典型零件的加工工艺.ppt

第四章 典型零件的加工工艺,第一节 轴类零件的加工 第二节 箱体类零件的加工 第三节 其他典型零件的加工,一、 轴类零件的结构特点和技术要求 轴类零件是回转体零件，其长度大于直径。一般由同轴线的圆柱面、圆锥面、螺纹和相应的端面所组成，有些轴上还有花键、沟槽、径向孔等。 按结构形状的不同，轴可分为光轴、阶梯轴、空心轴和异型轴等几大类，如图4-1所示。 按轴的长度和直径比来分，一般长径比小于6的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴则介于两者之间。,第一节 轴类零件的加工,图4-1,二、轴类零件的材料、毛坯和热处理 轴类零件的毛坯常用棒料和锻件。光滑轴、直径相差不大的非重要阶梯轴宜选用棒料，一般比较重要的轴大都采用锻件作为毛坯，只有某些大型的、结构复杂的轴采用铸件。 根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时通常采用模锻。 45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜，经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能够获得较高的强度和韧性，淬火后表面硬度可达4552HRC。 40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件。这类钢经调质和淬火，具有较好的综合力学性能。,（一）轴类零件定位基准与装夹方法的选择 1）在中心通孔的直径较小时，可直接在孔口倒出宽度不大于2mm的60锥面，用倒角锥面代替中心孔。 2）在不宜采用倒角锥面作为定位基准时，可采用带有中心孔的锥堵或带锥堵的拉杆心轴，如图4-2所示。,三、轴类零件加工工艺分析,图4-2,（二）轴类零件中心孔的修研 修研中心孔常用的方法有： （1）用磨石或橡胶砂轮修研 修研时将圆柱形的磨石或橡胶砂轮夹在车床的卡盘上，用装在刀架上的金刚石笔将它前端修成顶尖形状，然后将工件顶在磨石和车床后顶尖之间，加入少量的润滑油，高速开动车床使磨石转动进行修研；同时，手持工件断续转动，以达到均匀修整的目的。这种方法磨石或砂轮的损耗量大，不适合大批量生产。 （2）用铸铁顶尖修研 与第一种方法基本相同，只是用铸铁顶尖代替磨石顶尖，顶尖转速略低一些，而且修研时要加研磨剂。 （3）用硬质合金顶尖修研 修研用的工具为硬质合金顶尖，它的结构是在60锥面上磨出六角形，并留有f=0.20.5mm的等宽刃带。这种方法生产率高，但修研质量稍差，多用于普通轴中心孔的修研，或作为精密轴中心孔的粗研。 （4）用中心孔专用磨床磨削 这种方法精度和效率都较高，表面粗糙度Ra=0.32m,圆度公差达0.8m。,（三）轴类零件典型加工工艺路线 典型工艺路线为：正火车端面、钻顶尖孔粗车各表面精车各表面铣花键、键槽等热处理修研顶尖孔粗磨外圆精磨外圆检验。 （四）车床主轴加工工艺及检验 1.C6150型卧式车床主轴加工工艺,见图4-3。 2. C6150型车床主轴加工工艺过程分析，见图4-4。,图4-4,C6150型车床主轴的加工既有轴类零件加工的共性，也有空心轴加工的工艺特点，分析如下： （1）加工阶段的划分 由于主轴是多阶梯带通孔的零件，切除大量金属后，会引起残余应力重新分布而变形，所以安排工序时，一定要粗、精加工分开。