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1、机械零件加工工艺-06-19 23:22:06|分类： 技术交流 |标签： |字号大中小订阅 轴加工工艺 介绍经典轴加工工艺 介绍经典轴加工工艺课题：轴类零件加工工艺一、 教学目标：熟悉轴类零件加工关键工艺，其中包含 结构特点、技术要求分析、定位基准选择用通常工艺 路线确实定。掌握阶梯轴加工工艺分析和工艺路线 拟订。二、 教学关键：轴类零件加工工艺分析 三、 教学难点：轴类零件加工工艺路线确实定 四、教课时 数： 2 五、习题： 课时，其中实践性教学 课时。六、教学后记： 第六章 经典零件加工第一节 第一节 轴类零件加工概述 (一)、轴类零件功用和结构特点 、传动扭矩、承受载荷，和 1、功用：

2、为支承传动零件（齿轮、皮带轮等） 确保装在主轴上工件或刀具含有一定回转精度。 2、 分类：轴类零件按其结构形状特点，可分为光轴、阶梯 轴、空心轴和异形轴（包含曲轴、凸轮轴和偏心轴等）四类。 图 轴种类 a)光轴 b)空心轴 c)半轴 d)阶梯轴 e)花键轴 f)十字轴 g）偏心轴 h)曲轴 i) 凸 轮轴 若按轴长度和直径百分比来分， 又可分为刚性轴 （L/d12和挠性轴 （L/d 12）两类。 3、表面特点：外圆、内孔、圆锥、螺纹、花键、横向孔 （二）关键技术要求： 1、尺寸精度 轴颈是轴类零件关键表面，它影响轴回转精度及工作状态。轴颈直 径精度依据其使用要求通常为 IT69，精密轴颈可达

3、IT5。 2、几何形状精度 轴颈几何形状精度（圆度、圆柱度） ，通常应限制在直径公差点范围内。 对几何形状精度要求较高时，可在零件图上另行要求其许可公差。 3、位置精度 关键是指装配传动件配合轴颈相对于装配轴承支承轴颈同轴度， 通常 是用配合轴颈对支承轴颈径向圆跳动来表示；依据使用要求，要求高精度轴 为 0.0010.005mm，而通常精度轴为 0.010.03mm。 另外还有内外圆柱面同轴度和轴向定位端面和轴心线垂直度要求等。 4表面粗糙度 依据零件表面工作部位不一样，可有不一样表面粗糙度值，比如一般 机床主轴支承轴颈表面粗糙度为 Ra0.160.63um，配合轴颈表面粗糙度为 Ra0.63

4、2.5um，伴随机器运转速度增大和精密程度提升，轴类零件表面粗 糙度值要求也将越来越小。(三)、轴类零件材料和毛坯 合理选择材料和要求热处理技术要求， 对提升轴类零件强度和使用 寿命相关键意义，同时，对轴加工过程有极大影响。 1、轴类零件材料 通常轴类零件常见 45 钢，依据不一样工作条件采取不一样热处理规范（如 正火、调质、淬火等） ，以取得一定强度、韧性和耐磨性。 对中等精度而转速较高轴类零件，可选择 40Cr 等合金钢。这类钢经调质 和表面淬火处理后，含有较高综协力学件能。精度较高轴，有时还用轴承钢 GCrls 和弹簧钢 65Mn 等材料，它们经过调质和表面淬火处理后，含有更高耐磨 性和

5、耐疲惫性能。 对于高转速、重载荷等条件下工作轴，可选择 20CrMnTi、20MnZB、20Cr 等低碳含金钢或 38CrMoAIA 氮化钢。低碳合金钢经渗碳淬火处理后，含有很高 表面硬度、抗冲击韧性和心部强度，热处理变形却很小。 2、轴类零件毛坯 轴类零件毛坯最常见是圆棒料和锻件，只有一些大型、结构复杂轴 才采取铸件。 （四） 、轴类零件预加工 轮类零件在切削加工之前，应对其毛坯进行预加工。预加工包含校正、切断 和切端面和钻中心孔。 1、校正：校正棒料毛坯在制造、运输和保管过程中产生弯曲变形，以保 证加工余量均匀及送料装夹可靠。校正可在多种压力机上进行。 2、切断：当采取棒料毛坯时，应在车削

6、外圆前按所需长度切断。切断叮在 弓锯床上进行，高硬度棒料切断可在带有薄片砂轮切割机上进行。 3、切端面钻中心孔：中心孔是轴类零件加工最常见定位基准面，为确保 钻出中心孔不偏斜，应先切端面后再钻中心孔。 4、荒车：假如轴毛坯是向由锻件或大型铸件，则需要进行荒车加工，以 降低毛坯外国表面形状误差，使后续工序加工余景均匀。 二、 经典主轴类零件加工工艺分析 轴类零件加工工艺因其用途、结构形状、技术要求、产量大小不一样而有 差异。而轴工艺规程编制是生产中最常碰到工艺工作。 （一）轴类零件加工关键问题 轴类零件加工关键问题是怎样确保各加工表面尺寸精度、 表面粗糙度和 关键表面之间相互位置精度。 轴类零件

