机械制造工艺学(含机床夹具设计)-教学ppt课件--湘潭机电专-第四章--典型零件加工.ppt
《机械制造工艺学(含机床夹具设计)-教学ppt课件--湘潭机电专-第四章--典型零件加工.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械制造工艺学(含机床夹具设计)-教学ppt课件--湘潭机电专-第四章--典型零件加工.ppt(112页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第四章第四章典典型型零零件件加加工工 一、一、轴类零件加工轴类零件加工 二、二、箱体零件加工箱体零件加工 三、三、圆柱齿轮加工圆柱齿轮加工 四、连杆加工四、连杆加工 第四章第四章 典型零件加工典型零件加工(一)轴类零件加工(一)轴类零件加工车床主轴的功用和结构特点及设计要求车床主轴的功用和结构特点及设计要求车床主轴的功用和结构特点及设计要求车床主轴的功用和结构特点及设计要求车床主轴技术条件的分析车床主轴技术条件的分析车床主轴技术条件的分析车床主轴技术条件的分析主轴的机械加工工艺过程主轴的机械加工工艺过程主轴的机械加工工艺过程主轴的机械加工工艺过程主轴加工工艺过程分析主轴加工工艺过程分析主轴加工
2、工艺过程分析主轴加工工艺过程分析主轴加工中的几个工艺问题主轴加工中的几个工艺问题主轴加工中的几个工艺问题主轴加工中的几个工艺问题轴类零件的作用、特点及分类轴类零件的作用、特点及分类轴类零件的作用、特点及分类轴类零件的作用、特点及分类2.轴类零件的主要技术要求轴类零件的主要技术要求1)尺寸精度和几何形状精度尺寸精度和几何形状精度轴颈是轴类零件的重要表面轴颈是轴类零件的重要表面,它的直径精度根据使用要求通它的直径精度根据使用要求通常为常为IT6IT9,有时可达有时可达IT5。轴颈的几何形状精度。轴颈的几何形状精度(圆度、圆柱圆度、圆柱度度)应限制在直径公差范围之内。对几何形状精度要求较高时应限制在
3、直径公差范围之内。对几何形状精度要求较高时,则应在零件图上专门标注形状公差。则应在零件图上专门标注形状公差。2)位置精度位置精度配合轴颈配合轴颈(装配传动件的轴颈装配传动件的轴颈)相对支承轴颈相对支承轴颈(装配轴承的轴装配轴承的轴颈颈)的同轴度以及轴颈与支承端面的垂直度通常要求较高。普通的同轴度以及轴颈与支承端面的垂直度通常要求较高。普通精度的轴精度的轴,配合轴颈相对支承轴颈的径向圆跳动一般为配合轴颈相对支承轴颈的径向圆跳动一般为0.010.03mm,高精度的轴为高精度的轴为0.0010.005mm。端面圆跳动为。端面圆跳动为0.0050.01mm。3)表面粗糙度表面粗糙度轴类零件的各加工表面
4、均有表面粗糙度的要求。一般说来轴类零件的各加工表面均有表面粗糙度的要求。一般说来,支承轴颈的表面粗糙度要求为支承轴颈的表面粗糙度要求为Ra0.630.16m。配合轴颈的表。配合轴颈的表面粗糙度面粗糙度Ra为为2.50.63m。图为。图为CA6140型车床主轴简图型车床主轴简图,在在该图上标明了主要技术要求。该图上标明了主要技术要求。CA6140型车床主轴简图型车床主轴简图3.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1)轴类零件的材料轴类零件的材料一般轴类零件材料常用一般轴类零件材料常用45钢钢;中等精度而转速较高中等精度而转速较高的轴的轴,可选用可选用40Cr等合金结构钢等合金
