《机械制造技术》课件1第5章.ppt

1、第第5章典型航空零件加工章典型航空零件加工 5.1作动筒加工作动筒加工 5.2马达壳加工马达壳加工 5.3主动正齿轮加工主动正齿轮加工 5.4齿杆加工齿杆加工 5.1作动筒加工作动筒加工5.1.1概述概述作动筒是飞机液压系统中的一个元件，它用于完成飞机起落架、襟翼以及空气刹车板的收放。另外，飞机上还有一些零件的结构、形状与作动筒相类似，如起落架减振器和起落架稳定缓冲器等。虽然这些零件的名称与所起的作用不同，但它们具有共同的结构特点，如形状呈空心圆柱形，孔深且壁厚较薄，内、外圆表面之间位置要求严格，配合表面的精度与表面粗糙度要求很高，并且零件要求有很好的强度和耐磨性。5.1.2零件图分析与研究零

2、件图分析与研究作动筒零件简图见图51。图51作动筒零件简图 1.构形 作动筒属套筒类零件，它由外圆、内圆、平面、螺纹等表面组成。根据其工作原理，主要表面有：内圆063.00125（与柱塞配合）；内圆009.0021.062（用于安装轴承）；外圆9131f和 M1352-6g（用于安装封严帽）；M161.5-6H（用于油管连接）。从零件图不难看出，该零件结构比较简单，但壁厚较薄（约 2），并且孔较深（长径比约为 4.4）。2.精度和表面粗糙度要求 1）外圆131：IT9，Ra=0.8m；2）外圆5.132：IT13，Ra=1.6m；3）内圆125：IT8，Ra=0.2m；4）内圆62：IT7，R

3、a=1.6m；5）外螺纹 M135：6级，细牙，Ra=1.6m；3.技术条件 1）材料为 30CrMnSiA，热处理后b=120kg/mm2；2）125和131的同轴度为 0.1mm；3）M135 和131一次定位加工；4）内圆125表面镀铬，厚度为 2030m；5）外表面涂漆（131、62和螺纹部分除外）。4.设计基准设计基准由零件图可知，其设计基准径向为内孔125的轴线，轴向为孔口端面。5.1.3零件工艺分析零件工艺分析1.毛坯选择毛坯选择零件由外筒与头盖焊接而成，外筒采用无缝钢管，头盖采用模锻件。这样既能节省材料又能满足零件的强度要求，同时也减轻了加工的劳动量。但焊接件会引起零件的变形并

4、产生内应力，故将零件的加工分成两段进行。即在焊接前只对外筒和头盖进行粗加工，焊接之后进行热处理。通过热处理可以消除焊接时产生的内应力，提高材料的强度和改善加工性。最后再进行半精加工和精加工，以便消除焊接和热处理后所产生的变形。2.主要表面加工方法的选择主要表面加工方法的选择由零件的功用可知，主要表面为内圆125、耳孔62、外圆131、外螺纹M135和内螺纹M16。根据表面加工方法选择的原则和该零件的结构特点，其主要表面的加工方法选择如下。1）内圆125的加工内圆125设计要求精度为IT8级，表面粗糙度Ra=0.2m，且表面上要求镀铬，铬层厚度为2030m。从工艺角度看，零件经焊接后成为盲孔，孔

5、径与孔深之比达4.4，所以表面的最终加工方法选用珩磨。为了保证镀层的均匀性，镀前内孔表面也需进行珩磨。根据上述分析，内圆125表面的加工顺序为：镗孔（达到IT9级，Ra=3.2m）磨孔（达到IT8级，Ra=0.8m）珩磨孔（达到IT8级，Ra=0.1m）。在没有珩磨设备时也可用抛光代替珩磨。2）外圆131的加工外圆131设计要求精度为IT9级，表面粗糙度Ra=0.8m,所以表面的最终加工方法选用半精车。同时根据技术条件第(3)条要求，将M135螺纹也车出。3）耳孔62的加工耳孔62设计要求精度为IT7级，表面粗糙度Ra=1.6m，所以表面的最终加工方法选用磨孔。其加工顺序为：钻孔（头盖与外筒焊

6、接前进行）扩孔磨孔。3.定位基准的选择定位基准的选择根据定位基准的选择原则和零件的结构特点，采用“互为基准”原则进行加工。即先以外圆定位加工内孔，再以内孔（倒角）定位加工外圆。这样既符合基准重合原则，又能保证其同轴度的要求。4.加工阶段的划分加工阶段的划分由于零件采用焊接方法将头盖和外筒组合在一起，自然就将其工艺过程分成两段，即外筒与头盖的加工和组件的加工。5.工序的集中与分散由于零件的刚性较差（壁厚约为2mm），故采用分散的原则。6.非机械加工工序的安排非机械加工工序的安排1）热处理工序根据零件图技术要求第(1)条，其热处理采用调质处理。考虑零件采用焊接工艺，为了消除焊接时所产生的内应力，调