7、加工经典工艺路线以下： 毛坯及其热处理预加工车削外圆铣键槽等热处理磨削 （二）CA6140 主轴加工工艺分析 1、CA6140 主轴技术条件分析 （1） 、支承轴颈技术要求 主轴两支承轴颈 A、B 圆度允差 0.005 毫米，径向跳动允差 0.005 毫米， 两支承轴颈 1：12 锥面接触率70%，表面粗糙度 Ra0.4um。支承轴颈直径按 IT5-7 级精度制造。 主轴外圆圆度要求，对于通常精度机床，其允差通常不超出尺寸公差 50， 对于提升精度机床， 则不超出 25%， 对于高精度机床， 则应在 510 之间。 （2） 、锥孔技术要求 主轴锥孔（莫氏 6 号）对支承轴颈 A、B 跳动，近轴

8、端允差 0.005mm， 离轴端 300mm 处允差 0.01 毫米，锥面接触率 70，表面粗糙度 Ra0.4um， 硬度要求 HRC48。 （3） 、短锥技术要求 短锥对主轴支承轴颈 A、B 径向跳动允差 0.008mm，端面 D 对轴颈 A、B 端面跳动允差 0.008mm，锥面及端面粗糙度均为 Ra0.8um。 （4） 、空套齿轮轴颈技术要求 空套齿轮轴颈对支承轴颈 A、B 径向跳动允差为 0.015 毫米。 （5） 、螺纹技术要求 这是用于限制和之配合压紧螺母端面跳动量所必需要求。 所以在加工 主轴螺纹时，必需控制螺纹表面轴心线和支承轴颈轴心线同轴度，通常要求不 超出 0.025mm。

9、 从上述分析能够看出，主轴关键加工表面是两个支承轴颈、锥孔、前端短 锥面及其端面、和装齿轮各个轴颈等。而确保支承轴颈本身尺寸精度、几 何形状精度、两个支承轴颈之间同轴度、支承轴颈和其它表面相互位置精度 和表面粗糙度，则是主轴加工关键。 （三） 、CA6140 主轴加工工艺过程 看录像 课题：轴类零件加工工艺 四、 四、 教学目标：熟悉轴类零件加工关键工艺，其中包含 结构特点、技术要求分析、定位基准选择用通常工艺 路线确实定。掌握阶梯轴加工工艺分析和工艺路线 拟订。 五、 五、 教学关键：轴类零件加工工艺分析 六、 六、 教学难点：轴类零件加工工艺路线确实定 四、教课时 数： 2 五、习题： 课

10、时，其中实践性教学 课时。 六、教学后记： （四） 、主轴加工工艺过程分析 1、 (1)材料 在单件小批生产中，轴类零件毛坯往往使用热轧棒料。 对于直径差较大阶梯轴，为了节省材料和降低机械加工劳动量，则往往 采取锻件。单件小批生产阶梯轴通常采取自由锻，在大批大量生产时则采取模 锻。 （2）热处理 45 钢，在调质处理（235HBS）以后，再经局部高频淬火，能够使局部硬度 达成 HRC6265，再经过合适回火处理，能够降到需要硬度（比如 CA6140 主轴要求为 HRC52） 。 9Mn2V，这是一个含碳 0.9%左右锰钒合金工具钢，淬透性、机械强度和 硬度均比 45 钢为优。经过合适热处理以后

11、，适适用于高精度机床主轴尺寸精 度稳定性要求。比如，万能外圆磨床 M1432A 头架和砂轮主轴就采取这种材 料。 38CrMoAl，这是一个中碳合金氮化钢，因为氮化温度比通常淬火温度为低 540550，变形更小，硬度也很高（HRC65，中心硬度 HRC28）并有优 良耐疲惫性能，故高精度半自动外圆磨床 MBG1432 头架轴和砂轮轴均采取 这种钢材。 另外，对于中等精度而转速较高轴类零件，多选择 40Cr 等合金结构钢， 这类钢经调质和高频淬火后，含有较高综合机械性能，能满足使用要求。有 轴件也选择滚珠轴承钢如 GCr15 和弹簧钢如 66Mn 等材料这些钢材经调质和 表面淬火后，含有极高耐磨

12、性和耐疲惫性能。当要求在高速和重载条件下工作 轴类零件，可选择 18CrMnTi、20Mn2B 等低碳含金钢，这些钢料经渗碳淬火 后含有较高表面硬度、冲击韧性和心部强度，但热处理所引发变形比 38CrMoAl 为大。 凡要求局部高频淬火主轴，要在前道工序中安排调质处理（有钢材则用 正火）, 当毛坯余量较大时(如锻件)，调质放在粗车以后、半精车之前，方便因 粗车产生内应力得以在调质时消除；当毛坯余量较小时（如棒料） ，调质可放 在粗车（相当于锻件半精车）之前进行。高频淬火处理通常放在半精车以后， 因为主轴只需要局部淬硬， 故精度有一定要求而不需淬硬部分加工， 如车螺纹、 铣键槽等工序，均安排在局

