机械制造工程学课件

机械制造工程学本学期内容重点机床概述（续机械制造工程学Ⅰ内容）机床设计机床夹具设计原理机械加工质量机械加工工艺规程设计典型零件加工工艺装配工艺8典型零件加工工艺－讲述零件加工过程中的若干问题本章概述补充：典型表面的加工方法主轴加工箱体类零件加工8.0典型表面的加工方法(补充)机器零件结构：多种多样；由最基本几何表面组成同一种表面，可选用加工精度、生产率和加工成本各不相同的加工方法进行加工工程技术人员任务：根据具体的生产条件选用最适当的加工方法，以最好的经济效益，加工出合乎图样要求的零件外圆、内圆、平面8.0.1外圆表面外圆表面的技术要求：形状精度位置精度表面质量外圆表面的加工方法车外圆磨削外圆粗车：迅速切去毛坯上多余的金属层，通常采用较大的背吃刀量、较大的进给量和中速车削，以尽可能提高生产率。车刀应选取较小的前角、后角和负值的刃倾角,以增强切削部分的强度精度等级IT13～`，表面粗糙度Ra为50～12.5m。半精车：在粗车之后进行。进一步提高工件的精度和降低表面粗糙度；可作为中等精度表面的终加工,也可作磨削或精车前的预加工精度等级IT10～IT9,表面粗糙度Ra为6.3～3.2m。精车：在半精车之后进行，一般在高精度车床上加工以确保零件的加工精度和表面粗糙度符合图纸要求。采用很小的切削深度和进给量，进行低速或高速车削车刀应选用较大的前角、后角和正值的刃倾角，以提高表面质量。一般作为较高精度外圆的终加工或作为光整加工的预加工。精度等级为IT8～IT6，表面粗糙度Ra为1.6m。(1)车外圆方式：粗车、半精车、精车、精细车精细车：所用车床应具有很高的精度和刚度。刀具采用金刚石或细晶粒的硬质合金，经仔细刃磨和研磨后可获得很锋利的刀刃。采用高的切削速度、小的背吃刀量和小的进给量。其加工精度可达IT6以上，表面粗糙度Ra在0.4m以下，精细车用于高精度有色金属零件精加工，也用于加工大型精密外圆表面，以代替磨削。外圆车削的特点外圆车刀结构简单、刚性好，制造、刃磨和装夹均方便，刀具价格低。车削过程比较平稳。车削除了加工外圆表面外，还可以在一次装夹下加工同一零件上的其他表面，车削适于加工各种材料(2)磨外圆中心磨床磨削外圆无心磨外圆砂带磨削8.0.2孔加工孔的分类非配合孔配合孔深孔孔表面的技术要求尺寸及形状精度位置精度表面质量孔加工工的特特点孔加工工的加加工精精度和和表面面质量量都不不容易易控制制刀具尺尺寸受受被加加工孔孔尺寸寸的限限制刀具刚刚性较较差，，容易易产生生弯曲曲变形形及振振动孔加工工的尺尺寸取取决于于刀具具的尺尺寸，，刀具具的制制造误误差和和磨损损将直直接影影响孔孔加工工的精精度排屑、、散热热条件件均较较差孔加工工的工工作条条件比比外圆圆表面面加工工差，，加工工孔要要比加加工同同样精精度要要求的的外圆圆困难难当零件件要求求孔与与外圆圆表面面必须须保持持某一一正确确关系系时，，总是是先加加工孔孔，然然后再再以孔孔定位位加工工外圆圆表面面，容容易达达到加加工要要求(1)孔孔加工工方式式：钻钻扩铰铰钻孔的的工艺艺特点点容易产产生““引偏偏”排屑困困难钻头易易磨损损钻孔操操作简简便，，适应应性强强，应应用很很广加工精精度和和表面面质量量均较较低（（公差差等级级为IT13～～ITll，表表面粗粗糙度度Ra50～12.5m），，属于于孔的的粗加加工钻孔主主要用用于质质量要要求不不高的的孔的的终加加工（（如螺螺栓孔孔、螺螺钉孔孔、油油孔等等），，也可可作为为质量量要求求较高高的孔孔的预预加工工扩孔：：扩孔：：用扩扩孔钻钻对已已经钻钻出、、铸出出或锻锻出的的孔作作进一一步加加工，，作为为精加加工前前的预预加工工，也也可以以作为为要求求不高高的孔孔的终终加工工扩孔精精度一一般为为IT11～ITl0，，表面面粗糙糙度Ra为为10～2.5m扩孔一一般用用于100mm以下下孔的的加工工。