第四章典型零件加工精选文档.ppt

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1、第四章典型零件加工本讲稿第一页，共五十八页本章提要：v不同零件的材料、结构和用途不同，技术要求也千差万别，因此零件的加工工艺各不一样。v本章研究常见零件的典型加工工艺问题，结合生产实例重点分析阐述轴类零件和箱体零件的典型加工工艺，也包括箱体零件的数控加工工艺分析，并简介齿轮、套和叉杆零件的结构特点和加工方法，以灵活运用制订工艺规程的原理和方法，理解和掌握常见零件典型加工工艺所具有的共同规律和方法，保证高效经济地达到预期加工质量。本讲稿第二页，共五十八页第一节轴类零件的加工v轴类零件在机器中用来支承传动零部件，以实现运动和动力的传递。v按结构形状的不同，轴可分为光轴、阶梯轴、空心轴和异型轴等几大

2、类。本讲稿第三页，共五十八页 一、轴类零件的结构特点和技术要求v轴类零件是回转体零件，其长度大于直径。一般由同轴心线的圆柱面、圆锥面、螺纹和相应的端面所组成，有些轴上还有花键、沟槽、径向孔等。v按轴的长度和直径比来分，一般长径比小于6的称为短轴，大于20称细长轴。本讲稿第四页，共五十八页v轴颈是轴类零件的主要表面轴颈是轴类零件的主要表面v1 1、尺寸精度：、尺寸精度：IT96IT96级，精密轴颈级，精密轴颈IT5IT5级级v2 2、几何形状精度：圆度、圆柱度影响配合件的接触质量。可取轴颈公差、几何形状精度：圆度、圆柱度影响配合件的接触质量。可取轴颈公差的的1/21/41/21/4。v3 3、相

3、互位置精度：装传动件处轴颈相对装轴承出轴颈的同轴度，通常用、相互位置精度：装传动件处轴颈相对装轴承出轴颈的同轴度，通常用径向圆跳动表示，高精度的在径向圆跳动表示，高精度的在0.0010.005mm0.0010.005mm，一般精度在，一般精度在0.010.03mm0.010.03mm。此外还有内外柱面的同轴度、轴向定位端面与轴心线的垂直度。此外还有内外柱面的同轴度、轴向定位端面与轴心线的垂直度。v4 4、粗糙度：一般支承轴颈的粗糙度、粗糙度：一般支承轴颈的粗糙度Ra3.20.8Ra3.20.8，配合轴颈或工作表，配合轴颈或工作表面的粗糙度为面的粗糙度为Ra0.80.2Ra0.80.2v根据轴的

4、强度和耐磨性要求，支承轴颈、配合轴颈、或工作表面有根据轴的强度和耐磨性要求，支承轴颈、配合轴颈、或工作表面有热处理要求（表面淬火、渗碳淬火等）。高速轴要求动平衡；特殊热处理要求（表面淬火、渗碳淬火等）。高速轴要求动平衡；特殊用途的轴类零件须探伤检查；为提高强度、避免或减少应力集中，用途的轴类零件须探伤检查；为提高强度、避免或减少应力集中，在轴肩还有过渡圆角要求。在轴肩还有过渡圆角要求。2、轴类零件的技术要求：根据功用和工作条件制定 本讲稿第五页，共五十八页 二、轴类零件的材料、毛坯和热处理v轴类零件的毛坯常用棒料和锻件。v光滑轴、直径相差不大的非重要阶梯轴宜选用棒料，一般比较重要的轴大都采用锻

5、件作为毛坯，只有某些大型的、结构复杂的轴采用铸件。v根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时通常采用模锻。v轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料，并且采用不同的热处理方法，以获得一定的强度、韧性和耐磨性。本讲稿第六页，共五十八页v材料：材料：v一一般般轴轴类类零零件件：4545钢钢，通通过过正正火火、调调质质、淬淬火火等等热热处处理理工工艺艺获获得得一一定定的强度、韧性和耐磨性。的强度、韧性和耐磨性。v中中等等精精度度或或转转速速较较高高的的轴轴：可可选选40Cr40Cr等等合合金金结结构构钢钢，通通过过调调质质和表面淬火获得

6、较好的综合力学性能。和表面淬火获得较好的综合力学性能。v对对于于高高精精度度轴轴：可可选选GCr15GCr15或或65Mn65Mn，通通过过调调质质和和表表面面淬淬火火获获得得更更好好的耐磨性和耐疲劳性。的耐磨性和耐疲劳性。v对对于于高高速速、重重载载轴轴：可可选选20CrMnTi20CrMnTi等等低低碳碳合合金金钢钢或或38CrMoAl38CrMoAl氮氮化化钢钢，经经渗渗碳碳处处理理或或氮氮化化处处理理获获得得高高的的避避免免硬硬度度、耐耐磨磨性性和和心心部强度。部强度。v复复杂杂结结构构的的轴轴类类：高高强强度度铸铸铁铁、球球墨墨铸铸铁铁。HT400HT400、HT600HT600、Q

