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1、机械制造-工艺工装设计 教师： 蔺 用,西京学院机械工程训练中心,盘套类零件加工工艺的设计与实施,第一部分：学习任务描述,工艺科现有一批零件的工艺设计任务，其中有齿轮坯及联接套等两种零件，科室将这两种零件的工艺设计任务交给你，要求你完成对其进行机械加工工艺编制的任务。零件产品图如图2-1、图2-2所示：,图2-1 齿轮坯,盘套类零件加工工艺的设计与实施,图2-2 联接套,盘套类零件加工工艺的设计与实施,教 学 内 容,1、盘套类零件毛坯的选择； 2、盘套类零件定位基准； 3、盘套类零件的加工方法； 4、盘套类零件的工艺性分析； 5、编制盘套类零件的工艺规程； 6、盘套类零件的实体加工； 7、盘
2、套类零件常见的工艺问题和解决的方法； 8、不同加工工艺过程的加工经济性分析。,盘套类零件加工工艺的设计与实施,重点：,难点：,1. 盘套类零件的加工工艺分析； 2. 盘套类零件的定位基准确定； 3. 盘套类零件的加工路线的确定； 4. 加工经济性分析。,盘套类零件的加工路线的确定及加工经济性分析。,盘套类零件加工工艺的设计与实施,第二部分 过程设计描述,该情境的学习与工作流程如下图：,本情境依据两个实际工作任务，以小组的形式按“资讯、决策、计划、实施、检查、评估”这一完整的“行动”方式来组织教学，分“资讯”、“决策计划”、“实施”、“检查与评估”四个步骤来进行，工作结束后安排课内实践项目“长套
3、筒零件加工工艺规程编制”，对已学知识进行巩固提高。 本情境采用单班分组方式教学，每班分3组。,资讯,决策 计划,实施,课内 实践,检查 评估,学习 检查,盘套类零件加工工艺的设计与实施,第三部分 学习情境,步骤一：资讯,学生自由组合分成3个小组（各组选出组长1名），各组根据任务工作单和资讯工作单完成必要的信息搜集，每组选4人准备发言。,西京学院机械工程训练中心工艺编制任务工作单 编号：01,任 务 导 入,盘套类零件加工工艺的设计与实施,第三部分 学习情境,步骤一：资讯,学生自由组合分成3个小组（各组选出组长1名），各组根据任务工作单和资讯工作单完成必要的信息搜集，每组选4人准备发言。,西京学
4、院机械工程训练中心任务资讯工作单 编号：02,盘套类零件加工工艺的设计与实施,第三部分 学习情境,步骤一：资讯,本阶段的具体任务： 分析盘套类零件的功用、结构特点、技术要求、材料与毛坯； 分析盘套类零件的定位基准和装夹方法； 了解机械加工实训中心和校外实训基地的设备及其加工性能指标； 分析盘套类零件的加工要求及工艺性。,每小组选派4人（含组长），对前期所进行的资讯内容中的1、2、3项进行畅谈。最后由老师进行归类评述，并对资讯方法进行点评和指导。,分组点评,盘套类零件加工工艺的设计与实施,第三部分 学习情境,步骤一：资讯,案例教学,一单元 盘套类零件的功用、结构特点、技术要求、材料与毛坯,（一）
5、盘类零件,1、盘类零件的功用及结构特点 盘类零件在机器中主要起支承、连接作用。 主要由端面、外圆、内孔等组成，一般零件直径大于零件的轴向尺寸，如齿轮、带轮、法兰盘、端盖、模具、联轴节、套环、轴承环、螺母、垫圈等。 一般用于传递动力、改变速度、转换方向或起支承、轴向定位或密封等作用。 零件上常有轴孔；常设计有凸缘、凸台或凹坑等结构；还常有较多的螺孔、光孔、沉孔、销孔或键槽等结构；有些还具有轮辐、辐板、肋板以及用于防漏的油沟和毡圈槽等密封结构。 各类盘类零件见图2-3(1)(2)所示。,图2-3(1) 盘类零件案例,图2-3(2) 盘类零件案例,（b）法兰盘,（a）支承盖,（c）主轴承盖,盘套类零
