机械制造工艺学 第3版 课件 模块二 典型零件机械加工工艺文件的制订+项目二任务一 模柄机械加工工艺分析

机械制造工艺学机械制造工艺课程组轴类零件的工艺规程编制是生产中最常遇到的工艺工作，其加工工艺因其用途、结构形状、技术要求、产量大小的不同而有所差异。现以模柄、某车床主轴和丝杠为典型轴件进行加工工艺分析。如图2-1所示为一A型压入式冷冲模模柄，单件生产，材料为Q235A，试制定其机械加工工艺过程卡。图2-1模柄零件图项目二模块一任务一该冷冲模模柄为一简单轴类零件，其结构简单，加工精度和表面粗糙度要求中等，制定其机械加工文艺文件，首先要对零件图纸及工艺要求进行分析，掌握轴类零件的特点，常用的加工方式，并依据零件特征确定其毛坯、加工定位基准，对其工艺过程进行分析后确定其机械加工工艺路线，最后完成其机械加工工艺文件。1.掌握轴类零件特点及功用。2.掌握车削、磨削等内、外圆表面常用加工方法。3.掌握数控车削加工工艺特点。1.具有根据轴类零件用途、结构、技术要求等确定其毛坯、材料、热处理、加工方法等的能力。2.具有对轴类零件进行机械加工工艺分析的能力。3.具有制订轴类零件机械加工工艺文件的能力。培养学生耐心专注、坚持不懈的职业精神。轴类零件的功用与结构特点一、轴类零件的功用与结构特点轴类零件是机械产品中的主要零件这一。它通常被用于支承传动零件(齿轮、带轮等)、传递转矩、承受载荷，以及保证装在轴上的零件(或刀具)具有一定的回转精度。轴类零件根据结构形状可分为光轴、空心轴、半轴、阶梯轴、花键轴、十字轴、偏心轴、曲轴及凸轮轴等，如图2-2所示。图2-2轴的种类a)光轴b)空心轴c)半轴d)阶梯轴e)花键轴f)十字轴g)偏心轴h)曲轴i)凸轮轴根据轴的长度L与直径d之比，又可分为刚性轴(L/d≤12)和挠性轴(L/d>12)两类。二、轴类零件的技术要求1.尺寸精度轴颈是轴类零件的主要表面，其影响轴的回转精度及工件状态。轴颈的直径公差等级根据其使用要求通常为IT6~IT9，精密轴颈可达IT5。2.几何形状精度轴颈的几何形状精度(圆度、圆柱度)一般应限制在直径公差范围内。3.位置精度位置精度主要是指装配传动件的配合轴颈相对于装配轴承的支承轴颈的同轴度，通常是用配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动来表示的，根据使用要求，规定高精度轴为0.001~0.005mm，而一般精度轴为0.01~0.03mm。此外，还有内外圆柱面的同轴度和轴向定位端面与轴线的垂直度要求等。4.表面粗糙度根据零件的表面工作部位的不同，可有不同的表面粗糙度值，如普通机床主轴支承轴颈的表面粗糙度值Ra为0.16~0.63μm，配合轴颈的表面粗糙度值Ra为0.63~2.5μm。随着机器运转速度的增大和精密程度的提高，轴类零件表面粗糙度值要求也将越来越小。二、轴类零件的技术要求三、轴类零件的材料和毛坯1.轴类零件的材料一般轴类零件常用45钢；对中等精度而转速较高的轴类零件，可选用40Cr等合金钢；精度较高的轴，有时还用轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn等材料；对于高转速、重载荷等条件下工作的轴，可选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAlA氮化钢。2.轴类零件的毛坯轴类零件的毛坯最常用的是棒料和锻件，只有某些大型的、结构复杂的轴才采用铸件。一般除光轴、直径相差不大的阶梯轴可使用棒料外，比较重要的轴大都采用锻件。