《箱体类零件加工》PPT课件.ppt

项目三 箱体类零件加工,铣床是用铣刀进行切削加工的机床，它的用途极为广泛。在铣床上常用不同类型的铣刀，配备万能分度头、回转工作台等附件，可以完成图示的各种典型表面加工。 铣床的类型很多，主要有卧式升降台铣床、立式升降台铣床、工作台不升降铣床、龙门铣床、工具铣床；此外还有仿形铣床、仪表铣床和各种专门化铣床等。 （1）万能卧式升降台铣床 （2）立式升降台铣床 （3）龙门铣床,一. 铣床,任务一 认知箱体类零件加工的常用机床,铣床,a,b,c,其基本的功能是使装夹在分度头主轴顶尖与尾座顶尖之间或夹持在卡盘上的工件，依次转过所需的角度，以达到规定的分度要求。它可以完成以下工作： （a）使工件绕本身轴线进行分度（等分或不等分）。如六方、齿轮、花键等等分的零件。 (b）在铣削螺旋槽或凸轮时，能配合工作台的移动使工件连续旋转。 (c）使工件的轴线相对铣床工作台台面扳成所需要的角度（水平、垂直或倾斜）。因此，可以加工不同角度的斜面。,铣床常用附件-万能分度头,在刨床上用刨刀对工件进行切削加工的过程称为刨削加工。刨平面时，用台虎钳或螺栓将工件固定在刨床的工作台上，刨刀则安装在刀架上。 牛头刨床刨削加工时，刨刀作水平的往复直线运动，工件作间歇直线进给运动。龙门刨床刨削加工时，工件作水平的往复直线运动，刀具作间歇直线进给运动。,常用刨床有牛头刨床。牛头刨床是应用较广的一种刨床，适于刨削长度不超过1000mm的中、小型工件。 龙门刨床用来加工大型工件，或同时加工数个中、小型工件。,二. 刨床,刨削时，刀具的往复直线运动为切削主运动，如图所示。因此，刨削速度不可能太高，故生产率较低。,刨削加工,插削也可看作是刨削的一种，只是插刀作垂直方向往复运动切削。插削主要用于加工工件的内表面。生产率与加工精度较低。见右图。,磨平面在平面磨床上进行，平面磨削方法有周磨法和端磨法两种。周磨法加工精度高，表面粗糙度小，但生产率较低，多用于单件、小批生产。 端磨法生产率较高，但加工质量略差于周磨法，多用于大批量生产中磨削精度要求不高的平面。平面精磨后精度可达IT6IT5，表面粗糙度Ra值可达0.40.1m。,三. 平面磨床和内圆磨床,1.平面磨床,平面磨床的类型及特点 根据平面磨床工作台的形状和砂轮工作面的不同，普通平面磨床可分为四种类型：卧轴矩台式平面磨床、卧轴圆台式平面磨床、立轴矩台式平面磨床、立轴圆台式平面磨床。,平面磨床加工示意图,如图所示。其主运动是砂轮的旋转运动。,2.内圆磨床,普通内圆磨床 它主要由床身、工作台、头架、砂轮架和滑鞍等组成。,钻床的加工方法,四. 钻床,常见有台式钻床、立式钻床、摇臂钻床，图示为摇臂钻床,图 镗床镗孔,图 车床车孔,五. 镗床,镗刀旋转作主运动，工件或镗刀作进给运动的切削加工方法称为镗削加工。镗床根据结构、布局和用途的不同，主要有卧式镗床、坐标镗床、金刚镗床、落地镗床、立式镗床和深孔钻镗床等。,铣镗床镗孔主要用于机座、箱体、支架等大型零件上孔和孔系的加工。此外，铣镗床还可以加工外圆和平面。由于一些箱体和大型零件上的一些外圆和端面与它们上的孔有位置精度要求，所以在镗床上加工孔的同时，也希望能在一次装夹工位内把这些外圆和端面都加工出来。镗孔加工精度为IT7IT8，表面粗糙度Ra值为0.80.1m。,1）圆柱铣刀 一般都是用高速钢整体制造，直线或螺旋线切削刃分布在圆周表面上，没有副切削刃，主要用于卧式铣床铣削宽度小于长度的狭长平面。 2）面铣刀 主切削刃分布在圆柱或圆锥面上，端面切削刃为副切削刃。按刀齿材料分为高速钢和硬质合金两大类。高速钢面铣刀一般用于加工中等宽度的平面。