第四节典型零件加工工艺.ppt

第四节典型零件的加工工艺 一 轴类零件的加工工艺1 轴类零件的功用及结构特点轴类零件是典型的机器零件 用来支承传动件 传递运动和扭矩 结构类型如下图所示 第四节典型零件加工 2 轴类零件的技术要求1 尺寸精度主要轴颈 指配合 支承轴颈 的尺寸精度 一般为IT9 IT6 机床主轴支承轴颈的尺寸精度为IT5 甚至更高 2 几何形状精度主要有圆度 圆柱度的要求 一般控制在尺寸公差以内 3 位置精度支承轴颈之间有同轴度要求 工作表面 配合表面对支承轴颈有跳动要求 4 表面粗糙度 一般为Ra0 8 0 16 m 5 热处理为了获得具有一定强度 硬度和耐磨性及其它特殊要求的零件 通常要按排热处理及表面处理 一般常采用的热处理方法有 正火 调质 高频淬火等 为表面的美观和防腐 还按排有电镀 发蓝等表面处理方法 6 其它要求对高速回转的轴零件应有静 动平衡的要求 对有安全要求的轴件 应按排探伤检查 3 轴类零件的材料与毛坯1 轴类零件的材料常用材料为45 钢 中等精度 速度较高的轴件如专用机床主轴则采用40Cr 强度高 尺寸大的轴零采用30CrMnSi 35CrMnTi 40CrMnTi等合金调质钢 高速重载工作条件下的轴零件 则采用20钢 20Cr 20CrMnTi等低碳或低碳合金钢经渗碳后淬火 以获得具有较高的抗弯曲疲劳强度和较高的表面硬度 冲击韧性和心部硬度 2 轴类零件的毛坯常用毛坯为棒料和锻件 形状复杂的轴如曲轴 毛坯一般为铸件 对同一轴零件 生产条件不同 工艺过程不同 不同结构的轴零件 生产条件相同 工艺过程也有所不同 但拟定工艺过程的方法是相同的 一 不同生产批量下轴零件工艺过程特点1 所用机床设备不同1 单件小批生产 使用通用机床设备 如车削多采用普通车床 铣削多采用普通铣床 钻削多采用普通钻床等 2 大批大量生产 使用高效率专用机床设备如车削多采用转塔 自动 半自动多刀车床 液压仿形车床和数控车床 铣削多采用多工位或回转工作台专用高效率铣床及组合铣床 龙门铣床等 钻削多采用多刀 组合刀具的专用高效率组合钻床等 2 工序集中与分散的程度不同1 单件小批生产机械加工工序相对集中 如外圆的车削 阶梯轴上各外圆 台阶面都可集中在一道工序内完成 件数很少时阶梯轴上各外圆 台阶面的粗精加工也都高度集中在一道工序内完成 2 大批大量生产 则采用工序分散 以便组成流水作业 提高加工的生产率 3 定位中心孔的加工方法不同1 单件小批量生产 中心孔在普通车床上加工 如图 4所示 2 大批大量生产 中心孔在专用机床上加工 如图 5所示 图 4 图 5 4 毛坯的制造方法不同1 单件小批量生产 锻件毛坯为自由锻 铸件毛坯为木模砂型手工造形方法制造的毛坯 2 大批大量生产 锻件毛坯为模锻 铸件毛坯为高效率毛坯制造方法制造的毛坯 如金属模砂型机器造形方法制造的毛坯 二 传动轴中批生产的工艺过程传动轴的零件图如图所示 三 拟定轴零件工艺过程中的几个问题 一 中心孔的修研作为轴零件在加工过程中的主要定位精基准 对保证加工精度起着重要的作用 但是 在加工过程中力的作用 及热处理的影响 都会使中心孔定位面产生变形 将直接影响定位精度 为此 须对中心孔进行修研 其方法有 1 硬质合金顶尖修研一般在车床上进行 一端硬质合金顶尖 另一端普通顶尖 工件安装在两定尖之间 工人手持工件不动硬质合金顶尖在车床主轴带动下回转 由硬质合金顶尖 如图 8所示 上的棱边切除掉一层微薄的金属 从而校正了中心孔的定位精度 此种修研方法 生产率较高 一般2 5秒即完成修研 加工质量高 圆度达0 001mm 粗糙度Ra0 63 0 32 m 适用于一般精度轴类零件中心孔的修研 2 用油石或橡胶砂轮顶尖修研如图 9所示 