第9章典型零件加工

1、第第9章章 典型零件加工典型零件加工9.1 9.1 軸類零件的加工軸類零件的加工9.1.1概述概述1.結(jié)構(gòu)和功用：結(jié)構(gòu)和功用：結(jié)構(gòu)：光軸、階梯軸、空心軸和異形軸四類。結(jié)構(gòu)：光軸、階梯軸、空心軸和異形軸四類。加工面主要有內(nèi)外圓柱面、圓錐面、螺紋、花鍵、鍵槽加工面主要有內(nèi)外圓柱面、圓錐面、螺紋、花鍵、鍵槽 功用：功用：軸類零件一般在機器中支承傳動零件，傳遞轉(zhuǎn)矩、承軸類零件一般在機器中支承傳動零件，傳遞轉(zhuǎn)矩、承受載荷。對于機床主軸，它把旋轉(zhuǎn)運動和轉(zhuǎn)矩通過主軸受載荷。對于機床主軸，它把旋轉(zhuǎn)運動和轉(zhuǎn)矩通過主軸端部的夾具傳遞給工件或刀具，因此它除了一般軸的要端部的夾具傳遞給工件或刀具，因此它除了一般軸的要

2、求，還必須具有很高的回轉(zhuǎn)精度。求，還必須具有很高的回轉(zhuǎn)精度。2. 2. 軸類零件的主要技術(shù)要求軸類零件的主要技術(shù)要求（1 1）尺寸精度）尺寸精度（2 2）幾何形狀精度）幾何形狀精度（3 3）位置精度）位置精度（4 4）表面粗糙度）表面粗糙度 以以CA6140型車床主軸為例，主軸跨距較大，采用前后型車床主軸為例，主軸跨距較大，采用前后支承為主，中間支承為輔的三支承結(jié)構(gòu)。支承為主，中間支承為輔的三支承結(jié)構(gòu)。支承軸頸是主軸支承軸頸是主軸部件的裝配基準部件的裝配基準，直接影響到主軸部件的回轉(zhuǎn)精度。，直接影響到主軸部件的回轉(zhuǎn)精度。 主軸錐孔軸線主軸錐孔軸線與支承軸頸的公共軸線盡量重合，否則將與支承軸頸的

3、公共軸線盡量重合，否則將影響機床精度，使工件產(chǎn)生同軸度誤差。影響機床精度，使工件產(chǎn)生同軸度誤差。 主軸前端圓錐面和端面主軸前端圓錐面和端面是安裝卡盤的定位表面，保證錐是安裝卡盤的定位表面，保證錐面與支承軸頸軸線同軸，端面與支承軸頸軸線垂直。面與支承軸頸軸線同軸，端面與支承軸頸軸線垂直。 主軸螺紋表面中心線主軸螺紋表面中心線與支承軸頸的同軸度要求，否則引起與支承軸頸的同軸度要求，否則引起主軸的徑向圓跳動。主軸的徑向圓跳動。主軸軸向定位面主軸軸向定位面應(yīng)與主軸回轉(zhuǎn)軸線垂直，影響工件端面的應(yīng)與主軸回轉(zhuǎn)軸線垂直，影響工件端面的平面度及對軸線的垂直度，加工螺紋時會造成螺距誤差。平面度及對軸線的垂直度，加

4、工螺紋時會造成螺距誤差。 安裝傳動齒輪的軸頸安裝傳動齒輪的軸頸，若與支承軸頸不同軸，會造成齒，若與支承軸頸不同軸，會造成齒 輪嚙合不良；輪嚙合不良； 考慮軸的耐磨性、抗振性、尺寸穩(wěn)定性，以及在變載荷考慮軸的耐磨性、抗振性、尺寸穩(wěn)定性，以及在變載荷 作用下所具有的抗疲勞強度等。作用下所具有的抗疲勞強度等。 2. 2. 軸類零件的技術(shù)要求分析軸類零件的技術(shù)要求分析 以以CA6140型車床主軸為例，主軸跨距較大，采用前后型車床主軸為例，主軸跨距較大，采用前后支承為主，中間支承為輔的三支承結(jié)構(gòu)。支承為主，中間支承為輔的三支承結(jié)構(gòu)。支承軸頸是主軸支承軸頸是主軸部件的裝配基準部件的裝配基準，直接影響到主軸

