典型零件工藝分析PPT課件

1、20.11.2020,.,1,第五講 典型零件加工工藝分析,20.11.2020,.,2,實(shí)際中，零件的結(jié)構(gòu)千差萬(wàn)別，但其基本幾何構(gòu)成不外是外圓、內(nèi)孔、平面、螺紋、齒面、曲面等。 很少有零件是由單一典型表面所構(gòu)成，往往是由一些典型表面復(fù)合而成。 其加工方法較單一表面加工復(fù)雜，是典型表面加工方法的綜合應(yīng)用。,20.11.2020,.,3,1、軸類(lèi)零件 2、盤(pán)、套類(lèi)零件 齒輪、軸套 3、箱體類(lèi)零件,20.11.2020,.,4,一、軸類(lèi)零件加工工藝分析,（一）軸類(lèi)零件的功用、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求 軸類(lèi)零件是機(jī)器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它在機(jī)械中主要用于支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動(dòng)件，傳遞扭矩

2、和承受載荷。 按結(jié)構(gòu)形式不同，軸可以分為階梯軸、錐度心軸、光軸、空心軸、曲軸、凸輪軸、偏心軸、各種絲杠等，其中階梯傳動(dòng)軸應(yīng)用較廣，其加工工藝能較全面地反映軸類(lèi)零件的加工規(guī)律和共性。,20.11.2020,.,5,20.11.2020,.,6,軸類(lèi)零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長(zhǎng)度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及相應(yīng)的端面所組成。 軸的長(zhǎng)徑比小于5的稱(chēng)為短軸，大于20的稱(chēng)為細(xì)長(zhǎng)軸，大多數(shù)軸介于兩者之間。,20.11.2020,.,7,軸通過(guò)軸承支承在箱體上，與軸承配合的軸段稱(chēng)為軸頸。 軸頸是軸的裝配基準(zhǔn)，它們的精度和表面質(zhì)量一般要求較高，其技術(shù)要求一般根據(jù)軸的主要功用和工作條件制定，

3、通常有以下幾項(xiàng)： 1、尺寸精度 2、幾何形狀精度 3、相互位置精度 4、表面粗糙度,20.11.2020,.,8,1）尺寸精度,軸類(lèi)零件的主要表面常為兩類(lèi)： 一類(lèi)是與軸承的內(nèi)圈配合的外圓軸頸，即支承軸頸，用于確定軸的位置并支承軸，尺寸精度要求較高，通常為IT 5IT7； 另一類(lèi)為與各類(lèi)傳動(dòng)件配合的軸頸，即配合軸頸，其精度稍低，常為IT6IT9。,20.11.2020,.,9,軸類(lèi)零件的幾何形狀精度主要是指軸頸、外錐面、莫氏錐孔等的圓度、圓柱度等，一般應(yīng)將其公差限制在尺寸公差范圍內(nèi)。 對(duì)精度要求較高的內(nèi)外圓表面，應(yīng)在圖紙上標(biāo)注其允許偏差。,2）幾何形狀精度,20.11.2020,.,10,3）相

4、互位置精度,軸類(lèi)零件的位置精度要求主要是由軸在機(jī)械中的位置和功用決定的。 通常應(yīng)保證裝配傳動(dòng)件的軸頸對(duì)支承軸頸的同軸度要求，否則會(huì)影響傳動(dòng)件（齒輪等）的傳動(dòng)精度，并產(chǎn)生噪聲。 普通精度的軸，其配合軸段對(duì)支承軸頸的徑向跳動(dòng)一般為0.010.03mm， 高精度軸（如主軸）通常為0.0010.005mm。,20.11.2020,.,11,4）表面粗糙度,軸的加工表面都有粗糙度的要求，一般根據(jù)加工的可能性和經(jīng)濟(jì)性來(lái)確定。 一般與傳動(dòng)件相配合的軸徑表面粗糙度為Ra2.50.63m， 與軸承相配合的支承軸徑的表面粗糙度為Ra0.630.16m。,20.11.2020,.,12,（二）軸類(lèi)零件的毛坯和材料,

5、1、軸類(lèi)零件的毛坯 軸類(lèi)零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類(lèi)型、設(shè)備條件及結(jié)構(gòu)，選用棒料、鍛件等毛坯形式。,20.11.2020,.,13,對(duì)于外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主； 對(duì)于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸，常選用鍛件，這樣既節(jié)約材料又減少機(jī)械加工的工作量，還可改善機(jī)械性能。 根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。 中小批生產(chǎn)多采用自由鍛，大批大量生產(chǎn)時(shí)采用模鍛。,20.11.2020,.,14,毛坯經(jīng)過(guò)加熱鍛造后，可使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布，獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強(qiáng)度,一般用于重要的軸。 大型軸或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸采用鑄件。,20.11.2020,.,15,2、軸類(lèi)

