機(jī)械制造工藝學(xué)第六章課件

1、3掌握曲軸加工工藝分析方法1了解曲軸及其功用2掌握曲軸加工特點(diǎn)第一節(jié) 曲軸零件加工 4掌握曲軸加工工藝過程編寫3掌握曲軸加工工藝分析方法1了解曲軸及其功用2掌握曲軸 曲軸是帶有曲拐的軸，如圖所示，它具有一般軸類零件的主要特征，其加工也符合軸類零件的加工規(guī)律。a）b）a）單拐曲軸 b）多拐曲軸 由于曲軸具有曲拐結(jié)構(gòu)，剛度較差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高，所以曲軸是比較難加工的零件。 曲軸是帶有曲拐的軸，如圖所示，它具有一般軸類一、曲軸的功用 曲軸是活塞式發(fā)動機(jī)的主要零件之一，用來將活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動。一、曲軸的功用 曲軸是活塞式發(fā)動機(jī)的主要零件之二、曲軸加工的特點(diǎn)1剛度差 （1）機(jī)床、刀具及

2、夾具等都要具有較高的剛度，并在用中心孔定位時要控制機(jī)床頂尖對曲軸的壓力，必要時應(yīng)用中間托架來增強(qiáng)剛度，以減少變形和振動。 （2）粗加工采用兩邊傳動（主要消除扭轉(zhuǎn)變形）的高剛度機(jī)床，并設(shè)法使加工中徑向切削力的作用相互抵消。 （3）合理劃分加工階段及各工序的先后順序，合理安排每個工序中工位的加工順序及每個表面的加工次數(shù)，以減少加工變形。 （4）在有可能產(chǎn)生變形的工序后面，合理增設(shè)校直工序。二、曲軸加工的特點(diǎn)1剛度差 （1）機(jī)床、刀具及 曲軸的主軸頸和連桿軸頸的軸線平行而不重合，這一現(xiàn)象即稱為“偏心”，兩軸線之間的距離稱為“偏心距”，用字母 e 表示。 2結(jié)構(gòu)復(fù)雜 （1）連桿軸頸的加工 曲軸的主軸頸

3、和連桿軸頸的軸線平行而不重合，這當(dāng)曲軸連桿軸頸偏心距 （d為主軸頸直徑）時，可將連桿軸頸的中心孔鉆在主軸頸中心孔的同一端面上。當(dāng)曲軸連桿軸頸偏心距 （d為主軸頸直徑）時， 對于 的曲軸，可在兩端預(yù)留工藝端部（見圖a）或在焊接擋板上鉆出主軸頸及連桿軸頸的中心孔（見圖b）。 圖a 圖b 對于 的曲軸，可可在兩曲柄之間用螺栓螺母支撐。 （2）防止變形及平衡方法 可在兩曲柄之間用螺栓螺母支撐。 （2）防止變形及平衡方法 當(dāng) 并使用擋板或夾具車削連桿軸頸時，可在連桿軸頸線上用螺栓支撐。 要注意的是，支撐螺釘頂力要適中，頂?shù)眠^緊會使工件彎曲變形；頂?shù)锰蓜t起不到支撐作用，甚至發(fā)生加工中支撐飛出的事故。 當(dāng)

4、 并使用擋 因?yàn)檫B桿軸頸的存在，曲軸重心和主軸頸及連桿軸頸軸線偏移，在車床上加工時會產(chǎn)生離心力和振動，影響軸頸的加工精度。防止的措施是在車床卡盤上或在兩曲柄間加平衡重塊。同時應(yīng)適當(dāng)降低主軸轉(zhuǎn)速。 因?yàn)檫B桿軸頸的存在，曲軸重心和主軸頸及連桿軸 克服曲軸重心和軸頸軸線偏移，也可以通過曲軸的曲柄設(shè)計來實(shí)現(xiàn)，在曲柄位置增加平衡塊結(jié)構(gòu)，用配重來修正，以減少離心力和振動對加工精度的影響。 克服曲軸重心和軸頸軸線偏移，也可以通過曲軸的 （3）切削熱會引起曲軸受熱膨脹而彎曲，因此應(yīng)在各加工工序中考慮加強(qiáng)冷卻，這對鋼曲軸尤為重要。 （4）采用曲軸不轉(zhuǎn)而刀具繞曲軸旋轉(zhuǎn)的工藝方法，可以避免加工中的不平衡。這種方法更

