典型轴类零件车削加工工艺基础ppt课件.ppt

典型轴类零件车削加工工艺基础,六、拟定工艺路线举例,例：图7-14所示方头小轴，中批生产，材料为20Cr，要求12h7 mm段渗碳（深0.8mm1.1mm），淬火硬度为50 HRC 55 HRC，试拟定其工艺路线。,图7-14 方头小轴,拟定工艺路线举例,1.分析零件图;2.加工方法;3.拟订工艺路线。,图7-14 方头小轴,4.1 车床概述,4.1 车床概述 金属切削机床是制造机器的机器，车床是机床的一种，用来进行车削加工。它的功能强，用途广泛。因此，在一般机械制造工厂中，车床在各种金属切削机床中所占的比例最大。4.1.1 车床结构及参数 车床的种类很多，大致可分为卧式车床、立式车床、转塔车床、仿形车床、多刀车床、自动车床等。其中，CA6140型卧式车床是最常用的车床，如图4-1所示。,4.1 车床概述,图4-1 CA6140型卧式车床,4.2 车削加工基础知识,图4-33 车床加工的典型表面,4.3 轴类零件的加工工艺,4.3 轴类零件的加工工艺 4.3.1 定位基准的选择 零件进行机械加工之前，为了保证加工表面的尺寸精度和相互位置精度的要求，便于合理安排加工顺序，必须正确选择定位基准。这是因为在加工阶段开始，前道工序必须为后续工序提供好定位基准面。对于轴类零件而言，其定位基准面的选择，通常有如下几类：,4.3 轴类零件的加工工艺,4.3.1.1 采用两中心孔 这是最常用的一种方式。因为轴类零件各外圆表面、锥孔、螺纹表面的同轴度以及端面对主轴轴线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，轴的中心线的具体具现是两端面的中心孔，采用两中心孔定位，符合基准重合这一基本定位原则,再则，采用中心孔定位，能够最大限度地在一次安装中加工出多个外圆和端面，完成多道工序的切削加工，符合基准统一原则。,4.3 轴类零件的加工工艺,4.3.1.2 采用外圆表面 当加工较粗、较长的轴类零件，或为了在粗加工阶段实现强力切削，则采用轴的外圆表面作为定位基准面，或是以外圆和中心孔同时作为定位基准面，其目的是为了提高工件刚度和加工生产率。,4.3 轴类零件的加工工艺,4.3.2.2 车外圆 车削的步骤如下：根据图样要求检验毛坯是否合格，表面是否有缺陷。检查车床是否运转正常，操纵手柄是否灵活。装夹工件并校正。安装车刀。试切。试切方法与步骤如图4-40所示切削。在试切的基础上，调整好背吃刀量后，扳动自动进给手柄进行自动走刀。当车刀进给到距尺寸末端35时，应提前改为手动进给，以免走刀超长或将车刀碰到卡盘爪上。如此循环直至尺寸合格，然后退出车刀，最后停车。,4.3 轴类零件的加工工艺,图4-40 试切的方法与步骤（a）开车对刀，使车刀与工件表面轻微接触（b）向右退出车刀（c）横向进刀（d）切削13（e）退出车刀，进行度量（f）如果尺寸不到位，再进刀,4.3 轴类零件的加工工艺,加工工艺 车削轴类零件外圆表面的大致工艺顺序为：荒车粗车半精车精车精细车。在加工具体的件时，则要根据零件精度要求来选择加工工序，不一定要经过全部的加工阶段。各种加工工艺所能达到的经济精度和表面粗糙度值，以及各种典型的加工方法见表4-5所示。,4.3 轴类零件的加工工艺,外圆面检验 外圆表面的加工，一方面要保证零件图上要求的尺寸精度和表面粗糙度，另一方面还应保证形状和位置精度的要求。检查时，可采用钢尺、游标卡尺、千分尺或百分表等工具。用游标卡尺测外径,图4-41 测量外径的方法,4.3 轴类零件的加工工艺,用千分尺测外径图4-41 测量外径的方法 测量时，工件放置于两测量面间，先直接转动微分筒。当测量面接近工件时，改用测力装置，直到发出“卡、卡”跳动声音，此时，应锁紧测微螺杆，进行读尺。,4.3 轴类零件的加工工艺,外圆长度尺寸的检测 外圆加工结束后，一般使用钢直尺、内卡钳、游标卡尺和深度游标卡尺来测量长度，对于批量大精度较高的工件可用样板测量，如图4-43所示。