07-2零件的结构工艺性-(1)

《07-2零件的结构工艺性-(1)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《07-2零件的结构工艺性-(1)（48页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性7.2.1 7.2.1 根据零件形状选择毛坯成形方法根据零件形状选择毛坯成形方法7.2.2 7.2.2 毛坯成形方法选择实例毛坯成形方法选择实例7.2.3 7.2.3 单级齿轮减速器组件的成形方法选择单级齿轮减速器组件的成形方法选择7.2.4 7.2.4 零件结构的切削加工工艺性零件结构的切削加工工艺性7.2.5 7.2.5 工件的安装工件的安装7.2.6 7.2.6 夹具夹具目 录第第7 7章章 机械制造工

2、艺过程机械制造工艺过程第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性7.2.1 7.2.1 根据零件的形状选择毛坯成形方法根据零件的形状选择毛坯成形方法1 常用零件的成形方法可根据零件形状进行分类选择。1.轴杆类零件 轴杆类零件的轴向尺寸远大于径向尺寸，主要有各种实心轴、空心轴、曲轴、杆件等。轴杆类零件主要作为传动元件或受力元件，除光轴外，一般大多为锻件毛坯，断面直径相差越大的阶梯轴或有局部异型断面的轴，采用锻件毛坯越有利。如发动机曲轴、连杆、汽车前梁等都采用锻件毛坯。第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择

3、与切削加工工艺性7.2.1 7.2.1 根据零件的形状选择毛坯成形方法根据零件的形状选择毛坯成形方法23 对光轴、直径变化较小的轴和力学性能要求不高的轴，一般采用轧制圆钢作为毛坯进行机械加工制造。对于锻造轴，受力较小时采用中碳钢(如3050钢)制造，承载较大时采用中碳合金钢(如40Cr、40CrNi等)制造并调质处理；受较大冲击且承受摩擦时采用渗氮钢38CrMoAl等制造且渗氮处理，或采用渗碳钢(如20Cr、20CrMnTi等)制造并渗碳、淬火处理。2第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性24 某些具有异形截面或弯曲轴线的轴，如凸轮轴、曲

4、轴等，采用铸钢(如ZG270-500等)，在满足使用要求的前提下，也可采用球墨铸铁毛坯(如QT450-10等)，以铁代钢，降低制造本钱。对于一些大型构件、特殊性能要求的轴、杆类零件的毛坯等，还可采用锻造焊接或铸造焊接的工艺完成。如动画1所示的汽车排气阀，将锻造的耐热合金钢阀帽与轧制的碳素结构钢阀杆焊成一体，节约了合金钢材料。轴杆类零件3第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性24动画1 1 汽车排气阀锻焊结合工艺4第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性25动画2 水压机立柱铸焊结合工艺

5、 动画2所示的12104kN水压机立柱，长18m，净重80t，采用ZG270-500分6段铸造成形，粗加工后采用电渣焊焊成整体毛坯。5第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性 盘套类零件的轴向尺寸远小于径向尺寸，或者两个方向的尺寸相差不大，如动画3所示。如各种齿轮、带轮、飞轮、套环、轴承环以及螺母、垫圈等。盘套类零件的用途和工作条件差异很大，故材料和成形方法也有很大的差异。26动画3 盘套类零件2.2.盘套类零件盘套类零件6第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性(1)(1)齿轮齿轮27

6、 1齿轮。齿轮作为重要的机械传动零件，工作时齿面承受接触压应力和摩擦力，齿根承受弯曲应力，有时还要承受冲击力，故轮齿须有较高的强度和韧性，齿面须有较高的硬度和耐磨性。受力小的仪表齿轮在大批生产时，可采用板料冲压和非铁合金(如ZL202)压铸成形，也可用塑料(如尼龙)注射成形。在低速且受力不大或在多粉尘工作环境下的齿轮，可用灰铸铁(如HT200)铸造成形。7第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性(1)(1)齿轮齿轮27 低速、轻载齿轮常用45、50Mn2、40Cr等中碳结构钢，经正火或调质提高综合力学性能。高速、重载齿轮常采用20CrMnT

7、i、20CrMo等合金结构钢制 造 且 齿 部 经 渗 碳、淬 火 处 理，也 可 采 用38CrMoAl等渗氮钢制造且齿部经渗氮处理，从而获得良好的内韧外硬的性能。大批量生产齿轮时可采用热轧或精密模锻的方法生产齿轮毛坯，以提高齿轮的力学性能。8第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性加工程序编制28 如动画4所示，单件或小批量，直径在100mm以下，且形状简单的小齿轮可用圆钢为毛坯，如图(a)；直径在400500mm的大型齿轮，且锻造比较困难的可用铸钢或球墨铸铁件为毛坯，铸造齿轮一般以辐条结构如图(c)，代替模锻齿轮的辐板结构如图(b)；

