电子教案-学习情景2套筒类零件机械加工工艺编制

机械制造工艺2012年3月电子教案学习情景2套筒类零件机械加工工艺编制任务2-1轴承套的机械加工工艺编制任务2-2内梯形沟槽台阶孔套的机械加工工艺制定任务2－1轴承套的机械加工工艺编制给定任务：图2-1所示为一轴承套，材料为ZQSn6-6-3，每批数量为400只。试编制其机械加工工艺规程。图2-1轴承套任务2－1轴承套的机械加工工艺编制任务分析：1.套筒类零件的功用及结构特点其常用的结构形式如图2-2所示。(a)滑动轴承套(b)滑动轴承套(c)钻套(d)轴承衬套(e)气缸套(f)液压缸图2-2任务2－1轴承套的机械加工工艺编制任务分析：2.套筒类零件技术要求1）内孔与外圆的精度要求2）几何形状精度要求3）位置精度要求3.轴承套的技术要求外圆对内孔的径向圆跳动公差为0.01；左端面对孔轴线的垂直度公差为0.01。由此可见，该零件的内孔和外圆的尺寸精度和位置精度要求均较高。任务2－1轴承套的机械加工工艺编制基础理论知识：一、套筒类零件内孔的加工方法（一）钻、扩、铰孔1.钻孔1）钻床有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床三种（图2-3）。(a)台式钻床(b)立式钻床(c)摇臂钻床图2-3钻床任务2－1轴承套的机械加工工艺编制基础理论知识：2）麻花钻如图2-4(a)锥柄麻花钻(b)直柄麻花钻(c)麻花钻的切削部分图2-4标准高速钢麻花钻任务2－1轴承套的机械加工工艺编制基础理论知识：3）钻孔方法与工艺特点有以下两种：一种是在钻床、镗床上钻孔，刀具旋转并进给，工件不动。另一种方式是在车床上钻孔，工件旋转，刀具进给。根据钻孔时是否使用钻模，又可分为划线钻孔和钻模钻孔两种。4）提高钻孔精度的工艺方法（1）仔细刃磨钻头，使两个切削刃的长度相等和顶角对称；（2）用顶角2φ=90～100°的中心钻，预钻一个锥形坑，起钻孔时的定心作用（3）用钻模钻孔5）钻孔的应用加工精度要求低的中小直径尺寸的孔。任务2－1轴承套的机械加工工艺编制基础理论知识：2.扩孔对技术要求不太高的孔，扩孔可作为终加工；对精度要求高的孔，常作为铰孔前的预加工。3.铰孔1）铰刀(a)直柄机用铰刀(b)锥柄机用铰刀(c)硬质合金锥柄机用铰刀(d)手用铰刀(e)可调节手用铰刀(f)套式机用铰刀(g)直柄莫式圆锥铰刀(h)手用1:50锥度铰刀图2-9铰刀的类型任务2－1轴承套的机械加工工艺编制基础理论知识：2）铰孔的工艺特点（1）铰刀刀齿数多（6～12个），制造精度高；具有校准部分，可以用来校准孔径、修光孔壁。（2）铰刀的刀体强度和刚性较好（容屑槽浅，芯部直径大）；故导向性好，切削平稳。（3）铰孔的余量小（粗铰为0.15～0.35mm；精铰为0.05～0.15mm），因而切削力较小，零件受力变形较小；铰孔时的切速度较低（粗铰：4～10m/min；精铰：1.5～5m/min），能够避免产生积屑瘤，产生的切削热较少。（4）为减少摩擦，利于排屑、散热，以保证加工质量，铰孔时应加注切削液。任务2－1轴承套的机械加工工艺编制基础理论知识：（二）镗孔1.镗床1－主轴箱2－前立柱3－镗轴4－平旋盘5－工作台6－上滑座7－下滑座8－导轨9－后支架10－后立柱图2-11卧式镗床的外形图任务2－1轴承套的机械加工工艺编制基础理论知识：2.镗刀(a)焊接式镗刀(b)可转位镗刀(c)通孔镗刀(d)盲孔镗刀(e)微调镗刀图2-13单刃镗刀任务2－1轴承套的机械加工工艺编制基础理论知识：3.镗孔的工艺方法镗孔的工艺方法主要有以下三种。1）工件旋转、刀具进给2）工件不动、刀具旋转和进给3）刀具旋转、工件进给(a)刀具旋转并进给、工件不动(b)刀具旋转、工件进给图2-16镗床上镗孔的两种方式任务2－1轴承套的机械加工工艺编制基础理论知识：4.镗孔的工艺特点镗孔与其他孔的加工法相比，灵活性大，应用范围较广，可进行孔的粗加工、半精加工，也可以精加工；可镗通孔、光孔，也可镗盲孔、台阶孔；可以镗各种直径的孔，更适宜镗大直径的及有相互位置精度要求的孔。