機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第5章

本章要點(diǎn)軸類零件的加工套筒類零件的加工箱體類零件的加工齒輪類零件的加工第5章典型零件的加工工藝機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第5章典型零件的加工工藝Theprocessingtechnologyofthetypicalparts5.1

軸類零件的加工工藝Theprocessingtechnologyofshaftparts功用——支承傳動件、傳遞扭矩或運(yùn)動、承受載荷，一定的回轉(zhuǎn)精度

結(jié)構(gòu)——回轉(zhuǎn)體零件，長度大于直徑組成：圓柱面、圓錐面、端面、溝槽、圓弧、螺紋、鍵槽、花鍵、其他表面（如橫向孔等)

分類：光軸、階梯軸、空心軸、異形軸（曲軸、凸輪軸、偏心軸和花鍵軸等）圖4-1所示。剛性軸（L/d≤12）撓性軸（L/d＞12）

5.

1.1軸類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)軸的種類

5.

1.1軸類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

軸類零件的材料、毛坯及熱處理

軸類零件的材料

不重要的軸：普通碳素鋼Q235Ａ、Q255Ａ、Q275Ａ等，不經(jīng)熱處理；一般軸類零件：35、40、45、50鋼等，正火、調(diào)質(zhì)、淬火中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸：40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼，調(diào)質(zhì)和表面淬火精度較高的軸：可選用軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn等，也可選用球墨鑄鐵，調(diào)質(zhì)和表面淬火對于高轉(zhuǎn)速、重載荷條件下工作的軸,選用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼或38CrMoAl氮化鋼，滲碳淬火或氮化。結(jié)構(gòu)復(fù)雜（曲軸）——HT400、QT600、QT450、QT4005.

1.2軸類零件的工藝分析

軸類零件的毛坯軸類零件最常用的毛坯是圓棒料和鍛件光軸、直徑相差不大的階梯軸，采用圓鋼作為毛坯；直徑相差較大的階梯軸．比較重要的軸，應(yīng)采用鍛件;

只有某些大型、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的異形軸，可采用球墨鑄鐵鑄件；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,從而獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強(qiáng)度,故一般比較重要的軸,多采用鍛件。自由鍛造多用于中小批生產(chǎn),模鍛適用于大批大量生產(chǎn)。

5.

1.2軸類零件的工藝分析

軸類零件的熱處理

鍛造毛坯在加工前,均需安排正火或退火處理(含碳量大于ω(C)=0.5％的碳鋼和合金鋼),以使鋼材內(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。為了獲得較好的綜合力學(xué)性能，常要求調(diào)質(zhì)處理，一般分兩種情況：

(1)毛坯余量大時(shí)，調(diào)質(zhì)安排在粗車之后、半精車之前,以便消除粗車時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。

(2)毛坯余量小時(shí)，調(diào)質(zhì)可安排在粗車之前進(jìn)行。5.

1.2軸類零件的工藝分析

表面淬火一般安排在精加工之前，這樣可糾正因淬火引起的局部變形。對精度要求高的軸，在局部淬火后或粗磨之后,還需進(jìn)行低溫時(shí)效處理(在160℃油中進(jìn)行長時(shí)間的低溫時(shí)效)，以保證尺寸的穩(wěn)定。對于氮化鋼(如38GrMoAl)，需在滲氮之前進(jìn)行調(diào)質(zhì)和低溫時(shí)效處理。對調(diào)質(zhì)的質(zhì)量要求也很嚴(yán)格，不僅要求調(diào)質(zhì)后索氏體組織要均勻細(xì)化，而且要求離表面0.8～0.10mm層內(nèi)鐵素體含量不超過ω(C)＝5％，否則會造成氮化脆性而影響其質(zhì)量。5.

1.2軸類零件的工藝分析如圖為減速箱傳動軸工作圖樣。左圖的技術(shù)要求：公差都是以軸頸M和N的公共軸線為基準(zhǔn)。外圓Q和P徑向圓跳動公差為0.02，軸肩H、G和I端面圓跳動公差為0.02。

5.

1.3典型軸類零件加工工藝實(shí)例5.