7、T450QT450、QT400QT400等。等。本讲稿第七页，共五十八页三、轴类零件加工工艺分析v（一）轴类零件定位基准与装夹方法的选择v在轴类零件加工中，为保证各主要表面的相互位置精度，选择定位基准时，应尽可能使其与装配基准重合并使各工序的基准统一，而且还要考虑在一次安装中尽可能加工出较多的面。v轴类零件加工时，精基准的选择通常有两种：v1、首选方案是采用顶尖孔作为定位基准。这样，可以实现基准统一，能在一次安装中加工出各段外圆表面及其端面，可以很好的保证各外圆表面的同轴度以及外圆与端面的垂直度，加工效率高并且所用夹具结构简单。所以对于实心轴（锻件或棒料毛坯），粗加工之前，应先打顶尖孔，以后的

8、工序都用顶尖孔定位。v2、精基准选择的另一方案是采用支承轴径定位，因为支承轴径既是装配基准，也是各个表面相互位置的设计基准，这样定位符合基准重合的原则，不会产生基准不重合误差，容易保证关键表面间的位置精度。本讲稿第八页，共五十八页v对于空心轴，由于中心的孔钻出后，顶尖孔消失，可采用下面的方法：v1）在中心通孔的直径较小时，可直接在孔口倒出宽度不大于2mm的60度锥面，用倒角锥面代替中心孔。v2）在不宜采用倒角锥面作为定位基准时，可采用带有中心孔的锥堵或带锥堵的拉杆心轴。v锥堵与工件的配合面应根据工件的形状做成相应的锥形；如果轴的一端是圆柱孔，则锥堵的锥度取1：500；锥堵装好后不应拆卸或更换，

9、如必须拆卸，重装后必须按重要外圆进行找正和修磨中心孔。如果轴的长径比较大，而刚性较差，通常还需要增加中间支承来提高系统的刚性，常用的辅助支承是中心架或跟刀架。本讲稿第九页，共五十八页v（二）轴类零件中心孔的修研v作为定位基面的中心孔的形状误差（如多角形、椭圆等）会复映到加工表面上去，中心孔与顶尖的接触精度也将直接影响加工误差，因此，对于精密轴类零件，在拟定工艺过程时必须保证中心孔具有较高的加工精度。v单件小批生产时，中心孔主要是在卧式车床或钻床上钻出；v大批量生产时，均用铣端面打中心孔机床来加工中心孔，不但生产率高，而且能保证两端中心孔在同一轴线上和保证一批工件两端中心孔间距相等。v 本讲稿第

10、十页，共五十八页v轴类零件中心孔的修研v中心孔经过多次使用后可能磨损或拉毛，或者因热处理和内应力而使表面产生氧化皮或发生位置变动，因此在各个加工阶段（特别是热处理后）必须修研中心孔，甚至重新钻中心孔。v1)用油石或橡胶砂轮修研：修研时将圆柱形的油石或橡胶砂轮夹在车床的卡盘上，用装在刀架上的金刚石笔将它前端修成顶尖形状，然后将工件顶在油石和车床后顶尖之间，加入少量的润滑油，高速开动车床使油石转动进行修研；同时，手持工件断续转动，以达到均匀修整的目的。这种方法油石或砂轮的损耗量大，不适合大批量生产。v2)用铸铁顶尖修研：与第一种方法基本相同，只是用铸铁顶尖代替油石顶尖，顶尖转速略低一些，而且修研时

11、要加研磨剂。本讲稿第十一页，共五十八页v3）用硬质合金顶尖修研：修研用的工具为硬质合金顶尖，它的结构是在60度锥面上磨出六角形，并留有f=0.2-0.5mm的等宽刃带。这种方法生产率高，但修研质量稍差，多用于普通轴中心孔的修研，或作为精密轴中心孔的粗研。v4）用中心孔专用磨床磨削，这种方法精度和效率都较高，表面粗糙度可达Ra0.32um，圆度达0.8um。本讲稿第十二页，共五十八页（三）轴类零件典型加工工艺路线v对于7级精度、表面粗糙度Ra10.5m的一般传动轴，其典型工艺路线为：v正火一车端面、钻顶尖孔一粗车各表面一精车各表面一铣花键、键槽等一热处理一修研顶尖孔一粗磨外圆一精磨外圆一检验。v

