機(jī)械基礎(chǔ)第4章

1、第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝第第4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝 4.1軸類零件的加工軸類零件的加工 4.2支架、支架、 箱體類零件的加工箱體類零件的加工 4.3圓柱齒輪加工圓柱齒輪加工 4.4套筒類零件加工工藝套筒類零件加工工藝 4.5連桿加工連桿加工 思考與練習(xí)題思考與練習(xí)題 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝4.14.1軸類零件的加工軸類零件的加工4.1.14.1.1軸類零件的分類、技術(shù)要求軸類零件的分類、技術(shù)要求軸是機(jī)械加工中常見的典型零件之一。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件,以傳遞扭矩。按結(jié)構(gòu)形式不同,軸可以分為階梯軸、錐度

2、心軸、光軸、空心軸、曲軸、凸輪軸、偏心軸、各種絲杠等,如圖41所示。其中具有等強(qiáng)度特征階梯傳動軸應(yīng)用較廣,其加工工藝能較全面地反映軸類零件的加工規(guī)律和共性。根據(jù)軸類零件的功用和工作條件,其技術(shù)要求主要在以下方面: 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝圖41常見軸的類型 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝(1)尺寸精度:軸類零件的主要表面常為兩類:一類是與軸承的內(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IT5IT7;另一類為與各類傳動件配合的軸頸,即配合軸頸,其精度稍低,常為IT6IT9。(2)幾何形狀精度:主要指軸頸表面、外圓錐面、

3、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。其誤差一般應(yīng)限制在尺寸公差范圍內(nèi)。對于精密軸,需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀精度。(3)相互位置精度:包括內(nèi)、外表面、重要軸面的同軸度、圓的徑向跳動、重要端面對軸心線的垂直度、端面間的平行度等。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝(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)性來確定。支承軸頸常為0.21.6m,傳動件配合軸頸為0.43.2m。(5)其他:熱處理、倒角、倒棱及外觀修飾等要求。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝4.1.24.1.2軸類零件的材料、毛坯及熱處理軸類零件的材料、毛坯及熱處理軸類零件材料

4、: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;對高速、重載的軸,選用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼或38CrMoAl氮化鋼。軸類毛坯:常用圓棒料和鍛件,大型軸或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸采用鑄件。毛坯經(jīng)過加熱鍛造后,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。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝熱處理方面: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)一般安排在粗車之后、半精車之前,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,

5、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。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝4.1.34.1.3軸類零件的裝夾方式軸類零件的裝夾方式軸類零件的裝夾方式有如下幾類:(1)采用兩中心孔定位: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)一次裝夾加工多個(gè)表面。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)備工作也相對復(fù)雜,常常以支承軸頸定位,車(鉆)中心錐孔,再以中心孔定位,精車外圓,以外圓定位,粗磨錐孔,以中心孔定位,精磨外圓,最后以

6、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。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝(2)用外圓表面定位:對于空心軸或短小軸等不可能用中心孔定位的情況,可用軸的外圓面定位、夾緊并傳遞扭矩。一般采用三爪卡盤、四爪卡盤等通用夾具,或各種高精度的自動定心專用夾具,如液性塑料薄壁定心夾具、膜片卡盤等。(3)用各種堵頭或拉桿心軸定位裝夾:加工空心軸的外圓表面時(shí),常用帶中心孔的各種堵頭或拉桿心軸來裝夾工件。小錐孔時(shí)常用堵頭;大錐孔時(shí)常用帶堵頭的拉桿心軸,如圖42所示。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝圖42堵頭與拉桿心軸 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件

7、加工工藝4.1.4軸類零件工藝過程示例WTHZ1.CA6140車床主軸技術(shù)要求及功用圖43所示為CA6140車床主軸零件簡圖。由零件簡圖可知,該主軸呈階梯狀,其上有裝夾支承軸承,傳動件的圓柱、圓錐面,裝夾滑動齒輪的花鍵,裝夾卡盤及頂尖的內(nèi)外圓錐面,聯(lián)接緊固螺母的螺旋面,通過棒料的深孔等。下面介紹主軸各主要部分的作用及技術(shù)要求。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝(1)支承軸頸。主軸二個(gè)支承軸頸A、B圓度公差為0.005mm,徑向跳動公差為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)橹鬏S支承軸頸是用來裝夾支承軸承,是主軸

8、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。(2)端部錐孔。主軸端部內(nèi)錐孔(莫氏6號)對支承軸頸A、B的跳動在軸端面處公差為0.005mm,離軸端面300mm處公差為0.01mm,錐面接觸率70%,表面粗糙度Ra為0.4m,硬度要求4550HRC。該錐孔是用來裝夾頂尖或工具錐柄的,其軸心線必須與兩個(gè)支承軸頸的軸心線嚴(yán)格同軸,否則會使工件(或工具)產(chǎn)生同軸度誤差。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝(3)端部短錐和端面。頭部短錐C和端面D對主軸二個(gè)支承軸頸A、B的徑向圓跳動公差為0.005mm,表面粗糙度Ra為0.4m。它是裝夾卡盤的定位面。為保證卡盤的定心精度,

9、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。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝圖436140車床主軸簡圖 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝(4)空套齒輪軸頸?？仗X輪軸頸對支承軸頸A、B的徑向圓跳動公差為0.005mm。由于該軸頸是與齒輪孔相配合的表面,對支承軸頸應(yīng)有一定的同軸度要求,否則引起主軸傳動嚙合不良。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速很高時(shí),還會影響齒輪傳動平穩(wěn)性并產(chǎn)生噪聲。(5)螺紋。主軸上螺旋面的誤差是造成壓緊螺母端面跳動的原因之一,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過大時(shí),會使被壓緊的滾動軸承內(nèi)環(huán)的軸心線產(chǎn)生傾斜,從而引起主軸的徑向圓跳動。

10、 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝2.2.主軸加工的要點(diǎn)與措施主軸加工的要點(diǎn)與措施主軸加工的主要問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支承軸頸的位置精度。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。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,如圖44所示。機(jī)床上有兩個(gè)獨(dú)立的砂輪架,精磨在兩個(gè)工位上進(jìn)行。工位精磨前

