过程装备制造与检测(化机课程用)教案PPT第3章

精品课件,第三章典型零件的加工（2学时）,3.1轴类零件的加工3.2杆类零件的加工3.3箱体类零件的加工,机器零件种类繁多，但根据结构形式和主要加工要求可以把无数种零件归类为有限的几种，如轴类零件、轮盘类零件、杆类零件、支架类零件和箱体类零件等。同类零件的机械加工工艺过程有其相似性。,精品课件,第一节轴类零件的加工,一.轴类零件的加工概述,（一）轴类零件的功能和结构特点,作用：在机器中，轴类零件主要用来支承传动零件（齿轮、皮带轮等)和传递扭矩。结构特点：1.是回转体零件2.长度大于直径3.一般由同轴线的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹等组成。分类：光轴、阶梯轴、空心轴、曲轴,图3-1轴的种类,精品课件,（一）轴类零件的技术要求,1、直径精度:h5h92、几何形状精度:圆柱度3、相互位置精度：同轴度平行度4、表面粗糙度：配合轴颈支承轴颈,图3-2形位公差符号,精品课件,（二）轴类零件的材料、毛坯和热处理,材料,45：应用最多。如离心机主轴，活塞杆,65Mn40Cr,材料淬透性较好，经热处理后可获得较高的机械性能和耐磨性,20：用于需要内韧外硬的场合。如十字头销，活塞销,毛坯,圆棒料：用于光轴、直径相差不大的阶梯轴,锻件：钢材经过锻造后，能使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，可以得到较高的抗拉、抗弯及扭转强度，,热处理：用以改变零件的金属内部组织，获得必要的机械性能，是主轴加工的重要工序之一。锻件粗加工前退火或正火，以降低材料硬度，改善切削性能，消除锻造内应力，细化晶粒，并使金属组织均匀。主轴粗加工后常进行调质处理，提高综合机械性能。提高轴颈表面和工作表面硬度的表面淬火处理。,高强度球墨铸铁,铸件,精品课件,（一）曲轴的功能、结构和技术要求,二.活塞式压缩机曲轴的加工,压缩机中曲轴将原动机的回转运动变为活塞的往复运动，曲轴在工作中承受周期性的、复杂的交变载荷，其制造质量直接影响到压缩机的工作状态和寿命，严重时甚至会产生断裂事故。因此，曲轴制造时，从毛坯、热处理到机械加工各道工序都要严格保证质量，并需通过磁粉探伤和超声波探伤来检查其表面和内部缺陷。结构见图。由技术要求可知，主要加工表面为主轴颈和曲柄销。为了保证主轴颈与滚动轴承的良好配合，保证曲柄销与连杆大头之间良好的油膜润滑条件，主轴颈和曲柄销尺寸精度(IT67级），圆柱度以及表面粗糙度要求都较高。为了保证皮带轮运转平稳，必须控制与皮带轮配合面相对于两主轴颈公共轴线的径向跳动量。曲柄销与主轴颈轴线间距离，会影响气缸的余隙容积，也需控制其距离偏差值。另外，为了避免活塞在气缸内往复运动时左右摆动必须控制曲柄销轴线与主轴颈轴线的平行度误差。曲轴在工作过程中承受交变应力，钢制曲轴对缺口敏感性强，为防止应力集中，各连接处过渡圆角必须平滑，以提高曲轴的疲劳强度。,图3-3曲柄销与主轴颈轴线不平行的后果,精品课件,图3-4曲轴零件图,技术要求：主轴颈、曲拐轴颈的过渡圆弧必须圆滑光洁，不允许有接头。曲轴不允许有裂纹、毛刺、缩松、气孔和影响质最的夹杂物，其摩擦表面不允许有凹痕和碰伤。磁粉探伤按JB284280中第13条有关规定验收。曲轴的机械性能应符合GB134882的规定，并按JB284280气体压缩机用球墨铸铁件技术条件的要求进行铸造。,精品课件,（二）曲轴的工艺特点,曲轴的工艺特点是由其结构特点决定的。由于曲柄销与主轴须轴线偏移较大距离，使曲轴形状复杂且刚度降低。从曲轴的加工要求来看，加工精度较高和表面粗糙度低，必须在加工过程中采取种种措施，以解决加工要求高与工件刚性差的矛盾。离心力的平衡问题：偏心距的存在使加工各轴颈时由于不平衡而产生离心力，引起工件圆度误差，采用偏心夹具或专用机床加工曲柄销和精磨主轴颈时都要附加配重，保持平衡。采用中心架提高刚性：多拐曲轴刚性很差。加工中由于切削力、夹紧力和离心力的影响，容易弯曲变形。