当当孔径径很大大时，，切削削力和和扭矩矩大，，扩孔孔钻笨笨重，，此时时宜改改用镗镗孔。。铰孔用铰刀刀从工工件孔孔壁上上切除除微量量金属属，以以提高高孔的的尺寸寸精度度和减减小表表面粗粗糙度度的加加工方方法，，称为为铰孔孔。它它是在在扩孔孔或半半精镗镗孔后后进行行的一一种精精加工工。铰孔的的质量量主要要取决决于铰铰刀的的结构构和精精度、、切削削用量量和切切削液液。铰孔尺尺寸的的公差差等级级为IT8～IT6，表表面粗粗糙度度Ra为1.6～～0.2m。它它适宜宜于加加工中中批、、大批批大量量中不不宜拉拉削的的孔，，也可可加工工单件件小批批生产产中的的小孔孔(D＜15mm)或细细长孔孔(L/D＞5)。。对于中中等尺尺寸以以下较较精密密的孔孔，钻钻-扩扩-铰铰是生生产中中经常常采用用的典典型工工艺方方案。。(2)镗镗孔孔径尺尺寸不不受刀刀具尺尺寸限限制具有较较强的的误差差修正正能力力：修修正孔孔中心心线偏偏斜误误差；；能保保证被被加工工孔和和其它它表面面一定定的相相互位位置精精度镗孔刀刀具、、刀杆杆系统统的刚刚性比比较差差，散散热、、排屑屑条件件比较较差，，工件件和刀刀具的的热变变形倾倾向比比较大大，故故其加加工质质量和和生产产率都都不如如车外外圆高高镗孔可可加工工各种种不同同尺寸寸和不不同精精度的的孔。。对于于大尺尺寸孔孔，镗镗孔几几乎是是唯一一的加加工方方法镗孔可可以达达到的的公差差等级级为IT11～～IT7，，表面面粗糙糙度为为0.63m＜＜Ra≤10m。(3)拉拉孔拉孔能能达到到公差差等级级IT9~IT6，，表面面粗糙糙度为为0.16m＜Ra≤≤2.5m拉孔时时，由由于拉拉刀本本身就就是工工件的的定位位元件件，故故拉孔孔不易易保证证孔与与其它它表面面的相相互位位置精精度(4)磨磨孔经济等等级IT9～IT7，表表面粗粗糙度度0.32＜Ra≤≤5m，受被磨磨孔径径大小小的限限制砂砂轮直直径一一般都都很小小，为为取得得必要要的磨磨削速速度，，砂轮轮转速速要非非常高高。小小直径径砂轮轮的磨磨损快快，砂砂轮寿寿命低低内圆磨磨头在在悬臂臂状态态下工工作，，且磨磨头主主轴的的直径径受工工件孔孔径大大小的的限制制，一一般都都很小小，因因此内内圆磨磨头主主轴的的刚度度差，，容易易产生生振动动8.0.3平平面加加工平面的的分类类非结合合平面面结合平平面、、导向向平面面精密量量具表表面平面的的技术术要求求形状精精度位置精度度表面质量量加工平面面方法：：刨、铣铣、车，，拉、磨磨、研磨磨、超精精加工、、刮研(1)刨刨削平平面速度低、、生产效效率低，，适用于于在单件件小批生生产中在生产车车间里，，牛头刨刨床已逐逐渐被各各种铣床床代替，，但龙门门刨床仍仍广泛应应用于大大件加工工宽刃精刨刨工艺可可以减少少甚至完完全取代代刮研工工作，在在机床制制造行业业中获得得了广泛泛的应用用(2)铣铣平面面周铣和端端铣两种种方式周铣：逆逆铣、顺顺铣端铣：对对称铣、、不对称称铣工艺特点点工艺范围围广；生产效率率高；刀齿散热热条件较较好；容易产生生振动；；铣削与刨刨削的加加工质量量大致相相当，可可达到中中等精度度粗铣：IT13~IT11，，Ra12.5μm精铣：IT9~IT7,Ra3.2~1.6μm(3)拉平面应用：批批量较大大、表面面粗糙度度要求较较