5、结构钢;精度较高的轴精度较高的轴,可选用可选用轴承钢轴承钢GCr15和弹簧钢和弹簧钢65Mn等等,也可选用球墨铸铁也可选用球墨铸铁;对对于高转速、重载荷条件下工作的轴于高转速、重载荷条件下工作的轴,选用选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢氮化钢。轴类零件的热处理轴类零件的热处理轴类零件的使用性能除与所选钢材种类有关外轴类零件的使用性能除与所选钢材种类有关外,还与所还与所采用的热处理有关。采用的热处理有关。锻造毛坯在加工前锻造毛坯在加工前,均需安排正火或退火处理均需安排正火或退火处理(含碳量大含碳量大于于(C)=0.7的碳钢和合金钢的碳钢
6、和合金钢),以使钢材内部晶粒细化以使钢材内部晶粒细化,消消除锻造应力除锻造应力,降低材料硬度降低材料硬度,改善切削加工性能。改善切削加工性能。为了获得较好的综合力学性能为了获得较好的综合力学性能,轴类零件常要求调质处轴类零件常要求调质处理,一般分两种情况:理,一般分两种情况:(1)毛坯余量大时毛坯余量大时,调质安排在调质安排在粗车之后、半精车之前粗车之后、半精车之前,以便消除粗车时产生的残余应以便消除粗车时产生的残余应力。力。(2)毛坯余量小时毛坯余量小时,调质可安排在粗车之前进行。调质可安排在粗车之前进行。表面淬火一般安排在精加工之前表面淬火一般安排在精加工之前,这样可纠正因淬火引起这样可纠
7、正因淬火引起的局部变形。对精度要求高的轴的局部变形。对精度要求高的轴,在局部淬火后或粗磨之后在局部淬火后或粗磨之后,还需进行低温时效处理还需进行低温时效处理(在在160油中进行长时间的低温时效油中进行长时间的低温时效),以保证尺寸的稳定。以保证尺寸的稳定。对于氮化钢对于氮化钢(如如38GrMoAl),需在渗氮之前进行调质和低需在渗氮之前进行调质和低温时效处理。对调质的质量要求也很严格温时效处理。对调质的质量要求也很严格,不仅要求调质后索不仅要求调质后索氏体组织要均匀细化氏体组织要均匀细化,而且要求离表面而且要求离表面0.80.10mm层内铁素层内铁素体含量不超过体含量不超过(C)5,否则会造成
8、氮化脆性而影响其质量。否则会造成氮化脆性而影响其质量。空心类机床主轴加工工艺及其分析空心类机床主轴加工工艺及其分析车床主轴的结构特点车床主轴的结构特点既是阶梯轴,又是空心轴;是长径比小于既是阶梯轴,又是空心轴;是长径比小于12的刚性轴的刚性轴不但传递旋转运动和扭矩,而且是工件或刀具回转精度的基础不但传递旋转运动和扭矩,而且是工件或刀具回转精度的基础主要加工表面有内外圆柱面、圆锥面,次要表面有螺纹、花键、主要加工表面有内外圆柱面、圆锥面,次要表面有螺纹、花键、沟槽、端面结合孔等沟槽、端面结合孔等机械加工工艺主要是车削、磨削,其次是铣削和钻削机械加工工艺主要是车削、磨削,其次是铣削和钻削特别值得注
9、意的工艺问题有:特别值得注意的工艺问题有:1)定位基准的选择;定位基准的选择;2)加工顺序的安排;加工顺序的安排;3)深孔加工;深孔加工;4)热处理变形。热处理变形。车床主轴的功用车床主轴的功用承受扭转力矩;承受扭转力矩;承受弯曲力矩;承受弯曲力矩;保证回转运动精度。保证回转运动精度。车床主轴的设计要求车床主轴的设计要求扭转和弯曲刚度高;扭转和弯曲刚度高;回转精度高(径向圆跳动、端面圆跳动、回转轴线稳定);回转精度高(径向圆跳动、端面圆跳动、回转轴线稳定);制造精度高:制造精度高:1)结构尺寸及动态特性要好;结构尺寸及动态特性要好;2)主轴本身及其轴承精度高;主轴本身及其轴承精度高;3)轴承的
10、结构和润滑;轴承的结构和润滑;4)齿轮的布置;齿轮的布置;5)固定件的平衡等。固定件的平衡等。主轴结构的设计要求:主轴结构的设计要求:1)合理的结构设计;合理的结构设计;2)足够的刚度;足够的刚度;3)有具有一定的尺寸、形状、位置精度和表面质量;有具有一定的尺寸、形状、位置精度和表面质量;4)足够的耐磨性、抗振性及尺寸稳定性足够的耐磨性、抗振性及尺寸稳定性5)足够的抗疲劳强度足够的抗疲劳强度3车床主轴技术条件的分析车床主轴技术条件的分析主轴支承轴颈的技术要求主轴支承轴颈的技术要求支承轴颈是主轴的装配基准,其精度直接影响支承轴颈是主轴的装配基准,其精度直接影响主轴的回转精度;主轴上各重要表面又以