加工时常在中间主轴经部安装中心架，以增强装夹的径向钢度。有时为了避免由于顶针压力而变形，不用后顶针，改用中心架支承。安装撑杆提高轴向刚度：曲柄两内侧面之间安装撑杆，提高工件的轴向刚度，避免工件产生弯曲变形。粗精加工分开：由于曲轴刚性差，粗加工后内应力重新分布引起的变形大，必须将粗精加工分开。,精品课件,（三）定位基准的选择,粗基准的选择：一般曲轴加工的第一道工序是划出主轴颈端面的十字中心线及各待加工表面的轮廓线，然后按划线找正，将曲轴安装在机床上加工。精基准的选择：主要加工表面分为两组。粗、精加工主轴颈及同主轴颈在同一轴线上的其它表面时，采用两端中心孔为统一基准，以保证各表面的同轴度要求。粗、精加工曲柄销时，均以加工过的主轴颈为定位基而，符合定位基准与设计基准重合的原则。确定加工主要表面的工艺路线：加工中心孔粗车主轴上各表面粗车曲柄销表面超声波探伤人工时效修正中心孔精车主轴上各表面精车曲柄销表面淬火磨主轴颈磨曲柄销磁粉探伤。,（四）加工方法,外圆加工：依次为粗车，精车和外圆磨削。设备为普通外圆磨床，曲轴磨床平面加工：先刨后铣。刨床，铣床,精品课件,（五）曲轴机械加工工艺过程的简要分析,分成粗加工，半精加工和精加工三个阶段，在各加工阶段之间插入热处理和探伤工序。两端中心孔及主轴颈分别是加工主轴颈和曲柄销的定位基面。加工主轴颈时所用定位方式随加工阶段不同而异。粗加工时切削力大，为增加工艺系统刚度，采用一头夹于卡盘，另一头用顶针顶住的装夹方式(如工序50）。精加工时，用两端中心孔定位(如工序230)。工序220，应进行尺寸换算确定铣键槽深度。,（六）曲轴的检验,检验是测量和监控曲轴加工质量的一个重要环节。除了工序间检验以外，在全部工序完成之后，应对曲轴的尺寸精度、形状精度和位置精度以及表面粗糙度进行全面检验检验的依据是零件工作图和工艺规程。顺序是先检验外圆尺寸精度、形状精度；用比较法或借助放大镜判断表面粗糙度；然后在专用检验夹具上测量位置误差。批量生产时，若工艺过程稳定，且机床精度较好，有些项目并不必检，常采用抽检的办法；主要配合表面的硬度在热处理车间检验。无损检测：化工机器的重要零件一般都要进行无损探伤，空压机曲轴、连杆、活塞杆、连杆螺栓和十字头销(或活塞销)均应进行无损探伤。对锻件或铸件作超声波探伤，应在粗加工后进行，其表面粗糙度应不高于Ra3.2m；磁粉探伤应在精加工后进行，其表面粗糙度应不高于Ra1.6m。磁粉探伤后会有剩磁，在磁粉探伤后应退磁。,精品课件,表3-1曲轴机械加工典型工艺过程批量：小批材料：45毛坯：自由锻造,精品课件,第二节杆类零件的加工,一.概述,杆类零件基本组成部分：两个带孔的杆体(以连接不同零件)和与杆体连接的杆身，两孔轴线平行且与上、下端面垂直，两杆体的上、下端面不一定在同一水平面上。杆身截面形状：矩形、圆柱形或工字形等。零件的加工表面：主要是圆柱孔及与其轴线垂直的上、下端面。,功能结构,二.往复式压缩机连杆的加工,（一）连杆的功能、结构和技术要求,精品课件,主要技术要求：连杆的主要加工表面有大、小头孔及其端面，大头剖分面，连杆螺栓孔及其端面。1)大、小头孔的精度及表面粗糙度：尺寸精度一般为IT7，圆柱度公差等级不低于7级，Ra2.5m。2)两孔中心距：影响余隙大小，因此也规定了较高要求。3)两孔轴线在两个互相垂直方向上的平行度：在连杆纵向剖面内公差等级不低于6级；在横向剖面不低于7级。4)两螺栓孔轴线的平行度和螺栓孔端面对其轴线的垂直度：平行度公差不低于9级；垂直度公差不低于6级。5）连杆重量偏差不超过图纸规定重量的3%。6）应进行无损探伤,材料：优质碳素结构或合金结构钢，如40,45,40Cr等；球墨铸铁如QT40-10，QT45-5等。毛坯：铸造连杆和锻造连杆。自由锻连杆杆身多为圆形截面。模锻用于中小型连杆的大批大量生产，需较大的锻造设备。铸造连杆适用于杆身为工字形截面，其杆身就不再进行机加工。连杆毛坯两端增加工艺凸台,（二）连杆材料及毛坯,精品课件,图3-6连杆简图,技术要求：连杆成品表面不应有毛刺、裂纹、缩松、气孔等缺陷。连杆重量偏差不大于规定重量的3%。