07-2零件的结构工艺性48

1、.7.2.1 根据零件外形选择毛坯成形方法7.2.2 毛坯成形方法选择实例7.2.3 单级齿轮减速器组件的成形方法选择7.2.4 零件构造的切削加工工艺性7.2.5 工件的安装7.2.6 夹具目 录第7章 机械制造工艺过程.7.2.1 根据零件的外形选择毛坯成形方法1 常用零件的成形方法可根据零件外形进展分类选择。 1.轴杆类零件 轴杆类零件的轴向尺寸远大于径向尺寸，主要有各种实心轴、空心轴、曲轴、杆件等。轴杆类零件主要作为传动元件或受力元件，除光轴外，普通大多为锻件毛坯，断面直径相差越大的阶梯轴或有部分异型断面的轴，采用锻件毛坯越有利。如发动机曲轴、连杆、汽车前梁等都采用锻件毛坯。.7.2.

2、1 根据零件的外形选择毛坯成形方法23 对光轴、直径变化较小的轴和力学性能要求不高的轴，普通采用轧制圆钢作为毛坯进展机械加工制造。 对于锻造轴，受力较小时采用中碳钢(如3050钢)制造，承载较大时采用中碳合金钢(如40Cr、40CrNi等)制造并调质处置；受较大冲击且接受摩擦时采用渗氮钢38CrMoAl等制造且渗氮处置，或采用渗碳钢(如20Cr、20CrMnTi等)制造并渗碳、淬火处置。2.24 某些具有异形截面或弯曲轴线的轴，如凸轮轴、曲轴等，采用铸钢(如ZG270-500等)，在满足运用要求的前提下，也可采用球墨铸铁毛坯(如QT450-10等)，以铁代钢，降低制造本钱。 对于一些大型构件、

3、特殊性能要求的轴、杆类零件的毛坯等，还可采用锻造焊接或铸造焊接的工艺完成。如动画1所示的汽车排气阀，将锻造的耐热合金钢阀帽与轧制的碳素构造钢阀杆焊成一体，节约了合金钢资料。轴杆类零件3.24动画1 汽车排气阀锻焊结合工艺4.25动画2 水压机立柱铸焊结合工艺 动画2所示的12104kN水压机立柱，长18m，净重80t，采用ZG270-500分6段铸呵斥形，粗加工后采用电渣焊焊成整体毛坯。 5. 盘套类零件的轴向尺寸远小于径向尺寸，或者两个方向的尺寸相差不大，如动画3所示。如各种齿轮、带轮、飞轮、套环、轴承环以及螺母、垫圈等。盘套类零件的用途和任务条件差别很大，故资料和成形方法也有很大的差别。

4、26动画3 盘套类零件2. 盘套类零件6.(1)齿轮27 1齿轮。齿轮作为重要的机械传动零件，任务时齿面接受接触压应力和摩擦力，齿根接受弯曲应力，有时还要接受冲击力，故轮齿须有较高的强度和韧性，齿面须有较高的硬度和耐磨性。受力小的仪表齿轮在大批消费时，可采用板料冲压和非铁合金(如ZL202)压铸成形，也可用塑料(如尼龙)注射成形。在低速且受力不大或在多粉尘任务环境下的齿轮，可用灰铸铁(如HT200)铸呵斥形。7.(1)齿轮27 低速、轻载齿轮常用45、50Mn2、40Cr等中碳构造钢，经正火或调质提高综合力学性能。高速、重载齿轮常采用20CrMnTi、20CrMo等合金构造钢制造且齿部经渗碳、

