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第4章 机械制造典型零件工艺加工


第一节
轴类零件的功用

轴类零件加工

主要起支承传动件和传递转矩的作用。 轴类零件结构特点

有光轴、空心轴、半轴、阶梯轴、花键轴、 十字轴、偏心轴、丝杠、曲轴及凸轮轴 (PP104图4-1)等。

主轴零件的材料、毛坯及热处理

材料

常用

45钢,精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢 GCr15、弹簧钢65Mn,也可选用球墨铸铁; 对高速、重载的轴,选用20CrMnTi、20Mn2B、 20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。

毛坯
常用圆棒料和锻件;大型轴或结构复杂的 轴采用铸件。毛坯经过加热锻造后,可使 金属内部纤维组织沿表面均匀分布,获得 较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。

热处理

?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。

?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。

?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。

?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。

轴类零件的主要技术要求
尺寸精度:轴类零件的主要表面常为两类:一类是与轴承 的内圈配合的外圆轴颈,即支承轴颈,用于确定轴的位置并 支承轴,尺寸精度要求较高,通常为IT 5~IT7;另一类为与 各类传动件配合的轴颈,即配合轴颈,其精度稍低,常为 IT6~IT9。 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。 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。 表面粗糙度:轴的加工表面都有粗糙度的要求,一般根据 加工的可能性和经济性来确定。支承轴颈常为0.2~1.6μm, 传动件配合轴颈为0.4~3.2μm。 其他:热处理、倒角、倒棱及外观修饰等要求。

轴类零件的装夹方式: 采用两中心孔定位:一般以重要的外圆面作为粗 基准定位加工出中心孔,再以轴两端的中心孔为定 位精基准 用外圆表面定位: 对于空心轴或短小轴等不可能 用中心孔定位的情况,可用轴的外圆面定位、夹紧 并传递扭矩 各种堵头或拉杆心轴定位装夹:加工空心轴的外 圆表面时,常用带中心孔的各种堵头或拉杆心轴来 装夹工件。小锥孔时常用堵头;大锥孔时常用带堵 头的拉杆心轴,如图4-2。

CA6140主轴主要技术要求、功用(图4-3)
1)主轴的支承轴颈是装配基准--轴承安装,其制 造精度直接影响到主轴部件的回转精度,故对支承 轴颈提出较高的要求。 2)主轴前端莫氏6号锥孔用来安装顶尖或工具锥柄, 其锥孔轴线必须与支承轴颈轴线同轴,否则会引起 被加工的工件出现相对位置误差。 3)主轴前端圆锥面和端面是安装卡盘或车床夹具的 定位表面。 4)主轴上的螺纹是用来固定与调节主轴轴承间隙的。 因此螺纹中径与支承轴径有同轴度要求。

5)主轴零件的各加工表面均有表面粗糙度的要求。

图4-3 6140车床主轴简图

车床主轴零件的加工工艺过程(表4-1)
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 工序名称 备料 锻造 热处理 锯头 铣端面钻中心孔 粗车外圆 热处理 车大端各部 调质 车大端外圆、短锥、端面 及台阶 顶尖孔 卧式车床 毛坯外圆 顶尖孔 中心孔机床 多刀半自动车床 模锻 正火 立式精锻机 工序内容 定位基准 设备

9
10 11

车小端各部
钻深孔 车小端锥孔

仿形车小端各部外圆
钻φ48mm通孔 车小端锥孔(配1∶20锥 堵,涂色法检查接触率 ≥50%) 车大端锥孔(配莫氏6号 锥堵,涂色法检查接触率 ≥30%)、外短锥及端面 钻大头端面各孔

顶尖孔
两端支承轴颈 两端支承轴颈

仿形车床
深孔钻床 卧式车床

12

车大端锥孔

两端支承轴颈

卧式车床

13

钻孔

大端内锥孔

摇臂钻床

序号

工序名称

工序内容

定位基准

设备

14 15

热处理 精车外圆

局部高频淬火(φ90g5、短锥 及莫氏6号锥孔) 精车各外圆并切槽、倒角 锥堵顶尖孔

高频淬火设备 数控车床

16
17

粗磨外圆
粗磨大端锥孔

粗磨φ75h5、φ90g5、φ100h7 外圆
粗磨大端内锥孔(重配莫氏6 号锥堵,涂色法检查接触率 ≥40%) 铣φ89f6花键 铣12f9键槽 车三处螺纹(与螺母配车) 精磨各外圆及E、F两端面