12、轴类零件的粗车、半精车都是在车床上进行；一般单件小批生产中使用卧式车床；大批大量则广泛采用液压仿形车床或多刀半自动车床；对于形状复杂的轴类零件，在转塔车床或数控车床上加工效果更好。本讲稿第十三页，共五十八页v轴上花键、键槽等次要表面的加工，一般都在外圆精车之后，磨削之前进行。v因为如果在精车前就铣出键槽，在精车时由于断续切削而易产生振动，影响加工质量，又容易损坏刀具，也难以控制键槽的尺寸要求；当然，它们的加工也不宜放在主要表面的磨削之后进行，以免划伤已加工好的主要表面。v在轴类零件的加工过程中，通常都要安排适当的热处理，以保证零件的力学性能和加工精度，并改善切削加工性。v一般毛坯锻造后安排正火

13、工序，而调质处理则安排在粗加工后，以消除粗加工产生的应力及获得较好的金相组织。v如果工件表面有一定的硬度要求，则需要在磨削之前安排淬火工序或在粗磨后、精磨前安排渗氮处理工序。本讲稿第十四页，共五十八页（四）车床主轴加工工艺及检验v机床主轴一般都是单一轴心线的阶梯轴，工艺过程较长，定位和加工较复杂。本讲稿第十五页，共五十八页v1C6150主轴加工工艺过程 表4-1v2C6150主轴加工工艺过程分析(1)加工阶段的划分：由于主轴是多阶梯带通孔的零件，切除大量金属后，会引起残余应力重新分布而变形，所以安排工序时，一定要粗精分开。C6150主轴的加工就是以重要表面的粗加工、半精加工和精加工为主线，适当

14、穿插其他表面的加工工序而组成的工艺路线，各阶段的划分大致以热处理为界。本讲稿第十六页，共五十八页v(2)定位基准的选择：为避免引起变形，主轴通孔的加工不能安排在最后，所以安排工艺路线时不可能用主轴本身的中心孔作为统一的定位基准，主要使用中心孔和外圆表面互为基准：1)用毛坯外圆表面作为粗基面，钻中心孔；2)用中心孔定位，粗车外圆表面和端面；3)用外圆表面定位，钻中心通孔；4)用外圆表面定位，半精加工中心通孔，大端锥孔和小端圆柱孔（或锥孔）。5)用带有中心孔的锥套心轴定位，进行半精加工和精加工工序。本讲稿第十七页，共五十八页v(3)工序顺序的安排 1）先安排定位基面加工：在主轴的加工过程中，不论在

15、任何加工阶段，总是先安排好定位基面的加工，为加工其他表面做好了准备。2）后安排其他表面和次要表面的加工：对于主轴上的花键、键槽、螺纹等次要表面的加工，通常安排在外圆精车或粗磨以后、精磨之前进行，否则会在外圆终加工时产生冲击，不利于保证加工质量和影响刀具的寿命，或者会破坏主要表面已经获得的精度。3）深孔的加工：为使中心孔能够在多道工序中使用，深孔加工应靠后安排。但深孔加工属于粗加工，余量大、发热多、变形大，所以不能放到最后加工。本例安排在外圆半精车之后，以便有一个较为精确的轴径作为定位基准，这样加工出的孔容易保证主轴壁厚均匀。本讲稿第十八页，共五十八页v(4)主要表面加工方法的选择v1）主轴各外

16、圆表面的加工主轴各外圆表面的车削通常划分为粗车、半精车、精车三个步骤。v为了提高生产率，不同生产条件下采用不同的机床设备：单件小批生产时，采用卧式车床；成批生产时，采用液压仿形车床、转塔车床或数控车床；大批大量生产时，常采用液压仿形或多刀半自动车床等。v一般精度的车床主轴精加工采用磨削方法，安排在最终热处理之后，用以纠正热处理中产生的变形，并最后达到精度和表面粗糙度要求。v磨削主轴一般在外圆磨床或万能磨床上进行，前后两顶尖都采用高精度的固定顶尖，并注意顶尖和中心孔的接触面积，必要时要研磨顶尖孔，并对磨床砂轮轴的轴承也提出很高的要求。本讲稿第十九页，共五十八页v2)主轴锥孔的精加工v主轴锥孔的精

17、加工：是主轴加工的最后一个关键工序。v锥孔磨削时，为减少磨床工件头架主轴的圆跳动对工件回转精度的影响，工件头主轴必须通过浮动联接传动工件，工件的回转轴心线应由前述磨夹具确定，可以消除架主轴回转中心线圆跳动对工件回转轴心线产生的影响。本讲稿第二十页，共五十八页v3)主轴中心通孔的加工：C6150车床主轴的中心通孔加工属于深孔加工；使用刀具细长、刚性差、排屑困难、散热条件差，因此加工困难，工艺较复杂。v单件小批产时，可在普通钻床上用接长的麻花钻加工。但要注意，加工中需要多次退出钻头，便排屑和冷却钻头和工件。批量较大时，采用深孔钻床及深孔钻头，可以获得较高的加工质量和生产效率。本讲稿第二十一页，共五

