机械制造工艺学(含机床夹具设计)-教学ppt课件--湘潭机电专-第四章--典型零件加工.ppt

第四章第四章典典型型零零件件加加工工 一、一、轴类零件加工轴类零件加工 二、二、箱体零件加工箱体零件加工 三、三、圆柱齿轮加工圆柱齿轮加工 四、连杆加工四、连杆加工 第四章第四章 典型零件加工典型零件加工（一）轴类零件加工（一）轴类零件加工车床主轴的功用和结构特点及设计要求车床主轴的功用和结构特点及设计要求车床主轴的功用和结构特点及设计要求车床主轴的功用和结构特点及设计要求车床主轴技术条件的分析车床主轴技术条件的分析车床主轴技术条件的分析车床主轴技术条件的分析主轴的机械加工工艺过程主轴的机械加工工艺过程主轴的机械加工工艺过程主轴的机械加工工艺过程主轴加工工艺过程分析主轴加工工艺过程分析主轴加工工艺过程分析主轴加工工艺过程分析主轴加工中的几个工艺问题主轴加工中的几个工艺问题主轴加工中的几个工艺问题主轴加工中的几个工艺问题轴类零件的作用、特点及分类轴类零件的作用、特点及分类轴类零件的作用、特点及分类轴类零件的作用、特点及分类2.轴类零件的主要技术要求轴类零件的主要技术要求1)尺寸精度和几何形状精度尺寸精度和几何形状精度轴颈是轴类零件的重要表面轴颈是轴类零件的重要表面,它的直径精度根据使用要求通它的直径精度根据使用要求通常为常为IT6IT9,有时可达有时可达IT5。轴颈的几何形状精度。轴颈的几何形状精度(圆度、圆柱圆度、圆柱度度)应限制在直径公差范围之内。对几何形状精度要求较高时应限制在直径公差范围之内。对几何形状精度要求较高时,则应在零件图上专门标注形状公差。则应在零件图上专门标注形状公差。2)位置精度位置精度配合轴颈配合轴颈(装配传动件的轴颈装配传动件的轴颈)相对支承轴颈相对支承轴颈(装配轴承的轴装配轴承的轴颈颈)的同轴度以及轴颈与支承端面的垂直度通常要求较高。普通的同轴度以及轴颈与支承端面的垂直度通常要求较高。普通精度的轴精度的轴,配合轴颈相对支承轴颈的径向圆跳动一般为配合轴颈相对支承轴颈的径向圆跳动一般为0.010.03mm,高精度的轴为高精度的轴为0.0010.005mm。端面圆跳动为。端面圆跳动为0.0050.01mm。3)表面粗糙度表面粗糙度轴类零件的各加工表面均有表面粗糙度的要求。一般说来轴类零件的各加工表面均有表面粗糙度的要求。一般说来,支承轴颈的表面粗糙度要求为支承轴颈的表面粗糙度要求为Ra0.630.16m。配合轴颈的表。配合轴颈的表面粗糙度面粗糙度Ra为为2.50.63m。图为。图为CA6140型车床主轴简图型车床主轴简图,在在该图上标明了主要技术要求。该图上标明了主要技术要求。CA6140型车床主轴简图型车床主轴简图3.轴类零件的材料、毛坯及热处理轴类零件的材料、毛坯及热处理1)轴类零件的材料轴类零件的材料一般轴类零件材料常用一般轴类零件材料常用45钢钢;中等精度而转速较高中等精度而转速较高的轴的轴,可选用可选用40Cr等合金结构钢等合金结构钢;精度较高的轴精度较高的轴,可选用可选用轴承钢轴承钢GCr15和弹簧钢和弹簧钢65Mn等等,也可选用球墨铸铁也可选用球墨铸铁;对对于高转速、重载荷条件下工作的轴于高转速、重载荷条件下工作的轴,选用选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢氮化钢。轴类零件的热处理轴类零件的热处理轴类零件的使用性能除与所选钢材种类有关外轴类零件的使用性能除与所选钢材种类有关外,还与所还与所采用的热处理有关。采用的热处理有关。锻造毛坯在加工前锻造毛坯在加工前,均需安排正火或退火处理均需安排正火或退火处理(含碳量大含碳量大于于(C)=0.7的碳钢和合金钢的碳钢和合金钢),以使钢材内部晶粒细化以使钢材内部晶粒细化,消消除锻造应力除锻造应力,降低材料硬度降低材料硬度,改善切削加工性能。改善切削加工性能。为了获得较好的综合力学性能为了获得较好的综合力学性能,轴类零件常要求调质处轴类零件常要求调质处理，一般分两种情况：理，一般分两种情况：(1)毛坯余量大时毛坯余量大时,调质安排在调质安排在粗车之后、半精车之前粗车之后、半精车之前,以便消除粗车时产生的残余应以便消除粗车时产生的残余应力。力。(2)毛坯余量小时毛坯余量小时,调质可安排在粗车之前进行。调质可安排在粗车之前进行。表面淬火一般安排在精加工之前表面淬火一般安排在精加工之前,这样可纠正因淬火引起这样可纠正因淬火引起的局部变形。对精度要求高的轴的局部变形。