《機(jī)械制造技術(shù)》課件1第5章

第5章典型航空零件加工5.1作動(dòng)筒加工5.2馬達(dá)殼加工5.3主動(dòng)正齒輪加工5.4齒桿加工

5.1作動(dòng)筒加工

5.1.1概述

作動(dòng)筒是飛機(jī)液壓系統(tǒng)中的一個(gè)元件，它用于完成飛機(jī)起落架、襟翼以及空氣剎車板的收放。另外，飛機(jī)上還有一些零件的結(jié)構(gòu)、形狀與作動(dòng)筒相類似，如起落架減振器和起落架穩(wěn)定緩沖器等。雖然這些零件的名稱與所起的作用不同，但它們具有共同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，如形狀呈空心圓柱形，孔深且壁厚較薄，內(nèi)、外圓表面之間位置要求嚴(yán)格，配合表面的精度與表面粗糙度要求很高，并且零件要求有很好的強(qiáng)度和耐磨性。5.1.2零件圖分析與研究

作動(dòng)筒零件簡(jiǎn)圖見圖5－1。圖5－1作動(dòng)筒零件簡(jiǎn)圖

4.設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

由零件圖可知，其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)徑向?yàn)閮?nèi)孔?125的軸線，軸向?yàn)榭卓诙嗣妗?.1.3零件工藝分析

1.毛坯選擇

零件由外筒與頭蓋焊接而成，外筒采用無縫鋼管，頭蓋采用模鍛件。這樣既能節(jié)省材料又能滿足零件的強(qiáng)度要求，同時(shí)也減輕了加工的勞動(dòng)量。但焊接件會(huì)引起零件的變形并產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，故將零件的加工分成兩段進(jìn)行。即在焊接前只對(duì)外筒和頭蓋進(jìn)行粗加工，焊接之后進(jìn)行熱處理。通過熱處理可以消除焊接時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，提高材料的強(qiáng)度和改善加工性。最后再進(jìn)行半精加工和精加工，以便消除焊接和熱處理后所產(chǎn)生的變形。

2.主要表面加工方法的選擇

由零件的功用可知，主要表面為內(nèi)圓?125、耳孔?62、外圓?131、外螺紋M135和內(nèi)螺紋M16。根據(jù)表面加工方法選擇的原則和該零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其主要表面的加工方法選擇如下。

1）內(nèi)圓?125的加工

內(nèi)圓?125設(shè)計(jì)要求精度為IT8級(jí)，表面粗糙度Ra=0.2μm，且表面上要求鍍鉻，鉻層厚度為20～30μm。從工藝角度看，零件經(jīng)焊接后成為盲孔，孔徑與孔深之比達(dá)4.4，所以表面的最終加工方法選用珩磨。為了保證鍍層的均勻性，鍍前內(nèi)孔表面也需進(jìn)行珩磨。

根據(jù)上述分析，內(nèi)圓?125表面的加工順序?yàn)椋虹M孔（達(dá)到IT9級(jí)，Ra=3.2μm）→磨孔（達(dá)到IT8級(jí)，Ra=0.8μm）→珩磨孔（達(dá)到IT8級(jí)，Ra=0.1μm）。在沒有珩磨設(shè)備時(shí)也可用拋光代替珩磨。

2）外圓?131的加工

外圓?131設(shè)計(jì)要求精度為IT9級(jí)，表面粗糙度Ra=0.8μm,所以表面的最終加工方法選用半精車。同時(shí)根據(jù)技術(shù)條件第(3)條要求，將M135螺紋也車出。

3）耳孔?62的加工

耳孔?62設(shè)計(jì)要求精度為IT7級(jí)，表面粗糙度Ra=1.6μm，所以表面的最終加工方法選用磨孔。其加工順序?yàn)椋恒@孔（頭蓋與外筒焊接前進(jìn)行）→擴(kuò)孔→磨孔。

3.定位基準(zhǔn)的選擇

根據(jù)定位基準(zhǔn)的選擇原則和零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用“互為基準(zhǔn)”原則進(jìn)行加工。即先以外圓定位加工內(nèi)孔，再以內(nèi)孔（倒角）定位加工外圓。這樣既符合基準(zhǔn)重合原則，又能保證其同軸度的要求。

