机械制造1-第三章-箱体类零件的加工课件.ppt

1、第一节概述第二节孔 的 加 工第三节平面的加工第四节机床专用夹具设计要点第五节专用夹具的设计方法第六节箱体零件的加工工艺第三章箱体类零件的加工第一节概述一、箱体的功用和结构特点图3-1几种箱体零件结构简图a)组合机床主轴箱b)车床进给箱c)分离式减速箱d)泵壳二、箱体零件的材料及毛坯三、箱体零件的主要技术要求(1)孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度 轴承支承孔应有较高的尺寸精度、几何形状精度及较小的表面粗糙度值要求，否则将影响轴承外圈与箱体上孔的配合精度，使轴的旋转精度降低；若是主轴支承孔，还会进一步影响机床的加工精度。(2)支承孔之间的孔距尺寸精度及相互位置精度 在箱体上有齿轮啮合关系的

2、相邻孔之间，应有一定的孔距尺寸精度及平行度要求，否则会影响齿轮的啮合精度，工作时会产生噪声和振动，并影响齿轮寿命。第一节概述(3)主要平面的形状精度、相互位置精度和表面粗糙度 箱体的主要平面就是装配基面或加工中的定位基面，它们直接影响箱体与机器总装时的相对位置及接触刚性，影响箱体加工中的定位精度，因而有较高的平面度和表面粗糙度要求。(4)支承孔与主要平面的尺寸精度及相互位置精度 箱体上各支承孔对装配基面有一定的尺寸精度和平行度要求，对端面有一定的垂直度要求。四、箱体零件的加工方法第一节概述第二节孔 的 加 工一、钻床图3-2Z5132型立式钻床1电动机2立柱3底座4工作台5主轴6进给箱7主轴箱

3、图3-3麻花钻的组成a)锥柄麻花钻b)直柄麻花钻二、麻花钻与钻削第二节孔 的 加 工(1)柄部夹持、定心和传递转矩的部分，分直柄和锥柄两种。(2)颈部位于工作部分与柄部之间，通常将钻头直径、材料牌号及商标标注在这个部位。(3)工作部分和导向部分导向部分在钻孔时起引导钻头方向的作用。1.麻花钻第二节孔 的 加 工图3-4钻削用量(1)背吃刀量ap钻孔时，背吃刀量ap是钻头直径d0的一半，即apd0/2。2.钻削用量(图3-4)第二节孔 的 加 工(2)进给量f钻削时的进给量f是当钻头每转一转它沿自身轴线方向的移动距离，单位是mmr。(3)切削速度vc钻孔时的切削速度是指切削刃外圆处的线速度。3.

4、钻孔方法(1)钻头的装夹对于直柄钻头需用带锥柄的钻夹头夹住，再将钻夹头插入主轴锥孔内。(2)工件的装夹对于孔径较小的小型工件，用平口虎钳夹住即可进行钻削。第二节孔 的 加 工(3)钻孔要点在对单件或小批工件钻孔之前，应在工件上通过划线确定所要钻孔的中心点，并用锥形冲头冲出锥坑(样冲眼)，以便钻头容易对准孔的中心。4.钻削加工的特点1)钻头的两条切削刃对称地分布于轴线两侧，切削时所受径向抗力相抵消。2)由于钻头伸入孔内，切屑容易堵塞，不仅排屑与散热困难，且易擦伤孔表面，所以钻出的孔表面较粗糙，尺寸精度也较低。3)钻孔所能达到的尺寸精度一般为IT12IT11，表面粗糙度值Ra6.350m。第二节孔

5、 的 加 工三、扩孔与锪孔1.扩孔2.锪孔四、铰孔1.铰孔的工艺特点2.铰刀图3-5铰刀的结构第二节孔 的 加 工3.铰孔应注意事项(1)铰刀安装铰孔为精加工，常采用浮动联接，以消除机床主轴回转误差对加工带来的影响。(2)铰削用量的选择精铰钢时，一般半径铰削余量为0.30.15mm；工件为铸铁时，余量略大些；铰削孔径大时，余量一般取上限或取大些。(3)切削液的选用铰孔时为提高铰刀使用寿命，消振避免噪声，应采用切削液，铰削钢件时，可用乳化液和硫化油；铰削铸铁时，可用粘性小的煤油。第二节孔 的 加 工图3-6卧式镗铣床1主轴箱2前立柱3镗杆4平旋盘5工作台6上滑座7下滑座8床身9后支架10后立柱五

