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1、編號(hào)： 沙洲工學(xué)院 2008屆畢業(yè)論文 題目：對(duì)箱體零件加工工藝的分析及研究 動(dòng)力工程 系 數(shù)控技術(shù) 專(zhuān)業(yè) 班 級(jí)： 05數(shù)控技術(shù) 學(xué) 號(hào): xxx 姓 名： xxx 指導(dǎo)教師： xxx . 2008 年 7 月 摘要 本文主要對(duì)箱體零件的加工方法的研究和說(shuō)明,箱體類(lèi)零件是機(jī)器及其部件的基礎(chǔ)件，它將機(jī)器及其部件中的軸、軸承、套和齒輪等零

2、件按一定的相互位置關(guān)系裝配成一個(gè)整體，并按預(yù)定傳動(dòng)關(guān)系協(xié)調(diào)其運(yùn)動(dòng)。因此，箱體的加工質(zhì)量不僅影響其裝配精度及運(yùn)動(dòng)精度，而且影響到機(jī)器的工作精度、使用性能和壽命。 關(guān)鍵詞：加工工藝 精度 定位 Abstract :This article mainly to the box body components processing methods research and showing, the box body class components is the machine and parts foundation, it components and so on machine an

3、d parts axis, bearing, wrap and gear assembles according to certain mutual position relations a whole, and is coordinated its movement according to the predetermined transmission relations. Therefore, the box bodys processing quality not only affects its assembly precision and the movement precision

4、, moreover affects machines work precision, the operational performance and the life. Keywords :Processing craft precision Localization 目錄 引 言 ……………………………………………………………(1) 第1章 企業(yè)概況……………………………………………………(2) 第2章 箱體零件加工工藝及案例分析…………………………(2) 第2.1節(jié) 主

5、軸箱加工工藝過(guò)程………………………………………………………(2) 第2.2節(jié) 箱體類(lèi)零件加工工藝分析…………………………………………………(3) 第3章 分離式齒輪箱體加工工藝過(guò)程及其分析……………………………(6) 第3.1節(jié) 分離式箱體的主要技術(shù)要求……………………………………………（7） 第3.2節(jié) 分離式箱體的工藝特點(diǎn)…………………………………………………（8） 第4章 總結(jié)體會(huì)……………………………………………………………………（9） 第4.1節(jié) 概述………………………………………………………………………（9） 第4.2節(jié) 平面加工方法和平面加工方案………

6、…………………………………（12） 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………（21） 引言 箱體類(lèi)零件通常作為箱體部件裝配時(shí)的基準(zhǔn)零件。它將一些軸、套、軸承和齒輪等零件裝配起來(lái)，使其保持正確的相互位置關(guān)系，以傳遞轉(zhuǎn)矩或改變轉(zhuǎn)速來(lái)完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)。因此，箱體類(lèi)零件的加工質(zhì)量對(duì)機(jī)器的工作精度、使用性能和壽命都有直接的影響。 箱體零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：多為鑄造件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁薄且不均勻，加工部位多，加工難度大。 箱體零件的主要技術(shù)要求：軸頸支承孔孔徑精度及相互之間的位置精度，定位銷(xiāo)孔的精度與孔距精度；主要平面的精度；表面粗糙度等。 箱體零件材料及

7、毛坯：箱體零件常選用灰鑄鐵，汽車(chē)、摩托車(chē)的曲軸箱選用鋁合金作為曲軸箱的主體材料，其毛坯一般采用鑄件，因曲軸箱是大批大量生產(chǎn)，且毛坯的形狀復(fù)雜，故采用壓鑄毛坯，鑲套與箱體在壓鑄時(shí)鑄成一體。壓鑄的毛坯精度高，加工余量小，有利于機(jī)械加工。為減少毛坯鑄造時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，箱體鑄造后應(yīng)安排人工時(shí)效。 第1章 企業(yè)概況 張家港中利機(jī)械始創(chuàng)于2003年12月26日，現(xiàn)擁有2個(gè)廠(chǎng)區(qū)，現(xiàn)有員工100余人。公司位于長(zhǎng)江三角洲新興港口城市張家港市錦豐鎮(zhèn)耕余村。 第2章 箱體零件加工工藝及案例分析 第2.1節(jié) 減速器箱體加工

8、工藝過(guò)程 如圖8-2所示為某減速器箱體圖，表8-8為該主軸箱小批量生產(chǎn)的工藝過(guò)程。表8-9為該主軸箱大批量生產(chǎn)的工藝過(guò)程。 第2.2節(jié) 箱體類(lèi)零件加工工藝分析 1．主要表面加工方法的選擇 箱體的主要表面有平面和軸承支承孔。主要平面的加工，對(duì)于中、小件，一般在牛頭刨床或普通銑床上進(jìn)行。對(duì)于大件，一般在龍門(mén)刨床或龍門(mén)銑床上進(jìn)行。刨削的刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)床成本低，調(diào)整方便，但生產(chǎn)率低；在大批、大量生產(chǎn)時(shí)，多采用銑削；當(dāng)生產(chǎn)批量大且精度又較高時(shí)可采用磨削。單件小批生產(chǎn)精度較高的平面時(shí)，除一些高精度的箱體仍需手工刮研外，一般采用寬刃精刨。當(dāng)生產(chǎn)批

