機(jī)械零件加工工藝的分析與研究.doc

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目 錄 摘 要 2 一、 機(jī)械零件加工工藝概述 3 （1）、機(jī)械零件加工工藝概述 3 （2）、機(jī)械零件加工工藝特征 3 二、各種主要機(jī)械零件的加工工藝分析 4 （1）軸類(lèi)零件的加工工藝分析 4 1.1軸類(lèi)零件的毛坯和材料 4 1.2軸類(lèi)零件一般加工要求及方法 4 1.3軸類(lèi)零件加工的工藝分析 5 1.4軸類(lèi)零件加工分析 5 1.5切削用量和走刀順序 5 1.6保證加工精度的方法 6 （2）箱體類(lèi)零件的加工工藝分析 6 2.1箱體類(lèi)零件的技術(shù)要求分析 6 2.2箱體類(lèi)零件的加工工藝過(guò)程 6 2.3箱體類(lèi)零件的加工工藝過(guò)程分析 6 （3）齒輪零件的加工工藝分析 7 3.1普通精度齒輪加工工藝分析 7 3.2齒輪加工工藝過(guò)程分析 7 三、 機(jī)械加工工藝對(duì)加工精度的影響 8 （1） 熱變形對(duì)加工精度的影響 8 （2）受力變形對(duì)加工精度的影響 8 （3）幾何精度對(duì)加工精度的影響 8 結(jié) 語(yǔ) 9 參考文獻(xiàn) 9 致 謝 10 機(jī)械零件加工工藝的分析與研究 摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)成為零件加工的主要工具之一，解決了機(jī)械制造中常規(guī)加工技術(shù)無(wú)法解決復(fù)雜型面零件的加工，使機(jī)械制造的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的階段。本文通過(guò)對(duì)機(jī)械零件加工工藝的研究，針對(duì)常見(jiàn)的機(jī)械零件的加工，進(jìn)行了工藝方案的分析，確定主要常見(jiàn)零件的加工方法等，希望通過(guò)對(duì)本文的研究，能夠?qū)C(jī)械零件加工工藝起到一定的幫助。 關(guān)鍵詞 ： 機(jī)械零件 加工 工藝 分析 1、 機(jī)械零件加工工藝概述 （1）、機(jī)械零件加工工藝概述 1.確定毛坯在加工機(jī)械零件之前首先要選料、確定毛坯。正確選擇毛坯的刪選加工方法，這樣有利于提高機(jī)械零件加工的合格率和利用率。在選擇毛坯時(shí)，應(yīng)考慮零件的復(fù)雜程度、生產(chǎn)批量的大小、技術(shù)要求等方面的因素。在通常情況下，主要應(yīng)以生產(chǎn)類(lèi)型來(lái)決定。 　　2.對(duì)零件進(jìn)行工藝分析。本環(huán)節(jié)主要包括以下幾點(diǎn)內(nèi)容：第一、分析零件的材質(zhì)、熱處理及機(jī)械加工的工藝性;第二、分析零件主要加工尺寸、類(lèi)型等方面的內(nèi)容;第三、分析加工零件的作用及技術(shù)要求。 　　3.制訂機(jī)械加工工藝路線。本環(huán)節(jié)主要包括以下幾點(diǎn)內(nèi)容：第一、制訂工藝路線;第二、選擇定位基準(zhǔn);第三、確定各表面的加工方法。 　　4.選擇機(jī)床及工、夾、量、刃具。加工不同的機(jī)械零件要對(duì)機(jī)床以及相關(guān)工具進(jìn)行調(diào)試與校準(zhǔn)，爭(zhēng)取做到開(kāi)工前的設(shè)備準(zhǔn)備充足，以免出現(xiàn)加工過(guò)程中的失誤與材料浪費(fèi)。 （2）、機(jī)械零件加工工藝特征 　　對(duì)零件的特征進(jìn)行全面、系統(tǒng)而準(zhǔn)確地分類(lèi)有著重要的意義，它可以以使工作人員能夠更加方便地獲取零件的工藝和制造方面的信息等。因此，對(duì)零件特征的分類(lèi)要具有以下的要求。第一，不同的特征之間要存在相互聯(lián)系;第二，特征分類(lèi)覆蓋面要廣，特征描述要體現(xiàn)高效、簡(jiǎn)易。