金属工艺学下册第五章.ppt
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1、1,金属工艺学 (下册),第五章 典型表面加工分析,2,组成零件的典型表面有外圆柱面、孔、平面、成形面、螺纹表面和齿轮齿面加工等。这些表面不仅有形状和尺寸的要求,还有如尺寸精度、形位精度和表面质量等的技术要求。 1典型表面加工的技术要求: 1)工件的形状和尺寸的精度要求,包括尺寸精度,形状精度和位置精度。 2)加工表面质量:表面粗糙度,加工硬化程度和深度,残余应力的性质和大小等。 2选择零件加工方法的基本原则: 为了保证工件加工的技术要求,在选用不同加工方法时应遵循以下原则: 1)加工方法的经济精度及表面粗糙度与加工表面的技术要求要相适应。 2)加工方法要与零件材料的加工性及产品的生产类型相适
2、应。 3)加工方法应与本单位的设备条件,技术装备条件(包括工人的技术水平,工装卡具,量具等条件)相适应。 4)几种加工方法配合使用。 5)对于要求较高的工件(指精度高的表面),表面加工要分阶段进行,即粗加工,半精加工和精加工等三个阶段进行。,3,常用加工方法的精度及表面粗糙度,4,(接上)常用加工方法的精度及表面粗糙度,5,第一节 外圆柱面的加工 外圆柱面是轴类、盘类、套类零件的主要表面。 主要加工方法:车削加工和磨削加工。,4)表面粗糙度、表面硬度、残余应力、显微组织等。,1外圆柱面的技术要求:,1)尺寸精度:圆的直径和长度的尺寸精度。,2)形状精度:圆度和圆柱度。,3)位置精度:外圆柱面之
3、间的同轴度,圆柱面与端面的垂直度等。,6,2外圆柱面的加工方案分析: 1) 有色金属:粗车精车(IT8IT7 , Ra1 . 60.8)精细车(IT6IT5, Ra0.10.4 ) ; 2)其它钢铁材料的零件;,粗车 半精车 (非淬火钢)(IT9-10,Ra 3.2-6.3),粗磨 半精磨 (IT7-6, Ra 0.4-0.8),精磨 (IT6, Ra 0.2-0.4),研磨(或超级光磨)(IT 6-5, Ra 0.008-0.1),第二节 孔加工,1孔加工的技术要求: 1)孔的直径和长度等尺寸精度。 2)孔本身的形状精度,即圆度、圆柱度、 轴线的直线度等。 3)位置精度:孔与孔、孔与外圆、孔
4、与其它表面的尺寸精度、平行度、垂直度、角度等。 4)表面质量:粗糙度、硬度和残余主力等。,7,2孔加工的主要设备有钻床、车床、镗床、磨床、拉床、铣床等。,8,3孔的加工方案分析:,钻孔( IT10以下, Ra12.5-50); 扩孔(IT10-9, Ra3.2-6.3); 铰孔(IT8-7, Ra1.6-0.8); 镗孔(IT8-6, Ra1.6-0.8); 磨孔(IT7-6; Ra1.6-0.1); 拉孔(IT8-6; Ra0.8-0.4),第三节 平面加工 1主要加工设备:车床(端面)、铣床、刨床、磨床、拉床等。,镗孔(粗镗精镗),钻孔,粗磨 精磨 研磨 (淬硬的孔),扩孔 铰孔(粗铰 精
5、铰),拉孔(粗拉 精拉),未淬硬的中、小直径的孔,中等直径以上的孔,9,2技术要求 (简介) 1)尺寸精度一般要求不高 2)形状精度,如平面度、直线度等。 3)位置精度,平面之间、平面与孔 或外圆的轴线间平行度、垂直度。 4)表面质量,表面粗糙度精度、 表层硬度、残余应力、显微组织。,粗加工 粗铣 精铣 高速精铣(有色金属),粗刨(铣) 精刨(铣),粗车 精车,宽刀精刨(0.8,大型工件上狭长的精密平面, 导轨磨床),粗刨(Ra 12.5-50); 精刨(Ra 1.6); 粗铣(Ra 12.5-50); 精铣(Ra 1.6); 粗车(Ra 12.5-50); 精车(Ra 1.6) ; 磨(Ra