5、部件的回轉(zhuǎn)精度。，直接影響到主軸部件的回轉(zhuǎn)精度。2. 2. 軸類零件的主要技術(shù)要求軸類零件的主要技術(shù)要求 3. 3.軸類零件材料、毛坯和熱處理軸類零件材料、毛坯和熱處理材料材料 一般軸類零件常用一般軸類零件常用45鋼，采用正火、調(diào)質(zhì)、淬火等；鋼，采用正火、調(diào)質(zhì)、淬火等；熱處理熱處理 中等精度轉(zhuǎn)速較高的軸類，選用中等精度轉(zhuǎn)速較高的軸類，選用40Gr等合金結(jié)構(gòu)鋼；等合金結(jié)構(gòu)鋼； 高精度軸用高精度軸用GCr15或或65Mn等材料，調(diào)質(zhì)或表面淬火處理；等材料，調(diào)質(zhì)或表面淬火處理； 高速重載軸，用高速重載軸，用20GrMnTi滲碳鋼或滲碳鋼或38CrMoALA滲氮鋼，滲氮鋼， 經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化；經(jīng)調(diào)質(zhì)和

6、表面氮化； 軸頸表面處于滑動摩擦中，要求較高耐磨性，使用較好軸軸頸表面處于滑動摩擦中，要求較高耐磨性，使用較好軸 瓦材料；采用滾動軸承時軸頸表面要求可較低些。瓦材料；采用滾動軸承時軸頸表面要求可較低些。毛坯：毛坯：軸類零件一般以棒料為主，某些大型、結(jié)構(gòu)復(fù)雜情況下用軸類零件一般以棒料為主，某些大型、結(jié)構(gòu)復(fù)雜情況下用 鑄件（如曲軸）；重要、高速軸須采用鍛件，單件小批量鑄件（如曲軸）；重要、高速軸須采用鍛件，單件小批量 采用自由鍛，大批量宜采用模鍛。采用自由鍛，大批量宜采用模鍛。9.1.2軸類零件典型工序的加工方法軸類零件典型工序的加工方法 1.中心孔的加工及修研中心孔的加工及修研（1）中心孔的加工

7、）中心孔的加工（2）中心孔的修研）中心孔的修研 2. 花鍵加工花鍵加工（1）花鍵銑削加工）花鍵銑削加工（2）花鍵磨削加工）花鍵磨削加工 3. 3. 深孔加工深孔加工 為減小零件變形，在調(diào)質(zhì)后進行，采用特殊鉆頭、為減小零件變形，在調(diào)質(zhì)后進行，采用特殊鉆頭、設(shè)備和加工方式，解決好設(shè)備和加工方式，解決好導(dǎo)向、排屑和冷卻潤滑導(dǎo)向、排屑和冷卻潤滑問題。問題。 可采取下列措施：可采取下列措施： 工件回轉(zhuǎn)，鉆頭進給，使鉆頭具有自動定心的能力工件回轉(zhuǎn)，鉆頭進給，使鉆頭具有自動定心的能力 采用深孔鉆削系統(tǒng)，如內(nèi)排式深孔鉆、槍鉆等采用深孔鉆削系統(tǒng)，如內(nèi)排式深孔鉆、槍鉆等 工件上預(yù)加工導(dǎo)向孔，深度工件上預(yù)加工導(dǎo)向孔

