典型机械零件的加工工艺 第4版 课题一参考答案

课题一支轴的加工工艺任务一1、(1)B结构工艺性更好A：盲孔底部是面。普通麻花钻的钻头端部是120°锥角，无法直接加工出平底；要加工平底，钻孔后还需要专门用成型刀具精加工，工序多。B：盲孔底部是120°锥坑，正好匹配麻花钻的顶角，钻孔一次成型，不需要额外加工，工艺简单。(2)A结构工艺性更好A：图中C面凸起且等高，减少加工进给次数；D面有凹槽，减少接触面积提高稳定性的同时，减少加工量。B：图中C、D虽然分别做成同一平面，一次走刀就可以完成全部底面加工，但加工面积大，刀具行程长，C面和侧壁难以圆弧过度，D面接触面积过大稳定性差。(3)B结构工艺性更好A：内孔是两段不同直径，且有台阶，需要换刀，还要对内孔台阶面进行加工；加工困难。B：只有一段配合孔减少配合长度，只需保证这一段的精度，减少精加工面积，加工、装配都更容易，降低加工难度。(4)B结构工艺性更好A：在斜面上直接钻孔。钻头轴线与斜面不垂直，钻孔时钻头单侧受力，容易发生偏斜、打滑，甚至折断钻头。B：钻孔位置预先做出凸台（平台），保证钻孔端面垂直于钻头轴线，钻孔时钻头不会跑偏，加工稳定，防止钻头损坏。(5)B结构工艺性更好A：阶梯轴中间轴肩根部直角（圆角），精加工外圆时，车刀刀尖无法伸入，根部加工不到；磨削时砂轮也无法清根。B：轴肩根部设计退刀槽，车削、磨削加工时，刀具/砂轮可以顺利走到根部，保证全部外圆表面加工到位，没有加工死角。2、图号不合理处原因改进方案aA、B加工面方向不同，B为斜面需两次装夹，斜面切削不稳定B面改为与A同向的平面，一次装夹加工b左右两孔对钻，钻头在零件中间碰头两孔同轴度难保证，易断钻头改为从同一侧钻孔，不要双向对钻c孔A、B布置在封闭箱体内腔，A孔径比B孔径小刀具难以伸入，进退刀干涉孔布置在箱体外侧，或A孔径比B孔径大d孔C底面要求与圆柱面垂直且清根刀具难加工增设退刀槽e在封闭区域上直接钻D孔钻头无法进入孔向下设计成通孔f孔E距离侧壁过近加工时刀杆与零件侧壁干涉增大孔与侧壁的距离，预留刀具空间g锥孔与底面要求清根加工困难，如需磨削砂轮无法进刀锥孔根部设计退刀槽h三联齿轮，齿轮之间无退刀槽加工中间齿轮时刀具干涉相邻齿轮齿轮间加工退刀槽，留出刀具退出空间3、该零件为转轴，材料45钢，属于轴类回转零件，总长170mm；结构：左右两段φ40外圆，中间φ60，中间轴段上开有平键槽（槽宽10，长度30）；两端倒角C5。1）精度要求①尺寸精度：左右轴颈φ40，公差0.01mm，IT6高精度，是配合支承面；中间φ60无公差，为一般尺寸；键槽保证宽度尺寸。②表面粗糙度：φ40轴颈Ra1.6μm，其余表面Ra3.2μm，。③形位精度没有标注。2）技术要求①未注倒角C2，去除锐边毛刺。②材料45钢，综合力学性能良好。3）结构工艺性良好：阶梯轴结构，适合棒料加工，便于车削装夹；键槽为标准结构，可用标准铣刀加工。不足：轴肩无磨削退刀槽，磨削φ40轴颈时，砂轮不能加工到轴肩根部，达不到表面质量；图纸未画出中心孔，轴类加工必须用中心孔定位。改进：在φ40与φ60轴肩位置增设磨削退刀槽；两端加工中心孔。4、该零件为阶梯轴，材料45钢，属于回转类轴零件，总长120mm。从左至右轴段依次：φ24、φ32、φ25、φ18。中间最大轴径φ32是该轴最重要的轴颈。