机械零件加工工艺的分析与研究.doc

目 录摘 要2一、 机械零件加工工艺概述3（1）、机械零件加工工艺概述3 （2）、机械零件加工工艺特征3二、各种主要机械零件的加工工艺分析4（1）轴类零件的加工工艺分析41.1轴类零件的毛坯和材料41.2轴类零件一般加工要求及方法41.3轴类零件加工的工艺分析51.4轴类零件加工分析51.5切削用量和走刀顺序51.6保证加工精度的方法6（2）箱体类零件的加工工艺分析62.1箱体类零件的技术要求分析62.2箱体类零件的加工工艺过程62.3箱体类零件的加工工艺过程分析6（3）齿轮零件的加工工艺分析73.1普通精度齿轮加工工艺分析73.2齿轮加工工艺过程分析7三、 机械加工工艺对加工精度的影响8（1） 热变形对加工精度的影响8（2）受力变形对加工精度的影响8（3）几何精度对加工精度的影响8结 语9参考文献 9致 谢10机械零件加工工艺的分析与研究摘 要 随着科学技术技术突飞猛进的发展，数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术在机械制造业的发展起着越来越重要的作用，数控机床已经成为零件加工的主要工具之一，解决了机械制造中常规加工技术无法解决复杂型面零件的加工，使机械制造的发展进入了一个新的阶段。本文通过对机械零件加工工艺的研究，针对常见的机械零件的加工，进行了工艺方案的分析，确定主要常见零件的加工方法等，希望通过对本文的研究，能够对机械零件加工工艺起到一定的帮助。 关键词 ： 机械零件 加工 工艺 分析1、 机械零件加工工艺概述（1）、机械零件加工工艺概述 1.确定毛坯在加工机械零件之前首先要选料、确定毛坯。正确选择毛坯的删选加工方法，这样有利于提高机械零件加工的合格率和利用率。在选择毛坯时，应考虑零件的复杂程度、生产批量的大小、技术要求等方面的因素。在通常情况下，主要应以生产类型来决定。2.对零件进行工艺分析。本环节主要包括以下几点内容：第一、分析零件的材质、热处理及机械加工的工艺性;第二、分析零件主要加工尺寸、类型等方面的内容;第三、分析加工零件的作用及技术要求。3.制订机械加工工艺路线。本环节主要包括以下几点内容：第一、制订工艺路线;第二、选择定位基准;第三、确定各表面的加工方法。4.选择机床及工、夹、量、刃具。加工不同的机械零件要对机床以及相关工具进行调试与校准，争取做到开工前的设备准备充足，以免出现加工过程中的失误与材料浪费。（2）、机械零件加工工艺特征对零件的特征进行全面、系统而准确地分类有着重要的意义，它可以以使工作人员能够更加方便地获取零件的工艺和制造方面的信息等。因此，对零件特征的分类要具有以下的要求。第一，不同的特征之间要存在相互联系;第二，特征分类覆盖面要广，特征描述要体现高效、简易。本文从加工的角度来对零件的特征进行了合理的分类，主要分为形状特征、材料特征、精度特征、工艺特征、制造资源特征。第一，形状特征，它是零件的加工特征中最主要的、种类最多的特征， 主要是用来描述零件中具有一定功能的几何形状。第二，材料特征，主要用于材料的类型、热处理要求与硬度值等信息的描述。第三，精度特征， 用于描述加工零件的尺寸公差、形状公差、位置公差和表面粗糙度等方面的信息。第四，工艺特征，主要是对工序步骤、装夹定位、切削用量、加工余量和走刀路线等工艺规则的信息集合。第五，制造资源特征，是对机床设备、定位和夹具装置的资源集合。二、各种主要机械零件的加工工艺分析（1）轴类零件的加工工艺分析 轴类零件是旋转体零件，所以，这种类型的零件在加工过程中是经常遇到的零件之一。根据轴类零件结构形状的不同，它可分为空心轴、阶梯轴、光轴和曲轴等。现将轴类零件的加工工艺分析如下。1. 1轴类零件的毛坯和材料第一，轴类零件的毛坯。 大型轴或结构复杂的轴采用铸件，常用圆棒料和锻件。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。 第二，轴类零件的材料。轴类零件材料是由很多种类型组成的，常用的有45钢、轴承钢GCr15、低碳合金钢、弹簧钢65Mn等。1.2轴类零件一般加工要求及方法第一，轴类零件加工工艺规程注意点。工艺规程制订得是否合理，直接影响到劳动生产率和经济效益。在制订机械加工工艺规程中，须注意以下几点。一是零件图工艺分析，要研究产品装配图，要做好技术要求的相关准备工作；二是精基准选择，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准，使定位基准与测量基准重合；三是粗基准选择，选牢固可靠表面为粗基准，应选非加工表面作为粗基准。同时，粗基准不可重复使用；四是渗碳件加工工艺路线，一定要做到加工顺序正确。因此，在制订工艺规程时，尽量采用先进加工方法，制订出合理的工艺规程。 第二，轴类零件加工工艺方法概述。