锥堵顶尖孔
前支承轴颈及 φ75h5外圆 锥堵顶尖孔 φ80h5及 M115mm外圆 锥堵顶尖孔 锥堵顶尖孔

组合外圆磨床
内圆磨床

18 19 20 21

铣花键 铣键槽 车螺纹 精磨外圆

花键铣床 立式铣床 卧式车床 外圆磨床

22
23 24

粗磨外锥面
精磨外锥面 精磨大端锥孔

粗磨两处1∶12外锥面
精磨两处两处1∶12外锥面、 D端面及短锥面 精磨大端莫氏6号内锥孔(卸 堵,涂色法检查接触率≥70%)

锥堵顶尖孔
锥堵顶尖孔 前支承轴颈及 φ75h5外圆 前支承轴颈及 φ5h5外圆

专用组合磨床
专用组合磨床 专用主轴锥孔磨床

25
26

钳工
检验

端面孔去锐边倒角,去毛刺
按图样要求全部检验 专用检具

工艺要点与过程分析
1.加工阶段的划分

粗精分开,先粗后精。以重要表面 (特别是支承轴颈)的粗加工、半 精加工和精加工为主线,适当穿插 其它表面的加工工序而组成的工艺 路线。

2.定位基准的选择
基准统一

?采用两中心孔为定位基准;
(6/8/9/13/15/16/18/20/21/22/23) ? 锥堵(图4-2)——工艺辅助元件

?以支承轴颈定位,车锥孔:
(5/10/11/12/17/24/26) 互为基准 ?以锥堵中心孔定位,精车外圆(15); ?以外圆定位,粗磨锥孔;(17) ?以锥堵中心孔定位,粗精磨外圆: (16/21); ?最后以支承轴颈定位,精磨锥孔(24)。 ?使锥孔的各项精度达到要求。

3.工序顺序的安排
基准先行 深孔加工工 序的安排 先外后内 先大后小

?先铣端面钻中心孔(5) ?深孔加工安排在外圆半精车之前
(10),先难后易。

? 先加工外圆,以之定位加工内孔——eg,锥孔
磨削在轴颈精磨之后;6/10 ?先加工阶梯轴大直径部位,小者后加工,各保持 更好刚性,阶梯深孔也如此——刀具刚度可更高;

?主轴上的花键、键槽、螺纹等次要表面加
次要表面加 工,通常安排在外圆精车或粗磨之后(18/19)、 工工序安排 淬火、精磨外圆之前进行。如果精车前已铣 出键槽,精车时因断续切削而易产生振动, 既影响加工质量,又容易损坏刀具,也难控 制键槽的深度。

4.主要工序的加工方法
中心孔加工

?预孔:中心钻铣复合机床; ? 研磨:油石、软砂轮;铸铁顶尖;硬质合金
顶尖、中心孔磨床

?粗、半精:
外圆加工

转塔车削、数控车削、多刀半 自动车削、液压仿形车削 ? 精加工: 磨削——大批量常用组合磨削 (图4-4)、成形磨削、无心磨削

精磨锥孔

? 保证锥孔与轴颈径向跳动——专用夹具:
图4-5分析

花键加工

? 铣削——效率低下; ?滚花键——展成法(批量生产)图4-6 ? 飞刀高速铣削——图4-7 ? 对搓——效率最高; ? 磨削——图4-8

图4-4 组合磨主轴加工示意图 a)工位Ⅰ b)工位Ⅱ

图4-5 磨主轴锥孔夹具 1—底座 2—支架 3—浮动夹头 4—工件

5.主轴检验 ?自动测量装置,作为辅助装置安装在
机床上。 ?这种检验方式能在不影响加工的情况 下,根据测量结果,主动地控制机床的 工作过程,如改变进给量,自动补偿刀 具磨损,自动退刀、停车等,使之适应 加工条件的变化,防止产生废品,故又 称为主动检验。 ?主动检验属在线检测,即在设备运行, 生产不停顿的情况下,根据信号处理的 基本原理,掌握设备运行状况,对生产 过程进行预测预报及必要调整。在线检 测在机械制造中的应用越来越广。