11、、后軸頸錐面,工位用角度成形砂輪,磨削主軸前端支承面和短錐面。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝圖44組合磨主軸加工示意圖 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝主軸錐孔相對于支承軸頸的位置精度是靠采用支承軸頸A、B作為定位基準(zhǔn),而讓被加工主軸裝夾在磨床工作臺上加工來保證。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A、B達(dá)到一定的精度。主軸錐孔的磨削一般采用專用夾具,如圖45所示。夾具由底座1、支架2及浮動夾頭3三部分組成,兩個(gè)支架固定在底座上,作為工件定位基準(zhǔn)面的兩段軸頸放在支架的兩個(gè)V形塊上,V形塊鑲有硬質(zhì)合金,

12、以提高耐磨性,并減少對工件軸頸的劃痕,工件的中心高應(yīng)正好等于磨頭砂輪軸的中心高,否則將會使錐孔母線呈雙曲線,影響內(nèi)錐孔的接觸精度。后端的浮動卡頭用錐柄裝在磨床主軸的錐孔內(nèi),工件尾端插于彈性套內(nèi),用彈簧將浮動卡頭外殼連同工件向左拉,通過鋼球壓向鑲有硬質(zhì)合金的錐柄端面,限制工件的軸向竄動。采用這種聯(lián)接方式,可以保證工件支承軸頸的定位精度不受內(nèi)圓磨床主軸回轉(zhuǎn)誤差的影響,也可減少機(jī)床本身振動對加工質(zhì)量的影響。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝圖45磨主軸錐孔夾具 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝3.CA61403.CA6140車床主軸加工定位基準(zhǔn)的選擇車床主軸加工定位基準(zhǔn)的

13、選擇主軸加工中,為了保證各主要表面的相互位置精度,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。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,有利于保證加工面間的位置精度,所以主軸在粗車之前應(yīng)先加工頂尖孔。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝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。如車小端120錐孔和大端莫氏6號內(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)加工出來的外圓柱面為定位

14、基準(zhǔn)面(因支承軸頸系外錐面不便裝夾);在精車各外圓(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;在粗磨莫氏6號內(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112錐面時(shí),再次用錐堵頂尖孔定位;最后精磨莫氏6號錐孔時(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,都將使主軸的加工精度提高一步。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝4.4.主要加工表面加工工序安排主要加工表面加工工序安排CA6140車床主軸主要加工表面是 75h5、 80h5、 90g5、 100h7軸頸,兩支承軸頸及大頭錐孔。它們加工的尺寸精度在IT5IT7之間,表面粗糙

15、度Ra為0.40.8m。主軸加工工藝過程可劃分為三個(gè)加工階段,即粗加工階段(包括銑端面、加工頂尖孔、粗車外圓等);半精加工階段(半精車外圓,鉆通孔,車錐面、錐孔,鉆大頭端面各孔,精車外圓等);精加工階段(包括精銑鍵槽,粗、精磨外圓、錐面、錐孔等)。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝在機(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,即粗車調(diào)質(zhì)(預(yù)備熱處理)半精車精車淬火-回火(最終熱處理)粗磨精磨。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝綜上所述,主軸主要表面的加工順序安排如下:外圓表面粗加工(以頂尖孔定位)外圓表面半精加工(以

16、頂尖孔定位)鉆通孔(以半精加工過的外圓表面定位)錐孔粗加工(以半精加工過的外圓表面定位,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)。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝當(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。對主軸來說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程中損傷已精加工過的主要表面。對凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、鍵槽等,都應(yīng)安排在淬火

17、前加工。非淬硬表面上螺孔、鍵槽等一般在外圓精車之后,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,就不會影響螺紋的加工精度 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝5.5.主軸加工工藝過程主軸加工工藝過程表41列出了CA6140車床主軸的加工工藝過程。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝表41大批生產(chǎn)CA6140車床主軸工藝過程 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(jī) 3 熱處理 正火 4 鋸頭 5

18、 銑端面鉆中心孔 毛坯外圓 中心孔機(jī)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（配 120 錐堵，涂色法檢查接觸率50%） 兩端支承軸頸 臥式車床 12 車大端錐孔 車大端錐孔 （配莫氏6號錐堵，涂色法檢查接觸率30%） 、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（90g5、短錐及莫氏 6 號錐孔） 高頻

19、淬火設(shè)備 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝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、100h7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（重配莫氏 6號錐堵，涂色法檢查接觸率40%） 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 80h5 及M115mm 外圓 立式銑床 20 車螺紋 車三處螺紋（與螺母配車） 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

20、粗磨兩處 112 外錐面 錐堵頂尖孔 專用組合磨床 23 精磨外錐面 精磨兩處兩處 112 外錐面、D 端面及短錐面 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（卸堵，涂色法檢查接觸率70%） 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(yàn) 按圖樣要求全部檢驗(yàn) 前支承軸頸及 5h5 外圓 專用檢具 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝4.1.54.1.5軸類零件的檢驗(yàn)軸類零件的檢驗(yàn)(1)加工中的檢驗(yàn):自動測量裝置,作為輔助裝置裝夾在機(jī)床上。這種檢驗(yàn)方式能在不影響加工的情況下,根據(jù)測量結(jié)果主動地控制機(jī)床的工

21、作過程,如改變進(jìn)給量,自動補(bǔ)償?shù)毒吣p,自動退刀、停車等,使之適應(yīng)加工條件的變化,防止產(chǎn)生廢品,故又稱為主動檢驗(yàn)。主動檢驗(yàn)屬在線檢測,即在設(shè)備運(yùn)行,生產(chǎn)不停頓的情況下,根據(jù)信號處理的基本原理,掌握設(shè)備運(yùn)行狀況,對生產(chǎn)過程進(jìn)行預(yù)測預(yù)報(bào)及必要調(diào)整。在線檢測在機(jī)械制造中的應(yīng)用越來越廣。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝(2)加工后的檢驗(yàn):單件小批生產(chǎn)中,尺寸精度一般用外徑千分尺檢驗(yàn);大批大量生產(chǎn)時(shí),常采用光滑極限量規(guī)檢驗(yàn);長度大而精度高的工件可用比較儀檢驗(yàn);表面粗糙度可用粗糙度樣板進(jìn)行檢驗(yàn);要求較高時(shí)則用光學(xué)顯微鏡或輪廓儀檢驗(yàn)。圓度誤差可用千分尺測出的工件同一截面內(nèi)直徑的最大差值之半來

