典型零件加工工艺.ppt

第3章 典型零件加工工艺,本章要点: 轴类零件的加工工艺特点； 箱体类零件加工工艺特点； 套类零件的加工工艺特点； 圆柱齿轮加工工艺特点。,3.1轴类零件的加工,教学重点： 掌握轴类零件的结构特点； 掌握车床主轴加工工艺过程； 掌握轴类零件加工过程中常用夹具。 教学难点： 轴类零件加工工艺过程设计。,3.1轴类零件的加工,3.1.1概述 1.轴类零件的功能和结构特点 2.轴类零件的技术要求 （1）尺寸精度。 （2）相互位置精度。 （3）几何形状精度。 （4）表面粗糙度。,3.1轴类零件的加工,3.轴类零件的材料与热处理 一般轴类零件常用中碳钢，如45钢，经正火、调质及部分表面淬火等热处理，得到所要求的强度、韧性和硬度。 对中等精度而转速较高的轴类零件，一般选用合金钢（如40Cr等），经过调质和表面淬火处理，使其具有较高的综合力学性能。 对在高转速、重载荷等条件下工作的轴类零件，可选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢，经渗碳淬火处理后，具有很高的表面硬度，心部则获得较高的强度和韧性。 对高精度和高转速的轴，可选用38CrMoAl钢，其热处理变形较小，经调质和表面渗氮处理，达到很高的心部强度和表面硬度，从而获得优良的耐磨性和耐疲劳性。,3.1轴类零件的加工,轴类零件的毛坯： 常采用棒料、锻件和铸件等毛坯形式。 一般光轴或外圆直径相差不大的阶梯轴采用棒料； 对外圆直径相差较大或较重要的轴常采用锻件； 对某些大型的或结构复杂的轴（如曲轴）可采用铸件,图31 CA6140车床主轴简图,3.1轴类零件的加工,3.1.2车床主轴加工工艺分析 1.车床主轴技术条件的分析 主轴支轴承颈的技术要求 主轴工作表面的技术要求 空套齿轮轴颈的技术要求 螺纹的技术要求 主轴各表面的表面质量要求,3.1轴类零件的加工,工 序 名 称 备料 模锻 热处理 铣端面钻中心孔 粗车外圆 热处理 车大端各外圆 仿形车小端各部 钻48深孔 车小端内锥孔（配1：20锥堵） 12. 车大端锥孔、车外短锥及端面 13. 钻大端端面各孔 14. 热处理 15. 精车各外圆并切槽（两端锥堵定心）,16. 粗磨外圆 17. 粗磨莫氏6号内锥孔（重配莫氏6号锥堵） 18. 粗铣和精铣花键 19.铣键槽 20. 车大端内侧面，车三处螺纹（配螺母） 21. 精磨各外圆及E、F两端面 22. 粗磨两处1：12外锥面 23. 精磨两处1：12外锥面和D端面及短锥面等 24. 精磨莫氏6号内锥孔（卸锥堵） 25. 钳工 26. 检验,2.车床主轴的机械加工工艺过程,3.1轴类零件的加工,3.车床主轴加工工艺过程分析 主轴毛坯的制造方法 锻件，还可获得较高的抗拉、抗弯和抗扭强度。 主轴的材料和热处理 45钢，普通机床主轴的常用材料，淬透性比合金钢差，淬火后变形较大，加工后尺寸稳定性也较差，要求较高的主轴则采用合金钢材料为宜。 毛坯热处理 采用正火，消除锻造应力，细化晶粒，并使金属组织均匀。 预备热处理 粗加工之后半精加工之前，安排调质处理，提高其综合力学性能 最终热处理 主轴的某些重要表面需经高频淬火。 最终热处理一般安排在半精加工之后，精加工之前，局部淬火产生的变形在最终精加工时得以纠正。,3.1轴类零件的加工,加工阶段的划分 粗加工阶段 用大的切削用量切除大部分余量，及时发现锻件裂纹等缺陷。 半精加工阶段 为精加工作好准备 精加工阶段 把各表面都加工到图样规定的要求。 粗加工、半精加工、精加工阶段的划分大体以热处理为界。,3.1轴类零件的加工,工序顺序的安排 毛坯制造正火车端面钻中心孔粗车调质半精车表面淬火粗、精磨外圆粗、精磨圆锥面磨锥孔。,3.1轴类零件的加工,在安排工序顺序时，还应注意下面几点： 外圆加工顺序安排要照顾主轴本身的刚度，应先加工大直径后加工小直径，以免一开始就降低主轴钢度。 