,图4-43 外圆长度尺寸检测,4.3 轴类零件的加工工艺,4.3.6 典型轴类零件的车削加工工艺分析 轴类零件的加工工艺因其用途、结构形状、技术要求、产量大小的不同而有差异，现以两个典型轴类零件进行加工工艺分析。4.3.6.1 轴类零件加工的主要工艺问题 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如下：毛坯及其热处理预加工车削外圆铣键槽、螺纹加工等热处理磨削。预加工包括：校正、切断、切端面和钻中心孔。,车削典型零件的加工工艺分析,工艺分析和制定过程：,零件图纸工艺分析,确定装夹方案,确定工序方案,确定工步顺序,确定进给路线,确定所用刀具,确定切削参数,填写工艺文件,车削加工典型零件实例（单击观看录像100秒）,4.3 轴类零件的加工工艺,4.3.6.2 典型阶梯轴加工工艺分析 阶梯轴的结构分析,图4-67 某阶梯轴的零件图,齿轮轴示意图,轴类零件加工的主要工艺,技术要求,工艺过程卡片,形状精度,轴类零件加工工艺,结构分析,阶梯轴加工工艺分析,尺寸精度,表面粗糙度,热处理,位置精度,4.3 轴类零件的加工工艺,4.3.6.2 典型阶梯轴加工工艺分析 阶梯轴的结构分析 该零件的结构具有如下特点：从形状上看，该轴为多阶梯结构的实心轴；从长度与直径之比看，该工件属于刚性轴；从表面加工类型看，外圆表面有圆柱面、退刀槽、端面、倒角、台阶、螺纹及键槽等。阶梯轴的技术要求分析 阶梯轴的技术要求是根据其功用和工作条件制订的。,4.3 轴类零件的加工工艺,尺寸精度和形状精度：配合轴颈尺寸公差等级通常为IT8IT6，该轴配合轴颈两处为IT7；支承轴颈一般为IT7IT6，精密的为IT5，该轴支承轴颈17 及15 为IT6；轴颈的形状精度（圆度、圆柱度）要求限制在直径公差范围之内，要求较高的应标注在零件图上，该轴形状公差均未注出。位置精度：配合轴颈对支承轴颈一般有径向圆跳动或同轴度要求，装配定位用的轴肩对支承轴颈一般有端面圆跳动或垂直度要求。径向圆跳动和端面圆跳动公差通常为0.010.03，高精度轴为0.0010.005，该轴有一个同轴度要求，其值为0.032.,4.3 轴类零件的加工工艺,表面粗糙度；轴颈的表面粗糙度值Ra应与尺寸公差等级相适应。公差等级为IT5的Ra值为0.40.2m；公差等级为IT6的Ra值为0.80.4m；公差等级为IT8IT7的Ra值为0.80.6m。装配定位用的轴肩Ra值通常为1.60.8m。非配合的次要表面Ra值常取6.3m。该轴的两支承表面及22配合表面为0.8m，15配合表面为1.6m，键槽底孔为6.3m，其余为12.5m。热处理：轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。对于传动轴，正火、调质和表面淬火用得较多。该轴要求调质处理。,4.3 轴类零件的加工工艺,阶梯轴的加工工艺过程 该阶梯轴的材料为40Cr钢，因为各外圆直径相差不大，且属单件生产，故毛坯可选择35的圆钢棒料。工件首先车削成形，对于精度较高、表面粗糙度值Ra较小的外圆，在车削后还应磨削加工。车削和磨削时以两端的中心孔作为定位精基准。要求不高的外圆在半精车时加工到规定尺寸；退刀槽、倒角和螺纹在半精车时加工；键槽在半精车之后进行划线及铣削；调质处理安排在粗车和半精车之间，调质后要修研一次中心孔，以消除热处理变形和氧化皮；在磨削之前，一般还应修研一次中心孔，进一步提高定位精基准的精度。,4.3 轴类零件的加工工艺,综上所述，阶梯轴的工艺过程如下：下料车两端面，钻中心孔粗车各外圆调质修研中心孔半精车各外圆，切槽，倒角车螺纹划键槽加工线铣键槽修研中心孔磨削检验。其工艺过程如表4-7所示：,4.3 轴类零件的加工工艺,4.3 轴类零件的加工工艺,4.3 轴类零件的加工工艺,4.3.6.3 某输出轴的加工工艺的分析 输出轴的结构分析 图4-68所示为大批量生产的输出轴的零件图。