本文從加工的角度來(lái)對(duì)零件的特征進(jìn)行了合理的分類(lèi)，主要分為形狀特征、材料特征、精度特征、工藝特征、制造資源特征。 　　第一，形狀特征，它是零件的加工特征中最主要的、種類(lèi)最多的特征， 主要是用來(lái)描述零件中具有一定功能的幾何形狀。第二，材料特征，主要用于材料的類(lèi)型、熱處理要求與硬度值等信息的描述。第三，精度特征， 用于描述加工零件的尺寸公差、形狀公差、位置公差和表面粗糙度等方面的信息。第四，工藝特征，主要是對(duì)工序步驟、裝夾定位、切削用量、加工余量和走刀路線等工藝規(guī)則的信息集合。第五，制造資源特征，是對(duì)機(jī)床設(shè)備、定位和夾具裝置的資源集合。 二、各種主要機(jī)械零件的加工工藝分析 （1）軸類(lèi)零件的加工工藝分析 軸類(lèi)零件是旋轉(zhuǎn)體零件，所以，這種類(lèi)型的零件在加工過(guò)程中是經(jīng)常遇到的零件之一。根據(jù)軸類(lèi)零件結(jié)構(gòu)形狀的不同，它可分為空心軸、階梯軸、光軸和曲軸等?，F(xiàn)將軸類(lèi)零件的加工工藝分析如下。 1. 1軸類(lèi)零件的毛坯和材料 　第一，軸類(lèi)零件的毛坯。 大型軸或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸采用鑄件，常用圓棒料和鍛件。根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。 第二，軸類(lèi)零件的材料。軸類(lèi)零件材料是由很多種類(lèi)型組成的，常用的有45鋼、軸承鋼GCr15、低碳合金鋼、彈簧鋼65Mn等。 1.2軸類(lèi)零件一般加工要求及方法 　第一，軸類(lèi)零件加工工藝規(guī)程注意點(diǎn)。工藝規(guī)程制訂得是否合理，直接影響到勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。在制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程中，須注意以下幾點(diǎn)。一是零件圖工藝分析，要研究產(chǎn)品裝配圖，要做好技術(shù)要求的相關(guān)準(zhǔn)備工作；二是精基準(zhǔn)選擇，盡可能選設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或裝配基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，使定位基準(zhǔn)與測(cè)量基準(zhǔn)重合；三是粗基準(zhǔn)選擇，選牢固可靠表面為粗基準(zhǔn)，應(yīng)選非加工表面作為粗基準(zhǔn)。同時(shí)，粗基準(zhǔn)不可重復(fù)使用；四是滲碳件加工工藝路線，一定要做到加工順序正確。因此，在制訂工藝規(guī)程時(shí)，盡量采用先進(jìn)加工方法，制訂出合理的工藝規(guī)程。 第二，軸類(lèi)零件加工工藝方法概述。軸類(lèi)零件加工工藝方法主要包括以下幾點(diǎn)：一是采用車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸的車(chē)刀。一般車(chē)刀前角和主偏角較大，精車(chē)用刀常有一定的負(fù)刃傾角，以減小徑向振動(dòng)和彎曲變形，使切屑流向待加工面。二是采用反向進(jìn)給。這樣刀具施加于工件上的進(jìn)給力方向朝向尾座，大大減少了由于工件伸長(zhǎng)造成的彎曲變形。三是采用跟刀架。 采用跟刀架能抵消加工時(shí)徑向切削分力的影響，使跟刀架的中心與機(jī)床頂尖中心保持一致，從而減少切削振動(dòng)和工件變形。四是改進(jìn)工件的裝夾方法。在高速、大用量切削時(shí)，有使工件脫離頂尖的危險(xiǎn)。采用卡拉法可避免這種現(xiàn)象的產(chǎn)生。 第三，軸類(lèi)零件加工順序的幾個(gè)問(wèn)題。