机械零件工艺规程设计5-箱体齿轮

机械制造技术基础(a)异型工件（如飞机起落架）(b)叶轮叶片(c)汽车万向节(d)发动机曲轴适合铣车复合加工的典型零件箱体类零件/齿轮加工工艺制定2本课内容箱体类零件加工工艺齿轮加工工艺3一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-概述箱体零件的功用和结构特点功用结构特点1)结构复杂，壁薄且不均匀；2)加工部位多，加工难度大。将机器和部件中的轴、套、齿轮等有关零件连接成一个整体，并使之保持正确的相互位置，以传递转矩或改变转速来实现规定的运动。4一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-概述5一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-技术要求孔径精度影响回转精度，引起噪声、振动、径向跳动，影响寿命。1)孔的尺寸精度和几何形状误差会使轴承与孔配合不良(松、紧、不圆)；2)主轴孔尺寸精度为IT6级，其余孔为IT6～IT7级6一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-技术要求箱孔与孔的位置精度引起轴安装歪斜，致使主轴径向跳动和轴向窜动，加剧轴承磨损。1)同一轴线上各孔的同轴度误差；2)孔端面对轴线垂直度误差。7一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-技术要求孔和平面的位置精度主要是规定主要孔和主轴箱安装基面的平行度。主要平面的精度影响主轴箱与床身的连接刚度。1)规定底面和导向面必须平直和垂直；2)平面度、垂直度公差等级为5级。8一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-技术要求表面粗糙度影响连接面的配合性质或接触刚度1)主轴孔，其它各纵向孔，孔的端面；2)装配和定位基准面，其它平面则为。mRa4.0mRa6.1mRa2.3mRa.10~5.2mRa5.2~63.09一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-技术要求箱体的材料及毛坯1)材料一般选HT200～400；灰铸铁成本低，耐磨性、可铸性、可切削性和阻尼特性均比较好；2)毛坯为铸件；毛坯余量视生产批量和铸造方法等而定；浇铸后应退火。10基本孔可分为通孔、阶梯孔、盲孔、交叉孔等。通孔工艺性最好；深孔、阶梯孔、相贯通的交叉孔工艺性较差；盲孔工艺性最差，应尽量避免。一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-箱体结构的工艺性11同轴孔同一轴线方向孔径向一个方向递减；镗孔时镗杆可从一端伸入，逐个加工或同时加工同一轴线上的几个孔；应避免中间隔壁上的孔径大于外壁上的孔径。一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-箱体结构的工艺性12一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-箱体结构的工艺性装配基面为便于加工、装配和检验，尺寸应尽可能大，形状应尽可能简单。凸台应尽可能在同一平面上。13一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-箱体结构的工艺性紧固孔和螺孔尺寸和规格应尽可能一致。肋板、肋条、圆角等保证箱体的动刚度和抗振性。14一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-箱体结构的工艺性CA6140车床主轴箱小批量生产的工艺过程工序号工序内容定位基准1铸造2时效3漆底漆4划线：考虑主轴孔有加工余量，并尽量均匀。划C、A及E、D加工线5粗、精加工顶面A按线找正6粗、精加工B、C面及侧面D顶面A，并校正主轴线15工序号工序内容定位基准7粗、精加工两端面E、FB、C面8粗、半精加工各纵向孔B、C面9精加工各纵向孔B、C面10粗、精加工横向孔B、C面11加工螺孔及各次要孔12清洗、去毛刺倒角13检验一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-箱体结构的工艺性CA6140车床主轴箱小批量生产的工艺过程16CA6140车床主轴箱大批量生产的工艺过程工序号工序内容定位基准1铸造2时效3漆底漆4铣顶面AI孔与II孔5钻、扩、绞2-Ф8H7工艺孔（将6-M10