轴类零件加工工艺方法主要包括以下几点：一是采用车削细长轴的车刀。一般车刀前角和主偏角较大，精车用刀常有一定的负刃倾角，以减小径向振动和弯曲变形，使切屑流向待加工面。二是采用反向进给。这样刀具施加于工件上的进给力方向朝向尾座，大大减少了由于工件伸长造成的弯曲变形。三是采用跟刀架。 采用跟刀架能抵消加工时径向切削分力的影响，使跟刀架的中心与机床顶尖中心保持一致，从而减少切削振动和工件变形。四是改进工件的装夹方法。在高速、大用量切削时，有使工件脱离顶尖的危险。采用卡拉法可避免这种现象的产生。 第三，轴类零件加工顺序的几个问题。处理好基准定位之后，我们还需要注意加工顺序的几个问题：一是铣花键和键槽等次要表面的加工一般安排在精车外圆之后;二是深孔加工应安排在调质后进行，可以有效避免热处理变形对孔的形状的影响;三是数控车削加工，采用数控加工设备为生产的现代化提供了基础，数控车削加工既提高了加工精度，又保证了生产的高效率;四是外圆表面的加工顺序，应先加工大直径的外圆，然后加工小直径外圆。1.3轴类零件加工的工艺分析第一，轴类零件加工的工艺路线。轴类零件加工的工艺路线主要为：一是粗车半精车精车;二是粗车半精车粗磨精磨;三是粗车半精车精车金刚石车;四是粗车半精粗磨精磨光整加工。第二，典型加工工艺路线。主要为：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。第三，轴类零件加工的定位基准和装夹。主要包括以下几点：一是以工件的中心孔定位。中心孔不仅是车削时的定为基准，又符合基准统一原则。二是以外圆和中心孔作为定位基准。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。三是以带有中心孔的锥堵作为定位基准。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。生产中，锥堵安装后一般不得拆下和更换，直至加工完毕。四是以两外圆表面作为定位基准，可消除基准不重合而引起的误差。在加工空心轴的内孔时，可用轴的两外圆表面作为定位基准。1.4轴类零件加工分析第一，零件设备的选择。数控车床具有加工精度高、刚性良好，能够加工尺寸精度要求较高的零件，能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿。根据零件的工艺要求，一般可以选择采用步进电动机形式半闭环伺服系统。这类车床设置三爪自定心卡盘，适合车削较长的轴类零件。第二，零件毛坯、材料的分析。材料的分析。塑性、提供冷切削加工、强度、硬度、机械性能都跟工件的材料有关，所以选择适合的零件毛坯、材料是非常关键的。毛坯的分析。轴类零件的毛坯有棒料、锻件和铸件三种。铸件：适用于形状复杂的毛坯。锻件：适用与零件强度较高，形状较简单的零件。第三，确定工件的定位与夹具方案。在装夹工件时，应考虑以下几种因素：结构设计要满足精度要求;抵抗切削力由足够的刚度;易于定位和装夹;尽可能采用通用夹具，必须时才设计制造专用夹具;易于切削的清理。1.5切削用量和走刀顺序第一，零件设备的选择。数控车床具有加工精度高、刚性良好，能够加工尺寸精度要求较高的零件，能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿。根据零件的工艺要求，一般可以选择采用步进电动机形式半闭环伺服系统。这类车床设置三爪自定心卡盘，适合车削较长的轴类零件。第二，零件毛坯、材料的分析。材料的分析。塑性、提供冷切削加工、强度、硬度、机械性能都跟工件的材料有关，所以选择适合的零件毛坯、材料是非常关键的。毛坯的分析。轴类零件的毛坯有棒料、锻件和铸件三种。铸件：适用于形状复杂的毛坯。锻件：适用与零件强度较高，形状较简单的零件。第三，确定工件的定位与夹具方案。在装夹工件时，应考虑以下几种因素：结构设计要满足精度要求;抵抗切削力由足够的刚度;易于定位和装夹;尽可能采用通用夹具，必须时才设计制造专用夹具;易于切削的清理。1.6保证加工精度的方法采取相应的误差预防或误差补偿等有效的工艺可以控制对零件加工精度的影响。第一，采用合适的切削液。切削液主要包括非水溶性切削液和水溶性切削液。第二，刀具半径的选定。一是刀具较小时不能用较大的切削量加工。二是刀具的半径R比工件转角处半径大时不能加工（2）箱体类零件的加工工艺分析2.1箱体类零件的技术要求分析第一，表面粗糙度。一般箱体零件装配基面表面粗糙度为1.6m，主要孔表面粗糙度为0.8m。第二，孔与平面间的位置精度。一般箱体零件主轴孔中心线对装配基面的平行度误差为0.04mm。第三，孔系的技术要求。对孔轴线间的尺寸精度、平行度、垂直度误差等，均应有较高的要求。孔的几何形状误差控制在尺寸公差范围之内。第四，平面的精度要求。