22、確定,也可用千分表借助V形鐵來測量,若條件許可,可用圓度儀檢驗(yàn)。圓柱度誤差通常用千分尺測出同一軸向剖面內(nèi)最大與最小值之差的方法來確定。主軸相互位置精度檢驗(yàn)一般以軸兩端頂尖孔或工藝錐堵上的頂尖孔為定位基準(zhǔn),在兩支承軸頸上方分別用千分表測量。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝4.1.64.1.6細(xì)長軸加工問題難點(diǎn)和工藝措施細(xì)長軸加工問題難點(diǎn)和工藝措施“車工怕細(xì)長,磨工怕薄片”。通常,長徑比(LD,即長度與直徑之比值)大于20的軸稱為細(xì)長軸。這類零件由于長徑比大,剛性差等自身結(jié)構(gòu)原因,在切削過程中容易產(chǎn)生彎曲變形和振動,而且由于加工中切削用量較小,連續(xù)切削時(shí)間長,毛坯精度差、刀具磨損量

23、大等原因,故不易獲得良好的加工精度和表面質(zhì)量。相應(yīng)地,車削細(xì)長軸對刀具、機(jī)床、輔助工具、切削用量、工藝安排、操作技能等都有較高的要求。某種程度上,細(xì)長軸加工是考核操作工人綜合技術(shù)水平的一個(gè)指標(biāo)。為了保證加工質(zhì)量并提高工效,細(xì)長軸車削通常采取以下措施: 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝(1)改進(jìn)裝夾方法。如圖46所示,細(xì)長軸車削常采用“一夾一頂”的裝夾方法。夾持端應(yīng)避免工件夾緊時(shí)被卡爪壓壞,工件外圓與卡爪之間可以墊上彈性開口環(huán)或細(xì)金屬絲。頂端需采用軸向浮動活頂尖,目的在于工件在受熱膨脹伸長時(shí),頂尖能軸向退讓,減小工件的彎曲。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝圖46細(xì)長

24、軸的裝夾 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝(2)采中心架、跟刀架。中心架、跟刀架都可使細(xì)長軸車削時(shí)提高工藝系統(tǒng)剛性,防止工件彎曲變形和抵消加工時(shí)徑向切削分力的影響,減少振動和工件彎曲變形。使用中心架或跟刀架都須注意支承爪與工件表面接觸良好,中心與機(jī)床頂尖中心等高,若有磨損,應(yīng)及時(shí)調(diào)整;對于跟刀架,粗車時(shí),應(yīng)跟在車刀之后軸向行進(jìn);而精車時(shí),跟刀架應(yīng)行進(jìn)在車刀之前,以免對已加工面造成劃傷而降低表面粗糙度。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝(3)改變軸向進(jìn)給方向。細(xì)長軸車削時(shí),使中托板由床頭移向尾座,如圖47,刀具施加于工件上的軸向力朝向尾座,使得刀具施加于工件的軸向力由

25、原來正向車削的壓力變?yōu)閷ぜ睦?利于工件軸線在加工中變直,減少工件彎曲變形。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝圖47反向進(jìn)給車削 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝(4)合理選擇刀具幾何參數(shù)。為減少切削力和降低切削熱,車刀前角應(yīng)選擇較大值,常取01530;增大主偏角,常取r7590;車刀前面應(yīng)開有斷屑槽,以便較好地?cái)嘈?刃傾角不宜正得太大,盡量使切屑流向待加工表面。(5)采用雙刀對車。延伸小刀臺,裝夾刀尖相對的兩把車刀進(jìn)行同步車削,一方面互相抵消切削徑向力,另一方面可提高加工效率。注意兩把刀尖在裝夾時(shí)沿工件軸向方向適當(dāng)錯(cuò)開23mm,而且對面的車刀前刀面向下(參見第

26、八章內(nèi)容)。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝4.24.2支架、箱體類零件的加工支架、箱體類零件的加工4.2.14.2.1支架、箱體類零件的特點(diǎn)及加工要求支架、箱體類零件的特點(diǎn)及加工要求支架、箱體類零件通常作為裝配時(shí)的基準(zhǔn)零件如圖48所示。它們將軸、套、軸承、齒輪和端蓋等零件裝配聯(lián)結(jié)起來,使其保持正確的相互位置關(guān)系,以傳遞轉(zhuǎn)矩或改變轉(zhuǎn)速來完成所需的運(yùn)動或動力。因此,支架、箱體類零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇、加工質(zhì)量對機(jī)器的工作精度、使用性能和壽命都有較大影響。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝圖48支架、箱體類零件示例 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝箱體

27、零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn):多為鑄造件,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,壁薄且不均勻,加工部位多,加工難度大。箱體零件的主要技術(shù)要求:軸頸支承孔孔徑精度及相互之間的位置精度,定位銷孔的精度與孔距精度;主要平面的精度;表面粗糙度等。箱體零件材料及毛坯:箱體零件常選用灰鑄鐵,汽車、摩托車的曲軸箱選用鋁合金作為曲軸箱的主體材料,其毛坯一般采用壓鑄件,因曲軸箱是大批大量生產(chǎn),且毛坯的形狀復(fù)雜,故采用壓鑄毛坯,鑲套與箱體在壓鑄時(shí)鑲嵌成一體。壓鑄的毛坯精度高,加工余量小,有利于機(jī)械加工。為減少毛坯鑄造時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力,箱體鑄造后應(yīng)安排人工時(shí)效。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝1.1.孔徑精度孔徑精度孔徑的尺寸誤差和幾何形狀誤

