情境二任务1剖析.ppt

情境二情境二轴类零件的加工工艺分析与设计轴类零件的加工工艺分析与设计任务任务1轴类零件工艺分析及其热处理确定轴类零件工艺分析及其热处理确定第二章第二章轴类零件加工工艺编制及实施轴类零件加工工艺编制及实施任任务务要要求求编制传动轴零件的机械加工工艺过编制传动轴零件的机械加工工艺过程卡、机械加工工序卡程卡、机械加工工序卡在条件允许的情况下操作机床加工在条件允许的情况下操作机床加工零件、验证工艺的合理性零件、验证工艺的合理性引导问题引导问题 轴类零件是机器中经常遇到的典型轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。轴类零件主要用于支承传零件之一。轴类零件主要用于支承传动零件（齿轮、带轮等），承受载荷、动零件（齿轮、带轮等），承受载荷、传递转矩以及保证装在轴上零件的回传递转矩以及保证装在轴上零件的回转精度。转精度。环节二：相关知识环节二：相关知识轴类零件的功用与结构特点轴类零件的功用与结构特点u结构特点：结构特点：长度大于直径长度大于直径,根据轴的长度根据轴的长度 L L 与直径与直径 d d 之之比，又可分为刚性轴（比，又可分为刚性轴（L/d 12 L/d 12）和挠性）和挠性轴（轴（L/d L/d 12 12）两种）两种;加工表面通常为内外圆柱面、圆锥面、螺纹、加工表面通常为内外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、沟槽等。花键、沟槽等。u种类：种类：光轴、空心轴、半轴、阶梯轴、花光轴、空心轴、半轴、阶梯轴、花键轴、十字轴、偏心轴、曲轴、凸轮轴键轴、十字轴、偏心轴、曲轴、凸轮轴 轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项：常有以下几项：1 1、尺寸精度、尺寸精度 起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（通常对其尺寸精度要求较高（IT5IT5IT7IT7）。）。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6IT6IT9IT9）。）。轴类零件的技术要求轴类零件的技术要求尺寸公差等级为：IT01、IT0、IT1、IT2IT3、IT4T5、IT6、IT7、IT8、IT9、IT10IT11、IT12、IT13、IT14、IT15、IT16、IT17、IT18不同的加工方法，可以达到不同的尺寸公差等级。不同的加工方法，可以达到不同的尺寸公差等级。工程技术人员要使自己的设计合理，必须掌握各种工程技术人员要使自己的设计合理，必须掌握各种加工方法。加工方法。在满足使用要求的前提下，一般选用较低的尺寸公在满足使用要求的前提下，一般选用较低的尺寸公差等级，以降低制造成本。差等级，以降低制造成本。任务任务1：公差等级的分析与选用：公差等级的分析与选用公差等级的选用1）IT01、IT0、IT1级公差一般用于高精度量块和其它精密标级公差一般用于高精度量块和其它精密标准量块的尺寸。准量块的尺寸。2 2）IT2IT5级公差用于特别精密的零件尺寸。级公差用于特别精密的零件尺寸。3 3）IT5（孔到（孔到IT6）级公差用于高精度和重要表面的配合尺寸；）级公差用于高精度和重要表面的配合尺寸；4 4）IT6IT6（孔到（孔到IT7IT7）级公差用于零件较精密的配合尺寸；）级公差用于零件较精密的配合尺寸；5 5）IT7IT8IT7IT8级用于一般精度要求的配合尺寸；级用于一般精度要求的配合尺寸；6 6）IT9IT10IT9IT10级常用于一般要求的配合尺寸，或精度要求较高级常用于一般要求的配合尺寸，或精度要求较高的与键配合的槽宽尺寸。的与键配合的槽宽尺寸。7 7）IT11IT12IT11IT12级公差用于不重要的配合尺寸。级公差用于不重要的配合尺寸。8）IT12IT18IT12IT18级公差用于未注公差的尺寸。级公差用于未注公差的尺寸。2 2、几何形状精度、几何形状精度 轴类零件的几何形状精度主要是指轴轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。应在图纸上标注其允许偏差。v轴类零件一般是用两个轴颈支撑在轴承上，轴类零件一般是用两个轴颈支撑在轴承上，这两个轴颈称为支撑轴颈，也是轴的装配基这两个轴颈称为支撑轴颈，也是轴的装配基准。准。v对于一般精度的轴颈，几何形状误差应限对于一般精度的轴颈，几何形状误差应限制在直径公差范围内，要求高时，应在零件制在直径公差范围内，要求高时，应在零件图样上另行规定其允许的公差值。图样上另行规定其允许的公差值。形状精度1.直直线线度度2.平平面面度度3.圆圆度度4.圆圆柱柱度度 3 3、相互位置精度、相互位置精度 轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为为0.010.010.030.03mmmm，高精度轴（如主轴）通常为，高精度轴（如主轴）通常为0 0.001.0010.0050.005mmmm。位置精度（基准概念）1.平平行行度度2.垂垂直直度度3.同同轴轴度度4.圆圆跳跳动动5.对对称称度度形位公差的选用(1)一般形状公差应比位置公差小：一般形状公差应比位置公差小：同同一一要要素素上上给给定定的的形形状状公公差差值值应应小小于于位位置置公公差差值值。如如同同一一平平面面上上，平平面面度度公公差差值值应应小小于于该该平平面面对对基基准准的的平行度公差值。平行度公差值。(2)表面粗糙度与形状公差的大概的比例关系：表面粗糙度与形状公差的大概的比例关系：通通常常，表表面面粗粗糙糙度度的的Ra值值可可取取为为形形状状公公差差值值的的(20%25%)。4 4、表面粗糙度、表面粗糙度 一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为为Ra2.5Ra2.50.63m0.63m，与轴承相配合的支承，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为轴径的表面粗糙度为Ra0.63Ra0.630.16m0.16m。