对精度要求高的轴,在局部淬火后或粗磨之后在局部淬火后或粗磨之后,还需进行低温时效处理还需进行低温时效处理(在在160油中进行长时间的低温时效油中进行长时间的低温时效),以保证尺寸的稳定。以保证尺寸的稳定。对于氮化钢对于氮化钢(如如38GrMoAl),需在渗氮之前进行调质和低需在渗氮之前进行调质和低温时效处理。对调质的质量要求也很严格温时效处理。对调质的质量要求也很严格,不仅要求调质后索不仅要求调质后索氏体组织要均匀细化氏体组织要均匀细化,而且要求离表面而且要求离表面0.80.10mm层内铁素层内铁素体含量不超过体含量不超过(C)5,否则会造成氮化脆性而影响其质量。否则会造成氮化脆性而影响其质量。空心类机床主轴加工工艺及其分析空心类机床主轴加工工艺及其分析车床主轴的结构特点车床主轴的结构特点既是阶梯轴，又是空心轴；是长径比小于既是阶梯轴，又是空心轴；是长径比小于12的刚性轴的刚性轴不但传递旋转运动和扭矩，而且是工件或刀具回转精度的基础不但传递旋转运动和扭矩，而且是工件或刀具回转精度的基础主要加工表面有内外圆柱面、圆锥面，次要表面有螺纹、花键、主要加工表面有内外圆柱面、圆锥面，次要表面有螺纹、花键、沟槽、端面结合孔等沟槽、端面结合孔等机械加工工艺主要是车削、磨削，其次是铣削和钻削机械加工工艺主要是车削、磨削，其次是铣削和钻削特别值得注意的工艺问题有：特别值得注意的工艺问题有：1)定位基准的选择；定位基准的选择；2)加工顺序的安排；加工顺序的安排；3)深孔加工；深孔加工；4)热处理变形。热处理变形。车床主轴的功用车床主轴的功用承受扭转力矩；承受扭转力矩；承受弯曲力矩；承受弯曲力矩；保证回转运动精度。保证回转运动精度。车床主轴的设计要求车床主轴的设计要求扭转和弯曲刚度高；扭转和弯曲刚度高；回转精度高（径向圆跳动、端面圆跳动、回转轴线稳定）；回转精度高（径向圆跳动、端面圆跳动、回转轴线稳定）；制造精度高：制造精度高：1)结构尺寸及动态特性要好；结构尺寸及动态特性要好；2)主轴本身及其轴承精度高；主轴本身及其轴承精度高；3)轴承的结构和润滑；轴承的结构和润滑；4)齿轮的布置；齿轮的布置；5)固定件的平衡等。固定件的平衡等。主轴结构的设计要求：主轴结构的设计要求：1)合理的结构设计；合理的结构设计；2)足够的刚度；足够的刚度；3)有具有一定的尺寸、形状、位置精度和表面质量；有具有一定的尺寸、形状、位置精度和表面质量；4)足够的耐磨性、抗振性及尺寸稳定性足够的耐磨性、抗振性及尺寸稳定性5)足够的抗疲劳强度足够的抗疲劳强度3车床主轴技术条件的分析车床主轴技术条件的分析主轴支承轴颈的技术要求主轴支承轴颈的技术要求支承轴颈是主轴的装配基准，其精度直接影响支承轴颈是主轴的装配基准，其精度直接影响主轴的回转精度；主轴上各重要表面又以支承主轴的回转精度；主轴上各重要表面又以支承轴颈为设计基准，有严格的位置要求；轴颈为设计基准，有严格的位置要求；支承轴颈为三支承结构，并且跨度大；支承轴颈为三支承结构，并且跨度大；支承轴颈采用锥面支承轴颈采用锥面(1：12)结构，接触率结构，接触率70%，可用来调整轴承间隙；，可用来调整轴承间隙；中间支承为中间支承为IT5IT6，粗糙度，粗糙度 ；支承轴颈圆度误差为支承轴颈圆度误差为0.005mm，径向跳动为，径向跳动为0.005mm；其他外圆的圆度要求，误差小于其他外圆的圆度要求，误差小于50%尺寸公差，尺寸公差，高精度者为高精度者为510%；轴颈与有关表面的同轴度误差应很小。轴颈与有关表面的同轴度误差应很小。主轴工作表面（锥孔）的技术要求主轴工作表面（锥孔）的技术要求用来安装顶尖或刀具锥柄的；是定心表面；用来安装顶尖或刀具锥柄的；是定心表面；对锥面的尺寸精度、形状精度、粗糙度、接触对锥面的尺寸精度、形状精度、粗糙度、接触精度都要求高；精度都要求高；轴心线应与支承轴颈同轴；轴心线应与支承轴颈同轴；锥孔对轴颈的径向圆跳动近轴端为锥孔对轴颈的径向圆跳动近轴端为0.005，离，离轴端轴端300处为处为0.01，锥面接触率，锥面接触率70%，粗糙度，粗糙度 ，硬度为，硬度为HRC4850。