13机械制造工艺基础第五版实用教案

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1、一、概述二、轴类零件的主要技术要求三、轴类零件机械加工的主要工艺(gngy)问题 四、轴类零件加工实例车床主轴加工 131轴类零件(lnjin)的加工第1页/共55页第一页，共56页。一、概述(i sh)1轴类零件(ln jin)的功用和种类 （1）轴类零件的功用 支承传动零件（如齿轮、带轮、凸轮等）传递转矩、承受载荷并保证装在轴上的零件（或刀具）具有一定(ydng)的回转精度。 第2页/共55页第二页，共56页。 （2）轴的分类(fn li) 结构(jigu)形状分：光轴、台阶轴、空心轴、异形轴 长度与直径比（长径比）分：刚性轴（L/d12）、挠性轴（L/d12） 所受载荷不同分：心轴、传动

2、轴、转轴第3页/共55页第三页，共56页。（3）轴类零件的加工(ji gng)表面 l 内、外圆柱面l 内、外圆锥面l 台阶平面和端平面l 螺纹(luwn)、花键、键槽和沟槽 第4页/共55页第四页，共56页。2轴类零件的材料(cilio)和毛坯 （1）材料(cilio)l 碳素结构钢l 合金(hjn)结构钢 （2）毛坯l 圆棒料l 锻件l铸钢件第5页/共55页第五页，共56页。二、轴类零件(ln jin)的主要技术要求 1轴颈 轴颈轴上与其他零件相配合的外圆表面(biomin)。配合轴颈与轴上传动零件相配合的轴颈。支承轴颈与轴承相配合的轴颈。 第6页/共55页第六页，共56页。2尺寸与形状(

3、xngzhun)精度 根据轴的使用(shyng)要求不同，轴颈的尺寸精度通常为IT9IT6，高精度的轴颈尺寸精度为IT5轴颈的形状精度（圆度、圆柱度）误差，应限制在轴颈的直径公差范围内支承轴颈的尺寸精度、形状精度应高于配合轴颈的尺寸精度、形状精度第7页/共55页第七页，共56页。3位置(wi zhi)精度 l最主要的相互(xingh)位置精度是指配合轴颈轴线相对支承轴颈轴线的同轴度或配合轴颈相对支承轴颈轴线的圆跳动，以及轴肩端面对轴线的垂直度l形状精度和相互(xingh)位置精度应高于尺寸精度l普通精度的轴，同轴度误差为0.030.01mm，高精度轴的同轴度误差为0.0050.001mm第8页

4、/共55页第八页，共56页。4表面(biomin)粗糙度 l支承(zh chn)轴颈的表面粗糙度值应小于配合轴颈的表面粗糙度值l配合轴颈的表面粗糙度Ra值一般为1.60.4ml支承(zh chn)轴颈的表面粗糙度Ra值一般为0.40.1m第9页/共55页第九页，共56页。三、轴类零件机械加工的主要(zhyo)工艺问题 1定位(dngwi)基准 l中心(zhngxn)孔 外圆表面和内孔表面 第10页/共55页第十页，共56页。2加工(ji gng)顺序的安排l粗、精加工分开进行 l粗加工外圆表面时，应先加工直径大的外圆，后加工直径小的外圆 l空心轴的深孔加工应安排在工件经调质处理(chl)后和外

5、圆经粗车或半精车之后进行 l轴上的花键、键槽应安排在外圆经精车或粗磨后、磨削或精磨前加工 l轴上螺纹应在轴颈经表面淬火后进行加工 l主要表面经精磨以后不宜再安排其他表面的加工 第11页/共55页第十一页，共56页。3热处理工序(gngx)的安排l毛坯锻造后安排正火热(hur)处理l粗加工后安排调质热处理 l工作中与配合零件有相对运动的轴颈和需要经常拆卸的配合表面，在半精加工后、精加工前安排表面淬火处理 第12页/共55页第十二页，共56页。四、轴类零件加工(ji gng)实例车床主轴加工(ji gng)毛坯准备正火加工端面(dunmin)和中心孔粗车调质半精车花键、键槽、螺纹等加工表面淬火粗磨

