07-2零件的結(jié)構(gòu)工藝性48

1、.7.2.1 根據(jù)零件外形選擇毛坯成形方法7.2.2 毛坯成形方法選擇實(shí)例7.2.3 單級齒輪減速器組件的成形方法選擇7.2.4 零件構(gòu)造的切削加工工藝性7.2.5 工件的安裝7.2.6 夾具目 錄第7章 機(jī)械制造工藝過程.7.2.1 根據(jù)零件的外形選擇毛坯成形方法1 常用零件的成形方法可根據(jù)零件外形進(jìn)展分類選擇。 1.軸桿類零件 軸桿類零件的軸向尺寸遠(yuǎn)大于徑向尺寸，主要有各種實(shí)心軸、空心軸、曲軸、桿件等。軸桿類零件主要作為傳動(dòng)元件或受力元件，除光軸外，普通大多為鍛件毛坯，斷面直徑相差越大的階梯軸或有部分異型斷面的軸，采用鍛件毛坯越有利。如發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、連桿、汽車前梁等都采用鍛件毛坯。.7.2.

2、1 根據(jù)零件的外形選擇毛坯成形方法23 對光軸、直徑變化較小的軸和力學(xué)性能要求不高的軸，普通采用軋制圓鋼作為毛坯進(jìn)展機(jī)械加工制造。 對于鍛造軸，受力較小時(shí)采用中碳鋼(如3050鋼)制造，承載較大時(shí)采用中碳合金鋼(如40Cr、40CrNi等)制造并調(diào)質(zhì)處置；受較大沖擊且接受摩擦?xí)r采用滲氮鋼38CrMoAl等制造且滲氮處置，或采用滲碳鋼(如20Cr、20CrMnTi等)制造并滲碳、淬火處置。2.24 某些具有異形截面或彎曲軸線的軸，如凸輪軸、曲軸等，采用鑄鋼(如ZG270-500等)，在滿足運(yùn)用要求的前提下，也可采用球墨鑄鐵毛坯(如QT450-10等)，以鐵代鋼，降低制造本錢。 對于一些大型構(gòu)件、

3、特殊性能要求的軸、桿類零件的毛坯等，還可采用鍛造焊接或鑄造焊接的工藝完成。如動(dòng)畫1所示的汽車排氣閥，將鍛造的耐熱合金鋼閥帽與軋制的碳素構(gòu)造鋼閥桿焊成一體，節(jié)約了合金鋼資料。軸桿類零件3.24動(dòng)畫1 汽車排氣閥鍛焊結(jié)合工藝4.25動(dòng)畫2 水壓機(jī)立柱鑄焊結(jié)合工藝 動(dòng)畫2所示的12104kN水壓機(jī)立柱，長18m，凈重80t，采用ZG270-500分6段鑄呵斥形，粗加工后采用電渣焊焊成整體毛坯。 5. 盤套類零件的軸向尺寸遠(yuǎn)小于徑向尺寸，或者兩個(gè)方向的尺寸相差不大，如動(dòng)畫3所示。如各種齒輪、帶輪、飛輪、套環(huán)、軸承環(huán)以及螺母、墊圈等。盤套類零件的用途和任務(wù)條件差別很大，故資料和成形方法也有很大的差別。

4、26動(dòng)畫3 盤套類零件2. 盤套類零件6.(1)齒輪27 1齒輪。齒輪作為重要的機(jī)械傳動(dòng)零件，任務(wù)時(shí)齒面接受接觸壓應(yīng)力和摩擦力，齒根接受彎曲應(yīng)力，有時(shí)還要接受沖擊力，故輪齒須有較高的強(qiáng)度和韌性，齒面須有較高的硬度和耐磨性。受力小的儀表齒輪在大批消費(fèi)時(shí)，可采用板料沖壓和非鐵合金(如ZL202)壓鑄成形，也可用塑料(如尼龍)注射成形。在低速且受力不大或在多粉塵任務(wù)環(huán)境下的齒輪，可用灰鑄鐵(如HT200)鑄呵斥形。7.(1)齒輪27 低速、輕載齒輪常用45、50Mn2、40Cr等中碳構(gòu)造鋼，經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)提高綜合力學(xué)性能。高速、重載齒輪常采用20CrMnTi、20CrMo等合金構(gòu)造鋼制造且齒部經(jīng)滲碳、

