电子教案-学习情景2套筒类零件机械加工工艺编制

1、20122012年年3 3月月 给定任务：给定任务：图图2-1所示为一轴承所示为一轴承套，材料为套，材料为ZQSn6-6-3 ，每批数量为，每批数量为400只。试编制其机只。试编制其机械加工工艺规程。械加工工艺规程。图图2-1 轴承套轴承套 任务分析：任务分析：1. 套筒类零件的功用及结构特点套筒类零件的功用及结构特点 其常用的结构形式如图2-2所示。 (a) 滑动轴承套 (b) 滑动轴承套 (c) 钻套 (d) 轴承衬套 (e) 气缸套 (f) 液压缸图图2-2 套筒类件的结构形式套筒类件的结构形式 任务分析：任务分析：2. 套筒类零件技术要求套筒类零件技术要求 1）内孔与外圆的精度要求2）

2、几何形状精度要求3）位置精度要求3. 轴承套的技术要求轴承套的技术要求 外圆对内孔的径向圆跳动公差为0.01；左端面对孔轴线的垂直度公差为0.01。由此可见，该零件的内孔和外圆的尺寸精度和位置精度要求均较高。基础理论知识：基础理论知识：一、套筒类零件内孔的加工方法一、套筒类零件内孔的加工方法（一）钻、扩、铰孔 1. 钻孔钻孔 1）钻床）钻床 有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床三种（图有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床三种（图2-3）。）。(a) 台式钻床 (b) 立式钻床 (c) 摇臂钻床图图2-3 钻床钻床基础理论知识：基础理论知识：2）麻花钻如图2-4 (a) 锥柄麻花钻 (b) 直柄麻花钻 (c

3、) 麻花钻的切削部分图图2-4 标准高速钢麻花钻标准高速钢麻花钻基础理论知识：基础理论知识：3）钻孔方法与工艺特点）钻孔方法与工艺特点有以下两种：一种是在钻床、镗床上钻孔，刀具旋转并进给，有以下两种：一种是在钻床、镗床上钻孔，刀具旋转并进给，工件不动。另一种方式是在车床上钻孔，工件旋转，刀具进工件不动。另一种方式是在车床上钻孔，工件旋转，刀具进给。根据钻孔时是否使用钻模，又可分为划线钻孔和钻模钻给。根据钻孔时是否使用钻模，又可分为划线钻孔和钻模钻孔两种。孔两种。4）提高钻孔精度的工艺方法）提高钻孔精度的工艺方法（1）仔细刃磨钻头，使两个切削刃的长度相等和顶角对称；）仔细刃磨钻头，使两个切削刃的

4、长度相等和顶角对称； （2）用顶角）用顶角2=90100的中心钻，预钻一个锥形坑，起的中心钻，预钻一个锥形坑，起钻孔时的定心作用钻孔时的定心作用 （3）用钻模钻孔）用钻模钻孔 5）钻孔的应用）钻孔的应用加工精度要求低的中小直径尺寸的孔加工精度要求低的中小直径尺寸的孔 。基础理论知识：基础理论知识：2. 扩孔扩孔对技术要求不太高的孔，扩孔可作为终加工；对精度要求高对技术要求不太高的孔，扩孔可作为终加工；对精度要求高的孔，常作为铰孔前的预加工。的孔，常作为铰孔前的预加工。3. 铰孔铰孔1）铰刀）铰刀(a) 直柄机用铰刀 (b) 锥柄机用铰刀 (c) 硬质合金锥柄机用铰刀 (d) 手用铰刀 (e)

5、可调节手用铰刀(f) 套式机用铰刀 (g) 直柄莫式圆锥铰刀 (h) 手用1:50锥度铰刀图图2-9 铰刀的类型铰刀的类型基础理论知识：基础理论知识：2）铰孔的工艺特点）铰孔的工艺特点 （1）铰刀刀齿数多（）铰刀刀齿数多（612个），制造精度高；具有校准部个），制造精度高；具有校准部分，可以用来校准孔径、修光孔壁。分，可以用来校准孔径、修光孔壁。（2）铰刀的刀体强度和刚性较好（容屑槽浅，芯部直径）铰刀的刀体强度和刚性较好（容屑槽浅，芯部直径大）；故导向性好，切削平稳。大）；故导向性好，切削平稳。（3）铰孔的余量小（粗铰为）铰孔的余量小（粗铰为0.150.35mm；精铰为；精铰为0.050.15

