機械制造工程學(xué)課件

機械制造工程學(xué)本學(xué)期內(nèi)容重點機床概述（續(xù)機械制造工程學(xué)Ⅰ內(nèi)容）機床設(shè)計機床夾具設(shè)計原理機械加工質(zhì)量機械加工工藝規(guī)程設(shè)計典型零件加工工藝裝配工藝8典型零件加工工藝－講述零件加工過程中的若干問題本章概述補充：典型表面的加工方法主軸加工箱體類零件加工8.0典型表面的加工方法(補充)機器零件結(jié)構(gòu)：多種多樣；由最基本幾何表面組成同一種表面，可選用加工精度、生產(chǎn)率和加工成本各不相同的加工方法進行加工工程技術(shù)人員任務(wù)：根據(jù)具體的生產(chǎn)條件選用最適當(dāng)?shù)募庸し椒?，以最好的?jīng)濟效益，加工出合乎圖樣要求的零件外圓、內(nèi)圓、平面8.0.1外圓表面外圓表面的技術(shù)要求：形狀精度位置精度表面質(zhì)量外圓表面的加工方法車外圓磨削外圓粗車：迅速切去毛坯上多余的金屬層，通常采用較大的背吃刀量、較大的進給量和中速車削，以盡可能提高生產(chǎn)率。車刀應(yīng)選取較小的前角、后角和負(fù)值的刃傾角,以增強切削部分的強度精度等級IT13～`，表面粗糙度Ra為50～12.5m。半精車：在粗車之后進行。進一步提高工件的精度和降低表面粗糙度；可作為中等精度表面的終加工,也可作磨削或精車前的預(yù)加工精度等級IT10～IT9,表面粗糙度Ra為6.3～3.2m。精車：在半精車之后進行，一般在高精度車床上加工以確保零件的加工精度和表面粗糙度符合圖紙要求。采用很小的切削深度和進給量，進行低速或高速車削車刀應(yīng)選用較大的前角、后角和正值的刃傾角，以提高表面質(zhì)量。一般作為較高精度外圓的終加工或作為光整加工的預(yù)加工。精度等級為IT8～IT6，表面粗糙度Ra為1.6m。(1)車外圓方式：粗車、半精車、精車、精細(xì)車精細(xì)車：所用車床應(yīng)具有很高的精度和剛度。刀具采用金剛石或細(xì)晶粒的硬質(zhì)合金，經(jīng)仔細(xì)刃磨和研磨后可獲得很鋒利的刀刃。采用高的切削速度、小的背吃刀量和小的進給量。其加工精度可達IT6以上，表面粗糙度Ra在0.4m以下，精細(xì)車用于高精度有色金屬零件精加工，也用于加工大型精密外圓表面，以代替磨削。外圓車削的特點外圓車刀結(jié)構(gòu)簡單、剛性好，制造、刃磨和裝夾均方便，刀具價格低。車削過程比較平穩(wěn)。車削除了加工外圓表面外，還可以在一次裝夾下加工同一零件上的其他表面，車削適于加工各種材料(2)磨外圓中心磨床磨削外圓無心磨外圓砂帶磨削8.0.2孔加工孔的分類非配合孔配合孔深孔孔表面的技術(shù)要求尺寸及形狀精度位置精度表面質(zhì)量孔加工工的特特點孔加工工的加加工精精度和和表面面質(zhì)量量都不不容易易控制制刀具尺尺寸受受被加加工孔孔尺寸寸的限限制刀具剛剛性較較差，，容易易產(chǎn)生生彎曲曲變形形及振振動孔加工工的尺尺寸取取決于于刀具具的尺尺寸，，刀具具的制制造誤誤差和和磨損損將直直接影影響孔孔加工工的精精度排屑、、散熱熱條件件均較較差孔加工工的工工作條條件比比外圓圓表面面加工工差，，加工工孔要要比加加工同同樣精精度要要求的的外圓圓困難難當(dāng)零件件要