機械制造工藝(微課版)教案項目4箱體類零件機械加工工藝規(guī)程編制與實施

1《機械制造工藝》教學(xué)設(shè)計方案授課時間授課班級所屬項目學(xué)習(xí)任務(wù)上課地點項目4箱體零件機械加工工藝編制與實施課時6最終目標能合理編制箱體零件的機械加工工藝規(guī)程并實施，加工出合格的零件1．能正確分析箱體零件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求2．能根據(jù)實際生產(chǎn)需要合理選用機床、工裝(含機床附件)，合理選擇金屬切削教學(xué)目標加工參數(shù)進行平面與孔系的加工3．能合理進行箱體零件精度檢驗促成目標4．能考慮加工成本，對零件的機械加工工藝過程進行優(yōu)化設(shè)計5．能合理編制箱體零件機械加工工藝規(guī)程，正確填寫機械加工工藝文件6．能查閱并貫徹相關(guān)國家標準和行業(yè)標準7．能進行相關(guān)設(shè)備的常規(guī)維護與保養(yǎng)，執(zhí)行安全文明生產(chǎn)8．能注重培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)與良好習(xí)慣教學(xué)過程設(shè)計任務(wù)引入編制圖4.2所示矩形墊塊的機械加工工藝規(guī)程并實施。零件材料為HT200，生產(chǎn)類型為坯：110mm×50mm×60mm的矩形鑄件)。相關(guān)知識相關(guān)知識平面加工的常用方法有刨削、銑削和磨削三種。刨削和銑削常用于平面的粗加工和半精(1)刨削與插削。①刨削。在刨床上用刨刀切削加工工件稱為刨削加工。刨削主要用來加工各種平面、溝及成形面等。a.刨床。刨削加工可以在牛頭刨床或龍門刨床上進行。2按加工表面分類，刨刀可分為平面刨刀、溝槽刨刀；按加工方式分類，刨刀可分為普通刨刀、偏刀、角度偏刀、切刀、彎切刀等。ii．刨刀的選用。刨刀的刀頭材料主要根據(jù)工件材料而定。c.矩形工件的裝夾方法。矩形工件刨削加工時，應(yīng)根據(jù)其形狀、大小選擇安裝方法。對于小型工件，通常采用平口虎鉗進行裝夾。當工件寬度大于鉗口張開尺寸或平口鉗難以夾持時，可采用角鐵裝夾，還可以使用T型螺栓和壓板將工件直接固定在工作臺上。i．刨床結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整、操作方便，刨刀制造、刃磨、安裝容易，加工費用低。ii．刨刀只在一個運動方向上進行切削，返回時不進行切削，空行程損失大，且加工時通的生產(chǎn)率并不比銑削低。②插削。插削和刨削的切削方式基本相同，只是插削是在豎直方向進行的，主要用于單(2)銑削。所謂銑削，就是以銑刀旋轉(zhuǎn)做主運動，工件或銑刀做進給運動的切削加工方①銑床及其附件。銑床是用銑刀進行切削加工的機床，用途極為廣泛。銑床工作時，主常用的銑床是升降臺銑床，其主要特征是有沿床身垂直導(dǎo)軌運動的升降臺，工作臺可隨著升降臺做上下(垂直)運動，工作臺在升降臺上還可做縱向和橫向運動。調(diào)整X6132型臥式萬能升降臺銑床b臥式升降臺銑床的主要區(qū)別僅在于其主軸軸線與臺臺面垂直。i．立銑頭與機床床身成一整體，這種立式銑床剛性較好，但加工范圍較小。3以適應(yīng)銑削各種角度面、橢圓孔等工件，在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。X立式升降臺銑床c.龍門銑床。龍門銑床是一種大型高效能通用機床，主要用于加工各類大型工件上的平面、溝槽，可對工件進行粗銑、半精銑和精銑加工。其主參數(shù)是工作臺面的寬度。具有三個銑頭的中型龍門銑床d.銑床附件及其選用。銑床配備有多種附件，用來擴大工藝范圍，常用的有平口虎鉗、立銑頭、回轉(zhuǎn)工作臺(圓工作臺)和萬能分度頭四種。