6、零件的材料,軸類(lèi)零件材料的選取，主要根據(jù)軸的強(qiáng)度、剛度、耐磨性以及制造工藝性而決定，力求經(jīng)濟(jì)合理。 軸類(lèi)零件應(yīng)根據(jù)不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理規(guī)范（如調(diào)質(zhì)、正火、淬火等），以獲得一定的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。,20.11.2020,.,16,常用的軸類(lèi)零件材料有 35、45、50優(yōu)質(zhì)碳素鋼，以45鋼應(yīng)用最為廣泛。 對(duì)于受載荷較小或不太重要的軸也可用Q235、Q255等普通碳素鋼。,20.11.2020,.,17,對(duì)于受力較大，軸向尺寸、重量 受限制或者某些有特殊要求的可采用合金鋼。 如40Cr合金鋼可用于中等精度，轉(zhuǎn)速較高的工作場(chǎng)合，該材料經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有較好的綜合力學(xué)

7、性能； 選用 Cr15、65Mn等合金鋼可用于精度較高，工作條件較差的情況，這些材料經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面淬火后其耐磨性、耐疲勞強(qiáng)度性能都較好；,20.11.2020,.,18,若是在高速、重載條件下工 作的軸類(lèi)零件，選用20Cr、20CrMnTi、20Mn2B等低碳鋼或38CrMoA1A滲碳鋼， 這些鋼經(jīng)滲碳淬火或滲氮處理后，不僅有很高的表面硬度，而且其心部強(qiáng)度也大大提高，因此具有良好的耐磨性、抗沖擊韌性和耐疲勞強(qiáng)度的性能。,20.11.2020,.,19,歸納：,軸類(lèi)零件材料常用45鋼， 精度較高的軸可選用40Cr、軸承鋼GCr15、彈簧鋼65Mn，也可選用球墨鑄鐵； 對(duì)高速、重載的軸，選用20Cr

8、MnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼或38CrMoAl氮化鋼。,20.11.2020,.,20,（三）軸類(lèi)零件的熱處理,鍛造毛坯在加工前，均需安排正火或退火處理，使鋼材內(nèi)部晶粒細(xì)化，消除鍛造應(yīng)力，降低材料硬度，改善切削加工性能。 調(diào)質(zhì)一般安排在粗車(chē)之后、半精車(chē)之前，以獲得良好的物理力學(xué)性能。 表面淬火一般安排在精加工之前，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形。 精度要求高的軸，在局部淬火或粗磨之后，還需進(jìn)行低溫時(shí)效處理。,20.11.2020,.,21,（四）軸類(lèi)零件加工的工藝分析,(1)軸類(lèi)零件加工的工藝路線 1)基本加工路線 外圓加工的方法很多，基本加工路線可歸納為四條。 粗車(chē)半精車(chē)精

9、車(chē) 對(duì)于一般常用材料，這是外圓表面加工采用的最主要的工藝路線。,20.11.2020,.,22, 粗車(chē)半精車(chē)粗磨精磨 對(duì)于黑色金屬材料，精度要求高和表面粗糙度值要求較小、零件需要淬硬時(shí)，其后續(xù)工序只能用磨削而采用的加工路線。 粗車(chē)半精車(chē)精車(chē)金剛石車(chē) 對(duì)于有色金屬，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因?yàn)橛猩饘僖话惚容^軟，容易堵塞沙粒間的空隙，因此其最終工序多用精車(chē)和金剛石車(chē)。,20.11.2020,.,23, 粗車(chē)半精粗磨精磨光整加工 對(duì)于黑色金屬材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路線。,20.11.2020,.,24,2)典型加工工藝路線,軸類(lèi)零件的主要加工

10、表面是外圓表面，也還有常見(jiàn)的特形表面，因此針對(duì)各種精度等級(jí)和表面粗糙度要求，按經(jīng)濟(jì)精度選擇加工方法。 對(duì)普通精度的軸類(lèi)零件加工，其典型的工藝路線如下： 毛坯及其熱處理預(yù)加工車(chē)削外圓銑鍵槽（花鍵槽、溝槽）熱處理磨削終檢。,20.11.2020,.,25,(1)軸類(lèi)零件的預(yù)加工,軸類(lèi)零件的預(yù)加工是指加工的準(zhǔn)備工序，即車(chē)削外圓之前的工藝。 “校直” 毛坯在制造、運(yùn)輸和保管過(guò)程中，常會(huì)發(fā)生彎曲變形，為保證加工余量的均勻及裝夾可靠，一般冷態(tài)下在各種壓力機(jī)或校直機(jī)上進(jìn)行校直，,20.11.2020,.,26,(2) 軸類(lèi)零件加工的定位基準(zhǔn)和裝夾,1）以工件的中心孔定位 在軸的加工中，零件各外圓表面，錐孔、