求求孔與與外圓圓表面面必須須保持持某一一正確確關(guān)系系時，，總是是先加加工孔孔，然然后再再以孔孔定位位加工工外圓圓表面面，容容易達達到加加工要要求(1)孔孔加工工方式式：鉆鉆擴鉸鉸鉆孔的的工藝藝特點點容易產(chǎn)產(chǎn)生““引偏偏”排屑困困難鉆頭易易磨損損鉆孔操操作簡簡便，，適應(yīng)應(yīng)性強強，應(yīng)應(yīng)用很很廣加工精精度和和表面面質(zhì)量量均較較低（（公差差等級級為IT13～～ITll，表表面粗粗糙度度Ra50～12.5m），，屬于于孔的的粗加加工鉆孔主主要用用于質(zhì)質(zhì)量要要求不不高的的孔的的終加加工（（如螺螺栓孔孔、螺螺釘孔孔、油油孔等等），，也可可作為為質(zhì)量量要求求較高高的孔孔的預(yù)預(yù)加工工擴孔：：擴孔：：用擴擴孔鉆鉆對已已經(jīng)鉆鉆出、、鑄出出或鍛鍛出的的孔作作進一一步加加工，，作為為精加加工前前的預(yù)預(yù)加工工，也也可以以作為為要求求不高高的孔孔的終終加工工擴孔精精度一一般為為IT11～ITl0，，表面面粗糙糙度Ra為為10～2.5m擴孔一一般用用于100mm以下下孔的的加工工。當(dāng)當(dāng)孔徑徑很大大時，，切削削力和和扭矩矩大，，擴孔孔鉆笨笨重，，此時時宜改改用鏜鏜孔。。鉸孔用鉸刀刀從工工件孔孔壁上上切除除微量量金屬屬，以以提高高孔的的尺寸寸精度度和減減小表表面粗粗糙度度的加加工方方法，，稱為為鉸孔孔。它它是在在擴孔孔或半半精鏜鏜孔后后進行行的一一種精精加工工。鉸孔的的質(zhì)量量主要要取決決于鉸鉸刀的的結(jié)構(gòu)構(gòu)和精精度、、切削削用量量和切切削液液。鉸孔尺尺寸的的公差差等級級為IT8～IT6，表表面粗粗糙度度Ra為1.6～～0.2m。它它適宜宜于加加工中中批、、大批批大量量中不不宜拉拉削的的孔，，也可可加工工單件件小批批生產(chǎn)產(chǎn)中的的小孔孔(D＜15mm)或細(xì)細(xì)長孔孔(L/D＞5)。。對于中中等尺尺寸以以下較較精密密的孔孔，鉆鉆-擴擴-鉸鉸是生生產(chǎn)中中經(jīng)常常采用用的典典型工工藝方方案。。(2)鏜鏜孔孔徑尺尺寸不不受刀刀具尺尺寸限限制具有較較強的的誤差差修正正能力力：修修正孔孔中心心線偏偏斜誤誤差；；能保保證被被加工工孔和和其它它表面面一定定的相相互位位置精精度鏜孔刀刀具、、刀桿桿系統(tǒng)統(tǒng)的剛剛性比比較差差，散散熱、、排屑屑條件件比較較差，，工件件和刀刀具的的熱變變形傾傾向比比較大大，故故其加加工質(zhì)質(zhì)量和和生產(chǎn)產(chǎn)率都都不如如車外外圓高高鏜孔可可加工工各種種不同同尺寸寸和不不同精精度的的孔。。對于于大尺尺寸孔孔，鏜鏜孔幾幾乎是是唯一一的加加工方方法鏜孔可可以達達到的的公差差等級級為IT11～～IT7，，表面面粗糙糙度為為0.63m＜＜Ra≤10m。(3)拉拉孔拉孔能能達到到公差差等級級IT9~IT6，，表面面粗糙糙度為為0.16m＜Ra≤≤2.5m拉孔時時，由由于拉拉刀本本身就就是工工件的的定位位元件件，故故拉孔孔不易易保證證孔與與其它它表面面的相相互位位置精精度(4)磨磨孔經(jīng)濟等等級IT9～IT7，表表面粗粗糙度度0.32＜Ra≤≤5m，受被磨磨孔徑徑大小小的限限制砂砂輪直直徑一一般都都很小小，為為取得得必要要的磨磨削速速度，，砂輪輪轉(zhuǎn)速速要非非常高高。