5、淬火处置，也可采用38CrMoAl等渗氮钢制造且齿部经渗氮处置，从而获得良好的内韧外硬的性能。大批量消费齿轮时可采用热轧或精细模锻的方法消费齿轮毛坯，以提高齿轮的力学性能。8.加工程序编制28 如动画4所示，单件或小批量，直径在100mm以下，且外形简单的小齿轮可用圆钢为毛坯，如图(a) ；直径在400500mm的大型齿轮，且锻造比较困难的可用铸钢或球墨铸铁件为毛坯，铸造齿轮普通以辐条构造如图(c)，替代模锻齿轮的辐板构造如图(b) ；单件消费时可采用焊接方式制造大型齿轮的毛坯如图(d) 。 9.加工程序编制28动画4 不同类型的齿轮10.带轮、飞轮、法兰、垫圈、模具零件29 (2)带轮、飞轮

6、、手轮等。这类零件受力不大或仅接受压力，通常可采用灰口铸铁、球墨铸铁等资料铸呵斥形；单件消费时，也可采用Q215、Q235等低碳钢型材焊接成形。 (3)法兰、垫圈等。可根据其受力情况及零件外形，分别采用铸铁件、锻件或冲压件为毛坯。 (4)模具。热锻模要求高强度、高韧性，常用5CrMnMo、5CrNiMo等合金工具钢制造并经淬火和高温回火处置。冲模要求高硬度、高耐磨性，常用Cr12、Cr12MoV等合金工具钢制造并经淬火和低温回火处置。模具的成形方法通常采用锻造。11.3.机架和箱体类零件29 该类零件包括各种机械的床身、底座、支架、横梁、任务台、齿轮箱、轴承座、阀体等。该类零件的特点是外形不规

7、那么，构造较复杂，质量从几千克到数十吨，任务条件相差很大。而其任务台和导轨要求有一定的耐磨性。因此，其毛坯往往以铸铁件为主。 12.典型零件加工程序编制30 (1)普通根底件。如床身、底座、支架、任务台和箱体等，受力情况以承压为主，抗拉强度和塑性、韧性要求不高，但要求较好的刚度和减振性，有时还要求较好的耐磨性，故通常采用灰铸铁(如HT150、HT200等)铸呵斥形。 (2)受力复杂件。有些机械的机架、箱体等受力较大或较复杂，如轧钢机机架、模锻锤锤身等往往同时接受较大的拉、压和弯曲应力，有时还受冲击，要求有较高的综合力学性能，13.典型零件加工程序编制30故常选用铸钢(如ZG200-400等)铸

8、呵斥形。有些零件较大，为简化工艺，常采用铸焊、铸螺纹结合构造。单件、小批消费时，也可采用型钢焊接，以降低制造本钱。 (3)比强度、比模量要求件。有些箱体构造如航空发动机的缸体、缸盖和曲轴等，轿车发动机机壳等，要求比强度、比模量较高且有良好的导热性和耐蚀性，常采用铝合金或铝镁合金(如ZL105、ZL105A等)铸呵斥形。14.7.2.2 毛坯成形方法选择实例 1. V带轮零件成形方法选择 V带轮应满足以下要求：分量轻，质量分布均匀，安装对中性好，消除制造中的内应力，在v 5m/s时，应进展动平衡实验。外径、孔径、宽度和传动功率是V带轮的重要运用参数。成形方案及相应的构造选择就是建立在满足这些运用

9、参数的要求上的。3115.7.2.2 毛坯成形方法选择实例 1) 基准直径dd 100mm的小带轮成形方案 dd 100mm的带轮属于小带轮，这类带轮普通传送功率不大，加工的工时量也不大，金属切除量相对较小，成形方法选择相对比较灵敏，可以采用以下四种方法成形，并进展可靠性和经济性比较，择优选取。 (1)金属切削直接成形。用45钢圆棒料直接车出，假设无减轻分量要求时，可设计成实心圆柱形，其外圆、V带槽和轴孔均可车出。3116.塑料衔接方法32 (2)铸呵斥形。当V带轮最大圆周速度小于25m/s时可采用灰口铸铁(HT150、HT200 )成形；当带轮最大圆周速度在2545m/s时应采用孕育铸铁(H