6、 0.2-0.8); 刮研(Ra 0.2-0.8),3平面加工方案分析: 精度要求不高的平面采用刨削加工或铣削加工,回转体的端面用车削加工;精度要求较高的平面用刨削、铣削或车削加工作为粗加工,再用磨削加工作为精加工;精度要求很高的平面,磨削加工后还用研磨或超级光磨进行加工。,刮研,磨 研磨或超级光磨(0.0080.1)黑色金属和淬硬表面,10,第四节 成形面加工 成形面加工可分别在车床、铣床、刨床、拉床和磨床上进行,其刀具的切削刃形状和切削运动应满足成形表面形状的要求,一般有以下2种基本方式: 一 成形加工方法的两种基本形式 1)成形刀具加工法:适用于加工成形面较窄的工件表面,其成形面直接由刀
7、具的切削刃形状产生。,11,2)利用刀具与工件之间的相对运动形成工件的成形表面。 靠模装置, 数控装置, 其它加工方法,(划线铣成形面) (利用回转工作台成形面),(小刀架转位法) (尾架偏移法),12,第五节 螺纹加工 一 螺纹的种类和技术要求 螺纹一般有两类: 1)紧固螺纹:应用于零件间的固定连接,一般牙型为三角形。 2)传动螺纹:应用于传递动力、运动和位移,一般牙型为梯形或锯齿形。,螺纹也和其它类型的表面一样,有一定尺寸精度、形状精度、位置精度和表面质量的要求。,螺纹用途不同,技术要求也不同。 一般紧固螺纹或无传动精度的传动螺纹,只要求中径与顶径(外螺纹大径,内螺纹小径)的精度;,对于有
8、传动精度要求的传动螺纹,除要求中径与顶径(外螺纹大径,内螺纹小径)的精度外,还有螺距、牙型角的精度要求和螺纹表面粗糙度、耐磨性和硬度的要求。,13,二 螺纹加工方法及其典型特点 :,(1) 攻丝和套扣,(2) 车螺纹,(4) 磨螺纹,(3) 铣螺纹,14,4) 各种螺纹加工方法的加工精度和表面粗糙度(表5-4) 攻 丝: IT 68 Ra 1.66.3m 套 扣: IT 78 Ra 1.63.2m 车螺纹: IT 48 Ra 0.41.6m 铣螺纹: IT 68 Ra 3.26.3m 磨螺纹: IT 46 Ra 0.10.4m 研 磨: IT 4 Ra 0.1m 第六节 齿轮加工,1)传递运动
9、的准确性要求:在齿轮的一转范围内,最大转角误差必须在一定的范围以内。,2)传动的平稳性要求:齿轮瞬时传动比的变化不宜过大,以免产生冲击,振动、噪声。,3)载荷分布的均匀性要求:齿轮啮合时,齿面接触良好,以免产生局部应力集中,造成齿面局部磨损。,4)传动侧隙要求:即啮合时非工作齿面要有一定的间隙,以便存储润滑油,补偿因温度变化和弹性变形引起的尺寸变化,以及安装、加工误差造成的影响。,齿轮是机械中传递运动和动力的重要零件,随着产品性能要求的提高,其 加工作精度,传递功率,转动速度等都有更高的要求。因此,对齿轮加工要求除精度和表面质量要求外,还有以下几个方面的要求:,15,1、齿轮齿形的加工方法:,
10、展成法(范成法):利用齿轮刀具与被切齿 轮啮合运动,切出齿形的加工方法,如插齿、滚齿、剃齿,展成法磨齿等。,齿轮齿形加工是齿轮加工的最关键环节。目前制造齿轮的主要方法是切削 加工(铸造齿轮和碾压齿轮虽然生产率高、成本低,但制造精度低)。齿轮齿形加工方法有:,成形法(仿形法):用与被切齿轮齿间形状相等的刀具,直接切出齿形的加工方法,如铣齿,成形法磨齿。,16,2齿轮齿形加工方法: 1)铣齿:(成形法) 刀具:盘形齿轮成形铣刀或指形齿轮成形铣刀(铣刀应与被切齿轮齿间形状 相同)。 铣床:万能铣床。 工件:置于分度头上,加工完一个齿,利用分度头分度再加工下一个齿。,铣齿特点: 可在通用铣床上加工,刀