8、，深度11.5d，精度不低于，精度不低于IT7 大量輸送一定壓力的冷卻介質(zhì)，加快刀具冷卻及排屑大量輸送一定壓力的冷卻介質(zhì)，加快刀具冷卻及排屑 4. 4. 細長軸的加工細長軸的加工 工件裝在前后頂尖上，緊松適當(dāng)；亦可裝在卡盤和后工件裝在前后頂尖上，緊松適當(dāng)；亦可裝在卡盤和后 頂尖上，采用彈簧頂尖，以免工件熱伸長受阻；頂尖上，采用彈簧頂尖，以免工件熱伸長受阻； 細長軸剛性差，采用大主偏角、大前角、正刃傾角；細長軸剛性差，采用大主偏角、大前角、正刃傾角； 采用中心架或跟刀架，以增加工藝系統(tǒng)剛性；采用中心架或跟刀架，以增加工藝系統(tǒng)剛性； 采用采用反向車削，使工件軸向受拉；采用采用反向車削，使工件軸向受

9、拉； 軸左端纏一圈鋼絲，卡盤夾在鋼絲上，避免過定位變形；軸左端纏一圈鋼絲，卡盤夾在鋼絲上，避免過定位變形； 充分使用切削液；充分使用切削液； 9.1.3 典型零件典型零件加工工藝加工工藝 一般傳動軸加工工藝過程一般傳動軸加工工藝過程 各段直徑相差不大，批量各段直徑相差不大，批量5件，選件，選60熱軋熱軋40Gr圓圓鋼料；鋼料； 主要表面主要表面M、N、P、Q的加工順序為：的加工順序為： 粗車粗車調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)半精車半精車磨削；磨削； 在軸兩端加工在軸兩端加工B型中心孔為型中心孔為定位精基準面定位精基準面。9.1.4 軸類零件加工工藝過程的分析軸類零件加工工藝過程的分析1.定位基準的選擇定位基準的選擇

10、 常以設(shè)計基準（中心孔）為精基準，加工各階段反復(fù)修常以設(shè)計基準（中心孔）為精基準，加工各階段反復(fù)修 正中心孔不斷提高精度，正中心孔不斷提高精度，采用基準重合、重準統(tǒng)一原則采用基準重合、重準統(tǒng)一原則。 空心軸需解決深孔加工和定位問題，常用外圓表面定位空心軸需解決深孔加工和定位問題，常用外圓表面定位 加工內(nèi)孔，以內(nèi)孔定位加工外圓。必要時借用錐堵，仍用加工內(nèi)孔，以內(nèi)孔定位加工外圓。必要時借用錐堵，仍用 頂尖孔定位，如此頂尖孔定位，如此內(nèi)孔、外圓互為基準反復(fù)加工內(nèi)孔、外圓互為基準反復(fù)加工，保證內(nèi)，保證內(nèi) 孔、外圓的同軸度。孔、外圓的同軸度。精磨主軸內(nèi)錐孔頭架主軸與工件間采用撓性連接，工件精磨主軸內(nèi)錐孔

11、頭架主軸與工件間采用撓性連接，工件回轉(zhuǎn)軸線由專用磨夾具決定，不受頭架回轉(zhuǎn)誤差影響?；剞D(zhuǎn)軸線由專用磨夾具決定，不受頭架回轉(zhuǎn)誤差影響。2.2.加工階段的劃分加工階段的劃分粗精分開，先粗后精粗精分開，先粗后精粗加工：切端面、鉆中心孔、粗車外圓粗加工：切端面、鉆中心孔、粗車外圓半精加工：半精車外圓、各輔助表面半精加工：半精車外圓、各輔助表面精加工：主要表面精加工精加工：主要表面精加工3.3.工序順序的安排工序順序的安排（1 1）基準先行）基準先行（2 2）先外后內(nèi)，先大后?。┫韧夂髢?nèi)，先大后?。? 3）次要表面在粗加工之后精加工之前。）次要表面在粗加工之后精加工之前。磨床主軸加工示例9.3 9.3 套

