准统一原则。当采用两中心孔定位时，还能够最大限度地在一次装夹中加工出多个外圆和端面。 2）以外圆和中心孔作为定位基准（一夹一顶） 用两中心孔定位虽然定心精度高，但刚性差，尤其是加工较重的工件时不够稳固，切削用量也不能太大。粗加工时，为了提高零件的刚度，可采用轴的外圆表面和一中心孔作为定位基准来加工。这种定位方法能承受较大的切削力矩，是轴类零件最常见的一种定位方法。 3）以两外圆表面作为定位基准 在加工空心轴的内孔时， （例如：机床上莫氏锥度的内孔加工） ，不能采用中心孔作为定位基准，可用轴的两外圆表面作为定位基准。当工件是机床主轴时，常以两支撑轴颈（装配基准）
19、为定位基准，可保证锥孔相对支撑轴颈的同轴度要求，消除基准不重合而引起的误差。 4）以带有中心孔的锥堵作为定位基准 在加工空心轴的外圆表面时，往往还采用代中心孔的锥堵或锥套心轴作为定位基准。 锥堵或锥套心轴应具有较高的精度，锥堵和锥套心轴上的中心孔即是其本身制造的定位基准，又是空心轴外圆精加工的基准。因此必须保证锥堵或锥套心轴上锥面与中心孔有较高的同轴度。在装夹中应尽量减少锥堵的安装此书，减少重复安装误差。实际生产中，锥堵安装后，中途加工一般不得拆下和更换，直至加工完毕。 二、箱体1、箱体类零件的技术要求孔径精度 孔径的尺寸误差和几何形状误差会造成轴承与孔的配合不良。孔径过大，配合过松，使主轴回
20、转轴线不稳定，并降低了支承刚度，易产生振动和噪声；孔径过小，会使配合过紧，轴承将因外圈变形而不能正常运转，缩短寿命。装轴承的孔不圆，也使轴承外圈变形而引起主轴径向跳动。因此，对孔的精度要求是较高的。主轴孔的尺寸公差等级为IT6 ，其余孔为 IT6IT7。孔的几何形状精度未作规定，一般控制在尺寸公差范围内。 孔与孔的位置精度 同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线垂直度误差，会使轴和轴承装配到箱体内出现歪斜，从而造成主轴径向跳动和轴向窜动，也加剧了轴承磨损。孔系之间的平行度误差，会影响齿轮的啮合质量。一般同轴上各孔的同轴度约为最小孔尺寸公差之半。 孔和平面的位置精度 一般都要规定主要孔和主轴箱
21、安装基面的平行度要求，它们决定了主轴和床身导轨的相互位置关系。这项精度是在总装通过刮研来达到的。为了减少刮研工作量，一般都要规定主轴轴线对安装基面的平行度公差。在垂直和水平 2 个方向上，只允许主轴前端向上和向前偏。 主要平面的精度 装配基面的平面度影响主轴箱与床身联接时的接触刚度，加工过程中作为定位基面则会影响主要孔的加工精度。因此规定底面和导向面必须平直，用涂色法检查接触面积或单位面积上的接触点数来衡量平面度的大小。顶面的平面度要求是为了保证箱盖的密封性，防止工作时润滑油泄出。当大批大量生产将其顶面用作定位基面加工孔时，对它的平面度的要求还要提高。 表面粗糙度 重要孔和主要平面的粗糙度会影
22、响联接面的配合性质或接触刚度，其具体要求一般用 Ra 值来评价。一般主轴孔 Ra 值为 0.4m ，其它各纵向孔 Ra 值为 1.6m ，孔的内端面 Ra 值为 3.2m，装配基准面和定位基准面 Ra 值为 0.63m2.5m，其它平面10 / 19的 Ra 值为 2.5m10m。2、箱体类零件的材料、毛坯及热处理箱体零件有复杂的内腔，应选用易于成型的材料和制造方法。铸铁容易成型、切削性能好、价格低廉，并且具有良好的耐磨性和减振性。因此，箱体零件的材料大都选用 HT200 HT400 的各种牌号的灰铸铁。最常用的材料是 HT200 ，而对于较精密的箱体零件（如坐标镗床主轴箱）则选用耐磨铸铁。
23、某些简易机床的箱体零件或小批量、单件生产的箱体零件，为了缩短毛坯制造周期和降低成本，可采用钢板焊接结构。某些大负荷的箱体零件有时也根据设计需要，采用铸钢件毛坯。在特定条件下，为了减轻质量，可采用铝镁合金或其它铝合金制做箱体毛坯，如航空发动机箱体等。 铸件毛坯的精度和加工余量是根据生产批量而定的。对于单件小批量生产，一般采用木模手工造型。这种毛坯的精度低，加工余量大，其平面余量一般为 712mm，孔在半径上的余量为 814mm。在大批大量生产时，通常采用金属模机器造型。此时毛坯的精度较高，加工余量可适当减低，则平面余量为 510mm ，孔（半径上）的余量为 712mm 。为了减少加工余量，对于单