13、部淬火和粗磨以后。对于精度较高主轴在局部淬火 1、 主轴毛坯制造方法及热处理 批量：大批；材料：45 钢；毛坯：模锻件 及粗磨以后还需低温时效处理，从而使主轴金相组织和应力状态保持稳定。 2、定位基准选择 对实心轴类零件，精基准面就是顶尖孔，满足基准重合和基准统一，而对 于象 CA6140A 空心主轴，除顶尖孔外还有轴颈外圆表面而且二者交替使用， 互为基准。 3、加工阶段划分 主轴加工过程中各加工工序和热处理工序均会不一样程度地产生加工误差 和应力，所以要划分加工阶段。主轴加工基础上划分为下列三个阶段。 （1） 、粗加工阶段 1）毛坯处理 毛坯备料、铸造和正火 2）粗加工 锯去多出部分，铣端面

14、、钻中心孔和荒车外圆等 （2） 、半精加工阶段 ）半精加工前热处理 对于 45 钢通常采取调质处理以达成 220240HBS。 2）半精加工 车工艺锥面（定位锥孔） 半精车外圆端面和钻深孔等。 （3） 、精加工阶段 1）精加工前热处理 局部高频淬火 2）精加工前多种加工 粗磨定位锥面、粗磨外圆、铣键槽和花键槽，和车 螺纹等。 3）精加工 精磨外圆和内外锥面以确保主轴最关键表面精度。 4、加工次序安排和工序确实定 含有空心和内锥特点轴类零件，在考虑支承轴颈、通常轴颈和内锥等关键 表面加工次序时，可有以下多个方案。 外表面粗加工钻深孔外表面精加工锥孔粗加工锥孔精加工； 外表面粗加工钻深孔锥孔粗加工

15、锥孔精加工外表面精加工； 外表面粗加工钻深孔锥孔粗加工外表面精加工锥孔精加工。针对 CA6140 车床主轴加工次序来说，可作这么分析比较： 第一方案：在锥孔粗加工时，因为要用已精加工过外圆表面作精基准面， 会破坏外圆表面精度和粗糙度，所以此方案不宜采取。 第二方案：在精加工外圆表面时，还要再插上锥堵，这么会破坏锥孔精度。 另外，在加工锥孔时不可避免地会有加工误差（锥孔磨削条件比外圆磨削条件 差人 加上锥堵本身误差等就会造成外圆表面和内锥面不一样轴，故此方案也 不宜采取。 第三方案：在锥孔精加工时，即使也要用已精加工过外圆表面作为精基准 面；但因为锥面精加工加工余量已很小，磨削力不大；同时锥孔精

16、加工已处 于轴加工最终阶段，对外圆表面精度影响不大；加上这一方案加工次序， 能够采取外圆表面和锥孔互为基准，交替使用，能逐步提升同轴度。 经过这一比较可知， CA6140 主轴这类轴件加工次序， 象 以第三方案为佳。 经过方案分析比较也可看出，轴类零件各表面前后加工次序，在很大程度 上和定位基准转换相关。当零件加工用粗、精基准选定后，加工次序就大致 能够确定了。因为各阶段开始总是先加工定位基准面，即先行工序必需为后面 工序准备好所用定位基准。比如 CA6140 主轴工艺过程，一开始就铣端面打中 心孔。这是为粗车和半精车外圆准备定位基准；半精车外圆又为深孔加工准备了 定位基准；半精车外圆也为前后

17、锥孔加工准备了定位基准。反过来，前后锥孔 装上锥堵后顶尖孔，又为以后半精加工和精加工外圆准备了定位基准；而最 后磨锥孔定位基准则又是上工序磨好轴颈表面。 工序确实定要按加工次序进行，应该掌握两个标准： 1） 工序中定位基准面要安排在该工序之前加工。比如，深孔加工所以安 排在外圆表面粗车以后，是为了要有较正确轴颈作为定位基准面，以确保深孔 加工时壁厚均匀。 2）对各表面加工要粗、精分开，先粗后精，数次加工，以逐步提升其精 度和粗糙度。关键表面精加工应安排在最终。 为了改善金属组织和加工性能而安排热处理工序，如退火、正火等，通常 应安排在机械加工之前。 为了提升零件机械性能和消除内应力而安排热处理

18、工序，如调质、时效 处理等，通常应安排在粗加工以后，精加工之前。 5、大批生产和小批生产工艺过程比较 （1）定位基准选择 表：不一样生产类型下主轴加工定位基准选择 工 序 名 称 加工顶尖孔 粗车外圆 钻深孔 半精车和精车 粗、精磨外锥 粗、精磨外国 定 位 基 准 面 大 批 生 产 毛坯外圆 顶尖孔 粗车后支承轴颈 两端锥堵顶尖孔 两端锥堵顶尖孔 两端锥堵顶尖孔 小 批 生 产 划 线 顶尖孔 夹一端，托另一端 夹一端，顶另一端 两端锥堵顶尖孔 两端锥堵顶尖孔 粗、精磨难孔 两 支 承 轴 颈 外表 面 或靠 近 两支承轴颈外圆表面 夹小端，托大端 （2）轴端两顶尖孔加工 在单件小批生产时

19、，多在车床或钻床上经过划线找正加工。 在成批生产时，可在中心孔钻床上加工。专用机床可在同一工序中铣出两端 面并打好顶尖孔。 （3）外圆表面加工 在单件小批生产时，多在一般车床上进行；而在大批生产时，则广泛采取高 生产率多刀半自动车床或液压仿形车床等设备。 （4）深孔加工 在单件小批生产时，通常在车床上用麻花钻头进行加工。在大批量生产中， 可采取铸造无缝钢管作为毛坯， 从根本上免去了深孔加工工序； 若是实心毛坯， 可用深孔钻头在深孔钻床上进行加工； 假如孔径较大， 还可采取套料优异工艺。 （5）花键轴加工 在单件小批生产时，常在卧式铣床上用分度头分度以圆盘铣刀铣削；而在成 批生产（甚至小批生产）