處理好基準(zhǔn)定位之后，我們還需要注意加工順序的幾個(gè)問(wèn)題：一是銑花鍵和鍵槽等次要表面的加工一般安排在精車(chē)外圓之后;二是深孔加工應(yīng)安排在調(diào)質(zhì)后進(jìn)行，可以有效避免熱處理變形對(duì)孔的形狀的影響;三是數(shù)控車(chē)削加工，采用數(shù)控加工設(shè)備為生產(chǎn)的現(xiàn)代化提供了基礎(chǔ)，數(shù)控車(chē)削加工既提高了加工精度，又保證了生產(chǎn)的高效率;四是外圓表面的加工順序，應(yīng)先加工大直徑的外圓，然后加工小直徑外圓。 1.3軸類(lèi)零件加工的工藝分析 第一，軸類(lèi)零件加工的工藝路線。軸類(lèi)零件加工的工藝路線主要為：一是粗車(chē)―半精車(chē)―精車(chē);二是粗車(chē)―半精車(chē)―粗磨―精磨;三是粗車(chē)―半精車(chē)―精車(chē)―金剛石車(chē);四是粗車(chē)―半精―粗磨―精磨―光整加工。 第二，典型加工工藝路線。主要為：毛坯及其熱處理―預(yù)加工―車(chē)削外圓―銑鍵槽―（花鍵槽、溝槽）―熱處理―磨削―終檢。 第三，軸類(lèi)零件加工的定位基準(zhǔn)和裝夾。主要包括以下幾點(diǎn)：一是以工件的中心孔定位。中心孔不僅是車(chē)削時(shí)的定為基準(zhǔn)，又符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。二是以外圓和中心孔作為定位基準(zhǔn)。這種定位方法能承受較大的切削力矩，是軸類(lèi)零件最常見(jiàn)的一種定位方法。三是以帶有中心孔的錐堵作為定位基準(zhǔn)。錐堵和錐套心軸上的中心孔即是其本身制造的定位基準(zhǔn)，又是空心軸外圓精加工的基準(zhǔn)。生產(chǎn)中，錐堵安裝后一般不得拆下和更換，直至加工完畢。四是以兩外圓表面作為定位基準(zhǔn)，可消除基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。在加工空心軸的內(nèi)孔時(shí)，可用軸的兩外圓表面作為定位基準(zhǔn)。 1.4軸類(lèi)零件加工分析 　第一，零件設(shè)備的選擇。數(shù)控車(chē)床具有加工精度高、剛性良好，能夠加工尺寸精度要求較高的零件，能方便和精確地進(jìn)行人工補(bǔ)償和自動(dòng)補(bǔ)償。根據(jù)零件的工藝要求，一般可以選擇采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)形式半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。這類(lèi)車(chē)床設(shè)置三爪自定心卡盤(pán)，適合車(chē)削較長(zhǎng)的軸類(lèi)零件。 第二，零件毛坯、材料的分析。①材料的分析。塑性、提供冷切削加工、強(qiáng)度、硬度、機(jī)械性能都跟工件的材料有關(guān)，所以選擇適合的零件毛坯、材料是非常關(guān)鍵的。②毛坯的分析。軸類(lèi)零件的毛坯有棒料、鍛件和鑄件三種。鑄件：適用于形狀復(fù)雜的毛坯。鍛件：適用與零件強(qiáng)度較高，形狀較簡(jiǎn)單的零件。 第三，確定工件的定位與夾具方案。在裝夾工件時(shí)，應(yīng)考慮以下幾種因素：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要滿足精度要求;抵抗切削力由足夠的剛度;易于定位和裝夾;盡可能采用通用夾具，必須時(shí)才設(shè)計(jì)制造專(zhuān)用夾具;易于切削的清理。 1.5切削用量和走刀順序 　第一，零件設(shè)備的選擇。數(shù)控車(chē)床具有加工精度高、剛性良好，能夠加工尺寸精度要求較高的零件，能方便和精確地進(jìn)行人工補(bǔ)償和自動(dòng)補(bǔ)償。