18、十八页v3主轴的检验v在零件加工全部完成后，要对主轴的尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度进行全面检查，以确保各项精度指标达到图样要求。v主轴的最终检验要按一定顺序进行，先检验各个外圆的尺寸精度、素线平行度和圆度，再用外观比较法检验各表面的粗糙度和表面缺陷，最后再用专用检具检验各表面之间的位置精度，这样可以判明和排除不同性质误差之间对测量精度的干扰。v检验前、后支承轴径对公共基准的同轴度误差，通常采用如图4-6所示的方法。如果支承轴径的圆度误差很小，可以忽略，千分表的读数可作为各对应轴径相对于轴心线的同轴度误差。本讲稿第二十二页，共五十八页本讲稿第二十三页，共五十八页（五）细长轴的加工方法

19、：（五）细长轴的加工方法：v改进工件装夹方式，一般采用一夹一顶的方法。同时在工改进工件装夹方式，一般采用一夹一顶的方法。同时在工件端部缠绕一圈直径为件端部缠绕一圈直径为4的钢丝，以减少接触面积，避免的钢丝，以减少接触面积，避免夹紧时形成弯曲力矩；夹紧时形成弯曲力矩；v尾座顶尖改为弹性顶尖，避免工件受热弯曲变形；尾座顶尖改为弹性顶尖，避免工件受热弯曲变形；v采用跟刀架，以提高工件的刚度。采用跟刀架，以提高工件的刚度。v采用大主偏角车刀，一般取采用大主偏角车刀，一般取Kr=7593；v采用反向进给切削，改变工件受力方向，可减少工件的弯曲采用反向进给切削，改变工件受力方向，可减少工件的弯曲变形。变形

20、。6采用无进给磨削7合理存放零件本讲稿第二十四页，共五十八页第二节第二节箱体零件的加工箱体零件的加工v箱体是机器的基础零件，其作用是将机器和部件中的轴、套、齿轮等有关零件联成一个整体，并使之保持正确的相对位置，彼此能协调工作，以传递动力、改变速度，完成初器或部件的预定功能。v因此，箱体零件的加工质量直接影响机器的性能、精度和寿命。本讲稿第二十五页，共五十八页v1、箱体类零件的功用和结构特点：、箱体类零件的功用和结构特点：箱体是机器及其部件的基础件；箱体是机器及其部件的基础件；将轴、套、轴承和齿轮等零件连接装配为一体，使其保持正确的相互位置将轴、套、轴承和齿轮等零件连接装配为一体，使其保持正确的

21、相互位置关系，按规定的运动关系协调运动。关系，按规定的运动关系协调运动。箱体的加工质量影响机器的工作精度、使用性能和寿命。箱体的加工质量影响机器的工作精度、使用性能和寿命。形状复杂、壁薄且不均匀、内部呈腔形、箱壁上有许多精度要求高的形状复杂、壁薄且不均匀、内部呈腔形、箱壁上有许多精度要求高的孔和面，不仅表面多，而且加工难度大。孔和面，不仅表面多，而且加工难度大。2、箱体类零件的技术要求：、箱体类零件的技术要求：支承孔的尺寸精度、形状精度、位置精度和表面支承孔的尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度：粗糙度：箱体装配基准面、定位基准面的平面精度与表面粗糙箱体装配基准面、定位基准面的平面精度与表

22、面粗糙度：度：各支承孔与装配基面间的距离尺寸及其相互位各支承孔与装配基面间的距离尺寸及其相互位置精度：置精度：本讲稿第二十六页，共五十八页二、箱体类零件的材料、毛坯：二、箱体类零件的材料、毛坯：v 常用材料为铸铁，铸铁容易成形、切削性能好、价格低、吸震性常用材料为铸铁，铸铁容易成形、切削性能好、价格低、吸震性和耐磨性好。和耐磨性好。HT150HT350HT150HT350，HT200HT200用得较多。用得较多。v 单件小批用焊接结构；大负荷采用铸钢件；特殊场合可采用单件小批用焊接结构；大负荷采用铸钢件；特殊场合可采用铝镁合金或铝合金。如飞机发动机箱体常采用铝镁合金、摩托车铝镁合金或铝合金。如