20、全部广泛采取花键滚刀在专用花键轴铣床上加工。 （6）前后支承轴颈和和其有较严格位置精度要求表面精加工，在单 件小批生产时，多在一般外圆磨床上加工；而在成批大量生产中多采取高效组 合磨床加工。 （四） 、主轴加工中多个工艺问题 1、1、锥堵和锥堵心轴使用 对于空心轴类零件，若通孔直径较小轴，可直接在孔口倒出宽度不大 于 2mm 60 度锥面，替换中心孔。而当通孔直径较大时，则不宜用倒角锥面代 之，通常全部采取锥堵或锥堵心轴顶尖孔作为定位基准。 使用锥堵或锥堵心轴时应注意事项： （1）通常不中途更换或拆装，以免增加安装误差。 （2）锥堵心轴要求两个锥面应同轴，不然拧紧螺母后会使工件变形。 2、顶尖

21、孔研磨 因热处理、切削力、重力等影响，常常会损坏顶尖孔精度，所以在 热处理工序以后和磨削加工之前，对顶尖孔要进行研磨，以消除误差。常见 研磨方法有以下多个。 （1）用铸铁顶尖研磨 （2）用油石或橡胶轮研磨 （3）用硬质合金顶尖刮研 （4）用中心孔磨床磨削 2、2、外圆加工方法 略 4、 深孔加工 通常孔深度和孔径之比 l/d5 就算深孔。CA6140 主轴内孔 l/d=18，属深 孔加工。 （1） 加工方法 加工深孔时，工件和刀具相对运动方法有三种： 1）工件不动，刀具转动并送进。这时假如刀具回转中心线对工件中心 ）工件不动，刀具转动并送进 线有偏移或倾斜。加工出孔轴心线肯定是偏移或倾斜。所以

22、，除粗笨或外形 复杂而不便于转动大型工件外，通常不采取。 2）工件转动，刀具作轴向送进运动。这种方法钻出孔轴心线和工件回 ）工件转动，刀具作轴向送进运动 转中心线能达成一致。假如钻头偏斜，则钻出孔有锥度；假如钻头中心线和工 件回转中心线在空间斜交，则钻出孔轴向截面是双曲线，但不管怎样，孔 轴心线和工件回转中心线仍是一致，故轴深孔加够采取这种方法。 3）工件转动，同时刀具转动并送进。因为工件和刀具回转方向相反，所 ） 工件转动， 同时刀具转动并送进 以相对切削速度大，生产率高，加工出来孔精度也较高。但对机床和刀杆 刚度要求较高，机床结构也较复杂，所以应用不很广泛。 （2）深孔加工冷却和排屑 在单

23、件、小批生产中，加工深孔时，常见接长麻花钻头，以一般冷却润 滑方法，在改装过一般车床上进行加工。为了排屑，每加工一定长度以后，须 把钻头退出。这种加工方法，不需要特殊设备和工具。因为钻头有横刃，轴向 力较大，两边切削刃又不轻易磨得对称，所以加工时钻头轻易偏斜。此法生产 率很低。 在批量生产中，深孔加工常采取专门深孔钻床和专用刀具，以确保质量和 生产率。这些刀具冷却和切屑排出，很大程度上决定于刀具结构特点和冷却 液输入方法。现在应用冷却和排屑方法有两种： 1）内冷却外排屑法 ） 加工时冷却液从钻头内部输入，从钻头外部排出。高压冷却液直接喷射到 切削区，对钻头起冷却润滑作用，而且带着切屑从刀杆和孔

24、壁之间空间排 出。 2）外冷却内排屑法 ） 冷却液从钻头外部输入， 有一定压力冷却液经刀杆和孔壁之间通道进入 切削区，起冷却润滑作用，然后经钻头和刀杆内孔带着大量切屑排出。三、丝杆加工 (一)、丝杠功用、分类及结构特点 1、丝杠功用 丝杠是将旋转运动变成直线运动传动副零件，它被用来完成机床进给运 动。机床丝杠不仅要能传输正确运动，而且还要能传输一定动力。所以它在 精度、强度和耐磨性各个方面，全部有一定要求。 2、丝杠分类 机床丝杠按其摩擦特征分： 滑动丝杠 丝杠 滚动丝杠 静压丝杠 滚柱丝杠 滚珠丝杠 按其使用性能要求分： 不淬硬丝杠 丝杠 淬硬丝杠 按其精度要求分： 一般丝杠 丝杠 精密丝杠

25、 3、丝杠结构工艺特点 丝杠是细而长柔性轴，它长径比往往很大，通常全部在 2050 左右，刚 度很差。加上其结构形状比较复杂，有要求很高螺纹表面，又有阶梯及沟 槽，所以，在加工过程中，很轻易产生变形。这是丝杠加工中影响精度一个主 要矛盾。 （二） 、丝杠精度要求 1、精度等级按丝杠螺纹精度标准分，国家有标准。 2、具体指标有： （1）单个螺距允差 （2）中径圆度允差； （3）外径相等性允差； （4）外径跳动允差； （5）牙形半角允差； （6）中径为尺寸公差； （7）外径为尺寸公差； （8）内径为尺寸公差。 （三） 、丝杆加工基础工艺路线： 对不淬硬丝杠： 毛坯（热处理）校直车端面打中心孔外圆粗