1.3典型軸類零件加工工藝實(shí)例1．傳動軸工藝分析1)傳動軸的主要表面及其技術(shù)要求①軸頸M、N、P、Q：IT6;Ra0.8

m

；P,Q對M,N軸線徑

向圓跳動公差為0.02mm。②軸肩G、H、I：Ra0.8

m

；均對M,N軸線端面圓跳動

公差為0.02mm。③螺紋M24×1-6g：6級精度。④鍵槽8和12：IT9；側(cè)面Ra3.2

m

；⑤材料40Cr，調(diào)質(zhì)220～240HBS。5.

1.3典型軸類零件加工工藝實(shí)例2)工藝方案分析

傳動軸大多是回轉(zhuǎn)表面，主要是采用車削和外圓磨削。由于該軸主要表面M,N,P,Q的公差等級較高（IT6），表面粗糙度值較?。≧a0.8μm），最終加工應(yīng)采用磨削。其加工方案：①軸頸M、N、P、Q和軸肩G、H、I等主要表面應(yīng)先車后磨，

主要工藝路線為：粗車—

調(diào)質(zhì)—

半精車—

磨削。②車、磨均以兩端中心孔為定位精基準(zhǔn)。兩端中心孔可在粗

車之前加工出。③兩段螺紋在半精車階段車出。④兩個(gè)鍵槽在磨削之前銑出。⑤毛坯選用?60熱軋圓鋼料。下料—

粗車—

調(diào)質(zhì)—

修研中心孔—

銑鍵槽—

修研中心孔—

磨削—

檢驗(yàn)3)工藝過程5.

1.3典型軸類零件加工工藝實(shí)例5.

1.3典型軸類零件加工工藝實(shí)例5.

1.3典型軸類零件加工工藝實(shí)例5.

1.3典型軸類零件加工工藝實(shí)例機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第5章典型零件的加工工藝Theprocessingtechnologyofthetypicalparts5.2

盤類零件的加工工藝Theprocesstechnologyofplateparts

1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)套筒類零件是一種應(yīng)用范圍很廣,在機(jī)器中主要起支承、定位或?qū)蜃饔玫牧慵＠?支承回轉(zhuǎn)軸的各種形式的軸承和定位套、液壓系統(tǒng)中的液壓缸、電液伺服閥的閥套、夾具上的鉆套和導(dǎo)向套、內(nèi)燃機(jī)上的氣缸套等都屬套筒類零件,其結(jié)構(gòu)形式如圖4-16所示。

套筒類零件的結(jié)構(gòu)形式

4.2.1套筒類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求

各種套筒類零件雖然結(jié)構(gòu)和尺寸有很大差異,但卻具有以下共同特點(diǎn):

(1)外圓直徑D一般小于其長度L,通常長徑比(L/D)小于5。

(2)內(nèi)孔與外圓直徑之差較小,即零件壁厚較小,易變形。

(3)內(nèi)外圓回轉(zhuǎn)表面的同軸度公差很小。

(4)結(jié)構(gòu)比較簡單。

2.套筒類零件的毛坯制造方式

毛坯制造方式主要取決于其結(jié)構(gòu)尺寸、材料和生產(chǎn)批量的大小?？讖捷^大(如d＞20mm)時(shí),常采用無縫鋼管或帶孔的鑄件和鍛件?？讖捷^小時(shí),多選用熱軋或冷拉棒料,也可采用實(shí)心鑄件。大批量生產(chǎn)時(shí),可采用冷擠壓棒料、粉末冶金棒料等。套筒類零件的材料以鋼、鑄鐵、青銅或黃銅為主,也有采用雙金屬結(jié)構(gòu)(即在鋼或鑄鐵套的內(nèi)壁上澆注一層軸承合金材料)的。套筒類零件常用的熱處理方法有滲碳、淬火、表面淬火、調(diào)質(zhì)、高溫時(shí)效及滲氮等。

3.套筒類零件的技術(shù)要求

套筒類零件的外圓表面多以過盈或過渡配合與機(jī)架或箱體孔配合,起支承作用。內(nèi)孔主要起導(dǎo)向作用或支承作用,常與傳動軸、主軸、活塞、滑閥相配合。有些套的端面或凸緣端面有定位或承受載荷作用。套筒類零件的主要技術(shù)要求為

(1)內(nèi)孔與外圓的尺寸精度一般為IT7～I(xiàn)T6。為保證內(nèi)孔的耐磨性和功能要求,其表面粗糙度要求Ra2.5～0.16μm,外圓的表面粗糙度為Ra5～0.63μm。