5、適合于不平衡現(xiàn)象明顯的場合，如大型曲軸的加工。 （3）切削熱會引起曲軸受熱膨脹而彎曲，因此應(yīng)在各加工3技術(shù)要求高 技術(shù)要求比較高，形狀復(fù)雜，加工表面多。工序數(shù)目多，加工量大。曲軸的工藝路線是比較長的，磨削工序占相當(dāng)大的比例。 3技術(shù)要求高 技術(shù)要求比較高，形狀復(fù)雜，加工三、曲軸的加工工藝分析 （1）在曲軸加工工序安排上，應(yīng)注意生產(chǎn)批量的要求。一般在大批量生產(chǎn)中，按工序分散的原則安排工藝過程，單件小批量生產(chǎn)時盡可能使工序集中。 （2）曲軸的加工精度較高，技術(shù)要求高，應(yīng)盡可能使設(shè)計基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)重合，以減少誤差。 （3）要提高加工精度，還應(yīng)盡可能提高定位基準(zhǔn)（中心孔、工藝面、工藝孔）的精度，宜采用

6、高精度設(shè)備進(jìn)行加工，如坐標(biāo)鏜床等，以提高其定位的可靠性。三、曲軸的加工工藝分析 （1）在曲軸加工工序安排上 （4）盡可能使造成曲軸較大彎曲變形的工序在曲軸主軸頸、連桿軸頸精加工之前完成，如銑端面、銑鍵槽等工序。 （5）曲軸中心孔的加工質(zhì)量對曲軸的加工精度影響很大，曲軸兩端各對中心孔的位置要求一一對應(yīng)，如果兩端中心孔不在同一直線上，造成軸線歪斜，或中心孔表面加工不圓整、不光滑，都會引起曲軸工件加工后的形狀誤差和位置誤差。所以，精度要求較高的曲軸，中心孔一般都應(yīng)在精度較高的坐標(biāo)鏜床上加工。 （4）盡可能使造成曲軸較大彎曲變形的工序在曲軸主軸 如圖所示為JA31250型發(fā)動機(jī)曲軸，圖612所為曲軸示

7、意圖。擬定加工工藝過程。 如圖所示為JA31250型發(fā)動機(jī)曲軸，圖6機(jī)械制造工藝學(xué)第六章課件 曲軸的加工工藝過程 曲軸的加工工藝過程 曲軸的加工工藝過程（續(xù)表） 曲軸的加工工藝過程（續(xù)表） 曲軸的加工工藝過程（續(xù)表） 曲軸的加工工藝過程（續(xù)表） 3掌握絲杠加工工藝分析方法1了解絲杠及其功用2掌握絲杠加工特點(diǎn)第二節(jié) 臥式車床絲杠零件加工 4掌握絲杠加工工藝過程編寫3掌握絲杠加工工藝分析方法1了解絲杠及其功用2掌握絲杠 絲杠是細(xì)長柔性軸，它的長度L與直徑D的比值很大，一般為2050，剛性較差。如SM8625車床絲杠的L/D約為46，萬能螺紋磨床絲杠的L/D約為21。 絲杠的結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，有很高的螺

8、紋表面要求，還有階梯、溝槽等，所以，加工比較困難。 絲杠是細(xì)長柔性軸，它的長度L與直徑D的比值很大 絲杠是一種精度很高的零件，它能精確地確定工作臺坐標(biāo)位置，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變成直線運(yùn)動，而且還要傳遞一定的動力，所以在精度、強(qiáng)度及耐磨性等方面都有很高的要求。 一、絲杠及其分類 絲杠是一種精度很高的零件，它能精確地確定工作臺 機(jī)床絲杠按其摩擦特性可分為滑動絲杠、滾動絲杠及靜壓絲杠。 滑動絲杠的牙型多為梯形，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，在機(jī)床上應(yīng)用最為廣泛。 滾動絲杠分為滾珠絲杠和滾柱絲杠兩大類。滾珠絲杠較滾柱絲杠摩擦力小，傳動效率高，精度也高，比較常用，但制造工藝比較復(fù)雜。 靜壓絲杠有許多的優(yōu)點(diǎn)，常用于精密機(jī)

