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标题:教你如何有质且精准的绘制机械加工工艺规程卡片

lilyan

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发表于:2018-10-17 16:33:00楼主

一、设计任务

如图所示的某挖掘机减速器中间轴简图。该轴材料为20CrMnTi,进行渗碳淬火处理,渗碳层深度为0.8~1.2㎜,淬火硬度为HRC58~62。在中批生产条件下制订该轴加工工艺过程。


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二、 零件工艺过程分析与计算

(一)、分析研究产品的装配图和零件图

1、审查图纸的完整性和正确性

2、分析零件的技术要求

(1)尺寸精度的分析:

轴类零件的支承轴颈一般与轴承配合,是轴类零件的主要表面,通常对其尺寸精度要求较高,为IT5~IT7。如挖掘机减速器中间轴的Φ40k5、Φ50h5、Φ25h6等;其它尺寸相对而言精度要求低些。

(2)形状精度的分析:

轴类零件的形状精度主要是指支承轴颈的圆度、圆柱度,一般应将其限制在尺寸公差范围内(本例即如此),对形状精度要求高的轴,应在图样上标注其形状公差。

(3)位置精度的分析:

轴的位置精度主要有轴颈之间的同轴度或跳动度(本例两处对基准A-B的跳动度0.016),定位端面与轴线的垂直度(本例Φ25h6轴颈左端面对基准A-B的垂直度0.03),键槽对轴线的对称度等。

(4)表面粗糙度的分析:

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3、审查零件材料是否恰当

本例挖掘机减速器中间轴是在高转速、重载荷的条件下工作,选用20CrMnTi并进行渗碳淬火处理是恰当的,这样做可获得很高的表面硬度、较软的芯部,因此耐冲击韧性好。

4、审查零件的结构工艺性

本例挖掘机减速器中间轴的结构工艺性符合要求。

(二)、毛坯的选择

本例挖掘机减速器中间轴的材料为低合金钢,力学性能要求较高;生产类型为中批生产;零件尺寸相差不大。因此选用Φ55×200圆钢作为毛坯。

(三)、选择定位基准

选择了定位基准就确定了工件的安装方法。轴类零件的安装应能保证加工后各主要表面的相互位置精度,能在一次安装中加工出较多的表面,以便安装方便、迅速,有利于提高生产率。

为了满足上述要求,一般都选择两顶尖孔作为定位基准。这不仅因各主要表面的设计基准(或工序基准)都是轴的轴线而符合基准重合的原则,也符合基准统一原则。其次,当不能用顶尖孔定位时(如加工轴的最初工序、加工轴的内表面等),或为了提高零件的刚度时,也可以选择外圆表面作为定位基准。另外,当加工孔不大的空心轴时,为了能在一次安装中加工出全部外圆表面,还可以选择内孔作为定位基准。选择的定位基准不同,相应的安装方法也不同,一般有以下几种安装方法;

用两顶尖安装(图3-2a);

用三爪卡盘安装(图3-2b);

用三爪卡盘和尾顶尖安装(图3-2c);

用带齿顶尖和光滑顶尖安装(图3-2d);

用V型块安装(图3-3)。

在采用顶尖孔定位时,为了定位准确,减少定位误差对加工精度的影响,顶尖孔应加工精确。由于顶尖孔在许多工序中都要使用,它会磨损、拉毛,以及热处理后的氧化、变形,因此在粗加工、热处理后,或精加工前要修整顶尖孔。(研磨中心孔)


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图3.2 轴的几种安装方法

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图3.3 V型块装夹铣工件两端

本例挖掘机减速器中间轴的定位基准选择如下:粗加工(加工两端面、打顶尖孔)采用外圆表面作为定位基准面(用V型块安装);精加工采用外圆表面和一个顶尖孔作为定位基准面(用三爪卡盘和尾顶尖安装);花键槽的加工和磨削采用两顶尖孔作为定位基准(用两顶尖安装)。

(四)、拟订工艺路线

根据轴的结构特点,轴的加工主要是用车削和磨削,个别质量要求较高的表面还需要进行光整加工。一般轴类零件加工的典型工艺路线如下:

1、预备加工

轴的毛坯经过热处理和对安装方法进行分析后,就应对轴进行预备加工。预备加工包括校直:对于细长的轴,如果弯曲变形会造成加工余量不足,应进行校直;切断:对于直接用圆钢作毛坯的轴,应切断,对于批量较小的锻件毛坯,因两端有较大的加工余量也必须切断;切端面和打中心孔:对于单件小批生产的轴,可以经过划线后再切端面和打中心孔,对于成批大量生产的轴,可以采用铣端面打顶尖孔的专用机床进行铣两端面、打两顶尖孔(见图3-2)。

