壳体类机加工艺简介

壳体类机加工艺简介编著

王建亭

（第一版）2016年08月11日一、简介1、壳体类产品介绍壳体是机器的基础零件，其作用是将机器和部件中的轴、套、齿轮等有关零件联成一个整体，并使之保持正确的相对位置，彼此能协调工作，以传递动力、改变速度，完成机器或部件的预定功能。因此，壳体零件的加工质量直接影响机器的性能、精度和寿命。对于变速箱壳体类产品毛坯材料多为铝合金、铸铁，铝件壳阀体材料为AlSi9Cu3，泵壳为牌号为F25的灰口铸铁，差壳为牌号为FCD600的球墨铸铁。2、壳体类产品的工艺路线：对于壳阀体的大致加工工艺路线为铣结合面→加工工艺孔→钻孔、攻丝→粗镗轴承孔→精镗轴承孔和定位销孔加工工艺孔钻孔攻丝粗镗轴承孔\定位孔精镗轴承孔/定位销孔下料工位铣结合面成品送物料车1234567外观、尺寸检测7机械加工：机加工位是壳体类包括其它产品加工中的主要环节，壳体类零件的常用表面包括平面、圆柱面、圆锥面、成形表面（如螺纹表面），此外，还有球面、圆环面、双曲面等，因此，其加工方法有铣削加工、钻销加工、镗削加工，车削加工。车削加工:车削加工是机械加工中应用最多的加工方法之一，广泛用于各种回转体零件的加工，零件的回转运动为主运动，刀具轴向或径向进给为进给运动，其成形方法属于轨迹法。它可以加工的表面有外圆、内孔、端面、锥面、螺纹等。表面粗糙度Ra值可达0.8~1.6um，精细车可达到0.4~0.025um。粗糙度评定参数：国家标准规定表面粗糙度的参数由高度参数、间距参数和综合参数所组成。高度参数有以下三个：（1）轮廓算术平均偏差Ra(2)微观不平度十点高度Rz常采用的的刀具有有：主偏角Kr：刀具主主切削平平面与假假定进给给运动方方向间的的夹角。。刀尖角εr:是主切削削平面与与副切削削平面间间的夹角角。副切削面面主切削面面刀具材料料：对于金属属切削加加工，刀刀具切削削部分的的材料在在切削时时承受高高温、高高压、摩摩擦、冲冲击和振振动。因因此，刀刀具材料料应具备备如下的的性能：：（1）高的硬度度和耐磨磨性（2）足够的的强度和和韧性（3）良好的的耐热性性和导热热性（4）良好的的工艺性性和经济济性常用刀具具材料种种类有：：碳素工工具钢、、合金工工具钢、、高速钢钢、硬质质合金和和超硬材材料等，，生产中中使用最最多的是是高速钢钢和硬质质合金。。切削用量量：切削用量量是用来表表示切削削运动调调整机床床的参量，并且可可用它对对主运动动和进给给运动进进行定量量的表述述。它包包括以下下三个要要素：1、切削速速度（））刀具切削削刃选定定点相对对于工件件主运动动的瞬时时速度为为切削速速度。单位m/min计算公式式：式中：—————切削刃选选定点处处所对应应的工件件或刀具具的回转转直径，，单位为为mm；—————工件或刀刀具的转转速，单单位为r/min2、进给量量（））刀具在进进给方向向上相对对于工件件的移动动量称为为进给量量，它可可用刀具具或工件件每转的的移动量量（单位位为mm/r）来表达达或度量量。进给量的的大小反反映进给给速度Vf的大小。。进给速速度是指指切削刃刃选定点点相对于于工件的的进给运运动的瞬瞬时速度度，单位位为mm/min。(3)背吃刀量量(ap)在通过切切削刃选选定点并并垂直于于工作平平面的方方向上测测量的吃吃刀量，，称为背背吃刀量量。对于车削削加工进进给量或或进给速速度要根根据零件件的加工工精度、、表面粗粗糙度、、刀具和和工件材材料来选选。粗车车时，在在工艺系系统的刚刚度和刀刀具强度度允许的的情况下下，选用用较大的的进给量量。半精精车和精精车时，，进给量量取得较较小。粗车时，，背吃刀刀量和进进给量都都较大，，切削速速度受刀刀具寿命命和机床床功率的的限制，，一般取取较大值值。以下下是硬质质合金刀刀具车削削时切削削用量的的一些参参考值铣削加工工：铣削是一一种应用用非常广广泛的切切削加工工方法，，主要适适用于平平面、曲曲面、台台阶、沟沟槽及成成形表面面等的加加工，其其加工精精度一般般为IT9~IT7，表面粗糙糙度为Ra6.3~1.6um。铣刀是典典型的多多刃回转转刀具，，它的每每一个刀刀齿相当当于一把把车刀。。铣刀刀刀齿在刀刀具上的的分布有有两种形形式：一一种是分分布在铣铣刀的圆圆柱面上上；一种种是切削削刃分布布在铣刀刀的端部部。对应应铣削方方式有圆圆周铣削削（周铣铣）和端端面铣削削（端铣铣）。