26、加工校直热处理重打 中心孔（修正）外圆半精加工加工螺纹校直、低温时效修正中心孔 外圆、螺纹精加工。 对淬硬丝杠： 毛坯（热处理）校直车端面打中心孔外圆粗加工校直热处理重打 中心孔（修正）外圆半精加工加工螺纹淬火、回火探伤修正中心孔 外圆、螺纹半精磨加工探伤修正中心孔外圆、螺纹精磨加工。 （四）丝杠加工工艺关键问题分析 1、丝杠校直及热处理： 丝杠工艺除毛坯工序外，在粗加工及半精加工阶 段，全部安排了校直及热处理工序。校直目标是为了降低工件弯曲度，使机 械加工余量均匀。时效热处理以消除工件残余应力，确保工件加工精度稳 定性。通常情况下，需安排三次。一次是校直及高温时效，它安排在粗车外圆 以后，还

27、有两次是校直及低温时效，它们分别安排在螺纹粗加工及半精加工 以后。 2、定位基准面加工： 丝杠两端中心孔是定位基准面，在安排工艺路 线时，应一首先将它加工出来，中心孔精度对加工质量有很大影响，丝杠多选 用带有 120。保护锥中心孔。另外，在热处理后，最终精车螺纹以前，还应适 当修整中心孔以保持其精度。 丝杠加工定位基准面除中心孔外，还要用丝杠外圆表面作为辅助基准面， 方便在加工中采取跟刀架，增加刚度。 3、螺纹粗、精加工 粗车螺纹工序通常安排在精车外圆以后，半精车及 精车螺纹工序则分别安排在粗磨及精磨外圆以后。不淬硬丝杜通常采取车削工 艺，经数次加工，逐步降低切削力和内应力；对于淬硬丝杠，则采

28、取“先车后磨” 或“全磨”两种不一样工艺。后者是从淬硬后光杜上直接用单线或多线砂轮粗 磨出螺纹，然后用单线砂轮精磨螺纹。 4、重钻中心孔：工件热处理后，会产生变形。其外圆面需要增加加工余 量，为降低其加工余量，而采取重钻中心孔方法。在重钻中心孔之前，先找出 工件上径向圆跳动为最大值二分之一两点，以这两点后作为定位基准面，用个端 面方法切去原来中心孔，重新钻中心孔。当使用新中心孔定位时，工件所 必需切会额外加工余量将降低到原有值。 课题：箱体类零件加工工艺 七、 教学目标：了解箱体类零件加工关键工艺问题，掌 握确定其工艺过程关键标准，掌握多种孔系加工及 确保其精度要求常见方法和整体式箱体不一样生

29、产 类型时加工工艺及分离式箱体加工工艺特点。 八、 教学关键：多种孔系加工及其精度分析，箱体类零件 加工工艺分析 九、 教学难点：箱体类零件加工工艺分析 四、教课时 数： 2 五、习题： 六、教学后记： 课时，其中实践性教学 课时。 第二节 箱体加工一、 概述 （一） 箱体零件功用及结构： 1、 1、 功用：箱体是用来支承或安置其它零件或部件基础零件。它将机器和部件中 轴、套、齿轮等相关零件连接成一个整体，并使之保持正确相互位置，以传输转矩或改 变转速来完成要求动作。 2、 箱体结构特点：箱体壁厚较薄约 1030mm 且壁厚不均匀，形状比其它 零件复杂。 尽管箱体零件结构形状随其在机器中功用不

30、一样而有很大差异， 但也有其共同 特点其内部呈腔形， 在箱体壁上有多个形状凸起平面及较多轴承交承孔和紧固孔。 这 些平面和轴承孔精度要求较高、粗糙度要求较低，且有较高相互位置精度要求。箱体零 件不仅加工部位较多，而且加工难度也较大。箱体加工表面关键是平面和孔系。 3、 分类：箱体零件从结构功效上看可分为两大类： 整体式 箱体 分体式 （二）箱体零件关键技术要求： 1、孔尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度。 通常情况下，主轴孔尺寸精度为 IT6，表面粗糙度 Ra 为 1。60。4um，其它支承孔 尺寸精度通常应在孔公差范围内，要求高孔形状公差不超出孔公差 1/21/3。 2、支承孔之间相互位置精

31、度和孔距尺寸精度。 同轴孔之间应有一定同轴度要求。不然，轴装配困难，轴承运转情况恶化，磨损 加剧及温度升高，从而影响机器精度和正常运转。 通常，各支承孔轴心线平行度为（0.010.02）/100mm，主轴孔同轴度为 0.012mm， 其它支承孔同轴度为 0.02mm。 3、关键平面加工精度和表面粗糙度。 平面加工精度包含平面形状精度和相互位置精度。 因为箱体关键平面往往是装配基 面或是加工中定位基面，故其加工精度直接影响机器总装精度和加工时定位精度。 通常，关键平面平面度为 0.030.06mm；表面粗糙度 Ra 为 1.60.4um；平面间 平行度在全长范围内约为 0.050.2mm；垂直度