i．平口虎鉗。平口虎鉗的底座可以通過T型螺栓與銑床工作臺穩(wěn)固連接。iii．回轉(zhuǎn)工作臺(rotarytable)?；剞D(zhuǎn)工作臺簡稱轉(zhuǎn)臺，可用T型螺栓固定在銑床工作臺上，其主要功用是在轉(zhuǎn)臺臺面上裝夾工件、進行圓周分度和做圓周進給運動銑削曲面輪廓。a.銑刀類型。銑刀主要用于在銑床上加工平面、臺階、溝槽、成形表面和切斷工件等。b.銑刀的選擇。通常根據(jù)銑削用量選擇銑刀。4③工件的裝夾。在銑床上加工工件時，一般采用以下幾種工件裝夾方法。a.直接裝夾。大型工件通常直接裝夾在銑床工作臺上，用螺柱、壓板壓緊。這種方法需用百分表、劃針等工具找正加工面與銑刀的相對位置。b.機用平口虎鉗裝夾工件。對于形狀簡單的中、小型工件，一般可裝夾在機用平口虎鉗c.分度頭裝夾工件。對于需要分度的工件，一般可直接裝夾在分度頭上。另外，不需分度的工件有時用分度頭裝夾加工也很方便。d.V形塊裝夾工件。這種方法一般適用于軸類零件，除具有較好的對中性以外，還可承另外，還可采用專用銑床夾具裝夾工件，這時定位準確、夾緊方便，效率高，一般適用④平面銑削方式及其選用。銑削方式是指銑削時銑刀相對于工件的運動關(guān)系。平面銑削方式包括周邊銑削和端面銑削。a.周邊銑削。又稱圓周銑削，簡稱周銑。是指用銑刀的圓周切削刃進行的銑削。用周銑周銑法銑削工件時又有兩種方式，即逆銑與順銑。銑削時若銑刀旋轉(zhuǎn)切入工件的切削速度方向與工件的進給方向相反，則稱為逆銑；反之，則稱為順銑。b.端面銑削。簡稱端銑，是指用銑刀端面上的切削刃進行銑削。用端銑法加工而成的平面，其平面度和表面粗糙度主要取決于銑床主軸軸線與進給方向的垂直度和銑刀刀尖部分的刃磨質(zhì)量。端銑有對稱銑削、不對稱逆銑和不對稱順銑三種方式。c.周銑與端銑的分析對比。iii．端銑用面銑刀切削時，其刀齒的主、副切削刃同時工作。iii．端銑用面銑刀便于鑲裝硬質(zhì)合金刀片，進行高速銑削和階梯銑削，效率較高；而周銑用圓柱銑刀鑲裝硬質(zhì)合金刀片比較困難。iv．端銑用面銑刀的直徑最大可達1000mm，一次能銑出較寬的表面，加工較大平面優(yōu)勢明顯；而用圓柱銑刀周銑寬度較大的工件時，一般都要接刀銑削，會殘留接刀痕跡。v．周銑用圓柱銑刀可采用大的刃傾角，以充分發(fā)揮刃傾角在銑削過程中的作用，對難加工材料的銑削有一定幫助。量及其選用。a.銑削用量。在銑削過程中選用的切削用量稱為銑削用量。銑削用量包括吃刀量a、銑fb.銑削用量的選用。證刀具有合理的使用壽命，有較高的生產(chǎn)率和較低的生產(chǎn)成本。?！ゃ娤鲿r不超過銑床允許的動力和轉(zhuǎn)矩、不超過工藝系統(tǒng)(工件、刀具、機床、夾具)ii．選擇銑削用量的順序。iii．銑削用量的選擇。(3)平面磨削。對于精度要求高的平面以及淬火零件的平面加工，需要采用平面磨削方法。平面磨削主要在平面磨床上進行。平面磨削分為周磨和端磨兩類。5任務(wù)實施a.周磨。任務(wù)實施b.端磨它是采用砂輪端面對工件平面進行磨削。②平面磨床。根據(jù)平面磨床工作臺的形狀和砂輪工作面的不同，普通平面磨床可分為四種類型：臥軸矩臺式平面磨床、臥軸圓臺式平面磨床、立軸矩臺式平面磨床和立軸圓臺式平③平面磨削砂輪的選擇。平面磨削砂輪應(yīng)根據(jù)磨削方式、工件材料、加工要求等內(nèi)容，查閱相關(guān)標準或刀具手冊平面磨削時，工件的裝夾方法應(yīng)根據(jù)工件的形狀、尺寸和材料而定a.電磁吸盤及其應(yīng)用。電磁吸盤根據(jù)電的磁效應(yīng)原理制成，是平面磨削中最常用的夾具之一，用于鋼、鑄鐵等磁性材料制成的有兩個平行平面的工件裝夾。⑤平面磨削技術(shù)。平面磨削時，盡管使用的磨床及磨削方式有所不同，但加工方法基本上是相同的?