就基准统一而言，希望始终以顶尖孔定位，避免使用锥堵，则深孔加工应安排在最后。但深孔加工是粗加工工序，要切除大量金属，加工过程中会引起主轴变形，所以最好在粗车外圆之后就把深孔加工出来。 花键和键槽加工应安排在精车之后，粗磨之前。如在精车之前就铣出键槽，将会造成断续车削，既影响质量又易损坏刀具，而且也难以控制键槽的尺寸精度。 因主轴的螺纹对支承轴颈有一定的同轴度要求，故放在淬火之后的精加工阶段进行，以免受半精加工所产生的应力以及热处理变形的影响。 主轴系加工要求很高的零件，需安排多次检验工序。检验工序一般安排在各加工阶段前后，以及重要工序前后和花费工时较多的工序前后，总检验则放在最后。,3.1轴类零件的加工,定位基准的选择 以两顶尖孔作为轴类零件的定位基准，既符合基准重合原则，又能使基准统一。 为了保证支承轴颈与两端锥孔的同轴度要求，需要应用互为基准原则。 在精磨莫氏6号内锥孔的定位方法中，采用了专用夹具，机床主轴仅起转递扭矩的作用，排除了主轴组件本身的回转误差，因此提高了加工精度。 精加工主轴外圆表面也可用外圆表面本身来定位，既在安装工件时以支承轴颈表面本身找正。,3.1轴类零件的加工,4.主轴加工中的几个工艺问题 锥堵和锥堵心轴的使用 对于通孔直径较小的轴，可直接在孔口倒出宽度不大于2mm的60度锥面，代替中心孔。 当主轴锥孔的锥度较小时，就常用锥堵 当锥度较大时，可用带锥堵的拉杆心轴,图35 带有锥堵的拉杆心轴,图34 锥堵,3.1轴类零件的加工,顶尖孔的修磨 用铸铁顶尖研磨。 用油石或橡胶砂轮夹在车床的卡盘上，用装在刀架上的金刚钻将它的前端修整成顶尖形状 用硬质合金顶尖刮研,3.1轴类零件的加工,外圆表面的车削加工 主轴各外圆表面的车削通常分为粗车、半精车、精车三个步骤 单件小批生产采用普通卧式车床； 成批生产多用带有液压仿形刀架的车床或 液压仿形车床； 大批大量生产则采用液压仿形车床或多刀半自动车床。,3.1轴类零件的加工,主轴深孔的加工 一般把长度与直径之比大于5的孔称为深孔。 深孔加工比一般孔加工要困难和复杂，原因是： 刀具细而长，刚性差，钻头容易引偏； 排屑困难； 冷却困难，钻头散热条件差，容易丧失切削能力。 生产实际中一般采取下列措施来改善深孔加工的不利因素： 用工件旋转、刀具进给的加工方法，使钻头有自定中心的能力； 采用特殊结构的刀具深孔钻，以增加其导向的稳定性和适应 深孔加工的条件； 在工件上预加工出一段精确的导向孔，保证钻头从一开始就不 引偏； 采用压力输送的切削润滑液并利用在压力下的冷却润滑液排出 切屑。,3.1轴类零件的加工,主轴锥孔加工 主轴前端锥孔和主轴支承轴颈及前端短锥的同轴度要求高，因此磨削主轴的前端锥孔，常常成为机床主轴加工的关键工序。 主轴各外圆表面的精加工和光整加工 主轴的精加工都是用磨削的方法，安排在最终热处理工序之后进行，用以纠正在热处理中产生的变形 ，最后达到所需的精度和表面粗糙度。,3.1轴类零件的加工,轴类零件的检验 轴类零件在加工过程中和加工完以后都要按工艺规程的技术要求进行检验。检验的项目包括表面粗糙度、硬度、尺寸精度、表面形状精度和相互位置精度。 表面粗糙度和硬度的检验 精度检验,作 业,1.主轴结构特点和技术要求有哪些？ 2.车床主轴毛坯常用的材料有哪几种？对于不同的毛坯材料在加工各个阶段应如何安排热处理工序？这些热处理工序起什么作用？ 3.试分析车床主轴加工工艺过程中，如何体现“基准重合”、“基准统一”等精基准选择原则？ 4.顶尖孔在主轴机械加工工艺过程中起什么作用？为什么要对顶尖孔进行修磨？ 5.轴类零件上的螺纹、花键等的加工一般安排在工艺过程的哪个阶段？,作 业,编制图示小滑板丝杠轴的机械加工工艺规程。其生产类型为中批生产，材料45钢，需调质处理。,3.2 箱体零件加工,教学重点： 掌握箱体类零件的结构特点； 掌握箱体类零件加工工艺。 教学难点： 箱体类零件加工工艺的制订； 箱体类零件加工夹具的选择。,3.2 箱体零件加工,3.2.1概述 1.