2、粗车外圆、粗加工空心轴的内孔

为了保证轴在车削过程中的刚度,应先车大直径外圆,然后再车小直径外圆。对于空心轴还要粗加工(如钻、镗)内孔。

3、热处理

对质量要求较高的轴,在粗车后应进行正火、调质等热处理,以便消除工件的内应力和提高机械性能。

4、半精车外圆

对一些精度要求较高的主要表面,需要安排半精车来为精车作好准备,如精车前必要的精度和加工余量等。

5、精车外圆

为了保证定位精度,精车前要修整顶尖孔或改打带保护锥的B型顶尖孔。对一些精度要求更高的主要表面,还必须留有足够的磨削或光整加工余量。

6、粗磨两端轴颈或中间轴颈

当需要更换精基准或提高工件的刚度时,应先把精基准(两端轴颈)和中心架支承表面(中间轴颈)加工出来。

7、粗加工成形表面或非同轴线的表面

轴上的成形表面、非同轴线的表面是指轮齿、花键、螺纹、锥孔和偏心轴颈等表面。

8、加工次要表面 轴上的次要表面是指键槽、小孔等表面。

9、热处理 对轴上一些要求耐磨的表面进行淬火或渗碳淬火处理。

10、磨削和光整加工

对一些质量要求高的表面(如轴颈、轮齿、花键、螺纹等)还应进行磨削和光整加工。但是磨削前必须进行对淬过火的顶尖孔进行研磨,以消除氧化皮和提高顶尖孔的质量。

11、清洗、检验

轴加工完成后应进行清洗,然后检验其精度和表面粗糙度。对一些重要的轴必要时还应进行超声波、放射线、磁粉等无损探伤。

根据以上分析,结合零件的技术要求和机械加工经济精度、经济表面粗糙度要求,考虑是中批生产,本例挖掘机减速器中间轴的工艺路线拟订为:下料→热处理→铣两端面打顶尖孔→粗车外圆→精车外圆→铣花键槽→热处理→磨各轴颈外圆→清洗、检验。

(五)、确定各工序的设备、刀具、量具和辅助工具

1、设备的选择

考虑到本例挖掘机减速器中间轴的外形尺寸(中等轴类零件)、加工精度(最高IT5)、生产类型(中批生产),机床设备选用普通车床、普通磨床、铣端面打顶尖孔的专用机床、花键铣床;工艺装备主要是夹具,本例尽量选用通用夹具如三爪卡盘、顶尖、V型块等。

2、刀具的选择

综合考虑挖掘机减速器中间轴的加工工序所采用的加工方法、加工表面尺寸、工件材料、加工精度、生产率和经济性,应尽量选用标准刀具。如YT类硬质合金焊接车刀、花键滚刀等。

3、量具的选择

量具的选择主要取决于生产类型和所要检验的精度。尽量选用通用量具。

(六)、确定各工序的加工余量,计算工序尺寸及公差

1、加工余量的确定

确定加工余量的方法有三种:经验估计法、查表法和分析计算法,在实际生产中广泛应用查表法。

挖掘机减速器中间轴的加工主要是车削和磨削,根据查表可知:粗车外圆(长度≤200)的加工余量一般为1.5~3㎜;精车外圆(长度≤200)的加工余量一般为0.8~2㎜;磨削外圆的加工余量一般为0.1~0.5㎜。

2、计算工序尺寸及公差

挖掘机减速器中间轴的外圆加工其设计基准为轴线,定位基准也是轴线,符合基准重合原则,因此采用基准重合时工序尺寸及其公差的确定方法。下面以Φ50h5的加工为例说明。

Φ50h5外圆的加工工艺路线为:粗车→精车→热处理→磨削,毛坯是圆钢,具体确定过程如下(各过程结果见表):

(1)确定各工序余量

根据查表并结合实际加工情况进行修改得各工序余量(公称余量)

(2)计算各工序尺寸(基本尺寸)

(3)确定各工序尺寸的公差

(4)确定各工序的表面粗糙度

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(七)、确定各主要工序的技术要求及检验方法

(八)、进行技术经济分析,选择最佳方案

(九)、填写工艺文件根据零件的分析结果,编制的工艺过程卡片

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