硬质合金面铣刀的切削效率及加工质量均比高速钢铣刀高，故目前广泛使用硬质合金面铣刀加工平面。,一.铣刀,任务二 认知箱体类零件加工的常用刀具,1.铣刀的种类,3）立铣刀 主要用于铣削凹槽、台阶面和小平面。 4）三面刃铣刀 主要用在卧式铣床上铣削台阶面和凹槽。 5)锯片铣刀 用于铣削窄槽和板料、棒料、型材的切断。 6）键槽铣刀 用于加工圆头封闭键槽。,铣刀的种类：,1） 周铣,2.铣削方式,2）端铣,对称铣：铣刀轴线与工件铣削宽度的对称中心线重合。,不对称逆铣：铣刀轴线偏置与铣削弧长的对称位置，且逆铣 部分大于顺铣部分的铣削方式。,端铣方式,不对称顺铣：其特征与不对称逆铣正好相反。,刨削加工的典型表面,二.刨刀,刨刀,在钻床上，用旋转的钻头钻削孔是孔加工最常用的方法，钻头的旋转运动为主切削运动,钻削工艺特点及应用 工艺特点 应用,1.钻孔,三.孔加工刀具,（a）钻头旋转 （b） 工件旋转,麻花钻的结构,用普通麻花钻钻孔存在着钻头易磨损、排屑困难及孔的精度差等问题，但经过长期实践，麻花钻结构得到改进，已形成系列群钻，提高了钻头的耐用度、钻削生产率及加工精度，并使操作更加简便，适应性更广。 钻孔一般加工精度为IT13IT11，表面粗糙度Ra值为5012.5m。,扩孔是用扩孔钻对工件上已有的孔进行加工，以扩大孔径，并提高加工质量。扩孔后，精度可达IT10IT9，表面粗糙 为6.33.2m。 扩孔加工如右图所示，其特点如下： 1）切削深度小，切屑窄，易于排出，也不易刮伤已加工表面； 2）切削刃不必自外缘延伸到中心，避免了横刃及横刃引起的不良影响，生产率和加工质量较高； 3）由于容屑槽较浅窄，刀体上可做出34个刀齿，导向性好，切削平衡，可提高生产率。,2.扩孔,扩孔加工示意图,铰孔是用铰刀从工件孔壁上切削下微量的金属的加工方法。铰孔的精度可达IT8IT6，表面粗糙度 为1.60.4m 。 特点： 1）铰孔只能保证孔本身的精度，而纠正位置误差和原孔轴线歪斜的能力很差； 2）铰刀是定径刀具，较易保证铰孔的加工质量； 3）铰孔的适应性差，一把铰刀只能加工一种尺寸与公差的孔； 4）铰削可加工一般的金属工件，如普通钢、铸铁和有色金属，但不适宜加工淬火钢等硬度过高的材料。,3.铰孔,铰刀分为： 手用铰刀：为直柄，工作部分较长，导向性好，可防止饺孔时铰刀歪斜。 机用铰刀：适用于在车床、钻床、数控机床等机床上使用。,加工精度：IT8IT7，表面粗糙度：Ra=0.40.8um,用拉刀在拉床加工工件的工艺方法。,拉刀 根据工件加工面及截面形状不同，拉刀有多种形式。常用的圆孔拉刀如图所示。,4.拉孔,精度保证？提高效率？,加工设备精度？ 工人的技术？ 产品检验？,工件位置准确？,工件位置固定？,需要夹紧,需要定位,需要夹具, 依靠？,1.1 金属切削机床夹具,夹具的作用,任务三 认知零件加工常用的专用夹具,虎钳,平口钳,卡盘,分度头,通用夹具,专用和组合夹具,1）钻床类夹具的种类及其构造 这类夹具主要是用来保证被加工孔的位置精度 还可用于某些镗床、组合机床上 钻床夹具的种类繁多，根据被加工孔的分布情况和钻模板的特点，一般分为固定式、回转式、移动式、翻转式、复盖式和滑柱式等几种类型,1.钻床类夹具,固定模板式钻模,2）钻床夹具的设计 钻床夹具的设计主要考虑钻套的设计。钻套是用来引导钻头、扩孔钻、铰刀等孔加工刀具，加强刀具刚度，并保证所加工的孔和工件其它表面有准确的相对位置。 钻套按结构和使用特点可分为以下四类 固定钻套 可换钻套 快换钻套 特殊钻套,a）直线进给式铣床夹具 这类夹具安装在作直线进给运动的铣床工作台上。 