该轴上有台阶、外圆柱面、退刀槽、倒角、花键、键槽、螺纹等表面，是一根实心刚性轴。零件的作用和主要技术要求 轴上的A、B两段是支承轴颈，与滚动轴承内圈过渡配合。动力是由与直径为26的轴段相配合的齿轮传入（两者为过渡配合并加平键联结），经装在输出端花键上的齿轮传出。,4.3 轴类零件的加工工艺,4.3.6.3 输出轴的加工工艺的分析,图668 输出轴的零件图,4.3 轴类零件的加工工艺,从对零件工作条件的分析可知，两支承轴颈A、B是轴的装配基准面，因此技术要求中各项精度指标是以支承轴颈A、B为基准确定的，直径为26的轴颈和花键是零件的重要表面，它们的尺寸精度、相互位置精度和表面粗糙度都有如下较高要求：两支承轴颈为20，尺寸精度在IT6IT7之间，表面粗糙度Ra0.8m。配合轴颈为26，尺寸精度在IT7IT8之间，表面粗糙度Ra0.8m，其上键槽两侧面的对称中心相对于花键大径的轴心线的对称度公差为0.05。,4.3 轴类零件的加工工艺,两支承轴颈为20，尺寸精度在IT6IT7之间，表面粗糙度Ra0.8m。配合轴颈为26，尺寸精度在IT7IT8之间，表面粗糙度Ra0.8m，其上键槽两侧面的对称中心相对于花键大径的轴心线的对称度公差为0.05。花键是大径定心的六齿花键，大径为33，尺寸精度在IT7IT8之间，表面粗糙度Ra0.8m，键宽8，表面粗糙度Ra1.6m，键侧的对称中心对两支承轴颈A、B的平行度，在任意38范围之内为0.03。,4.3 轴类零件的加工工艺,作装配定位用的三个轴肩对支承轴颈A、B有端面圆跳动的要求，其值均为0.04，以保证定位精度。零件材料为45钢，要求调质处理220240HB，花键部分高频淬火4042HRC。毛坯选择 该轴各外圆直径相差不大，对强度没有特殊要求，而生产类型为大批量生产，故选用棒料作毛坯。定位基准的选择 为了保证表面相互位置精度，选工件两端面的中心孔作定位精基准。为加工出两端面和中心孔，选择毛坯外圆作定位粗基准。,4.3 轴类零件的加工工艺,工艺路线的拟定 工件精度要求最高的表面是两支承轴颈、一处配合轴颈和外花键处，其尺寸精度为IT6IT8，表面粗糙度Ra1.60.8m,花键要求高频淬火，由此零件的最终工序应是外圆磨削和花键磨削，考虑大批量生产中常用综合花键环规检查花键的等分质量，所以宜先先磨外圆，后磨花键侧面。磨花键前先粗铣花键和高频淬火，磨各段外圆前要进行半精车和切槽、倒角。在半精车之后、磨削之前，穿插螺纹和键槽等次要表面的加工。,4.3 轴类零件的加工工艺,调质是为了使零件获得良好的综合机械性能，可安排在粗车之前也可以在粗车之后进行。但由于粗车后，工件内部残存大量的内应力，而内应力的消除，可提高加工精度的稳定性，故将调质安排在粗车之后进行。综合上述分析，拟定出输出轴的工艺路线如下：下料车端面打中心孔粗车调质车端面修中心孔半精车车螺纹划线铣键槽粗铣花键去毛刺高频淬火修整中心孔磨外圆磨花键侧面检验。其工艺过程如表4-8所示,4.3 轴类零件的加工工艺,4.3 轴类零件的加工工艺,课程作业-,1.分析如左图减速箱传动轴工作图结构特性。2.并拟定加工工艺规程。,3.2.1 零件的工艺分析,1.零件的结构工艺性分析零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。它包括零件的整个工艺过程的工艺性，涉及的面很广，具有综合性。而且在不同的生产类型和生产条件下，同样的结构，制造的可能性和经济性可能不同，因此必须根据具体的生产类型和生产条件，全面、具体、综合地分析其结构工艺性。表3.3列出了一些零件机械加工工艺性对比的例子，供参考。,4.3 轴类零件的加工工艺,检验的步骤和方法：4.3.7.1 外圆柱面尺寸精度的检验 检验工具和方法因生产批量不同而不同。单件小批量生产时，尺寸精度可采用通用量具，如钢直尺、游标卡尺、千分尺、卡钳、百分表及深度游标卡尺等检验工具来测量轴径和轴长；,4.3 轴类零件的加工工艺,4.3.7.2 形状精度的检验 形状精度的测量一般包括有圆度及圆柱度误差测量。