修研时间约1 2分钟锥面圆度误差2 1 mRa0 16 0 08 m 适用于精密工具 量具的中心孔的修研 但磨具磨耗快 图 9 图 8 3 铸铁顶尖修研修研精度高 但效率低 适用于大型精度要求特高的轴类零件中心孔的修研 二 花键的加工1 花键铣削1 单件小批生产 花键在普通铣床上铣削 铣削方法有以下两种 盘铣刀铣花键如图 10所示 图 10 铣削步骤 先两个三面刃铣刀铣花键的两个侧面 接下来铣空刀槽 最后用成形铣刀铣花键内径 这种方法加工精度和生产率都较低 多用于单件小批生产 飞刀铣花键如图 11所示 图 11 铣削步骤 先用镶硬质合金成形刀具铣出花键槽 再用镶硬质合金的两把偏刀铣花键的两个侧面 这种加工方法生产率和加工质量都有所提高 刀头镶硬质合金 铣削速度较高 因此 称为 飞刀铣花键 2 大批大量生产 花键在花键铣床上 采用展成法加工 加工质量好 生产效率高 2 花键磨削对加工质量要求高 淬硬的花键 还需要按排磨削加工 单件小批生产在普通磨床上磨削 大批大量生产在专用花键磨床上磨削 在普通磨床上磨花键如图 12所示 单件小批生产轴零件的工艺过程由于生产批量小为简化工艺管理 降低成本 往往采用通用机床设备 工序集中的原则拟定轴零件的机械加工工艺过程 图 12 单件小批生产 轴零件工艺过程举例 小轴的零件图如图 13所示 图 13 工序工序内容机床 1车端面 钻中心孔 粗车各外圆 半精车各外圆 切槽 倒角 车螺纹车床2磨 30 0 0065 35 0 008及 5 0 008外圆至尺寸要求 靠磨 50台阶面 外圆磨床3检验 二 齿轮零件的加工工艺 一 齿轮零件的结构特点单齿轮圈齿轮的结构工艺性最好 双联和三联的多齿圈齿轮 加工方法受限制 轮缘间的轴向距离较小 一般只能选插齿加工 二 机械加工的一般工艺过程加工一个精度较高的圆柱齿轮 大致要经过如下工艺路线 毛坯制造及热处理 齿坯加工 齿形加工 齿端加工 轮齿热处理 定位面的精加工 齿形精加工 1 齿轮的材料及热处理 1 中碳结构钢 如45钢 进行调质或表面淬火 改善了金相组织 可加工性 但可淬透性 一般只用于齿面表面淬火 2 中碳合金结构钢 如40Cr 进行调质或表面淬火用 于制造速度较高 载荷较大 精度高的齿轮 3 渗碳钢 如20Cr 20CrMnTi 经渗碳淬火 齿面硬度可达HRC58 63 而芯部韧性 适于制作高速 中载或具有冲击载荷的齿轮 4 铸铁及其它非金属材料 如夹布胶木与尼龙等 这些材料强度低容易加工 适用于制造轻载荷的传动齿轮2 毛坯制造 1 尺寸较小 结构简单而且对强度要求不高的钢制造齿轮可采用轧棒做毛坯 2 强度 耐磨性和耐冲击要求较高的齿轮多采用锻件 生产批量小或尺寸大的齿轮采用自由锻造 批量较大的中小齿轮则采用模锻 3 尺寸较大 直径大于400 600mm 且结构复杂的齿轮 常采用铸造方法制造毛坯 小尺寸而形状复杂的齿轮可以采用精密铸造或压铸方法制造毛坯 3 齿坯加工大批大量生产的齿坯加工 大批大量加工中等尺寸齿坯时 采用钻 拉 多刀车的工艺方案 以毛坏外圆及端面定位进行钻孔或扩孔 以端面支承进行拉孔 以内孔定位在多刀半自动车床上粗 精车外圆端面 切槽及倒角等 成批生产的齿坯加工成批生产齿坯时 常采用 车 拉 的工艺方案 以齿坯外圆或轮毂定位 粗车外圆 端面和内孔 以端面支承拉出内孔 或花键孔 以内孔定位精车外圆及端面等 单件小批生产的齿坯加工 单件小批生产齿轮时 一般齿坯的孔 端面及外圆的粗 精加工都在通用车床上经两次安装完成 但必须注 意将内孔和基准面的精加工放在一次安装内完成 以保证相互间的位置精度 4 齿形加工 1 级精度以下的齿轮调质齿轮用滚齿或插齿就能满足要求 对于淬硬齿轮可采用 滚 插 齿 