b）圆周进给式铣床夹具 一般用于立式圆工作台铣床或鼓轮式铣床等。 c）靠模铣床夹具 在铣床上用靠模铣削工件的夹具，可用来在一般万能铣床上加工出所需要的成形曲面，扩大了机床的工艺用途。,2.铣床夹具,1）铣床类夹具的特点 用途： 适用于铣床、平面磨床。 特点： 工件安装在夹具上随同机床工作台一起作送进运动,铣削为断续切削，冲击、振动大，夹紧力要求较大 夹具要有足够的刚度和强度，本体应牢固地固定在机床工作台上 铣削加工效率高，工件安装应迅速，要有快速对刀元件,2）铣床夹具的构造 主要由夹具体、定位板、夹紧机构、对刀块、定向键等组成,3）铣床夹具的设计 铣床夹具的安装：主要依靠定向键和百分表校正来提高安装精度。定位键的结构尺寸已标准化，应按铣床工作台的T形槽尺寸选定，它和夹具底座以及工作台T形槽的配合为H7/h6、H8/h8。两定位键的距离应力求最大,铣床夹具的对刀装置： 由对刀块、（平、圆）塞尺等组成,专用夹具设计的方法和步骤 1）拟定夹具的结构方案 明确设计要求和生产条件 了解工件情况、工序要求和加工状态 了解使用机床、刀具的需用情况 了解生产批量和对夹具的需用情况 了解制造车间的生产条件和技术状况 准备好各种设计资料,3.机床专用夹具的设计方法,拟定夹具的结构方案 工件的定位方案 工件的夹紧方案 变更工位的方案 对刀或导引方案 安装方式及夹具体的结构形式 对结构方案进行精度分析和估算 论证方案的可行性及科学性 对薄弱环节进行修改,2）夹具总图设计 总图（总体）设计的步骤和要求 总图设计的步骤 先用双点划线将工件按加工状态绘好 依次绘制定位件、夹紧装置和夹紧元件、对刀装置或导引件、夹具本体及各个连接件等 标注必要的尺寸、配合和技术要求,总体设计的几点要求 定位件、夹紧件、导引件等元件设计时应尽可能标准化、通用化 为操作方便和防止装反，应设置止动销、障碍销、防误装标志等 运动部件必须运动灵活、可靠 零部件结构工艺性要好，应易于制造、检测、装配和调整 夹具结构应便于维修和更换零部件 适当考虑提高夹具的通用性,夹具总图上的尺寸标注 夹具总图上标注的五类尺寸 夹具的轮廓尺寸 定位零件上定位表面的尺寸以及各定位表面之间的尺寸 定位表面到对刀件或刀具导引件间的位置尺寸 主要配合尺寸 夹具与机床的联系尺寸 夹具上主要元件之间的位置尺寸公差,夹具总图上技术要求的规定 目的：限制定位和导引元件等在夹具体上的相对位置误差以及夹具的安装误差 定位件之间或定位件对夹具体底面之间的相互位置精度要求定位件与导引件之间的相互位置要求 对刀件与校正面间的相互位置要求 夹具在机床上安装时的位置精度要求 （一般按工件相应公差的1/21/5选取） 编写夹具零件明细表 与一般机械装配图相同,3）夹具精度的校核 影响夹具精度的因素 工件定位误差 刀具安装误差 刀具位置误差 加工方法误差 包括：与机床有关的误差、与刀具有关的误差、与调整有关的误差、与变形有关的误差 各项误差的总和应小于工序尺寸公差,4）绘制夹具零件图 特别应注意零件的技术要求与必要说明 夹具体设计的要求 应有足够的强度和刚度，以防受力变形 安装需稳定，重心应尽量低，高宽比应小于1.25 结构应紧凑，形状应简单，装卸应方便 应便于排屑 应有良好的结构工艺性 选择制造方法应能保证精度，考虑成本,箱体类零件是机器或箱体部件的主要零件，其加工质量直接影响箱内零件的装配精度与运动精度以及机器的工作精度、使用性能和寿命。 以下介绍蜗轮减速机箱体机械加工工艺的规划实例，了解箱体类零件机械加工工艺规程制订的方法和步骤， 以及相关的知识。,任务四 箱体类零件的加工工艺规程制订,箱体零件图,1.