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机械工程学院 机械制造基础,1,第6章 典型零件加工工艺分析,6.1 轴类零件加工工艺分析 6.2 盘套类零件加工工艺分析 6.3 箱体支架类零件加工工艺分析,机械工程学院 机械制造基础,2,6.1 轴类零件加工工艺分析,6.1.1 轴类零件的功用、分类及结构特点 轴的作用：支承传动件、承受载荷，传递运动和扭矩。 结构：一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成 轴的分类：光轴、阶梯轴、空心轴、异形轴（曲轴、凸轮轴、偏心轴等） 刚性轴（L/d12） 挠性轴（L/d12）,机械工程学院 机械制造基础,3,轴的分类：,光轴、阶梯轴、空心轴、异形轴（曲轴、凸轮轴、偏心轴等） 刚性轴（L/d12） 挠性轴（L/d12）,机械工程学院 机械制造基础,4,曲轴、挠性钢丝轴,机械工程学院 机械制造基础,5,减速器中的轴,转 轴,承受弯矩、承受转矩,机械工程学院 机械制造基础,6,自行车的前轮轴,固定心轴,支承转动零件,机械工程学院 机械制造基础,7,铁路机车轮轴,转动心轴,承受弯矩而不传递转矩,机械工程学院 机械制造基础,8,汽车中联接变速箱与后桥之间的轴,传动轴,用于传递转矩而不承受弯矩,机械工程学院 机械制造基础,9,6.1.2 轴类零件技术条件的分析,机械工程学院 机械制造基础,10,2、 尺寸精度 一类支承轴颈：用于确定轴的位置并支承轴，通常为IT5IT7； 另一类配合轴颈：为与各类传动件配合的轴颈，通常为IT6IT9。 3、几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。 4、相互位置精度包括内、外表面，重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。,机械工程学院 机械制造基础,11,6.1.3 轴类零件的材料、毛坯和热处理,l 轴类零件的材料及热处理 （1）一般轴常用45钢，热处理可根据要求选正火、调质或淬火等； （2）精度和转速较高的轴选中碳合金钢如40Cr、轴承钢如GCr15、弹簧钢如65Mn等，热处理为调质和轴颈高频淬火。 （3）高速重载轴采用低碳合金钢如18CrMnTi、20Cr、20Mn2B等，热处理为正火后表面渗碳淬火；也可用38CrMoAl等氮化钢，调质后表面氮化。,机械工程学院 机械制造基础,12,l 轴类零件的毛坯,（1）热轧/冷拔圆棒料：适用于中、小型强度要求不高的光轴或直径相差不大的轴。 （2）锻件：机械强度要求高或直径差别较大的阶段轴、异形轴。（锻造可使金属组织均匀分布，获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。） （3）铸件：大型轴或结构复杂的轴，如铸铁轧辊、球铁曲轴等。,机械工程学院 机械制造基础,13,6.1.4 轴类零件加工的工艺分析,质量,工艺,机械工程学院 机械制造基础,14,(1)轴类零件加工的工艺路线 1)基本加工路线 外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为四条。 粗车半精车精车 对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。 粗车半精车粗磨精磨 对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时，其后续工序只能用磨削而采用的加工路线。,机械工程学院 机械制造基础,15, 粗车半精车精车金刚石车 对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因为有色金属一般比较软，容易堵塞沙粒间的空隙，因此其最终工序多用精车和金刚石车。 粗车半精粗磨精磨光整加工 对于黑色金属材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路线。