12、筒類零件的加工套筒類零件的加工9.3.1 概述概述1.套類零件的功用與結(jié)構(gòu)套類零件的功用與結(jié)構(gòu) 起支承或?qū)蜃饔?；壁厚較薄易變形；長度大于直徑；起支承或?qū)蜃饔?；壁厚較薄易變形；長度大于直徑；主要加工面為同軸度要求較高的內(nèi)外回轉(zhuǎn)表面主要加工面為同軸度要求較高的內(nèi)外回轉(zhuǎn)表面2.套類零件的技術(shù)要求套類零件的技術(shù)要求（1）孔的技術(shù)要求）孔的技術(shù)要求 孔的直徑尺寸精度：孔的直徑尺寸精度：IT7 精密軸套精密軸套IT6形狀精度應(yīng)在孔公差以內(nèi)。形狀精度應(yīng)在孔公差以內(nèi)。 表面粗糙度：表面粗糙度：Ra1.60.16um（2）外圓表面的技術(shù)要求）外圓表面的技術(shù)要求尺寸公差尺寸公差 IT6 IT7 形狀精度應(yīng)在孔

13、公差以內(nèi)形狀精度應(yīng)在孔公差以內(nèi)表面粗糙度：表面粗糙度：Ra3.20.63um（3）孔與外圓的同軸度要求）孔與外圓的同軸度要求（4）孔軸線與端面的垂直度要求）孔軸線與端面的垂直度要求3.套類零件的材料與毛坯套類零件的材料與毛坯材料：鋼、鑄鐵、青銅、黃銅材料：鋼、鑄鐵、青銅、黃銅毛坯；與材料、結(jié)構(gòu)、尺寸及生產(chǎn)批量有關(guān)毛坯；與材料、結(jié)構(gòu)、尺寸及生產(chǎn)批量有關(guān)9.3.2 套類零件內(nèi)孔的一般加工方法套類零件內(nèi)孔的一般加工方法方法：鉆、擴、鏜、鉸、磨、拉珩、研磨及滾壓方法：鉆、擴、鏜、鉸、磨、拉珩、研磨及滾壓選擇：選擇：1.孔徑較?。讖捷^小（50毫米以下）鉆毫米以下）鉆擴擴鉸鉸 2.孔徑較大，鉆孔徑較大，

14、鉆鏜鏜 或直接鏜或直接鏜 3.箱體上多孔，采用精鏜、浮動鏜箱體上多孔，采用精鏜、浮動鏜 4.淬硬套筒淬硬套筒 采用磨削采用磨削9.3.3 .3 套類零件加工工藝套類零件加工工藝9.3.4 套筒類零件加工工藝過程分析套筒類零件加工工藝過程分析1.1.保證套筒表面位置精度的方法：保證套筒表面位置精度的方法： 一次安裝完成內(nèi)外圓表面及端面的加工；一次安裝完成內(nèi)外圓表面及端面的加工； 主要加工面內(nèi)外圓面互為基準反復(fù)加工；主要加工面內(nèi)外圓面互為基準反復(fù)加工； 采用定位精度高的夾具。采用定位精度高的夾具。2.2.防止套類零件變形的主要措施：防止套類零件變形的主要措施： 粗精加工分開，減小切削力、切削熱的影

15、響；粗精加工分開，減小切削力、切削熱的影響； 減小夾緊力影響，徑向改軸向夾緊，增大夾緊面積；減小夾緊力影響，徑向改軸向夾緊，增大夾緊面積； 熱處理放在粗精加工之間，適當(dāng)放大精加工余量。熱處理放在粗精加工之間，適當(dāng)放大精加工余量。9.2 箱體零件的加工箱體零件的加工9.2.2 箱體零件的加工箱體零件的加工9.2.1概述概述 1.箱體零件的功用與結(jié)構(gòu)特點箱體零件的功用與結(jié)構(gòu)特點 箱體是支承或安裝其它零、部件的基礎(chǔ)零件，加工質(zhì)量影箱體是支承或安裝其它零、部件的基礎(chǔ)零件，加工質(zhì)量影響到機器的工作精度、使用性能和壽命。響到機器的工作精度、使用性能和壽命。 主要加工面是平面和孔。主要加工面是平面和孔。底面

