典型机械零件的加工工艺 教学课件 ppt 作者 蒋兆宏 课题二：主动轴的加工工艺

1、1,课题二：主动轴的加工工艺,任务一：识读主动轴零件 任务二：主动轴的车削加工 任务三：主动轴的磨削加工 任务四：主动轴键槽的铣削加工 任务五：主动轴加工工艺规程的制定,职业教育院校课程改革创新示范教材 全国高职院校技能大赛现代制造技术赛项辅导用书,2,课题引入 生产如图2-1所示主动轴，该零件材料为45，生产数量2000件。现要求为加工该零件制定有关加工工艺。,图2-1,3,课题分析,该支轴零件属于典型的轴类零件，通过本课题的学习，了解轴类零件的加工特点，加工方法，学会编制典型轴类零件的加工工艺文件。 要制定切实可行的主动轴加工工艺，就必须对该零件主要结构要素的加工方法进行分析。该主动轴主要由外圆柱面、螺纹及键槽组成，需掌握加工以上结构要素所需的机床、夹具、刀具、方法等方能完成本课题。,4,任务一：识读主动轴零件,知识点：轴类零件的功用与结构特点 轴类零件的主要技术要求 轴类零件的材料、毛坯及热处理 轴类零件常见定位基准 技能点：能对具体轴类零件图纸识读，查看轴的技术要求，轴的材料及热处理要求。,5,相关知识,一、轴类零件识读 1 、轴类零件的功用与结构特点 （1）轴类零件的功用 轴

2、类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。,6,相关知识,（2）轴类零件的结构特点 轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹、花键、横向孔、沟槽及相应的端面所组成。 根据轴的长度L与直径d之比，分为刚性轴(Ld12)和挠性轴(Ld12)两种。 另外轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴。,7,相关知识,2、轴类零件的主要技术要求 （1）尺寸精度 （2）几何形状精度 （3）位置精度 （4）表面粗糙度,8,相关知识,3、轴类零件的材料、毛坯及热处理 （1）轴类零件的材料 轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范(如调质、正火、淬火等)，以获得一定的强度、韧性和耐磨性。 45、40Cr、轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn、20CrMnTi、20Mn2B、20Cr、球墨铸铁,9,相关知识,（2）轴类零件的毛坯 轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。 （3）轴类零件的热处理 轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料，并采用不同

3、的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。,10,相关知识,二、轴类零件加工工艺分析 1、定位基准的选择 轴类零件的定位基面，最常用的是两中心孔。 2、中心孔的修研 中心孔的精度是保证轴类零件质量的一个关键，因此在加工的各个阶段，特别是热处理后和磨削加工前，必须注意修整中心孔，消除中心孔的误差。,11,相关知识,磨床上研磨中心孔,多棱硬质合金顶尖,12,1、主动轴的技术要求 （1）尺寸精度 配合轴颈、支承轴颈 （2）几何形状精度 （3）位置精度 （4）表面粗糙度 Ra3.2m、Ra1.6m,任务实施,13,2、主动轴的材料、毛坯及热处理 （1）材料、毛坯 45 25热轧圆棒料 （2）热处理要求 调质处理220250HB,任务实施,14,任务二 主动轴的车削加工,知识点： 车床、车刀、车床通用夹具 车削加工的工艺范围及特点 技能点： 能根据加工内容合理选择车床、车刀、夹具 选择合理的车削加工方法。,15,相关知识,一、车削类型及选用 1、车削加工的工艺范围,16,相关知识,2、车削加工的特点 普通车削加工能达到的加工精度：外圆表面的尺寸精度可达IT6IT7，精

4、车外圆的圆度为0.01精车外圆的圆柱度为0.01/100。精车端面的平面度为0.02mm300 mm，精车螺纹的螺距精度为0.04mm/100 mm0.06mm/300 mm，精车的表面粗糙度为Ra0.81.6m。,17,相关知识,车床是完成车削加工所必需的装备。车床的主运动通常是工件的旋转运动，进给运动通常是由刀具的直线移动来实现。,18,相关知识,二、圆柱表面及螺纹的车削 1、车削方法的应用 （1）普通车削 （2）数控车削 （3）车削加工中心,19,相关知识,2、外圆表面的车削加工 根据毛坯的制造精度和工件最终加工要求，外圆车削一般可分为粗车、半精车、精车、精细车，加工阶段的划分主要根据零件毛坯情况和加工要求来决定。,20,相关知识,3、细长轴的车削 细长轴由于长径比（长度与直径之比）大于20，刚性差，在切削过程中极易产生变形和振动；且加工中连续切削时间长，刀具磨损大，不易获得良好的加工精度和表面质量。,21,相关知识,（1）改进工件的装夹方法 细长轴的装夹 （2）采用跟刀架,22,相关知识,（3）采用反向进给车削 反向走刀车削法 （4）选择合理的车刀几何形状和角度,23,相关知识

