《机械制造基础》课件-04篇 第二单元 典型表面与典型零件的加工工艺

04篇

机械零件制造工艺第二单元

典型表面与典型零件的加工工艺教学目标:1.能分析典型表面的加工工艺

2.能分析典型零件的加工工艺过程

3.能确定零件的毛坯类型及其制造方法

4.能选择零件的定位基准和加工装备

5.能拟定零件的工艺路线，设计零件的加工工序

6.能编写零件的机械加工工艺文件教学重点和难点:1.典型表面的加工工艺

2.典型零件的加工工艺过程

3.确定零件的毛坯类型及其制造方法

4.选择零件的定位基准和加工装备

5.拟定零件的工艺路线，设计零件的加工工序

6.零件的机械加工工艺文件的填写4.2.1典型表面的加工工艺一、外圆加工外圆面是指各种轴、盘类、套筒以及大型筒体等回转体零件的主要表面，常用的加工方法有车削、磨削及光整加工。外圆加工方法的选择如表4-7所示。二、孔加工孔是盘类、套类、支架类、箱体和大型筒体等零件的重要表面之一。孔加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、锪孔、拉孔、镗孔、磨孔、光整加工等。常用孔加工方案的选择如表4-8所示。三、平面加工平面是盘形与板形零件的主要表面，也是箱体、导轨及支架类零件的主要表面之一。其加工方法主要有车削、铣削、刨削、拉削、磨削及光整加工等。平面加工方案的选择如表4-9所示。四、成形面加工成形面有回转成形面、直线成形面、立体成形面、复合运动成形表面等。成形面加工方法有简单刀具加工、成形刀具加工、展成法加工等。曲面是最典型的成形面，常用加工方法的选择如表4-10所示。4.2.2典型零件的加工工艺过程以典型的轴类零件的加工工艺过程为例。4.2.2.1分析轴类零件的技术资料轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和异形轴等，如图4-20所示。二、轴类零件的结构特点轴类零件常见的形状是阶梯轴，其长度大于直径，主体由多段不同直径的回转体组成。轴上一般有轴颈、轴肩、键槽、螺纹、挡圈槽、销孔、内孔、螺纹孔等要素，以及中心孔、退刀槽、倒角、圆角等机械加工工艺结构。三、轴类零件的材料制造轴类零件的材料一般为碳钢，其中45号优质碳素钢最为常用。对于受力较小或者不重要的轴，可采用普通碳素钢Q235-A等。外形较复杂的轴一般采用高强度铸铁或者球墨铸铁。4.2.2.2确定传动轴的生产类型一、计算传动轴的生产纲领已知：（１）产品的生产纲领Q＝150台／年；（２）每台产品中传动轴的数量ｎ＝１件／台；（３）传动轴的备品百分率ａ＝5%；（４）传动轴的废品百分率ｂ＝0.5%；传动轴的生产纲领计算如下：

N=150X1X(1+5%+0.5%)=158（件/年）二、确定传动轴的生产类型及其工艺特征（以图4-21传动轴零件图为例）传动轴属于中型机械类零件。根据生产纲领（158件／年）及零件类型（中型机械），根据机械加工工艺归类的通常惯例，传动轴的生产类型一般归为小批生产，其工艺特征见表4-11。图4-21传动轴零件图4.2.2.3确定轴类零件的毛坯类型及其制造方法一、选择传动轴毛坯类型及其制造方法传动轴的制造材料通常采用优质碳素钢45，查《机械设计手册》中轴类零件常用毛坯类型可确定，可选用型材或者锻件毛坯类型。此处传动轴的毛坯选用锻件，采用自由锻造的方法来制造。二、绘制传动轴毛坯简图１.确定传动轴毛坯的余量根据《自由锻件机械加工余量计算公式》中阶梯轴的自由锻造机械加工余量计算公式（Ｄ＜65mm时，按65mm计算，Ｌ＜300mm时，按300mm计算），传动轴锻件余量计算如下：

