第三章典型零件加工精选PPT.ppt
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1、第三章典型零件加工第1页,本讲稿共128页 外圆加工外圆加工 内圆加工内圆加工 平面加工平面加工 螺纹加工螺纹加工 齿面加工齿面加工 曲面加工曲面加工 典型零件加工典型零件加工Chap.5Chap.5:典型表面加工第2页,本讲稿共128页Chap.5:Chap.5:第一节第一节第一节 外圆加工采取讨论的方式进行讲解第3页,本讲稿共128页Chap.5:Chap.5:第二节 内圆加工采取讨论的方式进行讲解第4页,本讲稿共128页Chap.5:Chap.5:第三节 平面加工采取讨论的方式进行讲解第5页,本讲稿共128页Chap.5:Chap.5:第四节 螺纹加工采取讨论的方式进行讲解第6页,本讲稿
2、共128页Chap.5:Chap.5:第五节 齿面加工采取讨论的方式进行讲解第7页,本讲稿共128页Chap.5:Chap.5:第六节第六节曲面加工采取讨论的方式进行讲解第8页,本讲稿共128页 典型零件加工轴类零件加工轴类零件加工箱体零件加工箱体零件加工 第9页,本讲稿共128页轴类零件加工轴类零件加工轴类零件的作用、特点及分类轴类零件的作用、特点及分类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中的几个工艺问题主轴加工中的几个工艺问
3、题轴类零件加工第10页,本讲稿共128页 一、轴类零件加工 1轴类零件的作用、特点及分类轴类零件的作用支撑传动零件;承受载荷;传递扭矩。轴类零件加工轴类零件加工第11页,本讲稿共128页轴类零件的特点长度大于直径;加工表面为内外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、沟槽等;有一定的回转精度。轴类零件加工轴类零件加工第12页,本讲稿共128页轴类零件的分类光滑轴;阶梯轴;空心轴;异形轴(曲轴、齿轮轴、偏心轴、十字轴、凸轮轴、花键轴)。轴类零件加工轴类零件加工More to learnMore to learnMore to learn第13页,本讲稿共128页轴类零件加工轴类零件加工第14页,本讲稿共12
4、8页na)光轴nb)空心轴nc)半轴nd)阶梯轴ne)花键轴nf )十字轴ng)偏心轴nh)曲轴ni)凸轮轴第15页,本讲稿共128页2.轴类零件的材料和毛坯n2.1轴类零件的材料 (1)一般轴类零件常用45号钢,并根据不同的工作条件采用不同的热处理规范(如正火、调质、淬火等),以获得一定的强度、韧性和耐磨性。第16页,本讲稿共128页n(2)对于中等精度而转速较高的轴类零件,可选用40Cr 等合金结构钢。这类钢经过调质和表面淬火处理后,具有较高的综合机械性能。第17页,本讲稿共128页n(3)对于精度较高的轴,有时还用轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn等材料,它们通过调质和表面淬火处理后,具有
5、更高的耐磨性和耐疲劳性能。第18页,本讲稿共128页n(4)对于在高转速、重载荷等条件下工作的轴,可选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAlA氮化钢。n 第19页,本讲稿共128页n低碳合金钢经过渗碳淬火处理后,具有很高的表面硬度、耐冲击韧性和心部强度,但是在热处理时的变形较大。n 而氮化钢在经过调质和表面氮化后,有很高的心部强度、优良的耐磨性和耐疲劳性能,热处理时变形很小。第20页,本讲稿共128页2.2 轴类零件的毛坯n轴类零件常用的毛坯是圆棒料和锻件.n只有某些大型的、结构复杂的轴,才采用铸件。第21页,本讲稿共128页 由于毛坯经过加热锻打后,能使金属
6、内部纤维沿表面均匀分布,从而可以得到较高的抗拉、抗弯及扭转强度,故除了光滑轴、直径相差不大的阶梯轴可使用热轧棒料和冷拉棒料外,一般比较重要的轴,大都采用锻件。第22页,本讲稿共128页3车床主轴的功用和结构特点及设计要求轴类零件加工轴类零件加工More to learnMore to learnMore to learn第23页,本讲稿共128页轴类零件加工轴类零件加工第24页,本讲稿共128页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12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、端面结合孔等机械加工
