機械常識課件 單元五 典型零件加工與品質(zhì)檢驗技術基礎

單元五典型零件加工與品質(zhì)檢驗技術基礎123了解平面類零件的機械加工與品質(zhì)檢驗技術基礎4了解箱體類零件的機械加工與品質(zhì)檢驗技術熟悉軸類零件的機械加工與品質(zhì)檢驗技術基礎熟悉套類零件的機械加工與品質(zhì)檢驗技術基礎單元導入：通過微視頻《車削加工概述》的觀看，讓學生了解到車削加工在機械加工中占有的位置，車削是在車床上利用工件的旋轉(zhuǎn)運動和刀具的直線運動相配合切去工件上多余的材料，以達到圖樣要求的一種加工方法。本單元簡要介紹軸類、套類、輪盤類、箱體類的功用與特點、技術要求、材料的選擇、加工方法、品質(zhì)檢驗以及零件工藝編制實例所應具備的基礎知識。通過學習，讓學生了解軸是機械產(chǎn)品中的重要零件之一，用來支承作回轉(zhuǎn)運動的傳動零件及了解軸類零件的分類。

任務導入：任務一熟悉軸類零件的機械加工與品質(zhì)檢驗技術基礎閱讀材料一，完成思考題：根據(jù)結(jié)構形狀的不同，軸可以分為哪幾類？請舉例！任務實施：材料一：軸類零件的功用和特點軸是機械產(chǎn)品中的重要零件之一，用來支承作回轉(zhuǎn)運動的傳動零件（如齒輪、帶輪、鏈輪等）、傳遞運動和轉(zhuǎn)矩、承受載荷，以及保證裝在軸上的零件具有確定的工作位置和具有一定的回轉(zhuǎn)精度。軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及相應的端面所組成。根據(jù)結(jié)構形狀的不同，軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等，如圖5-1所示。軸的長徑比小于5的稱為短軸，大于20的稱為細長軸，大多數(shù)軸介于兩者之間。閱讀材料二，完成思考題：軸類零件技術要求一般根據(jù)軸的主要功用和工作條件制定，通常有以下幾個方面：

、

、

、

。其根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有

和

兩種。中小批生產(chǎn)多采用

，大批大量生產(chǎn)時采用

。任務實施：材料二：軸類零件的技術要求軸用軸承支承，與軸承配合的軸段稱為軸頸。軸頸是軸的裝配基準，它們的精度和表面質(zhì)量一般要求較高，其技術要求一般根據(jù)軸的主要功用和工作條件制定，通常有以下幾個方面：(1)尺寸精度起支承作用的軸頸為了確定軸的位置，通常對其尺寸精度要求較高（IT5～IT7）。裝配傳動件的軸頸尺寸精度一般要求較低（IT6～IT9）。(2)幾何形狀精度軸類零件的幾何形狀精度主要是指軸頸、外錐面、莫氏錐孔等的圓度、圓柱度等，一般應將其公差限制在尺寸公差范圍內(nèi)。對精度要求較高的內(nèi)外圓表面，應在圖紙上標注其允許偏差。(3)相互位置精度軸類零件的位置精度要求主要是由軸在機械中的位置和功用決定的。通常應保證裝配傳動件的軸頸對支承軸頸的同軸度要求，否則會影響傳動件（齒輪等）的傳動精度，并產(chǎn)生噪聲。普通精度的軸，其配合軸段對支承軸頸的徑向跳動一般為0.01～0.03mm，高精度軸（如主軸）通常為0.001～0.005mm。(4)表面粗糙度一般與傳動件相配合的軸徑表面粗糙度為Ra2.5～0.63μm，與軸承相配合的支承軸徑的表面粗糙度為Ra0.63～0.16μm。問題解決軸類零件材料及其選用：1.軸類零件的毛坯材料軸類零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類型、設備條件及結(jié)構，選用棒料、鍛件等毛坯形式。對于外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主；而對于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸，常選用鍛件，這樣既節(jié)約材料又減少機械加工的工作量，還可改善機械性能。根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產(chǎn)多采用自由鍛，大批大量生產(chǎn)時采用模鍛。2.軸類零件的材料軸類零件應根據(jù)不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理規(guī)范（如調(diào)質(zhì)、正火、淬火等），以獲得一定的強度、韌性和耐磨性。45鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合機械性能，淬火后表面硬度可達45～52HRC。40Cr等合金結(jié)構鋼適用于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和淬火后，具有較好的綜合機械性能。軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面高頻淬火后，表面硬度可達50～58HRC，并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度的軸。閱讀思考：軸類零件技術要求一般根據(jù)軸的主要功用和工作條件制定，通常有以下幾個方面：