周铣端铣一、铣削削用量铣削时调调整机床床用的参参量称为为铣削用用量要素素，又称称铣削要要素。它它包括背背吃刀量量，，侧吃吃刀量，，切切削速度度，，和进进给量。。（1）背吃刀刀量周周铣时时为为被加工工表面的的宽度；；面端铣铣时，为为切削层层深度。。（2）侧吃刀量量周周铣铣时，为为切削层层深度；；而端铣铣时，为为被被加工表表面宽度度。（3）铣削速速度铣铣削削速度是是铣刀主主运动的的线速度度，单位位为m/min。（4）进给量铣铣削进进给量三三种表示示方式：：1）进给速度度（））单单位时时间内工工件与铣铣刀沿进进给方向向的相对对位移量量，mm/min。2）每转进给给量（（f）铣铣刀每转转一转时时，工件件与铣刀刀沿进给给方向的的相对位位移量，，单位为为mm/r。3）第齿进给给量（））铣铣刀每每转一个个刀齿时时，工件件与铣刀刀沿进给给方向的的相对位位移量，，单位为为mm/z。二、铣削削力的计计算铣刀的铣铣削合力力（总切切削力））是作用用在每一一个工作作切削齿齿上的切切削力之之和。为为便于分分析计算算，把铣铣削合力力看看作是作作用在一一个切削削齿上，，并将其其分解为为三个互互相垂直直的分力力如下图图：（1）切削力力（））铣铣削削合力在在主运运动方向向的分力力。（2）垂直切削力力（））铣铣削合力力在垂直于主主运动方向的的分力。它会会使铣刀刀杆杆产生弯曲和和扭转变形。。（3）背向力（））铣削合力力在铣刀轴线线方向上的分分力。附图铣削力的计算算铣削力一般只只计算主切削削力，，式中表示平均切削削面积，进给给方向切削层层的截面积的的平均值,与背吃刀量，，和进给量是是成正比的HBS表示被加工工工件材料的布布氏硬度值。。表示工作切削削齿数。从上式可以看看出，工件材材料硬度越高高，切削力越越大，同时可可通过切削面面积间接得知知，铣削时的的背吃刀量和和进给量的增增大，都会导导致切削力Fc的增大。但对对切切削力的影响响要比背吃刀刀量对主切削削力的影响小小。所以在切切削面积一定定的条件下，，应选用较小小的背吃刀量量和较大的进进给量，以减减小切削变形形和振动。铣刀种类：铣刀一般按其其用途可分为为加工平面用用铣刀、加工工沟槽用铣刀刀、加工成形形面用铣刀等等三大类。面铣刀立铣刀槽铣刀钻削加工：用钻头在实体体材料上加工工孔的方法称称为钻孔，其其主运动是刀刀具的旋转运运动，进给运运动是钻头的的轴向移动。。钻孔常用刀具具是麻花钻和和直槽钻（附附图）。麻花钻直槽钻钻孔的精度较较低，一般只只能达到IT13~IT11，，钻孔后的表面面也比较粗糙糙，表面粗糙糙度值为50~12.5um。一般作为孔孔的预加工或或精度要求很很低的最终加加工。切削用量及其其确定：（1）切削速度的的确定钻钻削时的切切削速度指钻钻头外缘的线线速度。可查阅相关手手册（附表））。加工铝合金金高速钢钻头头查表钻削速速度为40~70m/min。（2）进给量的确确定小直径钻头进进给量f主要受钻头的的钢性或强度度限制，大直直径钻头受机机床进给机构构动力及工艺艺系统刚性限限制。普通麻花钻进进给量可按以以下经验公式式计算：F=(0.01~0.02)d（3）背吃刀量的的确定对钻削而言，，钻头直的一一半就是钻削削时的背吃刀刀量。钻孔的直径一一般不超过Φ80。孔径大于Φ30的孔，一般应应分两次钻，，第一次钻孔孔直径约为第第二次的（0.5~0.7）倍。扩孔是用扩孔刀具具对已钻出、、铸出或锻出出的孔进行加加工的方法。。扩孔常用作作铰孔前的预预加工，也可可作为加工要要求不高的孔孔的最终加工工。铰削加工用铰刀从未淬淬硬的孔壁上上切除微量金金属层，以提提高其尺寸精精度和降低表表面粗糙度值值的方法，称称为铰孔。由于铰刀的制制造十分精确确，加上铰削削时切削余量量小（精铰时时仅为0.01~0.03mm），所以铰孔孔后精度等级级一般可达IT9~IT7，表面粗糙度Ra值为0.63~5um，精细铰精度度等级最高可可达IT6，表面粗糙度Ra值为0.16~0.32um。铰孔用量的确确定铰孔余量对铰铰孔质量有较较大的影响。。若余量过大大，会因切削削力大，发热热过多而引起起铰刀振摆增增大，导致孔孔径扩大，精精度降低，孔孔壁表面粗糙糙。背吃刀量量过小，则切切不掉上道工工序所留下的的表面粗糙度度和变质层。。通常，铰孔孔余量依孔径径大小而定。。