表面粗糙度共分表面粗糙度共分1414级：级：不加工符号：不加工符号：加工符号：加工符号：表面粗糙度符号：表面粗糙度符号：RaRa表面粗糙度单位：表面粗糙度单位：mm不同的加工方法可以达到不同的表面粗糙不同的加工方法可以达到不同的表面粗糙度。要合理地在图纸上标注表面粗糙度，度。要合理地在图纸上标注表面粗糙度，必须掌握各种加工方法，以及详细了解必须掌握各种加工方法，以及详细了解零件各表面在装配体中的功能。零件各表面在装配体中的功能。除了外观需要外，一般情况在满足使用要除了外观需要外，一般情况在满足使用要求的情况下，选用较低要求的表面粗糙求的情况下，选用较低要求的表面粗糙度，以降低成本。度，以降低成本。1.2轴类零件的技术要求轴类零件的技术要求(1)加工精度加工精度1)尺寸精度尺寸精度轴类零件的尺寸精度主要指轴的直径尺轴类零件的尺寸精度主要指轴的直径尺寸精度和轴长尺寸精寸精度和轴长尺寸精度。度。按使用要求，主要轴颈直径尺寸精度通常为按使用要求，主要轴颈直径尺寸精度通常为IT6-IT9级，精密的轴颈也可达级，精密的轴颈也可达IT5级。级。2)几何精度几何精度轴类零件一般是用两个轴颈支撑在轴承上，轴类零件一般是用两个轴颈支撑在轴承上，这两个轴颈称为支撑轴颈，也是轴的装配基这两个轴颈称为支撑轴颈，也是轴的装配基准。准。对于一般精度的轴颈，几何形状误差应限制对于一般精度的轴颈，几何形状误差应限制在直径公差范围内，要求高时，应在零件图在直径公差范围内，要求高时，应在零件图样上另行规定其允许的公差值。样上另行规定其允许的公差值。3)相互位置精度相互位置精度轴类零件中的配合轴颈（装配传动件的轴颈）相对轴类零件中的配合轴颈（装配传动件的轴颈）相对于支撑轴颈间的同轴度是其相互位置精度的普遍要于支撑轴颈间的同轴度是其相互位置精度的普遍要求。求。通常普通精度的轴，配合精度对支撑轴颈的径向圆通常普通精度的轴，配合精度对支撑轴颈的径向圆跳动一般为跳动一般为0.01-0.03mm，高精度轴为，高精度轴为0.001-0.005mm。(2)表面粗糙度表面粗糙度根据机械的精密程度，运转速度的高低，根据机械的精密程度，运转速度的高低，轴类零件表面粗糙度要求也不相同。轴类零件表面粗糙度要求也不相同。一般情况下，支撑轴颈的表面粗糙度一般情况下，支撑轴颈的表面粗糙度Ra值为值为0.63-0.16m；配合轴颈的表面粗糙度；配合轴颈的表面粗糙度Ra值值为为2.5-0.63 m任务任务1轴类零件工艺分析及其热处理确定轴类零件工艺分析及其热处理确定1 1、轴类零件的材料、轴类零件的材料 轴类零件应根据不同的工作条件和使用轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。一定的强度、韧性和耐磨性。拓展拓展轴类零件的材料、毛坯及热处理轴类零件的材料、毛坯及热处理u4545钢是轴类零件的常用材料，价格便钢是轴类零件的常用材料，价格便宜，经过调质（或正火）后，可得到宜，经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达表面硬度可达454552HRC52HRC。u40Cr40Cr等合金结构钢适用于中等精度而等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，经调质和淬火转速较高的轴类零件，经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。后，具有较好的综合机械性能。u轴承钢轴承钢GCr15GCr15和弹簧钢和弹簧钢65Mn65Mn，经调质和表面高，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达频淬火后，表面硬度可达505058HRC58HRC，并具有，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。高精度的轴。u精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用轴）可选用38CrMoAIA38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。的特性。2 2、轴类零件的毛坯、轴类零件的毛坯 轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。u对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；u而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。作量，还可改善机械性能。u根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。量生产时采用模锻。3 3、热处理、热处理u正火、退火（高碳钢）：粗加工前，细正火、退火（高碳钢）：粗加工前，细化晶粒，消除残余应力，降低硬度，化晶粒，消除残余应力，降低硬度，改改善加工；善加工；u调质：提高耐磨性调质：提高耐磨性 毛坯余量大毛坯余量大粗加工后、半精车前粗加工后、半精车前 毛坯余量小毛坯余量小粗车之前粗车之前u表面淬火：精加工前表面淬火：精加工前 u低温时效：精度要求高的轴：局部淬火低温时效：精度要求高的轴：局部淬火和粗磨后以消除淬火及磨削中产生的残余和粗磨后以消除淬火及磨削中产生的残余应力及残余奥氏体，控制尺稳定。应力及残余奥氏体，控制尺稳定。u整体淬火的精密主轴和高精度主轴：淬整体淬火的精密主轴和高精度主轴：淬火、粗磨后，较长时间的低温时效，淬火火、粗磨后，较长时间的低温时效，淬火后进行定性处理（冷冻处理），以进一步后进行定性处理（冷冻处理），以进一步消除加工应力，保持主轴精度。消除加工应力，保持主轴精度。作业作业工作场景导入工作场景导入中小批量生产中小批量生产