=6.56（mm）传动轴毛坯的余量取整数7mm。２.绘制传动轴毛坯简图传动轴毛坯简图的绘制方法和步骤如表4-18。4.2.2.4选择轴类零件的定位基准和加工装备一、轴类零件粗基准的选择（１）以毛坯表面作为定位基准。（２）按粗基准选择原则考虑。（３）轴类零件的粗加工，可选择外圆表面作为定位粗基准，以此定位加工两端面和中心孔，为后续工序准备精基准。二、轴类零件精基准的选择轴类零件精基准的选择如下：①当不能用两端中心孔定位（如带内孔的轴）时，可采用外圆表面或者外圆表面与孔一端口作为精基准。②轴类零件的加工，多以轴两端的中心孔作为定位精基准。三、轴类零件加工装备的选择１.机床夹具的分类（１）通用夹具（２）专用夹具（３）组合夹具２.车床常用夹具及夹紧方法车床常用夹具及夹紧方法见表4-19。３.车床常用夹具的特点工件的装夹方法大体上可分为卡盘装夹、传动轴装夹、顶尖装夹三种。（１）卡盘装夹卡盘主要有三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘及花盘等种类。其结构结构如图4-23所示。（2）传动轴装夹盘套类工件以孔为定位基准，通常采用传动轴进行装夹，易于保证外圆、内孔和端面之间的位置精度。如图4-24所示为常用的圆柱传动轴与花键传动轴。（3）顶尖装夹双顶尖装夹见表4-19，主要适用于较长的轴类工件（4＜长径比＜15）。加工细长轴（长径比＞15）时，为减小工件振动和弯曲变形，常用中心架或者跟刀架作辅助支承，以增加工件的刚性，表4-19所示为最常用的车削装夹方法。四、传动轴的定位基准和加工装备1.选择传动轴的粗基准和夹紧方案选择毛坯φ51外圆作为粗基准，能方便地加工两端面和中心孔，可以尽快获得精基准，如图4-25所示。2.选择传动轴的精基准和夹紧方案根据基准重合原则，考虑选择传动轴的轴线作为定位精基准是最理想的，即采用两端中心孔作为精基准，如图4-26所示。3.选择传动轴的加工装备根据传动轴的工艺特性，加工设备采用通用机床，即普通车床、立式铣床、万能磨床。工艺装备采用通用夹具（三爪卡盘及顶尖）、通用刀具（标准车刀、键槽铣刀、砂轮等）、通用量具（游标卡尺、外径千分尺等）。4.2.2.5拟定轴类零件的工艺路线一、轴类零件表面常用的加工方法１.轴类零件外圆的加工方法（１）车削加工（２）磨削加工２.轴类零件键槽的加工方法二、加工阶段的划分（１）加工阶段按加工性质和作用的不同可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。（２）划分加工阶段的作用①避免粗加工时切削力所引起的变形及较大的夹紧力对精加工的影响。②避免加工残余应力释放过程中引起工件的变形。③热处理工序的安排要求。④便于精密机床长期保持精度。⑤及时发现毛坯的缺陷，避免不必要的损失。三、切削加工顺序的安排原则（１）按“先基面、后其他”的顺序，先加工基准表面，后加工其他表面。（２）按“先主后次、先粗后精”的原则。（３）对于与主要表面有位置要求的次要表面，应安排在主要表面加工之后再加工。（４）除各工序操作者自检外，零件全部加工结束之后应单独安排检验工序。五、拟定传动轴的工艺路线1.确定轴各表面的加工方法根据加工表面的精度和表面粗糙度要求，通过查《工艺设计手册》“外圆表面加工方案”可得各加工表面的加工方案，详见表4-22。2.初步拟定传动轴机械加工工艺路线①划分加工阶段根据以上相关知识和分析可知，传动轴主要表面的加工可划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。②安排加工顺序先以φ51作为基准粗加工两端中心孔（精基准），加工两端中心孔前需车平两端面。③初步拟定工艺路线4.2.2.6设计轴类零件的加工工序一、时间定额

时间定额是指在一定的生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所消耗的时间。二、时间定额及其组成时间定额由基本时间、辅助时间、布置工作地时间、休息和生理需要的时间、准备与终结时间组成。三、时间定额的制定方法１.经验估算法；２.统计分析法；３.类比法；４.技术定额法。四、设计传动轴的加工工序1.确定传动轴各工序加工余量及工序尺寸传动轴的加工过程、各工序尺寸及其公差、毛坯尺寸见表4-23，并如图4-29所示。2.计算传动轴各工序工时定额因传动轴为小批生产，可采