机械制造工艺第4章_典型零件加工工艺(2)箱体.ppt

第四章第四章 典型零件加工典型零件加工4.2箱体类零件的加工箱体类零件的加工2021/9/2312021/9/232组合机床主轴箱剖分式减速器箱体车床主轴箱 一、箱体零件概述一、箱体零件概述2021/9/233图 某车床主轴箱简图 2021/9/234u箱体类零件的结构特点箱体类零件的结构特点u1结构形状比较复杂，有内腔；结构形状比较复杂，有内腔；u2、体积较大，箱体壁薄且厚薄不均；、体积较大，箱体壁薄且厚薄不均；u3有许多精度要求很高的孔（孔系）和装配用的有许多精度要求很高的孔（孔系）和装配用的基准平面基准平面u4精度要求较低的紧固用孔。精度要求较低的紧固用孔。2021/9/2351、孔的尺寸、形状精度要求、孔的尺寸、形状精度要求 箱体轴承孔的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度直接影响与轴承的配合精度和轴的回转精度。孔径过大孔径过大,配合过松配合过松,使主使主轴回转轴线不稳定轴回转轴线不稳定,并降低了支承刚度并降低了支承刚度,易产生振动和噪声易产生振动和噪声;孔孔径太小径太小,会使配合偏紧会使配合偏紧,轴承将因外环变形轴承将因外环变形,不能正常运转而缩不能正常运转而缩短寿命。装轴承的孔不圆短寿命。装轴承的孔不圆,也会使轴承外环变形而引起主轴径也会使轴承外环变形而引起主轴径向圆跳动。因此，对孔的精度要求是较高的。向圆跳动。因此，对孔的精度要求是较高的。u箱体类零件的主要技术要求2021/9/2362、孔的相互位置精度要求、孔的相互位置精度要求各轴承孔的中心距和轴线的平行度各轴承孔的中心距和轴线的平行度箱体上有齿轮啮合关箱体上有齿轮啮合关系的相邻轴承孔之间，有一定的孔距尺寸精度与轴线的平行系的相邻轴承孔之间，有一定的孔距尺寸精度与轴线的平行度要求，以保证齿轮副的啮合精度，减小工作中的噪声与振度要求，以保证齿轮副的啮合精度，减小工作中的噪声与振动，还可减小齿轮的磨损。动，还可减小齿轮的磨损。同轴线的轴承孔的同轴度同轴线的轴承孔的同轴度同一轴线上各孔的同轴度误差和同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线的垂直度误差孔端面对轴线的垂直度误差,会使轴和轴承装配到箱体内出现会使轴和轴承装配到箱体内出现歪斜歪斜,从而造成主轴径向圆跳动和轴向窜动从而造成主轴径向圆跳动和轴向窜动,也加剧了轴承磨也加剧了轴承磨损。损。2021/9/2373、轴承孔轴线对装配基准面的平行度要求、轴承孔轴线对装配基准面的平行度要求 机床主轴轴线对装配基准面的平行度误差会影响机床的加工精度。4、箱体主要平面的精度要求、箱体主要平面的精度要求箱体的主要平面是指装配基准面和加工中的定位基准面，它们直接影响箱体在加工中的定位精度，影响箱体与机器总装后的相对位置与接触刚度，因而具有较高的形状精度(平面度)和表面粗糙度要求。2021/9/238二、二、箱体零件的材料、毛坯和热处理箱体零件的材料、毛坯和热处理u箱体零件材料箱体零件材料 常常选选灰灰铸铸铁铁,常常用用的的牌牌号号有有HT100HT400。灰灰铸铸铁铁具具有有较较好好的的耐耐磨磨性性、铸铸造造性性和和可可切切削削性性,而而且且吸振性好吸振性好,成本又低。成本又低。某某些些简简易易箱箱体体为为了了缩缩短短毛毛坯坯制制造造的的周周期期而而采采用用钢钢板焊接结构。板焊接结构。非铸铁材料非铸铁材料 例：飞机发动箱体采用铝镁合金例：飞机发动箱体采用铝镁合金 摩托车曲轴箱采用铝合金摩托车曲轴箱采用铝合金2021/9/239u铸件毛坯铸件毛坯单单件件小小批批生生产产多多用用木木模模手手工工造造型型，毛毛坯坯精精度度低低，加工余量大。加工余量大。大大批批生生产产常常用用金金属属模模机机器器造造型型，毛毛坯坯精精度度较较高高，加工余量可适当减小。加工余量可适当减小。单单件件小小批批生生产产直直径径大大于于50、成成批批生生产产直直径径大大于于30的孔，铸出毛坯孔的孔，铸出毛坯孔2021/9/2310u 铸件热处理铸件热处理 毛毛坯坯铸铸造造时时,应应防防止止砂砂眼眼和和气气孔孔的的产产生生。为为了了消消除除铸铸造造时时形形成成的的内内应应力力，减减少少变变形形，保保证证其其加加工工精精度的稳定性，度的稳定性，毛坯铸造后要安排退火或时效处理毛坯铸造后要安排退火或时效处理。