第5章--典型零件加工工艺-机械制造工艺与夹具-教学课件.ppt

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1、 5.1 轴类零件加工工艺 5.2 套筒类零件加工工艺 5.3 箱体类零件加工工艺 5.4 圆柱齿轮加工工艺第5章 典型零件加工工艺5.1.1 5.1.1概述 概述1.1.轴类零件的功用与结构 轴类零件的功用与结构（1 1）功用。轴类零件是机械加工中经常遇到的典型零件之一）功用。轴类零件是机械加工中经常遇到的典型零件之一,在机 在机器中，它主要用来支撑传动零件和传递转矩。器中，它主要用来支撑传动零件和传递转矩。（2 2）结构。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，加工表面通）结构。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，加工表面通常有内外圆柱面、圆锥面，以及螺蚊、花键、键槽、横向孔、沟槽等。常有

2、内外圆柱面、圆锥面，以及螺蚊、花键、键槽、横向孔、沟槽等。根据结构形状可分为光轴、空心轴、半轴、阶梯轴、花键轴、十字轴、根据结构形状可分为光轴、空心轴、半轴、阶梯轴、花键轴、十字轴、偏心轴、曲轴、凸轮轴，如 偏心轴、曲轴、凸轮轴，如图 图5 5 2 2所示。所示。2.2.轴类零件的技术要求 轴类零件的技术要求轴类零件的技术要求是设计者根据轴的主要功用以及使用条件确定 轴类零件的技术要求是设计者根据轴的主要功用以及使用条件确定的，通常有以下几方面：的，通常有以下几方面：(1(1）尺寸精度。尺寸精度主要指结构要素的直径和长度的精度。直）尺寸精度。尺寸精度主要指结构要素的直径和长度的精度。直径精度由

3、使用要求和配合性质确定：对于主要支撑轴颈，常为 径精度由使用要求和配合性质确定：对于主要支撑轴颈，常为IT9 IT9 IT6 IT6；特别重要的轴颈，也可为；特别重要的轴颈，也可为IT5 IT5。5.1 轴类零件加工工艺返回 下一页轴的长度精度要求一般不严格，常按未注公差尺寸加工；要求较高 轴的长度精度要求一般不严格，常按未注公差尺寸加工；要求较高时，其允许偏差约为 时，其允许偏差约为0.05 0.05 0.2mm 0.2mm。(2(2）形状精度。形状精度主要指轴颈的圆度、圆柱度等，因轴的形）形状精度。形状精度主要指轴颈的圆度、圆柱度等，因轴的形状误差直接影响与之相配合的零件接触质量和回转精度

4、，因此一般限制 状误差直接影响与之相配合的零件接触质量和回转精度，因此一般限制在直径公差范围内；要求较高时可取直径公差的 在直径公差范围内；要求较高时可取直径公差的1/2 1/2 1/4 1/4，或另外规定，或另外规定允许偏差。允许偏差。(3(3）位置精度。位置精度包括装配传动件的配合轴颈对于装配轴承）位置精度。位置精度包括装配传动件的配合轴颈对于装配轴承的支撑轴颈的同轴度、圆跳动及端面对轴心线的垂直度等。普通精度的 的支撑轴颈的同轴度、圆跳动及端面对轴心线的垂直度等。普通精度的轴，配合轴颈对支撑轴颈的径向圆跳动一般为 轴，配合轴颈对支撑轴颈的径向圆跳动一般为0.01 0.01 0.03mm

5、0.03mm，高精度的，高精度的轴为 轴为0.005 0.005 0.010mm 0.010mm。（4 4）表面粗糙度。轴类零件的主要工作表面粗糙度根据其运转速度）表面粗糙度。轴类零件的主要工作表面粗糙度根据其运转速度和尺寸精度等级决定。支撑轴颈的表面粗糙度 和尺寸精度等级决定。支撑轴颈的表面粗糙度Ra Ra一般为 一般为0.8 0.8 0.2m 0.2m；配；配合轴颈的表面粗糙度 合轴颈的表面粗糙度Ra Ra一般为 一般为3.2 3.2 0.8m 0.8m。5.1 轴类零件加工工艺返回 下一页 上一页（5 5）其他要求。为改善轴类零件的切削加工性能或提高综合力学性）其他要求。为改善轴类零件的

6、切削加工性能或提高综合力学性能及使用寿命等，还必须根据轴的材料和使用条件，规定相应的热处理 能及使用寿命等，还必须根据轴的材料和使用条件，规定相应的热处理要求。常用的热处理工艺有正火、调质和表面淬火等。要求。常用的热处理工艺有正火、调质和表面淬火等。3.3.轴类零件的材料、毛坯和热处理 轴类零件的材料、毛坯和热处理轴类零件大都用优质中碳钢（如 轴类零件大都用优质中碳钢（如45#45#钢）制造；对于中等精度转速较 钢）制造；对于中等精度转速较高的轴，可选用 高的轴，可选用40Cr 40Cr等合金结构钢，这类钢经调质或表面淬火后具有较 等合金结构钢，这类钢经调质或表面淬火后具有较好的力学性能；对于

