第6章典型零件加工工艺PPT讲稿.ppt
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1、第1页,共103页,编辑于2022年,星期二学习机械制造技术的重要目的之一,是熟悉和掌握机器零件的加工工艺,能合理地编制出中等复杂程度零件的机械加工工艺规程。本章通过对几种常见典型机器零件的加工工艺过程的分析及其重要表面的加工方法介绍,使读者能够达到综合运用所学知识,分析和解决实际加工问题的目的。教学目标第2页,共103页,编辑于2022年,星期二6.1 轴类加工轴类加工 第3页,共103页,编辑于2022年,星期二轴类零件的功用、结构与分类轴类零件的功用、结构与分类 主要功用有:主要功用有:支承传动件(齿轮、皮带轮等)、传递转矩、承受载荷。轴的结构特点:轴的结构特点:长度大于直径,一般由同轴
2、心的外圆、圆锥、内孔、螺纹、键槽等组成。轴的种类有:轴的种类有:光轴(a)、阶梯轴(b)、花键轴(c)、偏心轴(d)、曲轴(e)、凸轮轴(f)、空心轴(g)、十字轴等。如图6-1所示:第4页,共103页,编辑于2022年,星期二轴类零件的技术要求轴类零件的技术要求 第6页,共103页,编辑于2022年,星期二尺寸精度尺寸精度轴类零件的支撑轴颈一般与轴承配合,是轴类零轴类零件的支撑轴颈一般与轴承配合,是轴类零件的主要表面,它影响轴的回转精度和工作状态,件的主要表面,它影响轴的回转精度和工作状态,对其尺寸精度要求较高,为对其尺寸精度要求较高,为IT5IT7;配合轴;配合轴颈尺寸精度可低些,为颈尺寸
3、精度可低些,为IT6IT9。第7页,共103页,编辑于2022年,星期二几何形状精度几何形状精度 轴类零件的形状精度轴类零件的形状精度(如圆度、圆柱度、直线度等如圆度、圆柱度、直线度等)应控制在直径公差之内;对精度要求高的轴,应在图应控制在直径公差之内;对精度要求高的轴,应在图样上标注其形状公差。样上标注其形状公差。第8页,共103页,编辑于2022年,星期二相互位置精度相互位置精度为保证轴上传动件的传动精度,必须规定配合轴颈相对支撑轴为保证轴上传动件的传动精度,必须规定配合轴颈相对支撑轴颈的位置精度,一般通过径向圆跳动或同轴度来保证。普通精颈的位置精度,一般通过径向圆跳动或同轴度来保证。普通
4、精度轴的配合轴颈对支撑轴颈的径向圆跳动,一般规定为度轴的配合轴颈对支撑轴颈的径向圆跳动,一般规定为0.01mm0.03mm,高精度轴为,高精度轴为0.001mm0.005mm。第9页,共103页,编辑于2022年,星期二表面粗糙度表面粗糙度一般地,轴上与轴承相配合的支撑轴颈的表面质量要求一般地,轴上与轴承相配合的支撑轴颈的表面质量要求最高,表面粗糙度最高,表面粗糙度Ra值为值为0.63m0.16m;其次是配合轴颈和工作表面,其表面粗糙度其次是配合轴颈和工作表面,其表面粗糙度Ra值为值为2.5m0.63m。第10页,共103页,编辑于2022年,星期二第11页,共103页,编辑于2022年,星期
5、二轴类零件的材料及热处理轴类零件的材料及热处理第12页,共103页,编辑于2022年,星期二材料和热处理材料和热处理一般轴类零件常选用一般轴类零件常选用45钢,这种材料经调质或正火钢,这种材料经调质或正火后,能获得一定的切削性能、强度和韧性,具有较好后,能获得一定的切削性能、强度和韧性,具有较好的综合力学性能;中等精度而转速较高的轴类零件可的综合力学性能;中等精度而转速较高的轴类零件可选用选用40Cr等合金结构钢,经调质和表面淬火处理获等合金结构钢,经调质和表面淬火处理获得较好的综合力学性能;高精度的轴可选用轴承钢得较好的综合力学性能;高精度的轴可选用轴承钢GCr15和弹簧钢和弹簧钢65Mn等