零件图技术分析,分析箱体装配图和零件图的结构特点，找出其主要技术要求和加工关键。,箱体上体,箱体下体, 分析箱体零件的精度要求:, 该箱体的孔与平面精度要求较高。62H7;40H7内孔都具有较高的尺寸精度（IT7）。 位置精度要求（垂直度0.05），表面粗糙度Ra值为3.2，是加工的关键表面。 40孔的内端面距离尺寸为60，尺寸精度要求不高，但均要求与40H7轴线垂直，由于是对称标注，两平面要关于中心线为对称；表面粗糙度Ra值为、3.2，也是加工的关键表面。, 两孔轴线为90的立体相交，而且中心上下距1200.18，是加工的关键点和难点。90立体相交的精度只能由设备（镗床）的精度予保证。 箱体零件的形状结构较为复杂，但尺寸不是很大，材料为灰铸铁，毛坯类型为铸件， 一般箱体类零件孔的尺寸公差等级为IT6IT8，表面粗糙度Ra值为1.66.3，形位公差常有圆柱度、同轴度、平行度、垂直度、圆跳动或全跳动等要求。其余表面的精度要求较低，有的不需要机械加工。,2.确定箱体零件的生产类型 计算箱体零件的生产纲领： （1）产品的生产纲领Q100台/年； （2）每台产品中箱体的数量n1件/台； （3）箱体零件的备品百分率a2%； （4）箱体零件的废品百分率b1%； 箱体零件的生产纲领计算如下： NQn（1a）（1b） 1001（12%）（11%） 103 件/年,根据箱体零件的生产纲领为103件/年，查附表1可知（箱体零件是中型机械），生产类型属于小批单件生产，其工艺特征是： （1）生产效率不高，但需要熟练的技术工人； （2）毛坯的制造采用木摸手工造型的铸造方法； （3）加工设备采用通用机床； （4）工艺装备采用通用夹具、专、通用刀具、标准量具； （5）工艺文件需编制加工工艺过程卡片和关键工序卡片。,2.确定毛坯类型及其制造方法, 根据箱体零件设计采用的材料及现有生产条件等，选择毛坯的制造方法，并绘制木模造型的热加工毛坯图（铸造工艺图）略。 由于该箱体为上下体组合结构，制造材料是灰铸铁HT150，其毛坯种类只能是铸件。 依据小批单件生产的工艺特征，箱体的毛坯常采用低效、低精度、余量较大的制造方法，所以，箱体毛坯宜采用木模砂型铸造法。, 铸件适用于形状复杂的零件毛坯，其材料有铸铁、铸钢及 铜、铝等有色金属。 不同的毛坯制造方法，其生产率和成本都不相同。铸件的制造方法有砂型铸造、压力铸造、金属型铸造、精密铸造等，其中砂型铸造最为常用。 当产量较小、精度较低时，一般采用木模手工造型的砂型铸造法。由于木模本身制造精度低，易受潮变形，加之手工造型误差大、效率低，所以铸件精度低，加工余量大且不均匀，生产率低。因不需配备过多的造型设备，毛坯的制造成本较低。 当产量较大、精度较高时，一般采用金属模机械造型的砂型铸造法。由于紧砂与起模工序均采用机械化代替手工操作，所以相对于手工造型，精度较高，加工余量小且均匀，生产率高。但需配备金属模板和相应的造型设备，一次性投入费用较高，所以不适用于较小批量的生产。,3.选择定位基准和加工装备, 选择粗、精基准：,第一步：以剖分面为粗基准 加工上平面,第二步：以上平面为精基准 加工剖分面,上体,下 体,第一步：以剖分面为粗基准 加工下平面,第二步：以下平面为精基准 加工剖分面, 箱体类零件有以下特点： 1）合理选择各工序的定位基准是保证零件加工精度的关键，对提高生产率、降低生产成本都有重要影响。 2）选好第一道工序或创建或转换精基准是保证零件加工精度的关键，最初因毛坯的表面没有经过加工，只能以粗基准定位加工出精基准。在以后的工序中，则应采用精基准定位贯穿加工的全过程。 