孔径为5~30mm时，粗铰余量量为0.15~0.25mm,精铰余量为0.04~0.15mm，孔径较小或或精度要求较较高时取小值值。铰孔的切削速速度低，切削削力、切削热热都小，可有有效减小积屑屑瘤的产生。。提高切削速速度，铰刀磨磨损加剧，还还会引起振动动，被加工孔孔的尺寸精度度和表面质量量都会下降，对对铰孔极为不不利。一般铰铰钢件时，切切削速度Vc=1.5~5m/min；铰铸铁件时时Vc=8~10m/min。铰孔的进给给量也应适中中，进给量太太小，切削厚厚度过薄，铰铰刀的挤压作作用会明显加加大，加速铰铰刀后刀面的的磨损；进给给量太大，则则背向力也大大，孔径可能能扩大。一般般铰削钢件时时f=0.3~2mm/r,铰削铸铁件时时f=0.5~3mm/r。螺纹加工按螺纹用途可可将其分为紧紧固螺纹、传传动螺纹和紧紧密螺纹三类类。1、紧固螺纹用于紧固或连连接零件，如如公制普通螺螺纹。2、传动螺纹用于传递动力力或精确的位位移，如梯形形螺纹、丝杆杆。3、紧密螺纹螺纹的加工方方法主要有：：车、套、攻丝丝、镶套板牙丝锥螺纹套切削丝锥挤压丝锥是通通过金属的塑塑性形变加工工螺纹，没有有切屑。适用用于铜铝不锈锈钢中低碳钢钢。切削丝锥顾名名思义是通过过切削方式加加工螺纹，有有容屑槽。可可加工各种螺螺纹。又可细细为分为直槽槽丝锥，螺旋旋槽丝锥。底孔钻如何选选择？加工时时进给与转速速之比等于螺螺距。切削液的选择择在金属切削过过程中，合理理选择切削液液，可以改善善工件与刀具具间的摩擦状状况，降低切切削力和切削削温度，减轻轻刀具磨损，，减小工件的的热变形，从从而可以提高高刀具寿命，，提高加工效效率和加工质质量。切削液的作用用：a)冷却作用b)润滑作用c)清洗作用d)防锈作用常用的切削液液分为三大类类：水溶液、、乳化液、和和切削油。综合以上所介介绍的加工方方法，壳体类类常用的加工工设备有车床床数控车，加加工中心，组组合式专用机机床等。清洗工位：工件清洗的目目的是去除油油污、杂质等等，获得清洁洁的产品，对对于钢铁零件件表面的动植植物油脂和矿矿物油脂的清清除，可采用用碱性溶液加加入少量乳化化剂，经加温温后清洗。若若采用压力喷喷射，除油效效果更佳。清清洗完后，应应用加热的清清水喷射，冲冲洗掉零件表表面残留的碱碱溶液。壳体类零件的的测量壳体类零件的的主要控制尺尺寸有孔径尺尺寸，孔的位位置尺寸。如下图，了解解一下孔的位位置测量，那那么孔位置度在三三坐标设量仪仪是怎么测的的呢？位置度度又是什么？？孔位置三坐标标测量步聚：：1、选择基准面采采点，三点确确定一个面；；2、选择两个孔确确定另两个轴轴，一个孔定定心，一个孔孔定向3、求出两孔中心心X、Y方向的距离，，并求两孔中中心连线与水水平轴夹角的的正切值，求求其反正切值值，确定角度度进行旋转；；4、将定心孔进行行偏置，确定定输出测量孔孔的坐标数值值位置度：当采用任意方方向上位置度度公差时，其其公差带是以以轴线的理想想位置为轴线线，直径为公公差值t的圆柱面内的的区域。理想孔实际孔壳体类零件的的装夹壳体类产品加加工采用典型型的一面两孔孔定位。工件的装夹包包括定位和夹夹紧两个过程程。定位是指确定定工件在机床床或夹具中占占有正确位置置的工艺过程程。夹紧是指指将工件定位位后的位置固固定下来，使使其在加工中中保持定位位位置不变的工工艺过程。工件的定位原原理：任何一一个自由刚体体，在空间均均有6个自由度，即即沿空间坐标标轴x、y、z三个方向的移移动和绕此三三坐标轴的转转动。压板定位面定位销212224F200138.9±0.1首先，，我们们要保保证尺尺寸138.9±0.1，因此此在工工件定定位当当中我我们要要限制制工件件上下下移动动这个个自由由度，，也就就是利利用托托盘的的定位位面，，限制制工件件的上上下移移动ZXY同理，，我们们要加加工F100面上的的孔时时，为为了保保证各各孔的的位置置精度度，就就要限限制工工件的的左右右移动动的自自由度度，利利用两两个定定位销销来保保证，，一个个定心心，一一个定定向三、数数控技技术数控是是数字字控制制（NumericalControl，简称称NC）技术术的简简称，，是用用数字字化代代码实实现自自动控控制技技术的的总称称。根据不不同的的控制制对象象，存存在各各种数数字控控制系系统。。数控机机床是是采用用数字字化代代码程程序控控制、、能完完成自自动化化加工工的通通用相相床。。