4.加工階段的劃分

由于零件采用焊接方法將頭蓋和外筒組合在一起，自然就將其工藝過程分成兩段，即外筒與頭蓋的加工和組件的加工。

5.工序的集中與分散

由于零件的剛性較差（壁厚約為2mm），故采用分散的原則。

6.非機(jī)械加工工序的安排

1）熱處理工序

根據(jù)零件圖技術(shù)要求第(1)條，其熱處理采用調(diào)質(zhì)處理。考慮零件采用焊接工藝，為了消除焊接時(shí)所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，調(diào)質(zhì)處理安排在焊接之后、組件機(jī)械加工之前進(jìn)行。

2）特種檢驗(yàn)工序

該零件的材料為高強(qiáng)度合金結(jié)構(gòu)鋼，對(duì)應(yīng)力集中敏感性較強(qiáng)，在加工過程中容易產(chǎn)生裂紋，故要進(jìn)行磁力探傷，探傷工序安排在鍍鉻工序之前進(jìn)行。

3）表面處理工序

該零件內(nèi)孔要求鍍鉻，外表面要求涂漆。由于有鍍層的厚度要求，故鍍鉻工序安排在內(nèi)孔精加工之前進(jìn)行，而涂漆則安排在工藝過程的最后進(jìn)行。5.1.4作動(dòng)筒組件的加工工藝路線

作動(dòng)筒組件加工工藝路線安排如表5－1所示。表5－1作動(dòng)筒組件的加工工藝路線圖5－2車外圓倒角圖5－3車外圓 5.2馬達(dá)殼加工

5.2.1概述

箱殼類零件是機(jī)器或部件的安裝基礎(chǔ)零件。其結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜，主要表現(xiàn)在內(nèi)部呈腔形，且壁厚不均勻，剛度較低，安裝部位和基準(zhǔn)平面的加工精度要求較高。因此,箱殼類零件的加工難度較大，而且加工質(zhì)量對(duì)機(jī)器或部件的工作精度、使用性能和壽命都有一定的影響。下面以某航空儀表的馬達(dá)殼零件為例，介紹箱殼類零件加工中的主要工藝問題。5.2.2零件圖分析與研究

馬達(dá)殼為飛機(jī)三大航空儀表之一——陀螺地平儀中的零件，它與馬達(dá)蓋共同組成陀螺的內(nèi)環(huán)，其作用是安裝陀螺馬達(dá)，并使陀螺獲得空間的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，用于反映飛機(jī)在空中的各種飛行姿態(tài)。

1.構(gòu)形

馬達(dá)殼零件的結(jié)構(gòu)見圖5－4（圖中只標(biāo)注了部分尺寸）。由于該零件屬于飛機(jī)儀表中的零件，故對(duì)其重量和尺寸都有要求，主要表現(xiàn)在壁厚較薄，且材料選用ZL102（鋁合金）。為了保證鑲軸與螺紋襯套的耐磨性和耐蝕性，其材料選用2Cr13（不銹鋼）。鑲軸用于安裝軸承并使整個(gè)內(nèi)環(huán)支承在陀螺外環(huán)上。內(nèi)止口（58H7）與馬達(dá)蓋相配合，其內(nèi)部用于馬達(dá)定子與轉(zhuǎn)子線圈的安裝。凸臺(tái)外圓（39h6）用于安裝補(bǔ)償線圈，螺紋孔用于安裝液體開關(guān)和配重件。圖5－4馬達(dá)殼零件簡(jiǎn)圖

2.主要表面和精度要求

由上述零件功用可知，馬達(dá)殼的主要表面有鑲軸軸徑、止口與其端面、凸臺(tái)外圓與其端面、襯套螺紋孔等。其尺寸精度和表面粗糙度要求如表5－2所示。表5－2馬達(dá)殼主要表面的尺寸精度和表面粗糙度要求