6、件加工工艺的设计与实施,第三部分 学习情境,步骤一：资讯,案例教学,一单元 盘套类零件的功用、结构特点、技术要求、材料与毛坯,（一）盘类零件,2、技术要求 盘类零件往往对支承用端面有较高平面度及轴向尺寸精度和两端面平行度要求；对转接作用中的内孔等有与平面的垂直度要求，外圆、内孔间的同轴度要求等。 3、盘类零件的材料与毛坯 盘类零件常采用钢、铸铁、青铜或黄铜制成。孔径小的盘一般选择热轧或冷拔棒料，根据不同材料，亦可选择实心铸件，孔径较大时，可作预孔。若生产批量较大，可选择冷挤压等先进毛坯制造工艺，既提高生产率，又节约材料。,盘套类零件加工工艺的设计与实施,第三部分 学习情境,步骤一：资讯,案例教
7、学,一单元 盘套类零件的功用、结构特点、技术要求、材料与毛坯,（二）套类零件,1、套类零件的功用及结构特点 套筒类零件是一种应用范围很广的常见机械零件。在机器中主要起支承和导向作用，例如，支承回转轴的各种形式的滑动轴承、夹具体中的导向套、液压系统中的液压缸以及内燃机上的气缸套等，如图2-4所示。套筒零件由于功用不同，其结构和尺寸有较大差别，但也有共同之处：零件结构不太复杂，主要由有较高同轴要求的内外圆表面组成，零件的壁厚较小，易产生变形，轴向尺寸一般大于外圆直径，长径比大于5的深孔比较多。,图2-4 套筒类零件案例 a）滑动轴承 b）滑动轴承 c）钻套 d）衬套 e）气缸套 f）油缸,盘套类零
8、件加工工艺的设计与实施,第三部分 学习情境,步骤一：资讯,案例教学,一单元 盘套类零件的功用、结构特点、技术要求、材料与毛坯,（二）套类零件,2、套类零件的主要技术要求 孔与外圆一般具有较高的同轴度要求；端面与孔轴线（亦有外圆的情况）的垂直度要求；内孔表面本身的尺寸精度、形状精度及表面粗糙度要求；外圆表面本身的尺寸、形状精度及表面粗糙度要求等。 尺寸精度： 内孔是套类零件起支承作用或导向作用的最主要表面，它通常与运动着的轴、刀具或活塞等相配合。内孔直径的尺寸精度一般为IT7，精密轴套有时取IT6，油缸由于与其相配合的活塞上有密封圈，要求较低，一般取IT9。 外圆表面一般是套类零件本身的支承面，
9、常以过盈配合或过渡配合同箱体或机架上的孔连接。外径的尺寸精度通常为IT6IT7。也有一些套类零件外圆表面不需加工。,盘套类零件加工工艺的设计与实施,第三部分 学习情境,步骤一：资讯,案例教学,一单元 盘套类零件的功用、结构特点、技术要求、材料与毛坯,（二）套类零件,2、套类零件的主要技术要求 几何形状精度： 内孔的形状精度，应控制在孔径公差以内，有些精密轴套控制在孔径公差的1/21/3，甚至更严。对于长的套件除了圆度要求外，还应注意孔的圆柱度。 外圆表面的形状精度控制在外径公差以内。 相互位置精度： 当内孔的最终加工是在装配后进行时，套类零件本身的内外圆之间的同轴度要求较低；如最终加工是在装配
10、前完成则要求较高，一般为0.010.05mm。当套类零件的外圆表面不需加工时，内外圆之间的同轴度要求很低。 套孔轴线与端面的垂直度精度，当套件端面在工作中承受载荷，或虽不承受载荷但其作为加工中的定位基准面和装配中的装配基准时，其要求较高，一般为0.010.05mm。 表面粗糙度： 为保证套类零件的功用和提高其耐磨性，内孔表面粗糙度Ra值为2.50.16m，有的要求更高达Ra0.04m。外径的表面粗糙度达Ra50.63m。,盘套类零件加工工艺的设计与实施,第三部分 学习情境,步骤一：资讯,案例教学,一单元 盘套类零件的功用、结构特点、技术要求、材料与毛坯,（二）套类零件,3、套类零件的材料与毛坯
11、 套筒零件常用材料是钢、铸铁、青铜或黄铜等。有些要求较高的滑动轴承，为节省贵重材料而采用双金属结构，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。 套类零件的毛坯主要根据零件材料、形状结构、尺寸大小及生产批量等因素来选。孔径较小时（如d 20mm），可选热轧或冷拉棒料，也可采用实心铸件；孔径较大时，可选用带预孔的铸件或锻件，壁厚较小且较均匀时，还可选用管料。当生产批量较大时，还可采用冷挤压和粉末冶金等先进毛坯制造工艺，可在提高毛坯精度提高的基础上提高生产率，节约用材。,盘套类零件加工工艺的设计与实施,第三部分 学习情境,步骤一：资讯,案例教学,二单元 盘套类零件