加工中 检验

分尺检验; ?大批大量生产时,常采用光滑极限量规检 验,长度大而精度高的工件可用比较仪检验。 加工后 ?表面粗糙度可用粗糙度样板进行检验;要 检验 求较高时则用光学显微镜或轮廓仪检验。 ?圆度误差可用千分尺测出的工件同一截面 内直径的最大差值之半来确定,也可用千分表 借助V形铁来测量,若条件许可,可用圆度仪 检验。圆柱度误差通常用千分尺测出同一轴向 剖面内最大与最小值之差的方法来确定。 ?主轴相互位置精度检验一般以轴两端顶尖 孔或工艺锥堵上的顶尖孔为定位基准,在两支 承轴颈上方分别用千分表测量。

?单件小批生产中,尺寸精度一般用外径千

6. 细长轴加工
?1.一夹一顶装夹(热变形)图4-6;2.中心架、
跟刀架; 3. 反向进给(图4-7); 4. 车刀角度 和形状(大的主偏角,大前角,断屑槽,正刃倾 角);5.双刀对车(技巧-参见第八章)

图4-6 细长轴的装夹

细长轴加工
?1.一夹一顶装夹(热变形)图4-6;2.中心架、
跟刀架; 3. 反向进给(图4-7); 4. 车刀角度 和形状(大的主偏角,大前角,断屑槽,正刃倾 角);5.双刀对车(技巧-参见第八章)

图4-7 反向进给车削

第二节

支架、箱体零件加工

支架、箱体零件的功用 箱体是机器的基础零件,它将机器中有 关部件的轴、套、齿轮等相关零件连接 成一个整体,并使之保持正确的相互位 置,以传递转矩或改变转速来完成规定 的运动。图4-8

箱体零件结构特点
结构复杂,壁薄且不均匀,加工部位多, 加工难度大。

支架、箱体零件的主要技术要求

? 轴颈支承孔孔径精度及相互之间的位置精度 ? 定位销孔的精度与孔距精度 ? 孔与平面的位置精度 ? 主要平面的精度 ? 表面粗糙度

箱体零件的材料及毛坯
材 料 箱体零件常选用灰铸铁,轿车\摩托车的曲轴箱选用 铝合金作为曲轴箱的主体材料。

毛坯
一般采用铸件。因曲轴箱是大批大量生产, 且毛坯的形状复杂,故采用压铸毛坯,镶套与 箱体在压铸时铸成一体。压铸的毛坯精度高, 加工余量小,有利于机械加工。 为减少毛坯铸造时产生的残余应力,箱体 铸造后应安排人工时效、退火工序

工艺过程分析
先面后孔 粗精分开、先粗后精 粗基准的选择 一般箱体零件的粗基准都用它上面的重要孔和另一个 相距较远的孔作为粗基准,以保证孔加工时余量均匀 精基准的选择

常以箱体零件的装配基准或专门加工的 一面两孔定位。使得基准统一。

工序集中,先主后次 1。合件加工:先加工定位、固定表面,再合; 2。箱体零件上相互位置要求较高的孔系和平面, 一般尽量集中在同一工序中加工,以减少装夹次 数,从而减少安装误差的影响,有利于保证其相 互位置精度要求。
合理安排时效处理 一般在毛坯铸造之后安排一次人工时效即可; 对一些高精度或形状特别复杂的箱体,应在粗 加工之后再安排一次人工时效,以消除粗加工 产生的内应力,保证箱体加工精度的稳定性。

孔系加工(补充内容)
孔系
箱体上若干有相互位置精度要求的孔 的组合: 1)平行孔系;2)同轴孔系;3)交 叉孔系图4-20

同轴孔系加工(同轴度)
1)利用已加工孔 作支承导向 (4-25图) 2)利用镗床后立柱导向套(对刀器)支承导向 (类同图4-23) 3)调头镗削(图4-26)