,机械工程学院 机械制造基础,16,机械工程学院 机械制造基础,17,（2）典型加工工艺路线 对普通精度的轴类零件加工，其典型的工艺路线如下： 毛坯及其热处理预加工车削外圆铣键槽（花键槽、沟槽）热处理磨削终检。,机械工程学院 机械制造基础,18,轴类零件的预加工 轴类零件的预加工是指加工的准备工序，即车削外圆之前的工艺。 校直毛坯在制造、运输和保管过程中，常会发生弯曲变形，为保证加工余量的均匀及装夹可靠，一般冷态下在各种压力机或校值机上进行校直。 切断按所需的长度进行。 切端面打顶尖孔得到定位基准。,机械工程学院 机械制造基础,19,(3) 轴类零件加工的定位基准和装夹,零件进行机械加工之前，为了保证加工表面的尺寸精度和相互位置精度的要求，便于合理安排加工顺序，必须正确选择定位基准。这是因为在加工阶段开始，前道工序必须为后续工序提供好定位基准面。所谓的定位基准面，是指加工时，使工件在机床或夹具中占据一正确位置所依据的零件上的点、线、面。,机械工程学院 机械制造基础,20,(3) 轴类零件加工的定位基准和装夹,1）以工件的中心孔定位 在轴的加工中，零件各外圆表面，锥孔、螺纹表面的同轴度，端面对旋转轴线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，若用两中心孔定位，符合基准重合的原则。中心孔不仅是车削时的定位基准，也是其它加工工序的定位基准和检验基准，又符合基准统一原则。当采用两中心孔定位时，还能够最大限度地在一次装夹中加工出多个外圆和端面。,机械工程学院 机械制造基础,21,2）以外圆和中心孔作为定位基准（一夹一顶） 用两中心孔定位虽然定心精度高，但刚性差，尤其是加工较重的工件时不够稳固，切削用量也不能太大。粗加工时，为了提高零件的刚度，可采用轴的外圆表面和一中心孔作为定位基准来加工。这种定位方法能承受较大的切削力矩，是轴类零件最常见的一种定位方法。,机械工程学院 机械制造基础,22,3）以两外圆表面作为定位基准 在加工空心轴的内孔时，（例如：机床上莫氏锥度的内孔加工），不能采用中心孔作为定位基准，可用轴的两外圆表面作为定位基准。当工件是机床主轴时，常以两支撑轴颈（装配基准）为定位基准，可保证锥孔相对支撑轴颈的同轴度要求，消除基准不重合而引起的误差。,机械工程学院 机械制造基础,23,4）以带有中心孔的锥堵作为定位基准 在加工空心轴的外圆表面时，往往还采用代中心孔的锥堵或锥套心轴作为定位基准。 锥堵和锥套心轴上的中心孔即是其本身制造的定位基准，又是空心轴外圆精加工的基准,机械工程学院 机械制造基础,24,（4）工艺阶段 1）粗加工阶段：加工定位基准，切除大部分余量，发现毛坯缺陷； 2）半精加工阶段：完成一般精度表面及螺纹、键槽等表面加工，为轴颈等高精度表面精加工做准备。 3）精加工阶段：完成高精度表面加工。 特点：先粗后精 先主后次 先面后孔 先基准后其它,机械工程学院 机械制造基础,25,外圆表面加工顺序：先加工大直径外圆 再加工小直径外圆。 轴上的花键、键槽等表面的加工应在外圆精车或粗磨之后，精磨外圆之前。 轴上矩形花键的加工，通常采用铣削和磨削加工，产量大时常用花键滚刀在花键铣床上加工。以外径定心的花键轴，通常只磨削外径，但如经过淬火而使花键扭曲变形过大时，也要对侧面进行磨削加工。以内径定心的花键，其内径和键侧均需进行磨削加工。 轴上的螺纹一般有较高的精度，宜安排在工件局部淬火之后进行，否则淬火后产生的变形会影响螺纹的精度。,注意点,机械工程学院 机械制造基础,26,（5）轴类零件的热处理,1）锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。 2）调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。 3）表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。 