壳体加工知识 PPT课件

壳体加工知识 1 壳体的重要性 汽车作为一种商品 在驾驶室里首先触摸的就是变速操纵杆 变速器性能好坏直接影响使用者对整车的评价 而变速器壳体是变速器的基础零件 它把齿轮传动部件 差速器总成以及换档机构接合成一个整体 壳体的加工质量对变速器总成的寿命 噪音 换档轻便灵活性等重要性能指标起决定作用 2 壳体的作用 1 支承并包容各种传动零件 如齿轮 轴 轴承等 使它们能够保持正常的运动关系和运动精度 箱体还可以储存润滑剂 实现各种运动零件的润滑 2 安全保护和密封作用 使箱体内的零件不受外界环境的影响 又保护机器操作者的人生安全 并有一定的隔振 隔热和隔音作用 3 使机器各部分分别由独立的箱体组成 各成单元 便于加工 装配 调整和修理 4 改善机器造型 协调机器各部分比例 使整机造型美观 3 加工精度对性能的影响 1 箱体的主要平面是装配基准 并且往往是加工时的定位基准 所以 应有较高的平面度和较小的表面粗糙值 否则 直接影响箱体加工时的定位精度 影响箱体与机座总装时的接触刚度和相互位置精度 一般箱体主要平面的平面度在0 1 0 03mm 表面粗糙度Ra2 5 0 63um 各主要平面对装配基准面垂直度为0 1 0 03mm 2 孔的尺寸精度 几何形状精度和表面粗糙度箱体上的轴承支承孔本身的尺寸精度 形状精度和表面粗糙度都要求较高 否则 将影响轴承与箱体孔的配合精度 使轴的回转精度下降 也易使传动件 如齿轮 产生振动和噪声 一般机床主轴箱的主轴支承孔精度为IT7 IT6 表面粗糙度值为Ra2 5 0 63um 4 加工精度对性能的影响 3 主要孔和平面相互位置精度同一轴线的孔应有一定的同轴度要求 各支承孔之间也应有一定的孔距尺寸精度及平行度要求 否则 不仅装配有困难 而且使轴的运转情况恶化 温度升高 轴承磨损加剧 齿轮啮合精度下降 引起振动和噪声 影响齿轮寿命 支承孔之间的孔距公差为0 12 0 05mm 平行度公差应小于孔距公差 一般在全长取0 1 0 04mm 同一轴线上孔的同轴度公差一般为0 04 0 01mm 支承孔与主要平面的平行度公差为0 1 0 05mm 主要平面间及主要平面对支承孔之间垂直度公差为0 1 0 04mm 5 壳体加工的材料 铸铁 壳体材料一般选用HT100 400的各种牌号的灰铸铁 而最常用的为HT200 灰铸铁不仅成本低 而且具有较好的耐磨性 可铸性 可切削性和阻尼特性 在单位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 此外 精度要求较高的坐标镗床主轴箱则选用耐磨铸铁 负载大的主轴箱也可以采用铸钢件 6 铝合金 4 1铝合金的特点 硬度小 导热性好 适于高速切削 用硬质合金刀具加工铝合金 切削速度可达1000m min 目前国内专机采用的切削速度一般都在250m mim左右 熔点低 在切削加工中容易形成积屑瘤 使被加工零件的尺寸精度和表面粗糙度受到影响 此外铝合金在对精度高 光洁度要求高时 只能采用精镗 精铣 而不能用磨削加工 因此加工铝合金的刀具应刃磨得很锋利 光洁 这样可避免形成积屑瘤 此外 精加工不宜用陶瓷刀具 因为氧化了的Al2O3与刀具材料相同 造成摩擦阻力大 也容易出现积屑瘤 噪音 铝具有吸音性能 音响效果也较好 所以广播室 现代化大型建筑室内的天花板等也采用铝 7 铝合金 温度变化对铝合金的影响铝合金的热膨涨系数大 零件切削时温度升高尺寸增大 切削后温度降低尺寸减小 镁合金钢材铸钢 有一定的强度 良好的塑性和韧性 较好的导热性和焊接性 机加工性能也较好 但铸造时容易氧化与热裂 8 表面粗糙度 表面粗糙度 零件微观表面高低不平的程度 产生的原因 1 