7、质处理安排在焊接之后、组件机械加工之前进行。2）特种检验工序该零件的材料为高强度合金结构钢，对应力集中敏感性较强，在加工过程中容易产生裂纹，故要进行磁力探伤，探伤工序安排在镀铬工序之前进行。3）表面处理工序该零件内孔要求镀铬，外表面要求涂漆。由于有镀层的厚度要求，故镀铬工序安排在内孔精加工之前进行，而涂漆则安排在工艺过程的最后进行。5.1.4作动筒组件的加工工艺路线作动筒组件的加工工艺路线作动筒组件加工工艺路线安排如表51所示。表表51作动筒组件的加工工艺路线作动筒组件的加工工艺路线 序号 工序名称 目的 05 车外圆 准备作中心架支承的定位表面。（见图 5-2）10 车端面及内倒角 准备轴向

8、定位基准和顶尖支承的定位表面。15 车外圆 对零件外圆部分进行半精加工。（见图 5-3）20 铣平面 为耳孔加工作准备。25 去毛刺、扩耳孔 去除铣后毛刺、扩耳孔并校正 M16 螺纹。30 磨耳孔 达到图纸要求。35 镗内孔 内孔半精加工。40 倒角 修复定位基准。45 磨内孔 内孔精加工。50 车外圆及外螺纹 按技术条件要求达到图纸要求。55 珩内孔 为镀铬作准备。60 中间检验 65 磁力探伤 70 镀铬 75 珩内孔 达到图纸要求。80 终检 85 压配轴承 90 涂漆 95 外观检验 图52车外圆倒角 图53车外圆 5.2马达壳加工马达壳加工5.2.1概述概述箱壳类零件是机器或部件的安

9、装基础零件。其结构一般比较复杂，主要表现在内部呈腔形，且壁厚不均匀，刚度较低，安装部位和基准平面的加工精度要求较高。因此,箱壳类零件的加工难度较大，而且加工质量对机器或部件的工作精度、使用性能和寿命都有一定的影响。下面以某航空仪表的马达壳零件为例，介绍箱壳类零件加工中的主要工艺问题。5.2.2零件图分析与研究零件图分析与研究马达壳为飞机三大航空仪表之一陀螺地平仪中的零件，它与马达盖共同组成陀螺的内环，其作用是安装陀螺马达，并使陀螺获得空间的转动自由度，用于反映飞机在空中的各种飞行姿态。1.构形构形马达壳零件的结构见图54（图中只标注了部分尺寸）。由于该零件属于飞机仪表中的零件，故对其重量和尺寸

10、都有要求，主要表现在壁厚较薄，且材料选用ZL102（铝合金）。为了保证镶轴与螺纹衬套的耐磨性和耐蚀性，其材料选用2Cr13（不锈钢）。镶轴用于安装轴承并使整个内环支承在陀螺外环上。内止口（58H7）与马达盖相配合，其内部用于马达定子与转子线圈的安装。凸台外圆（39h6）用于安装补偿线圈，螺纹孔用于安装液体开关和配重件。图54马达壳零件简图 2.主要表面和精度要求主要表面和精度要求由上述零件功用可知，马达壳的主要表面有镶轴轴径、止口与其端面、凸台外圆与其端面、衬套螺纹孔等。其尺寸精度和表面粗糙度要求如表52所示。表表52马达壳主要表面的尺寸精度和表面粗糙度要求马达壳主要表面的尺寸精度和表面粗糙度

11、要求 表面 尺寸精度 粗糙度 镶轴轴径 IT6 0.2m 止口与端面 IT7 0.8m 凸台外圆 IT6 0.8m 衬套螺纹孔 6H 3.2m 3.技术条件技术条件零件各主要表面之间的位置精度要求如下：(1）两侧镶轴轴径的同轴度为0.01mm。(2）止口与衬套螺纹孔的同轴度为0.02mm。(3）yy轴线对xx轴线的对称度为0.02mm。(4）壳体上、下两平面的平行度为0.02mm。(5）止口平面对两镶轴轴线的平行度为0.03mm。在上述相互位置精度要求中，以第(1)、(3)条要求为主要要求。因为两镶轴如果不同轴，装配后则会造成轴承内环倾斜(如图55所示)，导致滚珠在滚道中运转不正常，使摩擦力矩