小小直徑徑砂輪輪的磨磨損快快，砂砂輪壽壽命低低內(nèi)圓磨磨頭在在懸臂臂狀態(tài)態(tài)下工工作，，且磨磨頭主主軸的的直徑徑受工工件孔孔徑大大小的的限制制，一一般都都很小小，因因此內(nèi)內(nèi)圓磨磨頭主主軸的的剛度度差，，容易易產(chǎn)生生振動動8.0.3平平面加加工平面的的分類類非結(jié)合合平面面結(jié)合平平面、、導(dǎo)向向平面面精密量量具表表面平面的的技術(shù)術(shù)要求求形狀精精度位置精度度表面質(zhì)量量加工平面面方法：：刨、銑銑、車，，拉、磨磨、研磨磨、超精精加工、、刮研(1)刨刨削平平面速度低、、生產(chǎn)效效率低，，適用于于在單件件小批生生產(chǎn)中在生產(chǎn)車車間里，，牛頭刨刨床已逐逐漸被各各種銑床床代替，，但龍門門刨床仍仍廣泛應(yīng)應(yīng)用于大大件加工工寬刃精刨刨工藝可可以減少少甚至完完全取代代刮研工工作，在在機床制制造行業(yè)業(yè)中獲得得了廣泛泛的應(yīng)用用(2)銑銑平面面周銑和端端銑兩種種方式周銑：逆逆銑、順順銑端銑：對對稱銑、、不對稱稱銑工藝特點點工藝范圍圍廣；生產(chǎn)效率率高；刀齒散熱熱條件較較好；容易產(chǎn)生生振動；；銑削與刨刨削的加加工質(zhì)量量大致相相當(dāng)，可可達到中中等精度度粗銑：IT13~IT11，，Ra12.5μm精銑：IT9~IT7,Ra3.2~1.6μm(3)拉平面應(yīng)用：批批量較大大、表面面粗糙度度要求較較小的平平面也可可采用拉拉削的方方式進行行加工拉削平面面的工藝藝特征：：效率高、、質(zhì)量好好刀具成本本高工件剛性性要求高高(4)磨磨平面面適用范圍圍：平面面度、相相互位置置精度要要求較高高、粗糙糙度要求求小能加工一一般金屬屬刀具所所不能加加工的零零件表面面，如帶帶有不均均勻鑄鍛鍛硬皮的的工件表表面、淬淬硬表面面等由于加工工過程中中同時參參與切削削運動的的磨粒數(shù)數(shù)量多，，能切除除極薄極極細(xì)的切切屑，因因而加工工精度高高，表面面粗糙度度值小精加工方方法，單單件小批批生產(chǎn)、、中批生生產(chǎn)，大大批大量量生產(chǎn)(5)刮刮研刮研：利利用刮刀刀在工件件上刮去去很薄金金屬的光光整加工工方法，，一般在在精刨之之后可獲得很很高的表表面質(zhì)量量，表面面粗糙度度Ra0.8～～0.1m，平面面的直線線度可達達0.01mm/m～～0.0025mm/m常用于單單件小批批生產(chǎn)，，加工未未淬火的的要求高高的固定定聯(lián)接面面（如車車床床頭頭箱底面面）、導(dǎo)導(dǎo)向面（（如各種種導(dǎo)軌面面）及大大型精密密平板和和直尺等等。