3.技術(shù)條件

零件各主要表面之間的位置精度要求如下：

(1）兩側(cè)鑲軸軸徑的同軸度為?0.01mm。

(2）止口與襯套螺紋孔的同軸度為?0.02mm。

(3）y—y軸線對(duì)x—x軸線的對(duì)稱度為0.02mm。

(4）殼體上、下兩平面的平行度為0.02mm。

(5）止口平面對(duì)兩鑲軸軸線的平行度為0.03mm。在上述相互位置精度要求中，以第(1)、(3)條要求為主要要求。因?yàn)閮设傒S如果不同軸，裝配后則會(huì)造成軸承內(nèi)環(huán)傾斜(如圖5－5所示)，導(dǎo)致滾珠在滾道中運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，使摩擦力矩增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)有卡死的可能，從而影響儀表工作的可靠性。另外,鑲軸軸線與馬達(dá)轉(zhuǎn)子的中心線不相交時(shí)，轉(zhuǎn)子重心將偏離，這樣也會(huì)影響儀表工作的可靠性。如果要達(dá)到平衡，就需要增加配重。這樣不僅會(huì)使儀表的重量增加，同時(shí)由于繞框架軸線的慣性增加而惡化儀表的動(dòng)態(tài)性能，因此對(duì)這兩條要求要加以重點(diǎn)控制。圖5－5軸承內(nèi)環(huán)傾斜

4.設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

由馬達(dá)殼零件圖上的尺寸標(biāo)注與技術(shù)條件分析可知，該零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是止口的軸線和兩鑲軸的軸線。5.2.3零件工藝分析

1.毛坯選擇

由于零件的殼體材料設(shè)計(jì)要求為鑄造鋁合金（ZL102），鑲軸和襯套材料為不銹鋼（2Cr13），零件產(chǎn)量為批生產(chǎn)，加之零件壁厚比較薄，加工精度與表面粗糙度要求均較高等因素，因此毛坯采用壓力鑄造。

在進(jìn)行壓力鑄造時(shí)，先將鑲軸和襯套固定在鑄模上，然后進(jìn)行澆注。由于壓力鑄造的模具是金屬模具，精度較高，因此除零件的主要表面和螺紋孔等表面外，其它表面都不需要進(jìn)行機(jī)械加工，但需對(duì)毛坯進(jìn)行噴沙處理。

2.主要表面的加工方法

根據(jù)表面加工方法的選擇原則，馬達(dá)殼零件主要表面的加工方法選擇如表5－3所示。表5－3馬達(dá)殼零件主要表面的加工方法

3.加工階段的劃分

由于馬達(dá)殼零件的主要表面精度和位置精度要求高，表面粗糙度值要求小，而且加工中又需經(jīng)表面處理，因此整個(gè)加工過程大致可分為粗加工、半精加工、精加工三個(gè)加工階段。

4.定位基準(zhǔn)的選擇

根據(jù)馬達(dá)殼的結(jié)構(gòu)形式、精度要求和定位基準(zhǔn)的選擇原則，應(yīng)選其止口與鑲軸軸線作為主圖5－6馬達(dá)殼的輔助定位基準(zhǔn)要定位基準(zhǔn)，這樣做不僅符合基準(zhǔn)重合原則，同時(shí)使零件加工時(shí)安裝方便。

根據(jù)基準(zhǔn)加工先行的原則，首先應(yīng)加工出止口與其端面。而要加工止口與其端面，則必須先選擇加工止口與其端面用的定位基準(zhǔn)。但由于該零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，沒有合適的表面可以用做加工止口與其端面的定位基準(zhǔn)面。為了加工安裝方便，故利用零件的中心澆口作為輔助定位基準(zhǔn)（見圖5－6），在止口與其端面加工后再切除掉。

止口與其端面加工后，以它們?yōu)槎ㄎ换鶞?zhǔn)加工鑲軸的中心孔，這樣就為鑲軸的半精加工和精加工準(zhǔn)備了定位基準(zhǔn)。

5.非機(jī)械加工工序的安排

1)熱處理工序

由于馬達(dá)殼零件的毛坯采用壓力鑄造，為了適應(yīng)儀表在正、負(fù)溫條件下的工作要求，穩(wěn)定金相組織以及消除鑄造時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，故熱處理采用正、負(fù)溫時(shí)效。考慮該零件的加工余量小，且壁厚較薄，所以時(shí)效工序安排在粗加工之前進(jìn)行。

正、負(fù)溫時(shí)效時(shí)，先將零件毛坯置于180～250℃范圍內(nèi)保溫2～3小時(shí)，進(jìn)行正溫處理，然后再在-60～-50℃范圍內(nèi)保冷2～3小時(shí)，進(jìn)行負(fù)溫處理。