9、量較大或?yàn)楸ＷC平面間的相互位置精度，可采用組合銑削和組合磨削如圖8-68所示。 箱體支承孔的加工，對(duì)于直徑小于 Φ50mm 的孔，一般不鑄出，可采用鉆→擴(kuò)（或半精鏜）→鉸（或精鏜）的方案。對(duì)于已鑄出的孔，可采用粗鏜→半精鏜→精鏜（用浮動(dòng)鏜刀片）的方案。由于主軸軸承孔精度和表面質(zhì)量要求比其余軸孔高，所以，在精鏜后，還要用浮動(dòng)鏜刀片進(jìn)行精細(xì)鏜。對(duì)于箱體上的高精度孔，最后精加工工序也可采用珩磨、滾壓等工藝方法。 2．?dāng)M定工藝過(guò)程的原則 （l）先面后孔的加工順序。箱體主要是由平面和孔組成這也是它的主要表面。先加工平面，后加工孔，是箱體加工的一般規(guī)律。因?yàn)橹饕矫媸窍潴w往機(jī)器上的裝配基準(zhǔn)，

10、先加工主要平面后加工支承孔，使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)重合，從而消除因基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。另外，先以孔為粗基準(zhǔn)加工平面，再以平面為精基準(zhǔn)加工孔，這樣，可為孔的加工提供穩(wěn)定可靠的定位基準(zhǔn)，并且加工平面時(shí)切去了鑄件的硬皮和凹凸不平對(duì)后序孔的加工有利，可減少鉆頭引偏和崩刃現(xiàn)象，對(duì)刀調(diào)整也比較方便。 （2）粗精加工分階段進(jìn)行。粗、精加工分開(kāi)的原則：對(duì)于剛性差、批量較大、要求精度較高的箱體，一般要粗、精加工分開(kāi)進(jìn)行，即在主要平面和各支承孔的粗加工之后再進(jìn)行主要平面和各支承孔的精加工。這樣，可以消除由粗加工所造成的內(nèi)應(yīng)力、切削力、切削熱、夾緊力對(duì)加工精度的影響，并且有利于合理地選用設(shè)備等。 粗

11、、精加工分開(kāi)進(jìn)行，會(huì)使機(jī)床，夾具的數(shù)量及工件安裝次數(shù)增加，而使成本提高，所以對(duì)單件、小批生產(chǎn)、精度要求不高的箱體，常常將粗、精加工合并在一道工序進(jìn)行，但必須采取相應(yīng)措施，以減少加工過(guò)程中的變形。例如粗加工后松開(kāi)工件，讓工件充分冷卻，然后用較小的夾緊力、以較小的切削用量，多次走刀進(jìn)行精加工。 （3）合理地安排熱處理工序。為了消除鑄造后鑄件中的內(nèi)應(yīng)力，在毛坯鑄造后安排一次人工時(shí)效處理，有時(shí)甚至在半精加工之后還要安排一次時(shí)效處理，以便消除殘留的鑄造內(nèi)應(yīng)力和切削加工時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。對(duì)于特別精密的箱體（如坐標(biāo)鏜床主軸箱箱體），在機(jī)械加工過(guò)程中還應(yīng)安排較長(zhǎng)時(shí)間的自然時(shí)效。箱體人工時(shí)效的方法，除加熱保溫外

12、也可采用振動(dòng)時(shí)效。 3．定位基準(zhǔn)的選擇 （l）粗基準(zhǔn)的選擇。在選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，通常應(yīng)滿(mǎn)足以下幾點(diǎn)要求。 ① 在保證各加工面均有余量的前提下，應(yīng)使重要孔的加工余量均勻，孔壁的厚薄盡量均勻，其余部位均有適當(dāng)?shù)谋诤瘛? ② 裝人箱體內(nèi)的回轉(zhuǎn)零件（如齒輪、軸套等）應(yīng)與箱壁有足夠的間隙。 ③ 注意保持箱體必要的外形尺寸。此外，還應(yīng)保證定位穩(wěn)定，夾緊可靠。 為了滿(mǎn)足上述要求，通常選用箱體重要孔的毛坯孔作粗基準(zhǔn)。表8-9某主軸箱大批生產(chǎn)工藝過(guò)程中，以 I 孔和 Ⅱ 孔作為粗基準(zhǔn)。由于鑄造箱體毛坯時(shí)，形成主軸孔、其他支承孔及箱體內(nèi)壁的型芯是裝成一整體放入的，它們之間有較高的相互位置精度，因此不僅可以較

13、好地保證主軸孔和其他支承孔的加工余量均勻，而且還能較好地保證各孔的軸線(xiàn)與箱體不加工內(nèi)壁的相互位置，避免裝人箱體內(nèi)的齒輪、軸套等旋轉(zhuǎn)零件在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)與箱體內(nèi)壁相碰。 根據(jù)生產(chǎn)類(lèi)型不同，實(shí)現(xiàn)以主軸孔為粗基準(zhǔn)的工件安裝方式也不一樣。大批大量生產(chǎn)時(shí)，由于毛坯精度高，可以直接用箱體上的重要孔在專(zhuān)用夾具上定位，工件安裝迅速，生產(chǎn)率高。在單件、小批及中批生產(chǎn)時(shí)，一般毛坯精度較低，按上述辦法選擇粗基準(zhǔn)，往往會(huì)造成箱體外形偏斜，甚至局部加工余量不夠，因此通常采用劃線(xiàn)找正的辦法，進(jìn)行第一道工序的加工，即以主軸孔及其中心線(xiàn)為粗基準(zhǔn)對(duì)毛坯進(jìn)行劃線(xiàn)和檢查，必要時(shí)予以糾正，糾正后孔的余量應(yīng)足夠，但不一定均勻。 表8-9某