6、精磨 车床主轴简图第13页/共55页第十三页，共56页。车床(chchung)主轴简图第14页/共55页第十四页，共56页。一、概述二、套类零件的主要(zhyo)技术要求三、套类零件机械加工的主要(zhyo)工艺问题 四、套类零件加工实例132套类零件(lnjin)的加工第15页/共55页第十五页，共56页。一、概述(i sh)1套类零件的功用(gngyng)和种类 l 功用：支承和（或）导向作用l 种类(zhngli)：轴承类、导套类、缸套类第16页/共55页第十六页，共56页。2套类零件的材料(cilio)和毛坯 （1）材料 常用材料有低碳、中碳结构(jigu)钢、合金钢、铸铁、青铜、黄铜

7、等。（2）毛坯 套类零件的毛坯选择与零件的材料、结构(jigu)及尺寸等因素有关。第17页/共55页第十七页，共56页。二、套类零件的主要(zhyo)技术要求 1尺寸与形状(xngzhun)精度 2位置精度 3表面粗糙度 第18页/共55页第十八页，共56页。1尺寸与形状(xngzhun)精度（1）内圆表面 直径的尺寸精度一般为IT7，精密的轴套达IT6。形状(xngzhun)精度主要是圆度，长的套类零件还需考虑圆柱度，形状(xngzhun)误差一般应控制在孔径公差的范围内，精密套类零件内圆表面的圆度、圆柱度误差则应控制在孔径公差的1/21/3，甚至更小。（2）外圆表面 直径的尺寸精度一般为I

8、T7IT6，形状(xngzhun)误差应控制在其直径公差范围内。 第19页/共55页第十九页，共56页。2位置(wi zhi)精度内、外圆之间的同轴度是套类零件最主要(zhyo)的相互位置精度要求。外圆轴线相对内圆轴线的同轴度公差一般为0.050.01mm当套类零件的端面、凸缘端面在工作中需承受轴向载荷或在加工时用作定位基准时，端面、凸缘端面对内圆轴线应有较高的垂直度要求，其垂直度公差一般为0.050.02mm第20页/共55页第二十页，共56页。3表面(biomin)粗粗度内圆表面(biomin)：表面(biomin)粗糙度Ra值为1.60.1m，精密套类零件为Ra0.025m外圆表面(bi

9、omin)：表面(biomin)粗糙度Ra值为3.20.4m第21页/共55页第二十一页，共56页。三、套类零件(ln jin)机械加工的主要工艺问题 1套类零件(ln jin)的工艺特点 2位置精度的保证方法 3防止加工中变形的措施 第22页/共55页第二十二页，共56页。1套类零件(ln jin)的工艺特点l孔的加工方法l套类零件的工艺(gngy)特点第23页/共55页第二十三页，共56页。2位置(wi zhi)精度的保证方法l在一次安装中完成内孔、外圆及端面(dunmin)的全部加工 l在不能于一次安装中完成内孔、外圆表面加工时，内孔、外圆的加工采用互为基准、反复加工的原则 l由于工艺需

10、要必须先终加工外圆，再以外圆为精基准终加工内孔时，为了获得较高的位置精度，必须采用定心精度高的夹具第24页/共55页第二十四页，共56页。3防止加工中变形(bin xng)的措施 l粗、精加工应分开进行，对于壁厚很薄、加工中极易变形的工件，采用工序分散原则，并控制切削用量l可采用改变夹紧力方向的措施，改径向夹紧为轴向夹紧。当只能采用径向夹紧时，应使用过渡套、弹簧套等夹紧工件，使径向夹紧力沿圆周方向均匀分布l应将热处理工序安排在粗、精加工阶段之间，并适当(shdng)增加精加工工序的加工余量第25页/共55页第二十五页，共56页。四、套类零件(ln jin)加工实例 1钻床(zun chung)

11、主轴套筒的加工 2隔离衬套的加工 钻床主轴套筒隔离衬套第26页/共55页第二十六页，共56页。一、概述二、直齿圆柱齿轮的主要技术要求三、直齿圆柱齿轮机械加工(ji gng)的主要工艺问题 四、直齿圆柱齿轮加工(ji gng)实例 133直齿圆柱齿轮类零件(lnjin)的加工第27页/共55页第二十七页，共56页。一、概述(i sh)种类(zhngli)：1齿轮的功用(gngyng)和种类 功用：传递运动和转矩主要加工表面：齿面和齿轮基准表面l齿廓曲线不同：渐开线齿轮、摆线齿轮、圆弧齿轮等l分度曲面形状不同：圆柱齿轮、锥齿轮等l形状不同：直齿轮、斜齿轮等l齿顶曲面相对齿根曲面位置不同：外齿轮、内