8、单件生产时可采用焊接方式制造大型齿轮的毛坯如图(d)。9第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性加工程序编制28动画4 不同类型的齿轮10第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性带轮、飞轮、法兰、垫圈、模具零件带轮、飞轮、法兰、垫圈、模具零件29 (2)带轮、飞轮、手轮等。这类零件受力不大或仅承受压力，通常可采用灰口铸铁、球墨铸铁等材料铸造成形；单件生产时，也可采用Q215、Q235等低碳钢型材焊接成形。(3)法兰、垫圈等。可根据其受力情况及零件形状，分别采用铸铁件、锻件或冲压件为毛坯。

9、(4)模具。热锻模要求高强度、高韧性，常用5CrMnMo、5CrNiMo等合金工具钢制造并经淬火和高温回火处理。冲模要求高硬度、高耐磨性，常用Cr12、Cr12MoV等合金工具钢制造并经淬火和低温回火处理。模具的成形方法通常采用锻造。11第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性3.3.机架和箱体类零件机架和箱体类零件29 该类零件包括各种机械的床身、底座、支架、横梁、工作台、齿轮箱、轴承座、阀体等。该类零件的特点是形状不规那么，结构较复杂，质量从几千克到数十吨，工作条件相差很大。而其工作台和导轨要求有一定的耐磨性。因此，其毛坯往往以铸铁件为

10、主。12第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性典型零件加工程序编制典型零件加工程序编制30 (1)一般根底件。如床身、底座、支架、工作台和箱体等，受力状况以承压为主，抗拉强度和塑性、韧性要求不高，但要求较好的刚度和减振性，有时还要求较好的耐磨性，故通常采用灰铸铁(如HT150、HT200等)铸造成形。(2)受力复杂件。有些机械的机架、箱体等受力较大或较复杂，如轧钢机机架、模锻锤锤身等往往同时承受较大的拉、压和弯曲应力，有时还受冲击，要求有较高的综合力学性能，13第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择

11、与切削加工工艺性典型零件加工程序编制典型零件加工程序编制30故常选用铸钢(如ZG200-400等)铸造成形。有些零件较大，为简化工艺，常采用铸焊、铸螺纹联结结构。单件、小批生产时，也可采用型钢焊接，以降低制造本钱。(3)比强度、比模量要求件。有些箱体结构如航空发动机的缸体、缸盖和曲轴等，轿车发动机机壳等，要求比强度、比模量较高且有良好的导热性和耐蚀性，常采用铝合金或铝镁合金(如ZL105、ZL105A等)铸造成形。14第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性7.2.2 7.2.2 毛坯成形方法选择实例毛坯成形方法选择实例 1.V 1.V带轮

12、零件成形方法选择带轮零件成形方法选择 V带轮应满足以下要求：重量轻，质量分布均匀，安装对中性好，消除制造中的内应力，在v 5m/s时，应进行动平衡试验。外径、孔径、宽度和传动功率是V带轮的重要使用参数。成形方案及相应的结构选择就是建立在满足这些使用参数的要求上的。3115第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性7.2.2 7.2.2 毛坯成形方法选择实例毛坯成形方法选择实例 1)基准直径dd 100mm的小带轮成形方案 dd 100mm的带轮属于小带轮，这类带轮一般传递功率不大，加工的工时量也不大，金属切除量相对较小，成形方法选择相比照较灵

13、活，可以采用以下四种方法成形，并进行可靠性和经济性比较，择优选取。(1)金属切削直接成形。用45钢圆棒料直接车出，假设无减轻重量要求时，可设计成实心圆柱形，其外圆、V带槽和轴孔均可车出。3116第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性塑料连接方法32 (2)铸造成形。当V带轮最大圆周速度小于25m/s时可采用灰口铸铁(HT150、HT200)成形；当带轮最大圆周速度在2545m/s时应采用孕育铸铁(HT300)或铸钢(ZG340640)成形；假设要求带轮质量较小时可采用铸铝件(ZL102、ZL202)。铸造成形的V带轮毛坯，两端面设计成环形

14、凹腔，主要是为了减少热节，防止铸造时产生晶粒粗大和缩孔缺陷。带轮中心孔和两端面环形凹腔均可用型芯铸出；为不影响起模，V带槽一般不铸出，17第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性塑料连接方法32而是留待车削加工成形。(3)冲压焊接成形。当V带轮最大圆周速度大于25m/s时，还可采用碳素钢板(Q235)冲压后焊接成形。采用这种成形方法的前提是带轮的批量较大，以降低冲模的制造本钱费用。(4)注塑成形。对于大批量生产的小型轻载带轮也可采用塑料(MC尼龙)注塑成形。其前提是批量较大，足以摊薄塑料模具的制造本钱。塑料带轮结构可设计得更为轻巧(如动画5