23、飞机发动机箱体常采用铝镁合金、摩托车曲轴箱选用铝合金，可在保证强度和刚度的基础上减轻重量，同曲轴箱选用铝合金，可在保证强度和刚度的基础上减轻重量，同时用铸铁镶套嵌入曲轴轴承孔中增加耐磨性。时用铸铁镶套嵌入曲轴轴承孔中增加耐磨性。v 铸件单件小批采用木模手工造型；大批量生产采用金属模机器造铸件单件小批采用木模手工造型；大批量生产采用金属模机器造型。单件小批生产大于型。单件小批生产大于50mm50mm的孔，成批生产大于的孔，成批生产大于30mm30mm的孔，铸出预孔。的孔，铸出预孔。v 铝合金箱体常采用压铸制造。铝合金箱体常采用压铸制造。v毛坯铸造时，应防止砂眼和气孔的产生。毛坯铸造时，应防止砂眼

24、和气孔的产生。v为了减少毛坯铸造时产生的残余应力，铸造后应安排退火或时效处为了减少毛坯铸造时产生的残余应力，铸造后应安排退火或时效处理，以减少零件的变形，并改善材料的切削性能。对于精度高或壁理，以减少零件的变形，并改善材料的切削性能。对于精度高或壁薄而且结构复杂的箱体，在粗加工后应进行一次人工时效处理。薄而且结构复杂的箱体，在粗加工后应进行一次人工时效处理。本讲稿第二十七页，共五十八页三、箱体零件加工工艺分析v（一）拟定加工工艺的原则v 1先面后孔：先加工平面，可以为孔的加工提供稳定可靠的基准画，同时切除了铸件表面的凹凸不平和夹砂等缺陷，对孔的加工和保护切削刃与对刀都有利。v 2粗精分开：箱体

25、零件结构复杂、壁薄厚不均、主要平面和孔系的加工精度要求又高，因此应将主要表面的粗、精加工工序分阶段进行，消除由粗加工造成的内应力、切削力、夹紧力等因素对加工精度造成的不利影响。同时，可根据不同要求，合理选择设备，充分发挥设备的潜能和优势。在实际生产中，对于单件生产或精度要求不高的箱体或受设备条件限制时，也可将粗、精加工在同一台机床上完成，但是必须采取相应的措施，尽量减少加工中的变形。如粗加工后，将工件松开并让工件冷却，使工件在夹紧力的作用下产生的弹性变形得以恢复，并且达到释放应力的作用，然后再以较小的力重新夹紧，并以较小的切削用量和多次进给进行精加工。本讲稿第二十八页，共五十八页v3定位基准的

26、选择v(1)精基准的选择精基准选择时应尽量符合“基准重合”和“基准统一”原则，保证主要加工表面（主要轴径的支承孔）的加工余量均匀，同时定位基面应形状简单、加工方便，以保证定位质量和夹紧可靠。此外，精基准的选择还与生产批量的大小有关。箱体零件典型的定位方案有两种：1)采用装配基面定位：箱体零件的装配基准通常也是整个零件上各项主要技术要术的设计基准，因此选择装配基准作为定位基准，不存在基准不重合误差，并且在加工时箱体开口一般朝上，便于安装调整刀具、更换导向套、测量孔径尺寸、观察加工情况和加注切削液等。本讲稿第二十九页，共五十八页v2)采用“一面两孔”定位实际生产中，“一面两孔”的定位方式在各种箱体

27、加工中的应用十分广泛。这种定位方式，夹具结构简单，装卸工件方便，定位稳定可靠，并且在一次安装中，可以加工除定位面以外的所有5个平面和孔系，也可以作为从粗加工到精加工大部分工序的定位基准，实现“基准统一”。v在大批量生产，尤其是在组合机床和自动线上加工箱体时，常采用这种定位方式。本讲稿第三十页，共五十八页v（2）粗基准的选择：）粗基准的选择：v箱体结构复杂，加工表面多，粗基准选择合理与否影响加工面和不加工箱体结构复杂，加工表面多，粗基准选择合理与否影响加工面和不加工面间的位置关系、影响各加工面的余量分配。面间的位置关系、影响各加工面的余量分配。v粗基准选择的要求：粗基准选择的要求：v（1）在保证

28、各面都有加工余量的前提下，保证重要孔加工余量均）在保证各面都有加工余量的前提下，保证重要孔加工余量均匀；匀；v（2）装入箱体的旋转零件应与箱体内壁有足够的距离。）装入箱体的旋转零件应与箱体内壁有足够的距离。v（3）要保证外表面需要加工的表面都有加工余量，即外形尺寸。）要保证外表面需要加工的表面都有加工余量，即外形尺寸。v（4）定位夹紧可靠、夹具结构简单。）定位夹紧可靠、夹具结构简单。vv一般选箱体重要孔的毛坯面作为粗基准。一般选箱体重要孔的毛坯面作为粗基准。v单件小批生产时，毛坯精度低，要以重要孔为基准划线，按划线找单件小批生产时，毛坯精度低，要以重要孔为基准划线，按划线找正安装；正安装；v大