平行孔系加工(孔距精度、平行度)
(1)找正法 一般只适合单件小批生产。(心轴块规 图4-21和样板找正法图4-22) (2)镗模法 在成批生产中,广泛采用镗模加工孔系 图4-23。 关联多件时,可采用,合件加工(P52,图2-16合 镗“一刀过”)和配镗(将已加工好的工件用作镗模) (3)坐标法 坐标法镗孔是先将被加工孔系的孔距尺 寸换算成两个互相垂直的坐标尺寸,然后在普通卧式 镗床、坐标镗床或数控镗铣床等设备上,利用坐标尺 寸测量装置,使机床主轴与工件间按坐标尺寸作精确 的相对位移,间接保证孔距尺寸加工精度的一种方法 (4)多轴组合机床法:大批大量生产时采用图4-13

图4-13 在组合机床上用镗模加工孔系
1一左动力头 2一镗模 3一右动力头 4、6一侧底座 5一中间底座

箱体检验

?表面粗糙度检验通常用目测或样板比较法,只有当 Ra值很小时,才考虑使用光学量仪; ?孔的尺寸精度一般用塞规检验; ?单件小批时可用内径千分尺或内径千分表检验; ?若精度要求很高可用气动量仪检验。 ?平面的直线度用平尺和厚薄规或水平仪与桥板检验 ?平面的平面度可用自准直仪或水平仪与桥板检验,也 可用涂色检验。 ?同轴度检验 一般工厂常用检验棒检验同轴度; ?孔间距和孔轴线平行度检验 根据孔距精度的高低,
可分别使用游标卡尺或千分尺,也可用块规测量; 三坐标测量机可同时对零件的尺寸、形状和位置等进 行高精度的测量。

?

A:支架加工例子分析(图4-9)

图4-10 在车床上加工支架支承孔(划线找正)

表4-2 加工支架工艺过程
序号 1 工种 铸造 工 序 内 容 铸造毛坯 设备

2 3 4
5

热处 理 钳工 刨削
车削

退火 划线。划出支承孔的十字中心线及孔线,划底面, 左端面及φ16凸台和φ10凸台加工线。 刨底面 牛头刨 床

保证支承孔与底面的距离为70mm,钻、镗φ30 车床 支承孔到图样规定尺寸,并在一次装夹中车支承 孔的左端面。 在底面上划φ16和φ10的两个螺钉孔线 钻φ10和φ16两个螺钉孔及反锪两个凸台 检验 钻床

6 7 8

钳工 钳工 检验

B:箱体加工例子分析(图4-11)

图4-11 减速箱体结构简图

表4-3 减速箱体加工过程
序 工序名 号 称
1 2 3 4 铸造 热处理 油漆 划线 铸造毛坯 人工时效 喷涂底漆 箱盖:根据凸缘面A划对合面加工线;划顶 划线平台 部C面加工线;划轴承孔两端面加工线 底座:根据凸缘面B划对合面加工线;划底面 D加工线;划轴承孔两端面加工线 箱盖:粗、精刨对合面;粗、精刨顶部C面 底座:粗、精刨对合面;粗精刨底面D 箱盖:划中心十字线,各联接孔、销钉孔、 螺孔、吊装孔加工线 底座:划中心十字线;底面各联接孔、油塞 孔、油标孔加工线 牛头刨床或 龙门刨床 划线平台

工序内容

加工设备

5 6

刨削 划线

表4-3 减速箱体加工过程(续)
7 钻削 箱盖:按划线钻各联接孔,并锪平;钻各螺 摇臂钻床 孔的底孔、吊装孔 底座:按划线钻底面上各联接孔、油塞底孔 、油标孔,各孔端锪平;将箱盖与底座合在 一起,按箱盖对合面上已钻的孔,钻底座对 合面上的联接孔,并锪平

8

钳工

对箱盖、底座各螺孔攻螺纹;铲刮箱盖及底 座对合面;箱盖与底座合箱;按箱盖上划线 配钻、铰二销孔,打入定位销
粗、精铣轴承孔端面 粗、精镗轴承孔;切轴承孔内环槽 去毛刺、清洗、打标记 各不加工外表面 端面铣床 卧式镗床

