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1、1学习情境学习情境1 1 轴类零件机械加工轴类零件机械加工工艺路线拟定工艺路线拟定任务任务1-1 阶梯轴的机械加工阶梯轴的机械加工工艺规程制定工艺规程制定 任务任务1-2 CA6140车床主轴的车床主轴的工艺路线拟定工艺路线拟定2给定任务给定任务给定任务给定任务任务分析任务分析任务分析任务分析基础理论知识基础理论知识基础理论知识基础理论知识任务实施任务实施任务实施任务实施拓展知识拓展知识拓展知识拓展知识学习情境一：轴类零件机械加工学习情境一：轴类零件机械加工工艺路线拟定工艺路线拟定任务任务1 1 阶梯轴的机械加工工艺规程制定阶梯轴的机械加工工艺规程制定3图图1-1阶梯轴零件图阶梯轴零件图 某企
2、业生产的、年产量达某企业生产的、年产量达870870余件的余件的阶梯轴阶梯轴零件图。零件图。试编制该零件的机械加工工艺规程，并填写工艺文件。试编制该零件的机械加工工艺规程，并填写工艺文件。给定任给定任给定任给定任务务务务41 1轴类零件的功用轴类零件的功用l支撑支撑传动零件传动零件,承受载荷承受载荷；传递传递运动和扭矩运动和扭矩,装夹装夹工件。工件。l外圆外圆用于用于安装安装轴承、齿轮、带轮等；轴承、齿轮、带轮等；l轴肩轴肩用于轴上零件和轴本身的用于轴上零件和轴本身的轴向定位轴向定位；l螺纹螺纹用于安装各种锁紧螺母和高速螺母；用于安装各种锁紧螺母和高速螺母；l螺尾退刀槽螺尾退刀槽供加工螺纹时退
3、刀用；供加工螺纹时退刀用；l砂轮越程槽砂轮越程槽则是为了能完整地则是为了能完整地 磨削出外圆和端面；磨削出外圆和端面；l键槽键槽用来安装键，以传递扭矩。用来安装键，以传递扭矩。任务分析任务分析任务分析任务分析图图1-1阶梯轴零件图阶梯轴零件图52.2.轴类零件的结构特点轴类零件的结构特点l回转体回转体零件零件l长度长度大于大于直径；直径；l加工表面加工表面为内外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、沟槽等；为内外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、沟槽等；图图1-1阶梯轴零件图阶梯轴零件图6.轴类零件的分类（轴类零件的分类（按其结构特点按其结构特点）l光轴；光轴；l阶梯轴；阶梯轴；l空心轴；空心轴；l异形轴（曲
4、轴、偏心轴、异形轴（曲轴、偏心轴、l十字轴、凸轮轴、花键轴）。十字轴、凸轮轴、花键轴）。按长径比分类：按长径比分类：刚性轴刚性轴 L/d12 挠性轴挠性轴 L/d 12(a)光轴(b)空心轴(c)半轴(d)阶梯轴(e)花键轴(f)十字轴(g)偏心轴(h)曲轴(i)凸轮轴图图1-2轴的种类轴的种类7 加工精度加工精度 尺寸精度：尺寸精度：主要指轴的主要指轴的直径尺寸精度直径尺寸精度和轴的和轴的长度尺寸长度尺寸精度。精度。主要加工表面主要加工表面:支承轴颈支承轴颈 与轴承内圈配合的外圆轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，寸精度要与轴承内圈配合的外圆轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，寸精度要求较高，通常为
5、求较高，通常为IT7IT5；配合轴颈配合轴颈 与各类传动件配合的轴颈，其精度稍低，常为与各类传动件配合的轴颈，其精度稍低，常为IT9IT6。3.3.轴类零件的主要技术要求轴类零件的主要技术要求8 形状精度形状精度：主要指支承轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的主要指支承轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆度、圆柱度圆柱度。一般一般轴的形状精度应控制在轴的形状精度应控制在直径公差之内直径公差之内；精密轴颈的形状精度需在零件图上另行规定其几何形状精度，精密轴颈的形状精度需在零件图上另行规定其几何形状精度，应控制在直径公差的应控制在直径公差的1/21/4之内。之内。3.3.轴类零件的主要技术