7、高速重载条件下工作的轴，可选用 好的力学性能；对于高速重载条件下工作的轴，可选用20Cr 20Cr、20CrMnTi 20CrMnTi等低合金钢，这类钢经渗碳淬火处理后，心部保持较高的韧性，表面具 等低合金钢，这类钢经渗碳淬火处理后，心部保持较高的韧性，表面具有较高的耐磨性和综合力学性能，但热处理变形较大；若选用 有较高的耐磨性和综合力学性能，但热处理变形较大；若选用38CrMoAlA 38CrMoAlA经调质和表面渗氮，不仅具有优良的耐磨性和耐疲劳性，而且热处理变 经调质和表面渗氮，不仅具有优良的耐磨性和耐疲劳性，而且热处理变形小。对于形状复杂的重要轴类零件 形小。对于形状复杂的重要轴类零件

8、,也可用球墨铸铁、高强度铸铁。也可用球墨铸铁、高强度铸铁。5.1 轴类零件加工工艺返回 下一页 上一页半精车的加工精度可达到 半精车的加工精度可达到IT9 IT9 IT10 IT10，表面粗糙度，表面粗糙度Ra=6.3 Ra=6.3 3.2m 3.2m，可作为中等精度表面的最终工序，也可以作为磨削或其他精加工工序的 可作为中等精度表面的最终工序，也可以作为磨削或其他精加工工序的预加工。预加工。精车不淬硬钢材，精度可达 精车不淬硬钢材，精度可达IT7 IT7 IT8 IT8，表面粗糙度，表面粗糙度Ra Ra达 达2.5 2.5 1.25m 1.25m。精车后的硬化程度（已加工表面的显微硬度与工件

9、材料原始硬。精车后的硬化程度（已加工表面的显微硬度与工件材料原始硬度的百分比）平均为 度的百分比）平均为140%140%180%180%，硬化深度平均为，硬化深度平均为20 20 60m 60m。精车铜及。精车铜及其他有色金属，精度可达 其他有色金属，精度可达IT8 IT8 IT6 IT6，表面粗糙度，表面粗糙度Ra Ra达 达2.5 2.5 0.63m 0.63m。精。精车一般作为最终工序或光整加工的预加工。车一般作为最终工序或光整加工的预加工。对于加工大型钢材精确外圆表面，通常采用高速精车代替磨削，精 对于加工大型钢材精确外圆表面，通常采用高速精车代替磨削，精度可达 度可达IT7 IT7

10、IT5 IT5，表面粗糙度，表面粗糙度Ra Ra可达 可达1.25 1.25 0.20m 0.20m。有色金属由于硬度。有色金属由于硬度不高，不适宜磨削，要获得精确的外圆表面，采用高速精车（金刚石车）不高，不适宜磨削，要获得精确的外圆表面，采用高速精车（金刚石车），精度可达，精度可达IT6 IT6 IT5 IT5，表面粗糙度，表面粗糙度Ra Ra可达 可达0.200 0.200 0.025m 0.025m。高速精车后。高速精车后的工件硬化程度平均为 的工件硬化程度平均为120%120%150%150%，硬化深度平均为，硬化深度平均为30 30 50m 50m。5.1 轴类零件加工工艺返回 下一

11、页 上一页（2 2）提高外圆表面车削生产率的措施。在轴类零件的加工中，外圆）提高外圆表面车削生产率的措施。在轴类零件的加工中，外圆表面的加工余量主要是由车削切除的。外圆车削的劳动量在零件加工全 表面的加工余量主要是由车削切除的。外圆车削的劳动量在零件加工全部劳动量中占有相当大的比重。因此提高外圆车削生产率即成为一个很 部劳动量中占有相当大的比重。因此提高外圆车削生产率即成为一个很重要的问题，特别是对于多阶梯的轴，这个问题就更为突出。重要的问题，特别是对于多阶梯的轴，这个问题就更为突出。当前，提高外圆表面车削的生产率，可采取多种措施。例如，常选 当前，提高外圆表面车削的生产率，可采取多种措施。例

12、如，常选用新的刀片材料进行高速切削，如采用含有添加剂（碳化钽或碳化铌）用新的刀片材料进行高速切削，如采用含有添加剂（碳化钽或碳化铌）的新型硬质合金、新型陶瓷（加入碳化钛及其他添加剂的复合陶瓷及氮 的新型硬质合金、新型陶瓷（加入碳化钛及其他添加剂的复合陶瓷及氮化硅陶瓷）及立方氮化硼等，或使用涂层硬质合金（涂覆碳化钛、氮化 化硅陶瓷）及立方氮化硼等，或使用涂层硬质合金（涂覆碳化钛、氮化镍等），都可以大大提高切削速度或刀具耐用度；使用机械夹固车刀和 镍等），都可以大大提高切削速度或刀具耐用度；使用机械夹固车刀和可转位刀片等以充分发挥现有硬质合金的作用，缩短更换和刃磨刀具的 可转位刀片等以充分发挥现有

13、硬质合金的作用，缩短更换和刃磨刀具的时间；选用先进的强力切削车刀，加大背吃刀量和进给量，进行强力车 时间；选用先进的强力切削车刀，加大背吃刀量和进给量，进行强力车削等。此外，在成批大量生产中，特别是在加工多阶梯的轴时，往往采 削等。此外，在成批大量生产中，特别是在加工多阶梯的轴时，往往采用多刀加工或液压仿形加工。用多刀加工或液压仿形加工。5.1 轴类零件加工工艺返回 下一页 上一页多刀加工可在多刀半自动车床上进行。多刀加工时，几把车刀同时 多刀加工可在多刀半自动车床上进行。多刀加工时，几把车刀同时加工工件上的几个表面，可以缩短机动时间和辅助时间，从而大大提高 加工工件上的几个表面，可以缩短机动