根據(jù)零件的工藝要求，一般可以選擇采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)形式半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。這類(lèi)車(chē)床設(shè)置三爪自定心卡盤(pán)，適合車(chē)削較長(zhǎng)的軸類(lèi)零件。 第二，零件毛坯、材料的分析。①材料的分析。塑性、提供冷切削加工、強(qiáng)度、硬度、機(jī)械性能都跟工件的材料有關(guān)，所以選擇適合的零件毛坯、材料是非常關(guān)鍵的。②毛坯的分析。軸類(lèi)零件的毛坯有棒料、鍛件和鑄件三種。鑄件：適用于形狀復(fù)雜的毛坯。鍛件：適用與零件強(qiáng)度較高，形狀較簡(jiǎn)單的零件。 第三，確定工件的定位與夾具方案。在裝夾工件時(shí)，應(yīng)考慮以下幾種因素：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要滿足精度要求;抵抗切削力由足夠的剛度;易于定位和裝夾;盡可能采用通用夾具，必須時(shí)才設(shè)計(jì)制造專(zhuān)用夾具;易于切削的清理。 1.6保證加工精度的方法 采取相應(yīng)的誤差預(yù)防或誤差補(bǔ)償?shù)扔行У墓に嚳梢钥刂茖?duì)零件加工精度的影響。 第一，采用合適的切削液。切削液主要包括非水溶性切削液和水溶性切削液。 第二，刀具半徑的選定。一是刀具較小時(shí)不能用較大的切削量加工。二是刀具的半徑R比工件轉(zhuǎn)角處半徑大時(shí)不能加工 （2）箱體類(lèi)零件的加工工藝分析 2.1箱體類(lèi)零件的技術(shù)要求分析 第一，表面粗糙度。一般箱體零件裝配基面表面粗糙度為1.6μm，主要孔表面粗糙度為0.8μm。 第二，孔與平面間的位置精度。一般箱體零件主軸孔中心線對(duì)裝配基面的平行度誤差為0.04mm。 第三，孔系的技術(shù)要求。對(duì)孔軸線間的尺寸精度、平行度、垂直度誤差等，均應(yīng)有較高的要求?？椎膸缀涡螤钫`差控制在尺寸公差范圍之內(nèi)。 第四，平面的精度要求。 2.2箱體類(lèi)零件的加工工藝過(guò)程 箱體零件的典型加工路線為：平面加工-孔系加工-次要面加工 2.3箱體類(lèi)零件的加工工藝過(guò)程分析 第一，箱體加工定位基準(zhǔn)的選擇。一是粗基準(zhǔn)的選擇。一般宜選箱體的重要孔的毛坯孔作粗基準(zhǔn)。由于鑄造時(shí)內(nèi)壁和軸孔是同一個(gè)型心澆鑄的，因此實(shí)際生產(chǎn)中，一般以軸孔為粗基準(zhǔn)。二是精基準(zhǔn)的選擇。精基準(zhǔn)的選擇一般優(yōu)先考慮基準(zhǔn)重合原則和基準(zhǔn)同一原則。 第二，主要表面的加工方法選擇。一是箱體的主要加工表面有平面和軸承支承孔。二是箱體上公差等級(jí)為IT 7級(jí)精度的軸承支承孔，一般需要經(jīng)過(guò)3～4次加工。箱體平面的粗加工和半精加工主要采用刨削和銑削，也可采用車(chē)削。當(dāng)孔的加工精度超過(guò)IT 6級(jí)，還應(yīng)增加一道精密加工工序。 第三，箱體加工順序的安排。一是先面后孔的原則。由于箱體上的孔分布在平面上，所以先加工平面對(duì)孔加工有利。二是先主后次的原則。對(duì)于次要孔與主要孔相交的孔系，必須先完成主要孔的精加工，再加工次要孔。三是孔系的數(shù)控加工。車(chē)床主軸箱體的孔系也可選擇在臥式加工中心上加工，因?yàn)樗鼫p少了裝夾次數(shù)，提高了生產(chǎn)率。 （3）齒輪零件的加工工藝分析 3.1普通精度齒輪加工工藝分析 齒輪加工工藝與加工過(guò)程還是比較繁瑣的，在加工過(guò)程中可以分為若干個(gè)加工環(huán)節(jié)。一般情況下，加工的第一階段是齒坯最初進(jìn)入機(jī)械加工的階段，這個(gè)階段雖然處于初加工，但是卻很關(guān)鍵。第二階段是齒形的加工。這個(gè)階段的加工是保證齒輪加工精度的關(guān)鍵階段。加工的第三階段是熱處理階段。在這個(gè)階段中主要對(duì)齒面的淬火處理。加工的最后階段是齒形的精加工階段。