6、、镗孔1.卧式镗铣床第二节孔 的 加 工(1)主轴箱主轴箱上装有主轴(镗杆)3和平旋盘4。(2)前立柱前立柱2用以支承主轴箱，其上有导轨还可引导主轴箱的上升或下降。(3)工作台工作台5上面可安装工件。(4)后立柱在用长的镗杆横越工作台镗孔时，后立柱10上有后支架9可支承镗杆尾端。(5)床身床身8用以支承上述各部件，它上面有导轨为工作台的进给运动导向。2.镗床工作(1)工件的装夹方法对于箱体零件，如果孔的轴线与其底平面平行时，应在前一工序把该平面加工好，在本工序则应以它为定位基准，直接把它装在工作台上，用压板、螺栓固定。第二节孔 的 加 工(2)加工方法镗削箱体上的孔时，根据箱体上孔的分布，可分

7、为单一表面和孔系的加工。3.镗削加工的特点1)镗削加工以刀具的旋转为主运动，与以工件旋转为主运动的加工方式相比，它避开了大型工件(如箱体、机架)作旋转运动的弊端。2)镗床多个部件能作进给运动，使其具有工艺上的多功能性，因而显示出较大的适应能力，如能加工多种表面(圆柱孔、平面、V形槽、螺纹以及中心孔)，能加工多种零件(形状多样，大小均可)，能较方便地实现孔系的加工。3)普通卧式镗床，镗孔尺寸精度等级一般为IT10IT7，表面粗糙度值为Ra6.30.8m。4)镗削加工特别适合于加工箱体、机架等结构复杂的大型零件。第二节孔 的 加 工第三节平面的加工图3-7铣削加工的基本内容a)端铣平面b)周铣平面

8、c)立铣刀铣直槽d)三面刃铣刀铣直槽e)铣槽刀铣键槽f)铣角度槽g)铣燕尾槽h)铣T形槽i)在圆形工作台上用立铣刀铣圆弧槽j)铣螺旋槽k)指状铣刀铣成形面l)盘状铣刀铣成形面一、铣削加工1.铣削加工的工艺范围图3-8X6132型卧式万能升降台铣床1主轴变速机构2床身3主轴4悬梁5挂架6工作台7回转盘8横滑板9升降台10进给变速机构2.铣床(1)X6132铣床的主要部件和作用(图3-8)第三节平面的加工1)床身：用来安装和连接其他部件。2)主轴：它是一根空心轴，它的前端有锥度为7 24的锥孔，以便铣刀刀杆插入其中，并随同主轴旋转。3)悬梁：悬梁上可安装挂架，以支承刀杆的另一端。4)挂架：用以支承

9、刀杆的另一端。5)工作台：它可沿转台上的导轨纵向移动，以带动台面上的工件作纵向进给运动。6)转盘：它可在横向滑板上转动，以便工作台能在水平面内斜置一个角度(45)，来实现斜向进给。7)横向滑板：位于升降台上的水平导轨上，可带动工作台一起横向移动，以实现横向进给。第三节平面的加工8)升降台：它可沿床身垂直导轨上下移动，用以调整工作台的高低位置。(2)X6132铣床的运动1)主运动(铣刀的旋转运动)：主运动是由主电动机(功率为7.5kW)，通过变速机构将运动传至铣床主轴，使其获得301500r/min共18级转速。2)进给运动：该铣床的进给运动有工作台的纵向进给运动、横滑板的横向进给运动和升降台的

10、垂直进给运动。3.铣刀的种类(1)按铣刀切削部分的材料分类1)高速钢铣刀：这类铣刀是目前广泛应用的铣刀，尤其是形状比较复杂的铣刀，大都用高速钢制造。第三节平面的加工2)硬质合金铣刀：面铣刀很多采用硬质合金做刀齿或刀齿的切削部分，其他铣刀也有采用硬质合金来制造的，但比较少。(2)按铣刀的用途分类1)加工平面用的铣刀：加工平面用的铣刀主要有面铣刀和圆柱铣刀，如图3-9所示。图3-9加工平面用铣刀a)圆柱铣刀b)面铣刀第三节平面的加工图3-10加工沟槽用铣刀a)立铣刀b)三面刃铣刀c)键槽铣刀d)T形槽铣刀e)燕尾槽铣刀f)角度铣刀g)锯片铣刀第三节平面的加工2)加工沟槽用铣刀：常见的有立铣刀、三面

