机械制造工艺学 教学课件 作者 陈明 第四章 典型零件的加工工艺.ppt

第四章 典型零件的加工工艺 第一节 轴类零件的加工 第二节 箱体类零件的加工 第三节 其他典型零件的加工 一、 轴类零件的结构特点和技术要求 轴类零件是回转体零件，其长度大于直径。一般由同轴线的圆柱面、圆锥面、螺纹和相应的端面所组成，有些轴上还有花键、沟槽、径向孔等。 按结构形状的不同，轴可分为光轴、阶梯轴、空心轴和异型轴等几大类，如图4-1所示。 按轴的长度和直径比来分，一般长径比小于6的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴则介于两者之间。 第一节 轴类零件的加工 图4-1 二、轴类零件的材料、毛坯和热处理 轴类零件的毛坯常用棒料和锻件。光滑轴、直径相差不大的非重要阶梯轴宜选用棒料，一般比较重要的轴大都采用锻件作为毛坯，只有某些大型的、结构复杂的轴采用铸件。 根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时通常采用模锻。 45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜，经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能够获得较高的强度和韧性，淬火后表面硬度可达45～52HRC。 40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件。这类钢经调质和淬火，具有较好的综合力学性能。 （一）轴类零件定位基准与装夹方法的选择 1）在中心通孔的直径较小时，可直接在孔口倒出宽度不大于2mm的60°锥面，用倒角锥面代替中心孔。 2）在不宜采用倒角锥面作为定位基准时，可采用带有中心孔的锥堵或带锥堵的拉杆心轴，如图4-2所示。 三、轴类零件加工工艺分析 图4-2 （二）轴类零件中心孔的修研 修研中心孔常用的方法有： （1）用磨石或橡胶砂轮修研 修研时将圆柱形的磨石或橡胶砂轮夹在车床的卡盘上，用装在刀架上的金刚石笔将它前端修成顶尖形状，然后将工件顶在磨石和车床后顶尖之间，加入少量的润滑油，高速开动车床使磨石转动进行修研；同时，手持工件断续转动，以达到均匀修整的目的。这种方法磨石或砂轮的损耗量大，不适合大批量生产。 （2）用铸铁顶尖修研 与第一种方法基本相同，只是用铸铁顶尖代替磨石顶尖，顶尖转速略低一些，而且修研时要加研磨剂。 （3）用硬质合金顶尖修研 修研用的工具为硬质合金顶尖，它的结构是在60°锥面上磨出六角形，并留有f=0.2～0.5mm的等宽刃带。这种方法生产率高，但修研质量稍差，多用于普通轴中心孔的修研，或作为精密轴中心孔的粗研。 （4）用中心孔专用磨床磨削 这种方法精度和效率都较高，表面粗糙度Ra=0.32μm,圆度公差达0.8μm。 （三）轴类零件典型加工工艺路线 典型工艺路线为：正火—车端面、钻顶尖孔—粗车各表面—精车各表面—铣花键、键槽等—热处理—修研顶尖孔—粗磨外圆—精磨外圆—检验。 （四）车床主轴加工工艺及检验 1.C6150型卧式车床主轴加工工艺,见图4-3。 2. C6150型车床主轴加工工艺过程分析，见图4-4。 图4-4 C6150型车床主轴的加工既有轴类零件加工的共性，也有空心轴加工的工艺特点，分析如下：  （1）加工阶段的划分 由于主轴是多阶梯带通孔的零件，切除大量金属后，会引起残余应力重新分布而变形，所以安排工序时，一定要粗、精加工分开。C6150型车床主轴的加工就是以重要表面的粗加工、半精加工和精加工为主线，适当穿插其他表面的加工工序而组成的工艺路线，各阶段的划分大致以热处理为界。 （2）定位基准的选择 为避免引起变形，安排工艺路线时使用中心孔和外圆表面互为基准： 1）用毛坯外圆表面作为粗基面，钻中心孔。 2）用中心孔定位，粗车外圆表面和端面。 3）用外圆表面定位，钻中心通孔。 4）用外圆表面定位，半精加工中心通孔，大端锥孔和小端圆柱孔（或锥孔）。 5）用带有中心孔的锥套心轴定位，进行半精加工和精加工工序，如图4-4所示。 （3）工序顺序的安排 1）先安排定位基面加工。在主轴的加工过程中，不论在任何加工阶段，总是先安排好定位基面的加工，为加工其他表面做好准备，如粗加工阶段工序4、半精加工阶段工序10、精加工阶段工序15。 2）后安排其他表面和次要表面的加工。对于主轴上的花键、键槽、螺纹等次要表面的加工，通常安排在外圆精车或粗磨以后、精磨之前进行，否则会在外圆终加工时产生冲击，不利于保证加工质量和影响刀具的寿命，或者会破坏主要表面已经获得的精度。 3）深孔的加工。为使中心孔能够在多道工序中使用，深孔加工应靠后安排。但深孔加工属于粗加工，余量大、发热多、变形大，所以不能放到最后加工。本例安排在外圆半精车之后，以便有一个较为精确的轴径作为定位基准，这样加工出的孔容易保证主轴壁厚均匀。 （4）主要表面加工方法的选择 1）主轴各外圆表面的加工。主轴各外圆表面