6、mm），因而切削力较小，零件受力变形较小；铰孔时的），因而切削力较小，零件受力变形较小；铰孔时的切速度较低（粗铰：切速度较低（粗铰：410m/min；精铰：；精铰：1.55m/min），），能够避免产生积屑瘤，产生的切削热较少。能够避免产生积屑瘤，产生的切削热较少。（4）为减少摩擦，利于排屑、散热，以保证加工质量，铰）为减少摩擦，利于排屑、散热，以保证加工质量，铰孔时应加注切削液。孔时应加注切削液。 基础理论知识：基础理论知识：（二）镗孔（二）镗孔1. 镗床镗床1主轴箱 2前立柱 3镗轴 4平旋盘 5工作台 6上滑座 7下滑座 8导轨 9后支架 10后立柱图图2-11 卧式镗床的外形图卧式镗床

7、的外形图基础理论知识：基础理论知识：2. 镗刀镗刀(a) 焊接式镗刀 (b) 可转位镗刀 (c) 通孔镗刀 (d) 盲孔镗刀 (e) 微调镗刀图图2-13 单刃镗刀单刃镗刀基础理论知识：基础理论知识：3. 镗孔的工艺方法镗孔的工艺方法镗孔的工艺方法主要有以下三种。镗孔的工艺方法主要有以下三种。1）工件旋转、刀具进给）工件旋转、刀具进给2）工件不动、刀具旋转和进给）工件不动、刀具旋转和进给3）刀具旋转、工件进给）刀具旋转、工件进给(a) 刀具旋转并进给、工件不动 (b) 刀具旋转、工件进给图图2-16 镗床上镗孔的两种方式镗床上镗孔的两种方式基础理论知识：基础理论知识：4. 镗孔的工艺特点镗孔的

8、工艺特点镗孔与其他孔的加工法相比，灵活性大，应用范围较广，可镗孔与其他孔的加工法相比，灵活性大，应用范围较广，可进行孔的粗加工、半精加工，也可以精加工；可镗通孔、光进行孔的粗加工、半精加工，也可以精加工；可镗通孔、光孔，也可镗盲孔、台阶孔；可以镗各种直径的孔，更适宜镗孔，也可镗盲孔、台阶孔；可以镗各种直径的孔，更适宜镗大直径的及有相互位置精度要求的孔。但由于常用的大多为大直径的及有相互位置精度要求的孔。但由于常用的大多为单刃镗刀并采用试切法加工，故镗孔的生产率低，要求较高单刃镗刀并采用试切法加工，故镗孔的生产率低，要求较高的操作技术水平。的操作技术水平。（三）拉孔（三）拉孔1. 拉削原理拉削原

9、理图图2-17 拉削加工示意图拉削加工示意图基础理论知识：基础理论知识：2. 拉刀拉刀1）拉刀的类型）拉刀的类型图图2-18 圆孔拉刀的组成部分圆孔拉刀的组成部分基础理论知识：基础理论知识：3. 拉孔方法拉孔方法 4. 拉削特点及应用拉削特点及应用 1）拉削的工艺特点）拉削的工艺特点 （1）生产率高）生产率高 （2）拉刀耐用度高 （3）加工精度高 （4）拉床结构简单，操作方便 （5）加工范围广 （6）拉刀成本高，刃磨复杂，在单件小批生产中很少应用。 1球面垫板 2工件 3拉刀图图2-19 拉孔方法拉孔方法基础理论知识：基础理论知识：（四）磨孔与孔的光整加工（四）磨孔与孔的光整加工磨孔磨孔1）磨

10、孔的方法）磨孔的方法与外圆磨削类似，内圆磨削也可以分为纵与外圆磨削类似，内圆磨削也可以分为纵磨法和横磨法。磨法和横磨法。 图图2-21 内圆磨削内圆磨削2）磨孔的特点）磨孔的特点（1）磨削表面质量比外圆磨削差。）磨削表面质量比外圆磨削差。（2）不利于提高生产率。）不利于提高生产率。（3）工件易发热和烧伤，影响表面质量）工件易发热和烧伤，影响表面质量 。（五）内圆表面加工方法的选择（五）内圆表面加工方法的选择基础理论知识：基础理论知识：基础理论知识：基础理论知识：基础理论知识：基础理论知识： 二、加工余量的确定二、加工余量的确定 （一）加工余量的概念（一）加工余量的概念在机械加工过程中从加工表面