12、增大，严重时会有卡死的可能，从而影响仪表工作的可靠性。另外,镶轴轴线与马达转子的中心线不相交时，转子重心将偏离，这样也会影响仪表工作的可靠性。如果要达到平衡，就需要增加配重。这样不仅会使仪表的重量增加，同时由于绕框架轴线的惯性增加而恶化仪表的动态性能，因此对这两条要求要加以重点控制。图55轴承内环倾斜 4.设计基准设计基准由马达壳零件图上的尺寸标注与技术条件分析可知，该零件的设计基准是止口的轴线和两镶轴的轴线。5.2.3零件工艺分析零件工艺分析1.毛坯选择毛坯选择由于零件的壳体材料设计要求为铸造铝合金（ZL102），镶轴和衬套材料为不锈钢（2Cr13），零件产量为批生产，加之零件壁厚比较薄，加

13、工精度与表面粗糙度要求均较高等因素，因此毛坯采用压力铸造。在进行压力铸造时，先将镶轴和衬套固定在铸模上，然后进行浇注。由于压力铸造的模具是金属模具，精度较高，因此除零件的主要表面和螺纹孔等表面外，其它表面都不需要进行机械加工，但需对毛坯进行喷沙处理。2.主要表面的加工方法主要表面的加工方法根据表面加工方法的选择原则，马达壳零件主要表面的加工方法选择如表53所示。表表53马达壳零件主要表面的加工方法马达壳零件主要表面的加工方法 表面 精度 粗糙度 加工方案 止口与端面 IT7 0.8m 半精车粗车 镶轴 IT6 0.2m 磨削半精车粗车 凸台外圆 IT6 0.8m 精车半精车 衬套螺纹孔 6H

14、3.2m 攻丝镗孔 3.加工阶段的划分加工阶段的划分由于马达壳零件的主要表面精度和位置精度要求高，表面粗糙度值要求小，而且加工中又需经表面处理，因此整个加工过程大致可分为粗加工、半精加工、精加工三个加工阶段。4.定位基准的选择定位基准的选择根据马达壳的结构形式、精度要求和定位基准的选择原则，应选其止口与镶轴轴线作为主 图56马达壳的辅助定位基准 要定位基准，这样做不仅符合基准重合原则，同时使零件加工时安装方便。根据基准加工先行的原则，首先应加工出止口与其端面。而要加工止口与其端面，则必须先选择加工止口与其端面用的定位基准。但由于该零件的结构特点，没有合适的表面可以用做加工止口与其端面的定位基准

15、面。为了加工安装方便，故利用零件的中心浇口作为辅助定位基准（见图56），在止口与其端面加工后再切除掉。止口与其端面加工后，以它们为定位基准加工镶轴的中心孔，这样就为镶轴的半精加工和精加工准备了定位基准。5.非机械加工工序的安排非机械加工工序的安排1)热处理工序热处理工序由于马达壳零件的毛坯采用压力铸造，为了适应仪表在正、负温条件下的工作要求，稳定金相组织以及消除铸造时产生的内应力，故热处理采用正、负温时效。考虑该零件的加工余量小，且壁厚较薄，所以时效工序安排在粗加工之前进行。正、负温时效时，先将零件毛坯置于180250范围内保温23小时，进行正温处理，然后再在-60-50范围内保冷23小时，进

16、行负温处理。2)表面处理工序表面处理工序该零件的非主要表面要求进行化学氧化处理，其目的是为了防锈。为了保证主要表面的配合精度要求，同时防止表面处理过程中不当操作所产生的变形，所以将表面处理工序安排在粗加工之后、半精加工之前进行。5.2.4马达壳零件的加工工艺路线马达壳零件的加工工艺路线 表54马达壳零件的加工工艺路线 序号 工序名称 目的 定位基准 05 压力铸造 10 正负温时效 15 车浇口外圆 加工辅助基准 以毛坯内腔定位 20 镗内圆 浇口外圆 25 氧化处理 30 车止口及端面 准备定位基准 浇口外圆 35 去除辅助基准 40 铣镶轴两端面 止口及端面 45 钻镶轴中心孔的底孔 止口

17、及端面 50 镗镶轴外圆、端面与中心孔 准备定位基准 止口及端面 55 车镶轴螺纹外圆 中心孔 60 铣扁 中心孔 65 壳体钻孔、攻丝 止口及端面 70 套螺纹 75 研磨中心孔 提高定位基准精度 80 磨轴颈外圆 中心孔 85 精车凸台外圆、端面 中心孔 90 镗衬套孔、倒角、攻丝 止口及端面 95 去毛刺 100 成品检验 1.两镶轴的加工两镶轴的加工由零件图分析可知,两镶轴不仅有同轴度要求,且其轴线对止口与其端面有平行度要求。为了满足上述设计要求,工序50选择在精密双轴镗床上进行,加工时工件以止口与其端面定位(见图57),通过设备来满足两镶轴同轴度和对止口与其端面平行度的要求。图58为

