机械制造工艺与装备(第4章典型工艺).ppt

,第一节 轴套类零件加工工艺,1,第二节 齿轮、丝杠类零件加工工艺,2,第三节 箱体零件加工工艺,3,第四节 其他类零件,4,第四章 典型零件工艺分析,第一节 轴套类零件加工工艺,零件分析,轴套类零件加工工艺,典型轴套类零件加工工艺,第四章 典型零件工艺分析,一、轴类零件分析,轴类零件的功用 是机器中最常见的一类零件，它主要起支承传动件和传递扭矩的作用。结构特点 是旋转体零件，主要由内外圆柱面、内外圆锥面、螺纹、花键及横向孔等组成。,第四章 典型零件工艺分析,第四章 典型零件工艺分析,1）尺寸精度和几何形状精度,2）位置精度,3）表面粗糙度,2.轴类零件的主要技术要求,第四章 典型零件工艺分析,第四章 典型零件工艺分析,3.轴类零件的材料、毛坯及热处理,1）轴类零件的材料轴类零件材料常用45钢；对于中等精度而转速较高的轴，可选用40Cr等合金结构钢；精度较高的轴，可选用轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn等，也可选用球墨铸铁；对于高转速、重载荷条件下工作的袖，选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。,第四章 典型零件工艺分析,2）轴类零件的毛坯常用毛坯：圆棒料和锻件；有些大型轴或结构复杂的轴：铸件。毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，从而获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度，故一般比较重要的轴，多采用锻件。依据生产批量的大小，毛坯的锻造方式分为:自由锻造和模锻两种。,第四章 典型零件工艺分析,3）轴类零件的热处理轴类零件的使用性能除与所选钢材种类有关外，还与所采用的热处理有关。锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理（含碳量大于0.7的碳钢和合金钢），以使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。,第四章 典型零件工艺分析,为了获得较好的综合力学性能，轴类零件常要求调质处理。毛坯余量大时，调质安排在粗车之后、半精车之前，以便消除粗车时产生的残余应力；毛坯余量小时，调质可安排在粗车之前进行。表面淬火一般安排在精加工之前，这样可纠正因淬火引起的局部变形。对精度要求高的轴，在局部淬火后或粗磨之后，还需进行低温时效处理（在160c油中进行长时间的低温时效），以保证尺寸的稳定。,第四章 典型零件工艺分析,二、典型轴套类零件加工工艺,1偏心轴,第四章 典型零件工艺分析,技术要求：1、调质处理2832HRC；2、尖角倒钝；3、材料45,第四章 典型零件工艺分析,第四章 典型零件工艺分析,2车床尾座套筒,第四章 典型零件工艺分析,下料,锻造,热处理（正火）,粗车（右:外圆、端面、钻扩孔）,粗车（左:外圆、端面、孔）,热处理（调质2832HRC）,车（右端面、扩孔、内锥面）,半精车（顶尖装夹：两端外圆、倒角、倒圆）,第四章 典型零件工艺分析,精车（右:车28mm孔、车34mm1.7mm槽）,精车（左:莫氏4号内锥孔、车左端头等）,铣圆弧槽,铣键槽,钻6mm孔,钳（去毛刺）,热处理（高频感应加热淬火4550HR）,第四章 典型零件工艺分析,研磨（研磨两端60内锥面）,粗磨（莫氏4号锥孔）,粗磨（55）外圆，顶尖,精磨（莫氏4号锥孔）,精车内孔,精磨（55）外圆,检验,入库,第四章 典型零件工艺分析,3.