24、件小批生产直径大于 50mm 的孔和成批生产大于 30mm 的孔，一般都要在毛坯上铸出预孔。另外，在毛坯铸造时，应防止砂眼和气孔的产生；应使箱体零件的壁厚尽量均匀，以减少毛坯制造时产生的残余应力。 热处理是箱体零件加工过程中的 1 个十分重要的工序，需要合理安排。由于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 500oC550oC，保温 4 h6 h，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
25、后安排一次人工时效处理。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。3、箱体类零件的加工方法箱体零件主要是一些平面和孔的加工，其加工方法和工艺路线常有：平面加工可用粗刨精刨、粗刨半精刨磨削、粗铣精铣或粗铣磨削（可分粗磨和精磨）等方案。其中刨削生产率低，多用于中小批生产。铣削生产率比刨削高，多用于中批以上生产。当生产批量较大时，可采用组
26、合铣和组合磨的方法来对箱体零件各平面进行多刃、多面同时铣削或磨削。箱体零件上轴孔加工可用粗镗（扩）精镗（铰）或粗镗（钻、扩）半精镗（粗铰）精镗（精铰）方案。对于精度在 IT6，表面粗糙度 Ra 值小于 1.25m 的高精度轴孔（如主轴孔）则还需进行精细镗或珩磨、研磨等光整加工。对于箱体零件上的孔系加工，当生产批量较大时，可在组合机床上采用多轴、多面、多工位和复合刀具等方法来提高生产率。4、制订箱体工艺过程的共同性原则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
27、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。 11 / 19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。 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
28、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 500oC550oC ，保温4h6h ，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
29、的目的。 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。 三、齿轮1、齿轮的材料齿轮应按照使用时的工作条件选用合适的材料。齿轮材料的选择对齿轮的加工性能和使用寿命都有直接的影响。 速度教高的齿轮传动，齿面容易产生疲劳点蚀，应选择齿面硬度较高而硬层较厚的材料；有冲击载荷的齿轮传动，轮齿容易折断，应选择韧性较好的材料；低速重载的齿轮传动，轮齿容易折断，齿面易磨损，应选择机械强度大，齿面硬度高的材料。 45 钢热处理后有较好的综合机械性能。经过正火或调质可改善金
30、相组织和材料的可切削性，降低加工后的表面粗糙度，并可减少淬火过程中的变形。因为 45 钢淬透性差 整体淬火后材料变脆，变形也大，所以一般采用齿面表面淬火，硬度可达 HRC52-58。适合于机床行业，7 级精度以下的齿轮。 40Cr 是中碳合金钢，和 45 钢相比，少量铬合金的加入可以使金属晶粒细化，提高强度、改善淬透性，减少了淬火时的变形。 使齿轮获得高的齿面硬度而心部又有足够韧性和教高的抗弯曲疲劳强度的方法是渗碳淬火，一般选用低碳合金钢 18CrMnTi,它具有良好的切削性能，渗碳时工件的变形小，淬火硬度可达到 HRC56-62，残留的奥氏体量也少，多用于汽车，、拖拉机中承载大而有冲击的齿轮