11、切除的金属层厚度称为加工余在机械加工过程中从加工表面切除的金属层厚度称为加工余量。加工余量分为工序余量和加工总余量。量。加工余量分为工序余量和加工总余量。工序余量工序余量工序余量是指为完成某一道工序所必须切除的金属层厚度，工序余量是指为完成某一道工序所必须切除的金属层厚度，即相邻两工序的工序尺寸之差。即相邻两工序的工序尺寸之差。2总加工总余量总加工总余量加工总余量是指由毛坯变为成品的过程中，在某加工表面上加工总余量是指由毛坯变为成品的过程中，在某加工表面上所切除的金属层总厚度，即毛坯尺寸与零件图设计尺寸之所切除的金属层总厚度，即毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差差 。基础理论知识：基础理论知识： （

12、三）加工余量的确定（三）加工余量的确定 1经验估计法经验估计法2查表法查表法 3分析计算法分析计算法 任务实施：任务实施： 1. 套筒类零件工艺路线的拟定套筒类零件工艺路线的拟定 采用多件加工的方法；外圆为采用多件加工的方法；外圆为IT7级精度，采用精车级精度，采用精车 ；内孔；内孔的加工顺序为钻的加工顺序为钻车孔车孔铰孔。铰孔。 2. 保证表面相互位置精度、防止工件变形的措施保证表面相互位置精度、防止工件变形的措施 1）保证套筒类零件表面相互位置精度的方法）保证套筒类零件表面相互位置精度的方法 （1）在一次安装中完成内、外表面及端面的全部加工；）在一次安装中完成内、外表面及端面的全部加工；

13、（2）主要表面的加工分在几次安装中进行（先加工孔）主要表面的加工分在几次安装中进行（先加工孔 ； （3）主要表面的加工分在几次安装中进行（先加工外圆）；）主要表面的加工分在几次安装中进行（先加工外圆）； （4）孔的精加工常采用拉孔、滚压孔等工艺方案）孔的精加工常采用拉孔、滚压孔等工艺方案 。 任务实施：任务实施： 2）防止套筒类零件变形的工艺措施）防止套筒类零件变形的工艺措施 （1）将粗、精加工分开进行；）将粗、精加工分开进行； （2）减少夹紧力的影响；）减少夹紧力的影响； （3）减小切削力对变形的影响）减小切削力对变形的影响 ； （4）热处理工序放在粗加工和精加工之间）热处理工序放在粗加工和

14、精加工之间 。3. 轴承套的机械加工工艺过程卡轴承套的机械加工工艺过程卡 如表如表2-2所示。所示。 任务实施：任务实施：拓展知识：拓展知识：一、工艺尺寸链的概念一、工艺尺寸链的概念 1. 尺寸链的定义尺寸链的定义 在零件加工或机器装配过程中，相互联系并按一定顺序排在零件加工或机器装配过程中，相互联系并按一定顺序排列的封闭尺寸组合。列的封闭尺寸组合。 2. 尺寸链的特征尺寸链的特征 工艺尺寸链的主要特征是：封闭性和关联性。工艺尺寸链的主要特征是：封闭性和关联性。 3. 工艺尺寸链的组成工艺尺寸链的组成 1）环）环组成工艺尺寸链的各个尺寸组成工艺尺寸链的各个尺寸 ； 2）封闭环）封闭环间接获得、

15、最后保证的尺寸间接获得、最后保证的尺寸 ； 3）组成环）组成环可分为增环和减环。可分为增环和减环。 拓展知识：拓展知识：3. 工艺尺寸链的建立工艺尺寸链的建立1）确定封闭环）确定封闭环 2）查找组成环）查找组成环3）作出尺寸链图）作出尺寸链图4）判定增减环）判定增减环4工艺尺寸链计算的基本公式工艺尺寸链计算的基本公式 拓展知识：拓展知识：1）极值法）极值法计算公式如下：计算公式如下： 拓展知识：拓展知识：（5）封闭环的极限尺寸）封闭环的极限尺寸 封闭环的最大极限尺寸等于各增环封闭环的最大极限尺寸等于各增环的最大极限尺寸之和减去各减环的最小极限尺寸之和；封闭的最大极限尺寸之和减去各减环的最小极限