10、T300 )或铸钢(ZG340640 )成形；假设要求带轮质量较小时可采用铸铝件(ZL102、ZL202)。铸呵斥形的V带轮毛坯，两端面设计成环形凹腔，主要是为了减少热节，防止铸造时产生晶粒粗大和缩孔缺陷。带轮中心孔和两端面环形凹腔均可用型芯铸出；为不影响起模，V带槽普通不铸出，17.塑料衔接方法32而是留待车削加工成形。 (3)冲压焊接成形。当V带轮最大圆周速度大于25m/s时，还可采用碳素钢板(Q235)冲压后焊接成形。采用这种成形方法的前提是带轮的批量较大，以降低冲模的制造本钱费用。 (4)注塑成形。对于大批量消费的小型轻载带轮也可采用塑料(MC尼龙)注塑成形。其前提是批量较大，足以摊薄

11、塑料模具的制造本钱。塑料带轮构造可设计得更为轻巧(如动画5所示)，18.V带槽也可在注塑中一次成形。但因其摩擦系数较大，常用于机床或矿山机械中。33动画5 各种V带轮19.332) 基准直径dd约300mm的中型或大型带轮成形方案 当外径增大时，就不宜采用上述构造。直径增大，很难选择大尺寸的棒料，同时由于切削余量添加使资料的浪费也加大；再有，通用车床的加工直径会遭到限制，而选择重型车床加工会大大添加加工本钱。故大直径的V带轮普通采用铸造或焊接方法制造。20.2 采用铸造构造 大直径V带轮假设仍按动画6外形制造那么太笨重，可设计成动画7辐板式带轮，当辐板长度大于100mm时，可在辐板上开孔，称为

12、孔板式V带轮。假设当V带轮直径dd大于300mm时，可将V带轮设计成图4轮辐式带轮。动画6 辐板式带轮动画7 轮辐式带轮3421.7.2.3 单级齿轮减速器组件的成形方法选择 动画8所示为单级齿轮减速器，传送功率5kW，传动比3.95。对该减速器的主要零件毛坯成形方法分析如下：35动画8 单级齿轮减速器构造22.1.箱体和箱盖 传动零件的支撑件和包容件，构造复杂，箱体以承压为主，要求有良好的刚度、减振性和密封性，通常采用灰铸铁(HT150、HT200)铸呵斥形。单件小批量消费可采用手工外型，或用碳素构造钢(如Q235A)型材和板料焊接成形；大批量消费采用机器砂型铸呵斥形。35动画9 箱体和箱盖

13、23. 齿轮、齿轮轴和轴是重要的传动零件，因其任务时接受弯矩和扭矩，因此要求有较好的综合力学性能。轮齿部分接受较大的弯曲应力、接触应力和摩擦，要求较高的强度、韧性和耐磨性。根据齿轮直径的不同，成形方案有所不同：362.齿轮、齿轮轴和轴24动画10 齿轮和齿轮轴. (1)直径小于100mm的小齿轮，其成形方案分别为： 用钢棒料直接在铣床或车床上制出。用棒料加工的齿轮，在受力时容易沿纤维方向断裂，强度较差，故只适用于外形简单、精度低和小负荷的小齿轮。 用钢棒料锻造毛坯，可改动原纤维组织的方向，有利于提高齿轮的强度，添加承载才干，适用于精度要求高或负荷重的齿轮。36(1)直径小于100mm的小齿轮2

14、5. 用铜、铝棒料或塑料在机械压力机上直接挤压成形。这种方法适用于尺寸精度高、外表粗糙度值小、成形后可到达少切削或无切削加工的低噪声、小负荷和高转速的齿轮。 (2)直径约200mm的小型齿轮。这类齿轮在机械传动中，往往将其与轴制成一体，即齿轮轴，用钢棒料作毛坯，并制成实心构造，在空气锤上锻成毛坯后，再在车床和铣床上依次加工而成。36(1)直径小于100mm的小齿轮26. (3)直径为4001000mm的齿轮。齿顶圆直径da500mm且外形简单的中型齿轮，适用于锻造毛坯，用半废品钢坯料自在锻或模锻成形，再进展机械加工。 齿顶圆直径等于5001000mm且外形复杂的大型齿轮坯，用锻造方法制造比较困