数控控机床床是一一种典典型的的光机机电一一体化化的加加工设设备，，它集集现代代机械械制造造技术术、自自动控控制技技术及及计算算机信信息技技术于于一体体，采采用数数控装装置或或计算算机来来全部部或部部分地地取代代了一一般通通用机机床在在加工工零件件时的的各种种人工工控制制动作作——启动、、加工工顺序序、改改变切切削用用量、、主轴轴变速速、刀刀具选选择、、冷却却液开开停以以及停停车等等，是是高效效率，，高精精度、、高柔柔性和和高自自动化化的光光机电电一体体化的的加工工设备备。数控机机床的的特点点与应应用：：1、柔性自自动化化，具具有广广泛的的适应应性2、加工精精度高高，质质量稳稳定3、生产效效率高高4、能实现现复杂杂零件件的加加工5、减轻劳劳动强强度，，改善善劳动动条件件6、有利于于现代代化生生产与与管理理1、数控机机床的的组成成现代数数控机机床都都是计计算机机数字字控制制（ComputerNumericalControl，简称称CNC），基基组成成如图图机床操作面板数控操作面板可编程逻辑控制器计算机数控装置电气回路主轴伺服单元主轴驱动电机进给伺服单元测量反馈装置进给驱动电机机床本体辅助装置（1）CNC装置CNC装置是是CNC系统的的核心心，由由中央央处理理单（（CPU）、存存储器器、各各种I/O接口及及外围围逻辑辑电路路等组组成，，其主主要作作用是是对输输入的的数控控程序序及有有关数数据进进行存存储与与处理理，能能过插插补运运算等等，形形成运运动轨轨迹指指令，，控制制伺服服单元元和驱驱动装装置，，实现现刀具具与工工件的的相对对运动动。对对于离离散的的开关关控制制量，，可以以通过过可编编程逻逻辑控控制器器实现现对机机床电电器的的逻辑辑控制制。谢谢!9、静夜四四无邻，，荒居旧旧业贫。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中黄叶树树，灯下白头头人。。12:14:2912:14:2912:1412/29/202212:14:29PM11、以以我我独独沈沈久久，，愧愧君君相相见见频频。。。。12月月-2212:14:2912:14Dec-2229-Dec-2212、故人人江海海别，，几度度隔山山川。。。12:14:2912:14:2912:14Thursday,December29,202213、乍见翻疑梦梦，相悲各问问年。。12月-2212月-2212:14:2912:14:29December29,202214、他乡生白发发，旧国见青青山。。29十二月月202212:14:29下午午12:14:2912月-2215、比不了了得就不不比，得得不到的的就不要要。。。十二月2212:14下下午12月-2212:14December29,202216、行动动出成成果，，工作作出财财富。。。2022/12/2912:14:3012:14:3029December202217、做做前前，，能能够够环环视视四四周周；；做做时时，，你你只只能能或或者者最最好好沿沿着着以以脚脚为为起起点点的的射射线线向向前前。。。。12:14:30下下午午12:14下下午午12:14:3012月月-229、没有失败败，只有暂暂时停止成成功！。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多事情努努力了未必有有结果，但是是不努力却什什么改变也没没有。。12:14:3012:14:3012:1412/29/202212:14:30PM11、成功就就是日复复一日那那一点点点小小努努力的积积累。。。12月-2212:14:3012:14Dec-2229-Dec-2212、世间成事事，不求其其绝对圆满满，留一份份不足，可可得无限完完美。。12:14:3012:14:3012:14Thursday,December29,202213、不知香香积寺，，数里入入云峰。。。12月-2212月-2212:14:3012:14:30December29,202214、意意志志坚坚强强的的人人能能把把世世界界放放在在手手中中像像泥泥块块一一样样任任意意揉揉捏捏。。29十十二二月月202212:14:30下下午午12:14:3012月月-2215、楚塞三三湘接，，荆门九九派通。。。。十二月2212:14下下午12月-2212:14December29,202216、