14、主軸箱大批生產(chǎn)工藝過(guò)程中，銑頂面以 Ⅰ 孔和 Ⅱ 孔直接在專(zhuān)用夾具上定位。在單件小批生產(chǎn)時(shí)，由于毛坯精度低，一般以劃線(xiàn)找正法安裝。表8-8某主軸箱小批生產(chǎn)工藝過(guò)程中的序號(hào)40規(guī)定劃線(xiàn)，劃線(xiàn)時(shí)先找正主軸孔中心，然后以主軸孔為基準(zhǔn)找出其他需加工平面的位置。加工箱體時(shí)按所劃的線(xiàn)找正安裝工件，則體現(xiàn)了以主軸孔作粗基準(zhǔn)。 （2）精基準(zhǔn)的選擇。為了保證箱體零件孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的相互位置和距離尺寸精度，箱體類(lèi)零件精基準(zhǔn)選擇常用兩種原則：基準(zhǔn)統(tǒng)一原則、基準(zhǔn)重合原則。 ① 一面兩孔（基準(zhǔn)統(tǒng)一原則）。在多數(shù)工序中，箱體利用底面（或頂面）及其上的兩孔作定位基準(zhǔn)，加工其他平面和孔系，以避免由于基準(zhǔn)

15、轉(zhuǎn)換而帶來(lái)的累積誤差。如表8-9某主軸箱大批生產(chǎn)工藝過(guò)程中以頂面及其上兩孔 2－Φ8H7為定位基準(zhǔn)，采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。 ② 三面定位（基準(zhǔn)重合原則）。箱體上的裝配基準(zhǔn)一般為平面，而它們又往往是箱體上其他要素的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。因此以這些裝配基準(zhǔn)平面作為定位基準(zhǔn)，避免了基準(zhǔn)不重合誤差，有利于提高箱體各主要表面的相互位置精度。表8-8某主軸箱小批生產(chǎn)過(guò)程中即采用基準(zhǔn)重合原則。 由分析可知，這兩種定位方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件合理確定。在中、小批量生產(chǎn)時(shí)，盡可能使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。而大批量生產(chǎn)時(shí)，優(yōu)先考慮的是如何穩(wěn)定加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，由此而產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合

16、誤差通過(guò)工藝措施解決，如提高工件定位面精度和夾具精度等。另外箱體中間孔壁上有精度要求較高的孔需要加工時(shí)，需要在箱體內(nèi)部相應(yīng)的地方設(shè)置鏜桿導(dǎo)向支承架，以提高鏜桿剛度。因此可根據(jù)工藝上的需要，在箱體底面開(kāi)一矩形窗口，讓中間導(dǎo)向支承架伸人箱體。產(chǎn)品裝配時(shí)窗口上加密封墊片和蓋板用螺釘緊固。這種結(jié)構(gòu)形式已被廣泛認(rèn)可和采納。若箱體結(jié)構(gòu)不允許在底面開(kāi)窗口，而又必需在箱體內(nèi)設(shè)置導(dǎo)向支承架，中間導(dǎo)向支承需用吊架裝置懸掛在箱體上方，如圖8-69所示。由于吊架剛度差，安裝誤差大，影響孔系精度且吊裝困難，影響生產(chǎn)率。 圖2-11 第3章 分離式齒輪箱體加工工藝過(guò)程及其分析 一般減速箱，為了制造與

17、裝配的方便，常做成可分離的。如圖8-70所示： 第3.1節(jié) 分離式箱體的主要技術(shù)要求 ① 對(duì)合面對(duì)底座的平行度誤差不超過(guò) 0.5 / 10000 。 ② 對(duì)合面的表面粗糙度 Ra 值小于 1.6 μm ，兩對(duì)合面的接合間隙不超過(guò)。 0.03mm 。 ③ 軸承支承孔必須在對(duì)合面上，誤差不超過(guò) 0.2 mm 。 ④ 軸承支承孔的尺寸公差為 H7 ，表面粗糙度 Ra 值小于 1.6 μm ，圓柱度誤差不超過(guò)孔徑公差之半，孔距精度誤差為 0.05 ～ 0.08mm 。 第3.2節(jié) 分離式箱體的工藝特點(diǎn) 分離式箱體的工藝過(guò)程見(jiàn)表8-10 ～ 表8-1