16、尺寸之和；封闭环的最小极限尺寸等于各增环的最小极限尺寸之和减去各减环的最小极限尺寸等于各增环的最小极限尺寸之和减去各减环的最大极限尺寸之和。环的最大极限尺寸之和。拓展知识：拓展知识：拓展知识：拓展知识： 2）概率法）概率法 这种方法是利用概率的原理来进行尺寸链计算，在德、美这种方法是利用概率的原理来进行尺寸链计算，在德、美等西方工业发达国家已经广泛采用。目前在我国还主要用于等西方工业发达国家已经广泛采用。目前在我国还主要用于封闭环公差小、组成环数目多以及大批大量自动化生产中。封闭环公差小、组成环数目多以及大批大量自动化生产中。拓展知识：拓展知识： 二、工序尺寸及公差的确定二、工序尺寸及公差的确

17、定 1. 工序基准与设计基准重合时工序尺寸及其公差的确定工序基准与设计基准重合时工序尺寸及其公差的确定 1）确定毛坯总余量和工序余量；）确定毛坯总余量和工序余量； 2）确定工序公差；）确定工序公差； 3）标注工序尺寸公差。）标注工序尺寸公差。 2. 工艺基准与设计基准不重合时工序尺寸及其公差的确定工艺基准与设计基准不重合时工序尺寸及其公差的确定 1）测量基准与设计基准不重合时工序尺寸及其公差的计算；）测量基准与设计基准不重合时工序尺寸及其公差的计算； 2）定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算。）定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算。 3从尚需继续加工的表面上标注的工序尺寸计算从尚需继续

18、加工的表面上标注的工序尺寸计算 4保证渗氮、渗碳层深度的工艺计算保证渗氮、渗碳层深度的工艺计算 给定任务：给定任务：图图2-31所示为所示为内梯形沟槽台内梯形沟槽台阶孔套的零件阶孔套的零件简图。试编制简图。试编制其机械加工工其机械加工工艺规程。艺规程。图图2-31 内梯形沟槽台阶孔套内梯形沟槽台阶孔套 任务分析：任务分析： （1）尺寸精度）尺寸精度 外圆直径尺寸为外圆直径尺寸为IT8，内孔直径尺寸为，内孔直径尺寸为IT8，长度尺寸为长度尺寸为IT12。 （2）角度要求）角度要求 梯形半角公差为梯形半角公差为4。 （3）位置精度）位置精度 公差等级为公差等级为9级，即同轴度为级，即同轴度为0.0

19、6mm。 （4）表面粗糙度要求）表面粗糙度要求 外圆柱表面粗糙度为外圆柱表面粗糙度为Ra3.2m，内，内圆柱表面粗糙度为圆柱表面粗糙度为Ra3.2m，内梯形沟槽两侧表面粗糙度为，内梯形沟槽两侧表面粗糙度为Ra3.2m。 基础理论知识：基础理论知识： 一、内沟槽的车削一、内沟槽的车削 1. 车削方法车削方法 2. 尺寸控制尺寸控制 径向尺寸通常采用中拖板上的刻度盘来控制；轴向尺寸径向尺寸通常采用中拖板上的刻度盘来控制；轴向尺寸则一般采用大拖板上的刻度盘来控制。则一般采用大拖板上的刻度盘来控制。(a) 径向进刀车削窄沟槽 (b) 轴向进刀车削宽沟槽图图2-32 内沟槽的车削内沟槽的车削 基础理论知

20、识：基础理论知识： 3. 尺寸测量尺寸测量(a) 弹簧内卡钳测量直径 (b) 弯脚游标卡尺测量直径 (c) 钩形深度游标卡尺测量轴向尺寸图图2-33 内沟槽尺寸的测量方法内沟槽尺寸的测量方法二、机床与工艺装备的选择二、机床与工艺装备的选择1. 机床的选择机床的选择 基础理论知识：基础理论知识：（1）机床精度与工件精度相适应；）机床精度与工件精度相适应；（2）机床规格与工件外形尺寸相适应；）机床规格与工件外形尺寸相适应；（3）机床的生产率与工件生产类型相适应。）机床的生产率与工件生产类型相适应。2. 工艺装备的选择工艺装备的选择 1）夹具选择）夹具选择 2）刀具选择）刀具选择 3）量具选择）量具