18、该工序所用的镗床夹具。图57镶轴加工示意图 图58镶轴加工夹具 加工前,先将夹具通过找正的方法安装在机床上。夹具以定位销7与机床工作台配合,使夹具在机床上获得正确的加工位置。圆柱销5和止口与其端面配合,用于工件定位,螺钉8用于使工件角向定位。工件定位后,盖上旋转压板4,并通过活节螺栓1和螺母拧紧,浮动压块3即压紧工件。机床两主轴上装有刀盘,根据被加工表面的数量,刀盘上装有数把刀具,这些刀具是根据被加工表面的形状与直径大小而专门设计制造的。加工前,根据零件被加工表面各尺寸的大小,调整好各把刀具在刀盘上的轴向与径向位置,并先进行试切,再根据试切的结果,对刀具在刀盘上的径向与轴向位置进行微调,直至加

19、工出合格的零件为止。加工时,开动机床,两动力头同时前进,主轴带动刀盘旋转进行加工。由于加工前机床已经调整好,当加工至所需尺寸时,动力头上的挡块碰上行程开关,动力头即自动退回原位,加工过程结束。两镶轴在精密双面镗床上经过初加工后，还需要经过车削、套螺纹、磨削等工序才能达到其尺寸与表面粗糙度要求。为了保证两镶轴的同轴度要求，在后续加工工序中，采用同一基准加工，即均采用中心孔作为定位基准进行加工，如图59所示。图59镶轴加工的定位基准 2.衬套螺纹孔的加工衬套螺纹孔的加工衬套螺纹孔与止口有同轴度要求（0.02mm），为了达到这项要求，加工时零件使用车床夹具安装，即采用止口与其端面定位，如图510所示

20、。零件的止口与可换定位轴3的凸台相配合，夹紧则是通过回转压板6、压块7、螺栓5、滚花螺母4共同实现。加工时先用镗刀镗孔，然后攻丝。图510车床夹具 5.2.6马达壳的检验方法马达壳的检验方法1.两镶轴同轴度的检验两镶轴同轴度的检验如图511所示，将零件置于偏摆仪上，用顶尖顶住中心孔，转动零件时以百分表分别测量镶轴的外圆，若百分表指针的摆动值在同轴度公差范围内即为合格。图511镶轴同轴度检验图2.止口与衬套螺纹孔同轴度的检验止口与衬套螺纹孔同轴度的检验如图512所示，先将零件以止口定位放在专用的旋转测具上，然后再将专用心棒旋入衬套螺纹孔中，用百分表触及心棒的测量表面，测具带动零件慢慢旋转，表针摆

21、动范围在规定的公差范围内即为合格。图512止口与衬套孔同轴度检验图 3.止口轴线对镶轴轴线的对称度检验止口轴线对镶轴轴线的对称度检验如图513所示，将零件顶在偏摆仪的顶尖之间，用直角尺靠紧止口处的端面，使其与水平面垂直，然后用百分表测出止口的最低点，记下读数值，随后将零件翻转180，重复上述动作，找出两次读数的差值，若其差值在规定的范围内即为合格。图513XY轴线相交检验图 5.3主动正齿轮加工主动正齿轮加工5.3.1概述概述在机械产品中，齿轮是一种常见的机械零件之一，其功用就是按照规定的速比传递运动和动力。由于使用要求的不同,齿轮的结构具有不同的形状，但从工艺角度可将其看成是由齿圈和轮体两部

22、分构成。齿轮加工在生产中占有重要地位。随着机械产品的飞速发展，对齿轮的要求越来越高，因此,合理地制订齿轮工艺过程就成为一个十分重要的问题。下面以某航空发动机的前机匣主动正齿轮零件为例，介绍齿轮类零件加工中的主要工艺问题。5.3.2零件图分析与研究零件图分析与研究图514为前机匣主动正齿轮的零件简图，该零件与发动机前机匣中其它齿轮啮合以传递发动机主轴的扭矩,生产类型为批生产。图514主动正齿轮零件简图 1.构形构形由零件图可知，该零件为一带轴齿轮。其一端是外直齿轮与内套齿，另一端则是阶梯轴，在阶梯轴上有渐开线花键以及螺纹，心部为空心。2.主要表面及精度要求主要表面及精度要求主动正齿轮零件的主要表

