机械制造工艺学第六章课件.ppt

1、3掌握曲轴加工工艺分析方法1了解曲轴及其功用2掌握曲轴加工特点第一节第一节 曲轴零件加工曲轴零件加工 4掌握曲轴加工工艺过程编写 曲轴是带有曲拐的轴，如图所示，它具有一般轴类零件的主要特征，其加工也符合轴类零件的加工规律。a）b）a）单拐曲轴 b）多拐曲轴一、曲轴的功用一、曲轴的功用 曲轴是活塞式发动机的主要零件之一，用来将活塞的往复运动转变为旋转运动。二、曲轴加工的特点1刚度差刚度差 （1）机床、刀具及夹具等都要具有较高的刚度，并在用中心孔定位时要控制机床顶尖对曲轴的压力，必要时应用中间托架来增强刚度，以减少变形和振动。（2）粗加工采用两边传动（主要消除扭转变形）的高刚度机床，并设法使加工中

2、径向切削力的作用相互抵消。（3）合理划分加工阶段及各工序的先后顺序，合理安排每个工序中工位的加工顺序及每个表面的加工次数，以减少加工变形。（4）在有可能产生变形的工序后面，合理增设校直工序。曲轴的主轴颈和连杆轴颈的轴线平行而不重合，这一现象即称为“偏心”，两轴线之间的距离称为“偏心距”，用字母 e 表示。2结构复杂结构复杂（1）连杆轴颈的加工 当曲轴连杆轴颈偏心距 （d为主轴颈直径）时，可将连杆轴颈的中心孔钻在主轴颈中心孔的同一端面上。2/de 对于 的曲轴，可在两端预留工艺端部（见图a）或在焊接挡板上钻出主轴颈及连杆轴颈的中心孔（见图b）。图a 2/de 图b可在两曲柄之间用螺栓螺母支撑。（

3、2）防止变形及平衡方法 当 并使用挡板或夹具车削连杆轴颈时，可在连杆轴颈线上用螺栓支撑。2/de 要注意的是，支撑螺钉顶力要适中，顶得过紧会使工件弯曲变形；顶得太松则起不到支撑作用，甚至发生加工中支撑飞出的事故。因为连杆轴颈的存在，曲轴重心和主轴颈及连杆轴颈轴线偏移，在车床上加工时会产生离心力和振动，影响轴颈的加工精度。防止的措施是在车床卡盘上或在两曲柄间加平衡重块。同时应适当降低主轴转速。克服曲轴重心和轴颈轴线偏移，也可以通过曲轴的曲柄设计来实现，在曲柄位置增加平衡块结构，用配重来修正，以减少离心力和振动对加工精度的影响。（3）切削热会引起曲轴受热膨胀而弯曲，因此应在各加工工序中考虑加强冷却

4、，这对钢曲轴尤为重要。（4）采用曲轴不转而刀具绕曲轴旋转的工艺方法，可以避免加工中的不平衡。这种方法更适合于不平衡现象明显的场合，如大型曲轴的加工。3技术要求高技术要求高 技术要求比较高，形状复杂，加工表面多。工序数目多，加工量大。曲轴的工艺路线是比较长的，磨削工序占相当大的比例。三、曲轴的加工工艺分析三、曲轴的加工工艺分析 （1）在曲轴加工工序安排上，应注意生产批量的要求。一般在大批量生产中，按工序分散的原则安排工艺过程，单件小批量生产时尽可能使工序集中。（2）曲轴的加工精度较高，技术要求高，应尽可能使设计基准与工艺基准重合，以减少误差。（3）要提高加工精度，还应尽可能提高定位基准（中心孔、