主轴轴端外锥（短锥）的技术要求主轴轴端外锥（短锥）的技术要求用来安装卡盘或花盘的；也是定心表面；用来安装卡盘或花盘的；也是定心表面；对锥面的尺寸精度、形状精度、粗糙度、接对锥面的尺寸精度、形状精度、粗糙度、接触精度都要求高；触精度都要求高；轴心线应与支承轴颈同轴；轴心线应与支承轴颈同轴；对支承轴颈的径向圆跳动为对支承轴颈的径向圆跳动为0.008；端面圆跳；端面圆跳动为动为0.008；粗糙度粗糙度 ，硬度为，硬度为HRC4550空套齿轮轴颈的技术要求空套齿轮轴颈的技术要求影响传动的平稳性；可能导致噪声；影响传动的平稳性；可能导致噪声；有同轴度要求，对支承轴颈的径向圆跳动有同轴度要求，对支承轴颈的径向圆跳动为为0.010.015；尺寸精度要求为尺寸精度要求为IT5IT6；螺纹的技术要求螺纹的技术要求用来固定零件或调整轴承间隙；用来固定零件或调整轴承间隙；螺母的端面圆跳动（应螺母的端面圆跳动（应0.05）会影响轴承的）会影响轴承的内环轴线倾斜；内环轴线倾斜；螺母与轴颈的同轴度误差螺母与轴颈的同轴度误差0.025；螺纹精度为螺纹精度为6h。主轴各表面的表面层要求主轴各表面的表面层要求要有较高的耐磨性；要有较高的耐磨性；要有适当的硬度（要有适当的硬度（HRC45以上），以改善以上），以改善其装配工艺性和装配精度；其装配工艺性和装配精度；表面粗糙度表面粗糙度4.主轴的机械加工工艺过程主轴的机械加工工艺过程主轴加工工艺过程制订的依据主轴加工工艺过程制订的依据主轴的结构；技术要求；生产批量；设主轴的结构；技术要求；生产批量；设备条件。备条件。主轴加工工艺过程主轴加工工艺过程批量：大批；材料：批量：大批；材料：45钢；毛坯：模锻钢；毛坯：模锻件件工艺过程：工艺过程：分为三个阶段：分为三个阶段：粗加工：工序粗加工：工序16半精加工：工序半精加工：工序713（7为预备）为预备）精加工：工序精加工：工序1426（14为预备）为预备）5.主轴加工工艺过程分析主轴加工工艺过程分析主轴毛坯的制造方法主轴毛坯的制造方法自由锻件：小批量或单件生产；自由锻件：小批量或单件生产；模锻件：大批量生产。模锻件：大批量生产。主轴的材料和热处理主轴的材料和热处理热处理工序的安排热处理工序的安排毛坯热处理：去锻造应力，细化晶粒；毛坯热处理：去锻造应力，细化晶粒；切削前正火（预备热处理）：改善切削加工切削前正火（预备热处理）：改善切削加工性能和机械性能和机械-物理性能；去锻造应力；物理性能；去锻造应力；半精加工前调质：去应力，改善切削加工性半精加工前调质：去应力，改善切削加工性能，提高综合机械性能；能，提高综合机械性能；精加工前局部高频淬火：提高运动表面耐磨精加工前局部高频淬火：提高运动表面耐磨性；性；精加工后的定性处理：低温时效和水冷处理。精加工后的定性处理：低温时效和水冷处理。加工阶段的划分加工阶段的划分如前所述，分为三个阶段。如前所述，分为三个阶段。鉴于主轴的技术要求高，毛坯为模锻件，加工鉴于主轴的技术要求高，毛坯为模锻件，加工余量大，精度高，故应分阶段加工；余量大，精度高，故应分阶段加工；分粗、精加工阶段有利于去应力并可加入热处分粗、精加工阶段有利于去应力并可加入热处理；理；多次切削有利于消除复映误差；多次切削有利于消除复映误差；粗、精加工二阶段应间隔一定时间；粗、精加工二阶段应间隔一定时间；粗、精加工二阶段应分粗、精加工机床进行，粗、精加工二阶段应分粗、精加工机床进行，合理利用设备，保护机床。合理利用设备，保护机床。定位基准的选择定位基准的选择应使定位基准与装配基准重合；应使定位基准与装配基准重合；一次安装应多加工几个面；一次安装应多加工几个面；注意零件的主要精度指标：同轴度、圆度、注意零件的主要精度指标：同轴度、圆度、径向跳动；径向跳动；主轴的定位过程较复杂：有顶尖、锥堵、支主轴的定位过程较复杂：有顶尖、锥堵、支承表面等作为定位基准。承表面等作为定位基准。加工顺序的安排和工序的确定加工顺序的安排和工序的确定三种方案三种方案1)粗加工外圆粗加工外圆钻深孔钻深孔精加工外圆精加工外圆粗加粗加工锥孔工锥孔精加工锥孔精加工锥孔2)粗加工外圆粗加工外圆钻深孔钻深孔粗加工锥孔粗加工锥孔精加精加工锥孔工锥孔精加工外圆精加工外圆3)粗加工外圆粗加工外圆钻深孔钻深孔精加工外圆精加工外圆精加精加工外圆工外圆精加工锥孔精加工锥孔工序确定的两个原则工序确定的两个原则1)工序中所用的基准应在该工序前加工；工序中所用的基准应在该工序前加工；2)各表面要粗、精基准分开，先粗后精，各表面要粗、精基准分开，先粗后精，多次多次加工，逐步提高精度。加工，逐步提高精度。淬硬表面的键槽、螺纹等应在淬火前加工；淬硬表面的键槽、螺纹等应在淬火前加工；非淬硬表面的键槽、螺纹等应在精车后、精磨非淬硬表面的键槽、螺纹等应在精车后、精磨前加工；前加工；检验工序应安排在适当工序之后，必要还应探检验工序应安排在适当工序之后，必要还应探伤。