1）加工精度要求①尺寸精度：φ32公差0.025mm，是主要配合轴颈，精度最高；φ24、φ18_为一般配合轴段；φ25为未注公差自由尺寸；轴向尺寸20、50、总长120控制轴向位置。②表面粗糙度：φ32轴颈Ra1.6μm，；φ24、φ18为Ra3.2μm，其余表面Ra6.3μm。③形位精度：各外圆表面相对轴线有同轴度要求，轴肩端面有圆跳动要求。2）技术要求①倒角C1，便于装配，去除锐边毛刺；锐角倒钝，防止划伤。②材料45钢，综合力学性能较好，一般调质处理，适合承受弯扭载荷。3）结构工艺性优点：阶梯轴结构，采用圆钢棒料加工，车削装夹方便，轴肩可作为装配定位面。缺点：φ24、φ18轴颈无退刀槽，磨削时砂轮无法加工至轴肩根部，达不到Ra3.2且无法清根；图纸未画出两端中心孔，轴类加工缺少定位基准。改进：在φ24、φ18轴肩处增加磨削退刀槽；零件两端加工中心孔。任务二本法兰盘材料HT200，毛坯选用手工砂型铸造。毛坯形状为圆盘，铸件尖角设置铸造圆角R2~R3；φ11安装孔直径小，不予铸出，后续钻削加工；中间内孔φ17直径小，亦不予铸出。加工余量选取：外圆单边2mm，端面单边2mm，毛坯主要尺寸：外圆φ81mm、φ39mm，，总长32mm，法兰毛坯厚度10mm。2、该销钉材料为45钢，毛坯选用热轧圆钢棒料，锯切下料。毛坯形状为实心圆柱；零件最大外圆φ40，单边加工余量取2mm，选用标准热轧圆钢φ45；零件总成品长度101mm，两端端面各留2mm余量，毛坯下料长度105mm。毛坯无预制台阶，全部阶梯、退刀槽、键槽、外螺纹均采用切削加工成型。任务三1、工序号划分的理由1锯床上下料，加工设备不同，单独为一道工序。2卧式车床一次装夹，加工不同表面各为一个工步；φ16外圆分两层切削，两次进给；连续加工，属于同一工序。3同一车床，工件掉头重新装夹，为新的一次安装，同一个工件加工不连续，另设工序。4更换为卧式铣床，为新工序；一次装夹，分度头转动工件，3个工位铣六角。5钳工工作台去毛刺，场地设备改变，独立工序。6热处理炉进行发黑处理，工种设备改变，独立工序。7成品质量检验，单独作为一道工序。2、顺序加工内容工序安装工位工步1在立式钻床上钻φ19.2mm孔（图中φ20mm处）1一(1)①2在同一立钻上锪端面A1一(1)②3在同一立式钻床上倒角C21一(1)③4掉头，在同一立式钻床上倒角C21二(1)①5在拉床上拉φ20mm内孔2一(1)①6在插床上插一键槽3一(1)①7在同一插床上插另一键槽3一(2)②8在多刀车床上粗车外圆、台阶、端面B4一(1)①9在卧式车床上精车φ84mm5一(1)①10在同一车床上精车端面B5一(1)②11在滚齿机上滚齿6一(1)①12在钳工工作台上去毛刺7一(1)①13检验8一(1)①3、①要求获得与外圆1有较高同轴度的内孔2，应选择不加工的外圆表面1作为粗基准。理由：外圆1是毛坯不加工表面，以外圆1定位，加工内孔2，可以保证加工后的内孔和外圆保持较高同轴度（保证加工面与不加工面的位置精度）。对应图a方案：以外圆1找正定位，镗内孔。②要求内孔2的加工余量均匀应选择毛坯内孔表面2作为粗基准。理由：以毛坯内孔2定位，加工内孔时，可保证内孔本身各处切削余量均匀，符合粗基准“保证重要加工表面余量均匀”的原则。