典型工件车削工艺分析

1 第十一单元典型零件的工艺分析 课题四 典型工件车削工艺分析 2 教学目标 掌握在不同生产类型 不同精度要求的生产中 轴类零件加工工艺过程拟定的方法和步骤 基本能够编制中等复杂程度轴类零件的工艺规程 3 教学的重点 难点 方法 重点 难点 教学用具 多媒体课件 投影仪 教学课时2课时 掌握轴类零件加工工艺过程拟定的方法和步骤 根据零件的技术要求灵活地选择粗 精基准和确定加工工序顺序 4 轴类零件的功用与结构特点 轴类零件的功用 轴类零件结构特点 5 轴的种类 6 2 轴类零件的主要技术要求 1 尺寸精度轴类零件的尺寸精度主要是指直径和长度的精度 直径方向的尺寸 若有一定配合要求 比其长度方向的尺寸要求严格得多 因此 对于直径的尺寸常常规定有严格的公差 主要轴颈的直径尺寸精度根据使用要求通常为IT6 IT9 甚至为IT5 至于长度方向的尺寸要求则不那么严格 通常只规定其基本尺寸 2 几何形状精度轴颈的几何形状精度是指圆度 圆柱度 这些误差将影响其与配合件的接触质量 一般轴颈的几何形状精度应限制在直径公差范围之内 对几何形状精度要求较高时 要在零件图上规定形状公差 7 位置精度保证配合轴颈 装配传动件的轴颈 对于支承轴颈 装配轴承的轴颈 的同轴度 是轴类零件相互位置精度的普遍要求 其次对于定位端面与轴心线的垂直度也有一定要求 这些要求都是根据轴的工作性能制定的 在零件图上注出位置公差 普通精度的轴 配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动一般为0 01 0 03mm 高精度轴为0 001 0 005mm 4 表面粗糙度随着机器运转速度的增快和精密等级的提高 轴类零件的表面粗糙度要求也越来越高 一般支承轴颈的表面粗造度为Ra0 63 0 16um 配合轴颈的表面粗造度为Ra2 5 0 63um 2 轴类零件的主要技术要求 8 轴类零件的材料 毛坯及热处理 材料 毛坯 9 热处理 锻造毛坯在加工前 均需安排正火或退火处理 使钢材内部晶粒细化 消除锻造应力 降低材料硬度 改善切削加工性能 调质一般安排在粗车之后 半精车之前 以获得良好的物理力学性能 表面淬火一般安排在精加工之前 这样可以纠正因淬火引起的局部变形 精度要求高的轴 在局部淬火或粗磨之后 还需进行低温时效处理 10 轴类零件工艺分析 11 零件工艺分析 12 零件工艺分析 13 零件工艺分析 14 零件工艺分析 15 零件工艺分析 16 1 精密机床主轴零件的加工工艺特点 对于精密机床主轴 不仅一些主要表面的精度和表面质量要求很高 而且精度也要求稳定 这就使得精密主轴在材料选择 工艺安排 热处理等方面具有一些特点 下面以高精度磨床砂轮主轴的加工为例来讨论精密主轴加工的工艺特点 图为某高精度磨床砂轮主轴的简图 17 图6 6高精度磨床砂轮主轴简图 磨床砂轮主轴 18 主要技术要求如下 1 支承轴颈60 0 025 0 035mm表面的圆度和圆柱度均为0 001mm 两轴颈相对径向圆跳动为0 001mm 2 安装砂轮的1 5锥面相对支承轴颈的径向圆跳动为0 001mm 锥面涂色检验时 应均匀着色 接触面积不得小于80 3 前轴肩的端面圆跳动为0 001mm 4 两端螺纹应直接磨出 5 材料为38CrMoAlA 渗氮处理后的硬度为HRC65 19 下料 