、

、

、

。其根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有

和

兩種。中小批生產(chǎn)多采用

，大批大量生產(chǎn)時采用

。閱讀材料三，完成思考題：外圓表面的磨削在外圓磨床上進行時稱為

，在無心磨床上磨削稱為

。軸類零件的尺寸精度在IT6以上，工件表面粗糙度在0.4μm以上，就要采用

的方法，如超精加工、鏡面磨削、

、

等。

常用的成形刀具按形狀可分為

、

、

三種成形刀。任務實施：材料三：軸類零件的定位與裝夾軸類零件和盤類、套類零件一樣，具有外圓柱表面，采用車削加工方法形成，采用磨削加工作為精加工，采用研磨等作為光整加工。軸類零件上的鍵槽可采用銑削加工的辦法，花鍵軸可采用拉削的方法成形。1.定位與裝夾軸類零件加工時常以兩端中心孔或外圓面定位，以頂尖或卡盤裝夾。普通車床上常用頂尖、撥盤、三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤、中心架、跟刀架和心軸等，以適應裝夾各種工件的需要。外圓車削加工時，最常見的工件裝夾方法見表5-1。2.車外圓根據(jù)加工要求的不同，切除余量的多少不同，可分粗車、半精車、精車、精細車。(1)粗車外圓粗車的目的是切去毛坯的硬皮，切除大部分加工余量，改變不規(guī)則的毛坯形狀，為進一步精加工作好準備。粗車外圓時常用75°或90°車刀，如圖5-2所示。粗車時的切削用量，應盡量選取較大的背吃刀量，一般的粗加工余量，可在一次走刀中切除，一般中碳鋼的背吃刀量為2～4mm，進給量?為0.2～0.4mm/r，切削速度為50～70m/min。粗車的經(jīng)濟精度為ITll～ITl3，表面粗糙度Ra為12.5～50μm。(2)半精車半精車可作為中等精度外圓表面的最終加工，也可以作為磨削和其它精加工工序前的預加工，加工的經(jīng)濟精度為IT8～ITl0，表面粗糙度為3.2～6.3μm。(3)精車精車的主要任務是保證加工零件尺寸、形狀及相互位置的精度、表面粗糙度等符合圖樣要求。精車時一般取大的切削速度和較小的進給量、背吃刀量。精車的加工精度可達IT6～IT7，表面粗糙度Ra為0.8—1.6μm。(4)精細車精細車是用經(jīng)過仔細刃磨的人造金剛石或細顆粒度硬質(zhì)合金車刀，精度較高的車床，在高的切削速度，小的進給量及背吃刀量的條件下進行車削。精細車的加工精度為IT5～IT6，表面粗糙度Ra為0.2～0.8μm。特別適合于有色金屬的精密加工。3.車端面和臺階車端面常用的刀具有偏刀和彎頭車刀兩種。(1)用右偏刀車端面如圖5-3（a）所示，用右偏刀車端面時，如果是由外向里進刀，則是利用副刀刃在進行切削的，故切削不順利，表面也車不細，車刀嵌在中間，使切削力向里，因此車刀容易扎入工件而形成凹面；用左偏刀由外向中心車端面，如圖5-3（b）所示，主切削刃切削，切削條件有所改善；用右偏刀由中心向外車削端面時，如圖5-3（c）所示，由于是利用主切削刃在進行切削，所以切削順利，也不易產(chǎn)生凹面。(2)用彎頭刀車端面如圖5-3（d）所示，以主切削刃進行切削則很順利，如果再提高轉(zhuǎn)速也可車出粗糙度較細的表面。彎頭車刀的刀尖角等于90°，刀尖強度要比偏刀大，不僅用于車端面，還可車外圓和倒角等工件。軸類零件的臺階車削如圖5-4所示。臺階較高時，可分層車削，最后按車端面的方法平整臺階端面。4.切槽和切斷切槽和切斷如圖5-5所示?；剞D(zhuǎn)零件內(nèi)外表面上的溝槽一般由相應的成形車刀，通過橫向進給實現(xiàn)。切槽的極限深度是切斷。切斷時，切斷刀伸入工件內(nèi)部，散熱條件差．排屑困難。另外，切斷刀的強度和剛度亦差，容易引起振動，使刀具折斷。因此，切斷刀應安裝正確，切斷時的切削速度和進給量要降低。5.圓錐面的車削(1)轉(zhuǎn)動小滑板車削圓錐面如圖5-6所示，先把小滑板轉(zhuǎn)過一個圓錐斜角α/2，然后手動進給完成圓錐面車削。此法操作簡單，調(diào)整方便，應用廣泛，適于加工長度短而錐度大的內(nèi)外圓錐面。缺點是不能自動進給，加工錐面長度受小刀架行程的限制，不能太長。b)圖5-6轉(zhuǎn)動小滑板車圓錐(2)偏移尾座法如圖5-7所示，將尾座橫向移動一個距離S，使工件的回轉(zhuǎn)軸線與車床主軸線的夾角等于圓錐斜角α/2，這樣就可以縱向自動進給車削圓錐面。用這種方法可以加工較長的外錐面，并能自動進給。但是尾座的偏移量不能太大，否則由于頂尖和中心孔接觸不良，磨損不均勻，會引起振動和加工誤差。所以這種方法不能加工錐度太大的工件(α<8°)和內(nèi)錐面。b)圖5-7偏移尾座車錐面(3)用靠模法車錐面

