项目2.1盘套类零件机械加工工艺编制

项目2盘套类零件机械加工工艺编制教学内容：零件毛坯种类及选择方法、加工余量和工序尺寸的确定。教学目标：了解零件毛坯种类及选择方法、加工余量的组成及确定方法，掌握工序尺寸的确定方法。重点难点：1、毛坯类型和余量确定方法；2、盘套类零件的工艺路线拟定。任务2.1了解毛坯类型和余量确定方法2.1.1了解毛坯的种类和选择方法材料的毛坯成形过程机械制造的重要工艺过程。零件毛坯形式有：铸件、锻造件、焊接件、型材、冲压件、粉末冶金件等，机器制造中，大部分零件是先通过铸造、锻压、焊接或非金属材料成形方法制得毛坯，再经过切削加工制成。可见，常见毛坯类型是：铸件、锻造件、焊接件、型材毛坯成形方法的选择，对机械制造质量、成本、使用性能等有重要的影响，是机械设计和制造中的关键环节之一。一、毛坯选择的原则毛坯成形方法选择的原则：1.零件材料及其力学性能2.结构形状及外形尺寸3.生产类型4.现有的生产条件5.充分考虑新材料、新工艺技术表2.1-1常用毛坯的种类、特点及应用1、加工余量的基本概念1.1概念（1）加工余量：指加工过程当中所切去的多余金属层的厚度。（2）工序余量：指同一被加工表面相邻两工序尺寸之差。（3）加工总余量：指某一表面毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差。1.2工序余量的计算

被包容面：Z=a–b

包容面：Z=b–a轴：Z=(da-db)/2回转体表面孔：Z=(db–da)/2注：非回转体表面的加工余量指单边余量，它等于实际切削的金属层厚度；回转体表面的加工余量指双边余量,实际切削的金属层厚度为加工余量的一半。加工总余量与工序余量的关系：ZO=∑Zi1.3工序余量与工序尺寸公差的计算工序尺寸按入体原则标注极限偏差，即按被包容面的工序尺寸取上偏差为零；包容面的工序尺寸取下偏差为零；毛坯尺寸按双向布置上、下偏差。计算公式如下：Zmin=Z-TaZmax=Z+TbTz=Zmax–Zmin=Ta+Tb式中：Zmin——最小工序余量

Zmax——最大工序余量

Ta——上工序尺寸的公差

Tb——本工序尺寸公差

Tz——工序余量公差2、加工余量的确定2.1确定加工余量应考虑的的问题（1）上工序的各种表面缺陷和误差因素（2）上工序的尺寸公差（3）上工序的形位误差ρａ（4）本工序加工时的装夹误差2.2确定加工余量的方法（1）经验估计法：根据工艺人员的实际经验确定；（2）查表法：（3）分析计算法：3、工序尺寸及公差的确定3.1基准重合时工序尺寸及其公差的确定只考虑各工序的加工余量，可由最后一道工序开始向前推算。3.2基准不重合时工序尺寸及其公差的确定这种情况下，应利用工艺尺寸链的计算方法求解计算。任务2.2盘套类零件的工艺路线拟定2.2.1盘类零件的工艺路线拟定：齿轮加工（一）齿轮的功用与结构特点1、功用：按规定的速比传递运动和动力。2、结构：轮体、齿圈3、分类（1）按齿圈的分布形式：直齿、斜齿、人字齿（2）按轮体：盘形(最广泛)、套筒、轴、扇形、齿条

（二）齿轮的技术要求：齿轮传动有如下几方面的精度要求：1、传递运动的准确性。2、工作的平稳性。3、齿面接触的均匀性。4、有一定的齿侧间隙。按齿轮各项误差对传动性能的主要影响，标准中将齿轮每个精度等级的各项公差分成三个公差组：传递运动的准确性、传动的平稳性、载荷的均匀性。二、齿轮的毛坯与材料、热处理1、