32、为 0.1/300mm。 3、支承孔和关键平面间尺寸精度及相互位置精度。 箱体上各支承孔对装配基面有一定距离尺寸精度和平行度要求， 对端面有一定垂直 度要求。这些精度要求全部将影响箱体部件装配后精度。 (三)、零件材料和毛坯 通常箱体零件材料多采取灰铸铁。常见牌号为 HT150 和 HT200。 铸造毛坯造型方法通常和生产批量相关。当单件小批生产时，采取木模手工造型，其 缺点是毛坯铸造精度低，加工余量较大；当大批大量生产且毛坯尺寸不太大时，常采取金属 模机器造型。这种毛坯精度较高，加工余量可合适减小。依据工厂生产经验，下列数据 可供参考：通常平面加工总余量为 612mm；孔半径方向总余量为 5

33、15mm，对手 工木模造型应取大值。成批生产直径小于 30mm 孔，或单件小批生产直径小于 50mm 孔，均不预先铸出。零件铸造后应进行时效处理，方便消除铸件内应力，确保其加工后精度 稳定性。 在单件小批生产条件下，形状简单箱体也可采取钢板焊接。对其些特定场所，也可采 用其它材料。如飞机发动机箱体，为减轻重量，常见镁铝合金。 二、零件结构工艺性 箱体零件结构形状比较复杂， 不一样结构形状和使用要求有其不一样结构工艺性。 下面 仅从机械加工角度，分析箱体零件结构工艺性共性问题。 1、基础孔 箱体上孔通常有通孔、 阶梯孔、 盲孔和相交孔等。 通孔最为常见， 其中以短圆柱孔为多。 在通孔内又以孔长

34、L 和孔径 D 之比 L/D1.5 短圆柱孔工艺性为最好（箱体外壁上 多为这种孔） 。 阶梯孔工艺性和“孔径比”相关。孔径相差越小则工艺性越好；孔径相差越大，且 其中最小孔径又很小，则工艺性越差。阶梯孔孔径相差越小，其工艺性越好，若孔径相差 较大，即存在较大内端面时，则通常情况下，锪镗内端面比较困难，难以达成精度和表面 粗糙度要求。 相贯通交叉孔工艺性也较差，图所表示,为改善工艺性，可将其中直径小孔不铸 通，先加工主轴大孔，再加工小孔。 盲孔工艺性最差，不易加工，在精镗或精铰盲孔时，要用手动送进，其内端面更难 加工，故盲孔工艺性差，设计时应量避免。若结构上许可，可将盲孔钻通而改成阶梯孔， 以改

35、善其工艺性。 2、同轴线上孔 同一轴线上孔径大小向一个方向递减， 可使镗孔时， 镗杆从一端 伸入， 逐一加工或同时加工同轴线上多个孔， 以确保较高同轴度和 生产率。 为使同轴线各孔能同时加工，必需使相邻两孔直径差大于加 工余量，不然刀具无法经过前孔抵达后孔加工位置（图所表示）另外，在设有中间导向时 图所表示，除导套直径 D2 应小于前孔尺寸 D1 减去余量外，后孔尺寸 D3 也应小于导套尺寸 D2，以免刀具刮中间导套。 同轴线上孔直径大小从两边向中间递减， 可使刀杆从两边进 入箱体加工同轴线上各孔，这么，不仅缩短了镗杆长度，提升了镗 杆刚性， 而且为双面同时加工发明了条件， 所以大批大量生产床

36、 头箱，常采取此种孔径分布形式。 同轴线上孔 径大于外壁上孔 装刀、对刀，结构工 3、工艺孔 为加工或装配需要，可增设必需工艺孔。 4、装配基面 为便于加工和检验，箱体装配基面尺寸应尽可能大，形状应尽可能简单。 5、凸台 箱体外壁上凸台应尽可能在一个平面上，方便能够在一次走刀中加工出来，而 无须调整刀具位置，使加工简单方便。 直径分布形式， 应尽可能避免中间隔壁上孔 径。 因为加工这种孔时， 要将刀杆伸进箱体后 艺性差。 6、紧固孔和螺孔 箱体上紧固孔和螺孔尺寸规格应尽可能一致，以降低刀具数量和换刀次数。另外， 为确保箱体有足够动刚度和抗振性，应酌情合理使用筋板、筋条，加大圆角半径，收小箱 口

37、，加厚主轴前轴承口厚度。 三、箱体加工工艺过程及分析 （一） 箱体零件机械加工工艺过程： 录像： 1、某车床床头箱加工工艺过程整体式箱体 2、某减速器箱体加工工艺过程分体式箱体 课题：箱体类零件加工工艺 一、教学目标：了解箱体类零件加工关键工艺问题，掌握确定其工 艺过程关键标准， 掌握多种孔系加工及确保其精度要求常见方法 和整体式箱体不一样生产类型时加工工艺及分离式箱体加工工艺 特点。 二、教学关键：多种孔系加工及其精度分析，箱体类零件加工工艺 分析 三、教学难点：箱体类零件加工工艺分析 四、教课时 数： 2 五、习题： 课时，其中实践性教学 课时。 六、教学后记： （二）箱体加工工艺分析：