C6150型车床主轴的加工就是以重要表面的粗加工、半精加工和精加工为主线，适当穿插其他表面的加工工序而组成的工艺路线，各阶段的划分大致以热处理为界。,（2）定位基准的选择 为避免引起变形，安排工艺路线时使用中心孔和外圆表面互为基准： 1）用毛坯外圆表面作为粗基面，钻中心孔。 2）用中心孔定位，粗车外圆表面和端面。 3）用外圆表面定位，钻中心通孔。 4）用外圆表面定位，半精加工中心通孔，大端锥孔和小端圆柱孔（或锥孔）。 5）用带有中心孔的锥套心轴定位，进行半精加工和精加工工序，如图4-4所示。,（3）工序顺序的安排 1）先安排定位基面加工。在主轴的加工过程中，不论在任何加工阶段，总是先安排好定位基面的加工，为加工其他表面做好准备，如粗加工阶段工序4、半精加工阶段工序10、精加工阶段工序15。 2）后安排其他表面和次要表面的加工。对于主轴上的花键、键槽、螺纹等次要表面的加工，通常安排在外圆精车或粗磨以后、精磨之前进行，否则会在外圆终加工时产生冲击，不利于保证加工质量和影响刀具的寿命，或者会破坏主要表面已经获得的精度。 3）深孔的加工。为使中心孔能够在多道工序中使用，深孔加工应靠后安排。但深孔加工属于粗加工，余量大、发热多、变形大，所以不能放到最后加工。本例安排在外圆半精车之后，以便有一个较为精确的轴径作为定位基准，这样加工出的孔容易保证主轴壁厚均匀。,（4）主要表面加工方法的选择 1）主轴各外圆表面的加工。主轴各外圆表面的车削通常划分为粗车、半精车、精车三个步骤。为了提高生产率，不同生产条件下采用不同的机床设备：单件小批生产时，采用卧式车床；成批生产时，采用液压仿形车床、转塔车床或数控车床；大批大量生产时，常采用液压仿形或多刀半自动车床等。 一般精度的车床主轴精加工采用磨削方法，安排在最终热处理之后，用以纠正热处理中产生的变形，并最后达到精度和表面粗糙度要求。,2）主轴锥孔的精加工。主轴锥孔的精加工是主轴加工的最后一个关键工序。C6150型车床主轴的锥孔加工在改装的专用锥孔磨床上进行，采用两个支承轴径表面作为定位基面，并以82轴肩作轴向定位。安装主轴支承轴径的夹具有图4-5所示三种，可根据生产类型和加工要求选用。锥孔磨削时，为减少磨床工件头架主轴的圆跳动对工件回转精度的影响，工件头架主轴必须通过浮动联接传动工件，工件的回转轴线应由前述磨夹具确定，可以消除头架主轴回转中心线圆跳动对工件回转轴线产生的影响。,图4-5,3）主轴中心通孔的加工。C6150型车床主轴的中心通孔加工属于深孔加工，使用的刀具细长、刚性差、排屑困难、散热条件差，因此加工困难，工艺较复杂。单件小批生产时，可在普通钻床上用接长的麻花钻加工。但要注意，加工中需要多次退出钻头，以便排屑和冷却钻头和工件。批量较大时，采用深孔钻床及深孔钻头，可以获得较高的加工质量和生产率。,3.主轴的检验,主轴的最终检验要按一定顺序进行，先检验各个外圆的尺寸精度、素线平行度和圆度，再用外观比较法检验各表面的粗糙度和表面缺陷，最后再用专用检具检验各表面之间的位置精度，这样可以判明和排除不同性质误差之间对测量精度的干扰。 检验前、后支承轴径对公共基准的同轴度误差，通常采用如图4-6所示的方法。 C6150型车床主轴上其他各表面相对于支承轴径位置精度的检验常在图4-7所示的专用检具上进行。,图4-6,图4-7,（五）细长轴加工工艺特点,1采用跟刀架 2采用恰当的工件装夹方法 3采用反向进给 4采用恰当的车刀 5采用无进给磨削 6合理存放零件,图4-8,箱体零件的结构特点和技术要求 箱体零件结构主要特点是：形状复杂，有内腔；体积较大；壁薄而且不均匀；有若干精度较高的孔（孔系）和平面；有较多的紧固螺纹孔等。