箱体零件的功用和结构特点 箱体是机器的基础零件，它将机器和部件中的轴、齿轮等有关零件连接成一个整体，并保持正确的相互位置，以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。因此箱体的加工质量直接影响机器的工作精度、使用性能和寿命。,3.2 箱体零件加工,2.箱体零件的主要技术要求 孔径精度 孔与孔的位置精度 孔和平面的位置精度 主要平面的精度 表面粗糙度,3.2 箱体零件加工,3.箱体的材料及毛坯 箱体材料一般选用HT200HT400的各种牌号的灰铸铁。 在单件生产或某些简易机床的箱体，为了缩短生产周期和降低成本，可采用钢材焊接结构。 精度要求较高的坐标镗床主轴箱可选用耐磨铸铁，负荷大的主轴箱也可采用铸钢件。,3.2 箱体零件加工,4.箱体零件结构工艺性 （1） 通孔内又以孔长L与孔径D之比L/D1 1.5 的短圆柱孔工艺性为最好；L/D5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。 （2）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。 （3）相贯通的交叉孔的工艺性也较差， （4）盲孔的工艺性最差,3.2 箱体零件加工,3.2.2箱体平面及孔系的加工方法 1.箱体的平面加工 箱体平面加工的常用方法有刨、铣和磨三种。 2.箱体孔系的加工方法 平行孔系的加工 保证各平行孔轴心线之间以及轴心线与基面之间的尺寸精度和相互位置精度 找正法 坐标法 镗模法,3.2 箱体零件加工,同轴孔系的加工 利用已加工孔作支承导向 利用镗床后立柱上的导向套支承导向 采用调头镗 交叉孔系的加工 交叉孔系的加工主要技术要求是控制相关孔的垂直度误差。成批生产中多采用镗模法，垂直度误差主要由镗模保证。单件小批生产时，一般靠普通镗床工作台上的90o对准装置并借助找正来加工。,3.2 箱体零件加工,3.2.3箱体机械加工工艺过程分析 1.箱体零件机械加工工艺过程 （1）铸造 （2）时效 （3）油漆 （4）铣顶面A （5）钻、扩、铰2-8H7工艺孔 （6）铣两端面E、F及前面D （7）铣导轨面B、C （8）磨顶面A （9）粗镗各纵向孔,3.2 箱体零件加工,2.箱体类零件机械加工工艺过程分析 拟定箱体类零件机械加工工艺过程的基本原则为： 先面后孔的加工顺序 加工阶段粗、精分开 工序间安排时效处理 选择箱体上的重要基准孔作粗基准,作 业,1.箱体零件的结构特点和主要技术要求有哪些？为什么要规定这些要求？ 2.选择箱体零件的粗、精基准时应考虑哪些问题？ 3.孔系有哪几种？其加工方法有哪些？ 4.如何安排箱体零件的加工顺序？一般应遵循哪些原则？,3.3 套筒零件加工,教学重点： 掌握套类零件的结构特点； 掌握套类零件加工工艺。 教学难点： 套类零件加工工艺的制订。,3.3 套筒零件加工,图3-25常见的套筒零件,3.3 套筒零件加工,3.3.1概述 1.套筒类零件的功用与结构特点 零件结构不太复杂，主要表面为同轴要求较高的内、外旋转表面；多为薄壁件，容易变形；零件尺寸大小各异，但长度一般大于直径，长径比大于5的深孔比较多。,3.3 套筒零件加工,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和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。其直径尺寸精度一般为IT7,精密轴承套为IT6；形状公差一般应控制在孔径公差以内，较精密的套筒应控制在孔径公差的1/31/2,甚至更小。对长套筒除了有圆度要求外，还对孔的圆柱度有要求。套筒零件的内孔表面粗糙度Ra为2.50.16m，某些精密套筒要求更高，Ra值可达0.04m。 （2）外圆的技术要求。 外圆表面一般起支承作用，通常以过渡或过盈配合与箱体或机架上的孔相配合。