小的平平面也可可采用拉拉削的方方式进行行加工拉削平面面的工艺艺特征：：效率高、、质量好好刀具成本本高工件刚性性要求高高(4)磨磨平面面适用范围围：平面面度、相相互位置置精度要要求较高高、粗糙糙度要求求小能加工一一般金属属刀具所所不能加加工的零零件表面面，如带带有不均均匀铸锻锻硬皮的的工件表表面、淬淬硬表面面等由于加工工过程中中同时参参与切削削运动的的磨粒数数量多，，能切除除极薄极极细的切切屑，因因而加工工精度高高，表面面粗糙度度值小精加工方方法，单单件小批批生产、、中批生生产，大大批大量量生产(5)刮刮研刮研：利利用刮刀刀在工件件上刮去去很薄金金属的光光整加工工方法，，一般在在精刨之之后可获得很很高的表表面质量量，表面面粗糙度度Ra0.8～～0.1m，平面面的直线线度可达达0.01mm/m～～0.0025mm/m常用于单单件小批批生产，，加工未未淬火的的要求高高的固定定联接面面（如车车床床头头箱底面面）、导导向面（（如各种种导轨面面）及大大型精密密平板和和直尺等等。在大大批大量量生产中中，刮研研多为专专用磨床床磨削或或宽刃精精刨所代代替8.1主主轴加加工主轴的结结构特点点及技术术要求主轴加工工工艺过过程主轴加工工工序分分析8.1.1主主轴的结结构特点点主轴结构构要素：：外圆表表面、端端面、越越程槽、、退刀槽槽、螺纹纹、平键键槽、花花键、圆圆柱孔、、外锥面面、锥孔孔前端有锥锥孔的空心轴轴前端有外外锥的实心轴轴前端有锥锥孔的实心轴轴车床主轴轴前支承轴轴颈(1:12锥度度)后支承轴轴颈(1:12锥度度)配合轴颈颈外锥面内锥孔8.1.1主主轴的技技术要求求尺寸精度度：前后支承承轴颈和安装齿齿轮的配配合轴颈颈IT5形状精度度：前后后支承轴轴颈的圆圆度位置精度度：前后支承承轴颈间间径向跳跳动装配齿轮轮的配合合轴颈对对前后支支承轴径径的径向向跳动内外锥面面对前后后支承轴轴径的径径向跳动动1:128.1.1主主轴的技技术要求求(续)表面粗糙糙度：前前后支承承轴径表表面、前前端内外外锥面和和齿轮装装配轴颈颈表面0.40-0.10um常用材料料：考虑虑因素为为耐磨性性、热处处理方式式、热处处理后变变形；普普通机床床选用45钢，，有较好好综合物物理性能能、淬火火后HRC45－52；其他他65Mn等其他要求求：表面面硬度、、表面修修饰(镀镀铬或发发兰)1:128.1.2主主轴加工工工艺过过程序号工序名称工序内容定位基准设备1备料2锻造模锻立式精锻机3热处理正火4锯头5铣端面钻中心孔毛坯外圆中心孔机床6粗车外圆顶尖孔多刀半自动车床7热处理调质8车大端各部车大端外圆、短锥、端面及台阶顶尖孔卧式车床9车小端各部仿形车小端各部外圆顶尖孔仿形车床10钻深孔钻48mm通孔两端支承轴颈深孔钻床11车小端锥孔车小端锥孔两端支承轴颈卧式车床12车大端锥孔车大端锥孔、外短锥及端面两端支承轴颈卧式车床13钻孔钻大头端面各孔大端内锥孔摇臂钻床14热处理局部高频淬火高频淬火设备15精车外圆精车各外圆并切槽、倒角锥堵顶尖孔数控车床16粗磨外圆粗磨75h5、90g5、105h5外圆锥堵顶尖孔组合外圆磨床17粗磨大端锥孔粗磨大端内锥孔前支承轴颈及75h5外圆内圆磨床18铣花键铣89f6花键锥堵顶尖孔花键铣床19铣键槽铣12f9键槽80及M115外圆立式铣床20车螺纹车三处螺纹锥堵顶尖孔卧式车床21精磨外圆精磨各外圆及E、F两端面锥堵顶尖孔外圆磨床22粗磨外锥面粗磨两处1∶12外锥面锥堵顶尖孔专用组合磨床23精磨外锥面精磨两处1∶12外锥面及短锥面锥堵顶尖孔专用组合磨床24精磨大端锥孔精磨大端莫