14、时间和辅助时间，从而大大提高生产率。但这种加工方法，调整刀具花费的时间较多，且切削力较大，生产率。但这种加工方法，调整刀具花费的时间较多，且切削力较大，所需机床的功率和刚度也较大。所需机床的功率和刚度也较大。2.2.外圆表面的磨削加工 外圆表面的磨削加工磨削是外圆表面精加工的主要方法。它既能加工淬火的黑色金属零 磨削是外圆表面精加工的主要方法。它既能加工淬火的黑色金属零件，也可以加工不淬火的黑色金属和有色金属零件。外圆磨削可分为粗 件，也可以加工不淬火的黑色金属和有色金属零件。外圆磨削可分为粗磨、精磨、小粗糙度磨、研磨、镜面磨等。粗磨后的工件精度达到 磨、精磨、小粗糙度磨、研磨、镜面磨等。粗磨

15、后的工件精度达到IT9 IT9 IT8 IT8，表面粗糙度，表面粗糙度Ra Ra可达 可达5.00 5.00 1.25m 1.25m。精磨后工件精度达到。精磨后工件精度达到IT8 IT8 IT6 IT6，表面粗糙度，表面粗糙度Ra Ra可达 可达1.25 1.25 0.20m 0.20m。小粗糙度磨后的工件精度达到。小粗糙度磨后的工件精度达到IT6 IT6 IT5 IT5，表面粗糙度，表面粗糙度Ra Ra可达 可达0.100 0.100 0.025m 0.025m。研磨后的工件表面粗糙度。研磨后的工件表面粗糙度Ra Ra可达 可达0.6300 0.6300 0.0063m 0.0063m。镜面

16、磨后的工件精度达到。镜面磨后的工件精度达到IT6 IT6 IT5 IT5，表面粗，表面粗糙度 糙度Ra Ra可达 可达0.0125 0.0125 0.0063m 0.0063m。磨削加工适用于淬硬钢材及硬度高的未。磨削加工适用于淬硬钢材及硬度高的未淬硬钢材、铸铁。淬硬钢材、铸铁。5.1 轴类零件加工工艺返回 下一页 上一页花键按齿形可分为矩形齿、三角形齿、渐开线齿、梯形齿等，其中 花键按齿形可分为矩形齿、三角形齿、渐开线齿、梯形齿等，其中以矩形齿应用较多。矩形齿有三种定心方式，即大径定心、小径定心和 以矩形齿应用较多。矩形齿有三种定心方式，即大径定心、小径定心和键侧定心。其中按小径定心的花键，

17、为国家标准规定的使用花键。键侧定心。其中按小径定心的花键，为国家标准规定的使用花键。轴上矩形花键的加工，通常采用铣削和磨削两种方法。轴上矩形花键的加工，通常采用铣削和磨削两种方法。花键的铣削加工。在单件小批量生产中，花键通常在卧式铣床上 花键的铣削加工。在单件小批量生产中，花键通常在卧式铣床上用分度头进行花键轴加工。铣削前用千分表找正，然后用两个三面刃铣 用分度头进行花键轴加工。铣削前用千分表找正，然后用两个三面刃铣刀 刀(中间夹有调整垫圈 中间夹有调整垫圈)试切，当符合键宽的尺寸后，即可把一批工件的 试切，当符合键宽的尺寸后，即可把一批工件的花键齿加工完毕，然后再用成形铣刀一次铣出花键的其他

18、部分。以上方 花键齿加工完毕，然后再用成形铣刀一次铣出花键的其他部分。以上方法因分度精度低，所以键齿等分性精度不高。法因分度精度低，所以键齿等分性精度不高。产量大时，常采用花键铣床加工，加工精度和生产率均比采用三面 产量大时，常采用花键铣床加工，加工精度和生产率均比采用三面刃铣刀要高。为了提高生产率，不少工厂采用双飞刀高速精铣花键，双 刃铣刀要高。为了提高生产率，不少工厂采用双飞刀高速精铣花键，双飞刀高速精铣花键是键铣出后的一种对键侧精加工的方法，它不仅能保 飞刀高速精铣花键是键铣出后的一种对键侧精加工的方法，它不仅能保证键侧的精度和表面粗糙度值，而且效率比一般铣削高出数倍。证键侧的精度和表面

19、粗糙度值，而且效率比一般铣削高出数倍。5.1 轴类零件加工工艺返回 下一页 上一页 花键的磨削加工。以大径定心的花键轴，通常只磨削大径，键侧 花键的磨削加工。以大径定心的花键轴，通常只磨削大径，键侧及小径铣出后不再进行磨削，但如经过淬火而使花键扭曲变形过大时，及小径铣出后不再进行磨削，但如经过淬火而使花键扭曲变形过大时，也要对键侧面进行磨削加工。也要对键侧面进行磨削加工。以小径定心的花键，其小径和键侧均需进行磨削加工。小批量生产 以小径定心的花键，其小径和键侧均需进行磨削加工。小批量生产时可用工具磨床或平面磨床，借用分度头分度，分两次磨削。这种方法 时可用工具磨床或平面磨床，借用分度头分度，分

