零件的结构工艺性

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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 梯轴或有部分异型断面的轴,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。
7.2.1 根据零件的形状选择毛坯成形方法
2536
(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。
7.2.2 毛坯成形方法选择实例
1631
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,成形方法选择相对比较灵活,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
塑料连接方法
1832
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,以降低冲模的制造成本费用。
(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成本。塑料 带轮结构可设计得更为轻巧(如动画5所示),
2134
大直径V带轮若仍按动画6形状制造则太笨重, 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。若当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。
2 采用铸 造结 构
动画6 辐板式带轮
动画7 轮辐式带轮
1.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。
零件的结构工艺性
目录
第7章 机械制造工艺过程
7.2.1 根据零件形状选择毛坯成形方法 7.2.2 毛坯成形方法选择实例 7.2.3 单级齿轮减速器组件的成形方法选择 7.2.4 零件结构的切削加工工艺性 7.2.5 工件的安装 7.2.6 夹具
1
7.2.1 根据零件的形状选择毛坯成形方法 常用零件的成形方法可根据零件形状进行分
加工程序编制③~⑤
928
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400~500mm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) ;单件生产时可采用焊接方式制 造大型齿轮的毛坯如图(d) 。
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齿轮
(3)直径为400~1000mm的齿轮。齿顶圆直径
da≤500mm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500~1000mm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。
(1)齿轮
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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20CrMnTi、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。
带轮、飞轮、法兰、垫圈、模具零件
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(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。
(4)模具。热锻模要求高强度、高韧性,常用
3139
7.端盖 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。
3941
7.2.5 工件的安装
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,利用夹具某一表 面作为找正的依据,用划针或百分表直接找正, 称为直接找正法安装法。
223
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30
~50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)
2335
动画9 箱体和箱盖
2436
2.齿轮、齿轮轴和轴 齿轮、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。轮齿部分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:
动画10 齿轮和齿轮轴
(1)直径小于100mm的小齿轮
典型零件加工程序编制
1430
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,以降低制造成本。
(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。
出,若无减轻重量要求时,可设计成实心圆柱形
,其外圆、V带槽和轴孔均可车出。
塑料连接方法
Leabharlann Baidu
1732
(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25~45m/s时应采用孕育 铸铁(HT300 )或铸钢(ZG340-640 )成形;若要 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,两端面设计成环形凹 腔,主要是为了减少热节,避免铸造时产生晶粒 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
7.3.7 工件的安装(续)
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按图纸的要求,在工件表面上划出加工表面 的位置线,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。
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7.2.2 毛坯成形方法选择实例
1. V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。
4142
2.夹具安装法 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。
42
3.34
视频5 工件的安装
4350
7.2.6 夹具
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、降低成本有很 大的作用。常用的夹具,按使用范围有以下三种 :
2033
2) 基准直径dd约300mm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 工成本。故大直径的V带轮一般采用铸造或焊接方 法制造。
(1)直径小于100mm的小齿轮
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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、表面 粗糙度值小、成形后可达到少切削或无切削加 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。
典型零件加工程序编制
1330
(1)一般基础件。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,
动画11 窥视孔盖
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4.螺栓和螺母
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.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。
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。
1229
3.机架和箱体类零件 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则,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 往往以铸铁件为主。
制造并渗碳、淬火处理。
轴杆类零件
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某些具有异形截面或弯曲轴线的轴,如凸轮
轴、曲轴等,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,降低制造成本。
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+
2837
齿轮
(4)对于单件或小批量生产的大齿轮,为缩短
生产周期和减轻齿轮重量,有时也采用焊接齿轮
结构,焊后再机械加工轮齿和轴孔等。
3.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。
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6.滚动轴承
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。
动画12 滚动轴承
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。
(1)齿轮
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(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。
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