齿轮的材料对一般传力齿轮，齿轮材料应具有一定的接触疲劳强度、弯曲疲劳强度和耐磨性要求；对受冲击载荷的齿轮传动，其轮齿容易折断。此时，要求材料有较高的机械强度和较好的冲击韧性；对高精度齿轮，要求材料淬火时变形小，并具有较好的精度保持性。此外，还应考虑齿轮的结构情况，如大直径齿轮可选用铸钢和铸铁。齿轮材料有：中碳钢、中碳合金结构钢、渗碳钢、铸钢、铸铁、胶布胶木、尼龙2、齿轮的毛坯(1)圆钢。(2)锻件。(3)铸钢。用于直径较大、形状复杂且受力较大的齿轮。一般适用于齿轮直径在400～600mm以上。(4)铸铁。机械强度较差，但加工性能好，成本低，故适用于受力不大、无冲击的低速齿轮。除上述毛坯外，对高速轻载齿轮，为减少噪音，可用夹布胶木制造，或用尼龙、塑料压铸成形。3、齿轮的热处理(1)切齿前的预备热处理①退火。②正火。③调质。(2)切齿后的热处理①高频表面淬火。②整体淬火。③化学热处理。三、齿轮加工的一般工艺路线齿轮加工过程可大致分为齿坯加工和齿形加工两个阶段。其主要工艺有两方面，一是齿坯内孔（或轴颈）和基准端面的加工精度，它是齿轮加工、检验和装配的基准，对齿轮质量影响很大；二是齿形加工精度，它直接影响齿轮传动质量，是整个齿轮加工的核心。1、齿坯加工阶段齿坯加工主要包含毛坯制备、内孔和基准端面加工、圆和其他表面加工等过程。内孔和基准端面应在一次装夹中加工，以保证基准端面对内孔的垂直度要求，外圆精加工应以内孔在芯轴上定位，以保证外圆对内孔的同轴度要求。齿坯的加工方案与轮体结构、技术要求及生产规模等多种因素有关。2、齿形加工阶段齿形加工方案的选择，主要取决于齿轮的精度等级、生产批量和热处理方法等。对于8级及8级以下精度的不淬硬齿轮，用铣齿、滚齿或插齿等方法都可直接达到加工精度要求；对淬硬齿轮，需在淬火前将精度提高一级，以保证淬火后达到预期精度，其加工方案可采用：滚（插）齿→齿端加工→齿面淬火→修正内孔。6～7级精度淬硬齿轮有如下两种加工方案：（1）剃-珩齿方案：滚（插）齿→齿端加工→剃齿→表面淬火→修正基准→珩齿。（2）磨齿方案：滚（插）齿→齿端加工→渗碳淬火→修正基准→磨齿。剃-珩齿方案生产率高，广泛用于7级精度齿轮的成批生产中。磨齿方案的生产率低，一般用于6级精度以上或淬火后变形较大的齿轮。单件小批生产或5级精度以上的齿轮一般采用磨齿方案。对于不淬硬的7级精度齿轮，可用滚齿或冷挤齿的加工方案，此方案可稳定地获得7级精度，适用于大批量生产。四、齿坯机械加工齿坯加工工艺主要取决于轮体结构形状和生产批量，对轴类和盘类齿轮其齿坯的加工工艺与一般轴和圆盘零件基本相同，唯加工时应重点保证齿形加工基准面的精度要求。轴齿轮的基准面是轴颈，盘形齿轮的基准面是孔和端面。由于齿坯的外圆，端面或内孔常是作为齿形加工，测量和装配的基准，这些对齿形的加工有重要的影响。下面以盘形齿轮为例分析齿坯加工的主要过程。1、中、小批生产的齿坯加工(1)以齿坯外圆或凸缘作为粗基准，三爪卡盘装夹，在普通车床或转塔车床上粗加工外圆、端面和内孔；(2)夹紧外圆，精镗内孔和基准端面；(3)以内孔在芯轴上定位，精车外圆、端面及其它表面。对花键孔齿坯，其加工方案大致相仿，为：粗加工外圆、端面和花键底孔→以花键底孔定位，端面支承拉出花键→以花键孔在芯轴上定位，精车外圆、端面及其它表面。2、大批量生产的齿坯加工无论圆柱孔或花键孔的齿轮，其齿坯均采用高生产率机床加工，如拉床、多轴自动或多刀半自动车床等。其加工方案为：(1)以外圆为粗基准，粗加工端面和内孔(或花键底孔)。(2)以端面支承拉孔（内孔或花键孔）。(3)以孔在芯轴上定位，在多刀半自动车床上粗车外圆、端面。(4)不卸下芯轴，在另一台车床上继续精车外圆、端面及其它表面。对直径较小的齿坯，可采用棒料在卧式多轴自动或半自动车床上将外圆、基准端面和内孔在一道工序中全部加工完成。五、齿形加工方法

成形法有：铣齿、拉齿；展成法有：滚齿、插齿、剃齿、磨齿、珩齿。(一)、滚齿1、滚齿工艺特点滚齿是加工外啮合直齿和斜齿圆柱齿轮最常用的一种方法。滚齿加工的尺寸范围很大，小至仪器仪表中的小模数齿轮，大到矿山和化工机械中的大型齿轮。滚齿用于未淬硬齿形的粗精加工。对于8、9级精度的齿轮，滚齿后可直接获得。对于7级精度以上的齿轮，通常用滚齿作为剃齿或磨齿等精加工前的粗加工和半精加工工序。（二）、插齿1、加工原理与工艺特点插齿加工是运用一对圆柱齿轮啮合的展成原理加工齿形。插齿时，插齿刀与齿坯之间保持一定的啮合关系，插齿刀作往复切削运动、圆周和径向进给运动及让刀运动，工件作相应的展成运动。插齿的生产率与滚齿相比较，由于滚齿是连续铣削，而插齿有空回程，故生产率比滚齿低。但对于模数较小和宽度窄的齿轮，由于滚刀的切入长度大，如不采用多件叠合加工，则插齿的生产率反而高于滚齿。从加工精度看，插齿加工的齿形误差较小。但插齿时引起齿轮切向误差的环节比滚齿多，使被加工齿轮产生更大的周节累积误差。故插齿所得齿轮的公法线长度变动较大。（三）、剃齿1、加工原理剃齿是齿轮的一种精加工方法。利用刀具和工件齿面之间的相对滑动进行切削，这就是剃齿的基本原理。剃齿加工有如下工艺特点：（1）剃齿时，对齿圈径向跳动有修正作用。但剃齿对公法线长度变动没有修正作用。由于剃齿刀本身的修正作用，剃齿对基节偏差和齿形误差有较强的修正能力。（2）剃齿前的齿轮精度应比剃齿后低一级。但由于剃齿后不能修正齿轮公法线长度变动，故剃齿前此项精度不能低于剃齿后的要求。此外，还应控制剃齿前的齿圈径向跳动。因为过大的径向跳动量可能会转化为公法线长度变动。（3）剃齿只能加工未淬硬的齿轮。（4）剃齿生产率很高（四）、珩齿珩齿原理与剃齿相似，珩轮与工件类似于一对螺旋齿轮呈无侧隙啮合，利用啮合处的相对滑动，并在齿面间施加一定的压力来进行珩齿。在珩轮带动工件高