《機(jī)械制造基礎(chǔ)》課件-04篇 第二單元 典型表面與典型零件的加工工藝

04篇

機(jī)械零件制造工藝第二單元

典型表面與典型零件的加工工藝教學(xué)目標(biāo):1.能分析典型表面的加工工藝

2.能分析典型零件的加工工藝過程

3.能確定零件的毛坯類型及其制造方法

4.能選擇零件的定位基準(zhǔn)和加工裝備

5.能擬定零件的工藝路線，設(shè)計(jì)零件的加工工序

6.能編寫零件的機(jī)械加工工藝文件教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn):1.典型表面的加工工藝

2.典型零件的加工工藝過程

3.確定零件的毛坯類型及其制造方法

4.選擇零件的定位基準(zhǔn)和加工裝備

5.擬定零件的工藝路線，設(shè)計(jì)零件的加工工序

6.零件的機(jī)械加工工藝文件的填寫4.2.1典型表面的加工工藝一、外圓加工外圓面是指各種軸、盤類、套筒以及大型筒體等回轉(zhuǎn)體零件的主要表面，常用的加工方法有車削、磨削及光整加工。外圓加工方法的選擇如表4-7所示。二、孔加工孔是盤類、套類、支架類、箱體和大型筒體等零件的重要表面之一。孔加工方法有鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、锪孔、拉孔、鏜孔、磨孔、光整加工等。常用孔加工方案的選擇如表4-8所示。三、平面加工平面是盤形與板形零件的主要表面，也是箱體、導(dǎo)軌及支架類零件的主要表面之一。其加工方法主要有車削、銑削、刨削、拉削、磨削及光整加工等。平面加工方案的選擇如表4-9所示。四、成形面加工成形面有回轉(zhuǎn)成形面、直線成形面、立體成形面、復(fù)合運(yùn)動(dòng)成形表面等。成形面加工方法有簡單刀具加工、成形刀具加工、展成法加工等。曲面是最典型的成形面，常用加工方法的選擇如表4-10所示。4.2.2典型零件的加工工藝過程以典型的軸類零件的加工工藝過程為例。4.2.2.1分析軸類零件的技術(shù)資料軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和異形軸等，如圖4-20所示。二、軸類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)軸類零件常見的形狀是階梯軸，其長度大于直徑，主體由多段不同直徑的回轉(zhuǎn)體組成。軸上一般有軸頸、軸肩、鍵槽、螺紋、擋圈槽、銷孔、內(nèi)孔、螺紋孔等要素，以及中心孔、退刀槽、倒角、圓角等機(jī)械加工工藝結(jié)構(gòu)。三、軸類零件的材料制造軸類零件的材料一般為碳鋼，其中45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼最為常用。對(duì)于受力較小或者不重要的軸，可采用普通碳素鋼Q235-A等。外形較復(fù)雜的軸一般采用高強(qiáng)度鑄鐵或者球墨鑄鐵。4.2.2.2確定傳動(dòng)軸的生產(chǎn)類型一、計(jì)算傳動(dòng)軸的生產(chǎn)綱領(lǐng)已知：（１）產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)Q＝150臺(tái)／年；（２）每臺(tái)產(chǎn)品中傳動(dòng)軸的數(shù)量ｎ＝１件／臺(tái)；（３）傳動(dòng)軸的備品百分率ａ＝5%；（４）傳動(dòng)軸的廢品百分率ｂ＝0.5%；傳動(dòng)軸的生產(chǎn)綱領(lǐng)計(jì)算如下：

N=150X1X(1+5%+0.5%)=158（件/年）二、確定傳動(dòng)軸的生產(chǎn)類型及其工藝特征（以圖4-21傳動(dòng)軸零件圖為例）傳動(dòng)軸屬于中型機(jī)械類零件。根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)（158件／年）及零件類型（中型機(jī)械），根據(jù)機(jī)械加工工藝歸類的通常慣例，傳動(dòng)軸的生產(chǎn)類型一般歸為小批生產(chǎn)，其工藝特征見表4-11。圖4-21傳動(dòng)軸零件圖4.2.2.3確定軸類零件的毛坯類型及其制造方法一、選擇傳動(dòng)軸毛坯類型及其制造方法傳動(dòng)軸的制造材料通常采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼45，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》中軸類零件常用毛坯類型可確定，可選用型材或者鍛件毛坯類型。此處傳動(dòng)軸的毛坯選用鍛件，采用自由鍛造的方法來制造。二、繪制傳動(dòng)軸毛坯簡圖１.確定傳動(dòng)軸毛坯的余量根據(jù)《自由鍛件機(jī)械加工余量計(jì)算公式》中階梯軸的自由鍛造機(jī)械加工余量計(jì)算公式（Ｄ＜65mm時(shí)，按65mm計(jì)算，Ｌ＜300mm時(shí)，按300mm計(jì)算），傳動(dòng)軸鍛件余量計(jì)算如下：