6、要求轴类零件的主要技术要求9相互位置精度：相互位置精度：包括内、外表面、重要轴径的包括内、外表面、重要轴径的同轴度同轴度、圆的、圆的径向跳动径向跳动、重要端面对轴心线的重要端面对轴心线的垂直度垂直度、端面间的、端面间的平行度平行度等。等。为保证轴上传动件的传动精度，必须规定为保证轴上传动件的传动精度，必须规定支承轴颈与配合支承轴颈与配合轴颈轴颈的位置精度。配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动一般为的位置精度。配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动一般为0.010.03mm，高精度轴为高精度轴为0.0010.005mm。图图1-1阶梯轴零件图阶梯轴零件图10(2)表面粗糙度。表面粗糙度。轴轴上上的的表表面面以
7、以支支承承轴轴颈颈的的表表面面质质量量要要求求最最高高，其其次次是是配配合合轴轴颈颈或或工工作作表表面面。这这是是保保证证轴轴与与轴轴承承以以及及轴轴与轴上传动件正确可靠配合的重要因素。与轴上传动件正确可靠配合的重要因素。表表面面粗粗糙糙度度Ra值值，支支承承轴轴颈颈一一般般为为1.60.2m，配合轴颈一般为配合轴颈一般为3.2-0.4图图1-1阶梯轴零件图阶梯轴零件图11q4.4.轴类零件的材料、毛坯及热处理轴类零件的材料、毛坯及热处理 (1)(1)轴类零件的材料和热处理轴类零件的材料和热处理 q 对于承载不大或不太重要的轴对于承载不大或不太重要的轴 q 可选用可选用Q235Q235、Q25
8、5Q255等普通碳素钢等普通碳素钢 ，q 但但最常用最常用4545钢钢，q 这种材料经调质或正火后，能得到较好的这种材料经调质或正火后，能得到较好的切削性能及切削性能及较高的强度和一定的韧性较高的强度和一定的韧性，具有较好的综合力学性能，具有较好的综合力学性能。q q 中等精度而转速较高中等精度而转速较高 q 40Cr40Cr等合金结构钢等合金结构钢，经调质和表面淬火处理后，经调质和表面淬火处理后具有较好的综合力学性能。具有较好的综合力学性能。q 12 较高精度较高精度 轴承钢轴承钢GCr15GCr15和和弹簧钢弹簧钢65Mn65Mn等材料，等材料，经调质和表面高频感应加热淬火后再回火，表面经
9、调质和表面高频感应加热淬火后再回火，表面硬度可达硬度可达505058HRC58HRC（洛氏硬度）（洛氏硬度），并具有较高的耐疲，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性。劳性能和较好的耐磨性。中碳合金氮化钢中碳合金氮化钢38CrMoAlA38CrMoAlA，经调质和表面氮化后，变形很小，且其硬度也很经调质和表面氮化后，变形很小，且其硬度也很高，具有很高的心部强度，良好的耐磨性和耐疲劳性高，具有很高的心部强度，良好的耐磨性和耐疲劳性能；能；13 高转速和重载荷轴高转速和重载荷轴 20CrMnTi 20CrMnTi、20Cr 20Cr等等渗碳钢渗碳钢，经过淬火或氮化，经过淬火或氮化处理后获得更高的表面
10、硬度、处理后获得更高的表面硬度、耐磨性和心部强度。耐磨性和心部强度。因此，耐冲击、韧性好，但其主要缺点是热因此，耐冲击、韧性好，但其主要缺点是热处理变形较大。处理变形较大。14毛坯的选择（教材毛坯的选择（教材261页）页）（一）毛坯的类型和特点（一）毛坯的类型和特点 （1 1）铸件）铸件 常用作形状比较复杂的零件毛坯常用作形状比较复杂的零件毛坯 铸造方法：铸造方法：砂型铸造、金属型铸造、压力铸造等。砂型铸造、金属型铸造、压力铸造等。木模手工造型：木模手工造型：特点：特点：铸件铸件精度低精度低，加工表面，加工表面余量大余量大，生产率，生产率低低，应用：应用：适用于单件小批生产或大型零件适用于单件
11、小批生产或大型零件的铸造。的铸造。金属模机器造型：金属模机器造型：特点：特点：生产率高，铸件精度高，但设备费用高，铸件的生产率高，铸件精度高，但设备费用高，铸件的重量也受到限制，重量也受到限制，应用：应用：适用于大批量生产的中小件。适用于大批量生产的中小件。注意：少量质量要求较高的小型铸件可采用特种铸造注意：少量质量要求较高的小型铸件可采用特种铸造（如压力铸造、离心铸造、熔模铸造等）。（如压力铸造、离心铸造、熔模铸造等）。15（2 2）锻件）锻件 特点：特点：锻件能获得纤维组织的连续性和均匀分布，从而锻件能获得纤维组织的连续性和均匀分布，从而提高了零件的强度，所以适用于制造提高了零件的强度，所