氏6号内锥孔前支承轴颈及75h5外圆专用主轴锥孔磨床25钳工端面孔去锐边倒角，去毛刺26检验按图样要求全部检验前支承轴颈及75h5外圆专用检具主轴加工工主要工工艺过程程工序号工序名称定位基准1锻造：模锻2热处理：正火3铣端面钻中心孔毛坯外圆4粗车外圆顶尖孔5热处理：调质6半精车外圆顶尖孔7车锥孔支承轴颈8热处理：局部高频淬火9精车/粗磨外圆锥堵顶尖孔10粗磨大端锥孔支承轴颈11精磨外圆锥堵顶尖孔12磨外锥面锥堵顶尖孔13精磨大端锥孔支承轴颈8.1.3主主轴加工工工序分分析附加：毛毛坯制造造方法、、主轴材材料和热热处理主轴加工工阶段划划分定位基准准的选择择加工顺序序的确定定主轴外圆圆表面的的车削主轴外圆圆表面的的精加工工和光整整加工主轴中心心通孔的的加工花键加工工主轴的检检验附加：毛毛坯制造造方法、、主轴材材料和热热处理根据使用用要求和和生产类类型而定定锻件：直直径相差差较大、、强度要要求高自由锻：：单件小小批生产产模锻：批批量生产产棒料：单单件小批批、光滑滑轴或外外圆直径径相差不不大的轴轴、精度度和受力力要求不不高附加：主主轴材料料和热处处理毛坯热处处理：消消除锻造造应力、、细化晶晶粒、均均匀组织织、利于于切削预备热处处理：粗粗加工后后的调质质，提高高综合力力学性能能最终热处处理：高高频淬火火，提高高表面硬硬度1主轴轴加工阶阶段划分分：三阶阶段粗加工完成工作作：荒车车外圆，，去除大大部分余余量、钻钻中心孔孔目的的：：接接近近最最终终尺尺寸寸，，及及时时发发现现锻锻件件缺缺陷陷半精精加加工工完成成工工作作：：热热处处理理、、车车工工艺艺锥锥孔孔、、半半精精车车外外圆圆端端面面，，钻钻深深孔孔目的的：：准准备备精精加加工工重重要要表表面面、、完完成成要要求求不不高高的的表表面面精加加工工：：完成成工工作作：：热热处处理理、、精精加加工工前前准准备备(粗粗磨磨定定位位锥锥面面、、外外圆圆、、铣铣花花键键、、键键槽槽、、车车螺螺纹纹)、、精精磨磨外外圆圆、、锥锥面面至至要要求求目的的：：完完成成图图样样要要求求2定定位位基基准准的的选选择择基准准统统一一：：保保证证主主要要表表面面的的相相互互位位置置精精度度顶尖尖孔孔(工工艺艺锥锥孔孔或或锥锥堵堵)：：各各外外圆圆表表面面同同轴轴度度支承承轴轴颈颈：：支支承承轴轴颈颈与与外外锥锥面面、、内内锥锥面面、、齿齿轮轮安安装装轴轴颈颈的的同同轴轴度度基准准重重合合：：顶顶尖尖孔孔、、支支承承轴轴颈颈为为设设计计基基准准，，同同时时也也为为加加工工时时的的定定位位基基准准互为为基基准准：：主轴轴颈颈和和前前端端锥锥孔孔外圆圆→顶顶尖尖孔孔→外外圆圆→→锥锥堵堵→→外外圆圆钻顶顶尖尖孔孔车外外圆圆钻通通孔孔、、车车锥锥孔孔精车车、、磨磨削削外外圆圆、、外外锥锥磨削削前前端端锥锥孔孔3加加工工顺顺序序的的确确定定加工工顺顺序序取取决决于于定定位位基基准准面面铣端端面面打打中中心心孔孔→粗车车外外圆圆→中中心心通通孔孔与与前前后后锥锥孔孔→→外外圆圆表表面面精精加加工工→→终终磨磨前前锥锥孔孔次要要表表面面的的加加工工：：外外圆圆表表面面半半精精加加工工后后、、磨磨削削之之前前热处处理理工工序序：：正火火(退退火火)：：粗粗加加工工之之前前调质质：：半半精精加加工工之之前前淬火火：：磨磨削削之之前前CA6140车车床床主主轴轴加加工工顺顺序序：：铣铣端端面面打打中中心心孔孔→粗粗车车外外圆圆→→调调质质→→半半精精车车外外圆圆→→淬淬火火→→精精车车→→粗粗磨磨→→精精磨磨4主主轴轴外外圆圆表表面面的的车车削削车