11、支承主轴的回转精度;主轴上各重要表面又以支承轴颈为设计基准,有严格的位置要求;轴颈为设计基准,有严格的位置要求;支承轴颈为三支承结构,并且跨度大;支承轴颈为三支承结构,并且跨度大;支承轴颈采用锥面支承轴颈采用锥面(1:12)结构,接触率结构,接触率70%,可用来调整轴承间隙;,可用来调整轴承间隙;中间支承为中间支承为IT5IT6,粗糙度,粗糙度 ;支承轴颈圆度误差为支承轴颈圆度误差为0.005mm,径向跳动为,径向跳动为0.005mm;其他外圆的圆度要求,误差小于其他外圆的圆度要求,误差小于50%尺寸公差,尺寸公差,高精度者为高精度者为510%;轴颈与有关表面的同轴度误差应很小。轴颈与有关表面
12、的同轴度误差应很小。主轴工作表面(锥孔)的技术要求主轴工作表面(锥孔)的技术要求用来安装顶尖或刀具锥柄的;是定心表面;用来安装顶尖或刀具锥柄的;是定心表面;对锥面的尺寸精度、形状精度、粗糙度、接触对锥面的尺寸精度、形状精度、粗糙度、接触精度都要求高;精度都要求高;轴心线应与支承轴颈同轴;轴心线应与支承轴颈同轴;锥孔对轴颈的径向圆跳动近轴端为锥孔对轴颈的径向圆跳动近轴端为0.005,离,离轴端轴端300处为处为0.01,锥面接触率,锥面接触率70%,粗糙度,粗糙度 ,硬度为,硬度为HRC4850。主轴轴端外锥(短锥)的技术要求主轴轴端外锥(短锥)的技术要求用来安装卡盘或花盘的;也是定心表面;用来
13、安装卡盘或花盘的;也是定心表面;对锥面的尺寸精度、形状精度、粗糙度、接对锥面的尺寸精度、形状精度、粗糙度、接触精度都要求高;触精度都要求高;轴心线应与支承轴颈同轴;轴心线应与支承轴颈同轴;对支承轴颈的径向圆跳动为对支承轴颈的径向圆跳动为0.008;端面圆跳;端面圆跳动为动为0.008;粗糙度粗糙度 ,硬度为,硬度为HRC4550空套齿轮轴颈的技术要求空套齿轮轴颈的技术要求影响传动的平稳性;可能导致噪声;影响传动的平稳性;可能导致噪声;有同轴度要求,对支承轴颈的径向圆跳动有同轴度要求,对支承轴颈的径向圆跳动为为0.010.015;尺寸精度要求为尺寸精度要求为IT5IT6;螺纹的技术要求螺纹的技术
14、要求用来固定零件或调整轴承间隙;用来固定零件或调整轴承间隙;螺母的端面圆跳动(应螺母的端面圆跳动(应0.05)会影响轴承的)会影响轴承的内环轴线倾斜;内环轴线倾斜;螺母与轴颈的同轴度误差螺母与轴颈的同轴度误差0.025;螺纹精度为螺纹精度为6h。主轴各表面的表面层要求主轴各表面的表面层要求要有较高的耐磨性;要有较高的耐磨性;要有适当的硬度(要有适当的硬度(HRC45以上),以改善以上),以改善其装配工艺性和装配精度;其装配工艺性和装配精度;表面粗糙度表面粗糙度4.主轴的机械加工工艺过程主轴的机械加工工艺过程主轴加工工艺过程制订的依据主轴加工工艺过程制订的依据主轴的结构;技术要求;生产批量;设主
15、轴的结构;技术要求;生产批量;设备条件。备条件。主轴加工工艺过程主轴加工工艺过程批量:大批;材料:批量:大批;材料:45钢;毛坯:模锻钢;毛坯:模锻件件工艺过程:工艺过程:分为三个阶段:分为三个阶段:粗加工:工序粗加工:工序16半精加工:工序半精加工:工序713(7为预备)为预备)精加工:工序精加工:工序1426(14为预备)为预备)5.主轴加工工艺过程分析主轴加工工艺过程分析主轴毛坯的制造方法主轴毛坯的制造方法自由锻件:小批量或单件生产;自由锻件:小批量或单件生产;模锻件:大批量生产。模锻件:大批量生产。主轴的材料和热处理主轴的材料和热处理热处理工序的安排热处理工序的安排毛坯热处理:去锻造应
