第5章 典型零件加工工艺 机械制造工艺与夹具 教学课件.ppt

第5章 典型零件加工工艺 5.1 轴类零件加工工艺 5.2 套筒类零件加工工艺 5.3 箱体类零件加工工艺 5.4 圆柱齿轮加工工艺 5.1 轴类零件加工工艺 5.1.1概述 1.轴类零件的功用与结构 （1）功用。轴类零件是机械加工中经常遇到的典型零件之一,在机器中，它主要用来支撑传动零件和传递转矩。 （2）结构。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，加工表面通常有内外圆柱面、圆锥面，以及螺蚊、花键、键槽、横向孔、沟槽等。根据结构形状可分为光轴、空心轴、半轴、阶梯轴、花键轴、十字轴、偏心轴、曲轴、凸轮轴，如图5－2所示。 2.轴类零件的技术要求 轴类零件的技术要求是设计者根据轴的主要功用以及使用条件确定的，通常有以下几方面： (1）尺寸精度。尺寸精度主要指结构要素的直径和长度的精度。直径精度由使用要求和配合性质确定：对于主要支撑轴颈，常为IT9～IT6；特别重要的轴颈，也可为IT5。 5.1 轴类零件加工工艺 轴的长度精度要求一般不严格，常按未注公差尺寸加工；要求较高时，其允许偏差约为0.05～0.2mm。 (2）形状精度。形状精度主要指轴颈的圆度、圆柱度等，因轴的形状误差直接影响与之相配合的零件接触质量和回转精度，因此一般限制在直径公差范围内；要求较高时可取直径公差的1/2～1/4，或另外规定允许偏差。 (3）位置精度。位置精度包括装配传动件的配合轴颈对于装配轴承的支撑轴颈的同轴度、圆跳动及端面对轴心线的垂直度等。普通精度的轴，配合轴颈对支撑轴颈的径向圆跳动一般为0.01～0.03mm，高精度的轴为0.005～0.010mm。 （4）表面粗糙度。轴类零件的主要工作表面粗糙度根据其运转速度和尺寸精度等级决定。支撑轴颈的表面粗糙度Ra一般为0.8～0.2μm；配合轴颈的表面粗糙度Ra一般为3.2～0.8μm。 5.1 轴类零件加工工艺 （5）其他要求。为改善轴类零件的切削加工性能或提高综合力学性能及使用寿命等，还必须根据轴的材料和使用条件，规定相应的热处理要求。常用的热处理工艺有正火、调质和表面淬火等。 3.轴类零件的材料、毛坯和热处理 轴类零件大都用优质中碳钢（如45#钢）制造；对于中等精度转速较高的轴，可选用40Cr等合金结构钢，这类钢经调质或表面淬火后具有较好的力学性能；对于高速重载条件下工作的轴，可选用20Cr、20CrMnTi等低合金钢，这类钢经渗碳淬火处理后，心部保持较高的韧性，表面具有较高的耐磨性和综合力学性能，但热处理变形较大；若选用38CrMoAlA经调质和表面渗氮，不仅具有优良的耐磨性和耐疲劳性，而且热处理变形小。对于形状复杂的重要轴类零件,也可用球墨铸铁、高强度铸铁。 5.1 轴类零件加工工艺 轴类零件毛坯类型和轴的结构有关。一般光轴或直径相差不大的阶梯轴可用热轧或冷拔的圆棒料；直径相差较大或比较重要的轴，大都采用锻件；少数结构复杂的大型轴，也有采用铸钢件及铸铁件。 5.1.2轴类零件加工工艺概述 1.外圆表面的加工 外圆表面是轴类零件的主要表面，在轴类零件加工中，外圆表面的加工占有很大的比重。 （1）外圆表面的车削加工。车削外圆是加工外圆最主要的方法之一。对于重型机器中的大型轴类零件，全部加工过程几乎都是在重型车床上完成的。 外圆车削的工艺范围有粗车、半精车、精车、高速精车等。 粗车采用较大的背吃刀量、进给量，切去毛坯的大部分余量以达到较高的生产率。其加工精度可达到IT10～IT13，表面粗糙度Ra=12.5～6.3μm，故只能作为低精度表面的最终工序。 5.1 轴类零件加工工艺 半精车的加工精度可达到IT9～IT10，表面粗糙度Ra=6.3～3.2μm，可作为中等精度表面的最终工序，也可以作为磨削或其他精加工工序的预加工。 精车不淬硬钢材，精度可达IT7～IT8，表面粗糙度Ra达2.5～1.25μm。精车后的硬化程度（已加工表面的显微硬度与工件材料原始硬度的百分比）平均为140%～180%，硬化深度平均为20～60μm。精车铜及其他有色金属，精度可达IT8～IT6，表面粗糙度Ra达2.5～0.63μm。精车一般作为最终工序或光整加工的预加工。 对于加工大型钢材精确外圆表面，通常采用高速精车代替磨削，精度可达IT7～IT5，表面粗糙度Ra可达1.25～0.20μm。有色金属由于硬度不高，不适宜磨削，要获得精确的外圆表面，采用高速精车（金刚石车），精度可达IT6～IT5，表面粗糙度Ra可达0.200～0.025μm。高速精车后的工件硬化程度平均为120%～150%，硬化深度平均为30～50μm。 5.1 轴类零件加工工艺 （2）提高外圆表面车削生产率的措施。在轴类零件的加工中，外圆表面的加工余量主要是由车削切除的。外圆车削的劳动量在零件加工全部劳动量中占有相当大的比重。因此提高外圆车削