但由于常用的大多为单刃镗刀并采用试切法加工，故镗孔的生产率低，要求较高的操作技术水平。（三）拉孔1.拉削原理图2-17拉削加工示意图任务2－1轴承套的机械加工工艺编制基础理论知识：2.拉刀1）拉刀的类型图2-18圆孔拉刀的组成部分任务2－1轴承套的机械加工工艺编制基础理论知识：3.拉孔方法4.拉削特点及应用1）拉削的工艺特点（1）生产率高（2）拉刀耐用度高（3）加工精度高（4）拉床结构简单，操作方便（5）加工范围广（6）拉刀成本高，刃磨复杂，在单件小批生产中很少应用。1－球面垫板2－工件3－拉刀图2-19拉孔方法任务2－1轴承套的机械加工工艺编制基础理论知识：（四）磨孔与孔的光整加工1.磨孔1）磨孔的方法与外圆磨削类似，内圆磨削也可以分为纵磨法和横磨法。图2-21内圆磨削2）磨孔的特点（1）磨削表面质量比外圆磨削差。（2）不利于提高生产率。（3）工件易发热和烧伤，影响表面质量。（五）内圆表面加工方法的选择任务2－1轴承套的机械加工工艺编制基础理论知识：任务2－1轴承套的机械加工工艺编制基础理论知识：任务2－1轴承套的机械加工工艺编制基础理论知识：二、加工余量的确定（一）加工余量的概念在机械加工过程中从加工表面切除的金属层厚度称为加工余量。加工余量分为工序余量和加工总余量。1.工序余量工序余量是指为完成某一道工序所必须切除的金属层厚度，即相邻两工序的工序尺寸之差。2．总加工总余量加工总余量是指由毛坯变为成品的过程中，在某加工表面上所切除的金属层总厚度，即毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差。任务2－1轴承套的机械加工工艺编制基础理论知识：（三）加工余量的确定1．经验估计法2．查表法3．分析计算法任务2－1轴承套的机械加工工艺编制任务实施：1.套筒类零件工艺路线的拟定采用多件加工的方法；外圆为IT7级精度，采用精车；内孔的加工顺序为钻→车孔→铰孔。2.保证表面相互位置精度、防止工件变形的措施1）保证套筒类零件表面相互位置精度的方法（1）在一次安装中完成内、外表面及端面的全部加工；（2）主要表面的加工分在几次安装中进行（先加工孔；（3）主要表面的加工分在几次安装中进行（先加工外圆）；（4）孔的精加工常采用拉孔、滚压孔等工艺方案。任务2－1轴承套的机械加工工艺编制任务实施：2）防止套筒类零件变形的工艺措施（1）将粗、精加工分开进行；（2）减少夹紧力的影响；（3）减小切削力对变形的影响；（4）热处理工序放在粗加工和精加工之间。3.轴承套的机械加工工艺过程卡如表2-2所示。任务2－1轴承套的机械加工工艺编制任务实施：任务2－1轴承套的机械加工工艺编制拓展知识：一、工艺尺寸链的概念1.尺寸链的定义在零件加工或机器装配过程中，相互联系并按一定顺序排列的封闭尺寸组合。2.尺寸链的特征工艺尺寸链的主要特征是：封闭性和关联性。3.工艺尺寸链的组成1）环——组成工艺尺寸链的各个尺寸；2）封闭环——间接获得、最后保证的尺寸；3）组成环——可分为增环和减环。任务2－1轴承套的机械加工工艺编制拓展知识：3.工艺尺寸链的建立1）确定封闭环2）查找组成环3）作出尺寸链图4）判定增减环4．工艺尺寸链计算的基本公式任务2－1轴承套的机械加工工艺编制拓展知识：1）极值法计算公式如下：任务2－1轴承套的机械加工工艺编制拓展知识：（5）封闭环的极限尺寸封闭环的最大极限尺寸等于各增环的最大极限尺寸之和减去各减环的最小极限尺寸之和；封闭环的最小极限尺寸等于各增环的最小极限尺寸之和减去各减环的最大极限尺寸之和。任务2－1轴承套的机械加工工艺编制拓展知识：任务2－1轴承套的机械加工工艺编制拓展知识：2）概率法这种方法是利用概率的原理来进行尺寸链计算，在德、美等西方工业发达国家已经广泛采用。目前在我国还主要用于封闭环公差小、组成环数目多以及大批大量自动化生产中。任务2－1轴承套的机械加工工艺编制拓展知识：二、工序尺寸及公差的确定1.工序基准与设计基准重合时工序尺寸及其公差的确定1）确定毛坯总余量和工序余量；2）确定工序公差；3）标注工序尺寸公差。