12、齿轮第28页/共55页第二十八页，共56页。2齿轮(chln)的材料和毛坯 齿轮(chln)的材料 l具有一定的接触疲劳强度和弯曲(wnq)疲劳强度l有足够的硬度和耐磨性l具有一定的冲击韧性l从工艺角度要求热处理变形要小，切削性能要好第29页/共55页第二十九页，共56页。齿轮(chln)的毛坯 l棒料l锻造毛坯(mop)l铸钢毛坯(mop)l铸铁毛坯(mop) 齿轮毛坯的选择决定于齿轮的材料、结构形状、尺寸规格、使用条件及生产批量(p lin)等因素。 第30页/共55页第三十页，共56页。二、直齿圆柱齿轮的主要技术(jsh)要求 1齿轮(chln)精度和侧隙 （1）精度(jn d)等级l1

13、2级为超精密等级l35级为高精度等级l68级为中等精度等级l912级为低精度等级l7级为基础等级第31页/共55页第三十一页，共56页。 （2）公差(gngch)组第32页/共55页第三十二页，共56页。 （3）侧隙 侧隙齿轮副啮合(nih)时，两齿轮非工作齿面沿法线方向的距离（即法向侧隙）。 l 侧隙用以保证齿轮副的正常工作l 用齿厚极限(jxin)偏差来控制和保证齿轮副侧隙的大小第33页/共55页第三十三页，共56页。2齿轮基准表面(biomin)的精度 l齿轮基准表面的尺寸(ch cun)误差和形状、位置误差直接影响齿轮与齿轮副的精度 l齿轮的齿面及基准表面的表面粗糙度，对齿轮的寿命、齿

14、轮传动的平稳性（传动中的噪声）有一定的影响l各主要表面的表面粗糙度与齿轮的精度等级有关第34页/共55页第三十四页，共56页。三、直齿圆柱齿轮机械加工的主要工艺(gngy)问题 1定位基准 2齿轮加工的加工阶段 3齿坯加工 4齿面切削方法的选择 5圆柱齿轮的加工工艺(gngy)过程 第35页/共55页第三十五页，共56页。1定位(dngwi)基准 l符合基准重合原则，尽可能与装配基准、测量基准一致l直径较小的连轴齿轮，一般采用两端中心(zhngxn)孔作为定位基准；直径较大的连轴齿轮，应选用轴颈和端面圆跳动较小的端平面作为定位基准l带孔齿轮或装配式齿轮的齿圈，常使用专用心轴，以齿坯内孔和端面作

15、定位基准。这种方法定位精度高，生产率高，适于成批生产。单件、小批生产时，则常用外圆和端面作定位基准第36页/共55页第三十六页，共56页。2齿轮加工(ji gng)的加工(ji gng)阶段 l齿坯加工(ji gng) l齿面加工(ji gng) 第37页/共55页第三十七页，共56页。3齿坯加工(ji gng) l钻孔(zun kn)扩孔铰孔插键槽l钻孔(zun kn)扩孔拉键槽磨孔l车孔或镗孔拉或插键槽磨孔 齿坯主要表面加工主要包括(boku)带孔齿轮的孔与端面、连轴齿轮的中心孔及齿坯外圆和端面的加工。 第38页/共55页第三十八页，共56页。4齿面切削(qixio)方法的选择 l78级精

16、度、不需淬硬的齿轮：滚齿或插齿l67级精度、不需淬硬的齿轮：滚齿剃齿l67级精度、需要(xyo)淬硬的齿轮：生产批量较小时用滚齿（或插齿）齿面热处理磨齿；生产批量大时用滚齿剃齿齿面热处理珩齿 齿面切削方法的选择主要取决于齿轮的精度等级、零件的结构(jigu)、生产批量、生产条件和切齿时工件所处的热处理状态等。 第39页/共55页第三十九页，共56页。5圆柱齿轮的加工工艺(gngy)过程 l 只需调质(dio zh)热处理的齿轮 毛坯(mop)制造毛坯(mop)热处理（正火） 齿坯粗加工调质齿坯精加工齿面粗加工齿面精加工 l 齿面需经表面淬火的中碳结构钢、合金结构钢齿轮 毛坯制造正火齿坯粗加工调