16、底面M M和側(cè)面和側(cè)面N N是裝配基準、設(shè)是裝配基準、設(shè)計基準。大多數(shù)孔是軸承的支承孔，有較高尺寸精度和形位計基準。大多數(shù)孔是軸承的支承孔，有較高尺寸精度和形位精度，要求最高的是主軸孔精度，要求最高的是主軸孔。2.2.箱體零件的主要技術(shù)要求箱體零件的主要技術(shù)要求（1 1）孔徑精度）孔徑精度 主軸孔：主軸孔：IT6 其余其余IT8IT7 （2 2）孔與孔的位置精度）孔與孔的位置精度 同軸線的同軸度、孔端面對軸線的同軸線的同軸度、孔端面對軸線的垂直度。一般孔距允差垂直度。一般孔距允差 0.0250.060mm0.0250.060mm（3 3）孔和平面的位置度：主要孔對安裝基面的平行度）孔和平面的位

17、置度：主要孔對安裝基面的平行度（4 4）主要平面的精度：裝配平面的平面度）主要平面的精度：裝配平面的平面度 （5）表面粗糙度）表面粗糙度 主軸孔：主軸孔：0.4um 其余其余1.6um 孔的內(nèi)端面孔的內(nèi)端面3.2um ， 裝配基準面和定位基準面裝配基準面和定位基準面2.56.3um 其它平面其它平面1025um 3.箱體零件的材料及毛坯箱體零件的材料及毛坯材料：灰鑄鐵、鑄鋼材料：灰鑄鐵、鑄鋼毛坯：鑄件、焊接件毛坯：鑄件、焊接件4.4.定位基準的選擇定位基準的選擇 1）精基準的選擇）精基準的選擇 根據(jù)基準重合原則根據(jù)基準重合原則選選M面和面和N面作精基準，面作精基準，定位穩(wěn)定可靠，且箱體定位穩(wěn)定

18、可靠，且箱體開口朝上，鏜孔時調(diào)整開口朝上，鏜孔時調(diào)整刀具、測量孔徑等方便。刀具、測量孔徑等方便。加工箱體內(nèi)部隔板上的孔時，只能使用活動結(jié)構(gòu)的吊架加工箱體內(nèi)部隔板上的孔時，只能使用活動結(jié)構(gòu)的吊架鏜模，剛度較差，精度不高，且操作費事。鏜模，剛度較差，精度不高，且操作費事。一般只在單件小批生產(chǎn)中應(yīng)用。一般只在單件小批生產(chǎn)中應(yīng)用。（2）定位基準的選擇定位基準的選擇 1）精基準的選擇）精基準的選擇 在大批量生產(chǎn)中，在大批量生產(chǎn)中， 用頂面用頂面R和兩定位銷和兩定位銷 孔作統(tǒng)一的精基準。孔作統(tǒng)一的精基準。 定位可靠，中間導(dǎo)向定位可靠，中間導(dǎo)向 支承剛度好，易保證支承剛度好，易保證 孔系位置精度，裝卸孔系位

19、置精度，裝卸 工件方便。工件方便。 加工中無法觀察、測量和調(diào)整刀具；存在基準不重合誤加工中無法觀察、測量和調(diào)整刀具；存在基準不重合誤差，為保證主軸孔至底面差，為保證主軸孔至底面M的尺寸要求，須提高頂面的尺寸要求，須提高頂面R至底至底面面M的加工精度。的加工精度。 2）粗基準的選擇）粗基準的選擇 選主軸承孔毛坯面和距主軸孔較遠的選主軸承孔毛坯面和距主軸孔較遠的軸孔作粗基準。軸孔作粗基準。 保證主軸孔加工余量均勻，還可保證箱體內(nèi)壁與各裝配件保證主軸孔加工余量均勻，還可保證箱體內(nèi)壁與各裝配件 間有足夠的間隙。間有足夠的間隙。 1.平面加工平面加工刨削、銑削和磨削刨削、銑削和磨削 大批量生產(chǎn)中也可采用