,箱体加工,More to learn,第二节 箱体加工工艺,图4-9,技术要求 1孔径精度 2孔与孔的位置精度 3主要平面的精度 4孔与平面的位置精度 5表面粗糙度,箱体加工,More to learn,箱体结构的工艺分析 （一）拟订加工工艺的原则 1先面后孔 2粗精分开 3定位基准的选择 4工序集中 5合理安排热处理 6加工方法和加工设备的选择,箱体加工,More to learn,定位基准选择 （1）精基准的选择 精基准选择时应尽量符合“基准重合”和“基准统一”原则，保证主要加工表面（主要轴径的支承孔）的加工余量均匀，同时定位基面应形状简单、加工方便，以保证定位质量和夹紧可靠。此外，精基准的选择还与生产批量的大小有关。箱体零件典型的定位方案有两种：,1）采用装配基面定位。箱体零件的装配基准通常也是整个零件上各项主要技术要求的设计基准，因此选择装配基准作为定位基准，不存在基准不重合误差，并且在加工时箱体开口一般朝上，便于安装调整刀具、更换导向套、测量孔径尺寸、观察加工情况和加注切削液等。,图4-10,2）采用“一面两孔”定位。在实际生产中，“一面两孔”的定位方式在各种箱体加工中的应用十分广泛，如图4-11所示。可以看出，这种定位方式，夹具结构简单，装卸工件方便，定位稳定可靠，并且在一次安装中，可以加工除定位面以外的所有5个平面和孔系，也可以作为从粗加工到精加工大部分工序的定位基准，实现“基准统一”。因此，在大批量生产，尤其是在组合机床和自动线上加工箱体时，常采用这种定位方式。,图4-11,（2）粗基准的选择 箱体零件加工面较多，粗基准选择时主要考虑各加工面能否分配到合理的加工余量，以及加工面与非加工面之间是否具有准确的相互位置关系。箱体零件上一般有一个（或几个）主要的大孔，为了保证孔加工的余量均匀，应以该毛坯孔作为粗基准。箱体零件上的不加工面以内腔为主，它和加工面之间有一定的相互位置关系。箱体中往往装有齿轮等传动件，它们与不加工的内壁之间只有不大的间隙，如果加工出的轴承孔与内腔壁之间的误差太大，就有可能使齿轮安装时与箱体壁相碰。从这一要求出发，应选内壁为粗基准，但这将使夹具结构十分复杂。考虑到铸造时内壁与主要孔都是由同一个泥芯浇铸的，因此实际生产中常以孔为主要粗基准，限制4个自由度，而辅之以内腔或其他毛坯孔为次要基准面，以实现完全定位。,（二）箱体零件的孔系加工,1平行孔系的加工 箱体上轴线相互平行而且孔距也有一定精度要求的一组孔称为平行孔系。生产中保证孔距精度的方法如下： （1）找正法 （2）坐标法 （3）镗模法,图4-12,2同轴孔系的加工 同轴孔系的加工方法与生产批量有关。成批生产时，一般用镗模加工，同轴度由镗模保证。单件小批生产时，常采用下面几种方法： （1）利用已加工孔导向 如图4-13所示，此法用于加工距离箱壁较近的同轴孔。,图4-13,（2）利用镗床后立柱上的导向套支承镗杆 用这种方法加工时，镗杆为两端支承，刚性较好，但镗杆较长，加工时调整比较麻烦，所以只适用于大型箱体零件的同轴孔加工。 （3）采用调头镗 当箱体壁距离较远时，可以采用调头镗的方法。采用这种方法，必须采取一定措施仔细找正工作台回转后的方向，以保证同轴度精度。如图4-14所示。,图4-14,（三）车床主轴箱加工工艺及检验,车床主轴箱结构较复杂，精度要求较高，是非常典型的箱体零件。现以图4-15所示的某车床主轴箱为例，简单介绍其加工工艺路线。 