锻造 退火 粗加工 调质 切试样件 金相组织检查 合格后才能转入下道工序 半精加工 低温时效 去应力 粗磨 低温时效 去应力 研磨中心孔 半精磨 磁力探伤 氮化 研磨中心孔 精磨 超精磨 精密氮化轴类零件的加工工艺路线 20 图6 6高精度磨床砂轮主轴简图 21 为满足以上技术要求 采取以下加工工艺路线 1 锻造毛坯 2 毛坯退火处理 3 粗车外圆 外圆径向圆跳动应小于0 2mm 4 调质 外圆径向圆跳动应小于1mm 5 割试样 在M36 3左端割取 并在零件端一面和试样外圆作相同编号 6 在试样任意位置钻出 3mm的孔 22 7 平磨试样两面 将试样送淬火车间进行金相检查 待检查合格后 零件方可转下道工序加工 试样由淬火车间保存 备渗氮检查 8 精车外圆 外圆径向圆跳动小于0 1mm 留磨削加工余量0 7 0 8mm 9 铣键槽至尺寸深度 10 除应力处理 11 研磨顶尖孔 表面粗糙度为Ra0 63 m以下 用标准顶尖着色检查 接触面积为60 12 粗磨外圆 留精磨加工余量0 06 0 08mm 23 13 渗氮处理硬度 HRC65 深度0 3mm 渗氮后进行磁力探伤 各外圆径向圆跳动不大于0 03mm 键槽应加保护 不使渗氮 14 研磨顶尖孔 表面粗糙度为Ra0 32 m 接触面积为65 15 半精磨外圆 加工余量不大于0 01mm 16 磨螺纹 17 精研顶尖孔 表面粗糙度为Ra0 32 m 接触面积为75 18 精磨外圆 在恒温室内进行 尺寸达公差上限 24 19 研顶尖孔 表面粗糙度为Ra0 32 m 接触面积为80 用磨床顶尖检查 20 终磨外圆 磨削过程中允许研顶尖孔 在恒温室内进行 室温20 1 充分冷却 表面粗糙度和精度达到图样要求 25 从上面工艺路线可以看出精密主轴加工有以下特点 1 主要表面的加工工序分得很细 如支承轴颈 60 0 025 0 035mm表面经过粗车 精车 粗磨 精磨和终磨多道加工工序 其中还穿插一些热处理工序 以减少由内应力所引起的变形 2 顶尖孔要多次修研 先后安排了四次修研顶尖孔工序 而且逐步使顶尖孔的表面粗糙度值减小 以提高接触精度 最后一次以终磨外圆的磨床顶尖来检验顶尖孔的接触 精度 小结 26 3 合理安排热处理工序 为保证渗氮处理的质量和主轴精度的稳定 渗氮处理前需安排调质和消除应力两道热处理工序 调质处理对渗氮主轴非常重要 因为对渗氮主轴 不仅要求调质后获得均匀细致的索氏体组织 而且要求离表面0 8 0 10mm的表面层内的铁素体含量不得超过5 表层铁素体的存在 会造成渗氮脆性 引起渗氮质量下降 故渗氮主轴在调质后 必须每件割试样进行金相组织的检查 不合格者不得转入下道工序加工 渗氮主轴由于渗氮层很薄 渗氮前如果主轴内应力消除不好 渗氮后会出现较大的弯曲变形 以至渗氮层的厚度不够抵消磨削加工时纠正弯曲变形的余量 所以精密主轴渗氮处理前 都要安排除应力工序 对于非渗氮精密主轴 虽然表面淬火前不必安排除应力处理 但是在淬火及粗磨后 为了稳定淬硬钢中的残余奥氏体组织 使工件尺寸稳定和消除加工应力 需要安排低温人工时效 时效的次数视零件的精度和结构特点而定 27 4 精密主轴上的螺纹在螺纹磨床上直接磨出 为了避免装卸砂轮和带轮时将螺纹碰伤 一般要求对螺纹部分进行淬火处理 但若对已车好的螺纹进行淬火 则会因应力集中而产生裂纹 故精密主轴上的螺纹多