典型零件加工工艺提要

典型零件加工工艺轴类零件加工.概述1. 轴类零件的功用与结构特点 功用支承传动件、传递扭矩或运动、承受载荷，一定的回转精度 结构回转体零件，长度大于直径光轴、阶梯轴、空心轴、异形轴 曲轴、凸轮轴、偏心轴和花键轴等）刚性轴L/d w 12）挠性轴 12）圆柱面、圆锥面、端面、沟槽、圆弧、螺纹、键槽、花键、其他表面2. 轴类零件的技术要求按功用和工作条件直径精度一一IT69级，可达IT5级。几何形状精度 圆度、圆柱度等）公差的1/2， 1/4相互位置精度 同轴度） 0.01 0.03mm ， 0.0010.005mm表面粗糙度 Ra0.20.8卩m, Ra0.83.2卩m热处理 表面淬火、渗碳淬火等） ，动平衡，探伤，过渡圆角3. 轴类零件的材料及毛坯一般轴类 45 钢，正火、调质、淬火中等精度和转速较高 40Cr 等合金结构钢，调质和表面淬火 高精度轴轴承钢 GCr1 5 、弹簧钢 65Mn ，调质和表面淬火 高转速和重载荷 20CrMnTi 、 20Cr， 38CrMoAl ，渗碳淬火或氮化 结构复杂 曲轴） HT400、QT600、QT450、QT400 一般轴棒料重要轴锻件大型、结构复杂轴铸件单件小批生产自由锻；成批大量生产模锻二.轴类零件的外圆表面加工1. 外圆表面的车削加工1 ）车削外圆各个加工阶段粗车、半精车、精车、精细车2）细长轴外圆表面的车削长径比20）1 ）车削特点刚性差，易弯曲变形和振动 热膨胀，弯曲变形 刀具磨损大2）先进方法 一夹一顶，用$ 4钢丝，避免弯曲力矩 弹性顶尖，避免受热弯曲变形 跟刀架，提高刚度，仔细调整则 大主偏角车刀，k r =75 93 反向进给切削，减少弯曲变形2. 外圆表面的磨削加工粗磨 IT89级，Ra0.81.6卩m精磨 IT67级，Ra0.20.8卩m细磨 精密磨削） IT56级，Ra0.10.2卩m镜面磨Ra0.01卩m1）中心磨削 外圆磨床两顶尖定位2）无心磨削 无心磨床自定位精度IT67级，Ra 0.20.8卩m,位置精度不高，不能加工圆周不连续工件 生产率高，可实现自动磨削，适合于大批量生产。3）砂带磨削砂带磨粒磨削、抛光Ra 0.20.8m,最高Ra 0.02卩m,表面不烧伤。弹性磨削,切削力小,适宜加工细长轴等零件。设备简单,成本低,安全,生产率高3. 外圆表面的精密加工1）高精度磨削 小于 Ra 0.11 m精密磨削 Ra 0.10.051m超精密磨削 Ra 0.05 0.0251 m镜面磨削 Ra 0.011 m实质磨粒微刃等高性参加磨削的磨粒多,微细切屑 半钝化磨粒摩擦抛光钝化期挤压抛光2）超精加工油石加压力振动纵向进给,工件低速回转不重复轨迹 强烈切削阶段一一压强大，油膜被破坏，切削作用强烈 微弱切削阶段一一压强更低，摩擦抛光作用 自动停止切削阶段压强很小,形成油膜，切削作用停止磨粒摩擦抛光，交叉网纹Ra 0.010.1 m,速度低 ,压力小 ,发热少 ,表面不烧伤，不能纠正形状和位置误差3）研磨研具与加工面相对运动，磨粒、研磨剂研去材料机械切削作用磨粒受压刮擦和挤压切除微细材料物理作用磨粒局部压力大高温、挤压作用化学作用研磨剂表面氧化变软，加速研磨运动较复杂一轨迹不重复，Ra 0.010.2卩m提高尺寸形状精度不提高位置精度设备简便生产率低，手研劳动强度大4）滚压滚轮或滚珠一一加压一弹性和塑性变形降低表面粗糙度值Ra 0.050.4卩m）,不提高形状和位置精度金属晶粒变细，纤维状一残余压应力一抗疲劳强度、耐磨性和耐腐蚀性高 设备简单,生产率高,工艺范围广。