11、螺紋表面的同軸度，端面對(duì)旋轉(zhuǎn)軸線的垂直度是其相互位置精度的主要項(xiàng)目， 這些表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般都是軸的中心線，若用兩中心孔定位，符合基準(zhǔn)重合的原則。,20.11.2020,.,27,中心孔不僅是車(chē)削時(shí)的定為基準(zhǔn)，也是其它加工工序的定位基準(zhǔn)和檢驗(yàn)基準(zhǔn)，又符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。 當(dāng)采用兩中心孔定位時(shí)，還能夠最大限度地在一次裝夾中加工出多個(gè)外圓和端面。 一般以重要的外圓面作為粗基準(zhǔn)定位，加工出中心孔，再以軸兩端的中心孔為定位精基準(zhǔn)；盡可能做到基準(zhǔn)統(tǒng)一、基準(zhǔn)重合、互為基準(zhǔn)，并實(shí)現(xiàn)一次安裝加工多個(gè)表面。,20.11.2020,.,28,歸納：,中心孔是工件加工統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)和檢驗(yàn)基準(zhǔn)，它自身質(zhì)量非常重要，其準(zhǔn)

12、備工作也相對(duì)復(fù)雜，常常以支承軸頸定位，車(chē)（鉆）中心錐孔； 再以中心孔定位，精車(chē)外圓；以外圓定位，粗磨錐孔；以中心孔定位，精磨外圓； 最后以支承軸頸外圓定位，精磨（刮研或研磨）錐孔，使錐孔的各項(xiàng)精度達(dá)到要求。,20.11.2020,.,29,2）以外圓和中心孔作為定位基準(zhǔn) （一夾一頂）,用兩中心孔定位雖然定心精度高，但剛性差，尤其是加工較重的工件時(shí)不夠穩(wěn)固，切削用量也不能太大。 粗加工時(shí)，為了提高零件的剛度，可采用軸的外圓表面和一中心孔作為定位基準(zhǔn)來(lái)加工。 這種定位方法能承受較大的切削力矩，是軸類(lèi)零件最常見(jiàn)的一種定位方法。,20.11.2020,.,30,3）以兩外圓表面作為定位基準(zhǔn) 在加工空心

13、軸的內(nèi)孔時(shí),例如：機(jī)床上莫氏錐度的內(nèi)孔加工，不能采用中心孔作為定位基準(zhǔn)，可用軸的兩外圓表面作為定位基準(zhǔn)。 當(dāng)工件是機(jī)床主軸時(shí)，常以兩支撐軸頸（裝配基準(zhǔn)）為定位基準(zhǔn)，可保證錐孔相對(duì)支撐軸頸的同軸度要求，消除基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。,20.11.2020,.,31,20.11.2020,.,32,4）以帶有中心孔的錐堵作為定位基準(zhǔn) 在加工空心軸的外圓表面時(shí),往往采用代中心孔的錐堵或錐套心軸作為定位基準(zhǔn)，見(jiàn)下圖所示。,20.11.2020,.,33,錐堵或錐套心軸應(yīng)具有較高的精度，錐堵和錐套心軸上的中心孔即是其本身制造的定位基準(zhǔn)，又是空心軸外圓精加工的基準(zhǔn)。 因此必須保證錐堵或錐套心軸上錐面與中心孔

14、有較高的同軸度。 在裝夾中應(yīng)盡量減少錐堵的安裝次數(shù)，減少重復(fù)安裝誤差。 實(shí)際生產(chǎn)中，錐堵安裝后，中途加工一般不得拆下和更換，直至加工完畢。,20.11.2020,.,34,軸的加工工藝過(guò)程實(shí)例 一,圖所示為一蝸桿軸，材料選用 40Cr 鋼,20.11.2020,.,35,該軸 20j6， 17k5 兩外圓表面為支撐軸頸； 錐體部分是裝配離合器的表面； M18 1處裝配圓螺母來(lái)固定軸承的軸向位置。 根據(jù)外形結(jié)構(gòu)其毛坯選用 50mm的圓鋼（棒料），在鋸床上按240mm長(zhǎng)度下料。,20.11.2020,.,36,蝸桿軸加工工藝過(guò)程,20.11.2020,.,37,20.11.2020,.,38,軸的

15、加工工藝過(guò)程實(shí)例二,CA6140車(chē)床主軸加工工藝分析 1CA6140車(chē)床主軸技術(shù)要求及功用,20.11.2020,.,39,20.11.2020,.,40,20.11.2020,.,41,20.11.2020,.,42,由零件簡(jiǎn)圖可知，該主軸呈階梯狀，其上有安裝支承軸承、傳動(dòng)件的圓柱、圓錐面，安裝滑動(dòng)齒輪的花鍵，安裝卡盤(pán)及頂尖的內(nèi)外圓錐面，聯(lián)接緊固螺母的螺旋面，通過(guò)棒料的深孔等。,20.11.2020,.,43, 支承軸頸,主軸二個(gè)支承軸頸圓度公差為0.005mm，徑向跳動(dòng)公差為0.005mm； 而支承軸頸112錐面的接觸率70%； 表面粗糙度Ra為0.4m； 支承軸頸尺寸精度為IT5。 因?yàn)?/p>