，F(xiàn)以臥軸矩臺平面磨床為例，說明平面磨削的三種基本方法，即橫向磨削法、深度磨削法和臺階磨削法。⑥平面磨削用量的選擇。磨削用量的大小一般由加工方法、磨削性質(zhì)、工件材料等決定。(4)平面加工方案。平面加工方案應(yīng)根據(jù)零件的形狀、尺寸、材料、技術(shù)要求和生產(chǎn)類型等情況正確選擇，以保證平面加工質(zhì)量。2.矩形墊塊零件精度檢驗(1)檢驗尺寸精度和平行度誤差。(2)檢驗平面度誤差。平面度誤差的常用檢驗方法有以下幾種。①涂色法。②透光法。③千分表法(3)檢驗垂直度誤差。(4)采用目測類比法檢驗表面粗糙度。1．矩形墊塊零件機械加工工藝規(guī)程編制(1)分析矩形墊塊的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求。(2)明確矩形墊塊零件的毛坯狀況。(3)選擇定位基準。(4)矩形墊塊零件的機械加工工藝路線。①確定各表面加工方案。②劃分加工階段。此零件加工時采用將粗、精加工合并在一道工序進行，并分別選用不同的切削用量。(5)設(shè)計工序內(nèi)容。①確定各表面加工余量、工序尺寸及其公差。②選擇設(shè)備、工裝。根據(jù)單件小批生產(chǎn)類型的工藝特征，選擇通用機床進行零件加工。HT刀的規(guī)格，選擇、計算和調(diào)整銑削用量。(6)填寫工藝文件。2．矩形墊塊零件機械加工工藝規(guī)程實施(1)銑削加工技術(shù)。6b.帶孔銑刀的安裝。在臥式銑床上一般使用拉桿安裝銑刀。②銑削平面的操作方法。a.選擇銑刀。根據(jù)工件的形狀、切削層的尺寸及加工要求選擇銑刀。加工較大平面應(yīng)選擇端銑刀，加工較小的平面一般選擇銑削平穩(wěn)的圓柱銑刀。銑刀的直徑應(yīng)盡量大于待加工表面的寬度，以減少走刀次數(shù)。c.選擇夾具裝夾工件。d.選擇銑削用量。e.調(diào)整機床。檢查銑床各部件及手柄位置，調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速及進給速度。f.按銑削操作規(guī)程進行加工。(2)矩形墊塊零件的加工。思考練習(xí)教學(xué)反饋《機械制造工藝》教學(xué)設(shè)計方案授課時間授課班級所屬項目學(xué)習(xí)任務(wù)課時《機械制造工藝》教學(xué)設(shè)計方案授課時間授課班級所屬項目學(xué)習(xí)任務(wù)課時任務(wù)引入相關(guān)知識教學(xué)目標加工參數(shù)進行平面與孔系的加工3．能合理進行箱體零件精度檢驗促成目標4．能考慮加工成本，對零件的機械加工工藝過程進行優(yōu)化設(shè)計5．能合理編制箱體零件機械加工工藝規(guī)程，正確填寫機械加工工藝文件6．能查閱并貫徹相關(guān)國家標準和行業(yè)標準7．能進行相關(guān)設(shè)備的常規(guī)維護與保養(yǎng)，執(zhí)行安全文明生產(chǎn)8．能注重培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)與良好習(xí)慣教學(xué)過程設(shè)計1．能正確分析箱體零件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求2．能根據(jù)實際生產(chǎn)需要合理選用機床、工裝(含機床附件)，合理選擇金屬切削最終目標能合理編制箱體零件的機械加工工藝規(guī)程并實施，加工出合格的零件上課地點項目4箱體零件機械加工工藝編制與實施編制如圖4.41所示坐標鏜床變速箱殼體零件的機械加工工藝規(guī)程并實施。零件材料為ZL106，生產(chǎn)類型為小批生產(chǎn)。1．鏜孔(boring)12鏜孔一般在鏜床上進行，也可以在車床、銑床、數(shù)控機床和加工中心上進行。