5、工艺面、工艺孔）的精度，宜采用高精度设备进行加工，如坐标镗床等，以提高其定位的可靠性。（4）尽可能使造成曲轴较大弯曲变形的工序在曲轴主轴颈、连杆轴颈精加工之前完成，如铣端面、铣键槽等工序。（5）曲轴中心孔的加工质量对曲轴的加工精度影响很大，曲轴两端各对中心孔的位置要求一一对应，如果两端中心孔不在同一直线上，造成轴线歪斜，或中心孔表面加工不圆整、不光滑，都会引起曲轴工件加工后的形状误差和位置误差。所以，精度要求较高的曲轴，中心孔一般都应在精度较高的坐标镗床上加工。如图所示为JA31250型发动机曲轴，图612所为曲轴示意图。拟定加工工艺过程。曲轴的加工工艺过程曲轴的加工工艺过程 曲轴的加工工艺过

6、程（续表）曲轴的加工工艺过程（续表）曲轴的加工工艺过程（续表）曲轴的加工工艺过程（续表）3掌握丝杠加工工艺分析方法1了解丝杠及其功用2掌握丝杠加工特点第二节第二节 卧式车床丝杠零件加工卧式车床丝杠零件加工 4掌握丝杠加工工艺过程编写 丝杠是细长柔性轴，它的长度L与直径D的比值很大，一般为2050，刚性较差。如SM8625车床丝杠的L/D约为46，万能螺纹磨床丝杠的L/D约为21。丝杠是一种精度很高的零件，它能精确地确定工作台坐标位置，将旋转运动转变成直线运动，而且还要传递一定的动力，所以在精度、强度及耐磨性等方面都有很高的要求。一、丝杠及其分类一、丝杠及其分类 机床丝杠按其摩擦特性可分为滑动丝

7、杠、滚动丝杠及静压丝杠。滑动丝杠的牙型多为梯形，结构简单，制造方便，在机床上应用最为广泛。滚动丝杠分为滚珠丝杠和滚柱丝杠两大类。滚珠丝杠较滚柱丝杠摩擦力小，传动效率高，精度也高，比较常用，但制造工艺比较复杂。静压丝杠有许多的优点，常用于精密机床和数控机床的进给机构中。该丝杠螺纹可获得良好油封及提高承载能力，但是调整麻烦，需要一套液压系统，工艺复杂，成本较高。滑动丝杠的螺纹牙形大多采用梯形。梯形螺纹比三角形等螺纹牙型的传动效率高，精度好，加工也比较方便。二、滑动丝杠的牙型特点二、滑动丝杠的牙型特点 标准梯形螺纹的牙型角一般等于30o，但对于传动精度要求高的丝杠，常采用15o。牙型角减小，丝杠中径

8、尺寸变化对螺距误差的影响也随之减小。丝杠精度根据使用要求共分6级：4、5、6、7、8、9，精度依次降低。三、丝杠的精度及技术要求三、丝杠的精度及技术要求 4级目前为最高级，很少应用；5级用于螺纹磨床、坐标镗床；6级用于精密仪器、精密机床和数控机床；7级用于精密螺纹车床及精密齿轮机床；8级用于一般机床，如卧式车床、铣床；9级用于刨床、钻床及一般机床的进给机构。（1）具有优良的加工性能，磨削时不易产生裂纹，能得到良好的表面质量和较小的残余内应力，对刀具磨损作用较小。（2）抗拉强度一般不低于588MPa，能传递一定的动力。（3）有良好的热处理工艺性，淬透性好，不易淬裂，组织均匀，热处理变形小，能获得

9、较高的硬度，从而保证丝杠的耐磨性和尺寸的稳定性。（4）丝杠材料的金相组织要有较高的稳定性。四、丝杠的材料四、丝杠的材料 丝杠螺纹加工常采用旋风切削螺纹。加工表面粗糙度值Ra可达3.20.8m。旋风切削螺纹实质上就是用硬质合金刀具高速铣削螺纹。五、丝杠螺纹的加工方法五、丝杠螺纹的加工方法 1-刀具 2-旋切头 3-工件 1-刀具 2-旋切头 3-工件 加工丝杠时，理论上是以中心孔为主要基面，外圆为辅助基面。但由于丝杠为柔性件，刚度很差，加工时外圆表面必须与跟刀架的爪或套相接触，因此，丝杠外圆表面本身的圆度及与套的配合精度都特别重要。加工时应在热处理后先加工外圆，再以加工后的外圆定位加工螺纹。这样