精精度度要要求求高高或或壁壁薄薄形形状状复复杂杂的的箱箱体体还还应应在在粗粗加加工工后后多多加加一一次次人人工工时时效效处处理理，以以消消除除粗粗加加工工造造成成的的内应力，进一步提高加工精度的稳定性。内应力，进一步提高加工精度的稳定性。2021/9/2311u（一）拟定加工工艺原则（一）拟定加工工艺原则。工艺特点：要求加工的表面很多。在这些加工表工艺特点：要求加工的表面很多。在这些加工表面中，平面加工精度比孔的加工精度容易保证，面中，平面加工精度比孔的加工精度容易保证，工艺关键问题：箱体中主要孔的加工精度、孔系工艺关键问题：箱体中主要孔的加工精度、孔系加工精度。加工精度。三、箱体零件机械加工工艺分析三、箱体零件机械加工工艺分析2021/9/23121 1、先面后孔、先面后孔（1 1）平面面积大平面面积大,用其定位稳定可靠用其定位稳定可靠;（2）平面比孔加工容易。）平面比孔加工容易。（3 3）先先加加工工外外壁壁平平面面可可切切去去铸铸件件表表面面的的凹凹凸凸不不平平及及夹夹砂砂等等缺缺陷陷,这这样样可可减减少少钻钻头头引引偏偏,防防止止刀刀具具崩崩刃刃等等,对孔加工有利。对孔加工有利。2021/9/23132、粗精分开、粗精分开u粗粗、精精加加工工分分开开可可以以消消除除由由粗粗加加工工所所造造成成的的内内应应力力、切切削削力力、切切削削热热、夹夹紧紧力力对对加加工工精精度度的的影影响响，并且有利于合理地选用设备等。并且有利于合理地选用设备等。u对对单单件件、小小批批生生产产、精精度度要要求求不不高高的的箱箱体体，常常常常将将粗粗、精精加加工工合合并并在在一一道道工工序序进进行行，但但必必须须采采取取相相应应措措施施，以以减减少少加加工工过过程程中中的的变变形形。例例如如粗粗加加工工后后松松开开工工件件，让让工工件件充充分分冷冷却却，然然后后用用较较小小的的夹夹紧紧力力、以较小的切削用量，多次走刀进行精加工以较小的切削用量，多次走刀进行精加工2021/9/23143 3、基准的选择、基准的选择u精基准的选择精基准的选择 用装配基准定位用装配基准定位消除基准不重合误差，消除基准不重合误差，箱口朝上，更换导向套、箱口朝上，更换导向套、安装调整刀具、测量孔安装调整刀具、测量孔径尺寸、观察加工情况径尺寸、观察加工情况等都很方便。等都很方便。加工箱体内部隔板上加工箱体内部隔板上的孔时，设置的孔时，设置刀杆的导刀杆的导向支承向支承，使用活动结构，使用活动结构的吊架镗模刚度较差，的吊架镗模刚度较差，精度不高，且操作费事。精度不高，且操作费事。适合生产批量不大或适合生产批量不大或无中间孔壁的简单箱体无中间孔壁的简单箱体2021/9/2315“一面两孔一面两孔”定位定位基准统一，一次装夹，可加工除定位面以外的五个基准统一，一次装夹，可加工除定位面以外的五个平面和孔系；平面和孔系；夹具结构简单，装卸工件方便，定位可靠；夹具结构简单，装卸工件方便，定位可靠；适合大批量生产，组合机床和自动线上加工箱体适合大批量生产，组合机床和自动线上加工箱体2021/9/2316u粗基准的选择粗基准的选择重要孔余量均匀重要孔余量均匀旋转零件与箱内壁间隙足够旋转零件与箱内壁间隙足够保持必要外形尺寸保持必要外形尺寸定位夹紧可靠。定位夹紧可靠。般选择般选择主轴轴承孔主轴轴承孔和一个与其相距较远的轴承孔和一个与其相距较远的轴承孔作为粗基准。作为粗基准。主轴孔为粗基准时的装夹方式主轴孔为粗基准时的装夹方式单件、中小批单件、中小批毛坯精度较低，毛坯精度较低，划线找正法划线找正法安装工件安装工件大批量大批量专用夹具定位，工件安装迅速，生专用夹具定位，工件安装迅速，生产率高产率高2021/9/23171,3,4支承支承5支架支架9挡销挡销8操纵手柄操纵手柄6轴轴7支承柱支承柱10可调支承可调支承2辅助支承辅助支承11夹紧块夹紧块选主轴承孔毛坯面和距主轴孔较远的选主轴承孔毛坯面和距主轴孔较远的轴孔作粗基轴孔作粗基准。保证主轴孔加工余量均匀，还可保证箱体内准。保证主轴孔加工余量均匀，还可保证箱体内壁与各装配件间有足够的间隙。壁与各装配件间有足够的间隙。2021/9/23184 4工序集中工序集中 大批大量生产中，箱体类零件的加工广泛采用大批大量生产中，箱体类零件的加工广泛采用组合机床、专用机床或数控机床等其他高效机床来组合机床、专用机床或数控机床等其他高效机床来使工序集中。这样可以有效地提高生产率，减少机使工序集中。