伤。主轴加工中的几个工艺问题主轴加工中的几个工艺问题锥堵和锥堵心轴的使用锥堵和锥堵心轴的使用锥堵和锥堵心轴的功用：锥堵和锥堵心轴的功用：空心轴加工通孔后，定位基准空心轴加工通孔后，定位基准顶尖孔被顶尖孔被破坏。通孔直径小时，可直接在孔口倒出一破坏。通孔直径小时，可直接在孔口倒出一60锥面，代替中心孔；当通孔直径较大时，锥面，代替中心孔；当通孔直径较大时，则要采用锥堵或锥堵心轴。则要采用锥堵或锥堵心轴。设计锥堵和锥堵心轴时应注意的问题设计锥堵和锥堵心轴时应注意的问题1)一般不中途更换或拆装，以免增加安装误一般不中途更换或拆装，以免增加安装误差差2)锥堵和锥堵心轴要求两个锥面同轴锥堵和锥堵心轴要求两个锥面同轴顶尖孔的研磨顶尖孔的研磨 研磨的必要性研磨的必要性1)顶尖孔是定位基准，对精度和质量有直接影顶尖孔是定位基准，对精度和质量有直接影响响2)顶尖孔的深度：影响定位轴向位置，因而影顶尖孔的深度：影响定位轴向位置，因而影响余量分布响余量分布(批量生产时批量生产时)3)两顶尖孔同轴度：影响同轴度、影响位置精两顶尖孔同轴度：影响同轴度、影响位置精度度4)顶尖孔锥角和圆度误差：直接反映到工件顶尖孔锥角和圆度误差：直接反映到工件的圆度上的圆度上5)热处理、切削力、重力等的影响，会损坏热处理、切削力、重力等的影响，会损坏顶尖孔的精度顶尖孔的精度6)热处理后和磨削加工前，需要消除误差热处理后和磨削加工前，需要消除误差研磨方法研磨方法1)用铸铁顶尖研磨；用铸铁顶尖研磨；2)用油石或橡胶砂轮夹在车床的卡盘上，用金用油石或橡胶砂轮夹在车床的卡盘上，用金刚钻研磨；刚钻研磨；3)用硬质合金顶尖刮研。用硬质合金顶尖刮研。外圆表面的车削加工外圆表面的车削加工 车削加工的工艺作用车削加工的工艺作用1)粗加工：切除大部分余量；粗加工：切除大部分余量；2)半精加工：修整预备热处理后的变形；半精加工：修整预备热处理后的变形；3)精加工：使磨削前各表面具有一定的同轴精加工：使磨削前各表面具有一定的同轴度和合理的磨削余量；精加工螺纹及各端面度和合理的磨削余量；精加工螺纹及各端面等。等。车削加工值得考虑的问题车削加工值得考虑的问题1)生产效率；生产效率；2)工序精度（复映误差）；工序精度（复映误差）；3)劳动强度。劳动强度。车削加工的设备车削加工的设备1)单件、小批：普通车床单件、小批：普通车床2)成批生产：液压仿形车床成批生产：液压仿形车床3)大批量生产：液压仿形、多刀半自动车床大批量生产：液压仿形、多刀半自动车床主轴深孔的加工主轴深孔的加工 深孔加工的难点深孔加工的难点1)刀具细长，刚性差，易振动，易引偏；刀具细长，刚性差，易振动，易引偏；2)排屑困难；排屑困难；3)钻头散热条件差，冷却困难，易失去切削钻头散热条件差，冷却困难，易失去切削能力。能力。采取措施采取措施1)采用工件旋转、刀具进给的加工方法，使采用工件旋转、刀具进给的加工方法，使钻头自定中心；钻头自定中心；2)采用特殊结构的深孔钻；采用特殊结构的深孔钻；3)预先加工一导向孔，防止引偏；预先加工一导向孔，防止引偏；4)采用压力输送切削润滑液，既使冷却充分，采用压力输送切削润滑液，既使冷却充分，又使切屑排出。又使切屑排出。主轴锥孔的加工主轴锥孔的加工 主轴锥孔的作用及要求主轴锥孔的作用及要求1)主轴锥孔是安装顶尖的定位面；主轴锥孔是安装顶尖的定位面；2)主轴支承轴颈及主轴前端短锥的同轴度要主轴支承轴颈及主轴前端短锥的同轴度要求较高。求较高。磨削主轴锥孔一般以支承轴颈作为定位基准，磨削主轴锥孔一般以支承轴颈作为定位基准，有三种安装方式：有三种安装方式：1)前支承装于中心架，后支承用卡盘装夹前支承装于中心架，后支承用卡盘装夹2)前、后支承装于两个中心架，用万向节与主前、后支承装于两个中心架，用万向节与主轴相联；轴相联；3)采用专用夹具。采用专用夹具。剖分轴承、剖分轴承、V型夹具、浮动卡头等，使磨头误型夹具、浮动卡头等，使磨头误差及机床振动不影响工件。差及机床振动不影响工件。该夹具由底座、支承架及浮动卡头三部分组成；该夹具由底座、支承架及浮动卡头三部分组成；前、后两支架与底座连成一体；前、后两支架与底座连成一体；作为工件定位的作为工件定位的V形架镶有硬质合金，以提高形架镶有硬质合金，以提高耐磨性；耐磨性；工件的中心高应与磨头砂轮轴中心等高；工件的中心高应与磨头砂轮轴中心等高；后端的浮动卡头装在磨床主轴的锥孔内；后端的浮动卡头装在磨床主轴的锥孔内；工件尾部插入弹性套内；工件尾部插入弹性套内；通过弹簧将弹性套（浮动卡头外壳）连同工通过弹簧将弹性套（浮动卡头外壳）连同工件向后拉；件向后拉；钢球钢球1压向镶有硬质合金的锥柄压向镶有硬质合金的锥柄3端面，依靠端面，依靠弹簧弹簧2的涨力限制工件的轴向窜动；的涨力限制工件的轴向窜动；该联接方式只传递扭矩，排除磨头和机床误该联接方式只传递扭矩，排除磨头和机床误差对加工精度的干扰。