2)表面處理工序

該零件的非主要表面要求進(jìn)行化學(xué)氧化處理，其目的是為了防銹。為了保證主要表面的配合精度要求，同時(shí)防止表面處理過程中不當(dāng)操作所產(chǎn)生的變形，所以將表面處理工序安排在粗加工之后、半精加工之前進(jìn)行。5.2.4馬達(dá)殼零件的加工工藝路線

表5－4馬達(dá)殼零件的加工工藝路線

1.兩鑲軸的加工

由零件圖分析可知,兩鑲軸不僅有同軸度要求,且其軸線對(duì)止口與其端面有平行度要求。為了滿足上述設(shè)計(jì)要求,工序50選擇在精密雙軸鏜床上進(jìn)行,加工時(shí)工件以止口與其端面定位(見圖5－7),通過設(shè)備來滿足兩鑲軸同軸度和對(duì)止口與其端面平行度的要求。圖5－8為該工序所用的鏜床夾具。圖5－7鑲軸加工示意圖圖5－8鑲軸加工夾具加工前,先將夾具通過找正的方法安裝在機(jī)床上。夾具以定位銷7與機(jī)床工作臺(tái)配合,使夾具在機(jī)床上獲得正確的加工位置。圓柱銷5和止口與其端面配合,用于工件定位,螺釘8用于使工件角向定位。工件定位后,蓋上旋轉(zhuǎn)壓板4,并通過活節(jié)螺栓1和螺母擰緊,浮動(dòng)壓塊3即壓緊工件。機(jī)床兩主軸上裝有刀盤,根據(jù)被加工表面的數(shù)量,刀盤上裝有數(shù)把刀具,這些刀具是根據(jù)被加工表面的形狀與直徑大小而專門設(shè)計(jì)制造的。加工前,根據(jù)零件被加工表面各尺寸的大小,調(diào)整好各把刀具在刀盤上的軸向與徑向位置,并先進(jìn)行試切,再根據(jù)試切的結(jié)果,對(duì)刀具在刀盤上的徑向與軸向位置進(jìn)行微調(diào),直至加工出合格的零件為止。加工時(shí),開動(dòng)機(jī)床,兩動(dòng)力頭同時(shí)前進(jìn),主軸帶動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)進(jìn)行加工。由于加工前機(jī)床已經(jīng)調(diào)整好,當(dāng)加工至所需尺寸時(shí),動(dòng)力頭上的擋塊碰上行程開關(guān),動(dòng)力頭即自動(dòng)退回原位,加工過程結(jié)束。兩鑲軸在精密雙面鏜床上經(jīng)過初加工后，還需要經(jīng)過車削、套螺紋、磨削等工序才能達(dá)到其尺寸與表面粗糙度要求。為了保證兩鑲軸的同軸度要求，在后續(xù)加工工序中，采用同一基準(zhǔn)加工，即均采用中心孔作為定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工，如圖5－9所示。圖5－9鑲軸加工的定位基準(zhǔn)

2.襯套螺紋孔的加工

襯套螺紋孔與止口有同軸度要求（?0.02mm），為了達(dá)到這項(xiàng)要求，加工時(shí)零件使用車床夾具安裝，即采用止口與其端面定位，如圖5－10所示。零件的止口與可換定位軸3的凸臺(tái)相配合，夾緊則是通過回轉(zhuǎn)壓板6、壓塊7、螺栓5、滾花螺母4共同實(shí)現(xiàn)。加工時(shí)先用鏜刀鏜孔，然后攻絲。圖5－10車床夾具5.2.6馬達(dá)殼的檢驗(yàn)方法

1.兩鑲軸同軸度的檢驗(yàn)

如圖5－11所示，將零件置于偏擺儀上，用頂尖頂住中心孔，轉(zhuǎn)動(dòng)零件時(shí)以百分表分別測(cè)量鑲軸的外圓，若百分表指針的擺動(dòng)值在同軸度公差范圍內(nèi)即為合格。圖5－11鑲軸同軸度檢驗(yàn)圖

2.止口與襯套螺紋孔同軸度的檢驗(yàn)

如圖5－12所示，先將零件以止口定位放在專用的旋轉(zhuǎn)測(cè)具上，然后再將專用心棒旋入襯套螺紋孔中，用百分表觸及心棒的測(cè)量表面，測(cè)具帶動(dòng)零件慢慢旋轉(zhuǎn)，表針擺動(dòng)范圍在規(guī)定的公差范圍內(nèi)即為合格。圖5－12止口與襯套孔同軸度檢驗(yàn)圖