9 10 11 12

铣削 镗削 钳工 油漆

13

检验

按图样要求检验

表4-3例子工艺分析
先面后孔 NO.5工序加工面,9/10

粗精分开、先粗后精

粗基准的选择
以轴承孔为粗基准,划线加工D面 精基准的选择 常以箱体零件的装配基准或专门加工的一面两孔 定位。使得基准统一。 本例:D面,或自为基准(假销定位);

吊架式镗模加工(补充)(图4-27)

一面双销定位(大批量)(图4-28)

加工中心加工箱体(图4-12):自动换刀 铣、镗、钻、锪、攻等工序(步)集中

图4-12 卧式加工中心结构示意图
l一刀库 2一换刀装置 3一主轴头 4一移动式立柱 5一工作台 6一床身

组合机床自动线加工箱体(图4-14)

图4-14 组合机床自动线加工箱体示意图
1、14一自动线辅送带的传动装置 2一装料工位 3、5、7、10、12一加工工位 4、6、8、ll一中间工位 9一翻转 13一卸料工位 ①、⑧一输送带 ②一动力头

第三节

圆柱齿轮加工

齿轮结构特点和分类(图4-15)

齿轮精度要求: 1)运动精度 确保齿轮准确的传递运动和 恒定的传动比,要求最大转角误差不能超过 相应的规定值。 2)工作平稳性 要求传动平稳,振动、 冲击、噪声小。 3)齿面接触精度 为保证传动中载荷分布 均匀,齿面接触要求均匀,避免局部载荷过 大、应力集中等造成过早磨损或折断。 4)齿侧间隙 要求传动中的非工作面留有 间隙以补偿温升、弹性形变和加工装配的误 差并利于润滑油的储存和油膜的形成。

齿轮材料和热处理:

1)材料选择:根据使用要求和工作条件选取合适的材 料,普通齿轮选用中碳钢和中碳合金钢,如40、45、50、 40MnB、40Cr、45Cr、42SiMn、35SiMn2MoV等;要求 高的齿轮可选取20Mn2B、18CrMnTi、30CrMnTi、20Cr 等低碳合金钢;对于低速轻载的开式传动可选取ZG40、 ZG45等铸钢材料或灰口铸铁;非传力齿轮可选取尼龙、 夹布胶木或塑料。 2)齿轮毛坯:毛坯的选择取决于齿轮的材料、形状、 尺寸、使用条件、生产批量等因素,常用的毛坯种类油: ①铸铁件:用于受力小、无冲击、低速的齿轮; ②棒料:用于尺寸小、结构简单、受力不大的齿轮; ③锻坯:用于高速重载齿轮; ④铸钢坯:用于结构复杂、尺寸较大不宜锻造的齿轮。

两类方法: 一类是成形法:用与被切齿轮齿槽形状 相符的成形刀具切出齿面,如铣齿、拉 齿和成型磨齿等; 另一类是展成法:齿轮刀具与工件按齿 轮副的啮合关系作展成运动,工件的齿 面由刀具的切削刃包络而成,如滚齿、 插齿、剃齿、磨齿和珩齿等。加工原理 及装备详见本书第二章典型表面加工

内容:齿轮毛坯加工、齿面加工、热处理工 艺及齿面的精加工。 划分阶段: ①齿轮毛坯的形成:锻件、棒料或铸件; ②粗加工:切除较多的余量; ③半精加工:车,滚、插齿面; ④热处理:调质、渗碳淬火、齿面高频淬火 等;图4-16 直齿圆柱齿轮零件图 ⑤精加工:精修基准、精加工齿面(磨、剃、 珩、研、抛等)。

图4-16 直齿圆柱齿轮零件图

序号

工序名

工序内容

定位基准

1
2 3 4 5 6

锻造
热处理 粗车 精车 滚齿 倒角

毛坯锻造
正火 粗车外形、各处留加工余量2mm 精车各处,内孔至?84.8,留磨削余量 0.2mm,其余至尺寸 滚切齿面,留磨齿余量0.25~0.3mm 倒角至尺寸(倒角机) 外圆和端面 外圆和端面 内孔和端面A 内孔和端面A