28、差會使軸承與孔配合不良?？讖竭^大,配合過松,使主軸軸線不穩(wěn)定,并降低了支承剛度,易產(chǎn)生振動和噪聲;孔徑過小,使配合過緊,軸承將變形而不能正常運(yùn)轉(zhuǎn),縮短壽命。裝軸承的孔不圓,也使軸承外環(huán)變形而引起主軸的跳動。從以上分析可知,對孔的精度要求較高。主軸孔的尺寸精度為IT6級,其余孔為IT6IT7,孔的幾何形狀精度除作特殊規(guī)定外,一般都在尺寸公差范圍內(nèi)。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝2.2.孔與孔的位置精度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軸線垂直度誤差,會使軸和軸承裝配到箱體上而歪斜,致使主軸產(chǎn)生徑向跳動和軸向竄動,同時(shí)也使溫升增高,加劇軸承磨損?？紫档钠叫卸日`差

29、會影響齒輪的嚙合質(zhì)量。一般同軸上各孔的同軸度約為最小孔尺寸公差。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝3.3.孔和平面的位置精度孔和平面的位置精度一般都要規(guī)定主要孔和主軸箱裝夾基面的平行度要求,它們決定了主軸與床身導(dǎo)軌的位置關(guān)系,這項(xiàng)精度是在總裝通過刮研來達(dá)到的。為減少刮研工作量,一般都要規(guī)定軸線對裝夾基面的平行度公差。在垂直和水平兩個(gè)方向上只允許主軸前端向上和向前。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝4.4.主要平面的精度主要平面的精度裝配基面的平面度誤差影響主軸箱與床身連接時(shí)的接觸剛度,若在加工過程中作為定位基準(zhǔn)時(shí),還會影響軸孔的加工精度。因此規(guī)定底面和導(dǎo)向面必須平直

30、和相互垂直。其平面度、垂直度公差等級為5級。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝5.5.表面粗糙度表面粗糙度重要孔和主要表面的表面粗糙度會影響連接面的配合性質(zhì)或接觸剛度,其具體要求一般用Ra值來評價(jià)。主軸孔Ra為0.4m,其他各縱向孔Ra為0.6m,孔的內(nèi)端面Ra為3.2m,裝配基準(zhǔn)面和定位基準(zhǔn)面Ra為0.632.5m,其他平面Ra為2.510m。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝4.2.24.2.2箱體類零件工藝過程特點(diǎn)分析箱體類零件工藝過程特點(diǎn)分析以圖411所示某減速箱為例說明箱體類零件的加工工藝。1.1.零件特點(diǎn)零件特點(diǎn)一般減速箱為了制造與裝配的方便,常做成可剖

31、分的,這種箱體在礦山、冶金和起重運(yùn)輸機(jī)械中應(yīng)用較多。剖分式箱體也具有一般箱體結(jié)構(gòu)特點(diǎn),如壁薄、中空、形狀復(fù)雜,加工表面多為平面和孔。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝減速箱體的主要加工表面可歸納為以下三類:(1)主要平面。箱蓋的對合面和頂部方孔端面、底座的底面和對合面、軸承孔的端面等。(2)主要孔。軸承孔( 150H7、 90H7)及孔內(nèi)環(huán)槽等。(3)其他加工部分。聯(lián)接孔、螺孔、銷孔、斜油標(biāo)孔以及孔的凸臺面等。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝2.2.工藝過程設(shè)計(jì)考慮要素工藝過程設(shè)計(jì)考慮要素根據(jù)減速箱體剖分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工表面的要求,在編制工藝過程時(shí)應(yīng)注意以下問題:

32、(1)加工過程的劃分。整個(gè)加工過程可分為兩大階段,即先對箱蓋和底座分別進(jìn)行加工,然后再對裝合好的整個(gè)箱體進(jìn)行加工合件加工。為兼顧效率和精度,孔和面的加工需粗精分開。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝(2)箱體加工工藝的安排。安排箱體的加工工藝,應(yīng)遵循先面后孔的工藝原則,對剖分式減速箱體還應(yīng)遵循組裝后鏜孔的原則。因?yàn)槿绻幌葘⑾潴w的對合面加工好,軸承孔就不能進(jìn)行加工。另外,鏜軸承孔時(shí),必須以底座的底面為定位基準(zhǔn),所以底座的底面也必須先加工好。由于軸承孔及各主要平面都要求與對合面保持較高的位置精度,所以在平面加工方面,應(yīng)先加工對合面,再加工其他平面,體現(xiàn)先主后次原則。 第第4 4章典

33、型零件加工工藝章典型零件加工工藝(3)箱體加工中的運(yùn)輸和裝夾。箱體的體積、重量較大,故應(yīng)盡量減少工件的運(yùn)輸和裝夾次數(shù)。為了便于保證各加工表面的位置精度,應(yīng)在一次裝夾中盡量多加工一些表面。工序安排相對集中。箱體零件上相互位置要求較高的孔系和平面,一般盡量集中在同一工序中加工,以減少裝夾次數(shù),從而減少裝夾誤差的影響,有利于保證其相互位置精度要求。(4)合理安排時(shí)效工序。一般在毛坯鑄造之后安排一次人工時(shí)效即可。對一些高精度或形狀特別復(fù)雜的箱體,應(yīng)在粗加工之后再安排一次人工時(shí)效,以消除粗加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,保證箱體加工精度的穩(wěn)定性。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝3.3.剖分式減速箱體加

34、工定位基準(zhǔn)的選擇剖分式減速箱體加工定位基準(zhǔn)的選擇(1)粗基準(zhǔn)的選擇。一般箱體零件的粗基準(zhǔn)都用它上面的重要孔和另一個(gè)相距較遠(yuǎn)的孔作為粗基準(zhǔn),以保證孔加工時(shí)余量均勻，剖分式箱體最先加工的是箱蓋或底座的對合面。由于分離式箱體軸承孔的毛坯孔分布在箱蓋和底座兩個(gè)不同部分上,因而在加工箱蓋或底座的對合面時(shí),無法以軸承孔的毛坯面作粗基準(zhǔn),而是以凸緣的不加工面為粗基準(zhǔn),即箱蓋以凸緣面A,底座以凸緣面B為粗基準(zhǔn)。這樣可保證對合面加工凸緣的厚薄較為均勻,減少箱體裝合時(shí)對合面的變形。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝(2)精基準(zhǔn)的選擇。常以箱體零件的裝配基準(zhǔn)或?qū)ｉT加工的一面兩孔定位,使得基準(zhǔn)統(tǒng)一。剖分