10、，终磨时外圆精度要求也相应提高。六、定位基准的选择六、定位基准的选择 a)b)（1）丝杠毛坯的热校直 七、丝杠的校直与热处理七、丝杠的校直与热处理 1丝杠的校直丝杠的校直 1升降滚筒 2丝杆毛坯 3主动滚筒（2）丝杠的冷校直 1校直前工件 2、4V形架 4硬木块 （1）毛坯的热处理工序 材料为45钢的普通丝杠，采用正火处理；对于不淬硬丝杠材料T10A或要淬硬丝杠材料9Mn2V，均采用球化退火。2丝杠的热处理丝杠的热处理 （2）机械加工中的时效处理工序 丝杠精度不同，时效处理次数也不相同。精度要求越高，丝杠时效处理次数就越多。八、丝杠的加工工艺分析八、丝杠的加工工艺分析 （1）不淬硬丝杠一般采用

11、车削工艺，外圆表面及螺纹分多次加工，逐渐减少切削力和内应力；对于淬硬丝杠，则采用“先车后磨”或“全磨”两种不同的工艺。后者是从淬硬后的光杠上先直接用单片或多线砂轮粗磨出螺纹，然后用单片砂轮精磨螺纹。（2）在每次粗车外圆表面和粗切螺纹后都安排时效处理，以进一步消除切削过程中形成的内应力，减小变形。（3）在每次时效后都要修磨顶尖孔或重钻中心孔，以消除时效时产生的变形，使下一工序得以精确定位。（4）对于普通级不淬硬的丝杠，在工艺过程中允许安排冷校直工序；对于精密丝杠，则采用加大总加工余量和工序间加工余量的方法，逐次切去弯曲的部分，达到所要求的精度。（5）在每次加工螺纹之前，都先加工丝杠外圆表面，然后

12、以两端顶尖孔和外圆表面作为定位基准加工螺纹。如图所示为卧式车床丝杠零件，生产方式为单件小批量生产，材料为45钢，不需要淬硬，精度IT8级。拟定加工工艺过程。卧式车床丝杠的加工工艺过程卧式车床丝杠的加工工艺过程 卧式车床丝杠的加工工艺过程卧式车床丝杠的加工工艺过程（续表）（续表）卧式车床丝杠的加工工艺过程卧式车床丝杠的加工工艺过程（续表）（续表）3掌握深孔加工方法及工艺1了解深孔加工2掌握深孔加工特点第三节第三节 精密深孔加工精密深孔加工 4掌握深孔加工工艺过程编写 深孔往往是长径比较大的孔结构。一、深孔加工一、深孔加工 深孔加工就是对孔的长度与直径比L/D5的孔的加工，如液压缸孔、轴的轴向油孔

13、和各种火炮的炮管等。这些孔中，有的要求加工精度和表面质量较高，而且有的被加工材料的切削加工性较差，常常成为生产中一大难题。二、深孔加工特点二、深孔加工特点 （1）加工中易产生孔的轴线歪斜。（2）刀具的冷却散热条件差。（3）排屑困难。（4）不能直接观察刀具切削情况。（5）液压缸的材料一般有铸铁和无缝钢管两种。三、深孔加工的工艺措施三、深孔加工的工艺措施 （1）为解决刀具偏斜，宜采用工件旋转的方式，以及改进刀具导向结构。（2）为解决散热和排屑的问题，采用压力输送切削液以冷却刀具和排出切屑。同时改进刀具结构，使其既能有一定压力的切削液输入和断屑，又有利于切屑的顺利排出。四、深孔加工方法分析四、深孔加