15、所示)，18第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性V带槽也可在注塑中一次成形。但因其摩擦系数较大，常用于机床或矿山机械中。33动画5 各种V带轮19第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性332)2)基准直径基准直径d dd d约约300mm300mm的中型或大型带轮成形方案的中型或大型带轮成形方案 当外径增大时，就不宜采用上述结构。直径增大，很难选择大尺寸的棒料，同时由于切削余量增加使材料的浪费也加大；再有，通用车床的加工直径会受到限制，而选择重型车床加工会大大增加加工本钱。故大直径

16、的V带轮一般采用铸造或焊接方法制造。20第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性2 2 采用铸采用铸造结造结构构 大直径V带轮假设仍按动画6形状制造那么太笨重，可设计成动画7辐板式带轮，当辐板长度大于100mm时，可在辐板上开孔，称为孔板式V带轮。假设当V带轮直径dd大于300mm时，可将V带轮设计成图4轮辐式带轮。动画6 辐板式带轮动画7 轮辐式带轮3421第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性7.2.3 7.2.3 单级齿轮减速器组件的成形方法选择 动画8所示为单级齿轮减速器，传递

17、功率5kW，传动比3.95。对该减速器的主要零件毛坯成形方法分析如下：35动画8 单级齿轮减速器结构22第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性1.1.箱体和箱盖箱体和箱盖 传动零件的支撑件和包容件，结构复杂，箱体以承压为主，要求有良好的刚度、减振性和密封性，通常采用灰铸铁(HT150、HT200)铸造成形。单件小批量生产可采用手工造型，或用碳素结构钢(如Q235A)型材和板料焊接成形；大批量生产采用机器砂型铸造成形。35动画9 箱体和箱盖23第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性 齿

18、轮、齿轮轴和轴是重要的传动零件，因其工作时承受弯矩和扭矩，因此要求有较好的综合力学性能。轮齿局部承受较大的弯曲应力、接触应力和摩擦，要求较高的强度、韧性和耐磨性。根据齿轮直径的不同，成形方案有所不同：362.2.齿轮、齿轮轴和轴齿轮、齿轮轴和轴24动画10 齿轮和齿轮轴第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性 (1)直径小于100mm的小齿轮，其成形方案分别为：用钢棒料直接在铣床或车床上制出。用棒料加工的齿轮，在受力时容易沿纤维方向断裂，强度较差，故只适用于形状简单、精度低和小负荷的小齿轮。用钢棒料锻造毛坯，可改变原纤维组织的方向，有利于提

19、高齿轮的强度，增加承载能力，适用于精度要求高或负荷重的齿轮。36(1)直径小于100mm的小齿轮25第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性 用铜、铝棒料或塑料在机械压力机上直接挤压成形。这种方法适用于尺寸精度高、外表粗糙度值小、成形后可到达少切削或无切削加工的低噪声、小负荷和高转速的齿轮。(2)直径约200mm的小型齿轮。这类齿轮在机械传动中，往往将其与轴制成一体，即齿轮轴，用钢棒料作毛坯，并制成实心结构，在空气锤上锻成毛坯后，再在车床和铣床上依次加工而成。36(1)直径小于100mm的小齿轮26第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术

20、机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性 (3)直径为4001000mm的齿轮。齿顶圆直径da500mm且形状简单的中型齿轮，适用于锻造毛坯，用半成品钢坯料自由锻或模锻成形，再进行机械加工。齿顶圆直径等于5001000mm且形状复杂的大型齿轮坯，用锻造方法制造比较困难，多采用铸造方法，常用的材料为铸钢(ZG200-400)或铸铁(HT200)。在生产中，常将灰铸铁齿轮用于开式低速传动，用球墨铸铁齿轮代替高速传动的铸钢齿轮。37齿轮齿轮27第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性 (4)对于单件或小批量生产的大齿轮，为缩短生产周期

21、和减轻齿轮重量，有时也采用焊接齿轮结构，焊后再机械加工轮齿和轴孔等。37齿轮齿轮3.3.窥视孔盖窥视孔盖 用于观察箱内情况及加油，力学性能要求不高。单件小批量生产时，采用Q235A钢 板 下 料，或 灰 铸 铁(HT150)手工造型生产。大批量生产时，采用优质碳素结构钢冲压而成，或采用机器造型的铸铁件毛坯。28动画11 窥视孔盖第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性38 用于联结和紧固箱盖和箱体。工作时，栓杆承受轴向拉应力，螺纹牙承受弯曲应力和剪切应力。螺栓和螺母均为标准件，通常采用碳素结构钢(如Q235)经冷镦加搓丝成形。5.5.挡油盘