差对加工精度的干扰。主轴各外圆表面的精加工和光整加工主轴各外圆表面的精加工和光整加工 主轴的精加工主轴的精加工1)主要采用磨削加工；主要采用磨削加工；2)应在热处理之后进行，纠正热处理后的变应在热处理之后进行，纠正热处理后的变形；形；3)磨削加工能达到的精度为磨削加工能达到的精度为IT6，表面粗糙度，表面粗糙度为为 。光整加工的作用及特点光整加工的作用及特点1)用于精密主轴上尺寸公差等级为用于精密主轴上尺寸公差等级为IT5以上或以上或表面粗糙度的加工表面；表面粗糙度的加工表面；2)采用很小的切削用量和单位切削力，变形小；采用很小的切削用量和单位切削力，变形小；3)对上道工序要求高，一般要求，表面无较深对上道工序要求高，一般要求，表面无较深的加工痕迹；的加工痕迹；4)采用浮动的加工方法（自定心）；采用浮动的加工方法（自定心）；5)加工余量很小，一般不超过加工余量很小，一般不超过0.02mm。轴类零件的检验轴类零件的检验 检验项目检验项目1)表面粗糙度；表面粗糙度；2)表面硬度；表面硬度；3)尺寸精度；尺寸精度；4)相互位置精度；相互位置精度；5)表面几何形状精度。表面几何形状精度。检验顺序检验顺序几何精度几何精度尺寸精度尺寸精度位置精度位置精度检验方法检验方法1)硬度：硬度计硬度：硬度计2)表面粗糙度：触针式表面粗糙度轮廓仪或表面粗糙度：触针式表面粗糙度轮廓仪或样板比较法样板比较法3)锥孔：着色法锥孔：着色法4)尺寸精度：常规检验仪器（万能量具）尺寸精度：常规检验仪器（万能量具）5)位置精度：专用检验装置。位置精度：专用检验装置。（二）箱体加工（二）箱体加工1概述概述箱体零件的功用和结构特点箱体零件的功用和结构特点 功用功用将机器和部件中的轴、套、齿轮等有关零件将机器和部件中的轴、套、齿轮等有关零件连接成一个整体，并使之保持正确的相互位连接成一个整体，并使之保持正确的相互位置，以传递转矩或改变转速来实现规定的运置，以传递转矩或改变转速来实现规定的运动。动。结构特点结构特点1)结构复杂，壁薄且不均匀；结构复杂，壁薄且不均匀；2)加工部位多，加工难度大。加工部位多，加工难度大。箱体零件的主要技术要求箱体零件的主要技术要求 孔径精度孔径精度影响回转精度，引起噪声、振动、径向跳动，影响回转精度，引起噪声、振动、径向跳动，影响寿命。影响寿命。1)孔的尺寸精度和几何形状误差会使轴承与孔的尺寸精度和几何形状误差会使轴承与孔配合不良孔配合不良(松、紧、不圆松、紧、不圆)；2)主轴孔尺寸精度为主轴孔尺寸精度为IT6级，其余孔为级，其余孔为IT6IT7级级箱孔与孔的位置精度箱孔与孔的位置精度引起轴安装歪斜，致使主轴径向跳动和轴向引起轴安装歪斜，致使主轴径向跳动和轴向窜动，加剧轴承磨损。窜动，加剧轴承磨损。1)同一轴线上各孔的同轴度误差；同一轴线上各孔的同轴度误差；2)孔端面对轴线垂直度误差。孔端面对轴线垂直度误差。孔和平面的位置精度孔和平面的位置精度主要是规定主要孔和主轴箱安装基面的平行度。主要是规定主要孔和主轴箱安装基面的平行度。主要平面的精度主要平面的精度影响主轴箱与床身的连接刚度。影响主轴箱与床身的连接刚度。1)规定底面和导向面必须平直和相互垂直；规定底面和导向面必须平直和相互垂直；2)平面度、垂直度公差等级为平面度、垂直度公差等级为5级。级。表面粗糙度表面粗糙度影响连接面的配合性质或接触刚度影响连接面的配合性质或接触刚度1)主轴孔为主轴孔为 ，其它各纵向孔为，其它各纵向孔为 ，孔的端面为，孔的端面为 ；2)装配基准面和定位基准面为装配基准面和定位基准面为 ，其它平面则为，其它平面则为 。箱体的材料及毛坯箱体的材料及毛坯1)材料一般选材料一般选HT200400；因为灰铸铁成本；因为灰铸铁成本低，耐磨性、可铸性、可切削性和阻尼特性好；低，耐磨性、可铸性、可切削性和阻尼特性好；2)毛坯为铸件；毛坯余量视生产批量和铸造方毛坯为铸件；毛坯余量视生产批量和铸造方法等而定；浇铸后应退火。法等而定；浇铸后应退火。