18、2 。 由表可見(jiàn)，分離式箱體雖然遵循一般箱體的加工原則，但是由于結(jié)構(gòu)上的可分離性，因而在工藝路線(xiàn)的擬訂和定位基準(zhǔn)的選擇方面均有一些特點(diǎn)。 1．工藝路線(xiàn) 分離式箱體工藝路線(xiàn)與整體式箱體工藝路線(xiàn)的主要區(qū)別在于整個(gè)加工過(guò)程分為兩大階段：第一階段先對(duì)箱蓋和底座分別進(jìn)行加工，主要完成對(duì)合面及其他平面與緊固孔和定位孔的加工，為箱體的合裝做準(zhǔn)備；第二階段在合裝好的箱體上加工孔及其端面。在兩個(gè)階段之間安排鉗工工序，將箱蓋和底座合裝成箱體，并用兩銷(xiāo)定位，使其保持一定的位置關(guān)系，以保證軸承孔的加工精度和拆裝后的重復(fù)精度。 2．定位基準(zhǔn) （l）粗基準(zhǔn)的選擇。分離式箱體最先加工的是箱蓋和箱座

19、的對(duì)合面。分離式箱體一般不能以軸承孔的毛坯面作為粗基準(zhǔn)，而是以凸緣不加工面為粗基準(zhǔn)，即箱蓋以凸緣 A 面，底座以凸緣 B 面為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證對(duì)合面凸緣厚薄均勻，減少箱體合裝時(shí)對(duì)合面的變形。 （2）精基準(zhǔn)的選擇。分離式箱體的對(duì)合面與底面（裝配基面）有一定的尺寸精度和相互位置精度要求：軸承孔軸線(xiàn)應(yīng)在對(duì)合面上，與底面也有一定的尺寸精度和相互位置精度要求。為了保證以上幾項(xiàng)要求，加工底座的對(duì)合面時(shí)，應(yīng)以底面為精基準(zhǔn)，使對(duì)合面加工時(shí)的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合；箱體合裝后加工軸承孔時(shí)，仍以底面為主要定位基準(zhǔn)，并與底面上的兩定位孔組成典型的“一面兩孔”定位方式。這樣，軸承孔的加工，其定位基準(zhǔn)既符合‘基準(zhǔn)

20、統(tǒng)一’原則，也符合“基準(zhǔn)重合”原則，有利于保證軸承孔軸線(xiàn)與對(duì)合面的重合度及與裝配基面的尺寸精度和平行度。 第4章 總結(jié)體會(huì) 通過(guò)細(xì)心觀(guān)察,我總結(jié)了箱體類(lèi)零件加工的一般工藝過(guò)程。 第4.1節(jié) 概述 一、箱體類(lèi)零件的功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 箱體類(lèi)是機(jī)器或部件的基礎(chǔ)零件，它將機(jī)器或部件中的軸、套、齒輪等有關(guān)零件組裝成一個(gè)整體，使它們之間保持正確的相互位置，并按照一定的傳動(dòng)關(guān)系協(xié)調(diào)傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。因此，箱體的加工質(zhì)量將直接影響機(jī)器或部件的精度、性能和壽命。 常見(jiàn)的箱體類(lèi)零件有：機(jī)床主軸箱、機(jī)床進(jìn)給箱、變速箱體、減速箱體、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和機(jī)座等。根據(jù)箱體零件的結(jié)構(gòu)

21、形式不同可分為整體式箱體 [圖8-1（a）、（b）、（d）] 和分離式箱體，「圖8-1(c)］兩大類(lèi)。前者是整體鑄造、整體加工，加工較困難，但裝配精度高：后者可分別制造，便于加工和裝配．但增加了裝配工作量。 箱體的結(jié)構(gòu)形式雖然多種多樣，但主要特點(diǎn)仍有共同之處：形狀復(fù)雜、壁薄且不均勻，內(nèi)部呈腔形，加工部位多，加工難度大，既有精度要求較高的孔系和平面，也有許多精度要求較低的緊固孔。因此，一般中型機(jī)床制造廠(chǎng)用于箱體類(lèi)零件的機(jī)械加工勞動(dòng)量約占整個(gè)產(chǎn)品加工量的 15 ％ ～ 20 ％。 二、箱體類(lèi)零件的主要技術(shù)要求、材料和毛坯 （一）箱體零件的主要技術(shù)要求 箱體類(lèi)零件中以機(jī)床主軸箱的精度要求最高

22、。以某車(chē)床主軸箱，圖8-2為例，箱體零件的技術(shù)要求主要可歸納如下。 1．主要平面的形狀精度和表面粗糙度 箱體的主要平面是裝配基準(zhǔn)，并且往往是加工時(shí)的定位基準(zhǔn)，所以，應(yīng)有較高的平面度和較小的表面粗糙度值，否則，直接影響箱體加工時(shí)的定位精度，影響箱體與機(jī)座總裝時(shí)的接觸剛度和相互位置精度。 一般箱體主要平面的平面度在 0.1 ～ 0.03mm ，表面粗糙度 Ra 值為 2.5 ～ 0.63 mm，各主要平面對(duì)裝配基準(zhǔn)面垂直度為 01 / 300。 2．孔的尺寸精度、幾何形狀精度和表面粗糙度 箱體上的軸承支承孔本身的尺寸精度、形狀精度和表面粗糙度都要求較高，否則，將影響軸承與箱體孔的配合精度