35、式箱體的對合面與底面(裝配基面)有一定的尺寸精度和相互位置精度要求;軸承孔軸線應(yīng)在對合面上,與底面也有一定的尺寸精度和相互位置精度要求。為了保證以上幾項(xiàng)要求,加工底座的對合面時(shí),應(yīng)以底面為精基準(zhǔn),使對合面加工時(shí)的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合;箱體裝合后加工軸承孔時(shí),仍以底面為主要定位基準(zhǔn),并與底面上的兩定位孔組成典型的一面兩孔定位方式。這樣,軸承孔的加工,其定位基準(zhǔn)既符合基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則,也符合基準(zhǔn)重合的原則,有利于保證軸承孔軸線與對合面的重合度及與裝配基準(zhǔn)面的尺寸精度和平行度。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝4.4.支架零件的加工示例支架零件的加工示例以圖49所示的單孔支架為例,支架

36、剛性較好,技術(shù)要求也不高,在加工過程中不必粗、精加工分開,除毛坯進(jìn)行退火外,不必再安排時(shí)效處理。該支架的工藝過程如下:鑄造毛坯-退火-劃支承孔、底面、端面及凸臺的加工線-加工底面-加工支承孔-劃螺釘孔加工線-鉆螺釘孔和锪凸臺-檢驗(yàn)，這是單孔支架的典型工藝過程。其中關(guān)鍵是如何保證支承孔與底面的距離和平行度要求。小型支架支承孔的加工通常在車床或銑床上進(jìn)行。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝圖49支架零件圖 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝在車床上加工支承孔的方法如圖410所示。以支架底面定位,用壓板螺栓將其輕輕壓緊在彎板夾具上,轉(zhuǎn)動主軸,用劃針盤按支承孔的加工線找正工件

37、。若孔的位置不正,可逐步調(diào)整彎板在花盤上的上下位置或工件在彎板上的前后位置,直到轉(zhuǎn)動主軸時(shí)劃針尖能與支承孔加工線基本一致時(shí)為止。這時(shí),支承孔軸線與底面的距離(即中心高度)是依靠劃線和找正來保證的,找正之后將壓板壓緊即可加工。在車床上加工支承孔,擴(kuò)大孔徑方便,只需沿橫向進(jìn)給加大切深即可。這種方法不易準(zhǔn)確保證支承孔軸線與底面的距離,多用于中心高為未注公差尺寸的成對使用的單孔小支架加工。圖49所示支架的工藝過程卡片見表42。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝圖410在車床上加工支架支承孔 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝表42支架體零件的加工工藝過程 工序號 工種 工 序

38、 內(nèi) 容 設(shè)備 1 鑄造 鑄造毛坯 2 熱處理 退火 3 鉗工 劃線。劃出支承孔的十字中心線及孔線，劃底面，左端面及16凸臺和10 凸臺加工線。 4 刨削 刨底面 牛頭刨床 5 車削 保證支承孔與底面的距離為 70mm，鉆、鏜30 支承孔到圖樣規(guī)定尺寸，并在一次裝夾中車支承孔的左端面。 6 鉗工 在底面上劃16 和10 的兩個(gè)螺釘孔線 車床 7 鉗工 鉆10 和16 兩個(gè)螺釘孔及反锪兩個(gè)凸臺 鉆床 8 檢驗(yàn) 檢驗(yàn) 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝5.減速箱體加工的工藝過程示例減速箱體加工的工藝過程示例 圖411減速箱體結(jié)構(gòu)簡圖第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝表表43

39、減速箱體機(jī)械加工工藝過程減速箱體機(jī)械加工工藝過程 序號 工序名稱 工序內(nèi)容 加工設(shè)備 1 鑄造 鑄造毛坯 2 熱處理 人工時(shí)效 3 油漆 噴涂底漆 4 劃線 箱蓋：根據(jù)凸緣面 A 劃對合面加工線；劃頂部 C 面加工線；劃軸承孔兩端面加工線 底座：根據(jù)凸緣面 B 劃對合面加工線；劃底面 D 加工線；劃軸承孔兩端面加工線 劃線平臺 5 刨削 箱蓋：粗、精刨對合面；粗、精刨頂部 C 面 底座：粗、精刨對合面；粗精刨底面 D 牛頭刨床或龍門刨床 6 劃線 箱蓋：劃中心十字線，各聯(lián)接孔、銷釘孔、螺孔、吊裝孔加工線 底座：劃中心十字線；底面各聯(lián)接孔、油塞孔、油標(biāo)孔加工線 劃線平臺 7 鉆削 箱蓋：按劃線鉆

40、各聯(lián)接孔，并锪平；鉆各螺孔的底孔、吊裝孔 底座：按劃線鉆底面上各聯(lián)接孔、油塞底孔、油標(biāo)孔，各孔端锪平；將箱蓋與底座合在一起，按箱蓋對合面上已鉆的孔，鉆底座對合面上的聯(lián)接孔，并锪平 搖臂鉆床 8 鉗工 對箱蓋、底座各螺孔攻螺紋；鏟刮箱蓋及底座對合面；箱蓋與底座合箱；按箱蓋上劃線配鉆、鉸二銷孔，打入定位銷 9 銑削 粗、精銑軸承孔端面 端面銑床 10 鏜削 粗、精鏜軸承孔；切軸承孔內(nèi)環(huán)槽 臥式鏜床 11 鉗工 去毛刺、清洗、打標(biāo)記 12 油漆 各不加工外表面 13 檢驗(yàn) 按圖樣要求檢驗(yàn) 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝6.6.箱體零件的檢驗(yàn)箱體零件的檢驗(yàn)表面粗糙度檢驗(yàn)通常用目測或樣板