5、淬火處置，也可采用38CrMoAl等滲氮鋼制造且齒部經(jīng)滲氮處置，從而獲得良好的內(nèi)韌外硬的性能。大批量消費(fèi)齒輪時(shí)可采用熱軋或精細(xì)模鍛的方法消費(fèi)齒輪毛坯，以提高齒輪的力學(xué)性能。8.加工程序編制28 如動(dòng)畫4所示，單件或小批量，直徑在100mm以下，且外形簡單的小齒輪可用圓鋼為毛坯，如圖(a) ；直徑在400500mm的大型齒輪，且鍛造比較困難的可用鑄鋼或球墨鑄鐵件為毛坯，鑄造齒輪普通以輻條構(gòu)造如圖(c)，替代模鍛齒輪的輻板構(gòu)造如圖(b) ；單件消費(fèi)時(shí)可采用焊接方式制造大型齒輪的毛坯如圖(d) 。 9.加工程序編制28動(dòng)畫4 不同類型的齒輪10.帶輪、飛輪、法蘭、墊圈、模具零件29 (2)帶輪、飛輪

6、、手輪等。這類零件受力不大或僅接受壓力，通?？刹捎没铱阼T鐵、球墨鑄鐵等資料鑄呵斥形；單件消費(fèi)時(shí)，也可采用Q215、Q235等低碳鋼型材焊接成形。 (3)法蘭、墊圈等?？筛鶕?jù)其受力情況及零件外形，分別采用鑄鐵件、鍛件或沖壓件為毛坯。 (4)模具。熱鍛模要求高強(qiáng)度、高韌性，常用5CrMnMo、5CrNiMo等合金工具鋼制造并經(jīng)淬火和高溫回火處置。沖模要求高硬度、高耐磨性，常用Cr12、Cr12MoV等合金工具鋼制造并經(jīng)淬火和低溫回火處置。模具的成形方法通常采用鍛造。11.3.機(jī)架和箱體類零件29 該類零件包括各種機(jī)械的床身、底座、支架、橫梁、任務(wù)臺(tái)、齒輪箱、軸承座、閥體等。該類零件的特點(diǎn)是外形不規(guī)

7、那么，構(gòu)造較復(fù)雜，質(zhì)量從幾千克到數(shù)十噸，任務(wù)條件相差很大。而其任務(wù)臺(tái)和導(dǎo)軌要求有一定的耐磨性。因此，其毛坯往往以鑄鐵件為主。 12.典型零件加工程序編制30 (1)普通根底件。如床身、底座、支架、任務(wù)臺(tái)和箱體等，受力情況以承壓為主，抗拉強(qiáng)度和塑性、韌性要求不高，但要求較好的剛度和減振性，有時(shí)還要求較好的耐磨性，故通常采用灰鑄鐵(如HT150、HT200等)鑄呵斥形。 (2)受力復(fù)雜件。有些機(jī)械的機(jī)架、箱體等受力較大或較復(fù)雜，如軋鋼機(jī)機(jī)架、模鍛錘錘身等往往同時(shí)接受較大的拉、壓和彎曲應(yīng)力，有時(shí)還受沖擊，要求有較高的綜合力學(xué)性能，13.典型零件加工程序編制30故常選用鑄鋼(如ZG200-400等)鑄

8、呵斥形。有些零件較大，為簡化工藝，常采用鑄焊、鑄螺紋結(jié)合構(gòu)造。單件、小批消費(fèi)時(shí)，也可采用型鋼焊接，以降低制造本錢。 (3)比強(qiáng)度、比模量要求件。有些箱體構(gòu)造如航空發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體、缸蓋和曲軸等，轎車發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼等，要求比強(qiáng)度、比模量較高且有良好的導(dǎo)熱性和耐蝕性，常采用鋁合金或鋁鎂合金(如ZL105、ZL105A等)鑄呵斥形。14.7.2.2 毛坯成形方法選擇實(shí)例 1. V帶輪零件成形方法選擇 V帶輪應(yīng)滿足以下要求：分量輕，質(zhì)量分布均勻，安裝對中性好，消除制造中的內(nèi)應(yīng)力，在v 5m/s時(shí)，應(yīng)進(jìn)展動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)。外徑、孔徑、寬度和傳動(dòng)功率是V帶輪的重要運(yùn)用參數(shù)。成形方案及相應(yīng)的構(gòu)造選擇就是建立在滿足這些運(yùn)用