3.止口軸線對(duì)鑲軸軸線的對(duì)稱度檢驗(yàn)

如圖5－13所示，將零件頂在偏擺儀的頂尖之間，用直角尺靠緊止口處的端面，使其與水平面垂直，然后用百分表測(cè)出止口的最低點(diǎn)，記下讀數(shù)值，隨后將零件翻轉(zhuǎn)180°，重復(fù)上述動(dòng)作，找出兩次讀數(shù)的差值，若其差值在規(guī)定的范圍內(nèi)即為合格。圖5－13

X—Y軸線相交檢驗(yàn)圖 5.3主動(dòng)正齒輪加工

5.3.1概述

在機(jī)械產(chǎn)品中，齒輪是一種常見的機(jī)械零件之一，其功用就是按照規(guī)定的速比傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。

由于使用要求的不同,齒輪的結(jié)構(gòu)具有不同的形狀，但從工藝角度可將其看成是由齒圈和輪體兩部分構(gòu)成。

齒輪加工在生產(chǎn)中占有重要地位。隨著機(jī)械產(chǎn)品的飛速發(fā)展，對(duì)齒輪的要求越來越高，因此,合理地制訂齒輪工藝過程就成為一個(gè)十分重要的問題。下面以某航空發(fā)動(dòng)機(jī)的前機(jī)匣主動(dòng)正齒輪零件為例，介紹齒輪類零件加工中的主要工藝問題。5.3.2零件圖分析與研究

圖5－14為前機(jī)匣主動(dòng)正齒輪的零件簡(jiǎn)圖，該零件與發(fā)動(dòng)機(jī)前機(jī)匣中其它齒輪嚙合以傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)主軸的扭矩,生產(chǎn)類型為批生產(chǎn)。圖5－14主動(dòng)正齒輪零件簡(jiǎn)圖

1.構(gòu)形

由零件圖可知，該零件為一帶軸齒輪。其一端是外直齒輪與內(nèi)套齒，另一端則是階梯軸，在階梯軸上有漸開線花鍵以及螺紋，心部為空心。

2.主要表面及精度要求

主動(dòng)正齒輪零件的主要表面有內(nèi)、外齒，外圓(?30、?20、?16、?13.5)，花鍵以及螺紋。外圓的精度要求為IT6，表面粗糙度為0.8μm。

3.技術(shù)條件

(1）材料為18Cr2Ni4WA。

(2）細(xì)虛線之表面滲碳，滲碳層深度為0.5～0.8mm，端面及齒頂不小于0.3mm。

(3）滲碳表面硬度HRC＞58，非滲碳表面硬度HRC35～42。

(4）外圓(?20、?16、?13.5)以及內(nèi)、外花鍵對(duì)表面?30的同軸度要求分別為?0.03mm、?0.04mm和?0.05mm。

(5）端面?B對(duì)?30的垂直度為0.02mm。

(6）花鍵等分累積誤差為0.06mm。

(7）磁力探傷檢驗(yàn)。

(8）表面發(fā)藍(lán)。

4.設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

由零件圖可知，該零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是外圓?30的中心線和端面?B。同時(shí)，它們也是其裝配基準(zhǔn)。5.3.3零件工藝分析

1.毛坯選擇

根據(jù)正齒輪零件的功用、生產(chǎn)類型以及構(gòu)形等因素，其毛坯選用模鍛件。圖5－15為該齒輪的毛坯圖。圖5－15齒輪毛坯圖

2.加工方法的選擇

由于齒輪從工藝角度可分為輪體和齒圈兩部分，因此加工方法的選擇也分為兩部分。

根據(jù)零件加工方法選擇的基本原則，其加工方法如表5－5和表5－6所示。表5－5輪體的加工方法表5－6齒圈的加工方法

3.加工階段的劃分

由于該零件精度要求高，表面粗糙度值小，且齒形表面要求外硬內(nèi)韌，需要滲碳淬火，因而整個(gè)加工過程大致分為粗、半精、精三個(gè)加工階段。

4.定位基準(zhǔn)的選擇

1)精基準(zhǔn)的選擇

如前所述，由于軸徑各外圓都有同軸度要求，根據(jù)精基準(zhǔn)的選擇原則，加工時(shí)應(yīng)采用同一定位基準(zhǔn)，而且各個(gè)表面是在一次安裝中同時(shí)加工出來，故選擇兩頂尖孔定位。另外,根據(jù)加工方便和基準(zhǔn)重合的原則，選擇外圓?30與端面B作為內(nèi)、外齒加工的定位基準(zhǔn)。