在大大批大量量生產(chǎn)中中，刮研研多為專專用磨床床磨削或或?qū)捜芯偎?.1主主軸加加工主軸的結(jié)結(jié)構(gòu)特點點及技術(shù)術(shù)要求主軸加工工工藝過過程主軸加工工工序分分析8.1.1主主軸的結(jié)結(jié)構(gòu)特點點主軸結(jié)構(gòu)構(gòu)要素：：外圓表表面、端端面、越越程槽、、退刀槽槽、螺紋紋、平鍵鍵槽、花花鍵、圓圓柱孔、、外錐面面、錐孔孔前端有錐錐孔的空心軸軸前端有外外錐的實心軸軸前端有錐錐孔的實心軸軸車床主軸軸前支承軸軸頸(1:12錐度度)后支承軸軸頸(1:12錐度度)配合軸頸頸外錐面內(nèi)錐孔8.1.1主主軸的技技術(shù)要求求尺寸精度度：前后支承承軸頸和安裝齒齒輪的配配合軸頸頸IT5形狀精度度：前后后支承軸軸頸的圓圓度位置精度度：前后支承承軸頸間間徑向跳跳動裝配齒輪輪的配合合軸頸對對前后支支承軸徑徑的徑向向跳動內(nèi)外錐面面對前后后支承軸軸徑的徑徑向跳動動1:128.1.1主主軸的技技術(shù)要求求(續(xù))表面粗糙糙度：前前后支承承軸徑表表面、前前端內(nèi)外外錐面和和齒輪裝裝配軸頸頸表面0.40-0.10um常用材料料：考慮慮因素為為耐磨性性、熱處處理方式式、熱處處理后變變形；普普通機床床選用45鋼，，有較好好綜合物物理性能能、淬火火后HRC45－52；其他他65Mn等其他要求求：表面面硬度、、表面修修飾(鍍鍍鉻或發(fā)發(fā)蘭)1:128.1.2主主軸加工工工藝過過程序號工序名稱工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)設(shè)備1備料2鍛造模鍛立式精鍛機3熱處理正火4鋸頭5銑端面鉆中心孔毛坯外圓中心孔機床6粗車外圓頂尖孔多刀半自動車床7熱處理調(diào)質(zhì)8車大端各部車大端外圓、短錐、端面及臺階頂尖孔臥式車床9車小端各部仿形車小端各部外圓頂尖孔仿形車床10鉆深孔鉆48mm通孔兩端支承軸頸深孔鉆床11車小端錐孔車小端錐孔兩端支承軸頸臥式車床12車大端錐孔車大端錐孔、外短錐及端面兩端支承軸頸臥式車床13鉆孔鉆大頭端面各孔大端內(nèi)錐孔搖臂鉆床14熱處理局部高頻淬火高頻淬火設(shè)備15精車外圓精車各外圓并切槽、倒角錐堵頂尖孔數(shù)控車床16粗磨外圓粗磨75h5、90g5、105h5外圓錐堵頂尖孔組合外圓磨床17粗磨大端錐孔粗磨大端內(nèi)錐孔前支承軸頸及75h5外圓內(nèi)圓磨床18銑花鍵銑89f6花鍵錐堵頂尖孔花鍵銑床19銑鍵槽銑12f9鍵槽80及M115外圓立式銑床20車螺紋車三處螺紋錐堵頂尖孔臥式車床21精磨外圓精磨各外圓及E、F兩端面錐堵頂尖孔外圓磨床22粗磨外錐面粗磨兩處1∶12外錐面錐堵頂尖孔專用組合磨床23精磨外錐面精磨兩處1∶12外錐面及短錐面錐堵頂尖孔專用組合磨床24精磨大端錐孔精磨大端莫氏6號內(nèi)錐孔前支承軸頸及75h5外圓專用主軸錐孔磨床25鉗工端面孔去銳邊倒角，去毛刺26檢驗按圖樣要求全部檢驗前支承軸頸及75h5外圓專用檢具主軸加工工主要工工藝過程程工序號工序名稱定位基準(zhǔn)1鍛造：模鍛2熱處理：正火3銑端面鉆中心孔毛坯外圓4粗車外圓頂尖孔5熱處理：調(diào)質(zhì)6半精車外圓頂尖孔7車錐孔支承軸頸8熱處理：局部高頻淬火9精車/粗磨外圓錐堵頂尖孔10粗磨大端錐孔支承軸頸11精磨外圓錐堵頂尖孔12磨外錐面錐堵頂尖孔13精磨大端錐孔支承軸頸8.1.3主主軸加工工工序分分析附加：毛毛坯制造造方法、、主軸材材料和熱熱處理主軸加工工階段劃劃分定位基準(zhǔn)準(zhǔn)的選擇擇加工順序序的確定定主軸外圓圓表面的的車削主軸外圓圓表面的的精加工工和光整整加工主軸中心心通孔的的加工花鍵加工工主軸的檢檢驗附加：毛毛坯制造造方法、、主軸材材料和熱熱處理根據(