機械制造工藝學 第3版 課件 模塊二 典型零件機械加工工藝文件的制訂+項目二任務一 模柄機械加工工藝分析

機械制造工藝學機械制造工藝課程組軸類零件的工藝規(guī)程編制是生產(chǎn)中最常遇到的工藝工作，其加工工藝因其用途、結(jié)構(gòu)形狀、技術(shù)要求、產(chǎn)量大小的不同而有所差異?，F(xiàn)以模柄、某車床主軸和絲杠為典型軸件進行加工工藝分析。如圖2-1所示為一A型壓入式冷沖模模柄，單件生產(chǎn)，材料為Q235A，試制定其機械加工工藝過程卡。圖2-1模柄零件圖項目二模塊一任務一該冷沖模模柄為一簡單軸類零件，其結(jié)構(gòu)簡單，加工精度和表面粗糙度要求中等，制定其機械加工文藝文件，首先要對零件圖紙及工藝要求進行分析，掌握軸類零件的特點，常用的加工方式，并依據(jù)零件特征確定其毛坯、加工定位基準，對其工藝過程進行分析后確定其機械加工工藝路線，最后完成其機械加工工藝文件。1.掌握軸類零件特點及功用。2.掌握車削、磨削等內(nèi)、外圓表面常用加工方法。3.掌握數(shù)控車削加工工藝特點。1.具有根據(jù)軸類零件用途、結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求等確定其毛坯、材料、熱處理、加工方法等的能力。2.具有對軸類零件進行機械加工工藝分析的能力。3.具有制訂軸類零件機械加工工藝文件的能力。培養(yǎng)學生耐心專注、堅持不懈的職業(yè)精神。軸類零件的功用與結(jié)構(gòu)特點一、軸類零件的功用與結(jié)構(gòu)特點軸類零件是機械產(chǎn)品中的主要零件這一。它通常被用于支承傳動零件(齒輪、帶輪等)、傳遞轉(zhuǎn)矩、承受載荷，以及保證裝在軸上的零件(或刀具)具有一定的回轉(zhuǎn)精度。軸類零件根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀可分為光軸、空心軸、半軸、階梯軸、花鍵軸、十字軸、偏心軸、曲軸及凸輪軸等，如圖2-2所示。圖2-2軸的種類a)光軸b)空心軸c)半軸d)階梯軸e)花鍵軸f)十字軸g)偏心軸h)曲軸i)凸輪軸根據(jù)軸的長度L與直徑d之比，又可分為剛性軸(L/d≤12)和撓性軸(L/d>12)兩類。二、軸類零件的技術(shù)要求1.尺寸精度軸頸是軸類零件的主要表面，其影響軸的回轉(zhuǎn)精度及工件狀態(tài)。軸頸的直徑公差等級根據(jù)其使用要求通常為IT6~IT9，精密軸頸可達IT5。2.幾何形狀精度軸頸的幾何形狀精度(圓度、圓柱度)一般應限制在直徑公差范圍內(nèi)。3.位置精度位置精度主要是指裝配傳動件的配合軸頸相對于裝配軸承的支承軸頸的同軸度，通常是用配合軸頸對支承軸頸的徑向圓跳動來表示的，根據(jù)使用要求，規(guī)定高精度軸為0.001~0.005mm，而一般精度軸為0.01~0.03mm。此外，還有內(nèi)外圓柱面的同軸度和軸向定位端面與軸線的垂直度要求等。4.表面粗糙度根據(jù)零件的表面工作部位的不同，可有不同的表面粗糙度值，如普通機床主軸支承軸頸的表面粗糙度值Ra為0.16~0.63μm，配合軸頸的表面粗糙度值Ra為0.63~2.5μm。隨著機器運轉(zhuǎn)速度的增大和精密程度的提高，軸類零件表面粗糙度值要求也將越來越小。二、軸類零件的技術(shù)要求三、軸類零件的材料和毛坯1.軸類零件的材料一般軸類零件常用45鋼；對中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，可選用40Cr等合金鋼；精度較高的軸，有時還用軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn等材料；對于高轉(zhuǎn)速、重載荷等條件下工作的軸，可選用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼或38CrMoAlA氮化鋼。2.軸類零件的毛坯軸類零件的毛坯最常用的是棒料和鍛件，只有某些大型的、結(jié)構(gòu)復雜的軸才采用鑄件。