23、，使軸的回轉(zhuǎn)精度下降，也易使傳動(dòng)件（如齒輪）產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。一般機(jī)床主軸箱的主軸支承孔的尺寸精度為 IT6 ，圓 度、圓柱度公差不超過(guò)孔徑公差的一半，表面粗糙度 Ra 值為 0.63 ～ 0.32 μm 。其余支承孔尺寸精度為 IT7 ～ T6，表面粗糙度 Ra 值為 2.5 ～ 0.63 μm 。 3．主要孔和平面相互位置精度 同一軸線(xiàn)的孔應(yīng)有一定的同軸度要求，各支承孔之間也應(yīng)有一定的孔距尺寸精度及平行度要求，否則，不僅裝配有困難，而且使軸的運(yùn)轉(zhuǎn)情況惡化，溫度升高，軸承磨損加劇，齒輪嚙合精度下降，引起振動(dòng)和噪聲，影響齒輪壽命。支承孔之間的孔距公差為 0.12 ～ 0.05mm ，平

24、行度公差應(yīng)小于孔距公差，一般在全長(zhǎng)取 0.1 ～ 0.04mm 。同一軸線(xiàn)上孔的同軸度公差一般為 0.04 ～ 0.01mm 。支承孔與主要平面的平行度公差為 0.1 ～ 0.05mm 。主要平面間及主要平面對(duì)支承孔之間垂直度公差為 0.1 ～ 0.04mm 。 第4.2節(jié) 平面加工方法和平面加工方案 平面加工方法有刨、銑、拉、磨等，刨削和銑削常用作平面的粗加工和半精加工，而磨削則用作平面的精加工。此外還有刮研、研磨、超精加工、拋光等光整加工方法。采用哪種加工方法較合理，需根據(jù)零件的形狀、尺寸、材料、技術(shù)要求、生產(chǎn)類(lèi)型及工廠(chǎng)現(xiàn)有設(shè)備來(lái)決定。 一、刨削 刨

25、削是單件小批量生產(chǎn)最常用的平面加工方法，加工精度一般可達(dá) IT9 ～ IT7 級(jí)，表面粗糙度 Ra 值為 12.5 ～ 1.6 μm 。刨削可以在牛頭刨床或龍門(mén)刨床上進(jìn)行，如圖8-3所示。 刨削的主運(yùn)動(dòng)是變速往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。因?yàn)樵谧兯贂r(shí)有慣性，限制了切削速度的提高，并且在回程時(shí)不切削，所以刨削加工生產(chǎn)效率低。但刨削所需的機(jī)床、刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造安裝方便，調(diào)整容易，通用性強(qiáng)。因此在單件、小批生產(chǎn)中，特別是加工狹長(zhǎng)平面時(shí)被廣泛應(yīng)用。 當(dāng)前，普遍采用寬刃刀精刨代替刮研，能取得良好的效果。采用寬刃刀精刨，切削速度較低（2 ～ 5m / min ），加工余量小（預(yù)刨余量 0.08 ～ 0.12 m

26、m ，終刨余量 0.03 ～ 0.05 mm ），工件發(fā)熱變形小，可獲得較小的表面粗糙度值（Ra值為 0.8 ～ 0.25 μm）和較高的加工精度（直線(xiàn)度為 002 / 1000 ），且生產(chǎn)率也較高。圖8-4所示為寬刃精刨刀．前角為 －100 ～ －150 有擠光作用；后角為50，可增加后面支承，防止振動(dòng)；刃傾角為 30 ～ 50 。加工時(shí)用煤油作切削液。 二、鐵削 銑削是平面加工中應(yīng)用最普遍的一種方法，利用各種銑床、銑刀和附件，可以銑削平面、溝槽、弧形面、螺旋槽、齒輪、凸輪和特形面，如圖8-5所示。一般經(jīng)粗銑、精銑后，尺寸精度可達(dá) IT9 ～ IT7，表面粗糙度 Ra 值可達(dá) 12.5

27、～ 0.63 μm 。 銑削的主運(yùn)動(dòng)是銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是工件的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。圖8-6所示為圓柱銑刀和面銑刀的切削運(yùn)動(dòng)。 （一）銑削的工藝特征及應(yīng)用范圍 銑刀由多個(gè)刀齒組成，各刀齒依次切削，沒(méi)有空行程，而且銑刀高速回轉(zhuǎn)，因此與刨削相比，銑削生產(chǎn)率高于刨削，在中批以上生產(chǎn)中多用銑削加工平面。當(dāng)加工尺寸較大的平面時(shí)，可在龍門(mén)銑床上，用幾把銑刀同時(shí)加工各有關(guān)平面，這樣，既可保證平面之間的相互位置精度，也可獲得較高的生產(chǎn)率。銑削工藝特點(diǎn)如下。 1．生產(chǎn)效率高但不穩(wěn)定 由于銑削屬于多刃切削，且可選用較大的切削速度，所以銑削效率較高。但由于各種原因易導(dǎo)致刀齒負(fù)荷不均勻，磨損不一致從而引

