第二节 盘、套类零件工艺设计

第二节盘、套类零件工艺设计一、盘、套类零件特点（一）盘类零件1、功用盘类零件在机器中主要起支承、连接作用。2、结构特点盘类零件主要由端面、外圆、内孔等组成，一般零件直径大于零件的轴向尺寸。3、技术要求盘类零件往往对支承用端面有较高平面度及轴向尺寸精度及两端面平行度要求；对转接作用中的内孔等有与平面的垂直度要求，外圆、内孔间的同轴度要求等。（二）套类零件1、功用套类零件在机器中主要起支承和导向作用。2、结构特点零件主要由有较高同轴要求的内外圆表面组成，零件的壁厚较小，易产生变形，轴向尺寸一般大于外圆直径。3、主要技术要求孔与外圆一般具有较高的同轴度要求；端面与孔轴线（亦有外圆的情况）的垂直度要求；内孔表面本身的尺寸精度、形状精度及表面粗糙度要求；外圆表面本身的尺寸、形状精度及表面粗糙度要求等。二、盘、套类零件制造工艺（教学）案例案例3：支承块加工。零件图三维图1、零件工艺性分析（1）零件材料：45钢。切削加工性良好。刀具材料及几何参数选择同案例1。（2）零件组成表面：两端面，外圆面，中间孔及沉孔，安装孔，侧面，十字槽，倒角等。（3）零件结构分析：两端面起支承作用，光度要求高，轴向尺寸在安装后通过配磨保证两件等高。轴向尺寸小，为典型的盘类零件。（4）主要技术条件：端面粗糙度要求Ra0.4µm两端面保证平行。2、零件工艺设计（1）毛坯选择按零件形状及要求，可选棒料。（2）基准及安装方案分析该零件的主要基准无疑为两端面，安装孔及十字槽等表面加工均为端面作定位基准，侧表面位置，孔的中心考虑精度要求不高，且该零件为单件生产，采用划线确定；两平面的平行度则采用互为基准的方法保证。（3）零件表面加工方法按端面Ra0.4µm的要求，其终加工方法选择精磨。为确保零件安装平整，安装孔应与端面垂直，在加工安装孔，铣十字槽前先粗磨好平面，孔及槽等表面加工后再精磨平面。侧面采用铣削，安装孔采用钻削，中间孔及沉孔可采用车削。（4）零件机加工艺路线下料—车—车—平磨—划线—钻—铣侧面—铣槽—去毛刺—平磨3、设备、工装选择该零件加工所选设备有卧式车床、铣床、立式铣床、钻床、平磨等。零件安装用夹具选择主要有三爪卡盘、虎钳、磁力吸盘等。刀具选择时注意定尺寸刀具的尺寸对应，不通孔加工应用盲孔车刀。量具选用游标卡尺。4、填写工艺文件5、零件加工仿真（见加工仿真）6、本零件加工小结（1）零件安装：由于圆盘轴向尺寸较小，采用三爪卡盘直接装夹易使工件不平（定位不足），往往采用反爪安装，并保证与另一端面的平行度；其它表面加工（铣、钻），由于该零件属单件生产，故尽量选择通用夹具（如虎钳），平磨时采用磁力吸盘安装非常方便。（2）表面加工：粗、半精加工仍以车为主，其余表面按其形状选择适当方法：侧面、槽采用铣削，安装孔采用钻削，为保证这些表面在零件上的位置精度，加工前先平磨基准。（3）主要表面保证：互为基准磨削两端面，既可保证平行度，又能满足尺寸要求。案例4：轴套加工零件图三维图1、零件工艺性分析（1）零件材料：45钢。切削加工性良好。刀具材料及其几何参数选择方案同案例1。（2）零件组成表面：外圆表面（Φ100，Φ60），内表面（Φ44），型孔，两端面，内、外台阶面，内、外退刀槽，内、外倒角（3）主要表面分析：Φ44内孔既是支承其它零件的支承面，亦是本零件的主要基准面；Φ60外圆及其台阶面亦用于支承其它零件。（4）主要技术条件：Φ60外圆与Φ44内孔的同轴度控制在0.03mm范围内；台阶面与Φ44内孔的垂直度控制在Φ44内孔本身的尺寸公差为mm；粗糙度Ra0.8μm；零件热处理硬度HRC50～55。