旋翼轴(不讲),第四章 典型零件工艺分析,零件要求,第四章 典型零件工艺分析,（1）轴左端外圆尺寸分别为 和，中间过渡区粗糙度为Ra0.8m，的表面粗糙度为Ra0.8m。（2）右端外圆 的表面粗糙度为Ra0.8m。（3）右端 的内孔的粗糙度为Ra0.8m，左端内孔34mm的粗糙度为Ra1.6m。（4）内孔中间尺寸32，与两端内孔分别有一个过渡区。（5）两端内孔有同轴的要求，内孔和外圆同轴。（6）调质处理（HBs 300-330）。（7）轴外表面需要喷丸镀硬铬。,第四章 典型零件工艺分析,第二节 齿轮、丝杠类零件加工工艺,圆柱齿轮的结构特点,一,圆柱齿轮的精度要求,二,圆柱齿轮齿坯的加工方法,三,圆柱齿轮齿形加工方法,四,齿轮轴加工方法,五,第四章 典型零件工艺分析,1.圆柱齿轮的结构特点,是机械传动中应用极为广泛的零件之一，其功用是按规定的速比传递运动和动力。常见的圆柱齿轮有以下几类：盘类齿轮、套类齿轮、内齿轮、轴类齿轮、扇形齿轮、齿条（即齿圈半径无限大的圆柱齿轮），其中盘类齿轮应用最广。一个圆柱齿轮可有一个或多个齿圈。普通单齿圈齿轮工艺性好，双联或三联的小齿圈往往会受到台肩的影响，一般只能采用插齿。如果齿轮精度要求高，需要剃齿或磨齿时，通常将多齿圈齿轮做成单齿圈齿轮的组合结构。,第四章 典型零件工艺分析,第四章 典型零件工艺分析,图4-10 圆柱齿轮的结构形式,第四章 典型零件工艺分析,2.圆柱齿轮的精度要求,运动精度,工作平稳性,接触精度,齿轮能准确地传递运动，传动比恒定：齿轮在一转中，转角误差不超过一定范围。,齿侧间隙,齿轮传递运动平稳，冲击、振动和噪声小：限制齿轮转动时瞬时速比的变化要小，也就是要限制短周期内的转角误差。,传递动力时，载荷分布不均会使接触应力过大，引起齿面过早磨损，故要求齿轮工作时齿面接触均匀，并保证有一定的接触面积和符合要求的接触位置。,要求齿轮传动时，非工作齿面间留有一定间隙，以储存润滑油，补偿因温度、弹性变形所引起的尺寸变化和加工、装配时的一些误差。,第四章 典型零件工艺分析,3.圆柱齿轮齿坯的加工方法,大批大量加工中等尺寸齿坯时，多采用“钻一拉一多刀车”的工艺方案。（1）以毛坯外圆及端面定位进行钻孔或扩孔；（2）拉孔；（3）以孔定位在多刀半自动车床上粗精车外圆、端面、切 槽及倒角等,齿坯的外圆、端面及孔经常作为齿形加工、测量和装配的基谁，所以齿坯的精度对于整个齿轮的精度有着重要的影响。,第四章 典型零件工艺分析,3.圆柱齿轮齿坯的加工方法,成批生产的齿坯加工时，常采用“车一拉一车”的工艺方案，这种方案可由卧式车床或转塔车床及拉床实现。特点：加工质量稳定，生产效率较高。（1）以齿坯外圆定位，精车外圆、端面和内孔；（2）以端面支承拉孔（或花键孔）；（3）以孔定位精车外圆及端面等。,第四章 典型零件工艺分析,4.圆柱齿轮齿形加工方法,滚齿,插齿,剃齿,珩齿,磨齿,挤齿,第四章 典型零件工艺分析,齿形加工是整个齿轮加工的关键。,指状铣刀铣齿、盘形铣刀铣齿、齿轮拉刀拉内齿轮,滚齿、剃齿、插齿,成形法是在铣床上用具有渐开线齿形的成形铣刀直接切出齿形,利用齿轮啮合原理进行齿轮加工,圆柱齿轮齿形加工方法,第四章 典型零件工艺分析,生产率低，精度低，适用单件或小批量生产及精度要求不高的齿轮加工。,圆柱齿轮齿形加工方法,第四章 典型零件工艺分析,主要用于双联齿轮和内齿轮的加工，加工精度优于铣齿(68级),但加工效率低于铣齿，适应直径、模数范围较广泛。,圆柱齿轮齿形加工方法,第四章 典型零件工艺分析,圆柱齿轮齿形加工方法,第四章 典型零件工艺分析,圆柱齿轮齿形加工方法,第四章 典型零件工艺分析,滚齿特点：,生产率较高，应用较广；通用性好，可加工圆柱齿轮、蜗轮等，亦可加工渐开线齿形、圆弧齿形、摆线齿形等；既可加工小模数、小直径齿轮，又可加工大模数、大直径齿轮，加工斜齿也很方便。