11、刃铣刀、盘形槽铣刀和锯片铣刀等；加工特形槽的有T形槽铣刀、燕尾槽铣刀和角度铣刀等，如图3-10所示。图3-11加工特形面铣刀a)凸形面铣刀b)凹形槽铣刀3)加工特形面用的铣刀：为加工特形面的形状而专门设计的成形铣刀又称特形铣刀，如半圆形铣刀和专门加工叶片内弧用的成形铣刀等，如图3-11所示。第三节平面的加工4.铣刀的安装(1)带孔圆柱铣刀和圆盘铣刀的安装这类铣刀一般利用刀杆将铣刀安装到铣床主轴上，如图3-12所示。图3-12带孔圆柱铣刀的安装1拉杆2主轴3端面键4套筒5铣刀6刀杆7螺母8刀杆支承第三节平面的加工1)安装刀杆：用干净棉纱擦拭刀杆的锥柄和铣床主轴的锥孔，把刀杆的锥柄插入主轴锥孔中，

12、使刀杆凸缘盘上的槽和主轴前端的传动块(或称键)配合，并用拉紧螺杆把刀轴拉紧和紧固在铣床主轴上。2)安装铣刀：将铣刀、垫圈和刀轴全部擦拭干净，套上几个垫圈，使铣刀处在适当位置，再装上铣刀，并在铣刀与刀杆之间装上键；再在铣刀外面套上适当数量的垫圈和与挂架轴承相配的轴套；最后装上挂架和旋紧螺母。第三节平面的加工图3-13面铣刀安装及刀杆a)安装b)刀杆组成(2)面铣刀的安装面铣刀的安装是通过短刀杆安装到铣床主轴上的。第三节平面的加工(2)进给量有三种表达方式。1)每转进给量f：铣刀每转相对于工件的移动距离(mm/r)。2)每齿进给量fz：铣刀每转过一个刀齿相对于工件移动的距离(mm/齿)。3)进给速

13、度vf：铣刀相对于工件每分钟移动的距离(mm/min)。(3)背吃刀量ap在通过切削刃基点并垂直于工作平面的方向上测量的吃刀量，单位为mm。(4)侧吃刀量ae在平行于工作平面并垂直于切削刃基点的进给运动方向上测量的吃刀量，单位为mm。5.铣削用量(1)铣削速度vc第三节平面的加工6.铣削方式(1)顺铣铣刀旋转方向与工件进给方向相同时的铣削方式，如图3-14a所示。图3-14铣削方式a)顺铣b)逆铣(2)逆铣铣刀旋转方向与工件进给方向相反时的铣削，如图3-14b所示。第三节平面的加工图3-15刨削运动a)牛头刨床的刨削运动b)龙门刨床的刨削运动二、刨削加工第三节平面的加工图3-16刨削加工内容a

14、)刨平面b)刨垂直面c)刨台阶面d)刨斜面e)刨直槽f)切断g)刨T形槽h)刨成形面第三节平面的加工图3-17刨刀结构形式a)直头刨刀b)弯头刨刀第三节平面的加工1)由于刨床的结构较为简单，调整操作都较方便，加上刨刀的制造与刃磨也很容易，价格低廉，所以加工成本明显低于另一类以平面加工为主的机床(铣床)。2)刨削时的主运动是直线往复运动，难免产生冲击与振动等不利影响，不仅加工质量较低，而且由于切削速度低与空行程的影响，生产率也不易提高。3)刨削加工的精度通常为IT9IT7，表面粗糙度为Ra12.53.2m。第三节平面的加工第四节机床专用夹具设计要点图3-18回转式钻模1、4螺母2分度盘3定位轴5