mm先钻至Ф7.8mm,铰2-Ф8H7）顶面A及外形6铣两端面E、F及前面D顶面A及两工艺孔一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-箱体结构的工艺性17工序号工序内容定位基准7铣导轨面B、C顶面A及两工艺孔8磨顶面A导轨面B、C9粗镗各纵向孔顶面A及两工艺孔10精镗各纵向孔顶面A及两工艺孔11精镗主轴孔I顶面A及两工艺孔12加工横向孔及各面上的次要孔13磨B、C导轨面及前面D顶面A及两工艺孔14将2-Ф8H7及4-Ф7.8均扩钻至Ф8.5，攻6-M1015清洗、去毛刺倒角16检查顶面A及两工艺孔一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-箱体结构的工艺性18不同批量箱体生产的共性加工顺序：先面后孔提供基准的需要；切去毛坯上的缺陷，方便后面的加工；使孔加工余量均匀；保护刀具，有利于对刀、调整。一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-加工工艺过程分析19加工阶段粗、精分开精加工夹紧力可小一点，粗加工后将工件松开点，可使弹性变形得到恢复。工序间安排时效1)消除内应力，减少变形，保证精度稳定；2)铸造后安排人工时效3)精度高的箱体有时粗加工之后还需要人工时效。一般都用箱体上的重要孔作粗基准。一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-加工工艺过程分析20不同批量箱体生产的特殊性粗基准的选择1)中小批量生产时，毛坯精度低，一般采用划线装夹；2)大批大量生产时，毛坯精度高，可采用专用夹具安装；精基准的选择1)单件小批量用装配基准作定位基准；2)大批大量生产采用一面双孔作定位基准。一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-加工工艺过程分析21所用设备依批量不同而异1)单件小批量生产使用通用设备；2)大批量生产广泛使用组合加工机床，如：多轴龙门铣床、组合磨床、多工位组合机床、专用镗床等。一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-加工工艺过程分析22刨、铣、磨刨削：刀具简单、调整方便、通用性好；铣削：多刀同时加工，可保证平面间的相互位置精度，生产效率高，适用于中批量以上的生产；磨削：比刨削、铣削的质量都高，适用于大批量生产；为提高效率和相互位置精度，常用组合磨削。一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-箱体平面加工方法23孔系——箱体上一系列有相互位置精度要求的孔的组合。孔系分类：平行孔系、同轴孔系、交叉孔系。一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-箱体孔系加工方法24平行孔系——轴线互相平行，且孔距也有精度要求的一系列孔。找正法镗模法坐标法一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-箱体平行孔系加工方法工人在通用机床上利用辅助工具来找正要加工孔的正确位置的加工方法。划线找正法——加工前按照零件图在毛坯上划出各孔的位置轮廓线，然后按划线——进行加工。心轴和块规找正法——将心轴插入有关轴孔内(或直接利用镗床主轴)，然后根据孔和定位基准的距离组合一定尺寸的块规来校正各轴位置。样板找正法——利用精度很高的样板确定孔的加工位置。定心套找正法——先划线加工好螺钉孔，然后装上形状精度高而且光洁的定心套。1)利用镗模夹具加工孔系：工件装在镗模上，镗杆支承在镗模的导套里；2)孔距精度可达±0.05mm；3)适用于中、大批量生产。1)适用于普通卧式镗床、坐标镗床或数控镗铣床等设备2)孔距精度主要取决于坐标测量装置精度3)关键在于基准孔和镗孔顺序的选择4)适用于小批量生产25同轴孔系的加工成批生产采用镗模加工；单件小批量依靠以下方法：利用已加工孔作支承导向利用镗床后立柱上的导向套支承镗杆采用调头镗一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-箱体平行孔系加工方法26交叉孔系的加工关键在于控制孔的垂直度；主要靠机床工作台上的90°对准装置；常用设备为坐标镗床；换位时接触的松紧程度对位置精度都很关键；有时需借助百分表找正。