金属工艺学下册第五章.ppt

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1、 返回金属工艺学（下册）第五章 典型表面加工分析1 返回 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应。3）加工

2、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。2 返回常用加工方法的精度及表面粗糙度加工方法 加工精度 表面粗糙度()车削粗车：半精车：精车：（精细车有色金属）IT12IT11IT10IT9IT8IT7IT6IT5Ra2512.5 Ra6.33.2 Ra1.60.8 Ra0.10.4 铣削粗铣：（半精铣）：精铣：IT12IT11IT10IT9IT8IT7Ra2512.5mRa6.33.2mRa3.21.6m刨削粗刨：（半

3、精刨）精刨：宽刀精刨（龙门）：IT12IT11IT10IT9IT8IT7平面度0.02/1000Ra2512.5mRa6.33.2mRa3.21.6mRa=0.40.8m磨削粗磨：精磨：IT8IT7IT6IT5Ra=0.80.4mRa=0.40.2m3 返回拉削IT8IT7 Ra0.40.8钻削IT10 Ra12.5 扩孔IT10IT9 Ra 6.33.2 铰孔IT9IT7 Ra 0.41.6 镗孔粗镗精镗精细镗IT9IT8IT8IT7IT7IT6Ra 3.2 1.6 Ra1.60.8 Ra0.80.2（接上）常用加工方法的精度及表面粗糙度4 返回第一节 外圆柱面的加工 外圆柱面是轴类、盘类、

4、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：外圆柱面之间的同轴度，圆柱面与端面的垂直度等。5 返回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，）粗磨半精磨(IT7-6,Ra0.4-0.8)精磨(IT6,Ra0.2-0.4)研磨（或超级光磨）(IT6-5,Ra0.008-0.1)第二节孔加工1孔

5、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。6 返回 2孔加工的主要设备有钻床、车床、镗床、磨床、拉床、铣床等。7 返回 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

6、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8 返回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

7、.5-50);精车(Ra 1.6);磨(Ra 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9 返回第四节 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

8、窄的工件表面，其成形面直接由刀具的切削刃形状产生。10 返回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）11 返回第五节 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；

9、对于有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。12 返回 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13 返回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）传递运动的准确性要求：在齿轮的一

10、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：14 返回1、齿轮齿形的加工方法：展成法（范成法）：利用齿轮刀具与被

11、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。15 返回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，刀具简单，加工成本低。生产率低，因为每铣一个齿都要进行一

12、次分度，增加了辅助工艺时间。加工精度较低，主要原因如下：16 返回 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

13、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。17 返回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

14、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。18 返回滚齿运动：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nwC：轴向进给运动：滚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

15、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。19 返回 插齿的生产率低于滚齿，但高于铣齿。由于插齿

16、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

17、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）。20 返回第六章 工艺过程的基本知识 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

18、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。毛坯制造生产准备切削加工 装配检验 油漆包装生产过程21 返回 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

19、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安装 工序 工艺过程 生产过程在一次安装中所完成的工序在一个地点连续完成的工艺过程直接改变材料的形状、尺寸、性质使成为成品由原材料准备一直到机器出厂的整个过程。22 返回 工位 在工件的一次安装中，通过分度（或移位）装置，

20、使工件相对于机床床身变换加工位置，每一个加工位置上的安装内容称为工位 23 返回 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 24 返回 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。25 返回第一节 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

21、样的条件加工数次才能完成，每一次加工完成的那部分工步26 返回 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，一个工序可能含多个安装。27