29、批大量生产时，毛坯制造精度高，可用专用夹具直接以重要孔定位，大批大量生产时，毛坯制造精度高，可用专用夹具直接以重要孔定位，安装迅速，生产率高。安装迅速，生产率高。本讲稿第三十一页，共五十八页本讲稿第三十二页，共五十八页v4工序集中v 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相互位置精度。v 5合理安排热处理v 一般箱体零件在铸造后必须消除内应力，防止加工和装配后产生变形，所以应合理安排时效处理。时效的方法多采用自然时效或人工时效。为了避免和减少零件在机加工和热处理

30、车间之间的运输工作量，时效处理可在毛坯铸造后、粗加工前进行。对于精度要求较高的箱体零件，通常粗加工后还要再安排一次时效处理。v 6加工方法和加工设备的选择v 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。v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，小型的也可在普通铣床上加工。v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。本讲稿第三十三页，共五十八页v（二）箱体零件的孔系加工v 孔系加工是箱体零仵加工的关键。箱体零件上的孔，不仅本身精度要求高，而且孔之间相互位置精度要求也高。v 1平行

31、孔系的加工v 箱体上轴线相互平行而且孔距也有一定精度要求的一组孔称为平行孔系。生产中保证孔距精度的方法如下：v (1)找正法：找正法是工人在通用机床上利用各种辅具来找正孔的正确加工位置的方法。这种方法加工效率低，通常只适用于单件小批生产。找正法可分为划线找正法、样板找正法、心轴块规找正法、定位套找正法等。v (2)坐标法：坐标法的基本原理是将孔系所有孔距尺寸及其公差换算成直角坐标系中的坐标尺寸及公差，然后按换算后的坐标尺寸调整机床进行镗削加工，以达到图样要求。这种方法的加工精度取决于机床坐标的移动精度，实际上就是坐标测量装置的精度。采用坐标法加工孔系时，要特别注意基准孔和镗孔顺序的选择，否则，

32、坐标尺寸的累积误差会影响孔距精度。本讲稿第三十四页，共五十八页v (3)镗模法：在成批和大量生产中，多采用镗模在镗床上加工孔系（见图4-12所示）。这种方法加工精度高，生产率也高。在小批生产中，当零件形状比较复杂，精度要求较高时，也常采用此法。v用镗模加工时，一般镗杆与机床主轴之间采用浮动联接，机床主轴仅起传递转矩能作用。v所以，如果镗模的精度足够高，即使在普遁精度的机床上，也能加工出较高精度的孔系。本讲稿第三十五页，共五十八页v 2同轴孔系的加工v 同轴孔系的加工方法与生产批量有关。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，常采用下面几种方法：v(1)利用已加工孔导向 v

33、(2)利用镗床后立柱上的导向套支承镗杆v(3)采用调头镗。采用这种方法，必须采取一定措施仔细找正工作台回转后的方向，以保证同轴度精度。本讲稿第三十六页，共五十八页v（三）车床主轴箱加工工艺及检验本讲稿第三十七页，共五十八页v1、加工工艺：表4-2v2、检验项目及方法：零件的检验主要有：各加工表面的表面粗糙度及外观；孔与平面的尺寸精度及几何精度；孔系相互位置精度等。v表面粗糙度检验通常用目测或样板比较法，只Ra值很小时，才考虑采用光学量仪。外观检查只需要根据工艺规程检查完工情况及加工表面有无缺陷即可。v2)孔的尺寸精度一般用塞规检验。单件小批生产或需要确定误差数值时，可采用内径千分尺或内径千分表

34、检验。v 3)平面的直线度可用平尺和厚薄规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。本讲稿第三十八页，共五十八页v4)箱体零件孔系的相互位置精度的检验一般采用如下方法：v(1)同轴度检验一般工厂常用检验棒按图4-16所示方法检验；用图4-17所示方法可测定孔同轴度误差数值。本讲稿第三十九页，共五十八页v(2)孔间距和孔轴线平行度的检验如图4-18所示。v(3)孔轴线对基准平面的距离和平行度检验方法如图4-19所示。v零件的尺寸、形状和位置诶差等也可在三坐标测量机上进行。本讲稿第四十页，共五十八页第三节第三节 其他典型零件的加工其他典型零件的加工v 一、齿轮

35、零件的加工v （一）概述v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。v 齿轮的材料一般采用中碳结构钢和低、中碳合金结构钢，如45、20Cr、40Cr、20CrMnTi等；对于一些重载、高速、有 冲 击 载 荷 的 齿 轮，可 选 用 18CrMnTi、38CrMoAIA、18CrMoTi等强度和韧性较好的合金材料，以提高齿轮的硬度、耐磨性和抗冲击能力；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。本讲稿第四十一页，共五十八页齿轮的热处理v在齿坯加工前后通常安排预备热处理正火或调质，主要目的是消除锻造及粗加工所引起的残余应力，改善材料的切削性能和提