22、挡油盘 用途是防止箱内机油进入轴承。单件生产时用Q235圆棒下料切削而成，大批量生产时，采用08钢冲压件。4.螺栓和螺母29第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性 重要的支撑件，承受较大的交变应力和压应力，并承受摩擦，要求有较高的强度、硬度和耐磨性。滚动轴承有内、外套圈、滚珠和保持架组成，系标准件,通常采用滚动轴承钢(如GCr15钢)经扩孔或碾环轧制而成。滚珠也采用滚动轴承钢，经螺旋斜轧而成，保持架一般采用08钢薄板经冲压成形。396.6.滚动轴承滚动轴承30动画动画12 12 滚动轴承滚动轴承第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机

23、械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性 用于轴承定位。单件、小批量生产时，采用手工造型铸铁件(如HT150)或Q235圆钢下料车削而成。大批生产时，采用机器造型铸铁件。39 7.7.端盖端盖31第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性7.2.4 7.2.4 零件的结构工艺性零件的结构工艺性1.零件便于在机床或夹具上装夹表4 零件便于在机床或夹具上装夹动画1324结构改进前结构改进后5232第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性续表结构改进前结构改进后结构改进前结构改进后53

24、33第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性2.2.减少装夹次数的结构设计减少装夹次数的结构设计结构改进前结构改进后结构改进前结构改进后54表5 减少装夹次数的结构设计动画253234第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性3.3.减少刀具的调整和走刀次数减少刀具的调整和走刀次数表6 减少刀具的调整和走刀次数动画334055结构改进前结构改进后结构改进前结构改进后35第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性4.4.采用标准刀具以减少刀

25、具种类采用标准刀具以减少刀具种类56结构改进前结构改进后结构改进前结构改进后表7 采用标准刀具减少刀具种类动画414836第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性5.5.采用合理结构以减小切削加工难度采用合理结构以减小切削加工难度57结构改进前结构改进后结构改进前结构改进后表8 采用合理结构以减小切削加工难度动画495637第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性6 6.采用合理结构以减小切削加工量采用合理结构以减小切削加工量结构改进前结构改进后结构改进前结构改进后58表9 采用合理结构

26、以减小切削加工量动画576438第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性7.2.5 7.2.5 工件的安装工件的安装41 在不同的生产条件下，工件的安装方式是不同的，主要有两种安装方式(见视频5)：1.找正安装 分为直接找正法安装和划线找正法安装。在四爪卡盘上安装工件时，利用夹具某一外表作为找正的依据，用划针或百分表直接找正，称为直接找正法安装法。39第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性7.3.7 7.3.7 工件的安装续工件的安装续41 按图纸的要求，在工件外表上划出加工外表的位置

27、线，然后把工件轻轻地预紧在机床工作台或通用夹具上，用划针等工具在机床上对工件找正后安装，称为划线找正法安装。找正安装方法简单，通用性好，但生产率低，精度不高，操作技术要求较高，适用于单件小批或大型工件的生产。40第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性42 夹具是在加工工件时，用来正确迅速地安装工件的装置。机床夹具可分为通用夹具和专用夹具。采用机床夹具安装，工件不再需要划线找正，而是靠夹具上的定位元件定位后，用夹紧机构将其夹紧。2.2.夹具安装法夹具安装法41第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切

28、削加工工艺性3.34视频视频5 5 工件的安装工件的安装42第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性7.2.6 7.2.6 夹具夹具50 在切削加工中，用以正确而迅速地安装工件的工艺装备，称为夹具见视频8。合理使用夹具对保证加工质量、提高生产率、降低本钱有很大的作用。常用的夹具，按使用范围有以下三种：1.通用夹具 通用夹具指已标准化的，在加工不同工件时不需要特殊调整的夹具。如常用的车床上的三爪和四爪卡盘，铣床上的万能分度头，圆形工作台和平口钳，平面磨床上的电磁吸盘等。43第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形

29、方法选择与切削加工工艺性2.专用夹具50 专用夹具指为满足某一工件的某一工序加工要求而专门设计制造，工件无需进行找正就能获得正确的位置的夹具。专用夹具常应用于成批和大量生产中。3.组合夹具 组合夹具是利用一套预先制造的、具有不同形状、不同规格尺寸的标准元件，根据工件形状和加工要求，采用“堆积木方式组装而成的专用夹具。当使用完成后，各元件拆开，又可另外快速组装成别的夹具。44第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性3.3.组合夹具组合夹具51 组合夹具是在夹具零部件标准化的根底上开展起来的一种工艺装置，它大大缩短了夹具的设计、制造时间，利于提高生产率和降低本钱。特别适用于产品变化较大的生产，如新产品试制和单件小批生产。与专用夹具相比，其缺点是体积和重量较大，刚度较差。45第7章 机械制造工艺过程第 页机械制造技术机械制造技术第2节 毛坯成形方法选择与切削加工工艺性3.3.组合夹具组合夹具5.40视频8 夹具的组成46