15、分度定位销一、钻床夹具(一)概述(二)钻模的结构型式及其适用范围图3-19盖板式钻模1螺钉2滚花螺钉3钢球4钻模板5滑柱6定位元件第四节机床专用夹具设计要点(三)钻模结构的设计要点1.钻套图3-20固定钻套第四节机床专用夹具设计要点图3-21可换钻套1可换钻套2衬套3工件4钻套螺钉第四节机床专用夹具设计要点(1)钻套的结构钻套的结构和尺寸已经标准化了。图3-22快换钻套第四节机床专用夹具设计要点1)固定钻套：固定钻套主要用于小批生产条件下单纯用钻头钻孔的工序。2)可换钻套：为了克服固定钻套磨损后无法更换的缺点，便有图3-21所示的可换钻套结构。3)快换钻套：快换钻套是供同一个孔需经多种加工工步

16、(如钻、扩、铰、锪面、攻螺纹等)所用的。4)特殊钻套：特殊钻套是在特殊情况下加工孔用的。图3-23特殊钻套第四节机床专用夹具设计要点(2)钻套引导孔的尺寸和公差带的选择在选用标准结构的钻套时，钻套引导孔的尺寸与公差带须由设计者决定，其余结构尺寸在标准中都已规定。(3)钻套下端面与加工表面之间的空隙值h钻套下端面与加工表面之间应留有一定的空隙h，如图3-23a所示，这是为了使排屑畅快。第四节机床专用夹具设计要点图3-24铰链式钻模板1铰链销2夹具体3铰链座4支承钉5钻模板6菱形螺母第四节机床专用夹具设计要点2.钻模板(1)固定式钻模板这种钻模板是直接固定在钻模夹具体上而不可移动的。(2)铰链式钻

17、模板这种钻模板是通过铰链而与夹具体连接的。第四节机床专用夹具设计要点图3-25可卸式钻模板1钻模板2圆柱销3螺母4活节螺栓5夹具体6菱形销第四节机床专用夹具设计要点图3-26悬挂式钻模板1多轴传动头2弹簧3导柱4钻模板5紧定螺钉6夹具体第四节机床专用夹具设计要点(3)可卸式钻模板当装卸工件时，需要将钻模板装上或取下，则应采用可卸式钻模板。(4)悬挂式钻模板在大批大量生产中，对于分布在同一方向上的平行孔系，通常都是在钻床上采用多轴传动头进行同时加工，使各孔加工时间重叠，显著提高了生产率。第四节机床专用夹具设计要点图3-27镗车床尾架孔镗模1支架2镗套3、4定位板5、8压板6夹紧螺钉7可调支承钉9

18、镗刀杆10浮动接头第四节机床专用夹具设计要点二、镗床夹具(一)镗模的组成(二)镗套1.镗套的结构型式(1)固定式镗套固定式镗套的结构，和前面介绍的一般钻套的结构基本相似。(2)回转式镗套回转式镗套在镗孔过程中是随镗杆一起转动的，所以镗杆与镗套之间无相对转动，只有相对移动。1)滑动镗套：回转式镗套由滑动轴承来支承，称为滑动镗套。2)滚动镗套：随着高速镗孔工艺的发展，镗杆的转速愈来愈高。第四节机床专用夹具设计要点图3-28镗模支架的结构2.镗套的材料与主要技术条件第四节机床专用夹具设计要点(三)镗模支架(四)镗模底座三、铣床夹具1.铣床夹具的种类(1)直线进给铣床夹具这类夹具安装在铣床工作台上，加

19、工中工作台是按直线进给方式运动的(图3-29)。1)采用多件或多工位加工，比单件分别装夹加工可以节省每次进刀的引进和越程时间，所以能提高铣削效率。2)使装卸工件等的辅助时间与机动时间重合。(2)圆周进给式铣床夹具圆周进给式铣床夹具的结构型式也很多，此处着重介绍转盘铣床上的圆周进给式铣床夹具的工作原理。2.铣床夹具设计要点第四节机床专用夹具设计要点(1)对刀元件对刀元件是铣床夹具的重要组成部分。图3-29直线进给式铣床夹具应用1工位2铣刀3夹具体第四节机床专用夹具设计要点图3-30圆周进给式铣床夹具的应用1工作台2夹具第四节机床专用夹具设计要点图3-31对刀块1对刀块2塞尺第四节机床专用夹具设计