9、參數(shù)的要求上的。3115.7.2.2 毛坯成形方法選擇實(shí)例 1) 基準(zhǔn)直徑dd 100mm的小帶輪成形方案 dd 100mm的帶輪屬于小帶輪，這類帶輪普通傳送功率不大，加工的工時(shí)量也不大，金屬切除量相對較小，成形方法選擇相對比較靈敏，可以采用以下四種方法成形，并進(jìn)展可靠性和經(jīng)濟(jì)性比較，擇優(yōu)選取。 (1)金屬切削直接成形。用45鋼圓棒料直接車出，假設(shè)無減輕分量要求時(shí)，可設(shè)計(jì)成實(shí)心圓柱形，其外圓、V帶槽和軸孔均可車出。3116.塑料銜接方法32 (2)鑄呵斥形。當(dāng)V帶輪最大圓周速度小于25m/s時(shí)可采用灰口鑄鐵(HT150、HT200 )成形；當(dāng)帶輪最大圓周速度在2545m/s時(shí)應(yīng)采用孕育鑄鐵(H

10、T300 )或鑄鋼(ZG340640 )成形；假設(shè)要求帶輪質(zhì)量較小時(shí)可采用鑄鋁件(ZL102、ZL202)。鑄呵斥形的V帶輪毛坯，兩端面設(shè)計(jì)成環(huán)形凹腔，主要是為了減少熱節(jié)，防止鑄造時(shí)產(chǎn)生晶粒粗大和縮孔缺陷。帶輪中心孔和兩端面環(huán)形凹腔均可用型芯鑄出；為不影響起模，V帶槽普通不鑄出，17.塑料銜接方法32而是留待車削加工成形。 (3)沖壓焊接成形。當(dāng)V帶輪最大圓周速度大于25m/s時(shí)，還可采用碳素鋼板(Q235)沖壓后焊接成形。采用這種成形方法的前提是帶輪的批量較大，以降低沖模的制造本錢費(fèi)用。 (4)注塑成形。對于大批量消費(fèi)的小型輕載帶輪也可采用塑料(MC尼龍)注塑成形。其前提是批量較大，足以攤薄

11、塑料模具的制造本錢。塑料帶輪構(gòu)造可設(shè)計(jì)得更為輕巧(如動(dòng)畫5所示)，18.V帶槽也可在注塑中一次成形。但因其摩擦系數(shù)較大，常用于機(jī)床或礦山機(jī)械中。33動(dòng)畫5 各種V帶輪19.332) 基準(zhǔn)直徑dd約300mm的中型或大型帶輪成形方案 當(dāng)外徑增大時(shí)，就不宜采用上述構(gòu)造。直徑增大，很難選擇大尺寸的棒料，同時(shí)由于切削余量添加使資料的浪費(fèi)也加大；再有，通用車床的加工直徑會(huì)遭到限制，而選擇重型車床加工會(huì)大大添加加工本錢。故大直徑的V帶輪普通采用鑄造或焊接方法制造。20.2 采用鑄造構(gòu)造 大直徑V帶輪假設(shè)仍按動(dòng)畫6外形制造那么太笨重，可設(shè)計(jì)成動(dòng)畫7輻板式帶輪，當(dāng)輻板長度大于100mm時(shí)，可在輻板上開孔，稱為