这样可以有效地提高生产率，减少机床数目和占地面积，同时有利于保证各表面之间的床数目和占地面积，同时有利于保证各表面之间的相互位置精度。相互位置精度。5 5合理安排热处理合理安排热处理普通精度箱体零件毛坯铸造后人工时效处理、粗加普通精度箱体零件毛坯铸造后人工时效处理、粗加工前进行。工前进行。高精度箱体或形状特复杂箱体，通常粗加工后还要高精度箱体或形状特复杂箱体，通常粗加工后还要安排一次人工时效处理。安排一次人工时效处理。2021/9/23196加工方法和加工设备的选择加工方法和加工设备的选择箱体上的轴承孔通常在卧式镗床上进行加工，轴箱体上的轴承孔通常在卧式镗床上进行加工，轴承孔的端面可以在镗孔时的一次安装中加工出来。承孔的端面可以在镗孔时的一次安装中加工出来。导轨面、底面、顶面或对合面等主要表面的粗、导轨面、底面、顶面或对合面等主要表面的粗、精加工，通常在龙门铣床或龙门刨床上加工，小型的精加工，通常在龙门铣床或龙门刨床上加工，小型的也可在普通铣床上加工。也可在普通铣床上加工。联接孔、螺纹孔、销孔、通油孔等可以在摇臂钻联接孔、螺纹孔、销孔、通油孔等可以在摇臂钻床、立式钻床或组合专用机床上加工。床、立式钻床或组合专用机床上加工。2021/9/2320u（二）箱体零件孔系加工（二）箱体零件孔系加工1 1、平行孔系的加工、平行孔系的加工 平行孔系的轴线要互相平行且孔距也有精度要求。平行孔系的轴线要互相平行且孔距也有精度要求。找正法找正法 划线找正法划线找正法加工前按照零件图在毛坯上划加工前按照零件图在毛坯上划出各孔的位置轮廓线，然后按划线一一进行加工。出各孔的位置轮廓线，然后按划线一一进行加工。2021/9/2321 生产率低，生产率低，孔距孔距精度较低，一般在精度较低，一般在0.50.51mm1mm左右。左右。2021/9/2322 心轴和块规找正法心轴和块规找正法孔距精度可达孔距精度可达0.030.03.2021/9/2323 样板找正法样板找正法 用用101020厚的钢板制成样板，装在垂直于各孔厚的钢板制成样板，装在垂直于各孔的端面上。的端面上。孔距精度可达孔距精度可达0.050.05。样板成本低，单件。样板成本低，单件小批大型箱体加工小批大型箱体加工2021/9/2324（2）镗模法）镗模法利用镗模加工孔系。镗孔时，工件装夹在镗模上，利用镗模加工孔系。镗孔时，工件装夹在镗模上，镗杆被支承在镗模的导套里，增加了系统刚性。镗杆被支承在镗模的导套里，增加了系统刚性。孔距精度主要取决于镗模孔距精度主要取决于镗模,一般可达一般可达0.05mm0.05mm2021/9/2325（3 3）坐标法）坐标法将将孔孔系系所所有有孔孔距距尺尺寸寸及及其其公公差差换换算算成成直直角角坐坐标标系系中中的的坐坐标标尺尺寸寸及及公公差差，按按换换算算后后的的坐坐标标尺尺寸寸，调调整整机机床镗削加工。床镗削加工。采采用用坐坐标标法法加加工工孔孔系系时时,要要特特别别注注意意选选择择基基准准孔孔和和镗镗孔孔顺顺序序,否否则则,坐坐标标尺尺寸寸累累积积误误差差会会影影响响孔孔心心距距精精度。度。2021/9/2326基准孔应尽量选择本身尺寸精度高、表面粗糙度小基准孔应尽量选择本身尺寸精度高、表面粗糙度小的孔的孔(一般为主轴孔一般为主轴孔),这样在加工过程中这样在加工过程中,便于校验其便于校验其坐标尺寸。坐标尺寸。基准孔应位于箱壁的一侧，这样依次加工各孔时，基准孔应位于箱壁的一侧，这样依次加工各孔时，工作台朝一个方向移动，以避免往返移动误差；工作台朝一个方向移动，以避免往返移动误差；孔心距精度要求较高的两孔应连在一起加工。孔心距精度要求较高的两孔应连在一起加工。2021/9/23272.2.同轴孔系的加工同轴孔系的加工成批生产时，一般用镗模加工，同轴度由镗模保证成批生产时，一般用镗模加工，同轴度由镗模保证单件小批生产时单件小批生产时 1)1)利用已加工孔作支承导向利用已加工孔作支承导向只适于加工距箱壁较近的孔只适于加工距箱壁较近的孔图 利用已加工孔导向 2021/9/23282)2)利用镗床后立柱上的导向套支承导向利用镗床后立柱上的导向套支承导向这这种种方方法法其其镗镗杆杆系系两两端端支支承承,刚刚性性好好。但但此此法法调调整整麻麻烦烦,镗镗杆杆长长,较较笨笨重重,故故只只适适于于单单件件小小批批生生产产中中大大型箱体的加工。型箱体的加工。2021/9/23293)3)采用调头镗采用调头镗当当箱箱体体与与箱箱壁壁相相距距较较远远时时,可可采采用用调调头头镗镗。