3）选择定位基准时，一般根据零件主要表面的加工精度，特别是有位置精度要求的表面作精基准，同时，要确保工件装夹稳定可靠、控制好装夹变形、操作要方便，夹具要通用、简单。,4）选择精基准应遵循：基准重合原则、统一原则、自为与互为基准原则。 5）选择粗基准应遵循：便于加工转化为精基准；面积较大；平整光洁，无浇口、冒口、飞边等缺陷的表面；能保证各加工面有足够的加工余量。 6）在具体选择基准时，应根据具体情况进行分析，要保证主、次要表面的加工精度。,4.选择加工装备,根据该箱体的生产类型与工艺特点，多采用通用夹具、专、通用刀具、标准量具的原则，夹具宜采用活动压板、T形槽用螺栓（如下图）、气动夹紧；刀具常采用专用多刃镗刀、铰刀、铣刀和麻花钻、标准车刀等、量具常用千分尺、游标卡、百分表、高度尺、块规等。,5.拟定工艺路线, 须分析零件的工艺特点、精度等级和生产率要求，并结合工厂生产能力、设备资源、合理配置，确定工序,拟出零件的加工工艺路线、加工方法和设备。 箱体类零件主要是一些平面和孔的加工，其常用的加工方法和工艺路线有：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。(可查阅附表 ) 箱体中常有多个同心孔、阶梯孔与端面等结构组成，其同轴度、圆柱度、平行度、垂直度的要求较高时，可采用镗床主轴或镗杆加尾座加工孔和采用镗床中的幅射刀架加工内外平面，本箱体实例就是采用此方法加工蜗轮与蜗杆的轴孔与端面。,1）先加工基准表面，后加工其它表面。 2）先加工主要表面（指装配基面、工作表面等），后加工次要表面（指沉孔、螺孔等）；先加工高精度孔，后加工次高精度孔；先加工高精度孔端面，后加工次高精度孔端面。 3）先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 4）热处理工序可参照附表的路线来安排。 5）工序完成后，除各工序操作者自检外，全部加工结束后应安排检验工序。,6.安排加工顺序,箱体的上下体加工方案分析比较, 采用划线配钻的加工方法：划出箱体长方向和宽方向的中心线；划出孔62、40、4-12及放油孔、圆锥销孔的中心线和圆线及同时划出有加工要求的孔端面线并打上洋冲眼作为记号。采用Z5140A钻床，加工上下体的螺栓孔4-12及锪平螺栓孔的端面并划出主要孔的位置线；用螺栓将其组装成箱体零件。 在TX618镗床，分别以下平面为定位精基准，以剖分面为孔的中心基准，加工箱体孔62H7与端面、移动镗床坐标并旋转90工作台加工孔40H7和内外端面；最后加工放油孔和各外端面的螺纹孔。 完成镗孔作业后，先做自检后再送检。然后上下体分开再加工上体轴孔油槽。,加工总余量（毛坯余量）毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差。 工序余量相邻两工序的工序尺寸之差. 确定方法有三种：经验法、计算法、查表法。 经验法：根据经验来确定加工余量大小的方法，常用 在单件小批的生产类型中。 计算法：根据各种影响加工工艺的因素逐一分析计 算，此法较为准确但较繁，很少采用。 查表法：在各种机械加工工艺手册中都有加工余量 表，可查取数值加以修正后使用。,7.加工余量的确定加工总余量和工序余量,8.确定切削用量 确定切削用量就是对不同的材质，在已选定的刀具材料和几何角度的基础上，合理选择主轴转速、切削速度、进给量、背吃刀量和进给次数。 合理选择工艺过程中各工序加工切削用量，可查阅附表或其它的工艺手册。 9.计算工时定额 查阅附表或其它的工艺手册确定各工序的加工工时。,根据以上加工顺序安排，编制工艺过程卡、工序卡片,