7
8 9 10 11 12 13

钳工
热处理 插键槽 磨平面 磨平面 磨内孔 磨齿

去毛刺
齿面:HRC52 至尺寸 靠磨大端面A 平面磨削B面 磨内孔至?85H5 齿面磨削 内孔和端面A 内孔 端面A 内孔和端面A 内孔和端面A

14

检验

终结检验

定位基准的选择 带轴齿轮主要采用顶尖定位,孔径大时则采用锥 堵。顶尖定位的精度高,且能做到基准统一。 带孔齿轮在加工齿面时常采用以下两种定位、夹 紧方式: ①以内孔和端面定位: 即以工件内孔和端面联合定 位,确定齿轮中心和轴向位置,面向定位端面的夹 紧方式。这种方式可使定位基准、设计基准、装配 基准和测量基准重合,夹具的制造精度要求较高。 ②以外圆和端面定位: 工件和夹具心轴的配合间隙 较大,用千分表校正外圆以决定中心的位置,并以 端面定位;从另一端面施以夹紧。生产效率低;它 对齿坯的内、外圆同轴度要求高,而对夹具精度要 求不高,故适于单件、小批量生产。

齿轮毛坯的加工 齿面加工前的齿轮毛坯加工,在 整个齿轮加工工艺过程中占有很重要的地位,因为 齿面加工和检测所用的基准必须在此阶段加工出来; 无论从提高生产率,还是从保证齿轮的加工质量, 都必须重视齿轮毛坯的加工。 在齿轮的技术要求中,应注意齿顶圆的尺寸精 度要求,因为齿厚的检测是以齿顶圆为测量基准的, 齿顶圆精度太低,必然使所测量出的齿厚值无法正 确反映齿侧间隙的大小。所以,在这一加工过程中 应注意下列三个问题: ①当以齿顶圆直径作为测量基准时,应严格控制齿 顶圆的尺寸精度; ②保证定位端面和定位孔或外圆相互的垂直度; ③提高齿轮内孔的制造精度,减小与夹具心轴的配 合间隙。

齿端的加工 齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱和去 毛刺等方式,如图4-17所示。倒圆、倒尖后 的齿轮在换档时容易进人啮合状态,减少撞 击现象。倒棱可除去齿端尖边和毛刺。 图4-18是用指状铣刀对齿端进行倒圆的加 工示意图。倒圆时,铣刀高速旋转,并沿圆 弧作摆动,加工完一个齿后,工件退离铣刀, 经分度再快速向铣刀靠近加工下一个齿的齿 端。 齿端加工必须在齿轮淬火之前进行,通 常都在滚(插)齿之后,剃齿之前安排齿端 加工。

第四节

套筒零件的加工

套筒结构特点和分类(图4-19)

图4-19 套筒类件的结构形式 (a)轴承衬套 (b)钻套 (c)、(d)滑动轴承 (e)油缸 (f) 气缸套 (g)回转套筒 (h)镗床主轴套筒

支承或导向作用,例如:各类发动机、内燃机上的气 缸套、液压系统中的油缸、模具导杆导向套、钻削夹 具的钻套、各类自动定心夹具的定位夹具套筒、镗床 主轴镗套以及支承回转轴的各种形式的滑动轴承 特点: ① 外圆直径d一般小于其长度上,通常:L/d<5。 ② 内孔与外圆直径差较小,故壁薄易变形,加工 困难。 ③ 内、外圆回转面一般有同度轴要求。 ④ 内圆表面通常为工作面,其精度较高,粗糙度值 较低。 ⑤ 结构相对简单。

主要技术指标: (1)尺寸精度及粗糙度要求 (2)几何形状精度要求 (3)同轴度、垂直度等位置精度要求 内、 外圆表面之间的同轴度要求根据加工与装配 要求而定。如果内孔的终加工是在套筒装入 机座(或箱体等)之后进行时。