工工件件在在一一次次装装夹夹下下,镗镗好好一一端端孔孔后后,将将镗镗床床工工作作台台回回转转180,180,再再调调整整工工作作台台位位置置,使使已已加加工工孔孔与与镗镗床床主主轴轴同轴同轴,然后再加工另一端孔然后再加工另一端孔。图 调头镗孔时工件的校正 2021/9/2330车床主轴箱箱体零件的加工工艺过程车床主轴箱箱体零件的加工工艺过程A A2021/9/2331序号工序内容定位基准1铸造2时效3漆底漆某主轴箱大批生产工艺过程某主轴箱大批生产工艺过程2021/9/23325 5顶面顶面A及外形及外形6 6顶面顶面A及两工艺孔及两工艺孔7 7顶面顶面A及两工艺孔及两工艺孔8 8导轨面导轨面B、C9 9顶面顶面A及两工艺孔及两工艺孔1010顶面顶面A及两工艺孔及两工艺孔1111顶面顶面A及两工艺孔及两工艺孔12121313顶面顶面A及两工艺孔及两工艺孔序号工序内容工序内容定位基准定位基准钻、扩、绞钻、扩、绞2-8H7工艺孔（将工艺孔（将6-M10mm先钻至先钻至7.8mm,绞绞2-8H7）铣两端面铣两端面E、F及前面及前面D铣导轨面铣导轨面B、C磨顶面磨顶面A粗镗各纵向孔粗镗各纵向孔精镗各纵向孔精镗各纵向孔精镗主轴孔精镗主轴孔I加工横向孔及各面上的次要孔加工横向孔及各面上的次要孔磨磨B、C导轨面及前面导轨面及前面D14将将2-8H7及及4-7.8mm均扩钻至均扩钻至8.5mm，攻，攻6-M10mm4I孔与II孔铣顶面铣顶面A2021/9/23331515清洗、去毛刺倒角1616检验序号工序内容定位基准2021/9/23342021/9/23352021/9/23362021/9/23372021/9/23382021/9/23392021/9/23402021/9/23412021/9/23422021/9/23432021/9/23445 5顶面顶面A及外形及外形6 6顶面顶面A及两工艺孔及两工艺孔7 7顶面顶面A及两工艺孔及两工艺孔8 8导轨面导轨面B、C9 9顶面顶面A及两工艺孔及两工艺孔1010顶面顶面A及两工艺孔及两工艺孔1111顶面顶面A及两工艺孔及两工艺孔12121313顶面顶面A及两工艺孔及两工艺孔序号工序内容工序内容定位基准定位基准钻、扩、绞钻、扩、绞2-8H7工艺孔（将工艺孔（将6-M10mm先钻至先钻至7.8mm,绞绞2-8H7）铣两端面铣两端面E、F及前面及前面D铣导轨面铣导轨面B、C磨顶面磨顶面A粗镗各纵向孔粗镗各纵向孔精镗各纵向孔精镗各纵向孔精镗主轴孔精镗主轴孔I加工横向孔及各面上的次要孔加工横向孔及各面上的次要孔磨磨B、C导轨面及前面导轨面及前面D14将将2-8H7及及4-7.8mm均扩钻至均扩钻至8.5mm，攻，攻6-M10mm4I孔与II孔铣顶面铣顶面A重要表面原则重要表面原则基准统一基准统一先面后孔先面后孔2021/9/2345五、箱体的检验五、箱体的检验1.1.箱体零件的主要检验项目箱体零件的主要检验项目 各加工的表面粗糙度及外观检查；各加工的表面粗糙度及外观检查；孔的尺寸精度、孔距精度；孔的尺寸精度、孔距精度；孔和平面的尺寸精度、几何形状精度；孔和平面的尺寸精度、几何形状精度；孔系的相互位置精度（孔轴线的同轴度、平行孔系的相互位置精度（孔轴线的同轴度、平行度、垂直度、孔度、垂直度、孔 轴线与平面的平行度、垂直度）轴线与平面的平行度、垂直度）2021/9/2346表面粗糙度检验通常用目测或样板比较法，只有当表面粗糙度检验通常用目测或样板比较法，只有当Ra值很小时，才考虑使用光学量仪或用粗糙度仪；值很小时，才考虑使用光学量仪或用粗糙度仪；孔的尺寸精度：一般用塞规检验；单件小批生产时孔的尺寸精度：一般用塞规检验；单件小批生产时可用内径千分尺或内径千分表检验；若精度要求很可用内径千分尺或内径千分表检验；若精度要求很高可用气动量仪检验。高可用气动量仪检验。平面的直线度：可用平尺和厚薄规或水平仪与样板平面的直线度：可用平尺和厚薄规或水平仪与样板检验；检验；平面的平面度：可用自准直仪或水平仪与样板检验，平面的平面度：可用自准直仪或水平仪与样板检验，也可用涂色检验。也可用涂色检验。三坐标测量机可同时对零件的尺寸、形状和位置等三坐标测量机可同时对零件的尺寸、形状和位置等进行高精度的测量。进行高精度的测量。2021/9/23472.箱体零件孔系位置精度及孔距精度的检验箱体零件孔系位置精度及孔距精度的检验 用检验棒检验同轴度是一般工厂最常用的方法。