28、起機(jī)床的振動(dòng)，造成切削不穩(wěn)，直接影響工件的表面粗糙度。 2．?dāng)嗬m(xù)切削 銑刀刀齒切入或切出時(shí)產(chǎn)生沖擊，一方面使刀具的壽命下降，另一方面引起周期性的沖擊和振動(dòng)。但由于刀齒間斷切削，工作時(shí)間短，在空氣中冷卻時(shí)間長(zhǎng)，故散熱條件好，有利于提高銑刀的耐用度。 3．半封閉切削 由于銑刀是多齒刀具，刀齒之間的空間有限，若切屑不能順利排出或沒(méi)有足夠的容屑槽，則會(huì)影響銑削質(zhì)量或造成銑刀的破損。所以選擇銑刀時(shí)要把容屑槽當(dāng)作一個(gè)重要因素考慮。 （二）銑削用量四要素 如圖8-7所示，銑削用量四要素如下。 1 銑削速度 銑削速度指銑刀旋轉(zhuǎn)時(shí)的切削速度。 式中： υc ― 銑削速度， m / mi

29、n ; do ― 銑刀直徑， mm ; n ― 銑刀轉(zhuǎn)速， r: / min 2．進(jìn)給量 進(jìn)給量指工件相對(duì)銑刀移動(dòng)的距離，分別用三種方法表示： ① 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 f ，指銑刀每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，工件與銑刀的相對(duì)位移量，單位為 m ／ r ② 每齒進(jìn)給量 fz ，指銑刀每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)刀齒，工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對(duì)位移量，單位為 mm / z 。 ③ 進(jìn)給速度 υf ，指單位時(shí)間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對(duì)位移量，單位為 mm / min 。通常情況下，銑床加工時(shí)的進(jìn)給量均指進(jìn)給速度υf 。三者之間的關(guān)系為： 式中： z ― 銑刀齒數(shù)； n ― 銑刀轉(zhuǎn)數(shù)， r / min 。

30、 3．銑削深度 銑削深度。p指平行于銑刀軸線(xiàn)方向測(cè)量的切削層尺寸。 4．銑削寬度 銑削寬度。指垂直于銑刀軸線(xiàn)并垂直于進(jìn)給方向度量的切削層尺寸。 （三）銑削方式及其合理選用 1．銑削方式的選用 銑削方式是指銑削時(shí)銑刀相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。 （1）周銑法（圓周銑削方式）。周銑法銑削工件時(shí)有兩種方式，即逆銑與順銑。銑削時(shí)若銑刀旋轉(zhuǎn)切人工件的切削速度方向與工件的進(jìn)給方向相反稱(chēng)為逆銑，反之則稱(chēng)為順銑。 ① 逆銑。如圖8-8（a）所示，切削厚度從零開(kāi)始逐漸增大，當(dāng)實(shí)際前角出現(xiàn)負(fù)值時(shí)，刀齒在加工表面上擠壓、滑行，不能切除切屑，既增大了后刀面的磨損，又使工件表面產(chǎn)生較嚴(yán)重的冷硬層。當(dāng)下一個(gè)刀

31、齒切人時(shí)，又在冷硬層表面上擠壓、滑行，更加劇了銑刀的磨損，同時(shí)工件加工后的表面粗糙度值也較大。逆銑時(shí)，銑刀作用于工件上的縱向分力Ff總是與工作臺(tái)的進(jìn)給方向相反，使得工作臺(tái)絲杠與螺母之間沒(méi)有間隙，始終保持良好的接觸，從而使進(jìn)給運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)；但是，垂直分力 FfN 的方向和大小是變化的，并且當(dāng)切削齒切離工件時(shí)， FfN 向上，有挑起工件的趨勢(shì)，引起工作臺(tái)的振動(dòng)，影響工件表面的粗糙度。 ② 順銑。如圖8-8（b）所示，刀齒的切削厚度從最大開(kāi)始，避免了擠壓、滑行現(xiàn)象，并且垂直分力 FfN 始終壓向工作臺(tái)從而使切削平穩(wěn)，提高銑刀耐用度和加工表面質(zhì)量；但縱向分力 Ff 與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向相同，若銑床工作臺(tái)絲杠

32、與螺母之間有間隙，則會(huì)造成工作臺(tái)竄動(dòng)，使銑削進(jìn)給量不勻，嚴(yán)重時(shí)會(huì)打刀。因此，若銑床進(jìn)給機(jī)構(gòu)中沒(méi)有絲杠和螺母消除間隙機(jī)構(gòu)，則不能采用順銑。 （2）端銑削方式。端銑有對(duì)稱(chēng)端銑、不對(duì)稱(chēng)逆銑和不對(duì)稱(chēng)順銑三種方式。 ① 對(duì)稱(chēng)銑削。如圖8-9（a）所示，銑刀軸線(xiàn)始終位于工件的對(duì)稱(chēng)面內(nèi)，它切人、切出時(shí)切削厚度相同，有較大的平均切削厚度。一般端銑多用此種銑削方式，尤其適用于銑削淬硬鋼。 ② 不對(duì)稱(chēng)逆銑。如圖8-9（b）所示，銑刀偏置于工件對(duì)稱(chēng)面的一側(cè)，它切人時(shí)切削厚度最小，切出時(shí)切削厚度最大。這種加工方法，切人沖擊較小，切削力變化小，切削過(guò)程平穩(wěn)，適用于銑削普通碳鋼和高強(qiáng)度低合金鋼，并且加工表面粗糙