一般除光軸、直徑相差不大的階梯軸可使用棒料外，比較重要的軸大都采用鍛件。根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的大小決定毛坯的鍛造方式。一般模鍛件因需要昂貴的設備和專用鍛模，成本高，故適用于大批量生產(chǎn)；而單件小批量生產(chǎn)時，一般宜采用自由鍛件。四、軸類零件的預加工軸類零件在車削加工之前，應對其毛坯進行預加工。預加工包括校正、切斷和切端面鉆中心孔。表面的車削加工軸頸表面是軸類零件的主要加工表面，其主要加工方法為車削和磨削。一、車削加工的各加工階段軸類零件外圓表面的車削加工一般可劃分為粗車、半精車、精車和細車等加工階段。它們可達到的經(jīng)濟精度和經(jīng)濟粗糙度值見表1-18。加工階段的劃分主要根據(jù)零件毛坯情況和加工要求來決定。粗車是粗加工工序，對中小型軸的棒料、鑄件、鍛件，可以直接進行粗車加工。半精車一般可作為中等精度表面的最終加工，也可作為磨削或其他精加工工序的預加工。對于精度較高的毛坯，視具體情況(如冷拔料)，可不經(jīng)粗車，直接進行半精車或精車。二、提高外圓表面車削生產(chǎn)率的措施目前，提高外圓表面車削生產(chǎn)率可采取如下幾方面措施。(1)刀具方面；(2)機床方面。三、細長軸外圓表面的車削細長軸是指軸的長度L與直徑d之比大于12的軸。(一)細長軸的車削工藝特點1)細長軸剛性很差；2)細長軸的熱擴散性能差，3)由于細長軸比較長，加工時一次走刀所需時間多，刀具磨損較大，從而增加了零件的幾何形狀誤差。4)車削細長軸時，多采用跟刀架。2)尾座頂尖改成彈性頂尖，當工件因切削熱發(fā)生線膨脹伸長時，頂尖能自動后退，可避免熱膨脹引起的彎曲變形。3)采用三個支承塊跟刀架，以提高工件剛性和軸線的穩(wěn)定性，避免產(chǎn)生“竹節(jié)”形。4)改變走刀方向，使床鞍由主軸箱向尾座移動。5)改進刀具幾何角度，增大車刀主偏角，使徑向切削分力減小。圖2-4反向走刀車削法(二)細長軸的先進切削法—反向走刀車削法反向走刀車削閥特點1)細長軸左端纏有一圈鋼絲，利用自定心卡盤夾緊，以減少接觸面積，使工件在卡盤內(nèi)能自由調(diào)節(jié)其位置，避免夾緊時形成彎曲力矩，且在切削過程中發(fā)生的變形也不會因卡盤夾死而產(chǎn)生內(nèi)應力。軸類零件加工的主要工藝問題是如何保證各加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和主要表面之間的相互位置精度。軸類零件加工的典型工藝路線：毛坯及其熱處理——預加工——車削外圓——銑鍵槽等——熱處理——磨削。1.模柄的結(jié)構(gòu)分析圖2-1模柄模型零件圖中，該模柄的結(jié)構(gòu)比較簡單，長徑比為約為2:1，主要由三段階梯外圓軸頸、退刀槽組成。2.模柄的技術(shù)分析從圖紙分析該模柄的主要加工表面為的軸頸，表面粗糙度為Ra0.8?，長6mm軸頸和分別有0.03mm和0.04mm的圓跳動和圓柱度要求，通過精車均可實現(xiàn)，其它表面為次要加工表面。模柄機械加工工藝分析3.模柄加工工藝過程分析通過上述分析，模柄材料為Q235A，單件生產(chǎn)，選擇Φ50×94mm棒料毛坯，結(jié)合設備條件制定模柄的加工工藝過程。工序號工序名稱工序內(nèi)容定位基準設備10下料下料，Φ50×94mm。

鋸床20車1.三爪自定心卡盤夾毛坯外圓，車左端面，保證粗糙度Ra3.2μm；

2.車Ф48mm外圓至尺寸，長45mm。外圓車床30車1.調(diào)頭，三爪自定心卡盤夾Ф48mm外圓，車右端面保證總長90mm，粗糙度Ra3.2μm；

2.鉆中心孔。外圓+端面車床40車1.夾Ф48mm外圓，頂右端中心孔，車Ф40mm外圓，留0.5mm精車余量，保證長6mm至6.2mm；2.車Ф38mm外圓，留0.5mm精車余量；保證距左側(cè)大端面尺寸30mm至30.2mm；

3.割槽，槽深1.5mm，槽寬3mm，距大端面6mm。4．軸肩倒角C1，右端