外圆表面直径尺寸精度一般为IT6IT7，形状公差应控制在外径公差以内，表面粗糙度Ra为50.63m。 （3）各主要表面间的相互位置精度 内外圆之间的同轴度。 孔轴线与端面的垂直度。套筒端面如果在工作中承受轴向载荷，或是作为定位基,3.3 套筒零件加工,3.套筒类零件的材料要求与毛坯 套筒零件常用材料是铸铁、青铜、钢等。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内部浇注一层巴氏合金等材料，用来提高轴承寿命。 套筒零件毛坯的选择，与材料、结构尺寸、生产批量等因素有关。直径较小（如d20mm）的套筒一般选择热轧或冷拉棒料，或实心铸件。直径较大的套筒，常选用无缝钢管或带孔铸、锻件。生产批量较小时，可选择型材、砂型铸件或自由锻件；大批量生产则应选择高效率、高精度毛坯，必要时可采用冷挤压和粉末冶金等先进的毛坯制造工艺。,3.3 套筒零件加工,1.套筒零件的机械加工工艺过程,图326液压缸体简图,3.3 套筒零件加工,2.套筒零件机械加工工艺分析 液压油缸体的技术要求 加工方法的选择 保证套筒零件表面位置精度的方法 防止套筒变形的工艺措施,3.3 套筒零件加工,3.深孔加工 孔的长度与直径之比L/D5时，一般称为深孔。深孔按长径比又可分为以下三类： L/D=520属一般深孔。如各类液压刚体的孔。这类孔在卧式车床、钻床上用深孔刀具或接长的麻花钻就可以加工。 L/D=2030属中等深孔。如各类机床主轴孔。这类孔在卧式车床上必须是用深孔刀具加工。 L/D=30100属特殊深孔。如枪管、炮管、电机转子等。这类孔必须使用深孔机床或专用设备，并使用深孔刀具加工。,3.3 套筒零件加工,深孔加工的具体特点 冷却； 排屑； 易产生歪斜。 深孔加工时的排屑方式 内冷外排屑方式 内排屑方式,3.3 套筒零件加工,图326液压缸体简图,作 业,套筒类零件的深孔加工有何工艺特点？针对其特点应采取什么工艺措施？ 薄壁套筒零件加工时容易因夹紧不当产生变形，应如何处理？ 编制图3-42所示套筒零件的机械加工工艺过程。其生产类型为中批生产，材料为HT200。,3.4圆柱齿轮加工,教学重点： 掌握齿轮常用的加工方法； 掌握齿轮加工工艺 教学难点： 正确设置齿轮加工工艺,3.4圆柱齿轮加工,3.4.1概述 1.圆柱齿轮的功用与结构特点 圆柱齿轮因使用要求不同而有不同形状，可以将它们分成是由轮齿和轮体两部分构成。 2.圆柱齿轮的材料及毛坯 对于低速、轻载或中载的不重要的齿轮，常用45钢，正火或调质处理，一般对齿面进行表面淬火处理。 对于速度较高，受力较大或精度较高的齿轮，常采用20Cr、40Cr、20CrMnTi 铸铁和非金属材料可用于制造轻载齿轮 齿轮毛坯的形式主要有棒料、锻件和铸件。,3.4圆柱齿轮加工,3.圆柱齿轮的技术要求 齿轮传动精度 齿侧间隙 齿坯基准面的精度 表面粗糙度 3.4.2圆柱齿轮加工的主要工艺问题 1.定位基准的选择与加工 齿轮加工时的定位基准应符合基准重合与基准统一的原则，对于小直径的轴齿轮，可采用两端中心孔为定位基准；对于大直径的轴齿轮，可采用轴颈和一个较大的端面定位；对带孔齿轮，可采用孔和一个端面定位。,3.4圆柱齿轮加工,2.齿形加工 （1）无屑加工 热轧、冷轧、压铸、注塑、粉末冶金 （2）切削加工 仿形法 数铣刀铣齿； 齿轮拉刀拉齿 成形砂轮磨齿 展成法 滚齿 插齿 剃齿 珩齿 挤齿 磨齿,3.4圆柱齿轮加工,3.4.3圆柱齿轮加工工艺分析,图3-39 双联齿轮,作 业,1.圆柱齿轮规定了哪些技术要求和精度指标？它们对传动质量和加工工艺有什么影响？ 2.齿形加工的精基准应如何选择？齿轮淬火前精基准的加工和淬火后精基准的修整通常采用什么方法？ 3.滚齿、插齿、磨齿的工作原理及工艺特点各是什么？它们各适用于什么场合？ 4.编制图示双联齿轮的机械加工工艺过程。其生产类型为单件小批生产，材料45，齿部高频淬火48HRC。,