适用于塑性材料 三轴类零件加工工艺分析1. 车床主轴的加工工艺主要技术要求有： 支承轴颈 A、B :圆度、圆跳动 0.005,接触率70%, IT5级，Ra0.4 莫氏锥孔：圆跳动，近 0.005，远0.01，接触率70%, Ra0.4,淬硬 短锥C和端面D:圆跳动0.008 , Ra0.8，淬硬 配合轴颈：尺寸IT56级，圆跳动0.015 其他表面：定位轴肩与中心线的垂直度，螺纹与中心线的同轴度等材料 4 5钢,毛坯为模锻件,大批量生产主轴加工工艺过程略2. 车床主轴的加工工艺分析 1 ）定位基准的选择最常用两中心孔设计基准基准重合一次安装中能多加工基准统一锥堵或锥堵心轴）尽量减少更换次数 支承轴颈定位基准重合磨锥孔保证相互位置精度 中心孔和支承轴颈互为基准、反复加工的原则 工艺过程实质定位基准的准备和转换的过程2）加工阶段的划分以主要表面 特别是支承轴颈）的加工为主，分： 粗加工阶段调质前的工序 半精加工阶段调质后到表面淬火间的工序 精加工阶段表面淬火后的工序，其它次要表面适当穿插其中3）合理安排热处理工序毛坯锻造正火消除应力，改善切削性能粗加工调质提高力学性能，为表面淬火准备 半精加工表面淬火提高耐磨性4）加工顺序的安排先基准后其它、先粗后精、先主后次、穿插进行的原则：锻造T正火T车端面钻中心孔T粗车T调质T半精车T精车T表面淬火T粗、精磨外圆表面T磨锥孔5）次要表面的加工安排通孔调质、半精车后减少弯曲变形，定位准确，主轴壁厚均匀 花键、键槽精车或粗磨后免断续切削的振动，保护刀具 螺纹局部淬火后淬火变形会影响螺纹和支承轴颈的同轴度 6）主轴锥孔的磨削专用夹具保证加工精度箱体类零件加工一.概述1. 箱体类零件的功用和结构特点功用：基础件保持零部件正确的位置关系，协调运动结构：复杂，壁薄、厚不均匀，内部腔形；有许多精度要求高的轴承支承孔和平面，加工面多，加工难度大2. 箱体类零件的主要技术要求支承孔：尺寸IT6?7，形状精度为孔尺寸公差的一半，Ra1.6?0.4;同轴度 $ 0.01?0.03，平行度 0.03?0.06，中心距土 0.02?0.08装配、定位基面：平面度 0.02?0.1， Ra3.2?0.8平行度、垂直度 300： 0.02?0.1 )孔与面：平行度 0.03?0.13. 箱体类零件的材料毛坯材料：铸铁易成形，切削性能好，价格低，吸振性和耐磨性好焊接单件小批生产，缩短生产周期铸钢件大负荷的箱体铝镁合金或其它铝合金材料特定条件 毛坯：单件小批木模手工造型精度低，余量大大批量金属模机器造型精度高，余量小 铝合金箱体压铸精度很高，余量很小二.箱体零件的平面加工方法1.刨削特点：IT610, Ra12.51.6。结构简单，方便，通用性好，切削速度低，有空行程，单刃加工，生产率低单件小批生产宽刃精刨代刮一一速度低，余量小，变形小，Ra1.60.8，精度高，生产率高2. 