9、床和數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)中。該絲杠螺紋可獲得良好油封及提高承載能力，但是調(diào)整麻煩，需要一套液壓系統(tǒng)，工藝復(fù)雜，成本較高。 機(jī)床絲杠按其摩擦特性可分為滑動絲杠、滾動絲杠及 滑動絲杠的螺紋牙形大多采用梯形。梯形螺紋比三角形等螺紋牙型的傳動效率高，精度好，加工也比較方便。 二、滑動絲杠的牙型特點(diǎn) 標(biāo)準(zhǔn)梯形螺紋的牙型角一般等于30o，但對于傳動精度要求高的絲杠，常采用15o。牙型角減小，絲杠中徑尺寸變化對螺距誤差的影響也隨之減小。 滑動絲杠的螺紋牙形大多采用梯形。梯形螺紋比三角 絲杠精度根據(jù)使用要求共分6級：4、5、6、7、8、9，精度依次降低。 三、絲杠的精度及技術(shù)要求 4級目前為最高級，很少應(yīng)用；5

10、級用于螺紋磨床、坐標(biāo)鏜床；6級用于精密儀器、精密機(jī)床和數(shù)控機(jī)床；7級用于精密螺紋車床及精密齒輪機(jī)床；8級用于一般機(jī)床，如臥式車床、銑床；9級用于刨床、鉆床及一般機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)。 絲杠精度根據(jù)使用要求共分6級：4、5、6、7、 （1）具有優(yōu)良的加工性能，磨削時不易產(chǎn)生裂紋，能得到良好的表面質(zhì)量和較小的殘余內(nèi)應(yīng)力，對刀具磨損作用較小。 （2）抗拉強(qiáng)度一般不低于588MPa，能傳遞一定的動力。 （3）有良好的熱處理工藝性，淬透性好，不易淬裂，組織均勻，熱處理變形小，能獲得較高的硬度，從而保證絲杠的耐磨性和尺寸的穩(wěn)定性。 （4）絲杠材料的金相組織要有較高的穩(wěn)定性。 四、絲杠的材料 （1）具有優(yōu)良的加工

11、性能，磨削時不易產(chǎn)生裂紋， 絲杠螺紋加工常采用旋風(fēng)切削螺紋。加工表面粗糙度值Ra可達(dá)3.20.8m。 旋風(fēng)切削螺紋實(shí)質(zhì)上就是用硬質(zhì)合金刀具高速銑削螺紋。 五、絲杠螺紋的加工方法 絲杠螺紋加工常采用旋風(fēng)切削螺紋。加工表面粗糙度1-刀具 2-旋切頭 3-工件 1-刀具 2-旋切頭 3-工件 1-刀具 2-旋切頭 3-工件 1-刀具 2-旋切頭 3-工件 加工絲杠時，理論上是以中心孔為主要基面，外圓為輔助基面。但由于絲杠為柔性件，剛度很差，加工時外圓表面必須與跟刀架的爪或套相接觸，因此，絲杠外圓表面本身的圓度及與套的配合精度都特別重要。加工時應(yīng)在熱處理后先加工外圓，再以加工后的外圓定位加工螺紋。這樣