38、箱体加工工艺分析 1、箱体类零件加工通常工艺路线 对于中小批生产，其加工工艺路线大致是： 铸造划线平面加工孔系加工钻小孔攻丝； 大批大量生产工艺路线大致是： 铸造加工精基准平面及两工艺孔粗加工其它各平面精加工精基准平面 粗、精镗各纵向孔加工各横向孔和各次要孔钳工去毛刺。 以上为整体式箱体加工工艺路线，对于分离式箱体，一样按“先面后孔”及“粗、 精分阶段加工” 这两个标准安排工艺路线。 不过整个加工过程必需先对箱盖和底座分别加工 对合面、底面、紧固孔和定位销孔，然后再合箱加工轴承孔及其端面等。 2、不一样批量箱体生产共性 (1) 加工次序为先面后孔 (2) 加工阶段粗、精分开 (3)工序间安排时

39、效处理 一般精度箱体，通常在铸造以后安排一次人工时效处理。 部分高精度箱体或形状尤其复杂箱体，在粗加工以后还要安排一次人工时效处理， 以消除粗加工所造成残余应力。 (4)通常全部用箱体上关键孔作粗基准 箱体零件粗基准通常全部用它上面关键孔作粗基准，如主轴箱全部用主轴孔作粗基准。 3、不一样批量箱体生产特殊性 (1)粗基准选择 即使箱体类零件通常全部选择关键孔为粗基准， 伴随生产类型不一样， 实现以主轴孔为粗基 准工件装夹方法是不一样。 中小批生产时，因为毛坏精度较低，通常采取划线装夹。 大批大量生产时，毛坯精度较高，可采取夹具装夹。 (2)精基准选择 箱体加工精基准选择也和生产批量大小相关。

40、单件小批生产用装配基准作定位基准。符合基准重合标准，消除了基准不重合误差，这 种定位方法也有它不足之处。刀具系统刚度不足，当在箱体内部对应部位设置 镗 杆导向支承时， 因为箱体底部是封闭， 中间支承只能从箱体顶面开口处把吊架伸入箱体 内， 每加工一件需装卸一次， 且吊架刚性差， 制造安装精度较低， 常常装卸也轻易产生误差， 增加辅助时间，所以这种定位方法只适适用于单件小批生产。 大批量生产时采取一面双孔作为精基准。 主轴箱常以顶面和两定位销孔为精基准， 这种 定位方法，箱口朝下，中间导向支架可固定在夹具上。因为简化了夹具结构，提升了夹具 刚度，同时工件装卸也比较方便，所以提升了孔系加工质量和劳

41、动生产率。 应该指出：这一定位方法也存在一定问题，因为定位基准和设计基准不重合，产生了 基准不重合误差。 为确保箱体加工精度， 必需提升作为定位基准箱体顶面和两定位销孔 加工精度。 (3)所用设备依批量不一样而异 单件小批生产通常全部在通用机床上加工， 各工序标准上靠工人技术熟练程度和机床工作 精度来确保。而大批量箱体加工则广泛采取组合加工机床、专用夹具等，这就大大地提升 了生产率。四、箱体零件平面加工（略）五、箱体类零件孔系加工 孔系在箱体上一系列有相互位置精度要求孔 平行孔系 孔系 同轴孔系 交叉孔系 孔系加工方法不仅和生产规模相关， 而且也和孔系精度要求相关。 下面分别介绍各 种孔系加工

42、及其确保精度要求方法。 (一)、平行孔系加工 平行孔系关键技术要求是各孔中心线之间及孔中心线和基准面之间距离尺寸精度 和相互位置精度。平行孔系精度要求方法有以下多个： 1、找正法 找正法是在通用机床上借助部分辅助装置去找正各个被加工孔正确位置。 （1）划线找正法 (2)心轴块规找正法 1、心轴 (3)样板找正法 2、主轴 3、块规 4、塞尺 5、镗床工作台 2、镗模法 镗模是一个镗孔夹具。它既含有工件定位夹紧装置，又有 支承和引导镗刀杆模板装置图所表示。因为镗杆和机床多采取 浮动连接，故机床精度对加工精度影响甚小。 3、坐标法 （1）定义：坐标法是把被加工孔之间孔距尺寸换算 为两个相互垂直坐标

43、尺寸，然后按此坐标尺寸，经过控制 机床坐标位移，正确地调整机床主轴和工件在水平和垂直方向相对位置，以间 接确保孔距精度。图所表示 （2）测量装置：为确保工作台和主轴位移精度，必需在镗床上加上坐标测 量装置。 金属线纹尺镗床坐标测量精密测量装置 光学读数头 用块规和百分表测量装置 光栅数字显示装置 镗床测量装置 用游标尺加放大镜测量装置 精密丝杆（加校正尺） 坐标镗床坐标精密测量装置 光电瞄准、光栅、磁尺 激光干涉仪 （3）原始孔选择 首先加工第一排孔应在箱壁一侧， 依次加工其它各孔时， 工作台只朝一个方向移 动。 原始孔还应有较高尺寸精度和较低表面粗糙度， 以确保加工过程中重新校验坐标原 点正