2)粗基準(zhǔn)的選擇

因選擇粗基準(zhǔn)時(shí)要保證各表面加工余量均勻，并能將以后大部分工序所用的定位基準(zhǔn)首先加工出來的原則，結(jié)合齒輪毛坯的具體情況，選擇毛坯的桿身及臺(tái)階面作為粗基準(zhǔn)。

加工時(shí)先以桿身定位加工大端的外圓、端面、內(nèi)孔及內(nèi)斜面，然后加工小端端面和頂尖孔。為了減少工件的懸伸長(zhǎng)度，可仍以桿身定位，但此時(shí)粗基準(zhǔn)使用了兩次，會(huì)影響兩端頂尖斜面的同軸。也可以已加工好的大端內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)，但此時(shí)工件的懸伸長(zhǎng)度較長(zhǎng)，穩(wěn)定性較差。

5.熱處理工序的安排

由于該零件毛坯選用鍛件，為了消除內(nèi)應(yīng)力，故在粗加工之前進(jìn)行正?；幚?。

根據(jù)零件圖的要求，其齒圈部分要進(jìn)行滲碳淬火，因此對(duì)非滲碳表面需要進(jìn)行保護(hù)（鍍銅保護(hù)）?？紤]到滲碳淬火對(duì)加工的影響，故安排在半精加工階段中間進(jìn)行。5.3.4主動(dòng)正齒輪零件的加工工藝路線

主動(dòng)正齒輪零件的工藝過程大致安排如下：

毛坯（模鍛）→熱處理（正?；鞅砻娲旨庸ぁ鷿B碳表面半精加工→鍍銅→滲碳淬火→其它表面半精加工→各表面精加工→磁力探傷→發(fā)藍(lán)

其具體加工工藝路線如表5－7所示。表5－7主動(dòng)正齒輪零件的加工工藝路線 5.4齒桿加工

5.4.1概述

齒桿是某航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃油調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)轉(zhuǎn)速傳感器中的一個(gè)重要零件。轉(zhuǎn)速傳感器是用來限制航空發(fā)動(dòng)機(jī)油泵轉(zhuǎn)子的最大轉(zhuǎn)速，以防止發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)子超轉(zhuǎn)，同時(shí)還用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)中壓氣機(jī)的第五、八級(jí)放氣，以防止發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)出現(xiàn)喘振。綜上所述，轉(zhuǎn)速傳感器是保證航空發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工作的重要部件。5.4.2零件圖分析與研究

齒桿零件簡(jiǎn)圖如圖5－16所示。

1.構(gòu)形

齒桿屬軸類零件，由外圓、內(nèi)孔、齒條型面、螺紋型面、球面及平面等表面組成。此外，齒桿上還有10個(gè)油孔和供加工用的退刀槽。

2.主要表面

齒桿的外圓?T1與襯套的內(nèi)孔相配合，要求間隙為0.01～0.014mm，兩者之間有相對(duì)的軸向移動(dòng)。齒桿外圓T3與組件中的活塞相配合，并用螺母緊固。齒桿內(nèi)孔T2與組件中的活塞桿相配合，有軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)。齒條與齒輪相配合，決定齒桿的軸向移動(dòng)距離。四個(gè)?2.8H9油孔與Ⅳ—Ⅳ截面上的兩個(gè)小平面直接影響油路接通和關(guān)閉的一致性，從而決定轉(zhuǎn)速傳感器工作的準(zhǔn)確性。由上述分析可知，齒桿的主要表面有外圓?T1、?T3，內(nèi)孔T2，齒形表面，油孔和小平面等。3.尺寸精度和表面粗糙度要求表5－8齒桿零件的尺寸精度和表面粗糙度要求