17、质齿坯半精加工齿面粗加工（半精加工） 齿面高频淬火齿坯精加工齿面精加工（珩齿或磨齿） 第40页/共55页第四十页，共56页。l 齿面需渗碳(shn tn)或渗氮的齿轮 毛坯制造正火齿坯粗加工正火或调质齿坯半精加工齿面粗加工（滚齿、插齿） 齿面半精加工（剃齿） 渗碳(shn tn)淬火或渗氮齿坯精加工齿面精加工（磨齿、研齿或珩齿） 第41页/共55页第四十一页，共56页。四、直齿圆柱齿轮加工(ji gng)实例 1零件图样 2零件分析 3加工(ji gng)工艺过程 传动齿轮简图第42页/共55页第四十二页，共56页。一、概述二、箱体类零件的主要技术(jsh)要求三、箱体类零件机械加工的主要工艺

18、问题 四、箱体类零件加工实例 134箱体类零件(lnjin)的加工第43页/共55页第四十三页，共56页。一、概述(i sh)1箱体类零件(ln jin)的功用和种类 功用：用于将一些轴、套和齿轮(chln)等零件组装在一起，使其保持正确的相互位置，并按照一定的传动关系协调地运动。 种类：整体式箱体和剖分式箱体 第44页/共55页第四十四页，共56页。第45页/共55页第四十五页，共56页。2箱体类零件的材料(cilio)和毛坯 （1）材料(cilio) l多采用铸铁材料（HT150、HT200应用(yngyng)最多）制成 l负荷较大的减速箱箱体，常采用铸钢件 l航空发动机上的箱体零件常采用

19、铸铝合金、铸铝镁合金 （2）毛坯 l生产批量不大时，箱件铸件毛坯采用木模手工造型 l大批、大量生产时则采用金属模机器造型 l单件生产时，有时采用焊接件作箱体毛坯 第46页/共55页第四十六页，共56页。二、箱体类零件的主要(zhyo)技术要求 1轴承孔的尺寸与形状精度(jn d) 2轴承孔的位置精度(jn d) 3箱体主要平面的精度(jn d) 第47页/共55页第四十七页，共56页。1轴承孔的尺寸与形状(xngzhun)精度 箱体零件上轴承孔的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度直接影响(yngxing)与轴承的配合精度和轴的回转精度。 l主轴轴承孔的尺寸精度为IT6l形状(xngzhun)误差应

20、小于孔径公差的1/2l表面粗糙度Ra值为1.60.8ml主轴箱的其他轴承孔，尺寸精度为IT7，形状(xngzhun)误差应小于孔径公差，表面粗糙度Ra值为3.21.6m普通机床的主轴箱：第48页/共55页第四十八页，共56页。2轴承孔的位置(wi zhi)精度 l各轴承孔的中心距和轴线间的平行度 l同轴线轴承孔的同轴度 l轴承孔轴线对装配(zhungpi)基准面的平行度和对端面的垂直度 第49页/共55页第四十九页，共56页。3箱体主要平面(pngmin)的精度 l一般机床箱体的装配(zhungpi)基准面和定位基准面的平面度公差为0.060.03mm，表面粗糙度Ra值为3.21.6ml其他平

21、面对装配(zhungpi)基准面的平行度公差，一般在全长范围内为0.200.05mm，垂直度公差在300mm长度内为0.100.06mm 主要平面：装配(zhungpi)基准面（如主轴箱箱体的底面和导向面）和加工中的定位基准面。 第50页/共55页第五十页，共56页。三、箱体类零件(ln jin)机械加工的主要工艺问题1定位基准的选择 2加工顺序的安排 3热处理工序的安排4工艺(gngy)过程 第51页/共55页第五十一页，共56页。四、箱体类零件(ln jin)加工实例1主轴箱箱体的加工(ji gng) 2减速箱箱体的加工(ji gng) 第52页/共55页第五十二页，共56页。1主轴(zh

22、zhu)箱箱体的加工 第53页/共55页第五十三页，共56页。2减速(jin s)箱箱体的加工 剖分式减速箱箱体剖分式减速箱箱盖剖分式减速箱底座第54页/共55页第五十四页，共56页。谢谢大家(dji)观赏！第55页/共55页第五十五页，共56页。内容(nirng)总结一、概述。台阶平面和端平面。直径的尺寸精度一般为IT7，精密的轴套达IT6。直径的尺寸精度一般为IT7IT6，形状误差应控制在其直径公差范围内。内、外圆之间的同轴度是套类零件最主要的相互位置精度要求。可采用改变夹紧力方向的措施，改径向夹紧为轴向夹紧。应将热处理工序安排在粗、精加工阶段之间，并适当增加精加工工序的加工余量。直径较大的连轴齿轮(chln)，应选用轴颈和端面圆跳动较小的端平面作为定位基准。谢谢大家观赏第五十六页，共56页。