用检验棒检验同轴度是一般工厂最常用的方法。当孔系同轴度精度要求不高时，可用通用的检验当孔系同轴度精度要求不高时，可用通用的检验棒配上检验套进行检验。棒配上检验套进行检验。当孔系同轴度精度要求较高时，可采用专用检验当孔系同轴度精度要求较高时，可采用专用检验棒检验。棒检验。2021/9/2348r孔间距检验孔间距检验 当孔距的精当孔距的精度要求不高时，度要求不高时，可直接用游标可直接用游标卡尺检验。卡尺检验。当孔距精度当孔距精度要求较高时，要求较高时，可用心轴与千可用心轴与千分尺检验。分尺检验。1.孔距孔距:A=L+(d1+d2)/2A=L-(d2+d3)/22.轴线间平行度轴线间平行度:f=L1-L22021/9/2349孔的轴线对基面孔的轴线对基面的平行度检验的平行度检验孔的轴线之间孔的轴线之间的平行度检验的平行度检验r 孔平行度的检验孔平行度的检验2021/9/2350r 测量孔轴线与端面的垂直度测量孔轴线与端面的垂直度a）采用模拟心轴及百分表（或千分表）；）采用模拟心轴及百分表（或千分表）；b）将带有检验圆盘的心轴插入孔内，用着色法检）将带有检验圆盘的心轴插入孔内，用着色法检验圆盘与端面的接触情况；或者用塞尺检查圆盘与验圆盘与端面的接触情况；或者用塞尺检查圆盘与端面的沟隙端面的沟隙，可确定孔轴线与端面的垂直度误差。，可确定孔轴线与端面的垂直度误差。2021/9/2351一、齿轮零件的加工一、齿轮零件的加工 齿轮传动在现代机器和仪器中的应用极为广泛，齿轮传动在现代机器和仪器中的应用极为广泛，其功用是按照规定的速比传递运动和动力。其功用是按照规定的速比传递运动和动力。第三节第三节 其他典型零件加工其他典型零件加工2021/9/23522021/9/23531 1、齿轮的选材、齿轮的选材齿轮的材料一般采用中碳结构钢和低、中碳合金齿轮的材料一般采用中碳结构钢和低、中碳合金结构钢，如结构钢，如4545、20Cr20Cr、40Cr40Cr、20CrMnTi20CrMnTi等；等；对于一些重载、高速、有冲击载荷的齿轮，可对于一些重载、高速、有冲击载荷的齿轮，可选用选用18CrMnTi18CrMnTi、38CrMoAIA38CrMoAIA、18CrMoTi18CrMoTi等强度和韧性等强度和韧性较好的合金材料，以提高齿轮的硬度、耐磨性和抗较好的合金材料，以提高齿轮的硬度、耐磨性和抗冲击能力；冲击能力；对于传力较小的齿轮，可以选用铸铁、加布胶木对于传力较小的齿轮，可以选用铸铁、加布胶木和尼龙等材料。和尼龙等材料。有色金属：黄铜有色金属：黄铜HPb59-1、青铜、青铜QSnPl0-1、铝合、铝合金金2021/9/2354 2 2、齿轮毛坯的制造、齿轮毛坯的制造 齿轮毛坯的形式主要有：棒料、锻件、铸件。齿轮毛坯的形式主要有：棒料、锻件、铸件。棒料：用于小尺寸、结构简单而且对强度要求低的棒料：用于小尺寸、结构简单而且对强度要求低的齿轮。齿轮。锻件：多用于齿轮要求强度高，还要耐磨、耐冲击锻件：多用于齿轮要求强度高，还要耐磨、耐冲击的场合。锻造后要进行正火处理，消除锻造应力，改的场合。锻造后要进行正火处理，消除锻造应力，改善晶粒组织和切削性能。善晶粒组织和切削性能。铸件：多用于直径大于铸件：多用于直径大于400400600mm600mm的齿的齿轮。轮。大尺寸、低精度的齿轮，可以直接铸造出轮齿；大尺寸、低精度的齿轮，可以直接铸造出轮齿；小尺寸、形状复杂的齿轮，可纵采用精密铸造、压小尺寸、形状复杂的齿轮，可纵采用精密铸造、压力铸造、粉末冶金、热轧、冷轧等新工艺来制造，以力铸造、粉末冶金、热轧、冷轧等新工艺来制造，以提高劳动生产率，节约原材料。提高劳动生产率，节约原材料。2021/9/23553 3、齿坯热处理、齿坯热处理 钢料齿坯常用的热处理：正火或调质。钢料齿坯常用的热处理：正火或调质。锻件或铸件：采用正火或退火，安排在铸造或锻件或铸件：采用正火或退火，安排在铸造或锻造之后，切削加工之前。这样可消除残留的铸锻造之后，切削加工之前。这样可消除残留的铸造或锻造的应力，使组织重新结晶得到细化，从造或锻造的应力，使组织重新结晶得到细化，从而改善了切削性能和表面粗糙度。而改善了切削性能和表面粗糙度。棒料齿坯：采用正火或调质处理，一般安排在棒料齿坯：采用正火或调质处理，一般安排在粗车之后，这样可以消除粗车形成的内应力粗车之后，这样可以消除粗车形成的内应力4 4、轮齿的热处理、轮齿的热处理 轮齿常用的热处理：高频淬火、渗碳、氮化。