4.形位公差要求

(1）表面?T2對(duì)?T1的跳動(dòng)不大于0.02mm。

(2）表面?T3對(duì)?T1的跳動(dòng)不大于0.05mm。

(3）表面?T2的圓柱度為0.002mm。

(4）4－?2.8H9孔邊緣應(yīng)位于?T2中心線垂直平面A上，允許偏移不大于0.02mm。

5.其它技術(shù)條件

(1）表面?T2、?T1氰化，氰化層深度為0.1～0.3mm，氰化表面硬度為HRC58～64，非氰化表面硬度為HRC28～42。

(2）材料：合金結(jié)構(gòu)鋼;牌號(hào)：12CrNi3A。

6.設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

由零件圖可知，齒桿軸向主要設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是端面T，因?yàn)楹芏啾砻媾cT面有尺寸聯(lián)系，且有一定的公差要求，并且外圓?T1對(duì)端面T又有較高的垂直度要求。齒桿徑向主要設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是外圓?T1的軸線，因?yàn)橥鈭A?T3及內(nèi)孔?T2均對(duì)T1有較高的同軸度要求。5.4.3現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)條件及生產(chǎn)類型

齒桿零件在某航空工廠的主要機(jī)械加工車間進(jìn)行生產(chǎn)，該車間的各類機(jī)床設(shè)備品種齊全。由于每臺(tái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)上只用1個(gè)齒桿，而目前該型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)量不大，因此該齒桿屬于小批生產(chǎn)類型。5.4.4零件工藝分析

1.毛坯的選擇

軸類零件的毛坯一般是根據(jù)生產(chǎn)類型、成本和其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來進(jìn)行選擇，最常見的是棒料和鍛件。對(duì)于強(qiáng)度要求較高的軸類零件，或者為了減少零件的加工余量，常采用鍛件，而其余情況則采用棒料。根據(jù)齒桿零件的結(jié)構(gòu)形狀和技術(shù)要求，該零件的毛坯選用棒料。

2.加工方法的選擇

加工方法選擇的是否恰當(dāng)不僅會(huì)影響零件的加工質(zhì)量，還會(huì)影響生產(chǎn)率和制造成本，因此加工方法的選擇在工藝設(shè)計(jì)中至關(guān)重要。但影響加工方法選擇的因素很多，因此要綜合考慮。根據(jù)齒桿零件的精度要求，其主要表面的加工方法選擇如表5－9所示。表5－9齒桿零件主要表面的加工方法

3.加工階段的劃分

由于齒桿零件的主要表面精度要求高、表面粗糙度值要求小，因此選用多種加工方法。加工時(shí)，在某些加工條件下零件的剛性比較差（如以內(nèi)孔定位加工外圓時(shí)），而且零件有局部氰化的處理要求，因此把整個(gè)齒桿零件的加工過程大致劃分為粗加工、半精加工、精加工三個(gè)加工階段。

4.工序的集中與分散

為了使每道工序所使用的設(shè)備與工裝比較簡(jiǎn)單，機(jī)床的調(diào)整工作簡(jiǎn)便，可采用工序分散的原則。

5.熱處理工序的安排

熱處理工序的數(shù)目及其在工藝路線中的位置安排主要根據(jù)熱處理的性質(zhì)和目的而定。

齒桿是用優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼12CrNi3A制成的重要航空附件。鑒于毛坯（圓棒料）的截面積較小以及粗加工時(shí)的切削余量不大等情況，為了改善粗加工時(shí)的加工性能和減少運(yùn)輸工作量，其預(yù)備熱處理選用正?；幚恚野才旁诖旨庸ぶ斑M(jìn)行。

齒桿的內(nèi)、外圓柱面?T1和?T2要求氰化，其目的是提高表面硬度，使其具有良好的耐磨性與耐蝕性，同時(shí)也能增加零件的抗疲勞強(qiáng)度。與滲碳相比，氰化時(shí)零件變形小，并且可以直接淬火，但淬火后硬度的提高會(huì)影響到切削加工。對(duì)于要求局部氰化的零件，對(duì)非氰化表面也要注意進(jìn)行保護(hù)，其保護(hù)方法與滲碳相同。結(jié)合齒桿零件的特點(diǎn)，氰化工序安排在半精加工之前進(jìn)行，非氰化表面的保護(hù)銅層可在半精加工階段中予以切除，淬火工序安排在精加工階段之前進(jìn)行，便于消除淬火后的變形。綜上所述，熱處理工序的位置安排如下：