2.2箱体类零件的加工工艺过程箱体零件的典型加工路线为：平面加工-孔系加工-次要面加工2.3箱体类零件的加工工艺过程分析第一，箱体加工定位基准的选择。一是粗基准的选择。一般宜选箱体的重要孔的毛坯孔作粗基准。由于铸造时内壁和轴孔是同一个型心浇铸的，因此实际生产中，一般以轴孔为粗基准。二是精基准的选择。精基准的选择一般优先考虑基准重合原则和基准同一原则。第二，主要表面的加工方法选择。一是箱体的主要加工表面有平面和轴承支承孔。二是箱体上公差等级为IT 7级精度的轴承支承孔，一般需要经过34次加工。箱体平面的粗加工和半精加工主要采用刨削和铣削，也可采用车削。当孔的加工精度超过IT 6级，还应增加一道精密加工工序。第三，箱体加工顺序的安排。一是先面后孔的原则。由于箱体上的孔分布在平面上，所以先加工平面对孔加工有利。二是先主后次的原则。对于次要孔与主要孔相交的孔系，必须先完成主要孔的精加工，再加工次要孔。三是孔系的数控加工。车床主轴箱体的孔系也可选择在卧式加工中心上加工，因为它减少了装夹次数，提高了生产率。（3）齿轮零件的加工工艺分析3.1普通精度齿轮加工工艺分析齿轮加工工艺与加工过程还是比较繁琐的，在加工过程中可以分为若干个加工环节。一般情况下，加工的第一阶段是齿坯最初进入机械加工的阶段，这个阶段虽然处于初加工，但是却很关键。第二阶段是齿形的加工。这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段。加工的第三阶段是热处理阶段。在这个阶段中主要对齿面的淬火处理。加工的最后阶段是齿形的精加工阶段。在这个阶段中首先应对定位基准面进行修整，以修整过的基准面定位进行齿形精加工，可以使定位准确可靠，以达到精加工的目的。3.2齿轮加工工艺过程分析第一，基准的选择。一般基准的选择可分为：对于空心轴，用两端孔口的斜面定位;带轴齿轮主要采用顶点孔定位;孔径大时则采用锥堵。对带孔齿轮在齿面加工时常采用以下两种定位、夹紧方式。为了减少齿轮加工过程中的定位误差，在加工齿轮时应注意以下几点：一是需要加工的齿轮定位端面与定位孔或外圆应在一次装夹中加工出来;二是需要加工的齿轮在内孔定位时，其配合间隙应近可能减少，以利于精确度的提高;三是需要加工的齿轮、车床应选择基准重合、统一的定位方式。第二，齿轮毛坯零件的加工处理。齿轮零件的加工应注意对其毛坯的加工处理，在这一环节过程中我们要注意以下几点：一是当齿轮毛坯零件以齿顶圆直径作为测量基准时，必须严格控制齿顶圆的尺寸精度。二是保证齿轮毛坯零件定位端面和定位孔或外圆相互的垂直度。三是需要提高齿轮内孔的制造精度，减小与夹具心轴的配合间隙。第三，齿形及齿端加工。齿形加工方案的选择取决齿轮精度等级、设备条件、表面粗糙度、硬度等。齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺等方式。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。3、 机械加工工艺对加工精度的影响（1）热变形对加工精度的影响有三种热变形会对加工精度产生较大的影响：第一种，刀具热变形对加工精度的影响。降低刀具热变形常会使用以下两个方法：一是在刀具上涂抹润滑剂;二是选用合理的切削参数。第二种，机床热变形对加工精度的影响。所以女要采取相应措施降低因机床热变形对加工精度的影响。第三种，工件热变形对加工精度的影响。（2）受力变形对加工精度的影响解决这类问题的方法是适当地减小作用在工艺系统上的外力，增加工艺系统的刚度，这样就可适当缓解外力对加工工艺系统的影响。（3）几何精度对加工精度的影响在对机械零件进行切削加工工艺时，主轴往往会出现回转误差，这种误差会影响零件的加工精度。除此之外，刀具也会出现同样的问题。所以，机床和刀具在使用的过程中要进行定期的检查。结 语在机械零件制造业中，其组成零件的材料、结构和技术要求各不相同，各种工具的用途和性能也不同。所以，各种零件的加工工艺是不同的。在各种零件中，最常见的有齿轮类、箱体类和轴类零件等，本文通过对这几种常见的机械零件加工工艺进行了分析与研究 参考文献1刘剑峰.薄壁零件加工工艺研究J. 科技创新与应用， 2012. 2陈玉重.关于机械设备维修与检测的研究J. 科技致富向导，2012.3陈海.数控滚齿机的三轴联动PLC控制研究D. 苏州大学， 2011.4祝文琴.多功能弹性管接头的研制D. 江苏大学，2013.致 谢本研究及学位论文是在我的导师潘旭全老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。潘老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向潘老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。