铣削特点：IT610, Ra12.50.8，生产率较高方法：端铣刀齿数多，精度高，粗糙度值小;刚性好，生产率高，应用多 周铣通用性好,适用广单件小批应用多3. 磨削特点：速度高、进给量小、IT59, Ra1.60.2半精加工和精加工方法：周磨发热小,排屑与冷却好,精度高,间断进给,生产率低端磨一一磨头刚性好，弯曲变形小，磨粒多，生产率高冷却条件差，磨削精度较低一大批生 产中精度不高零件加工4. 刮研特点：未淬火件,精度 5级以上, Ra0.1 1.6,可存润滑油粗刮为12点/cm2，半精刮为23点/ cm2,精刮可达34点/ cm2劳动强度大，生产率低；力小，变形小，精度表面质量高单件小批三.箱体类零件加工工艺分析1. 车床主轴箱的加工工艺结构：复杂,箱壁薄,加工表面多 平面和孔系） 技术要求：支承孔、装配基面的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度 孔系之间、孔系与装配基面之间的相互位置精度 材料 HT200 ,中批生产。2. 主轴箱的加工工艺分析1）精基准的选择 基准统一优先保证互位置精度,减少夹具设计制造量,降低成本 基准重合避免基准不重合误差,提高相互位置精度1 ）三面定位基准统一,基准重合,保证位置精度定位准确可靠,夹具结构简单,工件装卸方便单件和中小批生产中应用广影响定位面上的加工。2）一面两孔定位面基准重合保证位置精度基准统一五个面上孔或平面定位稳定可靠,夹紧方便,易于实现自动定位和自动夹紧 成批以上生产,用组合机床与自动线加工应用多 两孔定位误差影响位置精度两方案各有优缺点应根据实际生产条件合理确定新工艺：底面开窗口支架伸入箱体；装配时加密封垫片和盖板,用螺钉紧固结构工艺性好：铸造便于型芯的安放加工便于装调刀具、更换导套、测量孔径、观察加工和加切削液 夹具结构简单,刚性好,工件装卸方便,加工精度提高,生产率高 2）粗基准的选择考虑：重要孔余量均匀 旋转零件与箱内壁间隙足够 保持必要外形尺寸定位夹紧可靠。重要孔的毛坯粗基准保证主轴孔、支承孔余量均匀保证各孔轴心线与箱体内壁相互位置单件、中小批划线找正法安装工件大批量专用夹具定位，工件安装迅速，生产率高3）主要表面加工方法的选择平面铣、刨，也可车。批量大组合铣床，生产率高 平面精加工单件小批刮研，精铣或精刨 批量大磨削，组合磨削支承孔扩 -粗铰 -精铰小直径孔粗镗 -半精镗 -精镗铰大直径孔孔IT7 , Ra0.4精密加工一一精细镗、浮动镗、滚压、珩磨4）拟订工艺过程的原则1）先面后孔一一提供可靠精基准，加工余量均匀钻孔可减少钻头偏；扩孔或铰孔防止崩刀；对刀调整方便2）粗精加工一一消除粗加工的切削力、夹紧力、切削热、内应力的影响合理选用设备，提高生产率3）合理安排热处理一一铸造一一人工时效一改善加工性能，消除内应力高精度箱体粗加工后再次人工时效消除内应力人工时效方法加热保温，振动时效5）孔系的加工最常用一一镗模法：浮动联接，精度主要取决于镗模的精度镗杆刚度提高，多刀切削；定位夹紧迅速，生产率高。