12、，終磨時外圓精度要求也相應(yīng)提高。六、定位基準(zhǔn)的選擇 加工絲杠時，理論上是以中心孔為主要基面，外圓a) b) a) b) （1）絲杠毛坯的熱校直 七、絲杠的校直與熱處理 1絲杠的校直 1升降滾筒 2絲桿毛坯 3主動滾筒 （1）絲杠毛坯的熱校直 七、絲杠的校直與熱處理 （2）絲杠的冷校直 1校直前工件 2、4V形架 4硬木塊 （2）絲杠的冷校直 1校直前工件 2、4 （1）毛坯的熱處理工序 材料為45鋼的普通絲杠，采用正火處理；對于不淬硬絲杠材料T10A或要淬硬絲杠材料9Mn2V，均采用球化退火。2絲杠的熱處理 （2）機(jī)械加工中的時效處理工序 絲杠精度不同，時效處理次數(shù)也不相同。精度要求越高，絲杠

13、時效處理次數(shù)就越多。 （1）毛坯的熱處理工序2絲杠的熱處理 八、絲杠的加工工藝分析 （1）不淬硬絲杠一般采用車削工藝，外圓表面及螺紋分多次加工，逐漸減少切削力和內(nèi)應(yīng)力；對于淬硬絲杠，則采用“先車后磨”或“全磨”兩種不同的工藝。后者是從淬硬后的光杠上先直接用單片或多線砂輪粗磨出螺紋，然后用單片砂輪精磨螺紋。 （2）在每次粗車外圓表面和粗切螺紋后都安排時效處理，以進(jìn)一步消除切削過程中形成的內(nèi)應(yīng)力，減小變形。 （3）在每次時效后都要修磨頂尖孔或重鉆中心孔，以消除時效時產(chǎn)生的變形，使下一工序得以精確定位。 （4）對于普通級不淬硬的絲杠，在工藝過程中允許安排冷校直工序；對于精密絲杠，則采用加大總加工余量

14、和工序間加工余量的方法，逐次切去彎曲的部分，達(dá)到所要求的精度。 （5）在每次加工螺紋之前，都先加工絲杠外圓表面，然后以兩端頂尖孔和外圓表面作為定位基準(zhǔn)加工螺紋。八、絲杠的加工工藝分析 （1）不淬硬絲杠一般采用如圖所示為臥式車床絲杠零件，生產(chǎn)方式為單件小批量生產(chǎn)，材料為45鋼，不需要淬硬，精度IT8級。擬定加工工藝過程。 如圖所示為臥式車床絲杠零件，生產(chǎn)方式為單件小批量生產(chǎn)，材料為機(jī)械制造工藝學(xué)第六章課件 臥式車床絲杠的加工工藝過程 臥式車床絲杠的加工工藝過程 臥式車床絲杠的加工工藝過程 （續(xù)表） 臥式車床絲杠的加工工藝過程 （續(xù)表） 臥式車床絲杠的加工工藝過程 （續(xù)表） 臥式車床絲杠的加工工藝

15、過程 （續(xù)表）3掌握深孔加工方法及工藝1了解深孔加工2掌握深孔加工特點(diǎn)第三節(jié) 精密深孔加工 4掌握深孔加工工藝過程編寫3掌握深孔加工方法及工藝1了解深孔加工2掌握深孔加工特 深孔往往是長徑比較大的孔結(jié)構(gòu)。 深孔往往是長徑比較大的孔結(jié)構(gòu)。 一、深孔加工 深孔加工就是對孔的長度與直徑比L/D5的孔的加工，如液壓缸孔、軸的軸向油孔和各種火炮的炮管等。這些孔中，有的要求加工精度和表面質(zhì)量較高，而且有的被加工材料的切削加工性較差，常常成為生產(chǎn)中一大難題。 一、深孔加工 深孔加工就是對孔的長度與直徑比L二、深孔加工特點(diǎn) （1）加工中易產(chǎn)生孔的軸線歪斜。（2）刀具的冷卻散熱條件差。（3）排屑困難。（4）不能