(1)鏜床。鏜床主要用于加工尺寸較大且精度要求較高的孔。鏜床工作時，由刀具做旋轉(zhuǎn)主運動，進給運動則根據(jù)機床類型和加工條件的不同由刀具或工件完成。鏜床主要類型有式鏜床、坐標鏜床等。①臥式鏜床。臥式鏜床的主運動有鏜軸和平旋盤的旋轉(zhuǎn)運動(二者是獨立的，分別由不同的傳動機構(gòu)驅(qū)動)。臥式鏜床的主參數(shù)是鏜軸直徑。②坐標鏜床。此類機床具有精密的坐標測量裝置，是保證加工精度的關(guān)鍵。坐標鏜床有立式單柱、立式雙柱和臥式三種類型。立式雙柱坐標鏜床(2)鏜刀①鏜刀類型。鏜刀是具有一個或兩個切削部分，專門用于對已有孔進行粗加工、半精加按其切削刃數(shù)量可分為單刃鏜刀、雙刃鏜刀和多刃鏜刀；刀按其結(jié)構(gòu)可分為整體式、裝配式和可調(diào)式鏜刀。②鏜刀的選用。3大多數(shù)單刃鏜刀制成可調(diào)結(jié)構(gòu)，單刃鏜刀結(jié)構(gòu)簡單，可以校正原有孔軸線偏斜和小的位置偏差，適應(yīng)性較廣，可用來進行粗加工、半精加工或精加工。簡單的雙刃鏜刀，就是鏜刀的兩端有一對對稱的切削刃同時參與切削。優(yōu)點是消除了徑向力對鏜桿的影響，對其剛度要求低、不易振動，可以用較大的切削用工件孔徑尺寸精度由鏜刀徑向尺寸保證。常用的雙刃鏜刀有固定式鏜刀和浮動鏜刀兩種。(3)鏜床夾具。鏜床夾具又稱鏜模，是一種精密專用夾具，主要用于加工箱體或支座類零件上的孔或孔系。鏜模主要由鏜模底座、支架、鏜套、鏜桿及必要的定位元件和夾緊裝置組成，加工孔的尺寸精度和位置精度主要由鏜模保證。(4)鏜削用量。(5)鏜孔加工方法。鏜孔加工往往要經(jīng)過粗鏜、半精鏜、精鏜的過程。①粗鏜。粗鏜主要是對工件的毛坯孔(鑄、鍛孔)或?qū)︺@、擴后的孔進行預(yù)加工，為下一步半精鏜、精鏜加工達到要求奠定基礎(chǔ)，并及時發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，如裂紋、夾砂、砂眼等。②半精鏜。半精鏜是精鏜的預(yù)備工序，主要是解決粗鏜時殘留下來的余量不均部分。③精鏜。精鏜是在粗鏜和半精鏜的基礎(chǔ)上，用較高的切削速度、較小的進給量，切去粗的內(nèi)孔表面。箱體上一系列相互位置有精度要求的孔的組合稱為孔系?？紫悼煞譃槠叫锌紫?、同軸孔系和交叉孔系。(1)平行孔系的加工。平行孔系的主要技術(shù)要求是各平行孔中心線之間及中心線與基準面之間的距離尺寸精度和相互位置精度。保證平行孔系加工精度的方法有如下幾種。①找正法。找正法是在通用機床(鏜床、銑床)上利用輔助工具來找正要加工孔的正確位置的加工方法。a.劃線找正法。加工前按照零件圖在毛坯上劃出各孔的位置輪廓線，然后按劃線一一進b.心軸和量塊找正法。(a)第一工位(b)第二工位用心軸和量塊找正法4樣板找正法定心套找正法②鏜模法(鏜模法即利用鏜模專用夾具加工孔系)用鏜模夾具加工孔系調(diào)整機床主軸與工件間在水平和垂直方向的相對位置來保證孔距精度的一種鏜孔方法。(2)同軸孔系的加工。成批生產(chǎn)中，箱體上同軸孔系的同軸度幾乎都由鏜模來保證；單件小批生產(chǎn)中，其同軸度用下面幾種方法來保證。①利用已加工孔做支承導(dǎo)向。②利用鏜床后立柱上的導(dǎo)向套支承導(dǎo)向。(3)交叉孔系的加工。交叉孔系的主要技術(shù)要求是控制有關(guān)孔的垂直度誤差。在普通鏜(1)箱體零件的主要檢驗項目。①各加工面的表面粗糙度及外觀檢查。②孔的尺寸精度、幾何形狀精度。5③平面的尺寸精度、幾何形狀精度。④孔系的相互位置精度(孔軸線的同軸度、平行度、垂直度；孔軸線與平面的平行度、垂直度等)、孔距精度。(2)各項目的檢驗方法。①表面粗糙度檢驗，通常用目測或樣板比較法。②孔的尺寸精度一般用塞規(guī)檢驗。