套筒类零件毛坯与材料: 套筒类零件毛坯:孔径较大(如d>20mm),一般 选用带孔的铸件,锻件或无缝钢管。孔径较小时, 可选用棒料或实心铸件。在大批大量生产时,为节 省原材料,提高生产率,也可用冷挤压,粉末冶金 工艺制造精度较高的毛坯. 套筒类零件:钢、铸铁,青铜或黄铜、优质合金 钢、巴氏合金等材料。 滑动轴承:铜料,有些要求较高的滑动轴承,为 节省贵重材料而采用双金属镶嵌结构,即用离心铸 造法在钢或铸铁套筒的内壁上浇注一层巴氏合金等 材料,用来提高轴承寿命。有些强度和硬度要求较 高的(如伺服阀的阀套,镗床主轴套筒)则选用优质 合金钢(如,18CrNiWA,38CrMoAlA)。

加工方法:保证内孔与外圆的同轴度以及端面 与内、外圆轴心线的垂直度要求。由于此类零件 壁薄在加工中容易变形,因此要采取适当措施防 止由于变形而出现误差。其基本加工方法(钻孔、 扩孔,镗孔,铰孔,磨外圆与内孔,研磨,配磨、 珩磨以及冷挤压等) : 对于图4-20所示的滑动式导套,重点考虑其 形状精度和位置精度的要求,总的工艺过程为: 备料--内外表面粗加工——精加工——半精加 工——热处理——精加工——光整加工;其具体 工艺过程如表4-5所示。

材料:20钢,内表面渗碳深度0.8-1.2mm。硬度:HRC58~62

图4-20 滑动式导套零件图

工序名称

工序内容 1.车端面,保证长度82mm 2.钻通孔至?23 3.粗车外圆至?38.4并倒角 4.镗孔至?24.6及油槽至26.6 5.镗?26×32孔至尺寸 半精车小外圆?37.5至尺寸 车端面至尺寸80 倒圆弧R2 保证渗碳层深度0.8~1.2mm,硬度 HRC58~62

使用设备

1
2

下料
车外圆、钻镗 内孔

锯床
普通车床

3

半精车外圆、 倒圆 检验 热处理

普通车床

4 5

6
7

磨削内、外圆
研磨内孔

磨大外圆至?38r6 磨内孔至?25,留研磨余量0.01
研磨?25内孔至尺寸 研磨R2圆弧

万能磨床
车床

8

检验

①为减少切削力和切削热的影响: 粗、精加工应分开进行。 使粗加工产生的变形在精加工中可以得到纠正。加工中 冷却、润滑需充分。 ②减少夹紧力的影响:改变夹紧力的方法即将径向夹紧 改为轴向夹紧,如图4-21。如果需要径向夹紧时,应尽 可能使径向夹紧力均匀,如使用过渡套或弹簧套夹紧工 件,如图4-22 或者加工出工艺凸边或工艺螺纹以减少夹 紧变形。

图4-22 液性塑料弹性套筒自动定心夹紧机构
1-夹具体 2-薄板套筒 3-液性塑料 4-柱塞 5-螺钉 6-限位螺钉 a -夹紧内圆表面 b-夹紧外圆表面

第五节

连杆的加工

连杆结构、材料和技术要求(图4-23) 连杆是较细长的变截面非圆形杆件,其杆身截面从大头 到小头逐步变小,以适应在工作承受的急剧变化的动载 荷。中等尺寸或大型连杆是由连杆体和连杆盖两部分组 成,连杆体与连杆盖用螺栓和螺母与曲轴主轴颈装配在 一起;而尺寸较小的连杆(如摩托车发动机用连杆)多 数为整体结构。图4-23为某柴油机的连杆零件。图4-24为 连杆盖零件图。 为了减少磨损和磨损后便于修理,在连杆小头孔中压入 青铜衬套,大头孔中装有薄壁巴氏合金轴瓦。

连杆材料:一般采用45钢或40Cr、45Mn2等优 质钢或合金钢。如今愈来愈多采用球墨铸铁, 其毛坯用模锻制造。连杆体和盖可以分开锻造, 也可整体锻造,取决于毛坯尺寸及锻造毛坯的 设备能力。