20、两次磨削。这种方法砂轮修整简单，调整方便。大量生产时，可在花键磨床上或专用机床上 砂轮修整简单，调整方便。大量生产时，可在花键磨床上或专用机床上进行。利用高精度分度板分度，一次安装下将花键轴磨出，生产效率高。进行。利用高精度分度板分度，一次安装下将花键轴磨出，生产效率高。（2 2）螺纹加工。螺纹是轴类零件外圆表面加工中常见的加工表面。）螺纹加工。螺纹是轴类零件外圆表面加工中常见的加工表面。螺纹加工的方法很多，如车、铣、套螺纹、磨削和滚压等，这些方法各 螺纹加工的方法很多，如车、铣、套螺纹、磨削和滚压等，这些方法各具有不同的特点，必须根据工件的技术要求、批量、轮廓尺寸等因素来 具有不同的特点，必

21、须根据工件的技术要求、批量、轮廓尺寸等因素来选择，以充分发挥各种方法的特点。选择，以充分发挥各种方法的特点。车削螺纹是应用最广，也是最简单的一种螺纹加工方法。它具有以 车削螺纹是应用最广，也是最简单的一种螺纹加工方法。它具有以下特点：下特点：5.1 轴类零件加工工艺返回 下一页 上一页旋风铣削螺纹，实质上就是用硬质合金刀具高速铣削螺纹。该螺纹 旋风铣削螺纹，实质上就是用硬质合金刀具高速铣削螺纹。该螺纹刀具装在旋风头上，旋风头的旋转轴线相对于工件轴线倾斜一个螺旋升 刀具装在旋风头上，旋风头的旋转轴线相对于工件轴线倾斜一个螺旋升角 角。旋风头的高速旋转。旋风头的高速旋转(转速为 转速为n n刀 刀

22、)为主运动，工件转速为 为主运动，工件转速为n n工 工。每当工。每当工件转一转，旋风头沿工件轴线移动一个螺距或导程。这时切削刃在工件 件转一转，旋风头沿工件轴线移动一个螺距或导程。这时切削刃在工件上运动轨迹的包络面，就是被切出的螺纹。上运动轨迹的包络面，就是被切出的螺纹。通常，旋风铣削机床是用车床改装的，将旋风头装在车床滑板上，通常，旋风铣削机床是用车床改装的，将旋风头装在车床滑板上，由电动机单独驱动。工件的一端装在卡盘上，另一端用顶尖或托架支撑。由电动机单独驱动。工件的一端装在卡盘上，另一端用顶尖或托架支撑。磨削螺纹的特点是：加工精度高和表面粗糙度值小，可精磨硬度高 磨削螺纹的特点是：加工

23、精度高和表面粗糙度值小，可精磨硬度高的工件，磨削螺纹是在专用的螺纹磨床上进行。外螺纹磨削的方法可分 的工件，磨削螺纹是在专用的螺纹磨床上进行。外螺纹磨削的方法可分为用单线砂轮、多线砂轮磨削和无芯磨削螺纹等三种，单线砂轮磨削螺 为用单线砂轮、多线砂轮磨削和无芯磨削螺纹等三种，单线砂轮磨削螺纹较为常用。纹较为常用。滚压螺纹是一种高效的、无切屑加工螺纹的方法。按其进给方式，滚压螺纹是一种高效的、无切屑加工螺纹的方法。按其进给方式，滚压螺纹可分为切向进给滚压法 滚压螺纹可分为切向进给滚压法(如用搓丝板滚压等 如用搓丝板滚压等)、径向进给滚压法、径向进给滚压法和轴向进给滚压法。和轴向进给滚压法。5.1

24、轴类零件加工工艺返回 下一页 上一页(1)(1)支撑轴颈的技术要求。主轴两个支撑轴颈 支撑轴颈的技术要求。主轴两个支撑轴颈A A、B B的圆度公差为 的圆度公差为0.005mm 0.005mm，径向圆跳动公差为，径向圆跳动公差为0.005mm 0.005mm；而支撑轴颈；而支撑轴颈1 1：12 12锥面接触率 锥面接触率70 70；表面粗糙度；表面粗糙度Ra Ra为 为0.4m 0.4m；支撑轴颈尺寸精度为；支撑轴颈尺寸精度为IT5 IT5。由于主轴支撑轴。由于主轴支撑轴颈是主轴部件的装配基准面，因而它的制造精度直接影响到主轴部件的 颈是主轴部件的装配基准面，因而它的制造精度直接影响到主轴部件

25、的回转精度。回转精度。(2)(2)端部锥孔技术要求。主轴端部内锥孔（莫氏 端部锥孔技术要求。主轴端部内锥孔（莫氏6 6号）对支撑轴颈 号）对支撑轴颈A A、B B的圆跳动，在轴端面处公差为 的圆跳动，在轴端面处公差为0.005mm 0.005mm，离轴端面，离轴端面300mm 300mm处公差为 处公差为0.01mm 0.01mm；锥面接触率；锥面接触率70 70；表面粗糙度；表面粗糙度Ra Ra为 为0.4m 0.4m；硬度要求；硬度要求45 45 50HRC 50HRC。该。该锥孔是用来安装顶尖或工具锥柄的，其轴心线与两个支撑轴颈的轴心线 锥孔是用来安装顶尖或工具锥柄的，其轴心线与两个支撑