20、要点图3-32定位键(2)铣床夹具的定位键定位键安装在夹具底面的纵向槽中(图3-32)，第四节机床专用夹具设计要点图3-33角铁式车床夹具1菱形定位销2圆柱定位销3定位基面4支承板5夹具体6压板7工件8导向套9平衡块第四节机床专用夹具设计要点四、车床夹具1.花盘类车床夹具2.角铁式车床夹具1)因为整个夹具随机床主轴一起回转，所以要求结构紧凑，轮廓尺寸尽可能小，重量轻，而且其重心尽可能靠近回转轴线，以减少离心力和回转力矩。2)应有平衡措施，清除回转不平衡现象，以减少振动等不利影响。3)夹具上尽可能避免有尖角或突出部分，必要时，回转部分外面加罩壳，以保证操作安全。4)对于高速回转的夹具，特别要注意

21、夹紧装置是否可靠，防止在回转过程中发生松动；否则，有发生工件飞出的危险。5)车床夹具设计时应考虑与车床主轴端的定位与连接，通常用一过渡盘，装在车床主轴端部，夹具装在过渡盘上。第四节机床专用夹具设计要点一、夹具设计的基本要求(1)能保证工件的加工要求保证加工质量，是必须首先满足的要求。(2)能提高生产率，降低成本应尽量采用各种快速高效的结构，缩短辅助时间，提高生产率。(3)操作方便、省力和安全在客观条件许可且又经济的前提下，尽可能采用气动、液压和气液等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。(4)便于排屑排屑问题是夹具设计中的一个重要问题。(5)有良好的工艺性所设计的夹具应便于制造、检验、装配、

22、调整和维修等。二、专用夹具的设计方法和步骤(一)明确设计任务和收集分析原始资料第五节专用夹具的设计方法1)收集零件工作图、毛坯图和工艺规程等技术文件；了解本工序的加工技术要求。2)了解生产批量和对夹具需用的情况，以确定所采用夹具结构的合理性和经济性。3)收集有关机床方面的资料。4)收集有关刀具方面的资料。5)收集有关夹具零部件标准(国标、部标、企标、厂标)、典型夹具结构图册、夹具设计指导资料等。6)了解有关本厂制造、使用夹具的情况。7)收集国内外有关设计、制造同类型夹具的资料，吸取其中先进而又结合本厂实际情况的合理部分。(二)确定夹具的结构方案第五节专用夹具的设计方法(三)绘制夹具总图1.绘制

23、夹具总图的步骤(1)布置图面选择适当比例，在图纸上用双点画线绘出被加工工件的各方向视图的轮廓线。(2)绘制定位元件根据选择好的定位基面和确定的定位元件的类型、尺寸、结构，将其绘制在相应的位置上。(3)布置对刀引导元件根据确定的用于保证刀具和夹具相对位置的对刀元件类型(钻、镗床夹具用导套，铣床夹具用对刀块)、结构、空间位置，将其绘制在视图相应的位置上。(4)设置夹紧装置及辅助支承根据所确定的夹紧装置及辅助支承，将其绘制在视图的相应位置上。第五节专用夹具的设计方法(5)布置夹具体通过夹具体将定位元件、对刀元件、夹紧装置、辅助支承等联成一个整体。(6)标注尺寸，制订技术要求。2.绘制夹具总图时应注意

24、的问题1)绘制夹具总图时，必须符合国家制图标准。2)除特殊情况外，均应按1 1的比例绘制总图，使所绘制的夹具总装图具有良好的直观性。3)对于被加工工件，应采用双点画线表示。4)总装图中视图应尽量少，但必须能够清楚地表示出夹具的工作原理和构造，表示各种装置或元件之间的位置关系等。5)工件在夹具中应处于夹紧状态。第五节专用夹具的设计方法6)对某些在使用中位置可能变化，且变化范围较大的元件，如夹紧手柄或其他移动、转动元件，必要时应以双点画线局部地表示出其极限位置，以便于检查是否会与其他元件、部件或机床、刀具、辅助工具等发生干涉。3.夹具总图尺寸、公差配合和技术要求的标注(1)夹具总图应标注的尺寸在夹