零件的检验主要有：各加工表面的表面粗糙度及外观；孔与平面的尺寸精度及几何精度；孔系相互位置精度等。,图4-16,1)表面粗糙度检验通常用目测或样板比较法，只有表面粗糙度值很小时，才考虑采用光学量仪。 2)孔的尺寸精度一般用塞规检验。单件小批生产或需要确定误差数值时，可采用内径千分尺或内径千分表检验。 3)平面的直线度可用平尺和塞尺或水平仪与样板检验；平面的平面度可用自准直仪或水 平仪与样板检验，也可用涂色检验。 4)箱体零件孔系的相互位置精度的检验一般采用如下方法： 同轴度检验。 孔间距和孔轴线平行度的检验。 孔轴线对基准平面的距离和平行度检验。,图4-17,图4-18,图4-19,四、箱体零件的数控加工工艺,1毛坯的准备 2工件的校正 3工件坐标的找正 4程序的编制 5切削用量的选择 6刀具的选择,一、齿轮零件的加工,概述 1.圆柱齿轮的功用与结构特点 ：按规定的速比传递运动和动力。按照轮齿的形式，齿轮可分为直齿，斜齿和人字齿轮等；按照轮体的结构，齿轮大致可分为盘形齿轮、套类齿轮、轴类齿轮、内齿轮、扇形齿轮和齿条等。 2.圆柱齿轮的材料及毛坯 ：齿轮的材料种类很多。对于低速、轻载或中载的一些不重要的齿轮，常用45钢经正火或调质处理后，对于速度较高，受力较大或精度较高的齿轮，常采用20Cr、40Cr、18CrMnTi等合金钢。铸铁和非金属材料可用于制造轻载齿轮。 3.圆柱齿轮的技术要求 ：(1)齿轮传动精度。评定运动精度，工作平稳性精度和接触精度。(2)齿侧间隙。齿侧间隙是指齿轮啮合时，轮齿非工作表面之间沿法线方向的间隙。 (3)坯基准面的精度。齿坯基准表面的尺寸精度和形位精度直接影响齿轮的加工精度和传动精度 (4)表面粗糙度。,第三节 其他典型零件的加工,二、套筒类零件的加工,概述 1.套筒类零件的功用与结构特点: 2.套筒类零件的技术要求:(1)内孔的技术要求。内孔是套筒零件起支承或导向作用最主要的表面，通常与运动着的轴、刀具或活塞相配合。(2)外圆的技术要求。外圆表面常以过盈或过渡配合与箱体或机架上的孔相配合起支承作用。 （3）各主要表面间的位置精度:内外圆之间的同轴度 ,孔轴线与端面的垂直度。 3套筒类零件的材料与毛坯 :套筒零件常用材料是钢、铸铁、青铜或黄铜等。有些要求较高的滑动轴承，为节省贵重材料而采用双金属结构，即用离心铸造法在钢或铸铁套筒的内壁上浇注一层巴氏合金等材料，用来提高轴承寿命。,图4-20,机械加工工艺,一般齿轮加工的工艺路线可归纳为：毛坯制造齿坯热处理齿坯加工轮齿加工轮齿热处理轮齿主要表面精加工轮齿的精整加工。 对于常见的盘形圆柱齿轮齿坯的加工，大批大量生产时采用“钻拉多刀车”的工艺方案；成批生产时常采用“车拉车”的工艺方案；单件小批生产时，内孔、端面、外圆的粗、精加工都可在通用车床上进行。 对于精基准的选择，主要是考虑如何保证内外圆的同轴度以及端面与孔轴线的垂直度，常以下两种方法： （1）以内孔作为精基准 通过内孔安装在心轴上，这种方法简单方便，刚性较好，应用普遍。 （2）以外圆作为精基准 当内孔的直径太小或长度太短或不适于定位时，则先加工外圆，再以外圆定位加工内孔。这种方法一般采用卡盘装夹，动作迅速可靠。,三、叉杆零件的加工,叉杆是一些外形不规则的中小型零件，如机床拨叉、连杆、铰链杠杆等。 孔的加工一般有两种方案： 当生产批量不太大时，常采用钻扩铰的典型方案，一次安装下把孔加工出来，孔的尺寸精度容易保证； 当批量较大时，常采用钻拉方案，这样可以提高生产率。平面和槽的加工一般采用粗铣精铣方案，要求不太高时也可以一次铣出。,图4-21,