23、面有内、外齿，外圆(30、20、16、13.5)，花键以及螺纹。外圆的精度要求为IT6，表面粗糙度为0.8m。3.技术条件技术条件(1）材料为18Cr2Ni4WA。(2）细虚线之表面渗碳，渗碳层深度为0.50.8mm，端面及齿顶不小于0.3mm。(3）渗碳表面硬度HRC58，非渗碳表面硬度HRC3542。(4）外圆(20、16、13.5)以及内、外花键对表面30的同轴度要求分别为0.03mm、0.04mm和0.05mm。(5）端面B对30的垂直度为0.02mm。(6）花键等分累积误差为0.06mm。(7）磁力探伤检验。(8）表面发蓝。4.设计基准设计基准由零件图可知，该零件的设计基准是外圆30

24、的中心线和端面B。同时，它们也是其装配基准。5.3.3零件工艺分析零件工艺分析1.毛坯选择毛坯选择根据正齿轮零件的功用、生产类型以及构形等因素，其毛坯选用模锻件。图515为该齿轮的毛坯图。图515齿轮毛坯图 2.加工方法的选择加工方法的选择由于齿轮从工艺角度可分为轮体和齿圈两部分，因此加工方法的选择也分为两部分。根据零件加工方法选择的基本原则，其加工方法如表55和表56所示。表表55轮体的加工方法轮体的加工方法 表面 精度 粗糙度 加工方案 外圆（30、20、16、13.5）IT6 0.8m 磨削半精车粗车 内孔 IT13 6.3m 钻孔 螺纹 m 磨螺纹 表56齿圈的加工方法 表面 精度 粗

25、糙度 加工方案 外齿 0.4m 磨齿滚齿 内套齿 1.6m 插齿 外花键 1.6m 滚花键 3.加工阶段的划分加工阶段的划分由于该零件精度要求高，表面粗糙度值小，且齿形表面要求外硬内韧，需要渗碳淬火，因而整个加工过程大致分为粗、半精、精三个加工阶段。4.定位基准的选择定位基准的选择1)精基准的选择如前所述，由于轴径各外圆都有同轴度要求，根据精基准的选择原则，加工时应采用同一定位基准，而且各个表面是在一次安装中同时加工出来，故选择两顶尖孔定位。另外,根据加工方便和基准重合的原则，选择外圆30与端面B作为内、外齿加工的定位基准。2)粗基准的选择因选择粗基准时要保证各表面加工余量均匀，并能将以后大部

26、分工序所用的定位基准首先加工出来的原则，结合齿轮毛坯的具体情况，选择毛坯的杆身及台阶面作为粗基准。加工时先以杆身定位加工大端的外圆、端面、内孔及内斜面，然后加工小端端面和顶尖孔。为了减少工件的悬伸长度，可仍以杆身定位，但此时粗基准使用了两次，会影响两端顶尖斜面的同轴。也可以已加工好的大端内孔作为定位基准，但此时工件的悬伸长度较长，稳定性较差。5.热处理工序的安排热处理工序的安排由于该零件毛坯选用锻件，为了消除内应力，故在粗加工之前进行正常化处理。根据零件图的要求，其齿圈部分要进行渗碳淬火，因此对非渗碳表面需要进行保护（镀铜保护）。考虑到渗碳淬火对加工的影响，故安排在半精加工阶段中间进行。5.3

27、.4主动正齿轮零件的加工工艺路线主动正齿轮零件的加工工艺路线主动正齿轮零件的工艺过程大致安排如下：毛坯（模锻）热处理（正常化）各表面粗加工渗碳表面半精加工镀铜渗碳淬火其它表面半精加工各表面精加工磁力探伤发蓝其具体加工工艺路线如表57所示。表表57主动正齿轮零件的加工工艺路线主动正齿轮零件的加工工艺路线 序号 工序内容 目的 定位基准 05 模锻 10 正常化 15 粗车大端外圆、端面、钻孔及切内斜边 准备定位基准 杆身外圆 20 车杆身端面及钻顶尖孔 准备定位基准 杆身外圆 25 粗车杆身外圆 两顶尖孔 30 半精车大端外圆、端面及顶尖孔斜边 杆身外圆 35 半精车外齿部分各表面 两顶尖孔 4

28、0 滚齿 两顶尖孔 45 洗涤 50 去毛刺 55 检验 60 镀铜 对非渗碳表面保护 65 渗碳淬火 达到硬度要求 70 半精车杆身（30 表面）修复定位基准 两顶尖孔 75 半精车内套齿部分各表面及端面 外圆30 与端面 B 80 半精车杆身各外圆表面 85 车小端端面及倒顶尖孔斜边 修复定位基准 90 粗磨杆身各外圆 两顶尖孔 95 插内套齿 保证内齿要求 外圆30 与端面 B 100 洗涤 105 车外花键部分和螺纹部分外圆 两顶尖孔 110 铣槽 保证键槽要求 115 滚花键 保证花键要求 两顶尖孔 120 滚花键 D 部 保证花键要求 两顶尖孔 125 洗涤 130 磨螺纹 保证螺