对应图b方案：以内孔2找正定位，镗内孔。4、粗基准：毛坯外圆。理由：外圆加工余量小，选毛坯外圆作粗基准加工内孔，保证加工余量较小的外圆能够全部被加工，不会残留毛坯黑皮。精基准：已加工外圆（或已加工内孔，心轴定位）。理由：精加工时采用已加工表面为精基准。如果精加工内孔，选用加工后的外圆作精基准；精加工外圆时，选用加工后的内孔（心轴定位）作精基准，保证内外圆的同轴度，符合互为基准原则。5、应选A底面、φ30H7、φ10H7孔定位。原因：Φ12H7)孔的位置尺寸40、35的设计基准为A面与φ30H7轴线，以此定位满足基准重合原则，无基准不重合误差，保证位置精度。A是大平面，定位刚性好、支承稳定；配合φ30H7、φ10H7孔定位，是典型一面两销定位，装夹方便，适合孔加工。说明：自由度简要：A面限制一个移动2个转动共3个自由度，φ30H7圆柱销限制2个移动自由度，φ10H7销限制剩余1个转动自由度，实现完全定位。任务四1、对比项目单件、小批量生产大批量生产采用的设备通用机床（普通车、铣、钻）专用机床、组合机床、加工中心、多刀自动机床集中的本质人为集中，靠工人在通用机床上多工步加工设备结构带来的集中，多刀、多工位同时切削主要目的减少工装、减少装夹次数，适应多品种提高切削效率，减少辅助时间，提升产能柔性柔性好，换产品容易柔性差，设备专用，产品变更成本高经济性经济，不需要大量专用设备设备造价高，只有大批量才能摊薄成本适用场景品种多、产量小定型产品，产量大；零件各表面适合在一台设备上同时加工2、机械加工工序安排遵循先粗后精、先主后次、先面后孔、基准先行热处理按作用分为预备热处理和最终热处理。预备热处理：退火、正火一般安排在粗加工之前，降低材料硬度，改善切削加工性；调质处理安排在粗加工之后、半精加工之前，获得良好综合力学性能。去应力热处理（时效）：粗加工后安排，消除粗加工产生的内应力；精密零件可在半精加工后再安排一次时效。最终热处理：淬火、渗碳淬火安排在半精加工之后、精加工（磨削）之前，热处理硬化后只能磨削加工，热处理产生的变形由后续磨削消除；氮化处理变形小，放在半精磨之后、精磨之前。总体顺序：毛坯→预备热处理→粗加工→时效/调质→半精加工→最终热处理→精加工。3、磨削：0.4mm，半精镗：1.6mm，粗镗：7mm，毛坯余量：9mm。4、工序名称加工余量/mm工序尺寸公差/mm工序尺寸及其偏差/mm精磨0.10.013ϕ30粗磨0.40.033ϕ30.1半精车1.50.052ϕ30.5粗车60.21ϕ32毛坯—±1.5ϕ38±1.55、工序加工余量/mm工序公称尺寸工序尺寸及偏差/mm研磨0.0660ϕ600精镗1.4460-0.06=59.94ϕ59.94粗镗859.94-1.44=58.50ϕ58.5毛坯锻孔58.5-8=50.5ϕ50.5±1.06、由题意知为封闭环，、X为组成环，建立尺寸链如图所示。其中为增环，X为减环。由尺寸链计算基本公式得：X=150mmmmmmmm方案b（台阶定位）设计基准为8mm右端面，定位基准亦为8mm右端面，基准重合，工序尺寸A1=10±0.1mm方案c（左端面定位）设计基准为8mm右端面，定位基准为8mm左端面，基准不重合。A0=10±0.1mm为封闭环。其中A2为增环，8−0.05由尺寸链计算基本公式得：10=A2-8