26、轴颈的轴心线尽量重合，以保证该车床几何精度和加工精度。尽量重合，以保证该车床几何精度和加工精度。(3)(3)端部短锥和端面技术要求。端部短锥 端部短锥和端面技术要求。端部短锥C C和端面 和端面D D对主轴支撑轴颈 对主轴支撑轴颈A A、B B的径向圆跳动公差为 的径向圆跳动公差为0.008mm 0.008mm；表面粗糙度；表面粗糙度Ra Ra为 为0.8m 0.8m。主轴端部短锥。主轴端部短锥和端面是安装卡盘的定位面。为保证卡盘的定心精度，这个圆锥表面必 和端面是安装卡盘的定位面。为保证卡盘的定心精度，这个圆锥表面必须与支撑轴颈同轴，而端面必须与主轴的回转中心垂直。须与支撑轴颈同轴，而端面必

27、须与主轴的回转中心垂直。5.1 轴类零件加工工艺返回 下一页 上一页(4)(4)空套齿轮轴颈的技术要求。空套齿轮轴颈对支撑轴颈 空套齿轮轴颈的技术要求。空套齿轮轴颈对支撑轴颈A A、B B的径向 的径向圆跳动公差为 圆跳动公差为0.015mm 0.015mm。这是由于该轴颈是与齿轮孔相配合的表面，对支。这是由于该轴颈是与齿轮孔相配合的表面，对支撑轴颈应有一定的同轴度要求，以保证主轴传动齿轮啮合良好，提高齿 撑轴颈应有一定的同轴度要求，以保证主轴传动齿轮啮合良好，提高齿轮传动平稳性，减少噪声。轮传动平稳性，减少噪声。(5)(5)螺纹的技术要求。螺纹表面中心线与支撑轴颈轴心线的同轴度误 螺纹的技术

28、要求。螺纹表面中心线与支撑轴颈轴心线的同轴度误差不超过 差不超过0.025mm 0.025mm。主轴螺纹表面中心线与支撑轴颈中心线歪斜时，会引。主轴螺纹表面中心线与支撑轴颈中心线歪斜时，会引起主轴部件上锁紧螺母的端面跳动，导致滚动轴承内圈中心线倾斜，从 起主轴部件上锁紧螺母的端面跳动，导致滚动轴承内圈中心线倾斜，从而会引起主轴的径向圆跳动。而会引起主轴的径向圆跳动。从以上分析可知，某车床主轴的主要加工表面是两个支撑轴颈 从以上分析可知，某车床主轴的主要加工表面是两个支撑轴颈A A、B B，端部莫氏，端部莫氏6 6号锥孔，端部短锥面 号锥孔，端部短锥面C C及其端面 及其端面D D，以及装齿轮的

29、各个配合轴，以及装齿轮的各个配合轴颈等。其中，保证两支撑轴颈本身的尺寸精度、几何形状精度、两支撑 颈等。其中，保证两支撑轴颈本身的尺寸精度、几何形状精度、两支撑轴颈之间的同轴度、支撑轴颈与其他表面的相互位置精度和表面粗糙度，轴颈之间的同轴度、支撑轴颈与其他表面的相互位置精度和表面粗糙度，是主轴加工的关键技术。是主轴加工的关键技术。5.1 轴类零件加工工艺返回 下一页 上一页当不能用顶尖孔（如加工主轴的锥孔）时，可采用轴的外圆表面作 当不能用顶尖孔（如加工主轴的锥孔）时，可采用轴的外圆表面作为定位基准，或是以外圆表面和顶尖孔共同作为定位基准。例如，在上 为定位基准，或是以外圆表面和顶尖孔共同作为

30、定位基准。例如，在上述主轴的工艺过程中，半精车、精车、粗磨和精磨各部外圆及端面，铣 述主轴的工艺过程中，半精车、精车、粗磨和精磨各部外圆及端面，铣花键及车螺纹等工序，都是以顶尖孔作为定位基准。而在车、磨锥孔时，花键及车螺纹等工序，都是以顶尖孔作为定位基准。而在车、磨锥孔时，都以两端的外圆表面作为定位基准。都以两端的外圆表面作为定位基准。由于主轴是带通孔的零件，在其加工过程中，作为定位基准的顶尖 由于主轴是带通孔的零件，在其加工过程中，作为定位基准的顶尖孔将因钻出通孔而消失。为了在通孔加工以后还能用顶尖孔作定位基准，孔将因钻出通孔而消失。为了在通孔加工以后还能用顶尖孔作定位基准，一般都采用带有顶

31、尖孔的锥堵或锥套心轴。一般都采用带有顶尖孔的锥堵或锥套心轴。当轴孔的锥度比较小时（如上述车床主轴的锥孔，锥孔分别为 当轴孔的锥度比较小时（如上述车床主轴的锥孔，锥孔分别为1 1：20 20和莫氏 和莫氏6 6号），则使用锥堵（号），则使用锥堵（图 图5 5 5 5（a a）。当锥孔的锥度较大（如铣）。当锥孔的锥度较大（如铣车床主轴）或圆柱孔时，可用锥套心轴（图 车床主轴）或圆柱孔时，可用锥套心轴（图5 5 5 5（b b）。）。（2 2）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）加工阶段的划分。由于主轴是多阶梯带通孔的零件，切除大量的金属后，会引起内应力重新分布而变形。的金属后，