29、纹精度要求 两顶尖孔 135 洗涤 140 磨齿 保证外齿精度要求 外圆30 与端面 B 145 精磨杆身各外圆 保证精度与同轴度要求 两顶尖孔 150 打磨孔 去除铜层 外圆30 与端面 B 155 尖边倒圆 160 抛光齿面 保证齿面粗糙度要求 165 洗涤 170 磁力探伤 175 洗涤 180 检验 185 发蓝 5.4齿杆加工齿杆加工5.4.1概述概述齿杆是某航空涡轮发动机燃油调节系统内转速传感器中的一个重要零件。转速传感器是用来限制航空发动机油泵转子的最大转速，以防止发动机燃气发生器转子超转，同时还用于控制发动机中压气机的第五、八级放气，以防止发动机在低转速时出现喘振。综上所述，转

30、速传感器是保证航空发动机稳定工作的重要部件。5.4.2零件图分析与研究零件图分析与研究齿杆零件简图如图516所示。1.构形构形齿杆属轴类零件，由外圆、内孔、齿条型面、螺纹型面、球面及平面等表面组成。此外，齿杆上还有10个油孔和供加工用的退刀槽。2.主要表面主要表面齿杆的外圆T1与衬套的内孔相配合，要求间隙为0.010.014mm，两者之间有相对的轴向移动。齿杆外圆T3与组件中的活塞相配合，并用螺母紧固。齿杆内孔T2与组件中的活塞杆相配合，有轴向相对运动。齿条与齿轮相配合，决定齿杆的轴向移动距离。四个2.8H9油孔与截面上的两个小平面直接影响油路接通和关闭的一致性，从而决定转速传感器工作的准确性

31、。由上述分析可知，齿杆的主要表面有外圆T1、T3，内孔T2，齿形表面，油孔和小平面等。3.尺寸精度和表面粗糙度要求尺寸精度和表面粗糙度要求表表58齿杆零件的尺寸精度和表面粗糙度要求齿杆零件的尺寸精度和表面粗糙度要求 表面 尺寸精度 粗糙度 1T IT5 0.1m 3T IT7 0.8m 2T IT6 0.1m 8.2油孔 IT9 3.2m 小平面 6.3m 螺纹 6g 6.3m 齿形表面 齿距公差为0.012 齿厚公差为 0.04 0.8m 球面 IT11 0.2m 4.形位公差要求形位公差要求(1）表面T2对T1的跳动不大于0.02mm。(2）表面T3对T1的跳动不大于0.05mm。(3）表

32、面T2的圆柱度为0.002mm。(4）42.8H9孔边缘应位于T2中心线垂直平面A上，允许偏移不大于0.02mm。5.其它技术条件其它技术条件(1）表面T2、T1氰化，氰化层深度为0.10.3mm，氰化表面硬度为HRC5864，非氰化表面硬度为HRC2842。(2）材料：合金结构钢;牌号：12CrNi3A。6.设计基准设计基准由零件图可知，齿杆轴向主要设计基准是端面T，因为很多表面与T面有尺寸联系，且有一定的公差要求，并且外圆T1对端面T又有较高的垂直度要求。齿杆径向主要设计基准是外圆T1的轴线，因为外圆T3及内孔T2均对T1有较高的同轴度要求。5.4.3现场生产条件及生产类型现场生产条件及生

33、产类型齿杆零件在某航空工厂的主要机械加工车间进行生产，该车间的各类机床设备品种齐全。由于每台航空发动机上只用1个齿杆，而目前该型涡轮发动机产量不大，因此该齿杆属于小批生产类型。5.4.4零件工艺分析零件工艺分析1.毛坯的选择毛坯的选择轴类零件的毛坯一般是根据生产类型、成本和其结构特点来进行选择，最常见的是棒料和锻件。对于强度要求较高的轴类零件，或者为了减少零件的加工余量，常采用锻件，而其余情况则采用棒料。根据齿杆零件的结构形状和技术要求，该零件的毛坯选用棒料。2.加工方法的选择加工方法的选择加工方法选择的是否恰当不仅会影响零件的加工质量，还会影响生产率和制造成本，因此加工方法的选择在工艺设计中