25、具总图上，应标注下列五类尺寸。1)外形轮廓尺寸：一般是指夹具的最大外形轮廓尺寸，特别是当夹具结构中有可动部分时，应包括可动部分处于极限位置时在空间所占尺寸。2)工件与定位元件间的联系尺寸：这一尺寸通常是指定位副间的配合尺寸。第五节专用夹具的设计方法3)夹具与刀具的联系尺寸：这类尺寸是用来确定夹具上对刀、引导元件的位置的。4)夹具与机床连接部分的尺寸：这类尺寸表示夹具如何与机床有关部分连接，从而确定夹具在机床上的正确位置。5)其他装配尺寸：这类尺寸属于夹具内部的配合尺寸，与工件、刀具、机床无关，主要是为了保证夹具装配后能满足规定的使用要求而标注的。(2)夹具总图上公差配合的制订夹具公差可分为与工

26、件加工尺寸直接有关的和与工件加工尺寸无直接关系的两类。1)与工件加工尺寸直接有关的夹具公差。2)与工件加工尺寸公差无直接关系的夹具公差。第五节专用夹具的设计方法(3)夹具总图上技术要求的制订夹具设计中，除了规定有关尺寸精度外，还要制订各有关元件之间、各元件的有关表面之间的相互位置精度，以保证整个夹具的工作精度。(四)绘制夹具零件图1)工件的尺寸、位置精度应与夹具总装图上相适应。2)零件图的投影应尽量与总图上的投影位置相符合，以便读图和校对。3)零件的形状、尺寸与公差、形位公差、表面粗糙度、材料、热处理等的要求应清楚地表示出来。4)对于可在装配后用组合加工来保证的技术要求，应在其尺寸数字后面注明

27、“按总装图”字样。5)当某些形位公差可以由加工方法自行保证时，则可以省略不注。第五节专用夹具的设计方法6)为满足加工要求，尺寸标注应尽量符合加工顺序。7)与装配精度有关的零件尺寸公差，应按夹具的装配方法解装配尺寸链来确定。(五)编写设计说明书三、夹具体的设计1)根据机床工作台或主轴的结构，确定夹具与机床的连接方式。2)应有足够的强度和刚度，以保证加工过程中在夹紧力、切削力等外力作用下不致产生变形和振动。3)要有良好的结构工艺性和使用性，便于制造、装配和使用。4)有与机床联接的螺栓孔或耳座，必要时还应设计找正面。5)便于清屑和吊装。第五节专用夹具的设计方法第六节箱体零件的加工工艺一、箱体零件机械

28、加工工艺特点(1)先面后孔因为箱体中主要孔的加工比平面加工困难得多，加工顺序应该先以毛坯孔为粗基准加工平面，然后以加工好的平面作为精基准去加工孔。(2)主要表面粗精加工分开不但箱体零件要划分粗、精加工阶段，而且各主要表面粗、精加工工序要分开。(3)合理安排热处理工序箱体结构比较复杂，铸造时形成了较大的内应力。二、箱体零件加工工艺过程举例图3-34分离式箱体1.减速箱箱体加工工艺过程的分析第六节箱体零件的加工工艺(1)加工路线的拟定分离式箱体工艺路线可分为两个大的阶段，先对箱体的两个独立部分，即箱盖与底座分别进行加工，而后再对装配好的箱体进行整体加工。第六节箱体零件的加工工艺表3-1分离式减速箱体的加工工艺过程第六节箱体零件的加工工艺(2)定位基准的选择定位基准的选择是工艺方案确立的关键，通常要合理选择精基准和粗基准。1)精基准选则：分离式减速箱体的对合面与底面(装配基面)有一定的位置精度要求，轴承孔轴心线应在对合面上，与底座也有一定的位置精度要求。2)粗基准的选择：分离式减速箱体三个轴承孔分布在箱盖和底座的两个部位上，毛坯外形不规则，因而在加工时无法以支承孔的毛面为粗基准面，故应采用凸缘的不加工面为粗基面(图3-34所示的B面为粗基面)，这样可以保证对合处两凸缘的厚度较为均匀，还能保证箱体装合后轴承孔有足够的加工余量。2.箱体的成批加工第六节箱体零件的加工工艺