滚齿可直接加工98级精度齿轮，也可作为7级精度以上齿轮的粗加工和半精加工。滚齿可以获得较高的运动精度。因滚齿时齿面是由滚刀的刀齿包络而成，参加切削的刀齿数有限，故齿面的表面租糙度值较大。为提高加工精度和齿面质量，宜将粗、精滚齿分开。,圆柱齿轮齿形加工方法,第四章 典型零件工艺分析,滚齿与插齿的比较,加工精度和齿面粗糙度基本相同，精度为87级，Ra值为1.6m左右。插齿的分齿精度略低于滚齿，而齿形精度高于滚齿。插齿后的齿面粗糙度略优于滚齿。滚齿的生产率高于插齿。加工范围不同。插齿通常用于内齿轮、小间距的多联齿轮等的加工；圆柱齿轮、螺旋齿轮、蜗轮、齿轮轴等多由滚齿加工。,圆柱齿轮齿形加工方法,第四章 典型零件工艺分析,剃 齿,剃齿加工的过程是剃齿刀与被切齿轮在轮齿双面紧密啮合的自由展成运动中，实现微细切削过程，实现剃齿的基本条件是轴线存在一个交叉角，当交叉角为零时，切削速度为零，剃齿刀对工件没有切削作用。,圆柱齿轮齿形加工方法,第四章 典型零件工艺分析,剃 齿,主要用于精加工(以剃代磨),效率高,加工精度较高(6-7级),适应中小直径、模数的齿轮加工。,第四章 典型零件工艺分析,挤齿,齿轮冷挤过程是挤轮与工件之间在一定的压力下按无侧隙啮合的自由对滚过程，是按展成原理的无切屑精加工。,第四章 典型零件工艺分析,挤齿与剃齿相比，有以下特点 1)生产率高。挤齿余量比剃齿小，而且挤齿前滚齿或插齿的齿面粗糙度要求可比剃齿低一些，因而可以增大滚或插的进给量，使生产率提高30%以上。2)精度高。挤齿可以使齿轮精度达到6级甚至更高。剃齿机的运动部分多，刚性差，机床调整时间长，而挤齿只有单纯的径向进给，机床传动系统简单，刚性好，机床调整方便且精度稳定。3)齿面的表面粗糙度值小 挤齿时工件的余量被碾压平整，所以有些表面缺陷和刮伤等容易被填平。挤齿的表面粗糙度值达到微米。4)挤轮寿命长且成本低。5)被挤齿轮使用寿命长。6)挤多联齿轮时不受限制。,圆柱齿轮齿形加工方法,第四章 典型零件工艺分析,珩齿,是对热处理后的齿轮进行精整加工的方法,珩齿的运动关系和所用的机床与剃齿相似，不同的是珩齿所用的工具（珩轮）是含有磨料的塑料齿轮。,圆柱齿轮齿形加工方法,第四章 典型零件工艺分析,磨齿,磨齿是精加工淬硬精密（5级以上）齿轮的重要方法。加工精度高，可达63级。表面粗糙度可达Ra0.80.2m。,第四章 典型零件工艺分析,第四章 典型零件工艺分析,齿轮加工工艺过程:毛坯制造齿坯热处理齿坯加工齿形加工（包括齿端加工）齿圈热处理精基准修整齿形精整加工。,1）齿轮毛坯的形成：锻件、棒料或铸件；2）粗加工：切除较多的余量；3）半精加工：车、滚、插齿；4）热处理：调质、渗碳淬火、齿面高频感应加热淬火等；5）精加工：精修基准、精加工齿形。,第四章 典型零件工艺分析,齿轮精度：766FL齿面粗糙度：0.8m,材料：40Cr,第四章 典型零件工艺分析,齿坯加工：采用粗车精车磨削方案，一次装夹完成外圆、端面及内孔的加工。必要时要使用心轴装夹。齿形加工：根据其精度、齿面粗糙度及齿面处理的要求 选择：插齿磨齿方案毛坯选择：锻造毛坯,第四章 典型零件工艺分析,第四章 典型零件工艺分析,第四章 典型零件工艺分析,第三节 箱体零件加工工艺,箱体零件的功用与结构持点,一,箱体零件的主要技术要求,二,拟定箱体零件机械加工工艺规程的原则,三,曲轴箱加工工艺,四,第四章 典型零件工艺分析,第四章 典型零件工艺分析,箱体零件的功用与结构持点,功用：箱体是机器的基础零件，将机器中有关部件的轴、套、齿轮等相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完成规定的运动。箱体的加工质量，直接影响到机器的性能、精度和寿命。