根据生产规模的大小决定毛坯的锻造方式。一般模锻件因需要昂贵的设备和专用锻模，成本高，故适用于大批量生产；而单件小批量生产时，一般宜采用自由锻件。四、轴类零件的预加工轴类零件在车削加工之前，应对其毛坯进行预加工。预加工包括校正、切断和切端面钻中心孔。表面的车削加工轴颈表面是轴类零件的主要加工表面，其主要加工方法为车削和磨削。一、车削加工的各加工阶段轴类零件外圆表面的车削加工一般可划分为粗车、半精车、精车和细车等加工阶段。它们可达到的经济精度和经济粗糙度值见表1-18。加工阶段的划分主要根据零件毛坯情况和加工要求来决定。粗车是粗加工工序，对中小型轴的棒料、铸件、锻件，可以直接进行粗车加工。半精车一般可作为中等精度表面的最终加工，也可作为磨削或其他精加工工序的预加工。对于精度较高的毛坯，视具体情况(如冷拔料)，可不经粗车，直接进行半精车或精车。二、提高外圆表面车削生产率的措施目前，提高外圆表面车削生产率可采取如下几方面措施。(1)刀具方面；(2)机床方面。三、细长轴外圆表面的车削细长轴是指轴的长度L与直径d之比大于12的轴。(一)细长轴的车削工艺特点1)细长轴刚性很差；2)细长轴的热扩散性能差，3)由于细长轴比较长，加工时一次走刀所需时间多，刀具磨损较大，从而增加了零件的几何形状误差。4)车削细长轴时，多采用跟刀架。2)尾座顶尖改成弹性顶尖，当工件因切削热发生线膨胀伸长时，顶尖能自动后退，可避免热膨胀引起的弯曲变形。3)采用三个支承块跟刀架，以提高工件刚性和轴线的稳定性，避免产生“竹节”形。4)改变走刀方向，使床鞍由主轴箱向尾座移动。5)改进刀具几何角度，增大车刀主偏角，使径向切削分力减小。图2-4反向走刀车削法(二)细长轴的先进切削法—反向走刀车削法反向走刀车削阀特点1)细长轴左端缠有一圈钢丝，利用自定心卡盘夹紧，以减少接触面积，使工件在卡盘内能自由调节其位置，避免夹紧时形成弯曲力矩，且在切削过程中发生的变形也不会因卡盘夹死而产生内应力。轴类零件加工的主要工艺问题是如何保证各加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和主要表面之间的相互位置精度。轴类零件加工的典型工艺路线：毛坯及其热处理——预加工——车削外圆——铣键槽等——热处理——磨削。1.模柄的结构分析图2-1模柄模型零件图中，该模柄的结构比较简单，长径比为约为2:1，主要由三段阶梯外圆轴颈、退刀槽组成。2.模柄的技术分析从图纸分析该模柄的主要加工表面为的轴颈，表面粗糙度为Ra0.8㎛，长6mm轴颈和分别有0.03mm和0.04mm的圆跳动和圆柱度要求，通过精车均可实现，其它表面为次要加工表面。模柄机械加工工艺分析3.模柄加工工艺过程分析通过上述分析，模柄材料为Q235A，单件生产，选择Φ50×94mm棒料毛坯，结合设备条件制定模柄的加工工艺过程。工序号工序名称工序内容定位基准设备10下料下料，Φ50×94mm。

锯床20车1.三爪自定心卡盘夹毛坯外圆，车左端面，保证粗糙度Ra3.2μm；

2.车Ф48mm外圆至尺寸，长45mm。外圆车床30车1.调头，三爪自定心卡盘夹Ф48mm外圆，车右端面保证总长90mm，粗糙度Ra3.2μm；

2.钻中心孔。外圆+端面车床40车1.夹Ф48mm外圆，顶右端中心孔，车Ф40mm外圆，留0.5mm精车余量，保证长6mm至6.2mm；2.车Ф38mm外圆，留0.5mm精车余量；保证距左侧大端面尺寸30mm至30.2mm；

3.割槽，槽深1.5mm，槽宽3mm，距大端面6mm。4．轴肩倒角C1，右端