轮齿常用的热处理：高频淬火、渗碳、氮化。2021/9/2356（二）齿轮机械加工工艺（二）齿轮机械加工工艺1 1、圆柱齿轮的机械加工工艺过程、圆柱齿轮的机械加工工艺过程 一般可归纳为以下的工艺路线。一般可归纳为以下的工艺路线。毛坯制造毛坯制造齿坯热处理齿坯热处理齿坯加工齿坯加工齿形加工齿形加工轮齿热处理轮齿热处理轮齿主要表面精加工轮齿主要表面精加工轮齿精轮齿精加工。加工。2021/9/23572、齿坯加工方案的选择、齿坯加工方案的选择大批大量生产的齿坯加工。多采用大批大量生产的齿坯加工。多采用“钻钻拉拉多多刀车刀车”的工艺方案：的工艺方案：以毛坯外圆及端面定位进行钻孔或扩孔、拉孔；以以毛坯外圆及端面定位进行钻孔或扩孔、拉孔；以孔定位在多刀半自动车床上粗、精车外圆、端面、孔定位在多刀半自动车床上粗、精车外圆、端面、车槽及倒角等。车槽及倒角等。成批生产的齿坯加工。常采用成批生产的齿坯加工。常采用“车车拉拉车车”的的工艺方案：工艺方案：以齿坯外圆或轮毂定位，粗车外圆、端面和内孔；以齿坯外圆或轮毂定位，粗车外圆、端面和内孔；以端面支承拉孔以端面支承拉孔(或花键孔或花键孔)；以孔定位精车外圆及；以孔定位精车外圆及端面等。端面等。单件小批生产：单件小批生产：内孔、外圆、端面的粗精加工都可内孔、外圆、端面的粗精加工都可在普通车床上进行。在普通车床上进行。2021/9/2358v齿坯的大量生产的两个发展趋势：齿坯的大量生产的两个发展趋势：v1 1、向切削加工自动化方向发展、向切削加工自动化方向发展v2 2、向少无切削加工方向发展。、向少无切削加工方向发展。热轧齿轮、冷轧齿轮、精锻、粉末冶金等新工艺。这些工艺方法具有生产率高、材料消耗少、成本低等一系列优点，但加工精度较低，生产批量小时成本高。2021/9/23593 3、齿形加工、齿形加工仿形法：所用刀具切削刃的形状与被切削齿轮齿槽仿形法：所用刀具切削刃的形状与被切削齿轮齿槽的形状相同。的形状相同。常用方法：铣齿，拉齿常用方法：铣齿，拉齿 应用：单件小批和加工精度要求不高的齿轮应用：单件小批和加工精度要求不高的齿轮展成法：应用齿轮啮合的原理来加工工件。展成法：应用齿轮啮合的原理来加工工件。常用方法：滚齿、插齿、常用方法：滚齿、插齿、剃齿、珩齿、磨齿剃齿、珩齿、磨齿 加工精度和生产效率高，刀具通用性好，应用广泛加工精度和生产效率高，刀具通用性好，应用广泛 2021/9/2360直齿圆柱齿轮的成形铣削直齿圆柱齿轮的成形铣削2021/9/2361滚齿的运动滚齿的运动加工加工6-106-10级精度齿轮级精度齿轮2021/9/2362插齿就是用插齿刀在插齿机上加工齿轮的齿形。插齿就是用插齿刀在插齿机上加工齿轮的齿形。加工加工7-97-9级精度齿轮级精度齿轮2021/9/2363剃齿剃齿剃齿是利用一对交错轴斜齿轮啮合的原理在剃剃齿是利用一对交错轴斜齿轮啮合的原理在剃齿机上进行的。齿机上进行的。剃齿一般可达到剃齿一般可达到57级精度，剃齿的生产率高，在级精度，剃齿的生产率高，在成批生产中主要用于滚成批生产中主要用于滚(或插或插)齿预加工后，齿预加工后，淬火前的淬火前的精加工。精加工。2021/9/2364 珩齿珩齿 珩齿原理和运动与剃齿相同，主要区别就是刀珩齿原理和运动与剃齿相同，主要区别就是刀具不同，以及珩磨轮的转速比剃齿刀高。具不同，以及珩磨轮的转速比剃齿刀高。珩齿主要用来切除热处理后齿面上的氧化皮及毛珩齿主要用来切除热处理后齿面上的氧化皮及毛刺。其加工精度取决于前工序的加工精度和热处刺。其加工精度取决于前工序的加工精度和热处理的变形量。理的变形量。一般能加工一般能加工6 67 7级精度齿轮，轮齿级精度齿轮，轮齿Ra0.8Ra0.80.4m0.4m。珩齿的生产率高，在大批量生产中得到广泛的应珩齿的生产率高，在大批量生产中得到广泛的应用。多用于剃齿和用。多用于剃齿和淬火后齿形的精加工淬火后齿形的精加工 2021/9/2365磨齿磨齿磨齿是目前齿形精加工中加工精度最高的方磨齿是目前齿形精加工中加工精度最高的方法，对磨齿前的加工误差及热处理变形有较强的修法，对磨齿前的加工误差及热处理变形有较强的修正能力。加工精度可达正能力。加工精度可达36级，轮齿表面粗糙度级，轮齿表面粗糙度Ra0.80.2m。但加工成本高，生产率较低，多用。但加工成本高，生产率较低，多用于齿形淬硬后的光整加工。于齿形淬硬后的光整加工。