34、至关重要。但影响加工方法选择的因素很多，因此要综合考虑。根据齿杆零件的精度要求，其主要表面的加工方法选择如表59所示。表59齿杆零件主要表面的加工方法 表面 精度 粗糙度 加工方法 外圆1T IT5 0.1m 研磨精磨轮磨车 外圆3T IT7 0.8m 轮磨车 内孔2T IT6 0.1m 研磨铰锪钻 齿型面 0.8m 磨铣 球面 IT11 0.2m 研磨锪钻 8.24 IT9 3.2m 研磨铰钻 32 IT12 3.2m 钻 螺纹 6g 6.3m 车螺纹 3.加工阶段的划分加工阶段的划分由于齿杆零件的主要表面精度要求高、表面粗糙度值要求小，因此选用多种加工方法。加工时，在某些加工条件下零件的刚

35、性比较差（如以内孔定位加工外圆时），而且零件有局部氰化的处理要求，因此把整个齿杆零件的加工过程大致划分为粗加工、半精加工、精加工三个加工阶段。4.工序的集中与分散工序的集中与分散为了使每道工序所使用的设备与工装比较简单，机床的调整工作简便，可采用工序分散的原则。5.热处理工序的安排热处理工序的安排热处理工序的数目及其在工艺路线中的位置安排主要根据热处理的性质和目的而定。齿杆是用优质合金结构钢12CrNi3A制成的重要航空附件。鉴于毛坯（圆棒料）的截面积较小以及粗加工时的切削余量不大等情况，为了改善粗加工时的加工性能和减少运输工作量，其预备热处理选用正常化处理，且安排在粗加工之前进行。齿杆的内、

36、外圆柱面T1和T2要求氰化，其目的是提高表面硬度，使其具有良好的耐磨性与耐蚀性，同时也能增加零件的抗疲劳强度。与渗碳相比，氰化时零件变形小，并且可以直接淬火，但淬火后硬度的提高会影响到切削加工。对于要求局部氰化的零件，对非氰化表面也要注意进行保护，其保护方法与渗碳相同。结合齿杆零件的特点，氰化工序安排在半精加工之前进行，非氰化表面的保护铜层可在半精加工阶段中予以切除，淬火工序安排在精加工阶段之前进行，便于消除淬火后的变形。综上所述，热处理工序的位置安排如下：正常化粗加工氰化表面半精加工镀铜氰化半精加工淬火精加工 6.定位基准的选择定位基准的选择定位基准的选择是工艺规程设计中一个十分重要的问题。

37、因为定位基准的选择不仅会影响零件的加工质量，而且还将影响工序的内容和先后次序，所以制订工艺过程时，一定要深入细致地研究，解决好定位基准的选择问题。制订工艺规程时，每一道机械加工工序都有定位基准的选择问题，应首先从主要表面的最终加工工序入手，根据定位基准的选择原则、工序的加工要求与设备情况，选择定位基准，使工艺路线初具雏形，然后再从整个工艺过程出发，进一步使其完善。下面针对齿杆零件定位基准的选择分析如下。1）基准重合原则）基准重合原则由定位基准的选择原则可知，加工时应尽量选零件的设计基准作为定位基准，这样可避免基准不重合误差，有利于精度要求的保证。例如，外圆T3、内孔T2、油孔23、42.8以及

38、齿形表面等的加工，均以外圆T1和端面T作为定位基准，使之与设计基准相重合。2）互为基准加工一般情况下，对于有内、外表面加工要求的零件，生产中常采用互为基准的方法，即在几次安装加工中，以相互表面作为加工时的定位基准来保证相互位置精度要求。例如，为了保证内孔T2对外圆T1的同轴度要求，加工内孔T2时以外圆T1定位，加工外圆T1时则以内孔T2定位。这种方法可以获得很高的位置精度，其原因如下：（1)互为基准不存在基准不重合误差，只有定位误差。（2）以孔作为定位基准的定位误差小，夹具结构简单，易于制造准确。3）一次安装加工一次安装条件下的定位误差对表面间的位置加工精度没有影响，而位置加工精度主要决定于机

39、床的几何精度。因此，在零件结构、刚性等允许的情况下，尽可能使用一次安装加工，这对保证位置精度十分有利，如外圆T3和端面T的加工，又如油孔23、42.8使用同一夹具一次安装加工等。4）同一基准加工）同一基准加工零件上有些表面可在几次安装中使用同一定位基准来加工。例如,齿杆外圆T3和T1的加工，虽然是在不同的加工工序中进行，但都可以用内孔T2来定位加工。这样做的好处不仅在于减少了夹具的类型与数目，同时避免了因基准转换所引起的误差，有利于精度的保证。但两次安装必然存在两次定位误差，为了减小两次定位误差对加工精度的影响，则需把定位基准加工得很精确，使定位误差的影响小于相对位置的允许误差。5.4.5齿杆