2箱体结构的工艺性箱体结构的工艺性基本孔基本孔可分为通孔、阶梯孔、盲孔、交叉孔等可分为通孔、阶梯孔、盲孔、交叉孔等 通孔工艺性最好；深孔、阶梯孔、相贯通的通孔工艺性最好；深孔、阶梯孔、相贯通的交叉孔工艺性较差；盲孔工艺性最差，应尽量交叉孔工艺性较差；盲孔工艺性最差，应尽量避免避免同轴孔同轴孔同一轴线方向孔径向一个方向递减同一轴线方向孔径向一个方向递减镗孔时镗杆可从一端伸入，逐个加工或同时加镗孔时镗杆可从一端伸入，逐个加工或同时加工同一轴线上的几个孔工同一轴线上的几个孔应避免中间隔壁上的孔径大于外壁上的孔径应避免中间隔壁上的孔径大于外壁上的孔径装配基面装配基面为便于加工、装配和检验，尺寸应尽可能大，为便于加工、装配和检验，尺寸应尽可能大，形状应尽可能简单。形状应尽可能简单。凸台凸台应尽可能在同一平面上。应尽可能在同一平面上。紧固孔和螺孔紧固孔和螺孔尺寸和规格应尽可能一致。尺寸和规格应尽可能一致。肋板、肋条、圆角等肋板、肋条、圆角等保证箱体的动刚度和抗振性。保证箱体的动刚度和抗振性。3箱体机械加工工艺过程及工艺分析箱体机械加工工艺过程及工艺分析箱体零件机械加工工艺过程分析箱体零件机械加工工艺过程分析不同批量箱体生产的共性不同批量箱体生产的共性 加工顺序为先面后孔加工顺序为先面后孔提供基准的需要；提供基准的需要；切去毛坯上的缺陷，方便后面的加工；切去毛坯上的缺陷，方便后面的加工；使孔加工余量均匀；使孔加工余量均匀；保护刀具，有利于对刀、调整。保护刀具，有利于对刀、调整。加工阶段粗、精分开加工阶段粗、精分开精加工夹紧力可小一点，粗加工后将工件松开精加工夹紧力可小一点，粗加工后将工件松开点，可使弹性变形得到恢复。点，可使弹性变形得到恢复。工序间安排时效工序间安排时效1)消除内应力，减少变形，保证精度稳定；消除内应力，减少变形，保证精度稳定；2)铸造后安排人工时效铸造后安排人工时效3)精度高的箱体有时粗加工之后还需要人工时精度高的箱体有时粗加工之后还需要人工时效效 一般都用箱体上的重要孔作粗基准一般都用箱体上的重要孔作粗基准不同批量箱体生产的特殊性不同批量箱体生产的特殊性 粗基准的选择粗基准的选择1)中小批量生产时，毛坯精度低，一般采用划中小批量生产时，毛坯精度低，一般采用划线装夹；线装夹；2)大批大量生产时，毛坯精度高，可采用专用大批大量生产时，毛坯精度高，可采用专用夹具安装；夹具安装；精基准的选择精基准的选择1)单件小批量用装配基准作定位基准；单件小批量用装配基准作定位基准；2)大批大量生产则采用一面双孔作定位基准。大批大量生产则采用一面双孔作定位基准。所用设备依批量不同而异所用设备依批量不同而异1)单件小批量生产用通用设备；单件小批量生产用通用设备；2)大批量生产广泛使用组合加工机床如：多轴大批量生产广泛使用组合加工机床如：多轴龙门铣床、组合磨床、多工位组合机床、专用龙门铣床、组合磨床、多工位组合机床、专用镗床等。镗床等。4箱体平面的加工方法箱体平面的加工方法常用方法有刨、铣、磨三种；常用方法有刨、铣、磨三种；刨削加工的特点：刀具简单、调整方便、通用刨削加工的特点：刀具简单、调整方便、通用性好；性好；铣削加工的特点：多刀同时加工，可保证平面铣削加工的特点：多刀同时加工，可保证平面间的相互位置精度，生产效率高，适用于中批间的相互位置精度，生产效率高，适用于中批量以上的生产；量以上的生产；平面磨削的特点：比刨削、铣削的质量都高，平面磨削的特点：比刨削、铣削的质量都高，适用于大批量生产；为提高效率和相互位置精适用于大批量生产；为提高效率和相互位置精度，常用组合磨削。度，常用组合磨削。5箱体孔系加工方法箱体孔系加工方法孔系孔系箱体上一系列有相互位置精度要求的箱体上一系列有相互位置精度要求的孔的组合。孔的组合。孔系分类：平行孔系、同轴孔系、交叉孔系孔系分类：平行孔系、同轴孔系、交叉孔系平行孔系的加工平行孔系的加工平行孔系平行孔系轴线互相平行且孔距也有精度要轴线互相平行且孔距也有精度要求的一系列孔。求的一系列孔。找正法找正法 工人在通用机床上利用辅助工具来找正要加工人在通用机床上利用辅助工具来找正要加工孔的正确位置的加工方法。工孔的正确位置的加工方法。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，然后按划线出各孔的位置轮廓线，然后按划线进行加进行加工。工。心轴和块规找正法心轴和块规找正法将心轴插入有关轴孔内将心轴插入有关轴孔内(或直接利用镗床主轴或直接利用镗床主轴)，然后根据孔和定位基，然后根据孔和定位基准的距离组合一定尺寸的块规来校正各轴位置。