15、难，多采用铸造方法，常用的资料为铸钢(ZG200-400)或铸铁(HT200)。在消费中，常将灰铸铁齿轮用于开式低速传动，用球墨铸铁齿轮替代高速传动的铸钢齿轮。37齿轮27. (4)对于单件或小批量消费的大齿轮，为缩短消费周期和减轻齿轮分量，有时也采用焊接齿轮构造，焊后再机械加工轮齿和轴孔等。37齿轮3.窥视孔盖 用于察看箱内情况及加油，力学性能要求不高。单件小批量消费时，采用Q235A钢板下料，或灰铸铁(HT150)手工外型消费。大批量消费时，采用优质碳素构造钢冲压而成，或采用机器外型的铸铁件毛坯。28动画11 窥视孔盖.38 用于结合和紧固箱盖和箱体。任务时，栓杆接受轴向拉应力，螺纹牙接受

16、弯曲应力和剪切应力。螺栓和螺母均为规范件，通常采用碳素构造钢(如Q235)经冷镦加搓丝成形。 5.挡油盘 用途是防止箱内机油进入轴承。单件消费时用Q235圆棒下料切削而成，大批量消费时，采用08钢冲压件。 4.螺栓和螺母29. 重要的支撑件，接受较大的交变应力和压应力，并接受摩擦，要求有较高的强度、硬度和耐磨性。滚动轴承有内、外套圈、滚珠和坚持架组成，系规范件,通常采用滚动轴承钢(如GCr15钢)经扩孔或碾环轧制而成。滚珠也采用滚动轴承钢，经螺旋斜轧而成，坚持架普通采用08钢薄板经冲压成形。 396.滚动轴承30动画12 滚动轴承. 用于轴承定位。单件、小批量消费时，采用手工外型铸铁件(如HT

17、150)或Q235圆钢下料车削而成。大批消费时，采用机器外型铸铁件。39 7.端盖31.7.2.4 零件的构造工艺性1. 零件便于在机床或夹具上装夹表4 零件便于在机床或夹具上装夹动画1324结构改进前结构改进后5232.续表结构改进前结构改进后结构改进前结构改进后5333.2. 减少装夹次数的构造设计结构改进前结构改进后结构改进前结构改进后54表5 减少装夹次数的构造设计动画253234.3. 减少刀具的调整和走刀次数表6 减少刀具的调整和走刀次数动画334055结构改进前结构改进后结构改进前结构改进后35.4.采用规范刀具以减少刀具种类56结构改进前结构改进后结构改进前结构改进后表7 采用

18、规范刀具减少刀具种类动画414836.5. 采用合理构造以减小切削加工难度57结构改进前结构改进后结构改进前结构改进后表8 采用合理构造以减小切削加工难度动画495637.6 .采用合理构造以减小切削加工量结构改进前结构改进后结构改进前结构改进后58表9 采用合理构造以减小切削加工量动画576438.7.2.5 工件的安装41 在不同的消费条件下，工件的安装方式是不同的，主要有两种安装方式(见视频5) ： 1.找正安装 分为直接找正法安装和划线找正法安装。 在四爪卡盘上安装工件时，利用夹具某一外表作为找正的根据，用划针或百分表直接找正，称为直接找正法安装法。39.7.3.7 工件的安装续41 按图纸的要求，在工件外表上划出加工外表的位置线，然后把工件悄然地预紧在机床任务台或通用夹具上，用划针等工具在机床上对工件找正后安装，称为划线找正法安装。 找正安装方法简单，通用性好，但消费率低，精度不高，操作技术要求较高，适用于单件小批或大型工件的消费。40.42 夹具是在加工