12、的定位基准和装夹方法,（一）盘类零件,1、基准选择 一是以端面为主（如支承块），其零件加工中的主要定位基准为平面； 二是以内孔为主，同时辅以端面的配合； 三是以外圆为主（较少），往往也需要有端面的辅助配合。 2、安装方案 （1）用三爪卡盘安装 用三爪卡盘装夹外圆时，为定位稳定可靠，常采用反爪装夹（共限制工件除绕轴转动外的五个自由度）；装夹内孔时，以卡盘的离心力作用完成工件的定位、夹紧（亦限制了工件除绕轴转动外的五个自由度）。 （2）用专用夹具安装 以外圆作径向定位基准时，可以定位环作定位件；以内孔作径向定位基准时，可用定位销（轴）作定位件。根据零件构形特征及加工部位、要求，选择径向夹紧或端面夹
13、紧。 （3）用虎钳安装 生产批量小或单件生产时，可采用虎钳装夹（如支承块上侧面、十字槽加工）。,盘套类零件加工工艺的设计与实施,第三部分 学习情境,步骤一：资讯,案例教学,二单元 盘套类零件的定位基准和装夹方法,（二）套类零件,装夹方法有以下三种 ： （1）一次装夹下加工全部表面 当零件的尺寸较小时，尽量在一次安装下加工出较多表面，既减小装夹次数及装夹误差，并容易获得较高的位置精度。 当套的尺寸较小时，常用长棒料做毛坯,棒料可穿入机床主轴通孔。此时可用三爪自定心卡盘夹棒料外圆，一次装夹下加工完工件的所有表面，这样既装夹方便又因为消除了装夹误差而容易获得较高的位置精度。若工件外径较大，毛坯不能通
14、过主轴通孔，也可以在确定毛坯尺寸时将其长度加长些供装夹使用，只是这样较浪费材料，当工件较长时装夹不便。,盘套类零件加工工艺的设计与实施,第三部分 学习情境,步骤一：资讯,案例教学,二单元 盘套类零件的定位基准和装夹方法,（二）套类零件,装夹方法有以下三种 ： （2）以孔定位加工外圆, 用心轴装夹 分为刚性心轴和弹性心轴两大类,图2-5 刚性心轴 a)圆柱心轴 b)锥度心轴 c)花键心轴,图2-6 弹簧筒夹心轴,锥度心轴常用于外圆面的精车或磨削加工,盘套类零件加工工艺的设计与实施,第三部分 学习情境,步骤一：资讯,案例教学,二单元 盘套类零件的定位基准和装夹方法,（二）套类零件,装夹方法有以下三
15、种 ： （2）以孔定位加工外圆, 用心轴装夹,图2-7 液性塑料心轴,图2-8 波纹套心轴,弹性心轴可消除配合间隙， 可获得较高的定位精度。,盘套类零件加工工艺的设计与实施,第三部分 学习情境,步骤一：资讯,案例教学,二单元 盘套类零件的定位基准和装夹方法,（二）套类零件,装夹方法有以下三种 ： （2）以孔定位加工外圆,用两圆锥销装夹,圆锥销又称大头顶尖，带齿纹的圆锥销又称梅花顶尖。当工件孔精度较低或工件较长时，可在孔口加工出一小段60o锥，用大头顶尖或梅花顶尖定位，如图2-9所示。梅花顶尖锥面上的齿纹加大了顶尖与工件之间的摩擦力，因此可直接用顶尖带动工件旋转而不用鸡心夹头。,图2-9 大头顶
16、尖和梅花顶尖,盘套类零件加工工艺的设计与实施,第三部分 学习情境,步骤一：资讯,案例教学,二单元 盘套类零件的定位基准和装夹方法,（二）套类零件,装夹方法有以下三种 ： （2）以孔定位加工外圆,心轴安装方法,图2-10 心轴安装工件方法 a)圆柱心轴（1-工件 2-心轴） b)小锥度心轴（1-心轴 2-工件） c)胀力心轴（1-拉紧螺杆 2-车床主轴 3-胀力心轴 4-工件 5-锥形螺钉） d)伞形心轴（1-伞形心轴 2-工件）,使用心轴装夹工件时，应将工件全部粗车加工后，再将内孔精车好（IT7IT9），然后以内孔为定位精基准，将工件安装在心轴上，再把心轴安装在前后顶尖之间，精加工外部各表面。心轴安装工件方法如图2-10所示。,盘套类零件加工工艺的设计与实施,第三部分 学习情境,步骤一：资讯,案例教学,二单元 盘套类零件的定位基准和装夹方法,（二）套类零件,装夹方法有以下三种 ： （3）以外圆定位,