7、工艺主要是车削、磨削,其次是铣削和钻削轴类零件加工轴类零件加工第25页,本讲稿共128页 特别值得注意的工艺问题有:1)定位基准的选择;2)加工顺序的安排;3)深孔加工;4)热处理变形。车床主轴的功用承受扭转力矩;承受弯曲力矩;保证回转运动精度。轴类零件加工轴类零件加工第26页,本讲稿共128页轴类零件的定位基准n轴类零件的定位基准,最常用的为两顶尖孔。n 因为轴类零件各个外圆表面、锥孔、螺纹表面的同轴度,以及端面对旋转轴线的垂直度是相互位置精度的主要项目,而这些表面的设计基准一般都是轴的中心线,如果用两顶尖孔定位,就能符合基准重合的原则。第27页,本讲稿共128页n而且用顶尖孔作为定位基准,
8、能够最大限度地在一次安装中加工出多个外圆和端面,这也符合基准统一原则。因此,只要可能,就应该尽量采用顶尖孔作为轴加工的定位基准。第28页,本讲稿共128页n当不能用顶尖孔时(如加工轴的锥孔时),或者粗加工时为了提高零件的刚度,可采用轴的外圆表面作为定位基准,或是以外圆表面和顶尖孔共同作为定位基准。第29页,本讲稿共128页n例如在后面要谈到的主轴的加工工艺过程中,半精车、精车、粗磨和精磨各部外圆及端面,铣花键及车螺纹等工序,都是以顶尖孔作为定位基准。而在车、磨锥孔时,都是以两端的外圆表面作为定位基准的。第30页,本讲稿共128页n在磨锥孔时,一般多选择主轴的装配基准前后支承轴颈作为定位基准,这
9、样可消除基准不重合所引起的定位误差,使锥孔的径向跳动易于控制。第31页,本讲稿共128页n由于主轴是带通孔的零件,在其加工过程中,作为定位基准的顶尖孔将因为钻出通孔而消失。为了在通孔加工后还能用顶尖孔作为定位基准,一般都采用带有顶尖孔的锥堵或锥套心轴。第32页,本讲稿共128页n当主轴孔的锥度比较小时,就使用锥堵,当锥度较大或圆柱孔时,可用锥套心轴第33页,本讲稿共128页采用锥堵定位应注意以下问题n1.锥堵应具有较高的精度,锥堵的顶尖孔既是锥堵本身制造的定位基准,又是磨削主轴的精基准,所以必须要保证锥堵上锥面与顶尖孔有较高的同轴度。n 第34页,本讲稿共128页n2.其次是使用锥堵过程中,应
10、尽量减少锥堵安装次数。其原因是工件锥孔与锥堵上的锥角不可能完全一致,重新安装会引起安装误差。第35页,本讲稿共128页预加工中的问题n车削是轴类零件机械加工的首道工序,车削之前的工艺为轴加工的预备阶段。n预备加工内容有:n校直:对于细长的轴由于弯曲变形会造成加工余量不足,需增加校直工序。n切断:对于直接用棒料为毛坯的轴,需要增加切断工序。第36页,本讲稿共128页n切端面和打顶尖孔:n 对于直径较大、长度较长的轴,需要在车削外圆之前加工好顶尖孔。第37页,本讲稿共128页加工时要安排足够的热处理工序n在主轴加工的整个过程中,应安排足够的热处理工序,以保证主轴的机械性能及加工精度的要求,并改善工
11、件的切削加工性能。第38页,本讲稿共128页n一般,在主轴毛坯锻造后,首先需安排正火处理,以消除锻造应力,改善金属组织,细化晶粒,降低硬度,改善切削性能。第39页,本讲稿共128页n 在粗加工后,安排第二次热处理调质处理,获得均匀细致的回火索氏体组织,提高零件的综合机械性能,以便在表面淬火时,得到均匀致密的硬化层,使硬化层的硬度由表面向中心逐步降低。同时,索氏体晶粒结构的金属组织经加工后,表面粗糙度较细。第40页,本讲稿共128页加工阶段的划分n由于主轴是多阶梯带通孔的零件,切除大量的金属后,会引起内应力重新分布而变形。第41页,本讲稿共128页n因此,在安排工序时 应将粗、精加工分开;先完成
12、各表面的粗加工,再完成各表面的半精加工和精加工;而主要表面的精加工则放在最后进行。第42页,本讲稿共128页n这样,主要表面的精度就不会受到其它表面加工或内应力重新分布的影响。第43页,本讲稿共128页轴类零件加工工序安排顺序n经过上述几个问题的分析,对主轴加工工序安排大体如下:n准备毛坯;n正火;n切端面打顶尖孔;n粗车;第44页,本讲稿共128页n调质;n半精车;n精车;n表面淬火;n粗磨、精磨外圆表面n磨内锥孔。第45页,本讲稿共128页安排工序时应注意以下几点n深孔加工。必须注意以下两点:n 应安排在调质以后进行,因为调质处理变形较大,深孔产生弯曲变形没法纠正,不仅影响棒料的通过,而且
13、会引起主轴高速转动的不平衡;n 第46页,本讲稿共128页n深孔应安排在外圆粗车或半精车后,以便有一个精确的轴颈作定位基面,以保证孔与外圆同心,使主轴壁厚均匀。如果仅从定位基准考虑,希望始终用顶尖孔定位,避免使用锥堵,深孔加工安排到最后为好,但是深孔加工是粗加工,发热量大,破坏外圆加工精度,所以深孔只能在半精加工阶段进行。第47页,本讲稿共128页n外圆表面的加工顺序,先加工大直径外圆,然后再加工小直径外圆,以免一开始就降低了工件的刚度。第48页,本讲稿共128页n次要表面加工安排。主轴上的花键、键槽等次要表面的加工,一般都放在外圆精车或粗磨之后,精磨外圆之前进行。第49页,本讲稿共128页n