16、主軸支承軸頸是用來(lái)安裝支承軸承，是主軸部件的裝配基準(zhǔn)面，所以它的制造精度直接影響到主軸部件的回轉(zhuǎn)精度。,20.11.2020,.,44, 端部錐孔,主軸端部?jī)?nèi)錐孔（莫氏6號(hào)）對(duì)支承軸頸的跳動(dòng)在軸端面處公差為0.005mm，離軸端面300mm處公差為0.01 mm； 錐面接觸率70%； 表面粗糙度Ra為0.4m； 硬度要求4550HRC。 該錐孔是用來(lái)安裝頂尖或工具錐柄的，其軸心線必須與兩個(gè)支承軸頸的軸心線嚴(yán)格同軸，否則會(huì)使工件（或工具）產(chǎn)生同軸度誤差。,20.11.2020,.,45, 端部短錐和端面,頭部短錐和端面對(duì)主軸二個(gè)支承軸頸的徑向圓跳動(dòng)公差為0.008mm； 表面粗糙度Ra為0.8m

17、。 它是安裝卡盤(pán)的定位面。 為保證卡盤(pán)的定心精度，該圓錐面必須與支承軸頸同軸，而端面必須與主軸的回轉(zhuǎn)中心垂直。,20.11.2020,.,46, 空套齒輪軸頸,空套齒輪軸頸對(duì)支承軸頸的徑向圓跳動(dòng)公差為0.015 mm。 由于該軸頸是與齒輪孔相配合的表面，對(duì)支承軸頸應(yīng)有一定的同軸度要求，否則引起主軸傳動(dòng)嚙合不良，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速很高時(shí)，還會(huì)影響齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)性并產(chǎn)生噪聲。,20.11.2020,.,47, 螺紋,主軸上螺旋面的誤差是造成壓緊螺母端面跳動(dòng)的原因之一，所以應(yīng)控制螺紋的加工精度。 當(dāng)主軸上壓緊螺母的端面跳動(dòng)過(guò)大時(shí)，會(huì)使被壓緊的滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)的軸心線產(chǎn)生傾斜，從而引起主軸的徑向圓跳動(dòng)。,20.11

18、.2020,.,48,2主軸加工的要點(diǎn)與措施,主軸加工的主要問(wèn)題是如何保證主軸支承軸頸的尺寸、形狀、位置精度和表面粗糙度，主軸前端內(nèi)、外錐面的形狀精度、表面粗糙度以及它們對(duì)支承軸頸的位置精度。,20.11.2020,.,49,（1）主軸支承軸頸的尺寸精度、形狀精度以及表面粗糙度要求，可以采用精密磨削方法保證。 磨削前應(yīng)提高精基準(zhǔn)的精度。,20.11.2020,.,50,（2）保證主軸前端內(nèi)、外錐面的形狀精度、表面粗糙度同樣應(yīng)采用精密磨削的方法。 為了保證外錐面相對(duì)支承軸頸的位置精度，以及支承軸頸之間的位置精度，通常采用組合磨削法，在一次裝夾中加工這些表面。,20.11.2020,.,51,主軸

19、錐孔相對(duì)于支承軸頸的位置精度是靠采用支承軸頸作為定位基準(zhǔn)，而讓被加工主軸裝夾在磨床工作臺(tái)上加工來(lái)保證。 以支承軸頸作為定位基準(zhǔn)加工內(nèi)錐面，符合基準(zhǔn)重合原則。 在精磨前端錐孔之前，應(yīng)使作為定位基準(zhǔn)的支承軸頸達(dá)到一定的精度。 主軸錐孔的磨削一般采用專(zhuān)用夾具。,20.11.2020,.,52,主軸外圓表面的加工，應(yīng)該以頂尖孔作為統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。 但在主軸的加工過(guò)程中，隨著通孔的加工，作為定位基準(zhǔn)面的中心孔消失，工藝上常采用帶有中心孔的錐堵塞到主軸兩端孔中，讓錐堵的頂尖孔起附加定位基準(zhǔn)的作用。,20.11.2020,.,53,3CA6140車(chē)床主軸加工定位基準(zhǔn)的選擇,主軸加工中，為了保證各主要表面的相

20、互位置精度，選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)遵循基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一和互為基準(zhǔn)等重要原則，并能在一次裝夾中盡可能加工出較多的表面。,20.11.2020,.,54,（1）由于主軸外圓表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是主軸軸心線，根據(jù)基準(zhǔn)重合的原則考慮應(yīng)選擇主軸兩端的頂尖孔作為精基準(zhǔn)面。 用頂尖孔定位，還能在一次裝夾中將許多外圓表面及其端面加工出來(lái)，有利于保證加工面間的位置精度。 所以主軸在粗車(chē)之前應(yīng)先加工頂尖孔。,20.11.2020,.,55,（2）為了保證支承軸頸與主軸內(nèi)錐面的同軸度要求，宜按互為基準(zhǔn)的原則選擇基準(zhǔn)面。 如車(chē)小端錐孔和大端莫氏內(nèi)錐孔時(shí)，以與前支承軸頸相鄰而它們又是用同一基準(zhǔn)加工出來(lái)的外圓柱面為定位基準(zhǔn)面（因