21、选择 任务实施：任务实施： 1. 内梯形沟槽台阶孔套的加工工艺分析内梯形沟槽台阶孔套的加工工艺分析 为了保证内孔和外圆的同轴度要求，应采用三爪自定心为了保证内孔和外圆的同轴度要求，应采用三爪自定心卡盘一次装夹加工完成，夹持长度在卡盘一次装夹加工完成，夹持长度在25mm左右。左右。 2. 内梯形沟槽台阶孔套的加工工艺流程内梯形沟槽台阶孔套的加工工艺流程 车削装夹工艺表面车削装夹工艺表面车端面车端面钻通孔钻通孔粗车外圆粗车外圆粗车粗车内台阶孔内台阶孔粗车、精车内梯形沟槽粗车、精车内梯形沟槽半精车、精车台阶孔半精车、精车台阶孔精车外圆并倒角精车外圆并倒角切断切断夹持外圆夹持外圆车端面，控制总长并倒车

22、端面，控制总长并倒角角检查各部分尺寸。检查各部分尺寸。 3. 内梯形沟槽台阶孔套加工步骤内梯形沟槽台阶孔套加工步骤1）车削装夹基面，长度为）车削装夹基面，长度为25mm左右；左右；2）夹持装夹基面，车端面；）夹持装夹基面，车端面；3）钻孔）钻孔18mm，深，深50mm左右；左右；4）粗车、精车内孔）粗车、精车内孔 mm至图样精度要求；至图样精度要求； 任务实施：任务实施： 5）粗车）粗车30mm内孔至尺寸内孔至尺寸29.5mm，长，长24.5mm； 6）粗车、精车内梯形槽至尺寸要求；）粗车、精车内梯形槽至尺寸要求； 7）精车内台阶孔）精车内台阶孔 mm至图样精度要求，并保证其长度要求至图样精度

23、要求，并保证其长度要求250.1mm； 8）内孔倒角）内孔倒角C1； 9）精车）精车 mm外圆至图样精度要求，倒角外圆至图样精度要求，倒角C2； 10）切断，保证工件长度在）切断，保证工件长度在46mm左右；左右； 11）夹持）夹持 mm外圆表面，车端面，控制总长外圆表面，车端面，控制总长mm，倒角，倒角C1、C2； 12）检查，交验。）检查，交验。 任务实施：任务实施： 4. 内梯形沟槽台阶孔套的加工要点内梯形沟槽台阶孔套的加工要点 1）为了保证同轴度要求，车削时，采取一次装夹完成并）为了保证同轴度要求，车削时，采取一次装夹完成并做到粗车、精车分开进行；精车时，先精车内孔，后精车外做到粗车、

24、精车分开进行；精车时，先精车内孔，后精车外圆；圆； 2）内梯形沟槽的车削应在内孔精车之前完成；）内梯形沟槽的车削应在内孔精车之前完成； 3）为保证同轴度要求，应先精车内孔，后精车外圆；）为保证同轴度要求，应先精车内孔，后精车外圆； 4）刃磨内梯形沟槽车刀时，为保证角度正确可使用角度）刃磨内梯形沟槽车刀时，为保证角度正确可使用角度样板或游标万能角度尺测量，并使两侧副后角角度一致；样板或游标万能角度尺测量，并使两侧副后角角度一致； 5）车端面控制总长时，使用指示表找正工件。）车端面控制总长时，使用指示表找正工件。 拓展知识：拓展知识： 1. 车削圆锥面车削圆锥面 车削锥面的方法：宽刃法、小拖板旋转法、偏移尾座和靠车削锥面的方法：宽刃法、小拖板旋转法、偏移尾座和靠模法。模法。图图2-34 宽刃法宽刃法 图图2-35 旋转小拖板法旋转小拖板法 拓展知识：拓展知识：图图2-36 偏移尾座法偏移尾座法图图2-37 仿形法仿形法图图2-38 用成形车刀车成形面用成形车刀车成形面 拓展知识：拓展知识： 2. 车