,第四章 典型零件工艺分析,箱体零件的功用与结构持点,特点：结构复杂，壁薄且不均匀，加工部位多，加工难度大。一般中型机床制造厂花在箱体类零件的机械加工工时约占整个产品加工工时的1520。,第四章 典型零件工艺分析,箱体零件的主要技术要求,孔径精度（影响回转精度，引起噪声、振动、径向跳动，影响寿命。）,第四章 典型零件工艺分析,1)孔的尺寸精度和几何形状误差会使轴承与孔配合不良(松、紧、不圆)；2)主轴孔尺寸精度为IT6级，其余孔为IT6IT7级。,箱体零件的主要技术要求,孔与孔的位置精度引起轴安装歪斜，致使主轴径向跳动和轴向窜动，加剧轴承磨损。1)同一轴线上各孔的同轴度误差；2)孔端面对轴线垂直度误差。孔和平面的位置精度主要是规定主要孔和主轴箱安装基面的平行度。,第四章 典型零件工艺分析,箱体零件的主要技术要求,主要平面的精度 影响主轴箱与床身的连接刚度。1)规定底面和导向面必须平直和垂直；2)平面度、垂直度公差等级为5级。,第四章 典型零件工艺分析,箱体零件的主要技术要求,表面粗糙度,第四章 典型零件工艺分析,影响连接面的配合性质或接触刚度。1)主轴孔为，其它各纵向孔为，孔的端面为；2)装配基准面和定位基准面为，其它平面则为。,第四章 典型零件工艺分析,箱体的材料及毛坯1)材料一般选HT200400；因为灰铸铁成本低，耐磨性、可铸性、可切削性和阻尼特性好；2)毛坯为铸件；毛坯余量视生产批量和铸造方法等而定；浇铸后应退火。,负荷较大的箱体采用铸钢件；某些简易箱体为缩短毛坯制造周期而采用钢板焊接结构。,第四章 典型零件工艺分析,箱体结构的工艺性：基本孔 可分为通孔、阶梯孔、盲孔、交叉孔等，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。,第四章 典型零件工艺分析,同轴孔 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；应避免中间隔壁上的孔径大于外壁上的孔径。,第四章 典型零件工艺分析,装配基面 为便于加工、装配和检验，尺寸应尽可能大，形状应尽可能简单。凸台 应尽可能在同一平面上。紧固孔和螺孔 尺寸和规格应尽可能一致。肋板、肋条、圆角等 保证箱体的动刚度和抗振性。,拟定箱体零件机械加工工艺规程的原则：,（1）先面后孔 先加工平面（2）粗精分开、先粗后精（3）基准的选择（4）工序集中，先主后次,第四章 典型零件工艺分析,曲轴箱加工工艺,上箱盖,箱体,曲轴箱箱盖机械加工工艺过程卡,曲轴箱箱体机械加工工艺过程卡,曲轴箱机械加工工艺过程卡,第四节 其他类零件,法兰,一,连杆,二,浆毂传力方块,三,第四章 典型零件工艺分析,法兰,第四章 典型零件工艺分析,浆毂传力方块,第四章 典型零件工艺分析,第四章 典型零件工艺分析,第四章 典型零件工艺分析,第四章 典型零件工艺分析,工艺分析,工序40中，在铣床上校正后钻、铰7的孔，保证7孔轴线和40的孔轴线垂直并相交。工序50中，以7的孔来校正，保证了40外圆和7内孔的同轴。采用四爪卡盘装夹工件时，40H8的孔内加了堵头，是为了防止四爪之间夹在四方工件薄壁上而受力变形，因此装夹在堵头上，减少装夹受力变形。工序60中，采用了铜爪装夹工件，一是自定心，二是铜爪不伤外圆面，同时铜爪修正过，加工过程中跳动小，减少误差，保证了36的轴和另一端40的同轴。另外8由于是两端的通孔加工，因此，40的端面上已在工序40中加工了一个7的小孔，起到了引导刀具的作用，同时也便于8的孔加工，不易断刀。,工序70中，四爪卡盘校正装夹，保证两侧端面20的同轴。在铣床上校正后钻、铰孔7，保证轴线和40的孔轴线垂直并相交。三抓装夹已加工外圆面时，要注意已加工面的防护。,第四章 典型零件工艺分析,