31、。 38CrMoAlA 氮化钢经氮化处理后，比渗碳淬火的齿轮具有更高的耐磨性与耐腐蚀性，变形很小，可以不磨齿，多用来作为高速传动中需要耐磨的齿轮材料。 铸铁容易铸成复杂的形状，容易切削，成本低，但其抗弯强度、耐冲击和耐磨性能差。故常用于受力不大、无冲击、低速的齿轮， 有色金属作为齿轮材料的有黄铜 HPb59-1 青铜 QSNP10-1 和铝合金 LC4。 非金属材料中的夹布胶木、尼龙、塑料也常用于制造齿轮。这些材料具有易加工、传动噪声小、耐磨、减振性好等优点，使用于轻载、需减振、低噪声、润滑条件差的场合。2、齿轮的热处理齿坯热处理 钢料齿坯最常用的热处理为正火或调质。正火安排在铸造或锻造之后，
32、切削加工之前。12 / 19这样可以消除钢件中残留的铸造或锻造内应力，并且使铸造或锻造后组织上的不均匀性通过重新结晶得到细化而均匀的组织，从而改善了切削性能和表面粗糙度，还可以减少淬火时变形和开裂的倾向。调质同样起到了细化晶粒和均匀组织的作用，只不过它可以使齿坯韧性更高些，但切削性能差一些。 对于棒料齿坯，正火或调质一般安排在粗车之后，这样可以消除粗车形成的内应力。 轮齿热处理 轮齿常用的热处理为高频淬火、渗碳、氮化。 高频淬火可以形成比普通淬火稍高硬度的表层，并保持了心部的强度与韧性。 渗碳可以使齿轮在淬火后表面具有高硬度且耐磨，心部依然保持一定的强度和较高的韧性。 氮化是将论置于氨气中并加
33、热到 520-560 度，使活性氮原子渗入轮齿表面层，形成硬度很高的氮化物薄层。 在齿轮生产中，热处理质量对齿轮加工精度和表面粗糙度影响很大。往往因热处理质量不稳定，引起齿轮定位基面及齿面变形过大或表面粗糙度太大而大批报废，成为齿轮生产中的关键问题。 齿轮毛坯的制造 齿轮毛坯形式主要有棒料、锻件、铸件。棒料用于小尺寸、结构简单而且对强度要求低的齿轮。锻件多用于齿轮要求强度高、耐冲击和耐磨。当齿轮直径大于 400-600 毫米时，常用铸造方法铸造齿坯。为了减少机械加工量，对大尺寸、低精度齿轮，可以直接铸出轮齿；压力铸造，精密铸造、粉末冶金、热扎和冷挤等新工艺，可制造出具有轮齿的齿坯等新工艺，可制
34、造出具有轮齿的齿坯，以提高劳动生产率，节约原材料。 3、实习所见的齿形加工方法滚齿 1滚齿加工原理和工艺特点 滚齿是应用一对螺旋圆柱齿轮的啮合原理进行加工的。所用刀具称为齿轮滚刀。滚齿是齿形加工中生产率较高、应用最广的一种加工方法。滚齿加工通用性好，既可加工圆柱齿轮，又可加工蜗轮；既可加工渐开线齿形又可加工圆弧、摆线等齿形；既可加工小模数、小直径齿轮，又可加工大模数、大直径齿轮。 滚齿的加工精度等级一般为 6-9 级，对于 8、9 级精度齿轮，可直接滚齿得到，对于7 级精度以上的齿轮，通常滚齿可作为齿形的粗加工或半精加工。当采用 AA 级齿轮滚刀和高精度滚齿机时，可直接加工出 7 级精度以上的
35、齿轮。 2滚齿加工精度分析 在滚齿加工中，由于机床、刀具、夹具和齿坯在制造、安装和调整中不可避免的存在一些误差，因此被加工齿轮在尺寸、形状和位置等方面也会产生一些误差。这些误差将影响齿轮传动的准确性、平稳性、载荷分布的均匀性和齿侧间隙。插齿1插齿原理及运动 a.插齿原理 从插齿原理上分析，插齿刀与工件相当于一对平行轴的圆柱直齿轮啮合， b.插齿的主要运动 切削运动。即插齿刀的上下往复运动。 分齿展成运动 。插齿刀与工件间应保证正确的啮合关系。插齿刀每往复一次，工件相对刀具在分度圆上转过的弧长为加工时的圆周进给运动。 径向进给运动。插齿时，为逐步切至全齿深，插齿刀应该有径向进给运动。 让刀运动。
36、插齿刀做上下往复运动时，向下是工作行程。为了避免刀具檫伤已加工的齿面13 / 19并减少刀齿的磨损，在插齿刀向上运动时，工作台带动工件退出切削区异端距离，插齿刀工作行程时，工件恢复原位。 2插齿加工质量分析 a.传动准确性 齿坯安装时的几何偏心使工件产生径向位移使得齿圈径向跳动；工作台分度蜗轮的运动偏心使工件产生切向位移，造成公法线长度变动；插齿刀的制造齿距累积误差和安装误差，也会造成插齿的公法线变动。 b.传动平稳性 插齿刀设计时没有近视误差，所以插齿的齿形误差比滚齿小。 c.载荷均匀性 机床刀架刀轨对工作台回转中心的平行度造成工件产生齿向误差；插齿刀的上下往复频繁运动使刀轨磨损，加上刀具刚
