4HP16壳体类产品培训资料

壳体类机加工艺简介编著王建亭（第一版）2016年08月11日一、简介1、壳体类产品介绍壳体是机器的基础零件，其作用是将机器和部件中的轴、套、齿轮等有关零件联成一个整体，并使之保持正确的相对位置，彼此能协调工作，以传递动力、改变速度，完成机器或部件的预定功能。因此，壳体零件的加工质量直接影响机器的性能、精度和寿命。对于变速箱壳体类产品毛坯材料多为铝合金、铸铁，铝件壳阀体材料为AlSi9Cu3，泵壳为牌号为F25的灰口铸铁，差壳为牌号为FCD600的球墨铸铁。2、壳体类产品的工艺路线：对于壳阀体的大致加工工艺路线为铣结合面→加工工艺孔→钻孔、攻丝→粗镗轴承孔→精镗轴承孔和定位销孔加工工艺孔钻孔攻丝粗镗轴承孔\定位孔精镗轴承孔/定位销孔下料工位铣结合面成品送物料车1234567外观、尺寸检测7机械加工：机加工位是壳体类包括其它产品加工中的主要环节，壳体类零件的常用表面包括平面、圆柱面、圆锥面、成形表面（如螺纹表面），此外，还有球面、圆环面、双曲面等，因此，其加工方法有铣削加工、钻销加工、镗削加工，车削加工。车削加工:车削加工是机械加工中应用最多的加工方法之一，广泛用于各种回转体零件的加工，零件的回转运动为主运动，刀具轴向或径向进给为进给运动，其成形方法属于轨迹法。它可以加工的表面有外圆、内孔、端面、锥面、螺纹等。表面粗糙度Ra值可达0.8~1.6um，精细车可达到0.4~0.025um。粗糙度评定参数：国家标准规定表面粗糙度的参数由高度参数、间距参数和综合参数所组成。高度参数有以下三个：（1）轮廓算术平均偏差Ra(2)微观不平度十点高度Rz常采用的刀具有：主偏角Kr：刀具主切削平面与假定进给运动方向间的夹角。刀尖角εr:是主切削平面与副切削平面间的夹角。副切削面主切削面刀具材料：对于金属切削加工，刀具切削部分的材料在切削时承受高温、高压、摩擦、冲击和振动。因此，刀具材料应具备如下的性能：（1）高的硬度和耐磨性（2）足够的强度和韧性（3）良好的耐热性和导热性（4）良好的工艺性和经济性常用刀具材料种类有：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金和超硬材料等，生产中使用最多的是高速钢和硬质合金。切削用量：切削用量是用来表示切削运动调整机床的参量，并且可用它对主运动和进给运动进行定量的表述。它包括以下三个要素：1、切削速度（）刀具切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度为切削速度。单位m/min计算公式：式中：————切削刃选定点处所对应的工件或刀具的回转直径，单位为mm；————工件或刀具的转速，单位为r/min2、进给量（）刀具在进给方向上相对于工件的移动量称为进给量，它可用刀具或工件每转的移动量（单位为mm/r）来表达或度量。cv1000dnvcdnf进给量的大小反映进给速度Vf的大小。进给速度是指切削刃选定点相对于工件的进给运动的瞬时速度，单位为mm/min。(3)背吃刀量(ap)在通过切削刃选定点并垂直于工作平面的方向上测量的吃刀量，称为背吃刀量。对于车削加工进给量或进给速度要根据零件的加工精度、表面粗糙度、刀具和工件材料来选。粗车时，在工艺系统的刚度和刀具强度允许的情况下，选用较大的进给量。半精车和精车时，进给量取得较小。粗车时，背吃刀量和进给量都较大，切削速度受刀具寿命和机床功率的限制，一般取较大值。以下是硬质合金刀具车削时切削用量的一些参考值铣削加工：铣削是一种应用非常广泛的切削加工方法，主要适用于平面、曲面、台阶、沟槽及成形表面等的加工，其加工精度一般为IT9~IT7，表面粗糙度为Ra6.3~1.6um。铣刀是典型的多刃回转刀具，它的每一个刀齿相当于一把车刀。铣刀刀齿在刀具上的分布有两种形式：一种是分布在铣刀的圆柱面上；一种是切削刃分布在铣刀的端部。对应铣削方式有圆周铣削（周铣）和端面铣削（端铣）。周铣端铣一、铣削用量铣削时调整机床用的参量称为铣削用量要素，又称铣削要素。