齿端面加工 淬火 校正内孔的加工方案 但在淬火前齿形加工精度应提高一级 2 级精度齿轮对于齿面不需淬硬齿轮采用 滚 插 齿 齿端加工 剃齿的加工方案 对于淬硬齿面的齿轮可采用 滚 插 齿 齿端加工 剃齿 表面淬火 校正基准 珩齿 3 级以上精度的齿轮粗滚齿 精滚齿 齿端加工 淬火校正基准 粗磨齿 精磨齿 5 齿端加工齿轮的齿端加工的方式有倒圆 倒尖 倒棱和去毛刺安排在齿形淬火之前 通常在滚 插 齿之后进行6 齿轮的热处理可分为齿坯的预备热处理和轮齿的表面淬硬热处理 齿坯的热处理通常为正火和调质 正火一般安排在粗加工之前 调质则安排在齿坯加工之后 为延长齿轮寿命 常常对轮齿进行表面淬硬热处理 根据齿轮材料与技术要求不同 常安排渗碳淬火和表面淬火等热处理 7 精基准校正拉孔和磨孔 8 齿轮精加工以磨过 修正后 的内孔定位 在磨齿机上磨齿面或在珩齿机上珩齿 盘状圆柱齿轮加工工艺过程举例盘状圆柱齿轮如图 所示 1 零件的技术要求 1 齿轮外径 64Kg对孔 20H轴线的径向跳动允差0 025mm 2 端面 对 20H轴线的端面跳动允差0 01mm 3 轮齿的精度等级为7 Dc 齿轮的模数m 2 齿数Z 30 2 工艺分析该零件为单件小批生产 根据本身尺寸要求 齿坯 粗车 精车 钻 粗镗 半精镗 精镗 轮齿加工 滚齿 齿端加工 剃齿的工艺方案 3 基准的选择为保证表面 64Kg 端面 都与孔 20H轴线的位置精度要求 只要在一次装夹工件内完成 64h 端面 和 孔 20H轴线的精加工 所以要以 36孔外圆为精基准 粗车大外圆 端面 精镗孔 加工这个零件的粗基准是 64h外圆面 4 工艺过程 幻灯片6 幻灯片6 三箱体类零件的加工 功用 箱体类零件通常作为箱体部件装配时的基准零件 它将一些轴 套 轴承和齿轮等零件装配起来 使其保持正确的相互位置关系 以传递转矩或改变转速来完成规定的运动 因此 箱体类零件的加工质量对机器的工作精度 使用性能和寿命都有直接的影响 箱体零件结构特点 多为铸造件 结构复杂 壁薄且不均匀 加工部位多 加工难度大 箱体零件的主要技术要求 轴颈支承孔孔径精度及相互之间的位置精度 定位销孔的精度与孔距精度 主要平面的精度 表面粗糙度等 箱体零件材料及毛坯 箱体零件常选用灰铸铁 汽车 摩托车的曲轴箱选用铝合金作为曲轴箱的主体材料 其毛坯一般采用铸件 因曲轴箱是大批大量生产 且毛坯的形状复杂 故采用压铸毛坯 镶套与箱体在压铸时铸成一体 压铸的毛坯精度高 加工余量小 有利于机械加工 为减少毛坯铸造时产生的残余应力 箱体铸造后应安排人工时效 箱体加工工艺的安排安排箱体的加工工艺 应遵循先面后孔的工艺原则 对剖分式减速箱体还应遵循组装后镗孔的原则 因为如果不先将箱体的对合面加工好 轴承孔就不能进行加工 另外 镗轴承孔时 必须以底座的底面为定位基准 所以底座的底面也必须先加工好 箱体加工中的运输和装夹箱体的体积 重量较大 故应尽量减少工件的运输和装夹次数 为了便于保证各加工表面的位置精度 应在一次装夹中尽量多加工一些表面 工序安排相对集中 箱体零件上相互位置要求较高的孔系和平面 一般尽量集中在同一工序中加工 以减少装夹次数 从而减少安装误差的影响 有利于保证其相互位置精度要求 四 套筒零件的加工工艺过程以195Z型柴油机上的调速套筒为例 柴油机年产量为20000台 1 工艺分析 孔 25H9 钻 扩 铰 或钻拉达到 因大批生产从生产率和经济性考虑可用钻 拉 止口 36K6 车削为了保证 36K6和 25H9的同轴度 先把孔加工好 然后以孔为基准来加工外圆 槽16相对 25H9的位置精度要求 可以选用 25H9为基准加工槽来保证 其它的外圆面 端面等都可以车削取得 幻灯片12 2 基准选择 为了保证