36、高综合力学性能。v齿形加工后，为了提高齿面的硬度和耐磨性，常进行渗碳淬火、高频淬火、渗氮处理等热处理工艺。本讲稿第四十二页，共五十八页齿轮的毛坯形式：齿轮的毛坯形式主要有棒料、锻件和铸件v1、棒料用于小尺寸、结构简单且对强度要求不太高的齿轮；v2、当齿轮强度要求高，并且耐磨损、耐冲击时，多用锻件毛坯；v3、齿轮的直径大于400-600mm时，常用铸造的方法铸造齿坯；v4、为了减少机械加工量，对大尺寸、低精度的齿轮，可以直接铸造出轮齿；v5、对于小尺寸、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，以提高劳动生产率，节约原材料。本讲稿第四十三页，共五十八页（二）

37、机械加工工艺v 一般齿轮加工的工艺路线可归纳为：v毛坯制造一齿坯热处理一齿坯加工一轮齿加工一轮齿热处理一轮齿主要表面精加工一轮齿的精整加工。v盘形圆柱齿轮齿坯的加工：v1、大批大量生产时采用“钻一拉一多刀车”的工艺方案；v2、成批生产时常采用“车一拉一车”的工艺方案；v3、单件小批生产时，内孔、端面、外圆的粗、精加工都可在通用车床上进行。本讲稿第四十四页，共五十八页v齿坯的大量生产的两个发展趋势：v1、向切削加工自动化方向发展v2、向少无切削加工方向发展。v齿形的有屑加工可分为仿形法和展成法两大类。v1、仿形法的特点是所用刀具切削刃的形状与被切削齿轮齿槽的形状相同，常用的方法是铣齿和拉齿，主要

38、用于单件小批和修配工作中加工精度不高的齿轮。v2、展成法是应用齿轮啮合的原理来进行加工的，如滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿等，其中剃齿、珩齿和磨齿属于齿形的精加工方法。v展成法的加工精度和生产率都较高，刃具的通用性好，在生产中应用十分广泛。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。本讲稿第四十五页，共五十八页常常见见的的齿齿形加工方法、加工精度和适用范形加工方法、加工精度和适用范围围齿形加工方法刀具机床加工精度及适用范围仿形法铣齿模数铣刀铣床加工精度及生产率均较低，一般精度在9级以下拉齿齿轮拉刀拉床加

39、工精度和生产率都较高，但拉刀制造困难，成本高，故只在大量生产时使用，主要用于拉内齿轮。展成法滚齿滚刀滚齿机通常用于加工6-10级精度齿轮，最高能达4级，生产率较高，通用性好，常用以加工直齿、斜齿的外啮合圆柱齿轮和蜗轮 插齿插齿刀插齿机通常能加工7-9级精度齿轮，最高到6级，生产率较高，通用性好，适于加工内外啮合齿轮、扇形齿轮、齿条等剃齿剃齿刀剃齿机能加工5-7级精度齿轮，生产率高，主要用于齿轮滚、插预加工后、淬火前齿面的精加工 冷挤齿挤轮挤齿机能加工6-8级精度齿轮，生产率比剃齿高，成本低，多用于齿形淬硬前的精加工，以代替剃齿，属于无切屑加工 珩齿珩磨轮珩磨机或剃齿机能加工6-7级精度齿轮，多

40、用于经过剃齿和淬火后齿形的精加工 磨齿砂轮磨齿机加工精度高，能加工3-7级精度齿轮，但生产率低，加工成本高，多用于齿形淬硬后的精密加工 本讲稿第四十六页，共五十八页v齿轮加工时的定位基准应尽可能与装配基准、测量基准相一致，符合“基准重合”原则，以避免基准不重合误差。同时为了实现基准统一，在齿轮加工的整个过程中（如滚、剃、珩）尽可能采用相同的定位基准：对于小直径轴齿轮，可采用两端中心孔或锥体作为定位基准；大直径的轴齿轮，通常采用轴颈定位，并以一个较大的端面作支承。v对于淬火齿轮，淬火后的基准孔存在一定的变形，需要进行修正。修正一般采用在内圆磨床上磨孔工序，也可采用推孔工序或采用精镗孔工序。本讲稿

41、第四十七页，共五十八页本讲稿第四十八页，共五十八页二、套筒类零件加工4.2.1概述：概述：1、套筒类零件的结构特点：、套筒类零件的结构特点：套套筒筒类类零零件件的的应应用用范范围围很很广广，如如支支承承旋旋转转轴轴的的各各种种形形式式的的轴轴承承、夹夹具具上上的的导导向向套套、内内燃燃机机上上的的汽汽缸缸套套、液液压压系统中的油缸等。系统中的油缸等。v套筒类零件的特点：套筒类零件的特点：主主要要表表面面为为同同轴轴度度要要求求较较高高的的内内外外旋旋转转面面；壁壁薄薄易易变变形形，长长度度一一般般大大于于直直径径。缸缸筒筒类类零零件件的的体体积积大大，内内孔孔长长而而精精度度高高，缸缸筒筒体体