5、,4、螺纹加工方法 （1）螺纹的分类,24,相关知识,(2)螺纹术语 1）螺纹牙型、牙型角和牙型高度 2）螺纹直径 3）螺距（P） 4）螺纹升角（）,25,相关知识,(3)普通螺纹的尺寸计算 普通螺纹是我国应用最广泛的一种三角形螺纹，牙型角为60。普通螺纹分粗牙普通螺纹和细牙普通螺纹 。 粗牙普通螺纹代号用字母“M”及公称直径表示，如M16、M18等。细牙普通螺纹代号用字母“M”及公称直径螺距表示，如M201.5,M101等。,26,相关知识,各公称尺寸的计算如下 ： 1)螺纹大径d=D（螺纹大径的基本尺寸与公称直径相同） 2)中径d2=D2=d-0.6494P 3)牙型高度h1=0.5413P 4)螺纹小径d1=D1=d-1.0825P,27,相关知识,(4)螺纹的车削加工 1)螺纹的加工方法 螺纹的加工方法很多，可以在车床、钻床、螺纹铣床、螺纹磨床等机床上利用不同的工具进行加工。,28,相关知识,2)三角形外螺纹的车削 车螺纹的准备工作 按螺纹规格车螺纹外圆及长度,并刻出螺纹长度终止线痕。 车螺纹外圆 用直进法车螺纹 用斜进法和左右切削法车螺纹,29,相关知识,三、车刀种类及用途

6、1、常用车刀的种类及用途,30,相关知识,（1）焊接式车刀 （2）可转位车刀,31,相关知识,2、常用车刀的材料的应用 车刀切削部分的材料必须具备硬度高、耐磨、耐高温、强度好和坚韧等性能。 常用车刀材料有高速钢和硬质合金两大类 。,32,相关知识,四、通用车床夹具及选用,1、三爪卡盘,2、四爪卡盘,3、顶尖、鸡心夹头 4、花盘,33,相关知识,五、影响切削加工表面粗糙度的因素及改进措施 1、影响切削加工表面粗糙度的因素 （1）刀具在切削过程中留下的残留面积,切削深度较大且刀尖圆弧半径很小时，或者采用尖刀刃具切削时,34,相关知识,圆弧刀刃切削加工时，残留面积的高度与刀尖圆弧半径和进给量有关,35,相关知识,（2）工件塑性过程中积屑瘤和鳞刺 1）积屑瘤 2）鳞刺 鳞刺对已加工表面质量有严重的影响，它往往使表面粗糙度等级降低24级 （3）工艺系统振动使表面粗糙度恶化 切削过程中如果有振动，表面粗糙度就会显著变大。,36,相关知识,2、改善切削加工表面粗糙度的措施 1）通过改变刀具几何角度减小残留面积高度，以此减小粗糙度。 2）通过工件热处理改善金相组织、细化晶粒 3）改变切削用量减少切削过

7、程中积屑瘤和鳞刺的产生，以减低表面粗糙度 4）根据不同的加工阶段适当选择切削液,37,1、车床类型的选择 精度分别为IT6和IT7，轴径表面粗糙度为Ra1.6m，选用普通卧式车床CA6140。 2、车床夹具的选用 车床夹具选用双顶尖、鸡心夹头装夹 。 3、车刀的选用 外圆、端面、切断、螺纹、中心钻等刀具,任务实施,38,2.毛坯的形状和尺寸的确定 根据上面所述，支轴零件毛坯选择型材中的圆钢，根据机械加工的常识，毛坯仍需留有一定的加工余量，以便通过机械加工来达到零件的质量要求。通过查阅有关标准，选定支轴毛坯为90175的圆钢。,任务实施,39,任务三：主动轴的磨削加工,知识点：磨床、砂轮、磨削加工的工艺范围及特点 技能点： 能根据加工内容合理选择磨床、砂轮； 选择合理的磨削方法。,40,相关知识,一、磨床类型及选用 1、磨削加工的工艺范围及特点 （1）磨削加工的工艺范围,41,相关知识,（2）磨削加工的特点 1）磨削加工精度高 2）可对高硬度的材料进行加工 2、磨床类型及选用 主要有外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床、专门用来磨削特定表面和工件的专门化磨床等。此外还有以柔性砂带为切削