2021/9/2366加工加工方法方法加工加工原理原理加工质量加工质量生产率生产率设设备备应用范围应用范围精度等精度等级级齿面粗糙齿面粗糙度度Ra/m铣齿铣齿成形法成形法96.33.2较较插插齿齿、滚齿滚齿低低普通普通铣铣床床单单件修配生件修配生产产中，加工低精度中，加工低精度外外圆圆柱柱齿轮齿轮、锥齿轮锥齿轮、蜗轮蜗轮拉拉齿齿成形法成形法71.60.4高高拉床拉床大批量生大批量生产产7级级精度的内精度的内齿轮齿轮，因外因外齿轮齿轮拉刀制造甚拉刀制造甚为为复复杂杂，故少用故少用插插齿齿展成法展成法973.21.6一般一般较滚齿较滚齿低低插插齿齿机机单单件成批生件成批生产产中，加工中等中，加工中等质质量的内外量的内外圆圆柱柱齿轮齿轮、多、多联齿轮联齿轮滚齿滚齿展成法展成法1063.21.6较较高高滚齿滚齿机机单单件和成批生件和成批生产产中，加工中等中，加工中等质质量的外量的外圆圆柱柱齿轮齿轮、蜗轮蜗轮剃剃齿齿展成法展成法750.80.4高高剃剃齿齿机机精加工未淬火的精加工未淬火的圆圆柱柱齿轮齿轮珩珩齿齿展成法展成法760.80.4很高很高珩珩齿齿机机光整加工已淬火的光整加工已淬火的圆圆柱柱齿轮齿轮，适用于成批和大量生适用于成批和大量生产产磨磨齿齿成形成形法法展成展成法法730.80.2成形法高于展成成形法高于展成法法磨磨齿齿机机精加工已淬火的精加工已淬火的圆圆柱柱齿轮齿轮常用的齿形加工方法常用的齿形加工方法2021/9/2367n定位基准的选择定位基准的选择u小直径轴齿轮，采用两端中心孔或锥体作定位基准小直径轴齿轮，采用两端中心孔或锥体作定位基准u大直径轴齿轮，采用轴颈定位，并以一大端面作支大直径轴齿轮，采用轴颈定位，并以一大端面作支承承u带孔齿轮通常以内孔与端面定位带孔齿轮通常以内孔与端面定位2021/9/2368直齿圆柱齿轮加工实例HRC51-552021/9/2369工序工序工序名工序名称称工序内容工序内容定位基准定位基准加工机床加工机床0备备料料1锻锻自由自由锻锻毛坯毛坯空气空气锤锤2热处热处理理正火正火2021/9/23703车车粗粗车车全部加工表面，均留余量全部加工表面，均留余量2mm外外圆圆、端面、端面4车车精精车车内孔至于内孔至于，总长总长及及B面面留余量留余量0.2mm，其余量达，其余量达图样规图样规定尺寸定尺寸外外圆圆、端面、端面5滚齿滚齿滚制齿面，留磨齿余滚制齿面，留磨齿余0.20.3余量，余量，达达Ra值值1.6m内孔、端面内孔、端面B6钳钳齿齿端面倒角并去毛剌端面倒角并去毛剌7热处热处理理齿齿部高部高频频淬火，淬火，5258HRC8磨磨靠磨大端面靠磨大端面B内孔内孔9磨磨磨端面磨端面C，总长总长至尺寸至尺寸大端面大端面B10插插插插键键槽至尺寸槽至尺寸大端面大端面B，内孔，内孔11磨磨磨内孔磨内孔至要求，加工前找正内至要求，加工前找正内孔及大端面孔及大端面(允差允差0.01mm)内孔、大端面内孔、大端面B12磨磨齿齿磨磨齿齿达达图样规图样规定尺寸定尺寸内孔、大端面内孔、大端面B外圆磨床外圆磨床平面磨床平面磨床插床插床磨齿机磨齿机内圆磨床内圆磨床滚齿机滚齿机13钳钳去全部毛刺去全部毛刺14检验检验按按图样规图样规定要求定要求检查检查2021/9/2371二、套筒类零件加工2021/9/2372（一）概述：（一）概述：1、套筒类零件的结构特点：、套筒类零件的结构特点：功用功用支承旋转轴，引导刀具等支承旋转轴，引导刀具等结构特点结构特点同轴度较高的内外回转面；壁薄易变同轴度较高的内外回转面；壁薄易变形；长度大于直径形；长度大于直径内内孔孔是是套套筒筒类类零零件件的的最最主主要要表表面面，起起导导向向和和支支撑撑作作用，通常与旋转轴、刀具、活塞等相配合用，通常与旋转轴、刀具、活塞等相配合。外外圆圆是是支支承承表表面面，常常以以过过盈盈或或过过渡渡配配合合同同箱箱体体或或机机架上的孔相连接。架上的孔相连接。2021/9/23733 3、套筒类零件的材料及毛坯套筒类零件的材料及毛坯u材料：钢、铸铁、粉末冶金、铜及其合金、尼龙材料：钢、铸铁、粉末冶金、铜及其合金、尼龙和工程塑料。和工程塑料。有的滑动轴承用离心铸造法在钢或铸铁内壁有的滑动轴承用离心铸造法在钢或铸铁内壁上浇铸巴士合金材料。上浇铸巴士合金材料。u 毛坯：毛坯：孔径小的一般选热轧或冷拉棒料，也可以采用实孔径小的一般选热轧或冷拉棒料，也可以采用实心铸件。心铸件。孔径较大的采用无缝钢管或带孔空心铸件或锻件。