11、具简单,加工成本低。,生产率低,因为每铣一个齿都要进行一次分度 ,增加了辅助工艺时间。,加工精度较低 ,主要原因如下:,17,因为,模数相同而齿数不同的齿轮,其齿形渐开线形状是不同的。齿数愈多,渐开线的曲率半径愈大。因此,从理论上讲,同一模数而不同齿数的齿轮都应该用不同的专门铣刀加工,这样就需要很多不同规格的铣刀,加大了生产成本。因此,在生产中,把同一模数的齿轮按齿数多少划分为8个组或15个组,每组采用同一刀号的刀具加工,各号铣刀的齿形按该组内最小齿数的齿轮齿形设计刀具。所以,同一刀号的刀具加工其它齿数的齿形,只能是近似的齿形,会产生齿形加工误差。因此, A) 同一模数的齿轮按不同齿数分为8组
12、或15组,每组一把铣刀。 B) 每号铣刀的齿形是根据该组内齿数最小的齿形设计的,所以加工其它齿数的齿轮时,其齿形必然有误差。 C)利用分度头分度各齿,分度精度不高。因此加工精度低。 2)插齿:(展成法加工),插齿原理:在插齿机上用插齿 刀加工齿轮的齿形,插齿刀和被 加工齿轮按一对圆柱齿轮啮合运动的原理进行加工的。,18,插直齿圆柱齿轮时的运动:,A:主运动:插齿刀往复直线运动。,B:分齿运动:维持插刀与工件之间的啮合关系的运动。,C:径向进给运动:在分齿运动的同时,插刀要沿工件半径方向作进给运动,插刀每往复一次作径向移动的距离,称径向进给量。,D:让刀运动,为防止插齿刀在返程时,刀齿后刀面与工
13、件的齿面发生摩擦,在插齿刀返回时,工件要让开一些,而当插齿刀在工作行程时,工件又要恢复原位,这个运动称让刀运动。,3)滚齿加工 滚齿加工原理: 利用滚齿刀在滚齿机上加工齿轮的轮齿,称为滚齿。滚齿其实质是按一对螺旋齿轮相啮合的原理进行加工的。,如图,其中一个齿轮的螺旋角很大,齿数很少,则齿轮就变得很长,变成了蜗杆,若这个蜗杆制造成刀具,就变成了滚齿刀。,19,滚齿运动:,A:主运动:滚刀的旋转运动,其转速为n。;,B:分齿运动:维持滚刀与被切齿轮之间的啮合关系的运动;。 其运动关系:nw/no=k/zw,滚刀头数为k, 被切齿轮齿数zw, 滚刀转速n。, 被切齿轮转速为nw,C:轴向进给运动:滚
14、动沿工件的轴向作进给运动。,如果加工斜齿时,工件还需要有一个附加的转动,就可以切出斜齿来。,4)插齿与滚齿的比较:,插齿与滚齿两者的精度相当,都比铣齿高。 其中:插齿刀制造、刃磨、检验均比滚刀方便,且制造精度准确。但插齿的分齿传动机构较滚齿复杂,增加了传动误差。因此,两者的加工精度相当。 插齿与滚齿的加工精度可以达到7 8级精度。最高可达到6级。另外:因为插齿和滚齿都是在专门齿轮机床上进行,刀具精度高,分齿运动机构精度均比分度头高。因此,插齿和滚齿精度比铣齿高。铣齿一般只能达到9级精度。,插齿的齿面粗糙度值较小。 插齿时,插齿刀沿齿宽连续切下切屑,而滚齿与铣齿沿齿宽是由刀具多次断续切削而成;另
15、外,插齿时,包络齿形的切线数量比较多,所以插齿的齿面粗糙度值小。,20,插齿的生产率低于滚齿,但高于铣齿。 由于插齿的主运动为往复直线运动,切削速度慢,有空回行程,故生产率低于滚齿;插齿和滚齿的分齿运动是在切削过程中进行的,省去铣齿时单独分度时间,所以,插齿、滚齿较铣齿生产率高。 插齿刀和滚齿刀加工范围广,同一模数的插齿刀和滚齿刀可以加工不同齿数的齿轮,不象铣齿刀每号刀只能加工少数范围齿数的齿轮。 在齿轮加工方法中: 滚齿加工应用最广:可加工直齿,斜齿圆柱齿轮和蜗轮等,但不能加工内齿轮和相距很近的多联齿轮。 插齿加工应用较广:可加工直齿、斜齿圆柱齿轮和内齿轮,多联齿轮和带有台肩的齿轮。但插齿生