12、以适用于制造强度要求较高，形状比较强度要求较高，形状比较简单的零件毛坯简单的零件毛坯 自由锻造：自由锻造：特点：特点：加工余量较大，锻件精度低加工余量较大，锻件精度低,生产率不高生产率不高,而且锻而且锻件的结构必须简单；件的结构必须简单；应用：应用：适用于适用于单件和小批生产，以及制造大型锻件单件和小批生产，以及制造大型锻件。模锻：模锻：特点：特点：精度和表面质量都比自由锻件好，而且锻件的形精度和表面质量都比自由锻件好，而且锻件的形状也较复杂，减少了机械加工余量。模锻的生产率比自由锻高状也较复杂，减少了机械加工余量。模锻的生产率比自由锻高得多，但需要特殊的设备和锻模，得多，但需要特殊的设备和锻
13、模，应用：应用：故适用于故适用于批量较大的中小型锻件批量较大的中小型锻件。16 （3 3）型材）型材 型材按截面形状可分为：圆钢、方钢、六角钢、扁钢、角型材按截面形状可分为：圆钢、方钢、六角钢、扁钢、角钢、槽钢、管材、板材、带材等。钢、槽钢、管材、板材、带材等。热轧的型材：热轧的型材：特点及应用：特点及应用：精度低，但价格便宜，用于一般零件的毛精度低，但价格便宜，用于一般零件的毛坯；坯；冷拉的型材：冷拉的型材：特点及应用：特点及应用：尺寸较小、精度高，易于实现自动送料，但尺寸较小、精度高，易于实现自动送料，但价格较高，多用于价格较高，多用于批量较大批量较大的生产，适用于自动机床加工。的生产，适
14、用于自动机床加工。17（4 4）焊接件）焊接件 焊接件是用焊接方法而获得的结合件，焊接件是用焊接方法而获得的结合件，优点：优点：制造简单、周期短、节省材料，制造简单、周期短、节省材料，缺点：缺点：抗振性差、变形大，需经时效处理后才能进行机抗振性差、变形大，需经时效处理后才能进行机械加工。械加工。1.1.（5 5）其他）其他 冲压件、冷挤压件、粉末冶金等其他毛坯。冲压件、冷挤压件、粉末冶金等其他毛坯。18 选择毛坯的意义：选择毛坯的意义：毛坯质量的提高，对减少机械加工量，降低加工成本，提高加工材料毛坯质量的提高，对减少机械加工量，降低加工成本，提高加工材料的利用率都是十分有利的。的利用率都是十分
15、有利的。毛坯质量的提高也将伴随着毛坯制造难度的增加，也就意味着毛坯毛坯质量的提高也将伴随着毛坯制造难度的增加，也就意味着毛坯制造成本的增加。制造成本的增加。因此，在选择毛坯材料和制造方法时，应考虑如下几个问题。因此，在选择毛坯材料和制造方法时，应考虑如下几个问题。l（二）选择毛坯应考虑的因素（二）选择毛坯应考虑的因素191）毛坯材料及力学性能）毛坯材料及力学性能 毛坯材料的选择一般是根据零件毛坯材料的选择一般是根据零件在机器中的作用为依据在机器中的作用为依据的。主要是的。主要是考虑考虑机器机器工作对零件强度、刚度、韧性、耐磨性、耐腐蚀等方面的要求。工作对零件强度、刚度、韧性、耐磨性、耐腐蚀等方
16、面的要求。零件的材料大致确定了毛坯的种类，但也要考虑力学性能的要求零件的材料大致确定了毛坯的种类，但也要考虑力学性能的要求2）生产类型）生产类型 当零件产量较大时，应选择精度和生产率比较高的毛坯制造方法。当零件产量较大时，应选择精度和生产率比较高的毛坯制造方法。在单件小批生产时，应选择精度较低和生产率较低的毛坯生产方法。在单件小批生产时，应选择精度较低和生产率较低的毛坯生产方法。n（二）选择毛坯应考虑的因素（二）选择毛坯应考虑的因素203 3）零件的结构形状和尺寸）零件的结构形状和尺寸 零件形状的复杂程度、尺寸的大小对毛坯的零件形状的复杂程度、尺寸的大小对毛坯的制造方法确定有很大的影响。制造方法确定有很大的影响。形状复杂的零件，一般不宜采用金属模铸造；形状复杂的零件，一般不宜采用金属模铸造；尺寸较大的毛坯，往往不能采用模锻、压铸、精尺寸较大的毛坯，往往不能采用模锻、压铸、精铸，而应选择砂型铸造、自由锻和焊接等方法制铸，而应选择砂型铸造、自由锻和焊接等方法制造毛坯。造毛坯。4 4）现有的生产条件）现有的生产条件 毛坯的制造还必须考虑毛坯的制造还必须考虑现有的生产条件现有的生产条件，充，充