20、拉大批量生產(chǎn)中也可采用拉削削刮研、研磨等光整加工刮研、研磨等光整加工 9.2.2主要工序主要工序加工方法加工方法2.孔系加工孔系加工（1）平行孔系的加工）平行孔系的加工1）找正法）找正法 2）鏜模法）鏜模法（2）同軸孔系的加工）同軸孔系的加工利用鏜模保證同軸度利用鏜模保證同軸度9.2.2 主要工序主要工序加工方法加工方法主軸孔精度主軸孔精度IT6，采用粗鏜，采用粗鏜半精鏜半精鏜精鏜精鏜金剛鏜方案；金剛鏜方案；其它軸孔采用粗鏜其它軸孔采用粗鏜半精鏜半精鏜精鏜的加工方案。精鏜的加工方案。 9.2.3 擬訂箱體零件機械加工工藝規(guī)程的原則擬訂箱體零件機械加工工藝規(guī)程的原則（1 1）先面后孔）先面后孔（

21、2 2）粗精分開、先粗后精）粗精分開、先粗后精（3 3）基準的選擇：）基準的選擇：粗基準：重要孔和另一個相距較遠的孔粗基準：重要孔和另一個相距較遠的孔 精基準：基準統(tǒng)一精基準：基準統(tǒng)一（4 4）工序集中，先主后次）工序集中，先主后次（5 5）工序間合理安排熱處理：去應(yīng)力退火）工序間合理安排熱處理：去應(yīng)力退火（6 6）加工階段的劃分：粗加工、半精加工和精加工三）加工階段的劃分：粗加工、半精加工和精加工三個階段個階段在大批量生產(chǎn)中主軸箱加工順序如下在大批量生產(chǎn)中主軸箱加工順序如下：1）加工精基準面）加工精基準面 銑頂面銑頂面R和鉆、鉸和鉆、鉸R面上兩定位孔，面上兩定位孔， 同時加工同時加工R面上的

22、其它小孔；面上的其它小孔；2）主要表面的粗加工）主要表面的粗加工 粗銑底平面（粗銑底平面（M、N）、側(cè)平）、側(cè)平 面（面（O）和兩端面（）和兩端面（P、Q），粗鏜、半精鏜主軸孔），粗鏜、半精鏜主軸孔 和其它孔；和其它孔；3）人工時效處理；）人工時效處理；4）次要表面加工）次要表面加工 在兩側(cè)面上鉆孔、攻螺紋，在兩端在兩側(cè)面上鉆孔、攻螺紋，在兩端 面上和底面上鉆孔、攻絲；面上和底面上鉆孔、攻絲；5）精加工精基準面）精加工精基準面 磨頂面磨頂面R；6）主要表面精加工）主要表面精加工 精鏜、金剛鏜主軸孔及其它孔，精鏜、金剛鏜主軸孔及其它孔， 磨箱體主要表面。磨箱體主要表面。5.4 圓柱齒輪的加工圓柱齒輪的加工5.4.1 概述概述1.圓柱齒輪的精度要求圓柱齒輪的精度要求（1）運動精度）運動精度（2）工作平穩(wěn)性）工作平穩(wěn)性（3）接觸精度）接觸精度（4）齒側(cè)間隙）齒側(cè)間隙2.齒輪的材料與熱處理齒輪的材料與熱處理（1）齒輪的材料及熱處理的選擇）齒輪的材料及熱處理的選擇1）中碳結(jié)構(gòu)鋼（）中碳結(jié)構(gòu)鋼（45鋼）鋼） 調(diào)質(zhì)或表面淬火調(diào)質(zhì)或表面淬火2）中碳合金結(jié)構(gòu)鋼）中碳合金結(jié)構(gòu)鋼 （40Gr）調(diào)質(zhì)或表面淬火）調(diào)質(zhì)或表面淬火3）滲碳鋼（）滲碳鋼（20Gr）滲碳或碳氮共滲