在形状误差的检测中，以测得要素作为实际要素，根据测得要素来评定形状误差值，判断是否符合形状精度要求。外圆柱面的圆度误差测量 车削、磨削加工的外圆柱面误差多为椭圆形，一般用千分尺和游标卡尺按两点法测量。方法如下：用千分尺或游标卡尺分别测定最大直径处及最小直径处，以两直径差的一半作为该轴的单个截面上的圆度误差。或用如下方法较精密测量。,4.3 轴类零件的加工工艺,用百分表测量 在车间，轴的外圆表面的圆度误差一般用百分表（指示精度为0.01）或千分表（指示精度为0.001或0.002）进行测量。百分表常用的有钟表式和杠杆式两种，钟表式百分表简称为百分表，它的结构形状如图4-70所示。,4.3 轴类零件的加工工艺,图4-70 百分表,图4-71 杠杆式百分表,（a）（b）（c）图4-72 百分表、杠杆式百分表的测量方法,4.3 轴类零件的加工工艺,用圆度仪测量 如图4-73所示，将工件放在精密转台4上，精密转台回转，测针触头相对转台中心轨迹即为模拟的理想圆，被测实际轮廓对模拟理想圆的径向变化，由电测头3测量，再经电子系统处理后，在圆扫描示波器的屏幕6上显示出被测实际轮廓的形状，并在数字显示器7上以数字直接显示圆度误差值。,图473 圆度仪1仪器主体 2直线测量架 3电测头 4精密转台 5分析显示器6屏幕7数字显示器 8放大滤波器 9记录器 10直角坐标记录器 11操纵台,4.3 轴类零件的加工工艺,4.3.7.4 位置精度的检验 位置精度的检验项目一般包括有：各表面对两支承轴颈的径向圆跳动、端面圆跳动及同轴度等。外圆表面径向圆跳动的测量 将零件的两支承轴颈置于V形架上调平，用百分表（或千分表）来检验外圆表面，如图4-79所示。将工件回转一周，则百分表上所得的读数差，即是该截面的圆跳动误差，取各截面上测量得到的最大差值，成为该工件的径向圆跳动误差。,4.3 轴类零件的加工工艺,端面圆跳动的测量 如图4-79所示，将两支承轴颈置于V形架上调平，百分表的测头靠在需测量的端面上，将工件旋转一周，观察百分表的指针偏动，其最大读数差就是测量面上所测直径处的端面圆跳动，再将测头放置在同一端面若干不同直径处进行测量，其跳动量的最大值即为该工件的端面圆跳动误差。,4.3 轴类零件的加工工艺,图4-79 外圆面、端面对支承轴颈的跳动公差的检验,4.3 轴类零件的加工工艺,两支承轴颈的同轴度 测量方法如图4-80所示，百分表上的圆跳动量反映的是两支承轴颈对两中心孔公共轴线的同轴度误差与轴颈圆度误差之和。当圆度误差很小而可忽略时，表测数据视为支承轴颈对两中心孔公共轴线的同轴度误差；当圆度误差不能忽略时，则表测数据减去圆度误差为支承轴颈对中心孔公共轴线的同轴度误差。,图4-80 各表面对两支承轴颈的同轴度,4.3 轴类零件的加工工艺,键槽对称度的检测 将工件置于V形铁内，选择一块与键槽宽度相同的量块塞入键槽内，使量块的平面大致处于水平状态，用百分表检测量块的上表面a，使之与平板平行并读数，然后将工件转过180，用百分表检测量块的下表面b，使之与平板平行并读数，上、下两表面读数的差值即为轴上键槽的对称度，应在0.05以内，如图4-81所示。,图4-81 用百分表检测键槽对称度,4.3 轴类零件的加工工艺,图4-82 洛氏硬度计及硬度检测,4.4 盘套类零件车削加工工艺,4.4 盘套类零件车削加工工艺 4.4.1 套筒零件的加工工艺分析 套筒零件由于功用、结构形状、材料、热处理以及尺寸不同，其工艺差别很大。但大多数套筒零件加工的关键都是围绕如何保证内孔与外圆表面的同轴度、端面与其轴线的垂直度、相应的尺寸精度、形状精度和套筒零件的厚度薄易变形的工艺特点来进行的。