12、孔板式V帶輪。假設(shè)當(dāng)V帶輪直徑dd大于300mm時(shí)，可將V帶輪設(shè)計(jì)成圖4輪輻式帶輪。動(dòng)畫6 輻板式帶輪動(dòng)畫7 輪輻式帶輪3421.7.2.3 單級齒輪減速器組件的成形方法選擇 動(dòng)畫8所示為單級齒輪減速器，傳送功率5kW，傳動(dòng)比3.95。對該減速器的主要零件毛坯成形方法分析如下：35動(dòng)畫8 單級齒輪減速器構(gòu)造22.1.箱體和箱蓋 傳動(dòng)零件的支撐件和包容件，構(gòu)造復(fù)雜，箱體以承壓為主，要求有良好的剛度、減振性和密封性，通常采用灰鑄鐵(HT150、HT200)鑄呵斥形。單件小批量消費(fèi)可采用手工外型，或用碳素構(gòu)造鋼(如Q235A)型材和板料焊接成形；大批量消費(fèi)采用機(jī)器砂型鑄呵斥形。35動(dòng)畫9 箱體和箱蓋

13、23. 齒輪、齒輪軸和軸是重要的傳動(dòng)零件，因其任務(wù)時(shí)接受彎矩和扭矩，因此要求有較好的綜合力學(xué)性能。輪齒部分接受較大的彎曲應(yīng)力、接觸應(yīng)力和摩擦，要求較高的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。根據(jù)齒輪直徑的不同，成形方案有所不同：362.齒輪、齒輪軸和軸24動(dòng)畫10 齒輪和齒輪軸. (1)直徑小于100mm的小齒輪，其成形方案分別為： 用鋼棒料直接在銑床或車床上制出。用棒料加工的齒輪，在受力時(shí)容易沿纖維方向斷裂，強(qiáng)度較差，故只適用于外形簡單、精度低和小負(fù)荷的小齒輪。 用鋼棒料鍛造毛坯，可改動(dòng)原纖維組織的方向，有利于提高齒輪的強(qiáng)度，添加承載才干，適用于精度要求高或負(fù)荷重的齒輪。36(1)直徑小于100mm的小齒輪2

14、5. 用銅、鋁棒料或塑料在機(jī)械壓力機(jī)上直接擠壓成形。這種方法適用于尺寸精度高、外表粗糙度值小、成形后可到達(dá)少切削或無切削加工的低噪聲、小負(fù)荷和高轉(zhuǎn)速的齒輪。 (2)直徑約200mm的小型齒輪。這類齒輪在機(jī)械傳動(dòng)中，往往將其與軸制成一體，即齒輪軸，用鋼棒料作毛坯，并制成實(shí)心構(gòu)造，在空氣錘上鍛成毛坯后，再在車床和銑床上依次加工而成。36(1)直徑小于100mm的小齒輪26. (3)直徑為4001000mm的齒輪。齒頂圓直徑da500mm且外形簡單的中型齒輪，適用于鍛造毛坯，用半廢品鋼坯料自在鍛或模鍛成形，再進(jìn)展機(jī)械加工。 齒頂圓直徑等于5001000mm且外形復(fù)雜的大型齒輪坯，用鍛造方法制造比較困

15、難，多采用鑄造方法，常用的資料為鑄鋼(ZG200-400)或鑄鐵(HT200)。在消費(fèi)中，常將灰鑄鐵齒輪用于開式低速傳動(dòng)，用球墨鑄鐵齒輪替代高速傳動(dòng)的鑄鋼齒輪。37齒輪27. (4)對于單件或小批量消費(fèi)的大齒輪，為縮短消費(fèi)周期和減輕齒輪分量，有時(shí)也采用焊接齒輪構(gòu)造，焊后再機(jī)械加工輪齒和軸孔等。37齒輪3.窺視孔蓋 用于察看箱內(nèi)情況及加油，力學(xué)性能要求不高。單件小批量消費(fèi)時(shí)，采用Q235A鋼板下料，或灰鑄鐵(HT150)手工外型消費(fèi)。大批量消費(fèi)時(shí)，采用優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼沖壓而成，或采用機(jī)器外型的鑄鐵件毛坯。28動(dòng)畫11 窺視孔蓋.38 用于結(jié)合和緊固箱蓋和箱體。任務(wù)時(shí)，栓桿接受軸向拉應(yīng)力，螺紋牙接受