32、会引起内应力重新分布而变形。5.1 轴类零件加工工艺返回 下一页 上一页因此，在安排工序时，应将粗、精加工分开，先完成各表面的粗加 因此，在安排工序时，应将粗、精加工分开，先完成各表面的粗加工，再完成各表面的半精加工和精加工，而主要表面的精加工则放在最 工，再完成各表面的半精加工和精加工，而主要表面的精加工则放在最后进行。这样，主要表面的精度就不会受到其他表面加工或内应力重新 后进行。这样，主要表面的精度就不会受到其他表面加工或内应力重新分布的影响。分布的影响。从上述主轴加工工艺过程可以看出，表面淬火以前的工序，为各主 从上述主轴加工工艺过程可以看出，表面淬火以前的工序，为各主要表面的粗加工阶

33、段，表面淬火以后的工序，基本上是半精加工和精加 要表面的粗加工阶段，表面淬火以后的工序，基本上是半精加工和精加工阶段，要求较高的支撑轴颈和莫氏 工阶段，要求较高的支撑轴颈和莫氏6 6号锥孔的加工，则放在最后进行。号锥孔的加工，则放在最后进行。同时，还可以看出，整个主轴加工的工艺过程，就是以主要表面（特别 同时，还可以看出，整个主轴加工的工艺过程，就是以主要表面（特别是支撑轴颈）的粗加工、半精加工和精加工为基准，适当穿插其他表面 是支撑轴颈）的粗加工、半精加工和精加工为基准，适当穿插其他表面的加工工序而组成的。的加工工序而组成的。（3 3）热处理工序的安排。在主轴加工的整个过程中，应安排足够的）

34、热处理工序的安排。在主轴加工的整个过程中，应安排足够的热处理工序，以保证主轴的力学性能及加工精度的要求，并改善工件的 热处理工序，以保证主轴的力学性能及加工精度的要求，并改善工件的切削加工性能。切削加工性能。5.1 轴类零件加工工艺返回 下一页 上一页一般情况下，在主轴毛坯锻造后，首先需安排正火处理，以消除锻 一般情况下，在主轴毛坯锻造后，首先需安排正火处理，以消除锻造应力，改善金属组织，细化晶粒，降低硬度，改善切削性能。造应力，改善金属组织，细化晶粒，降低硬度，改善切削性能。在粗加工后，安排第二次热处理 在粗加工后，安排第二次热处理 调质处理，获得均匀细致的回 调质处理，获得均匀细致的回火索

35、氏组织，提高零件的综合力学性能，同时，索氏体组织经加工后，火索氏组织，提高零件的综合力学性能，同时，索氏体组织经加工后，表面粗糙度值较小。表面粗糙度值较小。最后，尚需对有相对运动的轴颈表面和经常装卸工具的前锥孔进行 最后，尚需对有相对运动的轴颈表面和经常装卸工具的前锥孔进行表面淬火处理，以提高其耐磨性。表面淬火处理，以提高其耐磨性。（4 4）加工顺序的安排。经过上述几个问题的分析，对主轴加工工序）加工顺序的安排。经过上述几个问题的分析，对主轴加工工序安排大体如下：准备毛坯 安排大体如下：准备毛坯 正火 正火 切端面打顶尖孔 切端面打顶尖孔 粗车 粗车 调质 调质 半精 半精车 车 精车 精车

36、表面淬火 表面淬火 粗、精磨外圆表面 粗、精磨外圆表面 磨内锥孔。磨内锥孔。在安排工序顺序时，应注意以下几点：在安排工序顺序时，应注意以下几点：深孔加工。深孔加工必须注意以下两点：第一，应安排在调质以 深孔加工。深孔加工必须注意以下两点：第一，应安排在调质以后进行，因为调质处理变形较大，深孔产生弯曲变形无法纠正，不仅影 后进行，因为调质处理变形较大，深孔产生弯曲变形无法纠正，不仅影响棒料的通过，而且会引起主轴高速转动的不平衡；响棒料的通过，而且会引起主轴高速转动的不平衡；5.1 轴类零件加工工艺返回 下一页 上一页第二，深孔加工应安排在外圆粗车或半精车之后，以便有一个精确 第二，深孔加工应安排

37、在外圆粗车或半精车之后，以便有一个精确的轴颈定位基面，避免使用锥堵，深孔加工安排到最后为好，但是深孔 的轴颈定位基面，避免使用锥堵，深孔加工安排到最后为好，但是深孔加工是粗加工，发热量大，破坏外圆加工的精度，所以深孔加工只能在 加工是粗加工，发热量大，破坏外圆加工的精度，所以深孔加工只能在半精加工阶段进行。半精加工阶段进行。外圆表面的加工顺序。应先加工大直径外圆，然后再加工小直径 外圆表面的加工顺序。应先加工大直径外圆，然后再加工小直径外圆，以免一开始就降低工件的刚度。外圆，以免一开始就降低工件的刚度。次要表面的加工顺序。主轴上的花键、键槽等次要表面的加工，次要表面的加工顺序。主轴上的花键、键

38、槽等次要表面的加工，一般都放在外圆精车或粗磨之后、精磨外圆之前进行。这是因为如果在 一般都放在外圆精车或粗磨之后、精磨外圆之前进行。这是因为如果在精车前就铣出键槽，一方面，在精车时，由于断续切削而产生振动，既 精车前就铣出键槽，一方面，在精车时，由于断续切削而产生振动，既影响加工质量，又容易损坏刀具；另一方面，也难控制键槽的尺寸要求。影响加工质量，又容易损坏刀具；另一方面，也难控制键槽的尺寸要求。但是，它们的加工也不宜放在主要表面精磨以后进行，以免破坏主要表 但是，它们的加工也不宜放在主要表面精磨以后进行，以免破坏主要表面已有的精度。面已有的精度。主轴上的螺纹均有较高的要求，如安排在淬火前加工