37、性差，因此插齿的齿向误差比滚齿大。 d.表面粗糙度 插齿后的表面粗糙度比滚齿小，这是因为插齿过程中包络齿面的切削刃数教多。 3提高插齿生产率的措施 a.高速插齿 为了缩短作业时间，可增加插齿刀没分钟的往复次数来谨慎性高速插齿。现有高速插齿机的往复运动可以达到 1000 次/分钟，有的已经达到 1800 次。 b.提高插齿刀耐用度 改进刀具材料、刀具集合参数都能提高刀具耐用度。 c.提高圆周进给量 提高圆周进给量能减少作业时间，但齿面粗糙度增大，加上插齿回程时的让刀量增大，容易引起振动，因此应将粗精加工分开。 4插齿的应用范围 插齿应用范围广泛，它能加工内外啮合齿轮、扇形齿轮齿条、斜齿轮等。但是
38、加工齿条需要附加齿条夹具，并在插齿机上开洞；加工斜齿轮需要螺旋刀轨。所以插齿适合于加工模数教小、齿宽较小、工作平稳性要求较高、运动精度要求不高的齿轮。 4、齿轮加工工艺过程分析基准的选择 对于齿轮加工基准的选择常因齿轮的结构形状不同而有所差异。带轴齿轮主要采用顶点孔定位；对于空心轴，则在中心内孔钻出后，用两端孔口的斜面定位；孔径大时则采用锥堵。顶点定位的精度高，且能作到基准重合和统一。对带孔齿轮在齿面加工时常采用以下两种定位、夹紧方式。 1以内孔和端面定位 这种定位方式是以工件内孔定位，确定定位位置，再以端面作为 轴向定位基准，并对着端面夹紧。这样可使定位基准、设计基准、装配基准和测量基准重合
39、，定位精度高，适合于批量生产。但对于夹具的制造精度要求较高。 2以外圆和端面定位 当工件和加剧心轴的配合间隙较大时，采用千分表校正外圆以确定中心的位置，并以端面进行轴向定位，从另一端面夹紧。这种定位方式因每个工件都要校正，故生产率低；同时对齿坯的内、外圆同轴要求高，而对夹具精度要求不高，故适用于单件、小批生产。 综上所述，为了减少定位误差，提高齿轮加工精度，在加工时应满足以下要求： a.应选择基准重合、统一的定位方式； b.内孔定位时，配合间隙应近可能减少； c.定位端面与定位孔或外圆应在一次装夹中加工出来，以保证垂直度要求。 齿轮毛坯的加工 齿面加工前的齿轮毛坯加工，在整个齿轮加工过程中占有
40、很重要的地位。因为齿面加工和检测所用的基准必须在此阶段加工出来，同时齿坯加工所占工时的比例较大，无论从提高生产率，还是从保证齿轮的加工质量，都必须重视齿轮毛坯的加工。 在齿轮图样的技术部要求中，如果规定以分度圆选齿厚的减薄量来测定齿侧间隙时，应注意齿顶圆的精度要求，因为齿厚的检测是以齿顶圆为测量基准的。齿顶圆精度太低，必然14 / 19使测量出的齿厚无法正确反映出齿侧间隙的大小，所以，在这一加工过程中应注意以下三个问题： a.当以齿顶圆作为测量基准时，应严格控制齿顶圆的尺寸精度； b.保证定位端面和定位孔或外圆间的垂直度； c.提高齿轮内孔的制造精度，减少与夹具心轴的配合间隙。 齿形及齿端加工
41、 齿形加工是齿轮加工的关键，其方案的选择取决于多方面的因素，如设备条件、齿轮精度等级、表面粗糙度、硬度等。常用的齿形加工方案在上节已有讲解，在此不再叙述。 齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺等方式。经倒圆、倒尖后的齿轮在换档时容易进入啮合状态，减少撞击现象。倒棱可除去齿端尖角和毛刺。倒圆时，铣刀告诉旋转，并沿圆弧作摆动，加工完一个齿后，工件退离铣刀，经分度再快速向铣刀靠近加工下一个齿的齿端。 齿端加工必须在淬火之前进行，通常都在滚（插）齿之后，剃齿之前安排齿端加工。 轮加工过程中的热处理要求 在齿轮加工工艺过程中，热处理工序的位置安排十分重要，它直接影响齿轮的力学性能及切削加工性。一般在
42、齿轮加工中进行两种热处理工序，即毛坯热处理和齿形热处理。 第五部分 典型机床分析一、车床车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。铣床和钻床等旋转加工的机械都是从车床引伸出来的。主运动：主轴带动工件的旋转运动。进给运动：刀架带动刀具的移动。精度：粗车 公差等级 IT13IT11，表面粗糙度 Ra3012.5m。半精车 公差等级 IT10IT8，表面粗糙度 Ra6.33.2m.精车 公差等级 IT7IT8,表面粗糙度 Ra1.