2、零件制造工艺设计（1）毛坯选择：根据零件材料为45钢，生产类型为中批生产，零件直径尺寸差异较大，零件壁薄、刚度低、易变形，加工精度要求较高，零件需经淬火处理等多方面因素，在棒料与模锻间作出选择：模锻件。（2）基准分析：主要定位基准应为Φ44内孔中心；加工内孔时的定位基准则为Φ60外原中心。（3）安装方案：加工大端及内孔时，可直接采用三爪卡盘装夹；粗加工小端可采用反爪夹大端，半精、精加工小端时，则应配心轴，以Φ44孔定位轴向夹紧工件。型孔加工时，可采用分度头安装，将主轴上抬90º，并采用直接分度法，保证3×Φ6在零件圆周上的均分位置。对大端的四个螺钉过孔则采用专用夹具安装：以大端面及Φ44孔作主定位基准，型孔防转，工件轴向夹紧。（4）零件表面加工方法：Φ44内孔，采用精磨达到精度及粗糙度要求；外圆及其台阶面采用磨削加工；其余回转面以半精车满足加工要求；型孔在立铣上完成；四个安装孔采用钻削。（5）热处理安排：因模锻件的表层有硬皮，会加速刀具磨损和钝化，为改善切削加工性，模锻后对毛坯进行退火处理，软化硬皮；零件的终处理为淬火，由于零件壁厚小，易变形，加之零件加工精度要求高，为尽量控制淬火变形，在零件粗加工后安排调质处理作预处理。（6）其它工序安排：转换车间前应安排中间检验，易出现毛刺工序后安排去毛刺。（7）设备、工装选择：设备选择有卧式车床、立式铣床、钻床、内圆磨床及外圆磨床。专用夹具有心轴式车床夹具及磨床夹具；钻孔夹具。定尺寸刀具有Φ6立铣刀、Φ10麻花钻、内外切槽刀。所用量具有卡尺、内径千分尺等。（8）填写工艺文件工艺过程卡片更改标记处数更改依据签名日期工序或工步内容第1页共页零件号零件名称产品名称学生__________辅导教师__________序号03、零件加工仿真（见加工仿真）三、盘、套类零件制造工艺特点（一）盘类零件1、毛坯选择盘类零件常采用钢、铸铁、青铜或黄铜制成。孔径小的盘一般选择热轧或冷拔棒料，根据不同材料，亦可选择实心铸件，孔径较大时，可作预孔。若生产批量较大，可选择冷挤压等先进毛坯制造工艺，既提高生产率，又节约材料。2、基准选择根据零件不同的作用，零件的主要基准会有所不同。一是以端面为主（如支承块）其零件加工中的主要定位基准为平面；二是以内孔为主，由于盘的轴向尺寸小，往往在以孔为定位基准（径向）的同时，辅以端面的配合；三是以外圆为主（较少），与内孔定位同样的原因，往往也需要有端面的辅助配合。3、安装方案（1）用三爪卡盘安装用三爪卡盘装夹外圆时，为定位稳定可靠，常采用反爪装夹（共限制工件除绕轴转动外的五个自由度）；装夹内孔时，以卡盘的离心力作用完成工件的定位、夹紧（亦限制了工件除绕轴转动外的五个自由度）。（2）用专用夹具安装以外圆作径向定位基准时，可以定位环作定位件；以内孔作径向定位基准时，可用定位销（轴）作定位件。根据零件构形特征及加工部位、要求，选择径向夹紧或端面夹紧。（3）用虎钳安装生产批量小或单件生产时，根据加工部位、要求的不同，亦可采用虎钳装夹（如支承块上侧面、十字槽加工）。4、表面加工零件上回转面的粗、半精加工仍以车为主，精加工则根据零件材料、加工要求、生产批量大小等因素选择磨削、精车、拉削或其它。零件上非回转面加工，则根据表面形状选择恰当的加工方法，一般安排于零件的半精加工阶段。5、工艺路线与轴相比，盘的工艺的不同主要在于安装方式的体现，当然，随零件组成表面的变化，牵涉的加工方法亦会有所不同。因此，该“典型”主要在于理解基础上的灵活运用，而不能死搬硬套。下料（或备坯）→去应力处理→粗车→半精车→平磨端面（亦可按零件情况不作安排）→非回转面加工→去毛刺→中检→最终热处理→精加工主要表面（磨或精车）→终检（二）套类零件1、毛坯选择套类零件的毛坯主要根据零件材料、形状结构、尺寸大小及生产批量等因素来选。