16、彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力。螺栓和螺母均為規(guī)范件，通常采用碳素構(gòu)造鋼(如Q235)經(jīng)冷鐓加搓絲成形。 5.擋油盤 用途是防止箱內(nèi)機(jī)油進(jìn)入軸承。單件消費(fèi)時(shí)用Q235圓棒下料切削而成，大批量消費(fèi)時(shí)，采用08鋼沖壓件。 4.螺栓和螺母29. 重要的支撐件，接受較大的交變應(yīng)力和壓應(yīng)力，并接受摩擦，要求有較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性。滾動(dòng)軸承有內(nèi)、外套圈、滾珠和堅(jiān)持架組成，系規(guī)范件,通常采用滾動(dòng)軸承鋼(如GCr15鋼)經(jīng)擴(kuò)孔或碾環(huán)軋制而成。滾珠也采用滾動(dòng)軸承鋼，經(jīng)螺旋斜軋而成，堅(jiān)持架普通采用08鋼薄板經(jīng)沖壓成形。 396.滾動(dòng)軸承30動(dòng)畫12 滾動(dòng)軸承. 用于軸承定位。單件、小批量消費(fèi)時(shí)，采用手工外型鑄鐵件(如HT

17、150)或Q235圓鋼下料車削而成。大批消費(fèi)時(shí)，采用機(jī)器外型鑄鐵件。39 7.端蓋31.7.2.4 零件的構(gòu)造工藝性1. 零件便于在機(jī)床或夾具上裝夾表4 零件便于在機(jī)床或夾具上裝夾動(dòng)畫1324結(jié)構(gòu)改進(jìn)前結(jié)構(gòu)改進(jìn)后5232.續(xù)表結(jié)構(gòu)改進(jìn)前結(jié)構(gòu)改進(jìn)后結(jié)構(gòu)改進(jìn)前結(jié)構(gòu)改進(jìn)后5333.2. 減少裝夾次數(shù)的構(gòu)造設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)改進(jìn)前結(jié)構(gòu)改進(jìn)后結(jié)構(gòu)改進(jìn)前結(jié)構(gòu)改進(jìn)后54表5 減少裝夾次數(shù)的構(gòu)造設(shè)計(jì)動(dòng)畫253234.3. 減少刀具的調(diào)整和走刀次數(shù)表6 減少刀具的調(diào)整和走刀次數(shù)動(dòng)畫334055結(jié)構(gòu)改進(jìn)前結(jié)構(gòu)改進(jìn)后結(jié)構(gòu)改進(jìn)前結(jié)構(gòu)改進(jìn)后35.4.采用規(guī)范刀具以減少刀具種類56結(jié)構(gòu)改進(jìn)前結(jié)構(gòu)改進(jìn)后結(jié)構(gòu)改進(jìn)前結(jié)構(gòu)改進(jìn)后表7 采用

18、規(guī)范刀具減少刀具種類動(dòng)畫414836.5. 采用合理構(gòu)造以減小切削加工難度57結(jié)構(gòu)改進(jìn)前結(jié)構(gòu)改進(jìn)后結(jié)構(gòu)改進(jìn)前結(jié)構(gòu)改進(jìn)后表8 采用合理構(gòu)造以減小切削加工難度動(dòng)畫495637.6 .采用合理構(gòu)造以減小切削加工量結(jié)構(gòu)改進(jìn)前結(jié)構(gòu)改進(jìn)后結(jié)構(gòu)改進(jìn)前結(jié)構(gòu)改進(jìn)后58表9 采用合理構(gòu)造以減小切削加工量動(dòng)畫576438.7.2.5 工件的安裝41 在不同的消費(fèi)條件下，工件的安裝方式是不同的，主要有兩種安裝方式(見視頻5) ： 1.找正安裝 分為直接找正法安裝和劃線找正法安裝。 在四爪卡盤上安裝工件時(shí)，利用夾具某一外表作為找正的根據(jù)，用劃針或百分表直接找正，稱為直接找正法安裝法。39.7.3.7 工件的安裝續(xù)41 按圖紙的要求，在工件外表上劃出加工外表的位置線，然后把工件悄然地預(yù)緊在機(jī)床任務(wù)臺(tái)或通用夾具上，用劃針等工具在機(jī)床上對工件找正后安裝，稱為劃線找正法安裝。 找正安裝方法簡單，通用性好，但消費(fèi)率低，精度不高，操作技術(shù)要求較高，適用于單件小批或大型工件的消費(fèi)。40.42 夾具是在加工