jù)使用用要求和和生產(chǎn)類類型而定定鍛件：直直徑相差差較大、、強度要要求高自由鍛：：單件小小批生產(chǎn)產(chǎn)模鍛：批批量生產(chǎn)產(chǎn)棒料：單單件小批批、光滑滑軸或外外圓直徑徑相差不不大的軸軸、精度度和受力力要求不不高附加：主主軸材料料和熱處處理毛坯熱處處理：消消除鍛造造應(yīng)力、、細(xì)化晶晶粒、均均勻組織織、利于于切削預(yù)備熱處處理：粗粗加工后后的調(diào)質(zhì)質(zhì)，提高高綜合力力學(xué)性能能最終熱處處理：高高頻淬火火，提高高表面硬硬度1主軸軸加工階階段劃分分：三階階段粗加工完成工作作：荒車車外圓，，去除大大部分余余量、鉆鉆中心孔孔目的的：：接接近近最最終終尺尺寸寸，，及及時時發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)鍛鍛件件缺缺陷陷半精精加加工工完成成工工作作：：熱熱處處理理、、車車工工藝藝錐錐孔孔、、半半精精車車外外圓圓端端面面，，鉆鉆深深孔孔目的的：：準(zhǔn)準(zhǔn)備備精精加加工工重重要要表表面面、、完完成成要要求求不不高高的的表表面面精加加工工：：完成成工工作作：：熱熱處處理理、、精精加加工工前前準(zhǔn)準(zhǔn)備備(粗粗磨磨定定位位錐錐面面、、外外圓圓、、銑銑花花鍵鍵、、鍵鍵槽槽、、車車螺螺紋紋)、、精精磨磨外外圓圓、、錐錐面面至至要要求求目的的：：完完成成圖圖樣樣要要求求2定定位位基基準(zhǔn)準(zhǔn)的的選選擇擇基準(zhǔn)準(zhǔn)統(tǒng)統(tǒng)一一：：保保證證主主要要表表面面的的相相互互位位置置精精度度頂尖尖孔孔(工工藝藝錐錐孔孔或或錐錐堵堵)：：各各外外圓圓表表面面同同軸軸度度支承承軸軸頸頸：：支支承承軸軸頸頸與與外外錐錐面面、、內(nèi)內(nèi)錐錐面面、、齒齒輪輪安安裝裝軸軸頸頸的的同同軸軸度度基準(zhǔn)準(zhǔn)重重合合：：頂頂尖尖孔孔、、支支承承軸軸頸頸為為設(shè)設(shè)計計基基準(zhǔn)準(zhǔn)，，同同時時也也為為加加工工時時的的定定位位基基準(zhǔn)準(zhǔn)互為為基基準(zhǔn)準(zhǔn)：：主軸軸頸頸和和前前端端錐錐孔孔外圓圓→頂頂尖尖孔孔→外外圓圓→→錐錐堵堵→→外外圓圓鉆頂頂尖尖孔孔車外外圓圓鉆通通孔孔、、車車錐錐孔孔精車車、、磨磨削削外外圓圓、、外外錐錐磨削削前前端端錐錐孔孔3加加工工順順序序的的確確定定加工工順順序序取取決決于于定定位位基基準(zhǔn)準(zhǔn)面面銑端端面面打打中中心心孔孔→粗車車外外圓圓→中中心心通通孔孔與與前前后后錐錐孔孔→→外外圓圓表表面面精精加加工工→→終終磨磨前前錐錐孔孔次要要表表面面的的加加工工：：外外圓圓表表面面半半精精加加工工后后、、磨磨削削之之前前熱處處理理工工序序：：正火火(退退火火)：：粗粗加加工工之之前前調(diào)質(zhì)質(zhì)：：半半精精加加工工之之前前淬火火：：磨磨削削之之前前CA6140車車床床主主軸軸加加工工順順序序：：銑銑端端面面打打中中心心孔孔→粗粗車車外外圓圓→→調(diào)調(diào)質(zhì)質(zhì)→→半半精精車車外外圓圓→→淬淬火火→→精精車車→→粗粗磨磨→→精精磨磨4主主軸軸外外圓圓表表面面的的車車削削車