41、比較法,只有當(dāng)Ra值很小時(shí),才考慮使用光學(xué)量儀或作用粗糙度儀;孔的尺寸精度:一般用塞規(guī)檢驗(yàn);單件小批生產(chǎn)時(shí)可用內(nèi)徑千分尺或內(nèi)徑千分表檢驗(yàn);若精度要求很高可用氣動量儀檢驗(yàn)。平面的直線度:可用平尺和厚薄規(guī)或水平儀與橋板檢驗(yàn)。平面的平面度:可用自準(zhǔn)直儀或水平儀與橋板檢驗(yàn),也可用涂色檢驗(yàn)。同軸度檢驗(yàn):一般工廠常用檢驗(yàn)棒檢驗(yàn)同軸度?？组g距和孔軸線平行度檢驗(yàn):根據(jù)孔距精度的高低,可分別使用游標(biāo)卡尺或千分尺,也可用塊規(guī)測量。三坐標(biāo)測量機(jī)可同時(shí)對零件的尺寸、形狀和位置等進(jìn)行高精度的測量。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝4.2.34.2.3箱體零件的高效自動化加工箱體零件的高效自動化加工單件箱體

42、的生產(chǎn),常常通過劃線找正在普通鏜床、銑床和鉆床加工工件。加工部位多、裝夾次數(shù)多,勞動量大,工序分散,設(shè)備數(shù)目多,占用場地大,參與人員多,生產(chǎn)周期長,生產(chǎn)效率低,管理混亂、成本高。對于中小批量生產(chǎn)普通機(jī)床單機(jī)作業(yè)難于適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效低成本的要求。而越來越多常用加工中心等數(shù)控設(shè)備。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝圖412所示為臥式加工中心的結(jié)構(gòu)示意圖。加工中心是一種高效數(shù)控機(jī)床,一臺加工中心可以完成多臺普通(數(shù)控)機(jī)床才能完成的工作。其特點(diǎn)是加工工件只需一次裝夾,就可連續(xù)自動對工件各個(gè)表面進(jìn)行銑削、鉆削、擴(kuò)孔、鉸孔、攻螺紋、鏜孔、锪端面等多個(gè)工步的工作,而且各工序可按任意順

43、序安排,工序高度集中。由于加工中心具有刀庫,自動換刀裝置和回轉(zhuǎn)工作臺或分度裝置,因而在加工過程中能自動更換刀具,滿足不同表面加工的需要。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝圖412臥式加工中心結(jié)構(gòu)示意圖 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝“加工中心”不僅生產(chǎn)效率高、加工精度高,而且適應(yīng)范圍廣、靈活性極大,設(shè)備的利用率高。使用加工中心可以減少專用夾具的設(shè)計(jì)、制造等工作,因而可縮短新產(chǎn)品的試制周期,簡化生產(chǎn)管理。加工中心還是柔性制造系統(tǒng)(FMS)、集成制造系統(tǒng)(CIMS)的基本執(zhí)行單元,通過加工中心的信息化管理,配合物料流裝置等可以實(shí)現(xiàn)高度柔性化、自動化、無人化作業(yè)。普通加

44、工中心對箱體加工靠換刀進(jìn)行,一般每次只能對一個(gè)表面進(jìn)行加工,而且換刀還需時(shí)間,工作臺與主軸箱的相對移動也存在誤差,因而也不太適應(yīng)箱體大批大量生產(chǎn)。但高速加工中心設(shè)備正越來越多地使用于箱體零件的批量生產(chǎn)中。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝大批大量生產(chǎn)要求效率高,質(zhì)量穩(wěn)定,常常采用多軸、多工位組合機(jī)床(見圖413),結(jié)合物料輸送裝置組成的自動流水線進(jìn)行。就單臺多工位多軸組合機(jī)床而言,多軸組合箱體僅在一個(gè)工位一次進(jìn)給可對數(shù)個(gè)甚至幾十個(gè)孔加工。孔距尺寸精度由高精度多孔鏜模保證。不僅孔系的加工,而且平面和一些次要孔的加工,以及加工過程中加工面的調(diào)換、工件的翻轉(zhuǎn)和工件的輸送等輔助動作,都無

45、需工人直接操作,整個(gè)過程按照一定的生產(chǎn)節(jié)拍自動地、順序地進(jìn)行,如圖414所示。此形式不僅大大提高了勞動生產(chǎn)率,降低了成本和減輕了工人的勞動強(qiáng)度,而且能較好地保證工件加工質(zhì)量的一致性和互換性,對操作工人的技術(shù)水平、熟練程度的要求都不需太高。組合機(jī)床自動線已在摩托車、汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)等大批大量生產(chǎn)的行業(yè)中獲得廣泛應(yīng)用。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝圖413在組合機(jī)床上用鏜模加工孔系 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝圖414組合機(jī)床自動線加工箱體示意圖 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝4.34.3圓柱齒輪加工圓柱齒輪加工1.1.齒輪概述齒輪概述齒輪是

46、機(jī)械工業(yè)的標(biāo)志,它是用來按規(guī)定的速比傳遞運(yùn)動和動力的重要零件,在各種機(jī)器和儀器中應(yīng)用非常普遍。1)圓柱齒輪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和分類齒輪的結(jié)構(gòu)形狀按使用場合和要求不同而變化,圖415所示是常用圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)形式,其分為:盤形齒輪(圖a單聯(lián)、b雙聯(lián)、c三聯(lián))、內(nèi)齒輪(圖d)、連軸齒輪(圖e)、套筒齒輪(圖f)、扇形齒輪(圖g)、齒條(圖h)、裝配齒輪(圖i)。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝圖415圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)形式 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝2)圓柱齒輪的精度要求齒輪自身的精度影響其使用性能和壽命,通常對齒輪的制造提出以下精度要求:(1)運(yùn)動精度。確保齒輪準(zhǔn)確的傳遞運(yùn)動

47、和恒定的傳動比,要求最大轉(zhuǎn)角誤差不能超過相應(yīng)的規(guī)定值。(2)工作平穩(wěn)性。要求傳動平穩(wěn),振動、沖擊、噪聲小。(3)齒面接觸精度。為保證傳動中載荷分布均勻,齒面接觸要求均勻,避免局部載荷過大、應(yīng)力集中等造成過早磨損或折斷。(4)齒側(cè)間隙。要求傳動中的非工作面留有間隙以補(bǔ)償溫升、彈性形變和加工裝配的誤差并利于潤滑油的儲存和油膜的形成。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝3)齒輪材料、毛坯和熱處理(1)材料選擇:根據(jù)使用要求和工作條件選取合適的材料,普通齒輪選用中碳鋼和中碳合金鋼,如40、45、50、40MnB、40Cr、45Cr、42SiMn、35SiMn2MoV等;要求高的齒輪可選取2