它包括背吃刀量，侧吃刀量，切削速度，和进给量。（1）背吃刀量周铣时为被加工表面的宽度；面端铣时，为切削层深度。（2）侧吃刀量周铣时，为切削层深度；而端铣时，为被加工表面宽度。（3）铣削速度铣削速度是铣刀主运动的线速度，单位为m/min。（4）进给量铣削进给量三种表示方式：1）进给速度（）单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移量，mm/min。2）每转进给量（f）铣刀每转一转时，工件与铣刀沿进给方向的相对位移量，单位为mm/r。3）第齿进给量（）铣刀每转一个刀齿时，工件与铣刀沿进给方向的相对位移量，单位为mm/z。二、铣削力的计算铣刀的铣削合力（总切削力）是作用在每一个工作切削齿上的切削力之和。为便于分析计算，把铣削合力看作是作用在一个切削齿上，并将其分解为三个互相垂直的分力如下图：（1）切削力（）铣削合力在主运动方向的分力。（2）垂直切削力（）铣削合力在垂直于主运动方向的分力。它会使铣刀刀杆产生弯曲和扭转变形。（3）背向力（）铣削合力在铣刀轴线方向上的分力。附图铣削力的计算铣削力一般只计算主切削力，式中表示平均切削面积，进给方向切削层的截面积的平均值,与背吃刀量，和进给量是成正比的HBS表示被加工工件材料的布氏硬度值。表示工作切削齿数。从上式可以看出，工件材料硬度越高，切削力越大，同时可通过切削面积间接得知，铣削时的背吃刀量和进给量的增大，都会导致切削力Fc的增大。但对切削力的影响要比背吃刀量对主切削力的影响小。所以在切削面积一定的条件下，应选用较小的背吃刀量和较大的进给量，以减小切削变形和振动。铣刀种类：铣刀一般按其用途可分为加工平面用铣刀、加工沟槽用铣刀、加工成形面用铣刀等三大类。面铣刀立铣刀槽铣刀钻削加工：用钻头在实体材料上加工孔的方法称为钻孔，其主运动是刀具的旋转运动，进给运动是钻头的轴向移动。钻孔常用刀具是麻花钻和直槽钻（附图）。麻花钻直槽钻钻孔的精度较低，一般只能达到IT13~IT11，钻孔后的表面也比较粗糙，表面粗糙度值为50~12.5um。一般作为孔的预加工或精度要求很低的最终加工。切削用量及其确定：（1）切削速度的确定钻削时的切削速度指钻头外缘的线速度。可查阅相关手册（附表）。加工铝合金高速钢钻头查表钻削速度为40~70m/min。（2）进给量的确定小直径钻头进给量f主要受钻头的钢性或强度限制，大直径钻头受机床进给机构动力及工艺系统刚性限制。普通麻花钻进给量可按以下经验公式计算：F=(0.01~0.02)d（3）背吃刀量的确定对钻削而言，钻头直的一半就是钻削时的背吃刀量。钻孔的直径一般不超过Φ80。孔径大于Φ30的孔，一般应分两次钻，第一次钻孔直径约为第二次的（0.5~0.7）倍。扩孔是用扩孔刀具对已钻出、铸出或锻出的孔进行加工的方法。扩孔常用作铰孔前的预加工，也可作为加工要求不高的孔的最终加工。铰削加工用铰刀从未淬硬的孔壁上切除微量金属层，以提高其尺寸精度和降低表面粗糙度值的方法，称为铰孔。由于铰刀的制造十分精确，加上铰削时切削余量小（精铰时仅为0.01~0.03mm），所以铰孔后精度等级一般可达IT9~IT7，表面粗糙度Ra值为0.63~5um，精细铰精度等级最高可达IT6，表面粗糙度Ra值为0.16~0.32um。铰孔用量的确定铰孔余量对铰孔质量有较大的影响。若余量过大，会因切削力大，发热过多而引起铰刀振摆增大，导致孔径扩大，精度降低，孔壁表面粗糙。背吃刀量过小，则切不掉上道工序所留下的表面粗糙度和变质层。通常，铰孔余量依孔径大小而定。孔径为5~30mm时，粗铰余量为0.15~0.25mm,精铰余量为0.04~0.15mm，孔径较小或精度要求较高时取小值。铰孔的切削速度低，切削力、切削热都小，可有效减小积屑瘤的产生。提高切削速度，铰刀磨损加剧，还会引起振动，被加工孔的尺寸精度和表面质量都会下降，对铰孔极为不利。一般铰钢件时，切削速度Vc=1.5~5m/min；铰铸铁件时Vc=8~10m/min。