孔径较大的采用无缝钢管或带孔空心铸件或锻件。大批量生产可采用冷挤压或粉末冶金等先进毛坯大批量生产可采用冷挤压或粉末冶金等先进毛坯制造工艺。制造工艺。2021/9/2374（二）机械加工工艺（二）机械加工工艺u套类零件的主要加工表面有内孔、外圆和端面，套类零件的主要加工表面有内孔、外圆和端面，u内孔既是装配基准又是设计基准，加工精度和表面内孔既是装配基准又是设计基准，加工精度和表面粗糙度一般要求较高；粗糙度一般要求较高；u内外圆之间的同轴度及端面与孔的垂直度也有一定内外圆之间的同轴度及端面与孔的垂直度也有一定技术要求。技术要求。u保证套筒表面位置精度的方法：保证套筒表面位置精度的方法：一次安装完成内外圆表面及端面的加工；一次安装完成内外圆表面及端面的加工；主要加工面内外圆面互为基准反复加工；主要加工面内外圆面互为基准反复加工；采用定位精度高的夹具。采用定位精度高的夹具。2021/9/2375外圆表面加工：车削和磨削。外圆表面加工：车削和磨削。孔加工方法：要考虑零件的结构特点、孔径大小、孔加工方法：要考虑零件的结构特点、孔径大小、长径比、精度和表面粗糙度要求以及生产规模等各长径比、精度和表面粗糙度要求以及生产规模等各种因素。种因素。对于加工精度要求较高的孔，常用的方案是：对于加工精度要求较高的孔，常用的方案是：钻孔钻孔半精车孔或镗孔半精车孔或镗孔粗磨孔粗磨孔精磨孔。精磨孔。2021/9/2376u精基准的选择精基准的选择v (1)(1)以内孔作为精基准：通过内孔安装在心轴上，以内孔作为精基准：通过内孔安装在心轴上，简单方便，刚性较好，应用普遍。简单方便，刚性较好，应用普遍。v (2)(2)以外圆作为精基准：当内孔的直径太小或长以外圆作为精基准：当内孔的直径太小或长度太短或不适于定位时，则先加工外圆，再以外圆度太短或不适于定位时，则先加工外圆，再以外圆定位加工内孔。这种方法一般采用卡盘装夹，动作定位加工内孔。这种方法一般采用卡盘装夹，动作迅速可靠。迅速可靠。v如果采用弹性膜片卡盘、液性塑料夹头等定心精如果采用弹性膜片卡盘、液性塑料夹头等定心精度较高的专用夹具，可获得较高的位置精度。度较高的专用夹具，可获得较高的位置精度。2021/9/2377防止套筒变形的工艺措施如下：防止套筒变形的工艺措施如下：1、减少夹紧力的影响，改变夹紧力的方向，即径向减少夹紧力的影响，改变夹紧力的方向，即径向夹紧为轴向夹紧。夹紧为轴向夹紧。2、用过渡套或弹簧套夹紧，做出工艺凸边或工艺螺、用过渡套或弹簧套夹紧，做出工艺凸边或工艺螺纹夹紧工件纹夹紧工件 也可采用软也可采用软卡爪装夹套筒。卡爪装夹套筒。2021/9/2378u典型的工艺路线大致是：典型的工艺路线大致是：调质（或正火）调质（或正火）粗车端面、外圆粗车端面、外圆钻孔、粗精钻孔、粗精镗孔镗孔钻法兰小孔、插键槽等钻法兰小孔、插键槽等热处理热处理磨外圆磨外圆磨端面、磨内孔。磨端面、磨内孔。2021/9/2379长套筒零件的加工长套筒零件的加工 2021/9/23802021/9/2381三、叉杆零件的加工（一）概述 叉杆是一些外形不规则的中小型零件，如机床拨叉、连杆、铰链杠杆等。结构外形不太规则，刚性较差。为此必须合理选择定位基准和装夹方式，以确保准确定位和避免加工中的变形。由于零件功能的需要，这类零件一般都有1-2个主要孔，既是装配基准又是设计基准，因此它本身的精度及与其他表面之间的位置精度要求较高。叉杆零件的材料多为碳钢，毛坯一般为模锻件，少数受力不大的叉杆零件也可以采用铸铁毛坯。2021/9/2382 2021/9/2383（二）机械加工工艺u装 配 基 准 面 为15.81mm的孔u因此选择定位基准时应该以该孔为主要的精基准，并辅以端面和其他表面定位，既能使大多数表面的位置精度要求符合“基准重合”原则，定位又比较稳定，夹具结构也比较简单。2021/9/2384u孔加工的两种方案：孔加工的两种方案：当当生生产产批批量量不不太太大大时时，常常采采用用钻钻一一扩扩一一铰铰的的典典型型方方案案，一一次次安安装装下下把把孔孔加加工工出出来来，孔孔的的尺尺寸寸精度容易保证；精度容易保证；当当批批量量较较大大时时，常常采采用用钻钻一一拉拉方方案案，这这样样可可以以提高生产率。提高生产率。平平面面和和槽槽的的加加工工一一般般采采用用粗粗铣铣一一精精铣铣方方案案，要要求不太高时也可以一次铣出。求不太高时也可以一次铣出。2021/9/23852021/9/2386