48、0Mn2B、18CrMnTi、30CrMnTi、20Cr等低碳合金鋼;對于低速輕載的開式傳動可選取ZG40、ZG45等鑄鋼材料或灰口鑄鐵;非傳力齒輪可選取尼龍、夾布膠木或塑料。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝(2)齒輪毛坯:毛坯的選擇取決于齒輪的材料、形狀、尺寸、使用條件、生產(chǎn)批量等因素,常用的毛坯種類有:鑄鐵件:用于受力小、無沖擊、低速的齒輪;棒料:用于尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、受力不大的齒輪;鍛坯:用于高速重載齒輪;鑄鋼坯:用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸較大不宜鍛造的齒輪。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝(3)齒輪熱處理:在齒輪加工工藝過程中,熱處理工序的位置安排十分重要,它直

49、接影響齒輪的力學(xué)性能及切削加工的難易程度。一般在齒輪加工中有兩種熱處理工序:毛坯熱處理。為了消除鍛造和粗加工造成的殘余應(yīng)力，改善齒輪材料內(nèi)部的金相組織和切削加工性能,在齒輪毛坯加工前后安排的預(yù)先熱處理正火或調(diào)質(zhì)。齒面熱處理。為了提高齒面硬度,增加齒輪的承載能力和耐磨性而進(jìn)行的齒面高頻淬火、滲碳淬火、氮碳共滲和滲氮等熱處理工序,安排在滾、插、剃齒之后,珩、磨齒之前。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝2.圓柱齒輪齒面(形)加工方法按齒面形成的原理不同,齒面加工可以分為兩類方法:一類是成形法,用與被切齒輪齒槽形狀相符的成形刀具切出齒面,如銑齒、拉齒和成型磨齒等;另一類是展成法,齒輪刀具

50、與工件按齒輪副的嚙合關(guān)系作展成運(yùn)動,工件的齒面由刀具的切削刃包絡(luò)而成,如滾齒、插齒、剃齒、磨齒和珩齒等。加工原理及裝備詳見本書第二章典型表面加工。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝3.圓柱齒輪零件加工工藝過程示例1)工藝過程示例圓柱齒輪的加工工藝過程一般應(yīng)包括以下內(nèi)容:齒輪毛坯加工、齒面加工、熱處理工藝及齒面的精加工。在編制齒輪加工工藝過程中,常因齒輪結(jié)構(gòu)、精度等級、生產(chǎn)批量以及生產(chǎn)環(huán)境的不同,而采用各種不同的方案。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝圖416為一直齒圓柱齒輪的簡圖,表44列出了該齒輪機(jī)械加工工藝過程。從中可以看出,編制齒輪加工工藝過程大致可劃分如下幾

51、個(gè)階段:齒輪毛坯的形成:鍛件、棒料或鑄件;粗加工:切除較多的余量;半精加工:車,滾、插齒面;熱處理:調(diào)質(zhì)、滲碳淬火、齒面高頻淬火等;精加工:精修基準(zhǔn)、精加工齒面(磨、剃、珩、研、拋等)。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝圖416直齒圓柱齒輪零件圖 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝表44直齒圓柱齒輪加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn) 1 鍛造 毛坯鍛造 2 熱處理 正火 3 粗車 粗車外形、各處留加工余量 2mm 外圓和端面 4 精車 精車各處，內(nèi)孔至84.8,留磨削余量 0.2mm，其余至尺寸 外圓和端面 5 滾齒 滾切齒面，留磨齒余量 0.250.

52、3mm 內(nèi)孔和端面 A 6 倒角 倒角至尺寸（倒角機(jī)） 內(nèi)孔和端面 A 7 鉗工 去毛刺 8 熱處理 齒面：HRC52 9 插鍵槽 至尺寸 內(nèi)孔和端面 A 10 磨平面 靠磨大端面 A 內(nèi)孔 11 磨平面 平面磨削 B 面 端面 A 12 磨內(nèi)孔 磨內(nèi)孔至85H5 內(nèi)孔和端面 A 13 磨齒 齒面磨削 內(nèi)孔和端面 A 14 檢驗(yàn) 終結(jié)檢驗(yàn) 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝2)齒輪加工工藝過程分析(1)定位基準(zhǔn)的選擇。對于齒輪定位基準(zhǔn)的選擇常因齒輪的結(jié)構(gòu)形狀不同,而有所差異。帶軸齒輪主要采用頂尖定位,孔徑大時(shí)則采用錐堵。頂尖定位的精度高,且能做到基準(zhǔn)統(tǒng)一。帶孔齒輪在加工齒面時(shí)常采用

53、以下兩種定位、夾緊方式:以內(nèi)孔和端面定位。即以工件內(nèi)孔和端面聯(lián)合定位,確定齒輪中心和軸向位置,并采用面向定位端面的夾緊方式。這種方式可使定位基準(zhǔn)、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)重合,定位精度高,適于批量生產(chǎn)。但對夾具的制造精度要求較高。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝以外圓和端面定位。工件和夾具心軸的配合間隙較大,用千分表校正外圓以決定中心的位置,并以端面定位，從另一端面施以夾緊。這種方式因每個(gè)工件都要校正,故生產(chǎn)效率低。它對齒坯的內(nèi)、外圓同軸度要求高,而對夾具精度要求不高,故適于單件、小批量生產(chǎn)。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝(2)齒輪毛坯的加工。齒面加工前的