6、材料,经调质和表面淬火等材料,经调质和表面淬火获得更好的耐磨性和耐疲劳性;高转速、重载荷等条获得更好的耐磨性和耐疲劳性;高转速、重载荷等条件下工作的轴可以选用件下工作的轴可以选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或等低碳合金钢或38CrMoAI氮化钢,经过淬氮化钢,经过淬火或氮化处理获得高的表面硬度、耐磨性和心部强度。火或氮化处理获得高的表面硬度、耐磨性和心部强度。第13页,共103页,编辑于2022年,星期二毛毛 坯坯轴类零件最常用的毛坯是圆棒料和锻件。重要轴类零件最常用的毛坯是圆棒料和锻件。重要的轴尤其要使用锻件,以保证金属内部纤维组的轴尤其要使用锻件,以保证金属内部纤维
7、组织均匀连续分布,获得较高的强度。有些大型织均匀连续分布,获得较高的强度。有些大型轴或结构复杂的轴采用铸件毛坯。轴或结构复杂的轴采用铸件毛坯。第14页,共103页,编辑于2022年,星期二轴类零件加工工艺分析轴类零件加工工艺分析 1.主轴的技术条件分析从图6-1车床主轴零件图可以看出,主轴的支撑轴颈是主轴部件的装配基准,其制造精度直接影响到主轴部件的回转精度,支撑轴颈A、B的圆度公差为0.003mm。相对于A、B基准公共轴线的径向圆跳动公差为0.005mm。支撑轴颈与配合轴颈的尺寸精度根据使用要求通常为IT6IT5。主轴前端锥孔,必须与支撑轴颈严格同轴。其要求为在轴端处相对A、B基准的径向圆跳
8、动公差为0.005mm,在离轴端300mm处的径向圆跳动公差为0.01mm。主轴前端圆锥面必须与支撑轴颈同轴,端面与轴线垂直。其相对A、B基准的斜向圆跳动公差为0.008mm,端面圆跳动公差为0.008mm。主轴上的螺纹是用来固定与调节主轴轴承间隙的,必须控制螺纹中径与支撑轴径的同轴度。主轴加工的关键是保证支撑轴颈本身的尺寸精度、表面粗糙度以及形位公差要求。第15页,共103页,编辑于2022年,星期二2、车床主轴加工工艺过程、车床主轴加工工艺过程第16页,共103页,编辑于2022年,星期二3.车床主轴加工工艺过程分析(1)定位基准的选择。(2)加工阶段的划分(3)加工顺序的安排第17页,共
9、103页,编辑于2022年,星期二一一 影响因素影响因素1 轴的尺寸及精度要求。2 轴的长径比,即是刚性轴还是柔性轴。3 是否进行中间热处理。二二 安装方式安装方式 为保证轴的相互位置精度,选择定位基准面时应尽量符合基准重合和基准统一的原则。安装方式有三种影响工艺路线的因素及安装影响工艺路线的因素及安装第18页,共103页,编辑于2022年,星期二1 用中心孔定位安装2 用孔定位安装3 以外圆表面定位安装第20页,共103页,编辑于2022年,星期二主轴零件主要工序的加工方法1.外圆的加工2.中心孔的加工3.锥孔的精加工4.花键表面加工第21页,共103页,编辑于2022年,星期二主轴的检验
