机械制造工艺与机床夹具第7章典型零件加工工艺课件

机械制造工艺与机床夹具第七章典型零件加工工艺第一节车床主轴加工第二节箱体加工第三节圆柱齿轮加工第一节车床主轴加工本节内容一、车床主轴概述二、主轴加工工艺过程分析三、主轴加工中的几个工艺问题轴类零件是指长度大于直径的回转体类零件的总称。主要功能是支承传动件和传递扭矩。1、轴类零件结构特点、功用及技术要求？2、轴类零件材料、毛坯及热处理？4、轴类零件定位基准的选择？3、轴类零件加工要点？5、加工阶段的划分、加工顺序的安排？一、概述1、车床主轴的功用和结构特点结构特点：1）单轴线的阶梯轴、空心轴，长径比小于12的刚性轴；2）主要表面是内外圆柱面、圆锥面，次要表面有键槽、花键、螺纹和端面结合孔等；3）机械加工工艺主要是车削、磨削，其次是铣削和钻削。功用：1）支承传动零部件；2）传递扭矩和承受载荷。2、车床主轴技术条件分析车床主轴的设计要求：3）制造精度高。1）扭转和弯曲刚度高；2）回转精度高（径向圆跳动、端面圆跳动、回转轴线稳定）；1）支承轴颈2）前端锥孔3）轴端外锥（短锥）4）螺纹主轴在机床上的安装基面和运动基准。卡盘的安装基准面。用来安装顶尖或刀具锥柄的定心表面。主轴加工工艺过程制订的依据：主轴的结构、技术要求、生产批量、设备条件主轴加工要解决的主要问题：如何保证主轴支撑轴颈、锥孔、主轴前端内外锥面、锁紧螺母的螺纹等表面的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度。加工表面粗糙度Ra/μm硬度HRC精度要求允许值支承轴颈>0.32～0.6340～50尺寸精度圆度同轴度IT50.005～0.008mm0.005～0.01mm莫氏锥孔>0.63～1.2540～50对支承轴颈的径向跳动<0.015mm齿轮安装面及1：12锥面>0.32～0.63尺寸精度圆度对支承轴颈的径向跳动IT6<0.005mm<0.008mm前端大端面>0.63～1.2545以上尺寸精度对支承轴颈的径向跳动IT6<0.005mm轴向定位支承面>0.63～1.2545以上对支承轴颈的端面跳动<0.005mm车床主轴技术条件二、主轴加工工艺过程分析1、主轴毛坯的制造方法毛坯形式有棒料和锻件两种。2、主轴的材料和热处理毛坯热处理—消除锻造应力，细化晶粒，以利切削加工；预备热处理—获均匀细密的回火索氏体，提高综合力学性能；最终热处理—高频淬火，便于纠正局部淬火产生的变形。3、加工阶段的划分1）粗加工阶段毛坯处理粗加工用大切削量切除大部分余量，把毛坯加工至接近工件的最终形状和尺寸，只留下少量的加工余量。2）半精加工阶段半精加工前热处理半精加工为精加工作好准备。3）精加工阶段精加工前热处理精加工前各种加工精加工把各表面都加工到图样规定的要求。4、定位基准的选择以两顶尖孔作为轴类零件的定位基准，既符合基准重合原则，又能使基准统一。两顶尖的质量对加工精度影响很大，应尽量做到两顶尖孔轴线重合、顶尖接触面积大、表面粗糙度低。深孔加工后，可以采用带顶尖孔的锥堵作为定位基准。为保证支承轴颈与两端锥孔的同轴度要求，需应用互为基准原则。5、工序的安排顺序先行工序必须为后续工序准备好定位基准。主轴工艺路线安排大体如下：毛坯制造—正火—车端面钻中心孔—粗车—调质—半精车—表面淬火—粗、精磨外圆—粗、精磨圆锥面—磨锥孔。安排车床主轴加工顺序时，应注意哪些问题？1）深孔加工应安排在调质以后进行；2）外圆表面的加工顺序（先大后小）；3）次要表面的加工安排；调质处理时工件变形大；安排在粗车或半精车之后，有一个较精确的轴颈作定位基准。一般应安排在精车或粗磨之后。主轴上的螺纹和不淬火部位的精密小孔，应安排在淬火之后（为减小变形）。序号工序名称工序内容定位基准1备料2锻造模锻3热处理正火4锯头5铣端面钻中心孔毛坯外圆6粗车外圆顶尖孔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9车小端各部仿形车小端各部外圆顶尖孔10钻深孔钻φ48mm深孔两端支承轴颈11车小端锥孔车小端锥孔（配1：20锥堵）两端支承轴颈12车大端锥孔车大端锥孔（配莫氏6号锥堵）、外短锥及端面两端支承轴颈13钻孔钻大头端面各孔大端内锥孔14热处理局部高频淬火大批生产CA6140车床主轴工艺过程序号工序名称工序内容定位基准15精车外圆精车各外圆并切槽、倒角锥堵顶尖孔16粗磨外圆粗磨φ75h5、φ90g5、φ105h5外圆锥堵顶尖孔17粗磨大端锥孔粗磨大端内锥孔（重配莫氏6号锥堵）前支承轴颈及φ75h5外圆18铣花键铣φ89f6花键锥堵顶尖孔19铣键槽铣12f9键槽Φ80h5外圆20车螺纹车三处螺纹（与螺母配车）锥堵顶尖孔21精磨外圆精磨各外圆及E、F两端面锥堵顶尖孔22粗磨外锥面粗磨两处1：12外锥面锥堵顶尖孔23精磨外锥面精磨两处1：12外锥面、D端面及短锥面锥堵顶尖孔24精磨大端锥孔精磨大端莫氏6号内锥孔（卸堵）前支承轴颈φ75h5外圆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三、主轴加工中的几个工艺问题1、锥堵和锥堵心轴的使用当通孔直径小时，可直接在孔口倒出60°锥面，代替中心孔；当通孔直径较大时，则要采用锥堵或锥堵心轴。注意：1）一般不中途更换或拆装，以免增加安装误差；2）锥堵和锥堵心轴要求两个锥面应同轴，否则拧紧螺母后会使工件变形。锥堵锥堵心轴2、顶尖孔的研磨顶尖孔的深度：影响定位轴向位置；两顶尖孔同轴度：影响同轴度、影响位置精度；顶尖孔锥角和圆度误差：直接反映到工件的圆度上。误差消除：1）用铸铁顶尖研磨；2）用油石研磨顶尖孔；3）用硬质合金顶尖刮研。3、主轴深孔的加工（长度与直径比大于5的孔）加工难点：1）刀具细长，刚性差，钻头容易引偏；2）排屑困难；3）冷却困难，钻头散热条件差，易丧失切削能力。采取措施：1）采用工件旋转、刀具进给的加工方法；2）采用特殊结构的深孔钻；3）预先加工出一段精确的导向孔，防止引偏；4）采用压力传送的切削润滑液，并利用在压力下的冷却润滑液排屑。4、轴类零件的检验1）表面粗糙度和硬度的检验2）精度检验形状精度、尺寸精度及位置精度检验第二节箱体加工2、箱体类零件加工工艺有哪些要点？1、箱体类零件的结构特点、功用及技术要求？3、箱体零件选择定位基准时应考虑哪些问题？四、箱体平面及孔系的加工方法本节内容一、概述二、箱体结构工艺性三、箱体机械加工工艺过程及工艺分析一、概述1、箱体零件的功用将机器和部件中的轴、套、齿轮等有关零件连接成一个整体，并使之保持正确的相互位置，以传递转矩或改变转速来实现规定的运动。2、结构特点结构复杂，壁薄且不均匀；加工部位多，加工难度大。3、箱体零件的主要技术要求1）孔径精度2）孔与孔的位置精度3）孔和平面的位置精度4）主要平面的精度孔径的尺寸误差和形状误差会造成轴承与孔的配合不良。主轴孔IT6，其余孔IT6～IT7。同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线的垂直度误差→主轴径向圆跳动和轴向圆跳动。影响主轴箱与床身的连接刚度。主要孔和主轴箱安装基面的平行度。箱体结构图4、箱体的材料及毛坯材料一般选HT200-400；要求较高者可采用耐磨合金铸铁（高磷铸铁）。铸造焊接毛坯类型二、箱体结构工艺性1、基本孔通孔、阶梯孔、盲孔、交叉孔通孔工艺性最好；深孔、阶梯孔、相贯通的交叉孔工艺性较差；盲孔工艺性最差，应尽量避免。2、同轴孔

应避免中间隔壁上的孔径大于外壁上的孔径。同一轴线方向孔径向一个方向递减；镗孔时镗杆可从一端伸入，逐个加工或同时加工同一轴线上的几个孔。单向排列双向排列无规则排列3、装配基面为便于加工、装配和检验，尺寸尽可能大，形状尽可能简单。4、凸台5、紧固孔和螺孔应尽可能在同一平面上。尺寸和规格应尽可能一致。6、肋板、肋条、圆角等保证箱体的动刚度和抗振性。三、箱体机械加工工艺过程及工艺分析铸造毛坯→时效→油漆→划线→粗、精加工基准面→粗、精加工各平面→粗、半精加工各主要孔→精加工主要孔→粗、精加工各次要孔→加工各螺孔、紧固孔、油孔等→去毛刺→清洗→检验；不同批量箱体生产的共性1、加工顺序为先面后孔提供基准的需要；切去毛坯上的缺陷，方便后面的加工；使孔加工余量均匀；保护刀具，有利于对刀、调整2、加工阶段粗、精分开3、工序间安排时效4、一般都用箱体上的重要孔作粗基准不同批量箱体生产的特殊性1、粗基准的选择单件小批量生产时，毛坯精度低，一般采用划线装夹；大批大量生产时，毛坯精度高，可采用专用夹具安装；2、精基准的选择单件小批量生产用装配基准作定位基准；大批大量生产采用一面双孔作定位基准。3、所用设备依批量不同而异四、箱体平面及孔系的加工方法刨、铣、磨1、平面加工方法2、孔系加工方法孔系分类平行孔系同轴孔系交叉孔系找正法、镗模法、坐标法；成批生产采用镗模加工，小批量利用已加工孔作支承导向；关键在于控制孔的垂直度，常用设备为坐标镗床。第三节圆柱齿轮加工1、齿轮的功用及结构特点2、齿轮的材料、热处理及毛坯3、齿轮齿形加工方法齿轮的功用及结构特点按一定的速