33、度值小刀具耐用度較高。 ③ 不對(duì)稱(chēng)順銑。如圖8-9（c）所示，銑刀偏置于工件對(duì)稱(chēng)面的一側(cè)，它切出時(shí)切削厚度最小，這種銑削方法適用于加工不銹鋼等中等強(qiáng)度和高塑性的材料。 2．銑削用量的選擇 銑削用量的選擇原則是“在保證加工質(zhì)量的前提下，充分發(fā)揮機(jī)床工作效能和刀具切削性能”。在工藝系統(tǒng)剛性所允許的條件下首先應(yīng)盡可能選擇較大的銑削深度 ap 和銑削寬度 ac ；其次選擇較大的每齒進(jìn)給量fz；最后根據(jù)所選定的耐用度計(jì)算銑削速度υc 。 （1）銑削探度 ap 和銑削寬度 ac 。的選擇。對(duì)于端銑刀，選擇吃刀量的原則是：當(dāng)加工余量 ≤ 8mm ，且工藝系統(tǒng)剛度大，機(jī)床功率足夠時(shí)，留出半精銑余量

34、 0.5 ～ 2mm 以后，應(yīng)盡可能一次去除多余余量；當(dāng)余量＞ 8mm 時(shí)，可分兩次或多次走刀。銑削寬度和端銑刀直徑應(yīng)保持以下關(guān)系： 對(duì)于圓柱銑刀，銑削深度 ap 應(yīng)小于銑刀長(zhǎng)度，銑削寬度ac 。的選擇原則與端銑刀銑削深度的選擇原則相同。 （2）進(jìn)給量的選擇。每齒進(jìn)給量幾是衡量銑削加工效率水平的重要指標(biāo)。粗銑時(shí) fz 主要受切削力的限制，半精銑和精銑時(shí)，人主要受表面粗糙度限制。 fz 推薦值見(jiàn)表8-1。 （3）銑削速度υc 的確定。銑削速度的確定可查銑削用量手冊(cè)，如 《 機(jī)械加工工藝人員手冊(cè) 》 等。 3．銑刀的選擇 銑刀直徑通常根據(jù)銑削用量選擇，一些常用銑刀的選擇方法見(jiàn)表8-2

35、和表8-3 。 注：如 ap 和ac不能同時(shí)與表中數(shù)值統(tǒng)一，而 ap（圓柱銑刀）或ac（端銑刀）選擇銑刀義較大時(shí)，主要應(yīng)根據(jù) ap（圓柱銑刀）或 ac（端銑刀）選擇銑刀直徑。 三、磨削 平面磨削與其他表面磨削一樣具有切削速度高、進(jìn)給量小、尺寸精度易于控制及能獲得較小的表面粗糙度值等特點(diǎn)，加工精度一般可達(dá) IT7 ～ T5 級(jí)，表面粗糙度 Ra 值可達(dá) 1.6 ～ 0.2 μm 。平面磨削的加工質(zhì)量比刨削和銑削都高，而且還可以加工淬硬零件。因而多用于零件的半精加工和精加工。生產(chǎn)批量較大時(shí)，箱體的平面常用磨削來(lái)精加工。 在工藝系統(tǒng)剛度較大的平面磨削時(shí)，可采用強(qiáng)力磨削，不僅能

36、對(duì)高硬度材料和淬火表面進(jìn)行精加工，而且還能對(duì)帶硬皮、余量較均勻的毛坯平面進(jìn)行粗加工。同時(shí)平面磨削可在電磁工作平臺(tái)上同時(shí)安裝多個(gè)零件，進(jìn)行連續(xù)加工，因此，在精加工中對(duì)需保持一定尺寸精度和相互位置精度的中小型零件的表面來(lái)說(shuō)，不僅加工質(zhì)量高，而且能獲得較高的生產(chǎn)率。 平面磨削方式有平磨和端磨兩種。 1．平磨 如圖8-10（a）所示，砂輪的工作面是圓周表面，磨削時(shí)砂輪與工件接觸面積小，發(fā)熱小、散熱快、排屑與冷卻條件好，因此可獲得較高的加工精度和表面質(zhì)量，通常適用于加工精度要求較高的零件。但由于平磨采用間斷的橫向進(jìn)給，因而生產(chǎn)率較低。 2．端磨 如圖8-10（b）所示，砂輪工作面是端面。磨

37、削時(shí)磨頭軸伸出長(zhǎng)度短，剛性好，磨頭又主要承受軸向力，彎曲變形小，因此可采用較大的磨削用量。砂輪與工件接觸面積大，同時(shí)參加磨削的磨粒多，故生產(chǎn)率高，但散熱和冷卻條件差，且砂輪端面沿徑向各點(diǎn)圓周速度不等而產(chǎn)生磨損不均勻，故磨削精度較低。一般適用于大批生產(chǎn)中精度要求不太高的零件表面加工，或直接對(duì)毛坯進(jìn)行粗磨。為減小砂輪與工件接觸面積，將砂輪端面修成內(nèi)錐面形，或使磨頭傾斜一微小的角度，這樣可改善散熱條件，提高加工效率。磨頭傾斜磨出的平面中間略成凹形，但由于傾斜角度很小，下凹量極微。 磨削薄片工件時(shí)，由于工件剛度較差，工件翹曲變形較為特殊。變形的主要原因有兩個(gè)。 （l）工件在磨削前已有撓曲度（淬火變