准的距离组合一定尺寸的块规来校正各轴位置。样板找正法样板找正法利用精度很高的样板确定孔的利用精度很高的样板确定孔的加工位置。加工位置。定心套找正法定心套找正法先划线加工好螺钉孔，然后先划线加工好螺钉孔，然后装上形状精度高而且光洁的定心套。装上形状精度高而且光洁的定心套。镗模法镗模法1)利用镗模夹具加工孔系：工件装在镗模上，利用镗模夹具加工孔系：工件装在镗模上，镗杆支承在镗模的导套里；镗杆支承在镗模的导套里；2)孔距精度可达孔距精度可达0.05mm；3)适用于中、大批量生产。适用于中、大批量生产。坐标法坐标法1)适用于普通卧式镗床、坐标镗床或数控镗铣适用于普通卧式镗床、坐标镗床或数控镗铣床等设备床等设备2)孔距精度主要取决于坐标测量装置精度孔距精度主要取决于坐标测量装置精度3)关键在于基准孔和镗孔顺序的选择关键在于基准孔和镗孔顺序的选择4)适用于小批量生产适用于小批量生产同轴孔系的加工同轴孔系的加工 成批生产采用镗模加工；成批生产采用镗模加工；单件小批量依靠以下方法：单件小批量依靠以下方法：利用已加工孔作支承导向利用已加工孔作支承导向利用镗床后立柱上的导向套支承镗杆利用镗床后立柱上的导向套支承镗杆采用调头镗采用调头镗交叉孔系的加工交叉孔系的加工关键在于控制孔的垂直度；关键在于控制孔的垂直度；主要靠机床工作台上的主要靠机床工作台上的90对准装置；对准装置；常用设备为坐标镗床；常用设备为坐标镗床；换位时接触的松紧程度对位置精度都很关键；换位时接触的松紧程度对位置精度都很关键；有时需借助百分表找正。有时需借助百分表找正。6箱体零件的高效自动化加工箱体零件的高效自动化加工单件小批量生产箱体，通常用普通机床；产品单件小批量生产箱体，通常用普通机床；产品加工质量主要取决于机床精度和操作者的技术加工质量主要取决于机床精度和操作者的技术熟练程度；并且工序分散，占用设备多，生产熟练程度；并且工序分散，占用设备多，生产周期长，生产效率低，成本高。周期长，生产效率低，成本高。现代化技术采用功率大、功能多的加工中心；现代化技术采用功率大、功能多的加工中心；“加工中心加工中心”就是多工序自动换刀数控镗铣床；就是多工序自动换刀数控镗铣床；不仅生产效率高、加工精度高，而且适用范围不仅生产效率高、加工精度高，而且适用范围广，设备利用率高。广，设备利用率高。箱体大量生产中，还广泛采用由组合机床与输箱体大量生产中，还广泛采用由组合机床与输送装置组成的自动线进行加工；提高生产效率，送装置组成的自动线进行加工；提高生产效率，降低成本，减轻劳动强度，稳定产品质量，降降低成本，减轻劳动强度，稳定产品质量，降低对工人技术水平的要求。低对工人技术水平的要求。(三三)圆柱齿轮的加工圆柱齿轮的加工圆柱齿轮的结构特点圆柱齿轮的结构特点齿轮尽管由于它们在机器中的功用不同而齿轮尽管由于它们在机器中的功用不同而设计成不同的形状和尺寸设计成不同的形状和尺寸,但总是可以把它们但总是可以把它们划分为齿圈和轮体两个部分。常见的圆柱齿轮划分为齿圈和轮体两个部分。常见的圆柱齿轮有以下几类有以下几类(如图所示如图所示):盘类齿轮、套类齿轮、盘类齿轮、套类齿轮、内齿轮、轴类齿轮、扇形齿轮、齿条内齿轮、轴类齿轮、扇形齿轮、齿条(即齿圈即齿圈半径无限大的圆拄齿轮半径无限大的圆拄齿轮)等。其中盘类齿轮应等。其中盘类齿轮应用最广。用最广。2.圆柱齿轮的精度要求圆柱齿轮的精度要求齿轮本身的制造精度齿轮本身的制造精度,对整个机器的工作性能、承载能力对整个机器的工作性能、承载能力及使用寿命都有很大影响。根据齿轮的使用条件及使用寿命都有很大影响。根据齿轮的使用条件,对齿轮传动对齿轮传动提出以下几方面的要求提出以下几方面的要求:(1)运动精度。要求齿轮能准确地传递运动运动精度。要求齿轮能准确地传递运动,传动比恒定传动比恒定,即要求齿轮在一转中即要求齿轮在一转中,转角误差不超过一定范围。转角误差不超过一定范围。(2)工作平稳性。工作平稳性。要求齿轮传递运动平稳要求齿轮传递运动平稳,冲击、振动和噪声要小。这就要冲击、振动和噪声要小。这就要求限制齿轮转动时瞬时速比的变化要小求限制齿轮转动时瞬时速比的变化要小,也就是要限制短周期也就是要限制短周期内的转角误差。内的转角误差。(3)接触精度。接触精度。(4)齿侧间隙。要求齿轮传动时齿侧间隙。要求齿轮传动时,非工作齿面间留有一定非工作齿面间留有一定间隙间隙,以储存润滑油以储存润滑油,补偿因温度、弹性变形所引起的尺寸变补偿因温度、弹性变形所引起的尺寸变化和加工、装配时的一些误差。