(2)通常將外圓與內(nèi)孔的幾何形狀精度控制在直徑公差以內(nèi)即可,較精密的可控制在直徑公差的1／2～1／3,甚至更小。較長的套筒零件除有外圓的圓柱度要求外,還有孔的圓柱度要求。

(3)內(nèi)、外圓表面之間的同軸度公差按零件的裝配要求而定。當(dāng)內(nèi)孔的最終加工是將套裝入機(jī)座或箱體之后進(jìn)行(如連桿小端襯套)時(shí),內(nèi)、外圓表面的同軸度公差可以較大;若內(nèi)孔的最終加工是在裝配之前完成,則同軸度公差較小,通常為0.06～0.01mm。套的端面(包括凸緣端面)如在工作中承受載荷或加工中作為定位面時(shí),端面與外圓或內(nèi)孔軸線的垂直度要求較高,一般為0.05～0.02mm。

4.2.2套筒類零件加工工藝過程套筒類零件由于功用、結(jié)構(gòu)形狀及尺寸、材料、熱處理方法的不同,其工藝過程差別較大。其中,保證內(nèi)孔與外圓的同軸度公差,以及端面與內(nèi)圓(外圓)軸線的垂直度公差,是擬定工藝規(guī)程時(shí)需要關(guān)注的主要問題。一、法蘭盤零件工藝過程5.

2.3盤類零件的加工工藝實(shí)例5.

2.3盤類零件的加工工藝實(shí)例5.

2.3盤類零件的加工工藝實(shí)例5.

2.3盤類零件的加工工藝實(shí)例5.

2.3盤類零件的加工工藝實(shí)例二、接盤零件工藝過程1.接盤零件的主要表面及其技術(shù)要求①孔A(?):IT7,Ra1.6

m

；②小外圓(?):IT6,Ra1.6

m對孔A的軸線有同軸度要求，其公差值為?0.03mm；③材料45鋼，調(diào)質(zhì)220～240HBS。5.

2.3盤類零件的加工工藝實(shí)例5.

2.3盤類零件的加工工藝實(shí)例①該零件的主要表面均為回轉(zhuǎn)表面，應(yīng)選用車削方法，主

要工藝路線為：粗車—

調(diào)質(zhì)—

精車。在精車過程中，

應(yīng)使孔(?)，小外圓(?)和臺階端面在一次

裝夾加工出來，即“一刀活”；再以孔定位，心軸裝夾精

車大端面，即可保證該零件的位置精度要求。②在精車之后鉆?16孔，銑削寬16的圓弧槽。③毛坯選用鍛件。2．工藝分析

鍛造毛坯—

粗車—

調(diào)質(zhì)—

精車—

劃線—

鉆孔

—

銑槽—

檢驗(yàn)3．工藝過程5.

2.3盤類零件的加工工藝實(shí)例5.

2.3盤類零件的加工工藝實(shí)例4．工藝卡片4．工藝卡片5.

2.3盤類零件的加工工藝實(shí)例機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第5章典型零件的加工工藝Theprocessingtechnologyofthetypicalparts5.3

箱體類零件的加工工藝Theprocesstechnologyofbodyparts

1.箱體零件的功用與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

箱體是機(jī)器的基礎(chǔ)零件,它將機(jī)器中有關(guān)部件的軸、套、齒輪等相關(guān)零件連接成一個(gè)整體,并使之保持正確的相互位置,以傳遞轉(zhuǎn)矩或改變轉(zhuǎn)速來完成規(guī)定的運(yùn)動。故箱體的加工質(zhì)量,直接影響到機(jī)器的性能、精度和壽命。箱體類零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,壁薄且不均勻,加工部位多,加工難度大。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明,一般中型機(jī)床制造廠花在箱體類零件的機(jī)械加工工時(shí)約占整個(gè)產(chǎn)品加工工時(shí)的l5％～20％。

5.

3.1箱體類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)某車床主軸箱簡圖

5.