39、，则淬火后产 主轴上的螺纹均有较高的要求，如安排在淬火前加工，则淬火后产生的变形会影响螺纹和支撑轴颈的同轴度误差。因此，车螺纹宜安排在 生的变形会影响螺纹和支撑轴颈的同轴度误差。因此，车螺纹宜安排在主轴局部淬火之后进行。主轴局部淬火之后进行。5.1 轴类零件加工工艺返回 下一页 上一页 检验工序的安排。主轴是加工要求很高的零件，需安排多次检验 检验工序的安排。主轴是加工要求很高的零件，需安排多次检验工序，检验工序一般安排在各加工阶段前后，以及重要工序前后和花费 工序，检验工序一般安排在各加工阶段前后，以及重要工序前后和花费工时较多的工序前后，总检验则放在最后。必要时，还应安排探伤工序。工时较多

40、的工序前后，总检验则放在最后。必要时，还应安排探伤工序。主锥孔的磨削。主轴锥孔对主轴支撑轴颈和前端短锥的径向跳动 主锥孔的磨削。主轴锥孔对主轴支撑轴颈和前端短锥的径向跳动要求很高，是机床的主要精度指标，因此锥孔的磨削，是主轴加工的关 要求很高，是机床的主要精度指标，因此锥孔的磨削，是主轴加工的关键工序之一，在批量较大时，一般用专用磨床夹具或专用主轴锥孔磨床 键工序之一，在批量较大时，一般用专用磨床夹具或专用主轴锥孔磨床保证质量。保证质量。图 图5 5 6 6所示为磨主轴锥孔的一种夹具，是由底座、支撑架及浮动卡 所示为磨主轴锥孔的一种夹具，是由底座、支撑架及浮动卡头三部分组成。前后两个支撑架与底

41、座连成一体。作为工件定位的 头三部分组成。前后两个支撑架与底座连成一体。作为工件定位的V V形架 形架镶有硬质合金以提高耐磨性、工件的中心高应调整到正好等于磨头砂轮 镶有硬质合金以提高耐磨性、工件的中心高应调整到正好等于磨头砂轮轴的中心高。后端的浮动卡头装在磨床主轴锥孔内，工件尾部插入弹性 轴的中心高。后端的浮动卡头装在磨床主轴锥孔内，工件尾部插入弹性套内。用弹簧把浮动卡头外壳连同工件向后拉，通过钢球压向镶有硬质 套内。用弹簧把浮动卡头外壳连同工件向后拉，通过钢球压向镶有硬质合金的锥柄端面，依靠压簧的涨力限制了工件的轴向窜动。采用这种连 合金的锥柄端面，依靠压簧的涨力限制了工件的轴向窜动。采用

42、这种连接方式，机床只起传递扭矩作用，排除了磨床主轴圆跳动或同轴度误差 接方式，机床只起传递扭矩作用，排除了磨床主轴圆跳动或同轴度误差对工件的影响，也可减小机床本身的振动对加工精度的影响。对工件的影响，也可减小机床本身的振动对加工精度的影响。5.1 轴类零件加工工艺返回 上一页（1 1）尺寸精度。滑动轴承孔和需要与其他零件精确配合的孔精度要）尺寸精度。滑动轴承孔和需要与其他零件精确配合的孔精度要求较高 求较高,一般为 一般为IT8 IT8 IT7 IT7，精密轴承甚至为，精密轴承甚至为IT6 IT6；液压系统中的滑阀孔，；液压系统中的滑阀孔，要求 要求IT6 IT6或更高；液压缸孔由于与其配合的

43、活塞上有密封圈过渡 或更高；液压缸孔由于与其配合的活塞上有密封圈过渡,尺寸精 尺寸精度要求较低 度要求较低,一般为 一般为IT9 IT9。套筒类零件的外圆大都是支撑表面。套筒类零件的外圆大都是支撑表面,常与箱体或 常与箱体或机架上的孔采取过盈配合或过渡配合 机架上的孔采取过盈配合或过渡配合,其尺寸精度通常为 其尺寸精度通常为IT7 IT7 IT6 IT6。（2 2）形状精度。一般套筒类零件内孔的形状误差要求控制在孔径公）形状精度。一般套筒类零件内孔的形状误差要求控制在孔径公差以内 差以内,精密轴套则应控制在孔径公差的 精密轴套则应控制在孔径公差的1/2 1/2 1/3 1/3；对于长套筒的内孔

44、，；对于长套筒的内孔，除有圆度要求外，还有圆柱度要求，套筒类零件外圆的形状误差控制在 除有圆度要求外，还有圆柱度要求，套筒类零件外圆的形状误差控制在外径公差以内，其端面大都有一定的平面度要求。外径公差以内，其端面大都有一定的平面度要求。（3 3）位置精度。套筒类零件内外圆的同轴度要求较高，通常为）位置精度。套筒类零件内外圆的同轴度要求较高，通常为0.01 0.01 0.05mm 0.05mm；对装配到箱体或机架上再终加工内孔的套筒件，内外圆的同；对装配到箱体或机架上再终加工内孔的套筒件，内外圆的同轴度要求可大为降低。工作时承受轴向载荷的套筒件端面，大都是加工 轴度要求可大为降低。工作时承受轴向

