H壳体类产品培训资料

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常采用的刀具有：主偏角Kr：刀具主切削平面与假定进给运动方向间的夹角。刀尖角εr:是主切削平面与副切削平面间的夹角。副切削面主切削面刀具材材料：：对于金金属切切削加加工，，刀具具切削削部分分的材材料在在切削削时承承受高高温、、高压压、摩摩擦、、冲击击和振振动。。因此此，刀刀具材材料应应具备备如下下的性性能：：（1）高的硬硬度和和耐磨磨性（2）足够够的强强度和和韧性性（3）良好好的耐耐热性性和导导热性性（4）良好的工工艺性和经经济性常用刀具材材料种类有有：碳素工工具钢、合合金工具钢钢、高速钢钢、硬质合合金和超硬硬材料等，，生产中使使用最多的的是高速钢钢和硬质合合金。切削用量：：切削用量是用来表示示切削运动动调整机床床的参量，并且可用用它对主运运动和进给给运动进行行定量的表表述。它包包括以下三三个要素：：1、切削速度度（））刀具切削刃刃选定点相相对于工件件主运动的的瞬时速度度为切削速速度。单位m/min计算公式：：式中：————切削刃选定定点处所对对应的工件件或刀具的的回转直径径，单位为为mm；————工件或刀具具的转速，，单位为r/min2、进给量（（）刀具在进给方方向上相对于于工件的移动动量称为进给给量，它可用用刀具或工件件每转的移动动量（单位为为mm/r）来表达或度度量。进给量的大小小反映进给速速度Vf的大小。进给给速度是指切切削刃选定点点相对于工件件的进给运动动的瞬时速度度，单位为mm/min。(3)背吃刀量(ap)在通过切削刃刃选定点并垂垂直于工作平平面的方向上上测量的吃刀刀量，称为背背吃刀量。对于车削加工工进给量或进进给速度要根根据零件的加加工精度、表表面粗糙度、、刀具和工件件材料来选。。粗车时，在在工艺系统的的刚度和刀具具强度允许的的情况下，选选用较大的进进给量。半精精车和精车时时，进给量取取得较小。粗车时时，背背吃刀刀量和和进给给量都都较大大，切切削速速度受受刀具具寿命命和机机床功功率的的限制制，一一般取取较大大值。。以下下是硬硬质合合金刀刀具车车削时时切削削用量量的一一些参参考值值铣削加加工：：铣削是是一种种应用用非常常广泛泛的切切削加加工方方法，，主要要适用用于平平面、、曲面面、台台阶、、沟槽槽及成成形表表面等等的加加工，，其加加工精精度一一般为为IT9~IT7，，表面粗粗糙度度为Ra6.3~1.6um。铣刀是是典型型的多多刃回回转刀刀具，，它的的每一一个刀刀齿相相当于于一把把车刀刀。铣铣刀刀刀齿在在刀具具上的的分布布有两两种形形式：：一种种是分分布在在铣刀刀的圆圆柱面面上；；一种种是切切削刃刃分布布在铣铣刀的的端部部。对对应铣铣削方方式有有圆周周铣削削（周周铣））和端端面铣铣削（（端铣铣）。。周铣端铣一、铣铣削用用量铣削时时调整整机床床用的的参量量称为为铣削削用量量要素素，又又称铣铣削要要素。。它包包括背背吃刀刀量，，侧侧吃刀刀量，，切切削速速度，，和和进给给量。。（1）背吃吃刀量量周周铣时时为为被加加工表表面的的宽度度；面面端铣铣时，，为为切削削层深深度。。（2）侧吃刀刀量周周铣铣时，，为为切切削层层深度度；而而端铣铣时，，为为被加加工表表面宽宽度。。（3）铣削削速度度铣铣削削速度度是铣铣刀主主运动动的线线速度度，单单位为为m/min。（4）进给量量铣铣削削进给给量三三种表表示方方式：：1）进给速速度（（））单单位位时间间内工工件与与铣刀刀沿进进给方方向的的相对对位移移量，，mm/min。2）每转进进给量量（（f）铣铣刀刀每转转一转转时，，工件件与铣铣刀沿沿进给给方向向的相相对位位移量量，单单位为为mm/r。