44、确性。 另外， 安排加工次序时要把有孔距要求两孔紧密地连在一起， 以降低坐标尺寸累积 误差对孔距精度影响。 （二）同轴孔系加工 在成批生产中为确保同轴孔系同轴度常见镗模加工。 单件小批生产时，在通用机床上加工，通常不采取镗模。这时可用以下方法确保同轴 线孔同轴度。 1、利用已加工孔作交承导向 图所表示，箱体前壁孔加工好后，在孔内装一导向套，借 以支承和引导镗杆来加工后壁上同轴孔。这种方法适适用于加 工前后两壁相隔较近时同轴孔。通常需有专用导套。 2、利用镗床后立柱上导向套作支承导向 利用镗床后立柱上导向套作支承导向处理了因镗杆悬伸过长而挠度大。进而影响同 轴度问题。但需用较长镗杆，且后立柱导套

45、调整麻烦、费时。所以，适适用于大型箱体 孔系加工。 3、从箱体两侧进行镗孔 从箱体两侧进行镗孔，即采取调头镗或两次装夹措施。 (三)、交叉孔系加工 交叉（或相交）孔系关键应确保各孔垂直度要求。加工时应先将精度要求高或表面 粗糙度要求较低孔全部加工好，然后加工另外和之相交叉（或相交）孔。通常在一般镗 床上用工作台上直角对准装置进行加工控制。因为它是挡块装置，故结构简单，但精度较 低。欲提升精度，可用芯棒和百分表找正法找正。 六、孔系加工精度分析 （一） 、镗孔时受力变形 1、镗杆受力变形影响 假如忽略工件材质和切削余量不均匀等所引发 切削力改变， 在镗孔过程中， 相对于被加工孔表面 Fyz 力方

46、向 伴随镗杆回传 而不停改变，若由力 Fyz 所引发 fF，则镗杆中心偏离了原来理想 动轨迹仍然呈圆形，所镗出孔直 2fF。 镗杆自重 刀尖径向位移为 中心， 但刀尖运 径比原来降低 镗杆自重大小和方向是不变，由力所产生镗杆最大挠曲变形 fQ 也一直铅垂 向下。图看出，此时镗刀实际回转中心低于理想中心 fQ 值，刀尖运动轨迹仍呈圆形， 且圆大小基础上不变。高速镗削时，fQ 很小；低速精镗时，因为切削力及其所产生 fF 较小，故相比之下 fQ 较大，即自重对孔加工精度影响较大。 实际上， 镗杆在每一瞬间挠曲变形， 是切削力和自重所产生挠曲变形合成。 而且， 因为材质和加工余量不均匀、 切削用量不

47、一及镗杆伸出长度改变等， 故镗杆实际回 转中心在镗孔过程中作无规律改变，从而引发孔系加工多个误差。 由上分析可知， 为了降低镗杆挠曲变形， 以提升孔系加工几何精度和相对位置精度， 通常可采取下列方法： 1）加大镗杆直径和减小悬伸长度； 2）采取导向装置，以约束镗杆挠曲变形； 3）减小镗杆自重和切削力对挠曲变形影响。 2、镗床受力变形影响 镗床受力变形关键产生在主轴本身和主轴轴承上。 3、工件夹紧变形影响 （二） 、镗杆和导套几何形状精度及配合间隙影响 当采取固定式导向装置时，镗杆轴颈在导套内回转。精镗时，因为Fyz 故切削力不 能抬起镗杆。伴随镗杆回转，镗杆轴颈表面以不一样部位沿导套内孔下方一

48、小范围内接触。 所以，镗杆及导套内孔圆度误差将引发被加工孔圆度误差。图所表示： （三） 、镗削方法影响 1、悬臂镗、镗杆送进 采取镗杆送进时，在镗杆不停伸长过程中，因为切削力作用，使刀尖挠 度值不停增大。切削力和自重综合对被加工孔影响见图 b，使孔径不停减小， 轴线弯曲。 图a 图b 2、悬臂镗工作台送进（图 a） 即使刀尖在切削力和重力作用下有挠度，但因为采取工作台送进，镗刀伸 出长度不变，这个挠度为定值。所以被加工孔孔径减小一个定值，同时孔直 线性好图 b 所表示。此法缺点是，机床工作台导轨不直度会引发孔轴线偏移 和弯曲。 当工作台送进方向和主轴回转轴线不平行时， 会使孔出现椭圆度。 当然

49、， 如前所述，这项误差并不十分严重。 图a 图b 3、支承镗、工作台送进（图 a） 显然，因为工作台送进，两支承点间距离 很长，要超出孔长两倍。但因为是支承 镗，其刀尖挠度比以上减小一倍 本方案 特征和方案 2 相同，即孔轴线直线性 好，孔径尺寸只均匀减小一个更小定值。 4、支承镗、镗杆送进 本方案镗杆伸出长度不变。当刀尖处于两 支承中间时， 切削力产生挠度比方案 3 小：所 以，抗振性好，不过，因为是镗杆送进，故键 刀在支承间位置是改变，所以镗杆自重造 成弯曲度就会影响工件孔轴线弯曲误差，所以尽 管本方案镗杆变形比方案小，但因轴线弯曲不易深入纠正。故并不如方案 3 好。 5、在镗模里加工 本方案和前四个方案相比，其变形最小。但因为镗