未注铸造圆角为R38连杆大头剖分面对连杆中心线的垂直度误差不大于0.05mm。连杆螺栓孔中心线与其端面垂直度用着色法检查，接触面积不小于70%。,精品课件,为在连杆两端加工出辅助精基准中心孔，需在连杆毛坯两端增加工艺凸台。,图3-7加工连杆的基面选择,精品课件,（三）定位基准的选择,粗基准的选择：连杆加工表面多，相互位置精度要求高，为保证各加工面有足够的加工余量，重要表面有均匀的加工余量以及加工面与非加工面之间正确的相对位置，在批量不大的连杆加工中，通常在毛坯上划线。划对称于杆身对称平面的连杆厚度线，大、小头孔中心线及两端工艺凸台中心孔十字线。杆身中心线和大、小头孔中心线为粗基准。精基准的选择：根据每个加工表面的要求进行选择。基准统一原则.,（四）加工顺序的安排,1.先粗后精2.先基准后其他3.先平面后孔4.先主后次,精品课件,表3-2球铁连杆典型工艺路线,精品课件,（五）连杆的检验,检验大、小头孔轴线平行度检验螺栓孔轴线对其端面的垂直度误差,图3-8螺栓孔轴线与其端面垂直度误差检验,图3-9连杆大小头孔在两个垂直方向的平行度误差检验,精品课件,第三节箱体类零件的加工,一.概述,箱体是机器的基础零件，它将机器中的一些部、零件组成一个整体，并使之保持正确的相对位置，完成必需的运动。常见箱体的结构型式有整体式、分离式等。各种箱体结构比较复杂、箱壁较薄且不均匀、内部腔形，在箱体壁上有各种形状的平面以及较多的轴承支承孔和紧固孔，而这些平面和支承孔的精度较高和粗糙度较低。箱体零件不仅需要加工的部位较多，且加工难度也较大。箱体的加工质量直接影响着机器的性能、精度和寿命。,（一）箱体类零件的功能、结构特点和技术要求,图3-10几种箱体零件结构简图(a)-组合机床主轴箱(b)-减速箱(c)-汽车后桥分速器,精品课件,主要技术要求：1）支承孔的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度：达不到要求会使轴承和箱体上的孔配合不好，工作时引起振动和噪声。支承孔的公差等级一般为IT6，粗糙度Ra1.60.8m。几何形状精度要求高时，应不超过孔公差的1/21/3。2）支承孔之间的孔距尺寸精度及相互位置精度：孔距尺寸精度及平行度要求，同轴度要求3）主要平面的形状精度、相互位置精度和表面粗糙度要求：.箱体的主要平面大多是装配基面或加工时的定位基面，其加工质量直接影响箱体与其它零部件总装时的相对位置和接触刚度，影响箱体加工时的定位精度，因而对主要平面有较高的平面度和较低粗糙要求。4）支承孔与主要平面的尺寸精度和相互位置精度：箱体上各支承孔对装配基面有一定的尺寸精度与平行度要求，对端面有垂直度要求。,材料：铸铁；钢板焊接；镁铝合金或其他合金毛坯：,（二）箱体类零件的材料和毛坯,精品课件,二.L型压缩机机身的加工,作用：作为传动零件的定位和导向部分。如曲轴支承在机身主轴承孔中，十字头体以机身滑道孔导向。作为压缩机承受力的部分。压缩机中的作用力，有内力与外力两类。内力是作用在活塞和气缸盖上的气体压力，外力是运动部件质量惯性力。-作为气缸的支承，并连接某些辅助部件如润滑系统、盘车系统和冷却系统等，以组成整台机器。结构：主要技术要求：,（一）机身作用、结构和主要技术要求,精品课件,图3-11机身零件图,主轴承孔,机身滑道孔,精品课件,表3-3机身技术要求,精品课件,（二）定位基准的选择,粗基准的选择：机身形状复杂，加工表面多，相互位置精度要求高，非加工表面也较多，铸造机身一般均要划线。通过划线，可以检查毛坯尺寸，判断毛坯是否合格，合理分配各主要加工面的加工余量，并保证加工面与非加工面之间较为正确的相对位置。L型压缩机机身在加工中有两次划线。第一饮是划全线也叫立体划线。使滑道孔及主轴承孔加工余量均匀，并且使两轴线相互垂直，且在同一平面内。再以主轴承孔和滑道孔为基准，划其它部位加工线。第二次是划各法兰上的螺孔线。,表3-4机身主要加工表面的定位基面与加工方法,精品课件,图3-12机身划线图,精品课件,精基准的选择：a)加工两轴承孔