40、零件的加工工艺路线齿杆零件的加工工艺路线在零件图的研究和工艺分析的基础上，即可制订出零件的工艺过程方案，再通过实际生产的检验，最后将零件的工艺过程定型并转入正式生产。某航空厂生产中采用的齿杆零件的加工工艺路线如表510所示。表表510齿杆零件的加工工艺路线齿杆零件的加工工艺路线 工序号 工序名称 工序简图 5 切断 10 正常化 15 磨外圆 20 车内孔 25 车内槽 30 研内孔 表表510齿杆零件的加工工艺路线齿杆零件的加工工艺路线 40 磨倒角 45 车外圆 50 磨外圆 55 车槽 表表510齿杆零件的加工工艺路线齿杆零件的加工工艺路线 60 钻铰孔 65 铣平面 70 钻孔 75

41、镀铜 80 钻孔 表表510齿杆零件的加工工艺路线齿杆零件的加工工艺路线 85 氰化 90 车螺纹 95 车槽 表表510齿杆零件的加工工艺路线齿杆零件的加工工艺路线 100 铣扁头 105 铣扁头 110 清理毛刺 表表510齿杆零件的加工工艺路线齿杆零件的加工工艺路线 115 铣平面 120 清理毛刺 125 研孔 130 磨外圆 135 铣齿顶面 140 铣齿 表表510齿杆零件的加工工艺路线齿杆零件的加工工艺路线 145 铣平面 150 清理毛刺 155 钻铰孔 160 车加工 165 清理毛刺 170 检验 175 淬火 180 研孔 185 研球面 195 磨外圆 200 磨外圆

42、205 研孔 210 磨齿顶圆 215 磨平面 220 磨齿 225 清理毛刺 230 检验 235 精磨外圆（在组件中加工）240 研孔（在组件中加工）5.4.6齿杆零件的加工工艺路线分析齿杆零件的加工工艺路线分析针对齿杆零件的加工工艺路线，下面结合所学的理论和现场具体情况作以分析。工序05是下料工序，一般型材都安排此工序，其目的是把长棒料切成所需长度，便于热处理和进行加工。由于该工序位于工艺路线开始，有时还需安排材料的鉴别，以防止出现混料。工序10是正常化处理，其目的是改善材料的加工性，并达到零件要求的机械性能。工序15工序80为齿杆的粗加工阶段。其中：工序15工序40为径向定位基准的准备

43、工序，目的是为后续加工准备好径向定位基准，同时完成内腔的粗加工和半精加工。工序45为外圆的粗加工工序。工序50为外圆的半精加工工序。其目的有两个：一是提高外圆的精度，为钻孔准备径向定位基准；二是为氰化做准备。工序55工序80为氰化的准备工序。其中工序55是为工序60的钻孔准备轴向定位基准，而工序60则是为工序65的铣平面准备角向定位基准。因氰化内表面时需要排气，故在此先加工出四方头的3孔（工序70）。为了防止镀铜时铜液从3孔中流入，影响内孔T2表面氰化，所以在工序75镀铜之后再将3孔与内孔T2贯通（工序80）。工序85是按零件图要求所进行的氰化处理。工序90工序160为齿杆的半精加工阶段。除一

44、些精度与粗糙度要求较高的表面外，大多数表面在这一加工阶段中均加工到规定的尺寸和最后的形状。本阶段中多数表面的径向设计基准是外圆T1，因此选择径向定位基准时也尽量使用它。各工序轴向定位基准的确定，本着定位误差最小、定位稳定、夹紧可靠、夹具结构简单等因素综合考虑，例如以T面及E面定位。工序180工序240为齿杆的精加工阶段。由于工件淬火后变形，故首先安排定位基准的修复加工，如工序180研磨内孔，工序190磨倒角，工序195和200磨外圆等。在定位基准修复加工之后，再进行油孔和齿形表面的精加工，以达到零件图规定的精度和表面粗糙度要求。工序180现场生产采用手工研磨，由于手工研孔质量与工人的技术水平有很大关系，且劳动强度也很大，常易出现锥度，故很难达到图纸要求。在工厂设备条件许可的情况下，可采用珩磨内孔的方法，与研孔相比较，不仅质量易保证，且生产率也较高。工序220是在平面磨床上使用磨齿夹具来加工，齿距公差由夹具的分度装置来保证，齿形表面对外圆T1的垂直度取决于夹具和机床精度。工序235是镜面磨削外圆，为了保证内、外圆的同轴度要求，将定位心轴按孔的公差分成若干等级，分别与对应的定位孔相配，以保证定位的高精度，也允许直接配磨心轴。工序240采用配研内孔的方法，即根据活门尺寸来研磨内孔，以保证配合间隙0.0120.014mm的要求。