在這個(gè)階段中首先應(yīng)對(duì)定位基準(zhǔn)面進(jìn)行修整，以修整過(guò)的基準(zhǔn)面定位進(jìn)行齒形精加工，可以使定位準(zhǔn)確可靠，以達(dá)到精加工的目的。 3.2齒輪加工工藝過(guò)程分析 第一，基準(zhǔn)的選擇。一般基準(zhǔn)的選擇可分為：對(duì)于空心軸，用兩端孔口的斜面定位;帶軸齒輪主要采用頂點(diǎn)孔定位;孔徑大時(shí)則采用錐堵。對(duì)帶孔齒輪在齒面加工時(shí)常采用以下兩種定位、夾緊方式。為了減少齒輪加工過(guò)程中的定位誤差，在加工齒輪時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：一是需要加工的齒輪定位端面與定位孔或外圓應(yīng)在一次裝夾中加工出來(lái);二是需要加工的齒輪在內(nèi)孔定位時(shí)，其配合間隙應(yīng)近可能減少，以利于精確度的提高;三是需要加工的齒輪、車(chē)床應(yīng)選擇基準(zhǔn)重合、統(tǒng)一的定位方式。 第二，齒輪毛坯零件的加工處理。齒輪零件的加工應(yīng)注意對(duì)其毛坯的加工處理，在這一環(huán)節(jié)過(guò)程中我們要注意以下幾點(diǎn)：一是當(dāng)齒輪毛坯零件以齒頂圓直徑作為測(cè)量基準(zhǔn)時(shí)，必須嚴(yán)格控制齒頂圓的尺寸精度。二是保證齒輪毛坯零件定位端面和定位孔或外圓相互的垂直度。三是需要提高齒輪內(nèi)孔的制造精度，減小與夾具心軸的配合間隙。 第三，齒形及齒端加工。齒形加工方案的選擇取決齒輪精度等級(jí)、設(shè)備條件、表面粗糙度、硬度等。齒輪的齒端加工有倒圓、倒尖、倒棱和去毛刺等方式。齒端加工必須在淬火之前進(jìn)行，通常都在滾（插）齒之后，剃齒之前安排齒端加工。 3、 機(jī)械加工工藝對(duì)加工精度的影響 （1）熱變形對(duì)加工精度的影響 有三種熱變形會(huì)對(duì)加工精度產(chǎn)生較大的影響：第一種，刀具熱變形對(duì)加工精度的影響。降低刀具熱變形常會(huì)使用以下兩個(gè)方法：一是在刀具上涂抹潤(rùn)滑劑;二是選用合理的切削參數(shù)。第二種，機(jī)床熱變形對(duì)加工精度的影響。所以女要采取相應(yīng)措施降低因機(jī)床熱變形對(duì)加工精度的影響。第三種，工件熱變形對(duì)加工精度的影響。 （2）受力變形對(duì)加工精度的影響 解決這類(lèi)問(wèn)題的方法是適當(dāng)?shù)販p小作用在工藝系統(tǒng)上的外力，增加工藝系統(tǒng)的剛度，這樣就可適當(dāng)緩解外力對(duì)加工工藝系統(tǒng)的影響。 （3）幾何精度對(duì)加工精度的影響 在對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行切削加工工藝時(shí)，主軸往往會(huì)出現(xiàn)回轉(zhuǎn)誤差，這種誤差會(huì)影響零件的加工精度。除此之外，刀具也會(huì)出現(xiàn)同樣的問(wèn)題。所以，機(jī)床和刀具在使用的過(guò)程中要進(jìn)行定期的檢查。 結(jié) 語(yǔ) 在機(jī)械零件制造業(yè)中，其組成零件的材料、結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求各不相同，各種工具的用途和性能也不同。所以，各種零件的加工工藝是不同的。在各種零件中，最常見(jiàn)的有齒輪類(lèi)、箱體類(lèi)和軸類(lèi)零件等，本文通過(guò)對(duì)這幾種常見(jiàn)的機(jī)械零件加工工藝進(jìn)行了分析與研究 參考文獻(xiàn) 　　[1]劉劍峰.薄壁零件加工工藝研究[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用， 2012. 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