16、力,细化晶粒;毛坯热处理:去锻造应力,细化晶粒;切削前正火(预备热处理):改善切削加工切削前正火(预备热处理):改善切削加工性能和机械性能和机械-物理性能;去锻造应力;物理性能;去锻造应力;半精加工前调质:去应力,改善切削加工性半精加工前调质:去应力,改善切削加工性能,提高综合机械性能;能,提高综合机械性能;精加工前局部高频淬火:提高运动表面耐磨精加工前局部高频淬火:提高运动表面耐磨性;性;精加工后的定性处理:低温时效和水冷处理。精加工后的定性处理:低温时效和水冷处理。加工阶段的划分加工阶段的划分如前所述,分为三个阶段。如前所述,分为三个阶段。鉴于主轴的技术要求高,毛坯为模锻件,加工鉴于主轴的
17、技术要求高,毛坯为模锻件,加工余量大,精度高,故应分阶段加工;余量大,精度高,故应分阶段加工;分粗、精加工阶段有利于去应力并可加入热处分粗、精加工阶段有利于去应力并可加入热处理;理;多次切削有利于消除复映误差;多次切削有利于消除复映误差;粗、精加工二阶段应间隔一定时间;粗、精加工二阶段应间隔一定时间;粗、精加工二阶段应分粗、精加工机床进行,粗、精加工二阶段应分粗、精加工机床进行,合理利用设备,保护机床。合理利用设备,保护机床。定位基准的选择定位基准的选择应使定位基准与装配基准重合;应使定位基准与装配基准重合;一次安装应多加工几个面;一次安装应多加工几个面;注意零件的主要精度指标:同轴度、圆度、
18、注意零件的主要精度指标:同轴度、圆度、径向跳动;径向跳动;主轴的定位过程较复杂:有顶尖、锥堵、支主轴的定位过程较复杂:有顶尖、锥堵、支承表面等作为定位基准。承表面等作为定位基准。加工顺序的安排和工序的确定加工顺序的安排和工序的确定三种方案三种方案1)粗加工外圆粗加工外圆钻深孔钻深孔精加工外圆精加工外圆粗加粗加工锥孔工锥孔精加工锥孔精加工锥孔2)粗加工外圆粗加工外圆钻深孔钻深孔粗加工锥孔粗加工锥孔精加精加工锥孔工锥孔精加工外圆精加工外圆3)粗加工外圆粗加工外圆钻深孔钻深孔精加工外圆精加工外圆精加精加工外圆工外圆精加工锥孔精加工锥孔工序确定的两个原则工序确定的两个原则1)工序中所用的基准应在该工序
19、前加工;工序中所用的基准应在该工序前加工;2)各表面要粗、精基准分开,先粗后精,各表面要粗、精基准分开,先粗后精,多次多次加工,逐步提高精度。加工,逐步提高精度。淬硬表面的键槽、螺纹等应在淬火前加工;淬硬表面的键槽、螺纹等应在淬火前加工;非淬硬表面的键槽、螺纹等应在精车后、精磨非淬硬表面的键槽、螺纹等应在精车后、精磨前加工;前加工;检验工序应安排在适当工序之后,必要还应探检验工序应安排在适当工序之后,必要还应探伤。伤。主轴加工中的几个工艺问题主轴加工中的几个工艺问题锥堵和锥堵心轴的使用锥堵和锥堵心轴的使用锥堵和锥堵心轴的功用:锥堵和锥堵心轴的功用:空心轴加工通孔后,定位基准空心轴加工通孔后,定
20、位基准顶尖孔被顶尖孔被破坏。通孔直径小时,可直接在孔口倒出一破坏。通孔直径小时,可直接在孔口倒出一60锥面,代替中心孔;当通孔直径较大时,锥面,代替中心孔;当通孔直径较大时,则要采用锥堵或锥堵心轴。则要采用锥堵或锥堵心轴。设计锥堵和锥堵心轴时应注意的问题设计锥堵和锥堵心轴时应注意的问题1)一般不中途更换或拆装,以免增加安装误一般不中途更换或拆装,以免增加安装误差差2)锥堵和锥堵心轴要求两个锥面同轴锥堵和锥堵心轴要求两个锥面同轴顶尖孔的研磨顶尖孔的研磨 研磨的必要性研磨的必要性1)顶尖孔是定位基准,对精度和质量有直接影顶尖孔是定位基准,对精度和质量有直接影响响2)顶尖孔的深度:影响定位轴向位置,