镗模精度高，制造周期长，成本高，用于成批及大量生产单件小批生产，精度高，结构复杂的箱体孔系一一也采用镗模法孔精度IT7, Ra0.8?1.6;孔距精度土 0.05同轴度和平行度， 0.02?0.03， 0.04?0.05，坐标法：中小批生产数控镗铳床、加工中心生产率高、精度高、适用广，产品试制期短，工序少，简化管理找正法：精度不高，通用机床上借助辅助装置找正一单件小批生产圆柱齿轮加工. 概述1.圆柱齿轮的结构特点功用按一定速比传递运动和动力 结构齿圈直齿、斜齿、人字齿 轮体盘类、套类、轴类、齿条等2. 圆柱齿轮的技术要求分析1 ）圆柱齿轮传动精度要求1 ） 传递运动准确性一转内转角误差小，保证运动准确2） 传递运动平稳性一齿内转角误差小，瞬时变化小，减少振动冲击噪声3）载荷分布均匀性齿面接触良好，载荷分布均匀，以免齿面磨损4）传动侧隙合理性齿面间有间隙，贮存润滑油，补偿变形，以免卡死烧伤 国标 GB10095-88 渐开线圆柱齿轮精度：低精度1、2级一一有待于发展，35级一一高精度，68中等精度，912 分为三个公差组：I公差组：一切向综合误差，一径向综合误差，一齿距累积误差， K个齿距累积误差，一齿圈径向跳动公差，一公法线长度变动公差 n公差组：一一齿切向综合误差，一一齿径向综合误差，一齿形公差， 一一齿距极限偏差，一一基圆齿距极限偏差，一一螺旋线波度公差 川公差组：一齿向公差，一接触线公差，一轴向齿距的法向极限偏差。齿轮副侧隙一一齿厚偏差用 C、D、E、F、G、H、J、K、L、M、N、P、R、S 表示 齿厚的上、下偏差分别用两种字母表示2）圆柱齿轮的齿坯精度要求一一基准孔 或轴）的直径公差，基准端面的端面跳动3. 齿轮的材料、毛坯及热处理1 ）齿轮的材料及热处理一般精度齿轮一一中碳钢、中碳合金钢如45、40Cr）调质或表面淬火低速重载齿轮一一低碳合金钢 如 20CrMnTi ）一渗碳淬火、碳氮共渗 非传力齿轮一一不淬火钢、铸铁、项目塑料等2）齿轮的毛坯 棒料一小尺寸、结构简单、强度低的齿轮锻件强度高、耐磨耐冲击的齿轮，批量小尺寸大自由锻，批量大模锻铸件铸钢件结构复杂、尺寸大的齿轮铸铁件受力小无冲击的开式齿轮，可铸出轮齿4.4.2 齿轮零件的齿形加工成形法铣齿、拉齿、成形磨齿展成法滚齿、插齿、剃齿、珩齿、磨齿1.铣齿齿形铣刀加工齿面m 8指状铳刀精度低，IT9 ， Ra6.33.2，生产率低不需专用设备，铣刀简单，价格低单件或修配生产、低精度齿轮2.滚齿 相当于齿轮齿条的啮合 滚刀蜗杆开槽和铲齿，具有切削刃和后角 旋转齿条连续移动分度圆沿节线作无滑动纯滚动 滚刀切削刃的包络线形成渐开线齿形工艺特点：通用性好可加工模数和压力角相同的直齿轮、斜齿轮，蜗轮精度78级，可达6级，Ra3.21.6。生产率高，应用广质量：传递运动准确性滚刀和齿轮的相对位置和相对运动发生变化 夹具、齿坯误差齿轮偏心径向误差 机床传动链误差展成运动不准确切向误差 传递运动平稳性滚刀制造、安装误差齿形误差 承受载荷均匀性夹具导轨误差，滚刀进给与工件中心不平行齿向误差 滚齿：传递运动准确性较高 切向误差较小） 传递运动平稳性较差 齿形误差较大） 承受载荷均匀性较好 齿向误差较小） 硬质合金滚刀硬齿面半精滚或精滚，精度 7 级，生产率高3. 