4）精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。,机械工程学院 机械制造基础,27,案例 ：某阶梯轴加工工艺分析,机械工程学院 机械制造基础,28,阶梯轴的结构分析,机械工程学院 机械制造基础,29,阶梯轴的技术要求分析,尺寸精度和形状精度：配合轴颈尺寸公差等级通常为IT8IT6，该轴配合轴颈两处为IT7；支承轴颈一般为IT7IT6，精密的为IT5，该轴支承轴颈ø17及ø15为IT6；轴颈的形状精度（圆度、圆柱度）要求限制在直径公差范围之内，要求较高的应标注在零件图上，该轴形状公差均未注出。,机械工程学院 机械制造基础,30,位置精度：配合轴颈对支承轴颈一般有径向圆跳动或同轴度要求，装配定位用的轴肩对支承轴颈一般有端面圆跳动或垂直度要求。径向圆跳动和端面圆跳动公差通常为0.010.03，高精度轴为0.0010.005，该轴有一个同轴度要求，其值为0.032.,机械工程学院 机械制造基础,31,表面粗糙度；轴颈的表面粗糙度值Ra应与尺寸公差等级相适应。公差等级为IT5的Ra值为0.40.2µm；公差等级为IT6的Ra值为0.80.4µm；公差等级为IT8IT7的Ra值为0.80.6µm。装配定位用的轴肩Ra值通常为1.60.8µm。非配合的次要表面Ra值常取6.3µm。该轴的两支承表面及ø22配合表面为0.8µm，ø15配合表面为1.6µm，键槽底孔为6.3µm，其余为12.5µm.,机械工程学院 机械制造基础,32,热处理：轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。对于传动轴，正火、调质和表面淬火用得较多。该轴要求调质处理。,机械工程学院 机械制造基础,33,阶梯轴的加工工艺过程,下料车两端面，钻中心孔粗车各外圆调质修研中心孔半精车各外圆，切槽，倒角车螺纹划键槽加工线铣键槽修研中心孔磨削检验。,机械工程学院 机械制造基础,34,机械工程学院 机械制造基础,35,机械工程学院 机械制造基础,36,机械工程学院 机械制造基础,37,机械工程学院 机械制造基础,38,表A-1 传动轴机械加工工艺卡,机械工程学院 机械制造基础,39,机床主轴,机械工程学院 机械制造基础,40,主轴加工工艺,机械工程学院 机械制造基础,41,螺钉加工,机械工程学院 机械制造基础,42,6.2 盘套类零件加工工艺分析,6.2.1 概述 盘套类零件有轴系的大部分零件如传动轮、轴承套、轴承端盖、套筒等。,机械工程学院 机械制造基础,43,6.2.2 盘套类零件的技术条件分析,l 孔的技术要求：配合孔一般为IT7IT8，精密孔IT6 l 外圆表面的技术要求：配合面IT6IT7，一般面自由公差 l 孔与外圆的同轴度要求 l 孔轴先与端面的垂直度要求 在加工时，为了保证套筒表面位置精度，常采用一次装夹完成内外圆和端面的加工；也可以先加工孔，再以孔为精基准用心轴定位加工外圆；同样也可以先加工外圆，再以外圆为精基准用弹性夹头、软三爪等定心夹具装夹加工内孔。,机械工程学院 机械制造基础,44,短套加工,机械工程学院 机械制造基础,45,液压缸加工,机械工程学院 机械制造基础,46,衬套加工,机械工程学院 机械制造基础,47,6.3 箱体支架类零件加工工艺分析,6.3.1 概述 箱体支架类零件结构特点 结构较复杂，加工表面多，相互位置精度要求高。 技术要求 （1）支承孔要求较高 （2）支承孔之间中心距、位置精度影响支承件的使用 （3）主要平面精度 （4）主要平面与支承孔的位置精度,机械工程学院 机械制造基础,48,毛坯与材料,通常为铸件或焊接件，焊接件的材料常为低碳钢 结构工艺性 6.3.2 箱体支架类零件加工过程 定位基准：批量生产时，一面两孔；单件生产时，以装配基准为基准。,机械工程学院 机械制造基础,49,箱体加工,机械工程学院 机械制造基础,50,6.3.3 孔系的加工,箱体上一系列又相互位置要求的孔，合称孔系。根据位置关系不同分为： 平行孔系 同轴孔系 交叉孔系 孔系的加工,