21、支承軸頸系外錐面不便裝夾）； 在精車(chē)各外圓（包括兩個(gè)支承軸頸）時(shí)，以前、后錐孔內(nèi)所配錐堵的頂尖孔為定位基面；,20.11.2020,.,56,（3）在粗磨莫氏內(nèi)錐孔時(shí)，又以兩圓柱面為定位基準(zhǔn)面； 粗、精磨兩個(gè)支承軸頸的錐面時(shí)，再次用錐堵頂尖孔定位； 最后精磨莫氏錐孔時(shí)，直接以精磨后的前支承軸頸和另一圓柱面定位。 定位基準(zhǔn)每轉(zhuǎn)換一次，都使主軸的加工精度提高一步。,20.11.2020,.,57,CA6140車(chē)床主軸主要加工表面是 75h5、80h5、90g5、105h5軸頸， 兩支承軸頸及大頭錐孔。 它們加工的尺寸精度在IT5IT6之間，表面粗糙度Ra為0.40.8m。,4CA6140車(chē)床主軸主

22、要加工表面加工工序安排,20.11.2020,.,58,一般來(lái)說(shuō)，主軸加工工藝過(guò)程可劃分為三個(gè)加工階段：即 粗加工階段（包括銑端面、加工頂尖孔、粗車(chē)外圓等）； 半精加工階段（半精車(chē)外圓，鉆通孔，車(chē)錐面、錐孔，鉆大頭端面各孔，精車(chē)外圓等）； 精加工階段（包括精銑鍵槽，粗、精磨外圓、錐面、錐孔等）。,20.11.2020,.,59,在機(jī)械加工工序中間尚需插入必要的熱處理工序，這就決定了主軸加工各主要表面總是循著以下順序的進(jìn)行，即 粗車(chē)調(diào)質(zhì)（預(yù)備熱處理）半精車(chē)精車(chē)淬火-回火（最終熱處理）粗磨精磨。,20.11.2020,.,60,外圓表面粗加工（以頂尖孔定位） 外圓表面半精加工（以頂尖孔定位） 鉆通

23、孔（以半精加工過(guò)的外圓表面定位） 錐孔粗加工（以半精加工過(guò)的外圓表面定位，加工后配錐堵） 外圓表面精加工（以錐堵頂尖孔定位） 錐孔精加工（以精加工外圓面定位）。,主軸主要表面的加工順序安排如下：,20.11.2020,.,61,當(dāng)主要表面加工順序確定后，就要合理地插入非主要表面加工工序。 對(duì)主軸來(lái)說(shuō)非主要表面指的是螺孔、鍵槽、螺紋等。 這些表面加工一般不易出現(xiàn)廢品，所以盡量安排在后面工序進(jìn)行，主要表面加工一旦出了廢品，非主要表面就不需加工了，這樣可以避免浪費(fèi)工時(shí)。 但這些表面也不能放在主要表面精加工后，以防在加工非主要表面過(guò)程中損傷已精加工過(guò)的重要表面。,20.11.2020,.,62,對(duì)凡是

24、需要在淬硬表面上加工的螺孔、鍵槽等，都應(yīng)安排在淬火前加工。 非淬硬表面上螺孔、鍵槽等一般在外圓精車(chē)之后，精磨之前進(jìn)行加工。 主軸螺紋，因它與主軸支承軸頸之間有一定的同軸度要求，所以螺紋安排在以非淬火-回火為最終熱處理工序之后的精加工階段進(jìn)行，這樣半精加工后殘余應(yīng)力所引起的變形和熱處理后的變形，就不會(huì)影響螺紋的加工精度。,20.11.2020,.,63,5CA6140車(chē)床主軸加工工藝過(guò)程,生產(chǎn)類(lèi)型：大批生產(chǎn)； 材料牌號(hào)：45號(hào)鋼； 毛坯種類(lèi)：模鍛件,20.11.2020,.,64,大批生產(chǎn)CA6140車(chē)床主軸工藝過(guò)程,20.11.2020,.,65,20.11.2020,.,66,20.11.2

25、020,.,67,20.11.2020,.,68,二、箱體類(lèi)零件的加工工藝分析,20.11.2020,.,69,（一）箱體類(lèi)零件的功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),箱體類(lèi)零件是機(jī)器或箱體部件的基礎(chǔ)件。 它將機(jī)器或箱體部件中的軸、軸承、套和齒輪等零件按一定的相互位置關(guān)系裝聯(lián)在一起，按一定的傳動(dòng)關(guān)系協(xié)調(diào)地運(yùn)動(dòng)。 因此，箱體類(lèi)零件的加工質(zhì)量，不但直接影響箱體的裝配精度和運(yùn)動(dòng)精度，而且還會(huì)影響機(jī)器的工作精度、使用性能和壽命。,20.11.2020,.,70,上圖是幾種常見(jiàn)箱體零件的簡(jiǎn)圖。 由圖可見(jiàn)，各種箱體零件盡管形狀各異、尺寸不一，但其結(jié)構(gòu)均有以下的主要特點(diǎn)：,20.11.2020,.,71,箱體零件結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn),