42、要要求求强强度度、耐耐磨磨性性及及各各项项机机械械性性能能好好，有有的还须承受高压。的还须承受高压。本讲稿第四十九页，共五十八页3 3、套筒类零件的材料及毛坯套筒类零件的材料及毛坯v材料材料：钢、铸铁、粉末冶金、铜及其：钢、铸铁、粉末冶金、铜及其合金、尼龙和工程塑料。合金、尼龙和工程塑料。v 毛坯毛坯：孔径小的：孔径小的 套筒一般选热轧或冷套筒一般选热轧或冷拉棒料，也可以采用实心铸件。较大的采拉棒料，也可以采用实心铸件。较大的采用无缝钢管或带孔的空心铸件或锻件。大用无缝钢管或带孔的空心铸件或锻件。大批量生产可采用冷挤压或粉末冶金等先进批量生产可采用冷挤压或粉末冶金等先进毛坯制造工艺。毛坯制造工

43、艺。v离心铸造、镶嵌离心铸造、镶嵌本讲稿第五十一页，共五十八页套筒类零件的加工特点：套筒类零件的加工特点：1、套件加工的主要工序是内孔与外圆的车削和磨削加工；、套件加工的主要工序是内孔与外圆的车削和磨削加工；2、加工时须保证内孔与外圆的同轴度要求；、加工时须保证内孔与外圆的同轴度要求；3、避免套件变形。、避免套件变形。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、粗粗、精精加加工工应应分分开开进进行行。为为减减少少切切削削力力和和切切削削热热的的影影响响，粗粗加加工工产产生生的的变变形形可在精加工中予以纠正。可在精加工中予以纠正。2、为为减减少少夹夹紧紧力力的的影影响响，可可采采

44、用用轴轴向向夹夹紧紧的的夹夹具具或或在在工工件件上上做做出出径径向向刚刚性性的的辅辅助助凸凸边进行夹紧。增大辅助支撑与工件的接触面积，以减少加工时变形。边进行夹紧。增大辅助支撑与工件的接触面积，以减少加工时变形。3、为减少热变形的影响，热处理应安排、为减少热变形的影响，热处理应安排在粗精加工阶段之间，以便在精加工中消在粗精加工阶段之间，以便在精加工中消除热处理中的变形。除热处理中的变形。本讲稿第五十二页，共五十八页v（二）机械加工工艺v套类零件的主要加工表面有内孔、外圆和端面，其中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；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

45、求。v典型的工艺路线大致是：调质（或正火）粗车端面、外圆钻孔、粗精镗孔钻法兰小孔、插键槽等热处理磨外圆磨端面、磨内孔。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、长径比、精度和表面粗糙度要求以及生产规模等各种因素。对于加工精度要求较高的孔，常用的方案是：钻孔半精车孔或镗孔粗磨孔精磨孔。本讲稿第五十三页，共五十八页v对于精基准的选择，主要是考虑如何保证内外圆的同轴度以及端面与孔轴线的垂直度，常有以下两种方法：v(1)以内孔作为精基准：通过内孔安装在心轴上，这种方法简单方便，刚性较好，应用普遍。v(2)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

46、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度较高的专用夹具，可获得较高的位置精度。v套筒本身的结构为薄壁件，夹紧时极易产生变形，所以在工艺上必须采取措施减小或防止变形，常采取的措施有：v改变夹紧力方向，即改径向夹紧为轴向夹紧；v如果必须径向夹紧时，也应尽可能使径向夹紧力均匀分布，如使用过渡套或弹簧套夹紧工件，或做出工艺凸边或用工艺螺纹来夹紧工件。本讲稿第五十四页，共五十八页本讲稿第五十五页，共五十八页三、叉杆零件的加工v（一）概述v 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。v 由于叉杆零件在机器中的作用

47、各不相同，所以结构和精度要求差别较大。其共同特点是：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。v 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。v 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。v 本讲稿第五十六页，共五十八页v（二）机械加工工艺v该拨叉的装配基准面为15.81mm的孔，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。v孔加工的两种方案：v当生产批量不太大时，常采用钻一扩一铰的典型方案，一次安装下把孔加工出来，孔的尺寸精度容易保证；v当批量较大时，常采用钻一拉方案，这样可以提高生产率。v平面和槽的加工一般采用粗铣一精铣方案，要求不太高时也可以一次铣出。本讲稿第五十七页，共五十八页本讲稿第五十八页，共五十八页