=6.56（mm）傳動(dòng)軸毛坯的余量取整數(shù)7mm。２.繪制傳動(dòng)軸毛坯簡圖傳動(dòng)軸毛坯簡圖的繪制方法和步驟如表4-18。4.2.2.4選擇軸類零件的定位基準(zhǔn)和加工裝備一、軸類零件粗基準(zhǔn)的選擇（１）以毛坯表面作為定位基準(zhǔn)。（２）按粗基準(zhǔn)選擇原則考慮。（３）軸類零件的粗加工，可選擇外圓表面作為定位粗基準(zhǔn)，以此定位加工兩端面和中心孔，為后續(xù)工序準(zhǔn)備精基準(zhǔn)。二、軸類零件精基準(zhǔn)的選擇軸類零件精基準(zhǔn)的選擇如下：①當(dāng)不能用兩端中心孔定位（如帶內(nèi)孔的軸）時(shí)，可采用外圓表面或者外圓表面與孔一端口作為精基準(zhǔn)。②軸類零件的加工，多以軸兩端的中心孔作為定位精基準(zhǔn)。三、軸類零件加工裝備的選擇１.機(jī)床夾具的分類（１）通用夾具（２）專用夾具（３）組合夾具２.車床常用夾具及夾緊方法車床常用夾具及夾緊方法見表4-19。３.車床常用夾具的特點(diǎn)工件的裝夾方法大體上可分為卡盤裝夾、傳動(dòng)軸裝夾、頂尖裝夾三種。（１）卡盤裝夾卡盤主要有三爪自定心卡盤、四爪單動(dòng)卡盤及花盤等種類。其結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖4-23所示。（2）傳動(dòng)軸裝夾盤套類工件以孔為定位基準(zhǔn)，通常采用傳動(dòng)軸進(jìn)行裝夾，易于保證外圓、內(nèi)孔和端面之間的位置精度。如圖4-24所示為常用的圓柱傳動(dòng)軸與花鍵傳動(dòng)軸。（3）頂尖裝夾雙頂尖裝夾見表4-19，主要適用于較長的軸類工件（4＜長徑比＜15）。加工細(xì)長軸（長徑比＞15）時(shí)，為減小工件振動(dòng)和彎曲變形，常用中心架或者跟刀架作輔助支承，以增加工件的剛性，表4-19所示為最常用的車削裝夾方法。四、傳動(dòng)軸的定位基準(zhǔn)和加工裝備1.選擇傳動(dòng)軸的粗基準(zhǔn)和夾緊方案選擇毛坯φ51外圓作為粗基準(zhǔn)，能方便地加工兩端面和中心孔，可以盡快獲得精基準(zhǔn)，如圖4-25所示。2.選擇傳動(dòng)軸的精基準(zhǔn)和夾緊方案根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，考慮選擇傳動(dòng)軸的軸線作為定位精基準(zhǔn)是最理想的，即采用兩端中心孔作為精基準(zhǔn)，如圖4-26所示。3.選擇傳動(dòng)軸的加工裝備根據(jù)傳動(dòng)軸的工藝特性，加工設(shè)備采用通用機(jī)床，即普通車床、立式銑床、萬能磨床。工藝裝備采用通用夾具（三爪卡盤及頂尖）、通用刀具（標(biāo)準(zhǔn)車刀、鍵槽銑刀、砂輪等）、通用量具（游標(biāo)卡尺、外徑千分尺等）。4.2.2.5擬定軸類零件的工藝路線一、軸類零件表面常用的加工方法１.軸類零件外圓的加工方法（１）車削加工（２）磨削加工２.軸類零件鍵槽的加工方法二、加工階段的劃分（１）加工階段按加工性質(zhì)和作用的不同可分為粗加工、半精加工和精加工三個(gè)階段。（２）劃分加工階段的作用①避免粗加工時(shí)切削力所引起的變形及較大的夾緊力對(duì)精加工的影響。②避免加工殘余應(yīng)力釋放過程中引起工件的變形。③熱處理工序的安排要求。④便于精密機(jī)床長期保持精度。⑤及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，避免不必要的損失。三、切削加工順序的安排原則（１）按“先基面、后其他”的順序，先加工基準(zhǔn)表面，后加工其他表面。（２）按“先主后次、先粗后精”的原則。（３）對(duì)于與主要表面有位置要求的次要表面，應(yīng)安排在主要表面加工之后再加工。（４）除各工序操作者自檢外，零件全部加工結(jié)束之后應(yīng)單獨(dú)安排檢驗(yàn)工序。五、擬定傳動(dòng)軸的工藝路線1.確定軸各表面的加工方法根據(jù)加工表面的精度和表面粗糙度要求，通過查《工藝設(shè)計(jì)手冊》“外圓表面加工方案”可得各加工表面的加工方案，詳見表4-22。2.初步擬定傳動(dòng)軸機(jī)械加工工藝路線①劃分加工階段根據(jù)以上相關(guān)知識(shí)和分析可知，傳動(dòng)軸主要表面的加工可劃分為粗加工、半精加工和精加工三個(gè)階段。②安排加工順序先以φ51作為基準(zhǔn)粗加工兩端中心孔（精基準(zhǔn)），加工兩端中心孔前需車平兩端面。③初步擬定工藝路線4.2.2.6設(shè)計(jì)軸類零件的加工工序一、時(shí)間定額

時(shí)間定額是指在一定的生產(chǎn)條件下，規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所消耗的時(shí)間。二、時(shí)間定額及其組成時(shí)間定額由基本時(shí)間、輔助時(shí)間、布置工作地時(shí)間、休息和生理需要的時(shí)間、準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間組成。三、時(shí)間定額的制定方法１.經(jīng)驗(yàn)估算法；２.統(tǒng)計(jì)分析法；３.類比法；４.技術(shù)定額法。四、設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸的加工工序1.確定傳動(dòng)軸各工序加工余量及工序尺寸傳動(dòng)軸的加工過程、各工序尺寸及其公差、毛坯尺寸見表4-23，并如圖4-29所示。2.計(jì)算傳動(dòng)軸各工序工時(shí)定額因傳動(dòng)軸為小批生產(chǎn)，可采