14、这是因为:如果在精车前就铣出键槽,一方面,在精车时由于断续切削而产生震动,既影响加工质量,又容易损坏刀具;另一方面,也难以控制键槽的尺寸要求。第50页,本讲稿共128页n主轴上的螺纹均有较高的要求,如安排在淬火前加工,则淬火后产生的变形会影响螺纹和支承轴颈的同轴度误差。因此,车螺纹宜安排在主轴局部淬火之后进行。第51页,本讲稿共128页主轴锥孔的磨削n主轴锥孔对主轴支承轴颈的径向跳动是机床的主要精度指标,因此,锥孔的磨削是主轴加工的关键工序之一。n主轴锥孔磨削一般均采用专用工具,第52页,本讲稿共128页第53页,本讲稿共128页车床主轴的设计要求扭转和弯曲刚度高;回转精度高(径向圆跳动、端面
15、圆跳动、回转轴线稳定);制造精度高:1)结构尺寸及动态特性要好;2)主轴本身及其轴承精度高;3)轴承的结构和润滑;4)齿轮的布置;5)固定件的平衡等。轴类零件加工轴类零件加工第54页,本讲稿共128页主轴结构的设计要求:1)合理的结构设计;2)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;4)足够的耐磨性、抗振性及尺寸稳定性5)足够的抗疲劳强度轴类零件加工轴类零件加工第55页,本讲稿共128页 4车床主轴技术条件的分析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;支承轴颈为三支承结构,并且跨
16、度大;轴类零件加工轴类零件加工More to learnMore to learnMore to learn第56页,本讲稿共128页n支承轴颈采用锥面(1:12)结构,接触率70%,可用来调整轴承间隙;n中间支承为IT5IT6,粗糙度 ;n支承轴颈圆度误差为0.005mm,径向跳动为0.005mm;n其他外圆的圆度要求,误差小于50%尺寸公差,高精度者为510%;n轴颈与有关表面的同轴度误差应很小。轴类零件加工轴类零件加工第57页,本讲稿共128页主轴工作表面(锥孔)的技术要求用来安装顶尖或刀具锥柄的;是定心表面;对锥面的尺寸精度、形状精度、粗糙度、接触精度都要求高;轴心线应与支承轴颈同轴;
17、锥孔对轴颈的径向圆跳动近轴端为0.005,离轴端300处为0.01,锥面接触率70%,粗糙度 ,硬度为HRC4850。轴类零件加工轴类零件加工第58页,本讲稿共128页主轴轴端外锥(短锥)的技术要求用来安装卡盘或花盘的;也是定心表面;对锥面的尺寸精度、形状精度、粗糙度、接触精度都要求高;轴心线应与支承轴颈同轴;对支承轴颈的径向圆跳动为0.008;端面圆跳动为0.008;粗糙度 ,硬度为HRC4550。轴类零件加工轴类零件加工第59页,本讲稿共128页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;有同轴度要求,对支承轴颈的径向圆跳动为0.010.015;尺寸精度要求为IT5IT6;轴类零
18、件加工轴类零件加工第60页,本讲稿共128页螺纹的技术要求用来固定零件或调整轴承间隙;螺母的端面圆跳动(应0.05)会影响轴承的内环轴线倾斜;螺母与轴颈的同轴度误差0.025;螺纹精度为6h。轴类零件加工轴类零件加工第61页,本讲稿共128页主轴各表面的表面层要求要有较高的耐磨性;要有适当的硬度(HRC45以上),以改善其装配工艺性和装配精度;表面粗糙度 。轴类零件加工轴类零件加工第62页,本讲稿共128页轴类零件加工轴类零件加工第63页,本讲稿共128页5.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的结构;技术要求;生产批量;设备条件。主轴加工工艺过程批量:大批;材料:45钢;毛坯
19、:模锻件轴类零件加工轴类零件加工第64页,本讲稿共128页工艺过程:分为三个阶段:粗加工:工序16半精加工:工序713(7为预备)精加工:工序1426(14为预备)轴类零件加工轴类零件加工第65页,本讲稿共128页轴类零件加工轴类零件加工第66页,本讲稿共128页第67页,本讲稿共128页第68页,本讲稿共128页第69页,本讲稿共128页第70页,本讲稿共128页第71页,本讲稿共128页第72页,本讲稿共128页第73页,本讲稿共128页第74页,本讲稿共128页 6.主轴加工工艺过程分析主轴毛坯的制造方法自由锻件:小批量或单件生产;模锻件:大批量生产。轴类零件加工轴类零件加工More t
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