45、载荷的套筒件端面，大都是加工和装配时的定位基面，故与孔的轴线有较高的垂直度要求，一般为 和装配时的定位基面，故与孔的轴线有较高的垂直度要求，一般为0.02 0.02 0.05mm 0.05mm。5.2 套筒类零件加工工艺返回 下一页 上一页（4 4）表面粗糙度。一般套筒类零件内孔的表面粗糙度）表面粗糙度。一般套筒类零件内孔的表面粗糙度Ra Ra为 为1.6 1.6 0.1m 0.1m，液压缸内孔的表面粗糙度常取，液压缸内孔的表面粗糙度常取Ra Ra为 为0.4 0.4 0.2m 0.2m；外圆的表面粗；外圆的表面粗糙度较小，常取 糙度较小，常取Ra Ra为 为6.3 6.3 0.8m 0.8m

46、。（5 5）其他要求。由于工件条件的需要和使用材料的因素，不少套筒）其他要求。由于工件条件的需要和使用材料的因素，不少套筒类零件有不同的热处理要求，用得较多的是退火、表面淬火、渗碳淬火 类零件有不同的热处理要求，用得较多的是退火、表面淬火、渗碳淬火等。等。3.3.套筒类零件的材料与毛坯 套筒类零件的材料与毛坯套筒类零件一般用钢、铸铁、青铜、黄铜等材料制成；材料的选择 套筒类零件一般用钢、铸铁、青铜、黄铜等材料制成；材料的选择主要取决于工作条件。套筒类零件的毛坯类型与所用材料、结构形状和 主要取决于工作条件。套筒类零件的毛坯类型与所用材料、结构形状和尺寸大小有关；常采用棒料、锻件或铸件。毛坯孔直

47、径小于 尺寸大小有关；常采用棒料、锻件或铸件。毛坯孔直径小于20mm 20mm者大 者大多选用棒料；较长较大者常用无缝钢管或带孔的铸、锻件；液压缸毛坯 多选用棒料；较长较大者常用无缝钢管或带孔的铸、锻件；液压缸毛坯常用 常用35 35#钢或 钢或45 45#钢无缝钢管，需要与缸头、耳轴等件焊接在一起的缸体毛 钢无缝钢管，需要与缸头、耳轴等件焊接在一起的缸体毛坯用 坯用35 35#钢，不需焊接的缸体用 钢，不需焊接的缸体用45 45#钢，有特殊要求的缸体毛坯也可用合金 钢，有特殊要求的缸体毛坯也可用合金无缝钢管。无缝钢管。5.2 套筒类零件加工工艺返回 下一页 上一页有些滑动轴承采用双金属结构

48、有些滑动轴承采用双金属结构,以离心铸造法在钢或铸铁套内壁上浇 以离心铸造法在钢或铸铁套内壁上浇铸巴氏合金材料。铸巴氏合金材料。5.2.2 5.2.2套筒类零件加工工艺过程及分析 套筒类零件加工工艺过程及分析套筒类零件由于功用、结构形状、材料、热处理及尺寸大小不同，套筒类零件由于功用、结构形状、材料、热处理及尺寸大小不同，其工艺上差别很大。按结构形状来分，其大体上可以分为短套筒与长套 其工艺上差别很大。按结构形状来分，其大体上可以分为短套筒与长套筒两类，这两类套筒由于形状的差别，工件装夹及加工方法有很大差别。筒两类，这两类套筒由于形状的差别，工件装夹及加工方法有很大差别。1.1.短套筒类零件加工

49、工艺分析 短套筒类零件加工工艺分析（1 1）支架套的结构与技术要求。短套筒零件是机器中常见的零件之）支架套的结构与技术要求。短套筒零件是机器中常见的零件之一，一，图 图5 5 8 8所示为某测角仪上主体支架套，技术要求及结构特点如下：所示为某测角仪上主体支架套，技术要求及结构特点如下：主孔 主孔 内安装滚针轴承的滚针及仪器主轴颈；端面 内安装滚针轴承的滚针及仪器主轴颈；端面B B是止推 是止推面，要求有较小的表面粗糙度值。外圆及孔均有阶梯，并且有横向孔需 面，要求有较小的表面粗糙度值。外圆及孔均有阶梯，并且有横向孔需要加工。要加工。5.2 套筒类零件加工工艺返回 下一页 上一页 加工阶段划分。

50、支架套加工工艺划分较细。淬火前为粗加工阶段，加工阶段划分。支架套加工工艺划分较细。淬火前为粗加工阶段，粗加工阶段又可分为粗车与半精车阶段，淬火后套筒加工工艺划分较细。粗加工阶段又可分为粗车与半精车阶段，淬火后套筒加工工艺划分较细。在精加工阶段中，也可分为两个阶段，烘漆前为精加工阶段，烘漆后为 在精加工阶段中，也可分为两个阶段，烘漆前为精加工阶段，烘漆后为精密加工阶段。精密加工阶段。保证套筒表面位置精度的方法。从套筒零件的技术要求看，套筒 保证套筒表面位置精度的方法。从套筒零件的技术要求看，套筒零件内、外表面间的同轴度及端面与孔轴线的垂直度一般均有较高的要 零件内、外表面间的同轴度及端面与孔轴线