10、精度检验表面质量检验尺寸精度、位置精度、形状精度表面粗糙度和表面力学物理性能第22页,共103页,编辑于2022年,星期二单件小批生产中,尺寸精度可采用外径千分尺检验;大批单件小批生产中,尺寸精度可采用外径千分尺检验;大批量生产中,为节省时间,可采用光滑极限量规检验。量生产中,为节省时间,可采用光滑极限量规检验。表面粗糙度可采用比较法或表面轮廓仪检验。表面粗糙度可采用比较法或表面轮廓仪检验。位置精度的检验则需要一定的专用检验夹具。位置精度的检验则需要一定的专用检验夹具。第23页,共103页,编辑于2022年,星期二轴的位置精度检验1挡铁;2钢球;3可调V形块;4V形块;5锥堵;6检验芯棒;7平
11、板第24页,共103页,编辑于2022年,星期二6.2 套筒加工套筒加工第25页,共103页,编辑于2022年,星期二套类零件的加工表面有外圆表面、内孔表面套类零件的加工表面有外圆表面、内孔表面以及端面,加工要求既有内外圆表面同轴度要求,以及端面,加工要求既有内外圆表面同轴度要求,又有轴线与端面的垂直度要求,同时套类零件的又有轴线与端面的垂直度要求,同时套类零件的刚性不高,加工时容易产生变形影响加工精度,刚性不高,加工时容易产生变形影响加工精度,所以套类零件的加工难度较大。所以套类零件的加工难度较大。第26页,共103页,编辑于2022年,星期二6.2.1套筒类零件概述套筒类零件概述 套筒类零
12、件的特点:套筒类零件的特点:(1)(1)主要表面为内外圆回转表面,其同轴度公差要求很小。主要表面为内外圆回转表面,其同轴度公差要求很小。(2)(2)内孔与外圆直径之差较小,即零件壁厚较小,易变形。内孔与外圆直径之差较小,即零件壁厚较小,易变形。(3)(3)零件长度零件长度L L一般大于圆直径一般大于圆直径d d。(4)(4)结构比较简单。结构比较简单。套筒套筒类零类零件的件的应用应用主要起支主要起支撑或导向撑或导向作用作用轴承轴承导向套导向套汽缸套汽缸套油缸油缸第27页,共103页,编辑于2022年,星期二2.2.套类零件的主要技术要求套类零件的主要技术要求 (1)孔与外圆的精度要求。(2)几
13、何形状精度要求。(3)相互位置精度要求。第29页,共103页,编辑于2022年,星期二3、套筒类零件的材料及毛坯、套筒类零件的材料及毛坯材料材料套类零件一般用钢、铸铁、青铜、黄铜制成。有些滑动套类零件一般用钢、铸铁、青铜、黄铜制成。有些滑动轴承可选用双金属结构,对一些强度和硬度要求较高的套类零轴承可选用双金属结构,对一些强度和硬度要求较高的套类零件件(如镗床主轴套筒、伺服阀套如镗床主轴套筒、伺服阀套),可选用优质合金钢,可选用优质合金钢(38CrMoALA、18CrNiWA)。毛坯毛坯孔径较大时,常选择无缝钢管或带孔的铸件和锻孔径较大时,常选择无缝钢管或带孔的铸件和锻件;孔径较小时,一般选择热
14、轧或冷拉棒料。大批量件;孔径较小时,一般选择热轧或冷拉棒料。大批量生产时,采用冷挤压、粉末冶金等先进毛坯制造工艺,生产时,采用冷挤压、粉末冶金等先进毛坯制造工艺,不仅节约材料,而且可提高生产率和毛坯精度。不仅节约材料,而且可提高生产率和毛坯精度。第30页,共103页,编辑于2022年,星期二6.2.2 套类零件加工工艺分析套类零件加工工艺分析套类零件由于功用、尺寸、结构形状、材料、热处理方法的套类零件由于功用、尺寸、结构形状、材料、热处理方法的不同,其工艺过程差别很大。但大多数在加工中都要保证内孔不同,其工艺过程差别很大。但大多数在加工中都要保证内孔与外圆的同轴度及端面与内、外圆轴线的垂直度要