26、1）形狀復(fù)雜 箱體通常作為裝配的基礎(chǔ)件，在它上面安裝的零件或部件愈多，箱體的形狀愈復(fù)雜，因?yàn)榘惭b時(shí)要有定位面、定位孔，還要有固定用的螺釘孔等； 為了支撐零部件，需要有足夠的剛度，采用較復(fù)雜的截面形狀和加強(qiáng)筋等； 為了儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，需要具有一定形狀的空腔，還要有觀察孔、放油孔等； 考慮吊裝搬運(yùn)，還必需做出吊鉤、凸耳等。,20.11.2020,.,72,2）體積較大 箱體內(nèi)要安裝和容納有關(guān)的零部件，因此必然要求箱體有足夠大的體積。例如，大型減速器箱體長(zhǎng)達(dá)46m、寬約34m。 3）壁薄容易變形 箱體體積大，形狀復(fù)雜，又要求減少質(zhì)量，所以大都設(shè)計(jì)成腔形薄壁結(jié)構(gòu)。 但是在鑄造、焊接和切削加工過(guò)程中往往會(huì)產(chǎn)

27、生較大內(nèi)應(yīng)力，引起箱體變形。 即使在搬運(yùn)過(guò)程中，由于方法不當(dāng)也容易引起箱體變形。,20.11.2020,.,73,4）有精度要求較高的孔和平面 這些孔大都是軸承的支承孔，平面大都是裝配的基準(zhǔn)面，它們?cè)诔叽缇?、表面粗糙度、形狀和位置精度等方面都有較高要求。 其加工精度將直接影響箱體的裝配精度及使用性能。 因此，一般說(shuō)來(lái)，箱體不僅需要加工部位較多，而且加工難度也較大。 據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明，一般中型機(jī)床廠用在箱體類(lèi)零件的機(jī)械加工工時(shí)約占整個(gè)產(chǎn)品的 15%20%。,20.11.2020,.,74,（二）箱體類(lèi)零件的技術(shù)要求,上圖為某車(chē)床主軸箱簡(jiǎn)圖，現(xiàn)以它為例，可歸納為以下5項(xiàng)精度要求：,20.11.20

28、20,.,75,主軸箱箱體類(lèi)零件的5項(xiàng)主要精度要求,1）孔徑精度 孔徑的尺寸誤差和幾何形狀誤差會(huì)造成軸承與孔的配合不良。 孔徑過(guò)大，配合過(guò)松，使主軸回轉(zhuǎn)軸線不穩(wěn)定，并降低了支承剛度，易產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲； 孔徑過(guò)小，會(huì)使配合過(guò)緊，軸承將因外圈變形而不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，縮短壽命。 裝軸承的孔不圓，也使軸承外圈變形而引起主軸徑向跳動(dòng)。,20.11.2020,.,76,因此，對(duì)孔的精度要求是較高的。 主軸孔的尺寸公差等級(jí)為IT6 ，其余孔為IT6IT7。 孔的幾何形狀精度未作規(guī)定，一般控制在尺寸公差范圍內(nèi)。,20.11.2020,.,77,2）孔與孔的位置精度 同一軸線上各孔的同軸度誤差和孔端面對(duì)軸線垂直度誤

29、差，會(huì)使軸和軸承裝配到箱體內(nèi)出現(xiàn)歪斜，從而造成主軸徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)，也加劇了軸承磨損。 孔系之間的平行度誤差，會(huì)影響齒輪的嚙合質(zhì)量。 一般同軸上各孔的同軸度約為最小孔尺寸公差之半。,20.11.2020,.,78,3）孔和平面的位置精度 一般都要規(guī)定主要孔和主軸箱安裝基面的平行度要求，它們決定了主軸和床身導(dǎo)軌的相互位置關(guān)系。 這項(xiàng)精度是在總裝通過(guò)刮研來(lái)達(dá)到的。 為了減少刮研工作量，一般都要規(guī)定主軸軸線對(duì)安裝基面的平行度公差。 在垂直和水平2個(gè)方向上，只允許主軸前端向上和向前偏。,20.11.2020,.,79,4）主要平面的精度 裝配基面的平面度影響主軸箱與床身聯(lián)接時(shí)的接觸剛度，加工過(guò)程中作

30、為定位基面則會(huì)影響主要孔的加工精度。 因此規(guī)定底面和導(dǎo)向面必須平直，用涂色法檢查接觸面積或單位面積上的接觸點(diǎn)數(shù)來(lái)衡量平面度的大小。 頂面的平面度要求是為了保證箱蓋的密封性，防止工作時(shí)潤(rùn)滑油泄出。 當(dāng)大批大量生產(chǎn)將其頂面用作定位基面加工孔時(shí)，對(duì)它的平面度的要求還要提高。,20.11.2020,.,80,5）表面粗糙度 重要孔和主要平面的粗糙度會(huì)影響聯(lián)接面的配合性質(zhì)或接觸剛度，其具體要求一般用Ra值來(lái)評(píng)價(jià)。 一般主軸孔R(shí)a值為0.4m ，其它各縱向孔R(shí)a值為1.6m ，孔的內(nèi)端面Ra值為3.2m， 裝配基準(zhǔn)面和定位基準(zhǔn)面Ra值為0.63m2.5m，其它平面的Ra值為2.5m10m。,20.11.2