切削时刀具与工件相对运动产生的磨擦 2 机床 刀具和工件在加工时的振动 3 切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹 4 加工时零件表面发生塑性变形 9 表面粗糙度对零件质量的影响 零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大 主要有以下几个方面 1 零件表面粗糙 将使接触面积减小 单位面积压力加大 接触变形加大 磨擦阻力增大 磨损加快 2 表面粗糙度影响配合性质 对于间隙配合 表面粗糙易磨损 造成间隙迅速加大 对于过盈配合 在装配时 可使微小凸峰挤平 有效过盈量减少 使配合件强度降低 3 零件表面粗糙 低谷处容易聚积腐蚀性物质 且不易清除 造成表面腐蚀 4 当零件承受载荷时 凹谷处易产生应力集中 以致产生裂纹而造成零件断裂 10 表面粗糙度符号的意义及应用 11 加工顺序的安排 1 基准先行 原则基准表面先加工 为后续工序作可靠的定位 如轴类零件第一道工序一般为铣端面钻中心孔 然后以中心孔定位加工其它表面 2 先面后孔 原则当零件上有较大的平面可以用来作为定位基准时 总是先加工平面 再以平面定位加工孔 保证孔和平面之间的位置精度 这样定位比较稳定 装夹也方便 并可避免粗糙面钻孔引起的偏斜 12 加工顺序的安排 3 先主后次 原则先加工主要表面 位置精度要求较高的基准面和工作表面 后加工次要表面 如键槽 螺孔 紧固小孔等 次要表面一般在主要表面达到一定精度后 最终精加工之前 4 先粗后精 原则对于精度要求较高的零件 按由粗到精的顺序依次进行 逐步提高加工精度 这一点对于刚性较差的零件 尤其不能忽视 13 其他工序安排 热处理工序的安排 1 粗加工前的预备热处理 消除组织的不均匀 细化晶粒 改善金属的切削加工性能 有退火 正火和调质 2 中间工序间的时效退火热处理 消除残余应力引起工件的变形 3 精加工前的最终热处理 获得零件使用上所需要的力学性能 表面硬度和抗蚀性 如淬火 渗碳 渗氮等 因淬火变形大 最终做磨削加工 辅助工序安排 1 检验工序 重要工序的前后 送往外车间之前 最终检验 确保质量 2 清洗和去毛刺 淬火工序之前 全部完工之后 3 消磁等 根据需要做消磁 平衡等安排 14 对壳体加工装夹与定位的选择 装夹 定位 夹紧定位 使工件在机床或夹具中占有正确位置的过程 夹紧 工件定位后将其固定 使其在加工过程中不致因切削力 重力和惯性力的作用而偏离正确的位置保持定位位置不变的操作 装夹 工件从定位到夹紧的全过程 装夹工件时 一般是先定位后夹紧 而在三爪卡盘上安装工件时 定位与夹紧是同时进行的 15 定位 在机械加工中 无论采用哪种安装方法 都必须使工件在机床或夹具上正确地定位六点定位 任何一个未被约束的物体 在空间有六个自由度 而要使物体在空间有确定的位置 必须约束这六个自由度六点定位原理一个自由的物体 它对三个相互垂直的坐标系来说 有六个活动可能性 其中三种是移动 三种是转动 习惯上把这种活动的可能性称为自由度 因此空间任一自由物体共有六个自由度 如图所示 物体的六个自由度 欲使工件在空间取得唯一位置 则必须限制六个自由度 这就是六点定位原理 工件需限制几个自由度 需限制哪几个自由度 16 工件的四种定位形式 1 完全定位 工件的六个自由度完全被限制的定位称为完全定位 2 不完全定位 按加工要求 允许有一个或几个自由度不被限制的定位称为不完全定位 3 欠定位 按工序的加工要求 工件应该限制的自由度而未予限制的定位 称为欠定位 在确定工件定位方案时 欠定位时绝对不允许的 4 过定位 工件的同一自由度被二个或二个以上的支撑点重复限制的定位 称为过定位 在通常情况下 