14、工方法分析 1深孔钻削深孔钻削 单件、小批生产中的深孔钻削，常采用接长的麻花钻在卧式车床上进行。成批生产中，常采用深孔钻头在深孔加工机床上进行。喷吸钻是利用了流体喷射效应原理排出切屑，故切削液的压力可较低，工作中不需要专门的密封装置，可在车床、钻床或镗床上应用。a）实物图 b）原理图 1工件 2夹爪 3中心架 4引导架 5导向套6支撑座 7连接管 8内管 9外套 l0钻头 2深孔镗削深孔镗削 经过钻削的深孔，当需要进一步提高孔的直线度及要求较小的表面粗糙度时，可用镗刀头粗镗、精镗。深孔镗削与一般镗削不同，它仍使用深孔钻床，在钻杆上装深孔镗刀头，镗刀头与钻杆采用螺纹连接。a）实物图 b）结构图1

15、对刀块 2前导向块 3调节螺钉 4后导向块 5刀体3浮动镗孔浮动镗孔 浮动镗孔也称浮动铰孔，是对镗后的深孔进一步精加工的方法，采用的设备仍然是深孔钻床。加工时，在钻杆上安装深孔镗刀头，并根据镗孔尺寸更换导向套。图示为浮动镗刀头，刀块在刀体长方形孔内可以自由滑动。a）实物图 b）结构图1螺钉 2导向块 3刀体 4楔形板 调节螺母 6锁紧螺母 7接头 8刀块 深孔滚压是一种压力光整加工，利用金属在常温状态时的冷塑性特点，滚压工具对工件表面施加一定的压力，使工件表层金属产生塑性流动，填入到原始残留的低凹波谷中，从而使工件表面粗糙度值降低。由于被滚压的表层金属塑性变形，使表层组织冷硬化和晶粒变细，形成

16、致密的纤维状组织，使表层金属塑性降低，硬度和强度提高，从而改善了工件表面的耐磨性和耐蚀性。4深孔的滚压深孔的滚压 a）实物图 b）结构图1锥套 2滚柱 3支撑钉 4调整体 5支撑柱 5 5套料加工深孔套料加工深孔 当需要在实体材料上钻直径较大的深孔时，可以采用套料加工的方法，既可以减轻切削量，又可以使从中心切下来的心棒再作为原材料加以利用。套料加工可以在深孔钻床上进行，也可以在车床上进行。a）实物图 b）示意图图示为液压缸体精密深孔加工零件图。拟定加工工艺过程。液压缸体的加工工艺过程液压缸体的加工工艺过程 液压缸体的加工工艺过程（续表）液压缸体的加工工艺过程（续表）液压缸体的加工工艺过程（续表

17、）液压缸体的加工工艺过程（续表）曲轴具有曲拐结构，刚度较差，结构复杂，技术要求高，因此曲轴是比较难加工的零件。曲轴加工时为克服刚度差的特点，应采用高刚度的机床、刀具及夹具，合理安排加工顺序，并增设校直工序。加工曲轴连杆轴颈前，应先加工出曲轴端面和中心孔，以确定各轴颈轴线的正确位置。曲轴形状特殊，重心和几何中心不重合，车削时容易引起变形和振动，应注意配重平衡。丝杠是细长柔性轴，刚性较差，加工中易出现变形。而且，丝杠结构形状复杂，有很高的螺纹表面要求，还有阶梯、沟槽等，加工比较困难。本章小结本章小结 丝杠螺纹加工常采用旋风切削螺纹，生产效率较高，操作容易，适用于三角形螺纹、梯形螺纹丝杠的粗、精加工。丝杠需要校直与热处理。深孔是长径比较大的孔结构。由于加工深孔刀具长而细，强度和刚度较差，加工中易发生偏斜和振动，从而影响深孔的直线度和表面粗糙度。深孔加工的方法主要视其精度要求而定，对精度要求不高的孔常采用钻削和镗削，对精度要求较高的孔则可采用铰削、珩磨和滚压等。