當驗。箱體零件上平面的精度檢驗包括尺寸精度、形狀精度、位置精度和表面粗糙度四項，而平面的形位精度主要有平面度、平行度、垂直度和角度等，尺寸精度、表面粗糙度和平面度的檢驗方法已介紹過，下面分別介紹其他項目的常規(guī)檢驗方法。a.平面度誤差的檢驗。平面度誤差的常用檢驗方法見任務(wù)4.1中相關(guān)內(nèi)容。b.平行度誤差的檢驗。平行度誤差的常用檢驗方法有以下幾種。i．用外徑千分尺(或杠桿千分尺)測量。ii．用千分表(或百分表)測量c.垂直度誤差的檢驗。垂直度誤差的常用檢驗方法有以下幾種。iii．用百分表(或千分表)測量。④箱體零件孔系位置精度及孔距精度的檢驗。a.孔系同軸度檢驗。用檢驗棒及百分表檢驗同軸度誤差用檢驗棒及百分表檢驗同軸度誤差孔的軸線對基面的平行度測量方法孔軸線之間的平行度測量6c.孔軸線與端面的垂直度檢驗。ic.孔軸線與端面的垂直度檢驗。i．采用模擬心軸及百分表(或千分表)檢驗。(a)(b)孔距的檢驗⑤三坐標測量機可同時對零件的尺寸、形狀和位置等進行高精度的綜合測量。1．變速箱殼體零件機械加工工藝規(guī)程編制(1)分析變速箱殼體的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求。。任務(wù)實施箱體零件的主要加工表面是平面和孔。a.基本孔。箱體的基本孔可分為通孔、階梯孔、交叉孔、盲孔等幾類。c.裝配基面。為便于加工、裝配和檢驗，箱體的裝配基面尺寸應(yīng)盡量大，形狀應(yīng)盡量簡d.凸臺。箱體外壁上的凸臺應(yīng)盡可能在一個平面上，以便可以在一次走刀中加工出來，e.緊固孔和螺紋孔。箱體上的緊固孔和螺紋孔的尺寸規(guī)格應(yīng)盡量一致，以減少刀具數(shù)量和換刀次數(shù)。此外，為保證箱體有足夠的剛度與抗振性，應(yīng)酌情合理使用肋板、肋條，加大圓角半徑，收小箱口，加厚主軸前軸承口厚度。②箱體零件的主要技術(shù)要求。a項。7體零件，內(nèi)腔無加強筋，結(jié)構(gòu)簡單，孔多壁薄，剛性較差。其主要加工面和加工要求如下。i．三組平行孔系。三組平行孔用來安裝軸承，因此都有較高的尺寸精度(IT7)和形狀12mm)要求，表面粗糙度Ra為1.6m，孔距公差為0.1mm。(2)明確變速箱殼體的毛坯狀況。①箱體零件材料一般選用HT200~HT400的各種牌號的灰鑄鐵，而最常用的為HT200。②本任務(wù)中變速箱殼體零件的材料為ZL106鋁硅銅合金，根據(jù)零件形狀及材料確定只能采用鑄造毛坯。(3)選擇定位基準。①粗基準的選擇。在選擇粗基準時，通常應(yīng)滿足以下幾點要求。a.在保證各加工表面均有加工余量的前提下，應(yīng)使重要孔的加工余量均勻，孔壁的厚薄盡量均勻，其余部位均有適當?shù)谋诤?。b.裝入箱體內(nèi)的回轉(zhuǎn)零件(如齒輪、軸套等)應(yīng)與箱壁有足夠的間隙。c.注意保持箱體必要的外形尺寸。此外，還應(yīng)保證定位穩(wěn)定，夾緊可靠。②精基準的選擇。為保證箱體零件孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的相互位置和距離尺寸精度，箱體零件精基準選擇常用兩種原則：基準統(tǒng)一原則和基準重合原則。a.一面兩孔定位(基準統(tǒng)一原則)。b.三面定位(基準重合原則)。(4)擬定變速箱殼體的機械加工工藝路線。①確定各表面加工方案。a.主要表面加工方法的選擇。箱體的主要表面有平面和軸承支承孔。對于中、小型箱體零件，一般在牛頭刨床或普通銑床上進行。對于大型箱體零件，一般在龍門刨床或龍門銑床上進行。在大批大量生產(chǎn)時，多采用銑削。當生產(chǎn)批量大且精度又較高時，可采用磨削。單件小批生產(chǎn)精度較高的平面時，除一些高精度的箱體仍需手工刮研外，一般采用寬刃