3）第齿进进给量量（））铣铣刀刀每转转一个个刀齿齿时，，工件件与铣铣刀沿沿进给给方向向的相相对位位移量量，单单位为为mm/z。二、铣铣削力力的计计算铣刀的的铣削削合力力（总总切削削力））是作作用在在每一一个工工作切切削齿齿上的的切削削力之之和。。为便便于分分析计计算，，把铣铣削合合力看看作是是作用用在一一个切切削齿齿上，，并将将其分分解为为三个个互相相垂直直的分分力如如下图图：（1）切削削力（（））铣铣削削合力力在在主运运动方方向的的分力力。（2）垂直直切削削力（（））铣铣削削合力力在垂垂直于于主运运动方方向的的分力力。它它会使使铣刀刀刀杆杆产生生弯曲曲和扭扭转变变形。。（3）背向向力（（））铣铣削合合力在在铣刀刀轴线线方向向上的的分力力。附图铣削力力的计计算铣削力力一般般只计计算主主切削削力，，式中表示平平均切切削面面积，，进给给方向向切削削层的的截面面积的的平均均值,与背吃吃刀量量，和和进给给量是是成正正比的的HBS表示被被加工工工件件材料料的布布氏硬硬度值值。表示工作作切削齿齿数。从上式可可以看出出，工件件材料硬硬度越高高，切削削力越大大，同时时可通过过切削面面积间接接得知，，铣削时时的背吃吃刀量和和进给量量的增大大，都会会导致切切削力Fc的增大。。但对对切切削力的的影响要要比背吃吃刀量对对主切削削力的影影响小。。所以在在切削面面积一定定的条件件下，应应选用较较小的背背吃刀量量和较大大的进给给量，以以减小切切削变形形和振动动。铣刀种类类：铣刀一般般按其用用途可分分为加工工平面用用铣刀、、加工沟沟槽用铣铣刀、加加工成形形面用铣铣刀等三三大类。。面铣刀立铣刀槽铣刀钻削加工工：用钻头在在实体材材料上加加工孔的的方法称称为钻孔孔，其主主运动是是刀具的的旋转运运动，进进给运动动是钻头头的轴向向移动。。钻孔常用用刀具是是麻花钻钻和直槽槽钻（附附图）。。麻花钻直槽钻钻孔的精精度较低低，一般般只能达达到IT13~IT11，钻孔后的的表面也也比较粗粗糙，表表面粗糙糙度值为为50~12.5um。一般作作为孔的的预加工工或精度度要求很很低的最最终加工工。切削用量量及其确确定：（1）切削速速度的确确定钻钻削削时的切切削速度度指钻头头外缘的的线速度度。可查阅相相关手册册（附表表）。加工铝铝合金高高速钢钻钻头查表表钻削速速度为40~70m/min。（2）进给量量的确定定小直径钻钻头进给给量f主要受钻钻头的钢钢性或强强度限制制，大直直径钻头头受机床床进给机机构动力力及工艺艺系统刚刚性限制制。普通麻花花钻进给给量可按按以下经经验公式式计算：：F=(0.01~0.02)d（3）背吃刀刀量的确确定对钻削而而言，钻钻头直的的一半就就是钻削削时的背背吃刀量量。钻孔的直直径一般般不超过过Φ80。孔径大于于Φ30的孔，一一般应分分两次钻钻，第一一次钻孔孔直径约约为第二二次的（（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，我们要要保证尺寸138.9±±0.1，因此在工件件定位当中我我们要限制工工件上下移动动这个自由度度，也就是利利用托盘的定定位面，限制制工件的上下下移动ZXY同理，我们要要加工F100面上的孔时，，为了保证各各孔的位置精精度，就要限限制工件的左左右移动的自自由度，利用用两个定位销销来保证，一一个定心，一一个定向三、数控技术术数控是数字控控制（NumericalControl，简称NC）技术的简称称，是用数字字化代码实现现自动控制技技术的总称。。根据不同的控控制对象，存存在各种数字字控制系统。。数控机床是采采用数