铰孔的进给量也应适中，进给量太小，切削厚度过薄，铰刀的挤压作用会明显加大，加速铰刀后刀面的磨损；进给量太大，则背向力也大，孔径可能扩大。一般铰削钢件时f=0.3~2mm/r,铰削铸铁件时f=0.5~3mm/r。螺纹加工按螺纹用途可将其分为紧固螺纹、传动螺纹和紧密螺纹三类。1、紧固螺纹用于紧固或连接零件，如公制普通螺纹。2、传动螺纹用于传递动力或精确的位移，如梯形螺纹、丝杆。3、紧密螺纹螺纹的加工方法主要有：车、套、攻丝、镶套板牙丝锥螺纹套切削丝锥挤压丝锥是通过金属的塑性形变加工螺纹，没有切屑。适用于铜铝不锈钢中低碳钢。切削丝锥顾名思义是通过切削方式加工螺纹，有容屑槽。可加工各种螺纹。又可细为分为直槽丝锥，螺旋槽丝锥。底孔钻如何选择？加工时进给与转速之比等于螺距。切削液的选择在金属切削过程中，合理选择切削液，可以改善工件与刀具间的摩擦状况，降低切削力和切削温度，减轻刀具磨损，减小工件的热变形，从而可以提高刀具寿命，提高加工效率和加工质量。切削液的作用：a)冷却作用b)润滑作用c)清洗作用d)防锈作用常用的切削液分为三大类：水溶液、乳化液、和切削油。综合以上所介绍的加工方法，壳体类常用的加工设备有车床数控车，加工中心，组合式专用机床等。清洗工位：工件清洗的目的是去除油污、杂质等，获得清洁的产品，对于钢铁零件表面的动植物油脂和矿物油脂的清除，可采用碱性溶液加入少量乳化剂，经加温后清洗。若采用压力喷射，除油效果更佳。清洗完后，应用加热的清水喷射，冲洗掉零件表面残留的碱溶液。壳体类零件的测量壳体类零件的主要控制尺寸有孔径尺寸，孔的位置尺寸。如下图，了解一下孔的位置测量，那么孔位置度在三坐标设量仪是怎么测的呢？位置度又是什么？孔位置三坐标测量步聚：1、选择基准面采点，三点确定一个面；2、选择两个孔确定另两个轴，一个孔定心，一个孔定向3、求出两孔中心X、Y方向的距离，并求两孔中心连线与水平轴夹角的正切值，求其反正切值，确定角度进行旋转；4、将定心孔进行偏置，确定输出测量孔的坐标数值位置度：当采用任意方向上位置度公差时，其公差带是以轴线的理想位置为轴线，直径为公差值t的圆柱面内的区域。理想孔实际孔壳体类零件的装夹壳体类产品加工采用典型的一面两孔定位。工件的装夹包括定位和夹紧两个过程。定位是指确定工件在机床或夹具中占有正确位置的工艺过程。夹紧是指将工件定位后的位置固定下来，使其在加工中保持定位位置不变的工艺过程。工件的定位原理：任何一个自由刚体，在空间均有6个自由度，即沿空间坐标轴x、y、z三个方向的移动和绕此三坐标轴的转动。压板定位面定位销212224F200首先，我们要保证尺寸138.9±0.1，因此在工件定位当中我们要限制工件上下移动这个自由度，也就是利用托盘的定位面，限制工件的上下移动ZXY同理，我们要加工F100面上的孔时，为了保证各孔的位置精度，就要限制工件的左右移动的自由度，利用两个定位销来保证，一个定心，一个定向三、数控技术数控是数字控制（NumericalControl，简称NC）技术的简称，是用数字化代码实现自动控制技术的总称。根据不同的控制对象，存在各种数字控制系统。数控机床是采用数字化代码程序控制、能完成自动化加工的通用相床。数控机床是一种典型的光机电一体化的加工设备，它集现代机械制造技术、自动控制技术及计算机信息技术于一体，采用数控装置或计算机来全部或部分地取代了一般通用机床在加工零件时的各种人工控制动作——启动、加工顺序、改变切削用量、主轴变速、刀具选择、冷却液开停以及停车等，是高效率，高精度、高柔性和高自动化的光机电一体化的加工设备。数控机床的特点与应用：1、柔性自动化，具有广泛的适应性2、加工精度高，质量稳定3、生产效率高4、能实现复杂零件的加工5、减轻劳动强度，改善劳动条件6、有利于现代化生产与管理1、数控机床的组成现代数控机床都是计算机数字控制（ComputerNumericalControl，简称CNC），基组成如图机床操作面板数控操作面板可编程逻辑控制器计算机数控装置电气回路主轴伺服单元主轴驱动电机进给伺服单元测量反馈装置进给驱动电机机床本体辅助装置（1）CNC装置CNC装置是CNC系统的核