54、齒輪毛坯加工,在整個(gè)齒輪加工工藝過程中占有很重要的地位,因?yàn)辇X面加工和檢測所用的基準(zhǔn)必須在此階段加工出來。無論從提高生產(chǎn)率,還是從保證齒輪的加工質(zhì)量,都必須重視齒輪毛坯的加工。在齒輪的技術(shù)要求中,應(yīng)注意齒頂圓的尺寸精度要求,因?yàn)辇X厚的檢測是以齒頂圓為測量基準(zhǔn)的,齒頂圓精度太低,必然使所測量出的齒厚值無法正確反映齒側(cè)間隙的大小。所以,在這一加工過程中應(yīng)注意下列三個(gè)問題: 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝當(dāng)以齒頂圓直徑作為測量基準(zhǔn)時(shí),應(yīng)嚴(yán)格控制齒頂圓的尺寸精度。保證定位端面和定位孔或外圓相互的垂直度。提高齒輪內(nèi)孔的制造精度,減小與夾具心軸的配合間隙。第第4 4章典型零件加工工藝章典型

55、零件加工工藝(3)齒端的加工。齒輪的齒端加工有倒圓、倒尖、倒棱和去毛刺等方式,如圖417所示。倒圓、倒尖后的齒輪在換擋時(shí)容易進(jìn)入嚙合狀態(tài),減少撞擊現(xiàn)象。倒棱可除去齒端尖邊和毛刺。圖418是用指狀銑刀對齒端進(jìn)行倒圓的加工示意圖。倒圓時(shí),銑刀高速旋轉(zhuǎn),并沿圓弧作擺動,加工完一個(gè)齒后,工件退離銑刀,經(jīng)分度再快速向銑刀靠近加工下一個(gè)齒的齒端。齒端加工必須在齒輪淬火之前進(jìn)行,通常都在滾(插)齒之后,剃齒之前安排齒端加工。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝圖417齒端加工形式 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝圖418齒端倒圓工藝 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝4

56、.44.4套筒類零件加工工藝套筒類零件加工工藝4.4.14.4.1套筒零件概述套筒零件概述1.1.零件功用及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)零件功用及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)套筒類零件在機(jī)械工程中應(yīng)用較廣,主要起支承或?qū)蜃饔?例如各類發(fā)動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)上的氣缸套,液壓系統(tǒng)中的油缸、模具導(dǎo)桿導(dǎo)向套,鉆削夾具的鉆套、各類自動定心夾具的定位夾具套筒、鏜床主軸鏜套以及支承回轉(zhuǎn)軸的各種形式的滑動軸承等,其基本結(jié)構(gòu)形式如圖419所示。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝圖419套筒類零件的結(jié)構(gòu)形式 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝套筒類零件的結(jié)構(gòu)與尺寸隨用途而異,但多數(shù)套筒結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn):外圓直徑d一般小于其長度,通常

57、:L/d20mm),一般選用帶孔的鑄件,鍛件或無縫鋼管。孔徑較小時(shí),可選用棒料或?qū)嵭蔫T件。在大批大量生產(chǎn)時(shí),為節(jié)省原材料,提高生產(chǎn)率,也可用冷擠壓,粉末冶金工藝制造精度較高的毛坯.套筒類零件一般選用鋼、鑄鐵,青銅或黃銅、優(yōu)質(zhì)合金鋼、巴氏合金等材料?；瑒虞S承宜選用銅料,有些要求較高的滑動軸承,為節(jié)省貴重材料而采用雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu),即用離心鑄造法在鋼或鑄鐵套筒的內(nèi)壁上澆注一層巴氏合金等材料,用來提高軸承壽命。有些強(qiáng)度和硬度要求較高的(如伺服閥的閥套,鏜床主軸套筒)則選用優(yōu)質(zhì)合金鋼(如18CrNiWA,38CrMoAlA)。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝4.4.24.4.2套筒類零件

58、加工工藝過程示例套筒類零件加工工藝過程示例套筒類零件主要加工內(nèi)孔、外圓表面,其加工的主要矛盾是如何保證內(nèi)孔與外圓的同軸度以及端面與內(nèi)、外圓軸心線的垂直度要求。由于此類零件壁薄在加工中容易變形,因此要采取適當(dāng)措施防止由于變形而出現(xiàn)誤差。其基本加工方法(鉆孔、擴(kuò)孔,鏜孔,鉸孔,磨外圓與內(nèi)孔,研磨,配磨、珩磨以及冷擠壓等)在第二章已有敘述。1.1.加工工藝過程示例加工工藝過程示例對于圖420所示的滑動式導(dǎo)套,重點(diǎn)考慮其形狀精度和位置精度的要求,總的工藝過程為:備料內(nèi)外表面粗加工精加工半精加工熱處理精加工光整加工;其具體工藝過程如表45所示。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝圖420滑動

59、式導(dǎo)套零件圖 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝表4-5 小批量的導(dǎo)套加工工藝過程 工序名稱 工序內(nèi)容 使用設(shè)備 1 下料 鋸床 2 車外圓、鉆鏜內(nèi)孔 1 車端面，保證長度 82mm 2 鉆通孔至23 3 粗車外圓至38.4 并倒角 4 鏜孔至24.6 及油槽至 26.6 5 鏜2632 孔至尺寸 普通車床 3 半精車外圓、倒圓 半精車小外圓37.5 至尺寸 車端面至尺寸 80 倒圓弧 R2 普通車床 4 檢驗(yàn) 5 熱處理 保證滲碳層深度 0.81.2mm,硬度 HRC5862 6 磨削內(nèi)、外圓 磨大外圓至38r6 磨內(nèi)孔至25，留研磨余量 0.01 萬能磨床 7 研磨內(nèi)孔 研磨2

60、5 內(nèi)孔至尺寸 研磨 R2 圓弧 車床 8 檢驗(yàn) 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝2.2.防止零件變形的措施防止零件變形的措施套筒類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是壁厚度較薄,易變形,在機(jī)械加工中常因夾緊力、切削力、內(nèi)應(yīng)力和切削熱等因素的影響而產(chǎn)生變形。故在加工時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):為減少切削力和切削熱的影響,粗、精加工應(yīng)分開進(jìn)行。使粗加工產(chǎn)生的變形在精加工中可以得到糾正。加工中冷卻、潤滑需充分。 第第4 4章典型零件加工工藝章典型零件加工工藝在工藝上采取措施減少夾緊力的影響:改變夾緊力的方法即將徑向夾緊改為軸向夾緊,如圖421。如果需要徑向夾緊時(shí),應(yīng)盡可能使徑向夾緊力均勻,如使用過渡套或彈簧套夾緊