2.工艺基准与设计基准不重合时工序尺寸及其公差的确定1）测量基准与设计基准不重合时工序尺寸及其公差的计算；2）定位基准与设计基准不重合时的工序尺寸计算。3．从尚需继续加工的表面上标注的工序尺寸计算4．保证渗氮、渗碳层深度的工艺计算任务2－2内梯形沟槽台阶孔套的机械加工工艺制定给定任务：图2-31所示为内梯形沟槽台阶孔套的零件简图。试编制其机械加工工艺规程。图2-31内梯形沟槽台阶孔套任务2－2内梯形沟槽台阶孔套的机械加工工艺制定任务分析：（1）尺寸精度外圆直径尺寸为IT8，内孔直径尺寸为IT8，长度尺寸为IT12。（2）角度要求梯形半角公差为±4′。（3）位置精度公差等级为9级，即同轴度为φ0.06mm。（4）表面粗糙度要求外圆柱表面粗糙度为Ra3.2μm，内圆柱表面粗糙度为Ra3.2μm，内梯形沟槽两侧表面粗糙度为Ra3.2μm。任务2－2内梯形沟槽台阶孔套的机械加工工艺制定基础理论知识：一、内沟槽的车削1.车削方法2.尺寸控制径向尺寸通常采用中拖板上的刻度盘来控制；轴向尺寸则一般采用大拖板上的刻度盘来控制。(a)径向进刀车削窄沟槽(b)轴向进刀车削宽沟槽图2-32内沟槽的车削任务2－2内梯形沟槽台阶孔套的机械加工工艺制定基础理论知识：3.尺寸测量(a)弹簧内卡钳测量直径(b)弯脚游标卡尺测量直径(c)钩形深度游标卡尺测量轴向尺寸图2-33内沟槽尺寸的测量方法二、机床与工艺装备的选择1.机床的选择任务2－2内梯形沟槽台阶孔套的机械加工工艺制定基础理论知识：（1）机床精度与工件精度相适应；（2）机床规格与工件外形尺寸相适应；（3）机床的生产率与工件生产类型相适应。2.工艺装备的选择1）夹具选择2）刀具选择3）量具选择任务2－2内梯形沟槽台阶孔套的机械加工工艺制定任务实施：1.内梯形沟槽台阶孔套的加工工艺分析为了保证内孔和外圆的同轴度要求，应采用三爪自定心卡盘一次装夹加工完成，夹持长度在25mm左右。2.内梯形沟槽台阶孔套的加工工艺流程车削装夹工艺表面→车端面→钻通孔→粗车外圆→粗车内台阶孔→粗车、精车内梯形沟槽→半精车、精车台阶孔→精车外圆并倒角→切断→夹持外圆→车端面，控制总长并倒角→检查各部分尺寸。3.内梯形沟槽台阶孔套加工步骤1）车削装夹基面，长度为25mm左右；2）夹持装夹基面，车端面；3）钻孔φ18mm，深50mm左右；4）粗车、精车内孔mm至图样精度要求；任务2－2内梯形沟槽台阶孔套的机械加工工艺制定任务实施：5）粗车φ30mm内孔至尺寸φ29.5mm，长24.5mm；6）粗车、精车内梯形槽至尺寸要求；7）精车内台阶孔mm至图样精度要求，并保证其长度要求25±0.1mm；8）内孔倒角C1；9）精车mm外圆至图样精度要求，倒角C2；10）切断，保证工件长度在46mm左右；11）夹持mm外圆表面，车端面，控制总长mm，倒角C1、C2；12）检查，交验。任务2－2内梯形沟槽台阶孔套的机械加工工艺制定任务实施：4.内梯形沟槽台阶孔套的加工要点1）为了保证同轴度要求，车削时，采取一次装夹完成并做到粗车、精车分开进行；精车时，先精车内孔，后精车外圆；2）内梯形沟槽的车削应在内孔精车之前完成；3）为保证同轴度要求，应先精车内孔，后精车外圆；4）刃磨内梯形沟槽车刀时，为保证角度正确可使用角度样板或游标万能角度尺测量，并使两侧副后角角度一致；5）车端面控制总长时，使用指示表找正工件。任务2－2内梯形沟槽台阶孔套的机械加工工艺制定拓展知识：1.车削圆锥面车削锥面的方法：宽刃法、小拖板旋转法、偏移尾座和靠模法。图2-34宽刃法图2-35旋转小拖板法任务2－2内梯形沟槽台阶孔套的机械加工工艺制定拓展知识：图2-36偏移尾座法图2-37仿形法图2-38用成形车刀车成形面任务2－2内梯形沟槽台阶孔套的机械加工工艺制定拓展知识：2.车削特形面图2-40用成形铣刀铣成形面图2-39仿形法车削成形面1－车刀2－工件3－连接板4－靠模5－滑块任务2－2内梯形沟槽台阶孔套的机械加工工艺制定拓展知识：3.铣削成形面图