31、020,.,81,（三）箱體類(lèi)零件的材料、毛坯及熱處理,箱體零件有復(fù)雜的內(nèi)腔，應(yīng)選用易于成型的材料和制造方法。 鑄鐵容易成型、切削性能好、價(jià)格低廉，并且具有良好的耐磨性和減振性。 因此，箱體零件的材料大都選用 HT200 HT400的各種牌號(hào)的灰鑄鐵。 最常用的材料是HT200 ，而對(duì)于較精密的箱體零件（如坐標(biāo)鏜床主軸箱）則選用耐磨鑄鐵。,20.11.2020,.,82,某些簡(jiǎn)易機(jī)床的箱體零件或小批量、單件生產(chǎn)的箱體零件，為了縮短毛坯制造周期和降低成本，可采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)。 某些大負(fù)荷的箱體零件有時(shí)也根據(jù)設(shè)計(jì)需要，采用鑄鋼件毛坯。 在特定條件下，為了減輕質(zhì)量，可采用鋁鎂合金或其它鋁合金制做箱體

32、毛坯，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)箱體等。,20.11.2020,.,83,鑄件毛坯的精度和加工余量是根據(jù)生產(chǎn)批量而定的。 對(duì)于單件小批量生產(chǎn)，一般采用木模手工造型。 這種毛坯的精度低，加工余量大，其平面余量一般為 712mm，孔在半徑上的余量為814mm。 在大批大量生產(chǎn)時(shí)，通常采用金屬模機(jī)器造型。 此時(shí)毛坯的精度較高，加工余量可適當(dāng)減低，則平面余量為510mm ，孔（半徑上）的余量為 712mm 。,20.11.2020,.,84,為了減少加工余量，對(duì)于單件小批生產(chǎn)直徑大于50mm的孔和成批生產(chǎn)大于30mm 的孔，一般都要在毛坯上鑄出預(yù)孔。 另外，在毛坯鑄造時(shí)，應(yīng)防止砂眼和氣孔的產(chǎn)生； 應(yīng)使箱體零件的壁厚

33、盡量均勻，以減少毛坯制造時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。,20.11.2020,.,85,熱處理是箱體零件加工過(guò)程中的 一個(gè)十分重要的工序，需要合理安排。 由于箱體零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚也不均勻，因此，在鑄造時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。 為了消除殘余應(yīng)力，減少加工后的變形和保證精度的穩(wěn)定，所以，在鑄造之后必須安排人工時(shí)效處理。 人工時(shí)效的工藝規(guī)范為：加熱到500oC550oC，保溫4 h6 h，冷卻速度小于或等于30oC/h，出爐溫度小于或等于200oC。,20.11.2020,.,86,普通精度的箱體零件，一般在鑄造之后安排一次人工時(shí)效處理。 對(duì)一些高精度或形狀特別復(fù)雜的箱體零件，在粗加工之后還要安排 1次人工

34、時(shí)效處理，以消除粗加工所造成的殘余應(yīng)力。 有些精度要求不高的箱體零件毛坯，有時(shí)不安排時(shí)效處理，而是利用粗、精加工工序間的停放和運(yùn)輸時(shí)間，使之得到自然時(shí)效。 箱體零件人工時(shí)效的方法，除了加熱保溫法外，也可采用振動(dòng)時(shí)效來(lái)達(dá)到消除殘余應(yīng)力的目的。,20.11.2020,.,87,（四）箱體類(lèi)零件的加工方法,箱體零件主要是一些平面和孔的加工，其加工方法和工藝路線常有： 平面加工可用粗刨精刨、粗刨半精刨磨削、粗銑精銑或粗銑磨削（可分粗磨和精磨）等方案。 其中：刨削生產(chǎn)率低，多用于中小批生產(chǎn)。 銑削生產(chǎn)率比刨削高，多用于中批以上生產(chǎn)。 當(dāng)生產(chǎn)批量較大時(shí)，可采用組合銑和組合磨的方法來(lái)對(duì)箱體零件各平面進(jìn)行多刃

35、、多面同時(shí)銑削或磨削。,20.11.2020,.,88,20.11.2020,.,89,箱體零件上軸孔加工可用粗鏜（擴(kuò)）精鏜（鉸）或粗鏜（鉆、擴(kuò)）半精鏜（粗鉸）精鏜（精鉸）方案。 對(duì)于精度在 IT6，表面粗糙度Ra值小于1.25m的高精度軸孔（如主軸孔）則還需進(jìn)行精細(xì)鏜或珩磨、研磨等光整加工。 對(duì)于箱體零件上的孔系加工，當(dāng)生產(chǎn)批量較大時(shí)，可在組合機(jī)床上采用多軸、多面、多工位和復(fù)合刀具等方法來(lái)提高生產(chǎn)率。,20.11.2020,.,90,20.11.2020,.,91,20.11.2020,.,92,（五）典型箱體零件加工工藝分析,各種箱體的工藝過(guò)程雖然隨著箱體的機(jī)構(gòu)、精度要求和生產(chǎn)批量的不同而