插齿相当于一对圆柱齿轮相啮合 插齿刀齿轮磨出前后角以形成切削刃，啮合运动包络线形成齿形 工艺特点：应用广加工直齿轮、多联齿轮、内齿轮，扇形齿轮、齿条精度 7 8 级， Ra1.6 往复运动，有空行程，刚度差，生产率较低 多用于中小模数齿轮的加工质量：运动多，传动链复杂，切向误差大传递运动准确性比滚齿低插齿刀制造刃磨方便，精确，齿形误差小传递运动平稳性比滚齿高往复频繁，导轨磨损，刀具刚性差，齿向误差大承受载荷均匀性比滚齿差 轮齿被切削的次数多，即包络线多插齿齿面粗糙度 Ra 值较小硬质合金插齿刀一一加工淬硬齿轮，精度67级，Ra0.40.8, 工艺简单，成本低4. 剃齿相当于一对斜齿轮空间交叉啮合剃齿刀高精度斜齿轮，开槽形成切削刃剃齿刀高速正反转，带工件自由对滚相对滑移，剃下切屑工艺特点：精度 6 7 级， Ra0.8 0.2，生产率高，机床结构简单，操作方便刀具耐用度高，刀具昂贵，修磨难成批大量生产未淬硬齿轮精加工质量：无强制展成运动，对传递运动准确性提高不多或无法提高对传动平稳性和承载均匀性都有较大提高 齿面粗糙度值较小剃前齿形加工以滚齿为好高性能高速钢刀具 锥形砂轮磨齿砂轮修整成假想齿条的齿廓，精度 5 6 级，生产率较高3 蜗杆砂轮磨齿砂轮蜗杆状，运动与滚齿相同，精度45 级，生产率高大批量生产齿轮精加工三. 圆柱齿轮加工工艺分析1. 圆柱齿轮加工工艺过程大致工艺路线：毛坯制造及热处理齿坯加工齿形粗加工齿圈热处理精基准修正齿形精加工检验。2. 圆柱齿轮加工工艺过程分析1 ）定位基准的选择尽量基准重合，基准统一成批生产盘类齿轮内孔和一端面定位基准重合专用心轴定位精度高 尽量在一次安装中同时加工内孔和基准端面 批量小不采用专用心轴，也可选外圆定位，找正轴类齿轮两顶尖孔定位；轴径和一端面定位2）齿坯加工加工工艺轮体结构、技术要求和生产类型 盘类齿轮的齿坯加工：1 ）大批量多刀车拉多刀车 多刀半自动车床一一粗车外圆、端面和内孔 内孔定位、端面支承拉花键孔或圆柱孔 内孔在精密或可胀心轴定位，多刀半自动车床精车外圆、端面2）中小批圆柱孔粗车精车 卧式车床粗车齿坯各部分 一次安装精车内孔和基准端面，保证端面对内孔的圆跳动要求 内孔在心轴定位精车外圆及端面花键孔粗车拉精车 卧式车床一一粗车齿坯外圆、端面和花键底孔 花键底孔定位，端面支承拉花键孔 花键孔在心轴定位精车外圆、端面3 ）齿形加工方案选择8 级以下：调质齿轮滚齿或插齿淬硬齿轮滚 插）齿齿端加工热处理修正内孔 热处理前的齿形加工精度应提高一级67级:剃一珩方案：滚 插）齿一齿端加工一剃齿一表面淬火一修正基准一珩齿生产率高、设备简单成本低成批或大批大量磨齿方案：滚 插）齿一齿端加工一渗碳淬火一修正基准一磨齿生产率低一一单件小批或淬火后变形大的齿轮 硬滚、硬插、硬剃：滚齿一齿端加工一齿面热处理一修正基准一硬滚5 级以上：磨齿4）齿端加工一一倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺 倒圆或倒尖一一易于进入啮合倒棱一一去除齿端锐边，防止淬火后脆硬崩裂5）精基准的修正花键孔一一用推刀修正 圆柱形内孔一一推孔一一生产率高，用于孔末淬硬的齿轮 磨孔一一生产率低，精度高 一一适用于整体淬火齿轮或孔径较大齿厚较薄的齿轮 磨孔以分度圆定位