应尽量避免出现过定位 17 基准及其分类 用于确定零件上其他点 线 面的位置所依据的那些点 线 面 设计图样上所采用的基准就是设计基准 在加工时用于工件定位的基准 称为定位基准 在加工中或加工后用来测量工件时所采用的基准 在装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置所采用的基准 加工 测量 装配过程中使用的基准 18 定位基准的选择 壳体定位基准的选择 直接关系到壳体上各个平面与平面之间 孔与平面之间 孔与孔之间的尺寸精度和位置精度要求是否能够保证 在选择基准时 首先要遵守 基准重合 和 基准统一 的原则 同时必须考虑生产批量的大小 生产设备 特别是夹具的选用等因素 通常在加工中心中定位多采用一面两销定位 19 壳体的加工 1 箱体的平面加工箱体平面的粗加工和半精加工常选择刨削和铣削加工 刨削箱体平面的主要特点是 刀具结构简单 机床调整方便 在龙门刨床上可以用几个刀架 在一次安装工件中 同时加工几个表面 于是 经济地保证了这些表面的位置精度 箱体平面铣削加工的生产率比刨削高 在成批生产中 常采用铣削加工 当批量较大时 常在多轴龙门铣床上用几把铣刀同时加工几个平面 即保证了平面间的位置精度 又提高了生产率 2 主轴孔的加工由于主轴孔的精度比其它轴孔精度高 表面粗糙度值比其它轴孔小 故应在其它轴孔加工后再单独进行主轴孔的精加工 或光整加工 20 最终工序所使用的刀具都具有径向 浮动 性质 这对提高孔的尺寸精度 减小表面粗糙度值是有利的 但不能提高孔的位置精度 孔的位置精度应由前一工序 或工步 予以保证 从工艺要求上 精镗和半精镗应在不同的设备上进行 若设备条件不足 也应在半精镗之后 把被夹紧的工件松开 以便使夹紧压力或内应力造成的工件变形在精镗工序中得以纠正 3 孔系加工车床箱体的孔系 是有位置精度要求的各轴承孔的总和 其中有平行孔系和同轴孔系两类 平行孔系主要技术要求是各平行孔中心线之间以及孔中心线与基准面之间的尺寸精度和平行精度根据生产类型的不同 可以在普通镗床上或专用镗床上加工 坐标法加工孔系 许多工厂在单件小批生产中也广泛采用 特别是在普通镗床上加装较精密的测量装置 如数显等 后 可以较大地提高其坐标位移精度 壳体的加工 21 加工中心常用的刀具及特性 加工中心上所采用的刀具要根据被加工零件的材料 几何形状 表面质量要求 热处理状态 切削性能及加工余量等 来选择刀具 通常刀具铣削加工的要求有以下几点 1 高硬度 硬度是刀具材料最基本的性能 其硬度必须高于工件材料的硬度 方能将工件上多余的金属切削掉 2 高耐磨性 高耐磨性是刀具抵抗磨损的能力 在剧烈的摩擦下刀具磨损要小 尤其是当一把刀具加工的内容很多时 若刀具不耐用而磨损较快 就会影响工件的加工质量和加工精度 3 足够的强度和韧度 切削时刀具要能承受各种压力与冲击 一般用抗弯强度和冲击来衡量材料强度与韧度的高低 22 刀具特性 4 高耐热性与化学稳定性 高耐热性 是指刀具在高温下仍能保持原有的硬度 强度 韧度以及耐磨性 化学稳定性 是指高温下不易与加工材料或周围介质发生化学反应的能力 包括抗氧化能力 化学稳定性越高 刀具磨损越慢 加工表面质量越好 5 数控刀具还应实现快速更换 刀具材料有高速钢 硬质合金钢和其他加工材料 陶瓷 人造金刚石和立方氮化硼都以广泛应用于刀具当中 23 常见的刀具 面铣刀 方肩铣刀 整体硬质合金铣刀 仿形铣刀 24 常见的刀具 三面刃和螺纹铣刀 钻头 丝锥 铰刀 25 加工后的检测与测量 测量是指以确定被测量对象量值为目的的全部操作 一个完整的测量过程应包括被测对象 计量定位 测量方法和测量精度4个方面要素 测量对象 主要指几何量 包括长度 角度