3.1箱體類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)箱體零件的材料及毛坯箱體零件材料常選用各種牌號的灰鑄鐵,因?yàn)榛诣T鐵具有較好的耐磨性、鑄造性和可切削性,而且吸振性好,成本又低。某些負(fù)荷較大的箱體采用鑄鋼件,某些簡易箱體為了縮短毛坯制造的周期而采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)。毛坯鑄造時(shí),應(yīng)防止砂眼和氣孔的產(chǎn)生。為了減少毛坯制造時(shí)產(chǎn)生殘余應(yīng)力,應(yīng)使箱體壁厚盡量均勻,箱體澆鑄后應(yīng)安排退火工序。毛坯的加工余量與生產(chǎn)批量、毛坯尺寸、結(jié)構(gòu)、精度和鑄造方法等因素有關(guān)。具體數(shù)值可從有關(guān)手冊中查到。

5.

3.2箱體類零件的工藝性在擬定箱體零件機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí),有一些基本原則應(yīng)該遵循。

(1)先面后孔。先加工平面,后加工孔是箱體加工的一般規(guī)律。平面面積大,用其定位穩(wěn)定可靠;支承孔大多分布在箱體外壁平面上,先加工外壁平面可切去鑄件表面的凹凸不平及夾砂等缺陷,這樣可減少鉆頭引偏,防止刀具崩刃等,對孔加工有利。

(2)粗精分開、先粗后精。箱體的結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜,主要平面及孔系加工精度高,一般應(yīng)將粗、精加工工序分階段進(jìn)行,先進(jìn)行粗加工,后進(jìn)行精加工。

5.

3.2箱體類零件的工藝性

(3)基準(zhǔn)的選擇。箱體零件的粗基準(zhǔn)一般都用它上面的重要孔和另一個(gè)相距較遠(yuǎn)的孔作粗基準(zhǔn),以保證孔加工時(shí)余量均勻。精基準(zhǔn)選擇一般采用基準(zhǔn)統(tǒng)一的方案,常以箱體零件的裝配基準(zhǔn)或?qū)ｉT加工的一面兩孔為定位基準(zhǔn),使整個(gè)加工工藝過程基準(zhǔn)統(tǒng)一,夾具結(jié)構(gòu)簡單,基準(zhǔn)不重合誤差降至最小甚至為零(當(dāng)基準(zhǔn)重合時(shí))。

(4)工序集中,先主后次。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,以保證其相互位置要求和減少裝夾次數(shù)。緊固螺紋孔、油孔等次要工序的安排,一般在平面和支承孔等主要加工表面精加工之后再進(jìn)行加工。

5.

3.2箱體類零件的工藝性（5）工序間合理按排熱處理箱體零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚也不均勻，因此，在鑄造時(shí)會產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。為了消除殘余應(yīng)力，減少加工后的變形和保證精度的穩(wěn)定，所以，在鑄造之后必須安排人工時(shí)效處理。人工時(shí)效的工藝規(guī)范為：加熱到500℃～550℃，保溫4h～6h，冷卻速度小于或等于30℃/h，出爐溫度小于或等于200℃。普通精度的箱體零件，一般在鑄造之后安排1次人工時(shí)效出理。對一些高精度或形狀特別復(fù)雜的箱體零件，在粗加工之后還要安排1次人工時(shí)效處理，以消除粗加工所造成的殘余應(yīng)力。有些精度要求不高的箱體零件毛坯，有時(shí)不安排時(shí)效處理，而是利用粗、精加工工序間的停放和運(yùn)輸時(shí)間，使之得到自然時(shí)效。箱體零件人工時(shí)效的方法，除了加熱保溫法外，也可采用振動時(shí)效來達(dá)到消除殘余應(yīng)力的目的。5.

3.2箱體類零件的工藝性車床主軸箱箱體零件的加工工藝過程5.

3.3典型箱體類零件加工工藝序號工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)1鑄造

2時(shí)效3漆底漆4

銑頂面AI孔與II孔5鉆、擴(kuò)、絞2-Ф8H7工藝孔（將6-M10mm先鉆至Ф7.8mm,絞2-Ф8H7）頂面A及外形6銑兩端面E、F及前面D頂面A及兩工藝孔7銑導(dǎo)軌面B、C頂面A及兩工藝孔8磨頂面A導(dǎo)軌面B、C9粗鏜各縱向孔頂面A及兩工藝孔10精鏜各縱向孔頂面A及兩工藝孔11精鏜主軸孔I頂