孔径较小时，可选棒料，也可采用实心铸件；孔径较大时，可选用带预孔的铸件或锻件，壁厚较小且较均匀时，还可选用管料。当生产批量较大时，还可采用冷挤压和粉末冶金等先进毛坯制造工艺，可在提高毛坯精度提高的基础上提高生产率，节约用材。2、套类零件的基准与安装套类零件的主要定位基准毫无疑问应为内外圆中心。外圆表面与内孔中心有较高同轴度要求，加工中常互为基准反复加工保证图纸要求。零件以外圆定位时，可直接采用三爪卡盘安装；当壁厚较小时，直接采用三爪卡盘装夹会引起工件变形，可通过径向夹紧、软爪安装、采用刚性开口环夹紧或适当增大卡爪面积等方面解决；当外圆轴向尺寸较小时，可与已加工过的端面组合定位，如采用反爪安装，工件较长时，可采用“一夹一托”法安装。零件以内孔定位时，可采用心轴安装（圆柱心轴、可胀式心轴）；当零件的内、外圆同轴度要求较高时，可采用小锥度心轴和液塑心轴安装。当工件较长时，可在两端孔口各加工出一小段60度锥面，用两个圆锥对顶定位。当零件的尺寸较小时，尽量在一次安装下加工出较多表面，既减小装夹次数及装夹误差，并容易获得较高的位置精度。零件也可根据工件具体的结构形状及加工要求设计专用夹具安装。3、主要表面的加工套类零件的主要表面为内孔。内孔加工方法很多。孔的精度、光度要求不高时，可采用扩孔、车孔、镗孔等；精度要求较高时，尺寸较小的可采用铰孔；尺寸较大时，可采用磨孔、珩孔、滚压孔；生产批量较大时，可采用拉孔（无台阶阻挡）；有较高表面贴合要求时，采用研磨孔；加工有色金属等软材料时，采用精镗（金刚镗）。4、典型工艺路线备坯→去应力处理→基准面加工→孔加工粗加工→外圆等粗加工→组织处理→孔半精加工→外圆等半精加工→其它非回转面加工→去毛刺→中检→零件最终热处理→精加工孔→精加工外圆的等→清洗→终检。四、盘类零件制造工艺应用案例案例5：连接盘加工零件图三维图1、零件工艺性分析（1）零件材料：HT200。切削加工性良好，但为脆性材料，为防止加工中冲击（产生崩碎切屑）使刀具崩刃，可适当减小刀具前角。刀具材料选择范围较大，高速钢与YG类硬质合金均可。（2）零件组成表面：各外圆，内孔，内圆锥面，两端面及台阶面，外环槽，孔内键槽，4×Φ10小孔。（3）主要表面分析：Φ180内孔，为零件安装中与轴的配合孔，也是该零件的主要基准面；端面B，为零件安装中的轴向定位基准，也是该零件的主要基准面之一；Φ420、Φ530外圆、外环槽及左端面均为与其它零件的配合面。（4）主要技术条件：Φ420、Φ530外圆与Φ180内孔中心的同轴度要求分别为0.06和0.08mm；右端面B与Φ180内孔中心的垂直度保证为0.1mm；左端面与右端面B的平行度保证为0.1mm；2、零件制造工艺设计（1）毛坯选择根据零件材料、形状及尺寸及生产批量等因素，选砂型铸件。（2）基准分析根据零件图上各要求，零件加工中主要定位基准应为Φ180孔（径向）和右端面B（轴向及与机床主轴的相对位置），在加工Φ180孔及右端面B时，则应选择与Φ180孔有同轴度要求的Φ530外圆面及与右端面有平行度要求的左端面。（3）安装方案加工Φ180孔及右端面时，可采用三爪卡盘装夹（粗加工时直接装夹，半精加工后，反爪安装）；加工其它回转面时，粗加工可用三爪以离心力作用夹Φ180内孔并支靠B面，半精加工后，可用心轴以A、B面定位，轴向夹紧安装；加工4×Φ10小孔时，可采用钻模安装；以A、B面主定位，键槽侧面可防转。（4）零件表面加工方法零件上回转面的粗、半精加工均采用车削；Φ180孔、左右端面、Φ530外圆及台阶面、Φ420外圆、外环槽均采用磨削；孔内键槽加工考虑到生产批量较大，为提高生产率，采用拉削加工。（5）零件加工方案（见连接盘加工工艺规程）3、零件加工过程（见加工仿真）