正?；旨庸ぁ杌砻姘刖庸ぁ冦~→氰化→半精加工→淬火→精加工

6.定位基準(zhǔn)的選擇

定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中一個(gè)十分重要的問題。因?yàn)槎ㄎ换鶞?zhǔn)的選擇不僅會(huì)影響零件的加工質(zhì)量，而且還將影響工序的內(nèi)容和先后次序，所以制訂工藝過程時(shí)，一定要深入細(xì)致地研究，解決好定位基準(zhǔn)的選擇問題。

制訂工藝規(guī)程時(shí)，每一道機(jī)械加工工序都有定位基準(zhǔn)的選擇問題，應(yīng)首先從主要表面的最終加工工序入手，根據(jù)定位基準(zhǔn)的選擇原則、工序的加工要求與設(shè)備情況，選擇定位基準(zhǔn)，使工藝路線初具雛形，然后再?gòu)恼麄€(gè)工藝過程出發(fā)，進(jìn)一步使其完善。下面針對(duì)齒桿零件定位基準(zhǔn)的選擇分析如下。

1）基準(zhǔn)重合原則

由定位基準(zhǔn)的選擇原則可知，加工時(shí)應(yīng)盡量選零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，這樣可避免基準(zhǔn)不重合誤差，有利于精度要求的保證。例如，外圓?T3、內(nèi)孔?T2、油孔2－?3、4－?2.8以及齒形表面等的加工，均以外圓?T1和端面T作為定位基準(zhǔn)，使之與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相重合。

2）互為基準(zhǔn)加工

一般情況下，對(duì)于有內(nèi)、外表面加工要求的零件，生產(chǎn)中常采用互為基準(zhǔn)的方法，即在幾次安裝加工中，以相互表面作為加工時(shí)的定位基準(zhǔn)來保證相互位置精度要求。例如，為了保證內(nèi)孔?T2對(duì)外圓?T1的同軸度要求，加工內(nèi)孔?T2時(shí)以外圓?T1定位，加工外圓?T1時(shí)則以內(nèi)孔?T2定位。

這種方法可以獲得很高的位置精度，其原因如下：

（1)互為基準(zhǔn)不存在基準(zhǔn)不重合誤差，只有定位誤差。

（2）以孔作為定位基準(zhǔn)的定位誤差小，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造準(zhǔn)確。

3）一次安裝加工

一次安裝條件下的定位誤差對(duì)表面間的位置加工精度沒有影響，而位置加工精度主要決定于機(jī)床的幾何精度。因此，在零件結(jié)構(gòu)、剛性等允許的情況下，盡可能使用一次安裝加工，這對(duì)保證位置精度十分有利，如外圓?T3和端面?T的加工，又如油孔2－?3、4－?2.8使用同一夾具一次安裝加工等。

4）同一基準(zhǔn)加工

零件上有些表面可在幾次安裝中使用同一定位基準(zhǔn)來加工。例如,齒桿外圓?T3和?T1的加工，雖然是在不同的加工工序中進(jìn)行，但都可以用內(nèi)孔?T2來定位加工。這樣做的好處不僅在于減少了夾具的類型與數(shù)目，同時(shí)避免了因基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所引起的誤差，有利于精度的保證。但兩次安裝必然存在兩次定位誤差，為了減小兩次定位誤差對(duì)加工精度的影響，則需把定位基準(zhǔn)加工得很精確，使定位誤差的影響小于相對(duì)位置的允許誤差。5.4.5齒桿零件的加工工藝路線

在零件圖的研究和工藝分析的基礎(chǔ)上，即可制訂出零件的工藝過程方案，再通過實(shí)際生產(chǎn)的檢驗(yàn)，最后將零件的工藝過程定型并轉(zhuǎn)入正式生產(chǎn)。

某航空廠生產(chǎn)中采用的齒桿零件的加工工藝路線如表5－10所示。表5－10齒桿零件的加工工藝路線表5－10齒桿零件的加工工藝路線

表5－10齒桿零件的加工工藝路線

表5－10齒桿零件的加工工藝路線

表5－10齒桿零件的加工工藝路線

表5－10齒桿零件的加工工藝路線

表5－10齒桿零件的加工工藝路線

5.4.6齒桿零件的加工工藝路線分析