43、60.8m普通车床的主要组成部件有：主轴箱、交换齿轮箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠、床身、床脚和冷却装置。1、主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。主轴箱中等主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值就会降低。2、进给箱：又称走刀箱，进给箱中装有进给运动的变速机构，调整其变速机构，可得到所需的进给量或螺距，通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削。3、丝杠与光杠：用以联接进给箱与溜板箱，并把进给箱的运
44、动和动力传给溜板箱，使溜15 / 19板箱获得纵向直线运动。丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的，在进行工件的其他表面车削时，只用光杠，不用丝杠。4、溜板箱：是车床进给运动的操纵箱，内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构，通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动，通过丝杠带动刀架作纵向直线运动，以便车削螺纹。5、刀架：有两层滑板(中、小滑板)、床鞍与刀架体共同组成。用于安装车刀并带动车刀作纵向、横向或斜向运动。6、尾架：安装在床身导轨上，并沿此导轨纵向移动，以调整其工作位置。尾架主要用来安装后顶尖，以支撑较长工件，也可安装钻头、铰刀等进行孔加工。7、床身：是车床京都
45、要求很高的带有导轨( 山形导轨和平导轨)的一个大型基础部件。用于支撑和连接车床的各个部件，并保证各部件在工作时有准确的相对位置。8、冷却装置：冷却装置主要通过冷却水泵将水箱中的切削液加压后喷射到切削区域，降低切削温度，冲走切屑，润滑加工表面，以提高刀具使用寿命和工件的表面加工质量。加工范围：主要用来加工回转表面以及回转体的端面，换可以切断、切槽、车螺纹、钻孔、铰孔、和扩孔。二、铣床铣床是指主要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。在铣床上可以加工平面（水平面、垂直面）、沟槽（键槽、T 形槽、燕尾槽等）、分齿零件（齿轮、花键轴、链轮乖、螺旋
46、形表面（螺纹、螺旋槽）及各种曲面。此外，还可用于对回转体表面、内孔加工及进行切断工作等。 铣床在工作时，工件装在工作台上或分度头等附件上，铣刀旋转为主运动，辅以工作台或铣头的进给运动，工件即可获得所需的加工表面。由于是多刀断续切削，因而铣床的生产率较高。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。主运动：主轴带动刀具的旋转运动。进给运动：工作台带着工件的移动。铣削精度等级：公差等级 IT7IT13，表面粗糙度值 Ra 为 12.51.6m。三、刨床主运动：刨刀或工件的直线往复运动。进给运动
47、：工件或刀具沿垂直于主运动方向所做的间歇运动。精度等级：精度等级为IT9IT8.表面粗糙度值 Ra可达 6.31.6m。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16 / 19代替。根据结构和性能，刨床主要分为牛头刨床、龙门刨床、单臂刨床及专门化刨床（如刨削大钢板边缘部分的刨边机、刨削冲头和复杂形状工件的刨模机）等。牛头刨床因滑枕和刀架形似牛头而得名，刨刀装在滑枕的刀架上作纵向往复运动，多用于切削各种平面和沟槽。龙门刨床因有一个由顶梁和立柱组成的龙门
48、式框架结构而得名，工作台带着工件通过龙门框架作直线往复运动，多用于加工大平面（尤其是长而窄的平面），也用来加工沟槽或同时加工数个中小零件的平面。大型龙门刨床往往附有铣头和磨头等部件，这样就可以使工件在一次安装后完成刨、铣及磨平面等工作。单臂刨床具有单立柱和悬臂，工作台沿床身导轨作纵向往复运动，多用于加工宽度较大而又不需要在整个宽度上加工的工件。由刀具或工件作往复直线的运动，由工件和刀具作垂直于主运动的间歇进给运动。常用的刨床有：牛头刨床、龙门刨床和单臂刨床。1、牛头刨床适用于刨削长度不超过 1000 毫米的中小型零件。牛头刨床的特点是调整方便，但由于是单刃切削，而且切削速度低，回程时不工作，所以生产效率低，适用于单件小批量生产。刨削精度一般为 IT9-IT7，表面粗糙度 Ra 值为 6.3-3.2um,牛头刨床的主参数是最大刨削长度。2、龙门刨床龙门刨床主要加工大型工件或同时加工多个工件。与牛头刨床相比，从结构上看，其形体大，结构复杂，刚性好，从机床运动上看，龙门刨床的主运动是工作台的直线往复运动，而进给运动则是刨刀的横向或垂直间歇运动，这刚好与牛头刨床的运动相反。龙门刨床由直流电机带动，并可进行无级调速，运动平稳。龙门刨床的所有刀架在水平和垂直方向都可平动。龙门刨床主要用来加工大平面，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。龙门刨床的主参