16、直接觀察刀具切削情況。（5）液壓缸的材料一般有鑄鐵和無縫鋼管兩種。二、深孔加工特點(diǎn) （1）加工中易產(chǎn)生孔的軸線歪斜。三、深孔加工的工藝措施 （1）為解決刀具偏斜，宜采用工件旋轉(zhuǎn)的方式，以及改進(jìn)刀具導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。 （2）為解決散熱和排屑的問題，采用壓力輸送切削液以冷卻刀具和排出切屑。同時改進(jìn)刀具結(jié)構(gòu)，使其既能有一定壓力的切削液輸入和斷屑，又有利于切屑的順利排出。三、深孔加工的工藝措施 （1）為解決刀具偏斜，宜四、深孔加工方法分析 1深孔鉆削 單件、小批生產(chǎn)中的深孔鉆削，常采用接長的麻花鉆在臥式車床上進(jìn)行。 成批生產(chǎn)中，常采用深孔鉆頭在深孔加工機(jī)床上進(jìn)行。 四、深孔加工方法分析 1深孔鉆削 單件 噴吸

17、鉆是利用了流體噴射效應(yīng)原理排出切屑，故切削液的壓力可較低，工作中不需要專門的密封裝置，可在車床、鉆床或鏜床上應(yīng)用。 a）實(shí)物圖 b）原理圖 1工件 2夾爪 3中心架 4引導(dǎo)架 5導(dǎo)向套6支撐座 7連接管 8內(nèi)管 9外套 l0鉆頭 噴吸鉆是利用了流體噴射效應(yīng)原理排出切屑，故切削2深孔鏜削 經(jīng)過鉆削的深孔，當(dāng)需要進(jìn)一步提高孔的直線度及要求較小的表面粗糙度時，可用鏜刀頭粗鏜、精鏜。深孔鏜削與一般鏜削不同，它仍使用深孔鉆床，在鉆桿上裝深孔鏜刀頭，鏜刀頭與鉆桿采用螺紋連接。 a）實(shí)物圖 b）結(jié)構(gòu)圖1對刀塊 2前導(dǎo)向塊 3調(diào)節(jié)螺釘 4后導(dǎo)向塊 5刀體2深孔鏜削 經(jīng)過鉆削的深孔，當(dāng)需要進(jìn)一步提3浮動鏜孔 浮

18、動鏜孔也稱浮動鉸孔，是對鏜后的深孔進(jìn)一步精加工的方法，采用的設(shè)備仍然是深孔鉆床。加工時，在鉆桿上安裝深孔鏜刀頭，并根據(jù)鏜孔尺寸更換導(dǎo)向套。圖示為浮動鏜刀頭，刀塊在刀體長方形孔內(nèi)可以自由滑動。 a）實(shí)物圖 b）結(jié)構(gòu)圖1螺釘 2導(dǎo)向塊 3刀體 4楔形板 調(diào)節(jié)螺母 6鎖緊螺母 7接頭 8刀塊 3浮動鏜孔 浮動鏜孔也稱浮動鉸孔，是對鏜后 深孔滾壓是一種壓力光整加工，利用金屬在常溫狀態(tài)時的冷塑性特點(diǎn)，滾壓工具對工件表面施加一定的壓力，使工件表層金屬產(chǎn)生塑性流動，填入到原始?xì)埩舻牡桶疾ü戎?，從而使工件表面粗糙度值降低。由于被滾壓的表層金屬塑性變形，使表層組織冷硬化和晶粒變細(xì)，形成致密的纖維狀組織，使表層金屬塑性降低，硬度和強(qiáng)度提高，從而改善了工件表面的耐磨性和耐蝕性。 4深孔的滾壓 深孔滾壓是一種壓力光整加工，利用金屬在常溫狀態(tài)a）實(shí)物圖 b）結(jié)構(gòu)圖1錐套 2滾柱 3支撐釘 4調(diào)整體 5支撐柱 a）實(shí)物圖 b）結(jié)構(gòu)圖5套料加工深孔 當(dāng)需要在實(shí)體材料上鉆直徑較大的深孔時，可以采用套料加工的方法，既可以減輕切削量，又可以使從中心切下來的心棒再作為原材料加以利用。套料加工可以在深孔鉆床上進(jìn)行，也可以在車床上進(jìn)行。a）實(shí)物圖 b）示意圖5套料加工深孔 當(dāng)需要在實(shí)體材料上鉆直徑較圖示為液壓缸體