38、形）。當(dāng)工件在電磁工作臺(tái)上被吸緊時(shí)，在磁力作用下被吸平，但磨削完畢松開(kāi)后，又恢復(fù)原形，如圖8-11（a）所示。針對(duì)這種情況，可以減小電磁工作臺(tái)的吸力，吸力大小只需使工件在磨削時(shí)不打滑即可，以減小工件的變形。還可在工件與電磁工作臺(tái)之間墊人一塊很薄的紙或橡皮（0.5mm 以下），工件在電磁工作臺(tái)上吸緊時(shí)變形就能減小，因而可得到平面度較高的平面，如圖8-11（b）所示。 ( 2 ）工件磨削受熱產(chǎn)生撓曲。磨削熱使工件局部溫度升高上層熱下層冷，工件就會(huì)突起，如兩端被夾住不能自由伸展，工件勢(shì)必產(chǎn)生翹曲。針對(duì)這種情況，可用開(kāi)槽砂輪進(jìn)行磨削。由于工件和砂輪間斷接觸改善了散熱條件，而且工件受熱時(shí)間縮短，溫

39、度升高緩慢。磨削過(guò)程中采用充足的冷卻液也能收到較好的效果。 四、平面的光整加工 對(duì)于尺寸精度和表面粗糙度要求很高的零件，一般都要進(jìn)行光整加工。平面的光整加工方法很多，一般有研磨、刮研、超精加工、拋光。下面分別介紹研磨和刮研。 （一）研磨 研磨加工是應(yīng)用較廣的一種光整加工。加工后精度可達(dá) IT5 級(jí)，表面粗糙度 Ra 值可達(dá) 0.1 ～ 0.006 μm 。既可加工金屬材料，也可加工非金屬材料。 研磨加工時(shí)，在研具和工件表面間存在分散的細(xì)粒度砂粒（磨料和研磨劑），在兩者之間施加一定的壓力，并使其產(chǎn)生復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這樣經(jīng)過(guò)砂粒的磨削和研磨劑的化學(xué)、物理作用，在工件表面上去掉極薄的一層，

40、獲得很高的精度和較小的表面粗糙度。 研磨的方法按研磨劑的使用條件分以下三類(lèi)： 1．干研磨 研磨時(shí)只需在研具表面涂以少量的潤(rùn)滑附加劑。如圖8-12（a）所示，砂粒在研磨過(guò)程中基本固定在研具上，它的磨削作用以滑動(dòng)磨削為主。這種方法生產(chǎn)率不高，但可達(dá)到很高的加工精度和較小的表面粗糙度值（Ra 值為 0.02 ～ 0.01 μm ）。 2．濕研磨 在研磨過(guò)程中將研磨劑涂在研具上，用分散的砂粒進(jìn)行研磨。研磨劑中除砂粒外還有煤油、機(jī)油、油酸、硬脂酸等物質(zhì)。在研磨過(guò)程中，部分砂粒存在于研具與工件之間，如圖8-12（b）所示。此時(shí)砂粒以滾動(dòng)磨削為主，生產(chǎn)率高，表面粗糙度 Ra 值為 0.04 ～ 0

41、.02μm ，一般作粗加工用，但加工表面一般無(wú)光澤。 3．軟磨粒研磨 在研磨過(guò)程中，用氧化鉻作磨料的研磨劑涂在研具的工作表面，由于磨料比研具和工件軟，因此研磨過(guò)程中磨料懸浮于工件與研具之間，主要利用研磨劑與工件表面的化學(xué)作用，產(chǎn)生很軟的一層氧化膜，凸點(diǎn)處的薄膜很容易被磨料磨去。此種方法能得到極細(xì)的表面粗糙度（Ra為 0.02 ～ 0.01 μm ）。 （二）刮研 刮研平面用于未淬火的工件，它可使兩個(gè)平面之間達(dá)到緊密接觸，能獲得較高的形狀和位置精度，加工精度可達(dá) IT7 級(jí)以上，表面粗糙度Ra值為 0.8 ～ 0.1 μm 。刮研后的平面能形成具有潤(rùn)滑油膜的滑動(dòng)面，因此能減少相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面

42、間的磨損和增強(qiáng)零件接合面間的接觸剛度。刮研表面質(zhì)量是用單位面積上接觸點(diǎn)的數(shù)目來(lái)評(píng)定的，粗刮為 1 ～ 2 點(diǎn)/cm2，半精刮為 2 ～ 3 點(diǎn)／cm2 ，精刮為 3 ～ 4 點(diǎn)/cm2。 刮研勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)率低；但刮研所需設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間短，刮研力小，發(fā)熱小，變形小，加工精度和表面質(zhì)量高。此法常用于單件小批生產(chǎn)及維修工作中。 五、平面加工方案及其選擇 表3-16為常用平面加工方案。應(yīng)根據(jù)零件的形狀、尺寸、材料、技術(shù)要求和生產(chǎn)類(lèi)型等情況正確選擇平面加工方案。 參考文獻(xiàn) 1. 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 陳立德主編 高等教育出版社2000年8月第一版 2. 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》陳立德主編

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