36、有較大差異，但亦有共同特點(diǎn)。 下面結(jié)合實(shí)例來(lái)分析一般箱體加工中的共性問(wèn)題。,20.11.2020,.,93,主軸箱是整體式箱體中結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、要求又高的一種箱體，其加工的難度較大，現(xiàn)以此為例來(lái)分析箱體的工藝過(guò)程。,20.11.2020,.,94,20.11.2020,.,95,主軸箱小批生產(chǎn)工藝過(guò)程,20.11.2020,.,96,主軸箱大批生產(chǎn)工藝過(guò)程,20.11.2020,.,97,20.11.2020,.,98,制訂箱體工藝過(guò)程的共同性原則,1） 加工順序?yàn)橄让婧罂?箱體類(lèi)零件的加工順序均為先加工面，以加工好的平面定位，再來(lái)加工孔。 因?yàn)橄潴w孔的精度要求高，加工難度大，先以孔為粗基準(zhǔn)加工

37、平面，再以平面為精基準(zhǔn)加工孔，這樣不僅為孔的加工提供了穩(wěn)定可靠的精基準(zhǔn)，同時(shí)還可以使孔的加工余量較為均勻。 由于箱體上的孔分布在箱體各平面上，先加工好平面，鉆孔時(shí)，鉆頭不易引偏，擴(kuò)孔或絞孔時(shí)，刀具也不易崩刃。,特別注意！,20.11.2020,.,99,2）加工階段粗、精分開(kāi) 箱體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚不均，剛性不好，而加工精度要求又高，故箱體重要加工表面都要?jiǎng)澐执?、精加工兩個(gè)階段，這樣可以避免粗加工造成的內(nèi)應(yīng)力、切削力、夾緊力和切削熱對(duì)加工精度的影響，有利于保證箱體的加工精度。 粗、精分開(kāi)也可及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，避免更大的浪費(fèi)；同時(shí)還能根據(jù)粗、精加工的不同要求來(lái)合理選擇設(shè)備，有利于提高生產(chǎn)率。,20

38、.11.2020,.,100,3）工序間合理按排熱處理 箱體零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚也不均勻，因此，在鑄造時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。 為了消除殘余應(yīng)力，減少加工后的變形和保證精度的穩(wěn)定，所以，在鑄造之后必須安排人工時(shí)效處理。,20.11.2020,.,101,4）用箱體上的重要孔作粗基準(zhǔn) 箱體類(lèi)零件的粗基準(zhǔn)一般都用它上面的重要孔作粗基準(zhǔn)，這樣不僅可以較好地保證重要孔及其它各軸孔的加工余量均勻，還能較好地保證各軸孔軸心線與箱體不加工表面的相互位置。,20.11.2020,.,102,1）粗基準(zhǔn)的選擇 雖然箱體類(lèi)零件一般都選擇重要孔（如主軸孔）為粗基準(zhǔn)，但隨著生產(chǎn)類(lèi)型不同，實(shí)現(xiàn)以主軸孔為粗基準(zhǔn)的工件裝夾

39、方式是不同的。,定位基準(zhǔn)的選擇,20.11.2020,.,103,中小批生產(chǎn)時(shí)，由于毛坯精度較低，一般采用劃線裝夾。,加工箱體平面時(shí)，按線找正裝夾工件，這樣，就體現(xiàn)了以主軸孔為粗基準(zhǔn)。,20.11.2020,.,104, 大批大量生產(chǎn)時(shí)，毛坯精度較高，可直接以主軸孔在夾具上定位。,以主軸孔為粗基準(zhǔn)銑頂面的夾具 1、3、5支承 2輔助支承 4支架 6擋銷(xiāo) 7短軸 8活動(dòng)支柱 9、10操縱手柄 11螺桿 12可調(diào)支承 13夾緊塊,20.11.2020,.,105,先將工件放在 1、3、5預(yù)支承上，并使箱體側(cè)面緊靠支架4，端面緊靠擋銷(xiāo)6，進(jìn)行工件預(yù)定位。 然后操縱手柄9，將液壓控制的兩個(gè)短軸7伸人主軸孔中。每個(gè)短軸上有3個(gè)活動(dòng)支柱8，分別頂住主軸孔的毛面，將工件抬起，離開(kāi)1、3、5各支承面。 這時(shí)，主軸孔軸心線與兩短軸軸心線重合，實(shí)現(xiàn)了以主軸孔為粗基準(zhǔn)定位。,20.11.2020,.,106,為了限制工件繞兩短軸的回轉(zhuǎn)自由度，在工件抬起后，調(diào)節(jié)兩可調(diào)支承12，輔以簡(jiǎn)單找正，使頂面基本成水平，再用螺桿11調(diào)整輔助支承2，使其與箱體底面接觸。 最后操縱手柄10，將液壓控制的兩個(gè)夾緊塊13插入箱體兩端相應(yīng)的孔內(nèi)夾緊，即可加工。,20.11.20