连杆、连杆盖加工工艺(表4-7)
连 杆 体 连 杆 盖

序 1 2

工序内容 摸锻 调质

定位基准

序 l 2

工序内容 模锻 调质

定位基准

机床设备

3
4 5 6 7 8 9 10

磁性探伤
粗、精铣两平 面 磨两平面 钻、扩、铰小 头孔倒角 粗、精铣工艺 凸台及结合面 杆体两件粗镗 大头孔,倒角 磨结合面 钻、铰定位孔 大,小头端面 端面 大、小头端面,小 头工艺凸台外廓 大头端面,大、小 头孔(一面双销) 大、小头端面,小 头孔,工艺凸台 大、小头端面,小 头孔,工艺凸台 小头孔及端面工艺 凸

3
4 5

磁性探伤
粗、精铣两 平面 磨两平面 端接合面 端面 立式三工位双头 回转台铣床 平面磨床 多工位专用机床

6 7 8 9

粗、精铣结 合面 连盖两件粗 镗孔,倒角 磨削结合面 钻、铰定位 孔

端肩胛面 肩胛面螺 钉孔外侧 肩胛面 端面,大 头孔壁

双头回转铣床 多工位专用机 床 平面磨床 卧式多工位专 机

11
12

与连杆盖配钻、定位孔结合面 攻螺纹
清洗

10
1l

配钻、扩沉 头孔
清洗

定位孔结 合面

套合件加工工艺过程(表4-8)
序号 l 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 工作内容 定位基准 设备 杆与盖对号,清洗,装配 定位销 磨大头孔两端面 精镗大、小头孔 大、小头端面 大头端面,小头孔工艺凸台 平面磨床 金刚镗床 台式钻床 卧式珩磨机 油压机 普通铣床 金刚镗床 半精镗大头孔及孔口倒角 大、小头端面,小头孔工艺凸台 钻小油孔及孔外口倒角、 大、小头端面; 大、小头孔 珩磨大头孔 小头孔内压活塞销衬套 铣小头两端面 精镗小头衬套 拆分连杆盖 铣轴瓦定位槽 自为基准 大小端面及小头孔(假销定位) 小、大头端面 大、小头孔(假销)

12
13 14

对号,装配
退磁 检验

连杆工艺过程安排:

连杆的加工顺序:粗铣精磨上下端面——钻、扩、 铰小头孔——粗精铣工艺凸台及结合面——两件连杆 半园孔和拼镗大头孔——磨结合面——钻铰定位孔一 配钻、攻螺栓孔——合件联结——磨削合件两端面— —-半精镗大头孔——精镗大、小头孔——钻小油孔、 倒角——珩磨大头孔——压装小头孔衬套——铣小头 孔端面——精镗小头孔衬套——拆分合件并配对编 号——铣轴瓦定位槽——对号装配——退磁、清洗— —检验。 连杆小头孔压人衬套后常以金刚镗孔作为最后加工 。大头孔常以珩磨或冷挤压作为底孔的最后加工。

整个过程体现出“先粗后精”、“先面后孔”、 “先基准面后其他面”、“先主要面后次要面”的工艺顺序

假销定位:

表4-8中,小头孔压装 衬套和精镗衬套内孔时都 采用了假销定位,即以加 工孔自身定位——自位基 准,保证加工余量均匀, 假销定位是指定位销与孔 定位并在夹紧工件后拆除 定位销,不妨碍加工
连杆加工粗基准选择,要保证其对称性和孔的 壁厚均匀。如图4-25所示钻小头孔钻模是以小头 外廓定位,保证孔与外圆的同轴度,使壁厚均匀

夹紧方式(图4-26)

连杆检验(图4-27)

位置精度: 大小头孔轴心线在两个相互垂直 方向上的平行度,可采用图4-27所示方法进行。 在大小头孔中穿入心轴,大头的心轴放在等高 垫铁上,使大头心轴与平板平行。将连杆置于直立 位置时(图a),在小头心轴上距离为l00mm处测量高 度的读数差,即为大小头孔在连杆轴心线方向的平 行度误差值;工件置于水平位置时(图b),同样方法 测得出来的读数差,即为大小头孔在垂直连杆轴心 线方向的平行度误差值。 连杆还要进行探伤检查其内在质量

作业:P132页:4-2;4-3


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