21、因而影顶尖孔的深度:影响定位轴向位置,因而影响余量分布响余量分布(批量生产时批量生产时)3)两顶尖孔同轴度:影响同轴度、影响位置精两顶尖孔同轴度:影响同轴度、影响位置精度度4)顶尖孔锥角和圆度误差:直接反映到工件顶尖孔锥角和圆度误差:直接反映到工件的圆度上的圆度上5)热处理、切削力、重力等的影响,会损坏热处理、切削力、重力等的影响,会损坏顶尖孔的精度顶尖孔的精度6)热处理后和磨削加工前,需要消除误差热处理后和磨削加工前,需要消除误差研磨方法研磨方法1)用铸铁顶尖研磨;用铸铁顶尖研磨;2)用油石或橡胶砂轮夹在车床的卡盘上,用金用油石或橡胶砂轮夹在车床的卡盘上,用金刚钻研磨;刚钻研磨;3)用硬质合
22、金顶尖刮研。用硬质合金顶尖刮研。外圆表面的车削加工外圆表面的车削加工 车削加工的工艺作用车削加工的工艺作用1)粗加工:切除大部分余量;粗加工:切除大部分余量;2)半精加工:修整预备热处理后的变形;半精加工:修整预备热处理后的变形;3)精加工:使磨削前各表面具有一定的同轴精加工:使磨削前各表面具有一定的同轴度和合理的磨削余量;精加工螺纹及各端面度和合理的磨削余量;精加工螺纹及各端面等。等。车削加工值得考虑的问题车削加工值得考虑的问题1)生产效率;生产效率;2)工序精度(复映误差);工序精度(复映误差);3)劳动强度。劳动强度。车削加工的设备车削加工的设备1)单件、小批:普通车床单件、小批:普通车
23、床2)成批生产:液压仿形车床成批生产:液压仿形车床3)大批量生产:液压仿形、多刀半自动车床大批量生产:液压仿形、多刀半自动车床主轴深孔的加工主轴深孔的加工 深孔加工的难点深孔加工的难点1)刀具细长,刚性差,易振动,易引偏;刀具细长,刚性差,易振动,易引偏;2)排屑困难;排屑困难;3)钻头散热条件差,冷却困难,易失去切削钻头散热条件差,冷却困难,易失去切削能力。能力。采取措施采取措施1)采用工件旋转、刀具进给的加工方法,使采用工件旋转、刀具进给的加工方法,使钻头自定中心;钻头自定中心;2)采用特殊结构的深孔钻;采用特殊结构的深孔钻;3)预先加工一导向孔,防止引偏;预先加工一导向孔,防止引偏;4)
24、采用压力输送切削润滑液,既使冷却充分,采用压力输送切削润滑液,既使冷却充分,又使切屑排出。又使切屑排出。主轴锥孔的加工主轴锥孔的加工 主轴锥孔的作用及要求主轴锥孔的作用及要求1)主轴锥孔是安装顶尖的定位面;主轴锥孔是安装顶尖的定位面;2)主轴支承轴颈及主轴前端短锥的同轴度要主轴支承轴颈及主轴前端短锥的同轴度要求较高。求较高。磨削主轴锥孔一般以支承轴颈作为定位基准,磨削主轴锥孔一般以支承轴颈作为定位基准,有三种安装方式:有三种安装方式:1)前支承装于中心架,后支承用卡盘装夹前支承装于中心架,后支承用卡盘装夹2)前、后支承装于两个中心架,用万向节与主前、后支承装于两个中心架,用万向节与主轴相联;轴
25、相联;3)采用专用夹具。采用专用夹具。剖分轴承、剖分轴承、V型夹具、浮动卡头等,使磨头误型夹具、浮动卡头等,使磨头误差及机床振动不影响工件。差及机床振动不影响工件。该夹具由底座、支承架及浮动卡头三部分组成;该夹具由底座、支承架及浮动卡头三部分组成;前、后两支架与底座连成一体;前、后两支架与底座连成一体;作为工件定位的作为工件定位的V形架镶有硬质合金,以提高形架镶有硬质合金,以提高耐磨性;耐磨性;工件的中心高应与磨头砂轮轴中心等高;工件的中心高应与磨头砂轮轴中心等高;后端的浮动卡头装在磨床主轴的锥孔内;后端的浮动卡头装在磨床主轴的锥孔内;工件尾部插入弹性套内;工件尾部插入弹性套内;通过弹簧将弹性
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械制造 工艺学 机床 夹具 设计 教学 ppt 课件 湘潭 机电 第四 典型 零件 加工
限制150内