15、求。按结构与外圆的同轴度及端面与内、外圆轴线的垂直度要求。按结构形状来分,大体上可分为短套筒和长套筒两类。它们在加工中形状来分,大体上可分为短套筒和长套筒两类。它们在加工中对工件的装夹方法有很大区别。对工件的装夹方法有很大区别。第31页,共103页,编辑于2022年,星期二长套筒零件的加工长套筒零件的加工 第32页,共103页,编辑于2022年,星期二保证表面相互位置精度的方法(1)在一次装夹中完成内、外表面及端面的加工。在一次装夹中完成内、外表面及端面的加工。(2)主要表面的加工分在几次安装中进行主要表面的加工分在几次安装中进行(先加工孔先加工孔)。(3)主要表面的加工分在几次安装中进行主要
16、表面的加工分在几次安装中进行(先加工外圆先加工外圆)。第33页,共103页,编辑于2022年,星期二 防止套筒变形的工艺措施如下:防止套筒变形的工艺措施如下:(1)(1)将粗、精加工分开进行。为减少切削力和切削热的影响,使粗加工中产生的将粗、精加工分开进行。为减少切削力和切削热的影响,使粗加工中产生的变形在精加工中得以纠正。变形在精加工中得以纠正。(2)(2)减少夹紧力的影响。在工艺上采取以下措施减少夹紧力的影响:减少夹紧力的影响。在工艺上采取以下措施减少夹紧力的影响:改变夹紧力的方向,将径向夹紧改为轴向夹紧。改变夹紧力的方向,将径向夹紧改为轴向夹紧。使用过渡套或弹簧套夹紧工件,在必须采用径向
17、夹紧时尽可能使径向使用过渡套或弹簧套夹紧工件,在必须采用径向夹紧时尽可能使径向夹紧力均匀。夹紧力均匀。做出工艺凸台或工艺螺纹以减少夹紧变形。如表做出工艺凸台或工艺螺纹以减少夹紧变形。如表6-26-2工序工序2 2先车出先车出M88M88mml.5mml.5mmmm螺纹供后续工序装夹时使用。在工序螺纹供后续工序装夹时使用。在工序3 3中利用该工艺螺纹将工件固定在夹中利用该工艺螺纹将工件固定在夹具中,加工完成后,在工序具中,加工完成后,在工序5 5车去该工艺螺纹。车去该工艺螺纹。减少热处理变形的影响,热处理工序安排在粗精加工之间进行,使热处理变减少热处理变形的影响,热处理工序安排在粗精加工之间进行
18、,使热处理变形在精加工中得到纠正。形在精加工中得到纠正。第34页,共103页,编辑于2022年,星期二套筒类零件的安装套筒类零件的安装 第35页,共103页,编辑于2022年,星期二6.2.3 6.2.3 套类零件孔的加工方法套类零件孔的加工方法 套类零件的孔加工方法常用的有:钻孔、扩孔、镗孔、套类零件的孔加工方法常用的有:钻孔、扩孔、镗孔、车孔、铰孔、磨孔、拉孔、珩孔、研磨孔及孔表面滚压车孔、铰孔、磨孔、拉孔、珩孔、研磨孔及孔表面滚压加工。其中钻孔、扩孔、镗孔、车孔常作为粗加工与半加工。其中钻孔、扩孔、镗孔、车孔常作为粗加工与半精加工;而铰孔、磨孔、拉孔、珩孔、研磨孔及孔表面精加工;而铰孔、
19、磨孔、拉孔、珩孔、研磨孔及孔表面滚压加工作为精加工方法。滚压加工作为精加工方法。第37页,共103页,编辑于2022年,星期二1.1.磨孔磨孔 内圆磨削具有以下特点:内圆磨削具有以下特点:(1)(1)磨削生产率低。砂轮直径磨削生产率低。砂轮直径D D受工件孔径受工件孔径d d的限制,砂轮尺寸的限制,砂轮尺寸较小,消耗快,需要经常更换,影响生产率。较小,消耗快,需要经常更换,影响生产率。(2)(2)散热条件差。采用较软的砂轮,砂轮与工件内切,接触面散热条件差。采用较软的砂轮,砂轮与工件内切,接触面积大,散热条件差,容易产生烧伤。积大,散热条件差,容易产生烧伤。(3)(3)磨削速度低。由于砂轮的直
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