化和加工、装配时的一些误差。齿轮的制造精度和齿侧间隙主要根据齿轮的用途和工作齿轮的制造精度和齿侧间隙主要根据齿轮的用途和工作条件加以规定。对于分度传动用齿轮条件加以规定。对于分度传动用齿轮,主要的要求是齿轮运动主要的要求是齿轮运动精度精度,使得传递的运动准确可靠使得传递的运动准确可靠;对于高速动力传动用的齿轮对于高速动力传动用的齿轮,必须要求工作平稳必须要求工作平稳,没有冲击和噪声没有冲击和噪声;对于重载低速传动用的对于重载低速传动用的齿轮齿轮,则要求齿的接触精度要好则要求齿的接触精度要好,使啮合齿的接触面积大使啮合齿的接触面积大,不致不致引起齿面过早的磨损引起齿面过早的磨损;对于换向传动和读数机构对于换向传动和读数机构,齿侧间隙应齿侧间隙应严格控制严格控制,必要时还须消除间隙。必要时还须消除间隙。3.齿轮的材料与热处理齿轮的材料与热处理1)材料的选择材料的选择齿轮应按照使用的工作条件选用合适的材料。齿轮材料齿轮应按照使用的工作条件选用合适的材料。齿轮材料的选择对齿轮的加工性能和使用寿命都有直接的影响。的选择对齿轮的加工性能和使用寿命都有直接的影响。一般齿轮选用中碳钢一般齿轮选用中碳钢(如如45钢钢)和低、中碳合金钢和低、中碳合金钢,如如20Cr、40Cr、20CrMnTi等。要求较高的重要齿轮可选用等。要求较高的重要齿轮可选用38CrMoAlA氮化钢氮化钢,非传力齿轮也可以用铸铁、夹布胶木或非传力齿轮也可以用铸铁、夹布胶木或尼龙等材料。尼龙等材料。2)齿轮的热处理齿轮的热处理齿轮加工中根据不同的目的齿轮加工中根据不同的目的,安排两种热处理工序安排两种热处理工序:(1)毛坯热处理。在齿坯加工前后安排预先热处理毛坯热处理。在齿坯加工前后安排预先热处理(正火正火或调质或调质),其主要目的是消除锻造及粗加工引起的残余应力、其主要目的是消除锻造及粗加工引起的残余应力、改善材料的可切削性和提高综合力学性能。改善材料的可切削性和提高综合力学性能。(2)齿面热处理。齿形加工后齿面热处理。齿形加工后,为提高齿面的硬度和耐磨为提高齿面的硬度和耐磨性性,常进行渗碳淬火、高频感应加热淬火、碳氮共渗和渗氮等常进行渗碳淬火、高频感应加热淬火、碳氮共渗和渗氮等热处理工序。热处理工序。4.齿轮毛坯齿轮毛坯齿轮的毛坯形式主要有棒料、锻件和铸件。棒料用于小齿轮的毛坯形式主要有棒料、锻件和铸件。棒料用于小尺寸、结构简单且对强度要求低的齿轮。当齿轮要求强度高、尺寸、结构简单且对强度要求低的齿轮。当齿轮要求强度高、耐磨和耐冲击时耐磨和耐冲击时,多用锻件多用锻件,直径大于直径大于400600mm的齿轮的齿轮,常常用铸造毛坯。为了减少机械加工量用铸造毛坯。为了减少机械加工量,对大尺寸、低精度齿轮对大尺寸、低精度齿轮,可以直接铸出轮齿可以直接铸出轮齿;对于小尺寸、形状复杂的齿轮对于小尺寸、形状复杂的齿轮,可用精密可用精密铸造、压力铸造、精密锻造、粉末冶金、热轧和冷挤等新工铸造、压力铸造、精密锻造、粉末冶金、热轧和冷挤等新工艺制造出具有轮齿的齿坯艺制造出具有轮齿的齿坯,以提高劳动生产率、节约原材料。以提高劳动生产率、节约原材料。圆柱齿轮齿坯的加工方法圆柱齿轮齿坯的加工方法1.齿坯精度齿坯精度齿坯的外圆、端面及孔经常作为齿形加工、测量和装配的齿坯的外圆、端面及孔经常作为齿形加工、测量和装配的基准基准,所以齿坯的精度对于整个齿轮的精度有着重要的影响。所以齿坯的精度对于整个齿轮的精度有着重要的影响。齿坯精度中主要是对齿轮孔的尺寸精度和形状精度、孔和齿坯精度中主要是对齿轮孔的尺寸精度和形状精度、孔和端面的位置精度有较高的要求端面的位置精度有较高的要求;对齿坯外圆也有一定的要求。对齿坯外圆也有一定的要求。具体要求见表。具体要求见表。齿坯加工方案的选择齿坯加工方案的选择1)大批大量生产的齿坯加工大批大量生产的齿坯加工大批大量加工中等尺寸齿坯时大批大量加工中等尺寸齿坯时,多采用多采用“钻钻-拉拉-多刀车多刀车”的工艺方案的工艺方案:(1)以毛坯外圆及端面定位进行钻孔或扩孔以毛坯外圆及端面定位进行钻孔或扩孔;(2)拉孔拉孔;(3)以孔定位在多刀半自动车床上粗精车外圆、端面、切以孔定位在多刀半自动车床上粗精车外圆、端面、切槽及倒角等。槽及倒角等。这种工艺方案由于采用高效机床可以组成流水线或自动线这种工艺方案由于采用高效机床可以组成流水线或自动线,所以生产效率高。所以生产效率高。2)成批生产的齿坯加工成批