,4.4 盘套类零件车削加工工艺,4.4.1.1 套筒零件的典型加工工艺 当套筒零件的内孔是最重要的加工表面时 粗加工内孔粗、精加工外圆终加工内孔 当套筒零件的外圆是最重要的加工表面时 粗加工外圆粗、精加工内孔终加工外圆4.4.1.2 保证套筒零件表面位置精度的方法 由于套筒零件的主要位置精度是内外表面之间的同轴度以及端面与孔轴线的垂直度要求，为保证精度要求，常采用下列方法：在一次装夹中完成内外表面及端面的全部加工，这样可消除工件的装夹误差而获得较高的相互位置精度；,4.4 盘套类零件车削加工工艺,主要表面的加工分在几次装夹中进行，加工时内外圆表面互为基准，反复进行，由于前一道工序为下一道工序提供了精确的定位基准，因而可得到较高的相互位置精度。4.4.1.3 防止加工中套筒变形的措施 套筒零件的孔壁较薄，刚性差，在加工中因受到夹紧力、切削力、内应力和切削热等因素的影响，易产生变形，故在工艺上可考虑：粗、精加工分开进行，这样可减少切削力和切削热的影响。热处理安排在粗、精加工阶段之间，使热处理后产生的变形在精加工中给予纠正。,4.4 盘套类零件车削加工工艺,为了减少夹紧力的影响，可将径向夹紧改为轴向夹紧；或尽可能使径向夹紧力均匀，使其分布在较大的面积上；使用过渡套、弹性膜片卡盘、液性塑料夹具及经过修磨的三爪自定心卡盘和软爪等夹具夹紧工件；在工件上做出工艺凸缘以提高其径向刚性。4.4.1.4 某套筒零件的加工工艺 如图4-83所示套筒零件，是水平转盘的定心零件。其中40m6的外圆与转盘的盘面内孔属于过渡配合，并加平键连接实现周相固定；35g6的外圆与基准件内孔采用间隙配合，以保证转盘绕基准件精确回转；螺纹用于转盘与基准件的轴向连接；22H7的孔用来安装校正心轴。,4.4 盘套类零件车削加工工艺,加工表面 所需加工的表面包括有：外圆、内孔、端面、键槽、退刀槽、螺纹及内外倒角等。技术精度要求 尺寸精度为IT9IT6，最高精度在40及35的两段外圆处，为IT6级，内孔22的尺寸精度为IT7，其余尺寸未注精度。表面粗糙度Ra0.80.2m，35外圆处要求最高，为Ra0.2m，40外圆及22内孔为Ra0.4m，50台阶端面为Ra0.8m,其余为Ra6.3m。内外圆柱面同轴度要求均为0.01，台阶端面对孔的端面圆跳动公差值为0.01.零件的材料为40Cr，要求淬火处理，零件为中批生产。,4.4 盘套类零件车削加工工艺,图4-83定心套筒,4.4 盘套类零件车削加工工艺,工艺路线的拟定 根据结构及技术条件的要求，工件应以外圆表面作为终加工工序，前一道工序以外圆定位精磨内孔。内、外圆的预备工序是粗车、半精车和淬火，键槽的加工应在淬火前、半精车后进行。拟定的工艺路线如下：下料粗车端面和内孔粗车外圆半精车端面和内孔半精车外圆和螺纹键槽划线铣键槽去毛刺淬火磨孔磨外圆并靠磨台阶端面。其工艺过程如表4-9所示。,4.4 盘套类零件车削加工工艺,4.4 盘套类零件车削加工工艺,4.4.2 盘轮类零件的加工工艺分析,图4-84 三角皮带轮,4.4 盘套类零件车削加工工艺,如图4-84所示为三角皮带轮的结构图，每批数量为50件。工件直径较大，形状复杂，所采用的材料为HT200，故选用铸件为毛坯。该零件加工工艺上的难点是，如何保证三角形齿槽对38H7内孔的径向圆跳动公差值。在加工时如果以孔定位，将孔套在心轴上车三角形槽，则因心轴刚性差，容易产生振动，致使加工质量无法保证，甚至于无法加工，所以工艺上考虑选择215毛坯孔为粗基准，并在38H7孔口倒角60，用活顶尖支顶车三角形槽，然后，用软卡爪夹持工件270外圆为定位基准，镗铰38H7内孔。为了保证皮带轮在高速旋转下能保持平衡，车削215孔、72外圆时，应保证其与38H7内孔的同轴度要求（一般要求在0.1以内）。,4.4 盘套类零件车削加工工艺,其加工工艺过程如表4-10所示。,4.4 盘套类零件车削加工工艺,六、拟定工艺路线举例,例：图7-14所示方头小轴，中批生产，材料为20Cr，要求12h7 mm段渗碳（深0.8mm1.1mm），淬火硬度为50 HRC 55 HRC，试拟定其工艺路线。,图7-14 方头小轴,六、拟定工艺路线举例,1.分析零件图;2.加工方法;3.拟订工艺路线。,图7-14 方头小轴,