16、产率没有滚齿高。所以,插齿多用于加工那些用滚齿难于加工的内齿轮,多联齿轮和带有台肩的齿轮。 插齿、滚齿的设备、刀具比较复杂、成本高,但由于加工精度高,生产效率高等优点,广泛应用于批量生产和单件小批量中精度要求较高的齿轮加工中。 3齿轮精加工方法: 精度6级以上、齿面粗糙度Ra值小于0.4m的齿轮,插齿和滚齿加工后还要进行精加工,齿轮精加工的方法有: 1)剃齿(属展成法)(可达5 6级精度) ; 2)珩齿(齿形精度改善不大,但表面粗糙度可小到0.4 m以下); 3)磨齿 (可达4 6级精度); 4)研齿 (可有效提高齿面质量和稍微修正齿形与齿向误差,其它精度改善不大)。,21,第六章 工艺过程的
17、基本知识 在生产中,由于零件的生产类型不同,零件的材料、结构、形状、尺寸和加工精度等技术条件不同,所选用的加工方法不同,多数情况下一个零件要经过一定的加工工艺过程才能完成。因此,零件进行加工前,应结合零件的具体技术要求和生产现场的设备条件、技术条件,选用合理的经济的加工方法,确定合理的加工顺序来完成零件的加工。 第一节 机械加工的基本概念 一、生产过程和工艺过程 1生产过程:由原材料制成各种合格零件并装配成机器的全过程,称为生产过程,其中包括: 原材料的采购、运输、保管、生产准备; 毛坯的制造准备; 零件的切削加工; 零部件的装配、整机的安装、调试、检验及试车; 油漆和包装等。,生产过程,22
18、,2工艺过程:在生产过程中,直接改变原材料(毛坯)的形状、尺寸或性能,使其变为成品的过程,称为工艺工程。 如:铸造工艺、锻造工艺、焊接工艺,毛坯生产的工艺过程、切削加工工艺、热处理工艺等。 一个工艺过程又分为若干道工序。工序是最基本的组成单元。每一个工序又可分为安装、工位、工步和走刀。 工序:在一个工作地点,对一个或一组工件所完成的那部分工艺过程称为工序。一个工序中,工件可能要经过几次安装。 安装:在一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装。 若干安装工序 若干工序工艺过程 若干工艺过程生产过程,23,工位 在工件的一次安装中,通过分度(或移位)装置,使工件相对于机床床身变换加工位置,每一个加工
19、位置上的安装内容称为工位,24,工步 加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的工位内容,称为一个工步。 复合工步: 若有几把刀具同时参与切削,该工步称为复合工步,25,走刀 切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容,称为一次走刀。,26,第一节 基本概念,毛坯制造,生产准备,切削加工,装配检验,油漆包装,工艺过程,工序1,工序n,在一个工作地点,安装1,安装n,在一次装夹后,工位1,工位n,工件在机床上占据的每一个位置所完成的那部分工序,工步1,工步n,走刀1,走刀n,加工表面、加工工具、主要切削用量不变的条件下所连续完成的那一部分工序,同一表面往往要用同样的条件加工数次
20、才能完成,每一次加工完成的那部分工步,27,例题: 看图思考半联轴器(外圆、端面、内孔和孔倒角和6个螺钉孔)的加工工艺过程可以分为三道工序:,工序1:在车床上车外圆、端面、内孔和孔倒角;,工序2:在钻床上钻六个20孔;,工序3:在插床上插键槽。,在工序1中,一般要安装两次:,第一次安装:用三爪卡盘夹住102外圆,车端面、外圆( 223)、内孔( 60)和孔倒角等;,第二次安装:用三爪卡盘夹住223外圆,车端面A、B,孔倒角。,如果生产批量大,可能这两次安装中的加工任务安排在两台车床上完成,那就变成了两道工序。(生产类型不同,同一零件的工艺过程有可能不同。),因此,根据不同的零件,一个工序可能含
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- 金属 工艺学 下册 第五
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