8、工具的砂带磨床，以油石和研磨剂为切削工具的磨床。,42,相关知识,M1432A万能外围磨床,43,相关知识,二、砂轮 砂轮是由一定比例的磨粒和结合剂经压坯、干燥、焙烧和车整而制成的特殊的一种多孔体切削工具。,44,相关知识,1、砂轮的组成要素 1）磨料 2）粒度 3）结合剂 4）硬度 5）组织号,45,相关知识,2、砂轮的形状、尺寸及代号 砂轮基本特性参数一般印在砂轮的端面上，举例如下： 13005075A/F60L5V35 1形状代号：平行砂轮 300外径D300mm；50厚度T50mm；75孔径H75mm A磨料棕刚玉；F60粒度号；L硬度：中软；5组织号；V结合剂陶瓷；35最高工作线速度(m/s),46,相关知识,三、外圆表面的磨削加工 1、外圆磨削的加工对象 磨削是轴类零件外圆表面精加工的主要方法，既能加工未淬硬的黑色金属，又能对淬硬的零件进行加工。 磨削加工是一种获得高精度、细粗糙度的最有效、最通用、最经济的加工工艺方法。外圆磨削分为粗磨、精磨、超精密磨削和镜面磨削。,47,相关知识,2、外圆表面磨削的常用方法 （1）中心磨削 1）纵向进给磨削法(纵向磨法) 2）横向进给磨削

9、法(切入磨法) （2）无心磨削 （3）分段磨削法,48,相关知识,3、外圆磨削用量选择 磨削用量主要指砂轮速度、工件速度、进给量和磨削深度等，即磨削加工的条件。磨削用量的选择对工件表面粗糙度、加工精度、生产率和工艺成本均有影响。,49,相关知识,4、外圆磨削定位基准及夹具的使用 （1）外圆磨削常用定位基准的选择 一般的轴类零件上考虑外圆磨削工艺，在零件图上都附加设计中心孔为定位基准 （2）对中心孔的技术要求 （3）顶尖 顶尖是通用夹具，广泛地用于外圆磨削中。 顶尖尺寸用莫氏锥度表示 （4）各种心轴 心轴是用于装夹套类零件的专用夹具，以满足零件外圆磨削的精度要求,50,相关知识,5、影响磨削加工表面质量的因素及改进措施 （1）磨削加工表面粗糙度的形成 （2）影响磨削加工表面粗糙度的工艺因素及改进措施,51,相关知识,四、提高外圆加工表面质量的工艺方法精密加工 1、研磨,52,相关知识,2、高精度磨削,53,相关知识,3、超精度加工,54,相关知识,4、滚压加工,55,1、磨床类型的选择 该主动轴的为阶梯轴，要求较高处的轴径表面为圆柱面，精度分别为IT6和IT7，轴径表面粗糙度为Ra1.6m， 故该零件的精加工可选用机械制造工厂中使用最广的M1432A型万能外圆磨床。,任务实施,56,2、磨削装夹方式的选用 符合“基准重合原则”又符合“基准统一原则”。 选用双顶尖、鸡心夹头装夹。 3、砂轮的选用 主动轴零件为45钢，热处理为调质硬度， 选择磨料为棕刚玉，根据表2-8磨料粒度为36#46#粗磨，60#80#精磨的平行砂轮进行磨削。,任务实施,57,任务四 主动轴键槽的铣加工,知识点： 铣床、铣刀的分类 铣削加工的工艺范围及特点 技能点： 能根据加工内容合理选择铣床、铣刀； 选择合理的铣削加工方法。,58,相关知识,一、铣削类型及选用 1、铣削加工的工艺范围及特点 （1）铣削加工的工艺范围 铣削是目前应用最广泛的切削加工方法之一。可加工各种平面、台阶、沟槽、螺旋面等。如装上分度头还可进行分度加工。,59,相关知识,60,相关知识,2、铣床类型及选用 铣床的主要类型有升降台式铣床、床身式铣床、龙门铣床、工具铣床、仿形铣床以及数控铣床等。,61,相关知识,二、铣刀 铣

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