一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-箱体平行孔系加工方法27单件小批量生产箱体，通常用普通机床；产品加工质量主要取决于机床精度和操作者的技术熟练程度；并且工序分散，占用设备多，生产周期长，生产效率低，成本高。一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-箱体零件的高效自动化加工28现代化技术采用功率大、功能多的加工中心；“加工中心”就是多工序自动换刀数控镗铣床；不仅生产效率高、加工精度高，而且适用范围广，设备利用率高。一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-箱体零件的高效自动化加工29箱体大量生产中，还广泛采用由组合机床与输送装置组成的自动线进行加工；提高生产效率，降低成本，减轻劳动强度，稳定产品质量，降低对工人技术水平的要求。一、箱体类零件的加工工艺1、箱体类零件-箱体零件的高效自动化加工30齿轮应用广泛。常见的有圆柱齿轮、圆锥齿轮及蜗杆蜗轮等。其中以渐开线圆柱齿轮应用最广。圆柱齿轮中，齿向平行于轴线的称直齿轮；齿向呈螺旋线形状的称斜齿轮。其齿廓曲线通常采用渐开线。二、齿轮的加工工艺1、概述31二、齿轮的加工工艺1、概述-齿轮类型32(1)传动运动的准确性•为保证齿轮传动速比的准确性，应要求齿轮一转内转角误差不超过允许值。•齿轮加工中，分齿应均匀。(2)传动的平稳性•振动、噪音、冲击要小。•应限制局部齿形的制造误差，以限制瞬时速比的变动量。(3)载荷分布的均匀性•为避免造成齿面应力集中，局部磨损，影响使用寿命。(4)齿侧间隙•齿轮副在工作状态下，非工作齿面间应有一定的间隙，以补偿齿轮的加工和安装误差，补偿热变形，保证齿轮能自由回转和贮存润滑油。•由工作条件确定。•制造时，通过控制齿轮齿厚来获得。二、齿轮的加工工艺1、概述-齿轮加工要求33为了适应机械产品不同的需要，我国将渐开线圆柱齿轮分为12个精度等级(GBl0095-88)，精度由高至低依次为112级。在一般机械中，以7、8级的齿轮应用最广。二、齿轮的加工工艺2、齿轮加工精度34二、齿轮的加工工艺2、齿轮加工精度齿轮各表面的粗糙度Ra的推荐值（μm）齿轮精度等级56789轮齿齿面0.40.80.8～1.61.6～3.23.2～6.3齿轮基准孔0.32～0.630.80.8～1.63.2齿轮轴基准轴颈0.2～0.40.40.81.6基准端面0.8～1.61.6～3.23.2齿顶圆1.6～3.23.235二、齿轮的加工工艺3、齿轮加工方法分为成形法(铣齿和拉齿)和展成法(滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿等)两大类。(1)对8级精度以下的调质齿轮:滚齿或插齿(2)对8级精度以下的淬火齿轮:滚（或插）齿→齿端加工→热处理→修正内孔→磨齿(3)对6～7级精度的齿轮:滚齿（或插齿）→齿端加工→剃齿→表面淬火→修正基准→珩齿,或滚齿（或插齿）→齿端加工→渗碳淬火→修正基准→磨齿。(4)对5级以上的高精度齿轮，一般应取磨齿方案。36二、齿轮的加工工艺4、成型法介绍-铣齿铣齿通常是利用成型刀具（如齿轮铣刀）以及分度盘来进行加工。通过铣削加工的齿轮通常精度不高，这是由于分度盘的精度不高导致的。铣齿适用于加工单件小批量低精度的齿轮。通常铣齿成本较低，生产率较低。37二、齿轮的加工工艺4、成型法介绍-铣齿齿坯安装在铣床的分度头上，铣刀旋转作主运动，工作台带动齿坯作直线进给运动。每铣完一个齿槽后，工件退回，进行分度，再铣下一个齿槽。重复进行上述过程，直至铣出全部齿面为止。二、齿轮的加工工艺5、展成法介绍-插齿插齿加工是用插齿刀在插齿机上加工齿轮的，它是按一对圆柱齿轮的啮合原理进行的。一个是工件，另一个是刀具（插齿刀采用高速钢制造），在刀具上磨出前角和后角度，工件和刀具之间按传动比做纯滚动旋转，插齿刀同时再做上下往复运动，可在工件上插出齿轮来。二、齿轮的加工工艺5、展成法介绍-插齿插齿过程中：插齿刀与工件之间必须维持严格的啮合关系，这种运动称为分齿运动。二、齿轮的加工工艺5、展成法-插齿机二、齿轮的加工工艺5、展成法介绍-插齿插齿运动主运动•—刀具的上下运动进给运动•分齿运动•径向进给运动•让刀运动二、齿轮的加工工艺5、展成法介绍-滚齿滚刀形状类似蜗杆，其加工过程与蜗杆蜗轮的啮合过程相似。为了形成切削刃和容屑槽，滚刀在垂直螺旋线方向等分地开出若干刀槽，并经过铲背、淬火和前、后刀面的刃磨，其刃形又近似于齿条齿形。二、齿轮的加工工艺5、展成法介绍-滚齿滚齿时，每个齿形都是由滚刀在旋转中依次对齿坯切削的若干条切削刃包络而成的。当滚刀与齿坯进行强制啮合运动时，就在齿坯上切出了渐