如圖5-8所示，錐度靠模裝在床身上，可以方便地調(diào)整圓錐斜角α/2。加工時卸下中滑板的絲杠和螺母，使中滑板能橫向自由滑動，中滑板的接長杠用滑塊鉸鏈與錐度靠模連接。當床鞍縱向進給的同時，中滑板帶動刀架一面縱向移動，一面又作橫向移動。從而使車刀運動的方向平行于錐度靠模，加工成所要求的錐面?？磕７ㄜ囧F面生產(chǎn)效率高，車出工件精度高，表面質(zhì)量好，適用于成批生產(chǎn)，加工錐度小、錐體長的工件，但不能加工錐度較大的圓錐面。圖5-8靠模法車錐面6.螺紋車削在車床上按螺距調(diào)整機床，用螺紋車刀可加工出螺紋。如圖5-9所示為車螺紋時的傳動示意圖。車螺紋時，螺紋車刀在安裝時，應使刀尖與工件軸線等高，同時保證刀具兩側(cè)對稱分布(即刀尖角的等分線垂直于工件軸線)，如圖5-10所示。圖5-9車螺紋時傳動示意圖圖5-10外螺紋車刀的位置低速車普通外螺紋時的進刀方法(1)直進法車削只用中滑板進刀，螺紋車刀的左右切削刃同時參與切削的方法稱直進法，如圖5-11（a）所示。直進法操作簡單，可以獲得比較正確的螺紋牙型，常用于車削螺距P<2.5mm和脆性材料的螺紋車削。(2)左右車削法車螺紋時，除了用中滑板控制徑向進給外，同時使用小滑板將螺紋車刀向左、向右作微量軸向移動（俗稱借刀或趕刀），這種方法稱為左右切削法，如圖5-11（b）所示。左右切削法常用于螺紋粗車，為了使螺紋兩側(cè)面的表面粗糙度值減小，先向一側(cè)趕刀，待這一側(cè)表面達到要求后，再向另一側(cè)趕刀，并控制螺紋中徑尺寸有表面粗糙度，最后將車刀移到牙槽中間，用直進法車牙底，以保證牙型清晰。(3)斜進法車削螺距較大的螺紋時，由于螺紋牙槽較深，為了粗車切削順利，除采用中滑板橫向進給外，小滑板向一側(cè)趕刀的車削方法稱為斜進法。如圖5-11（c）所示。（a)直進法(b)左右切削法

（c)斜進法圖5-11

車螺紋進刀方法直進法車螺紋時是兩切削刃同時切削，如圖5-12所示；左右切削法與斜進法車螺紋則是單刃切削，車削中不易產(chǎn)生扎刀，如圖5-13所示，且可獲得較小的表面粗糙度值。但操作較復雜、借刀量不能太大，否則會將螺紋車亂或牙頂車尖。圖5-12雙刃切削

圖5-13單刃切削7.車成形表面有些機器零件表面在零件的軸向剖面中呈曲線型,如單球手柄、三球手柄、橄欖手柄等如圖5-14所示，具有這些特征的表面稱為成型面。a-單球手柄b-三球手柄c-橄欖手柄圖5-14具有成型面的零件視野拓展：常用的成形刀具按形狀可分為以下幾類，如圖5-15所示。（1）普通成形刀

與普通車刀相似，可用手磨，精度低。（2）棱形成形刀

由刀頭和刀桿組成，精度高。（3）圓形成形刀

圓輪形開一缺口。采用不同的加工方法。常用的加工方法有雙手控制法、成型法（即樣板刀車削法）、仿形法（靠模仿型）和專用工具法等。雙手控制法車成型面是成型面車削的基本方法。

圖5-15常用的成形刀具8.軸類零件的磨削加工軸類零件的軸頸、軸肩等安裝滾動軸承的結(jié)合面，要求較高的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度，常在半精車后通過磨削加工來達到要求。磨削加工是應用砂輪作為切削工具，多應用在淬硬外圓表面的加工，一般半精加工之后進行，也可在毛坯外圓表面直接進行磨削加工，因此，磨削加工即是精加工手段，又是高效率機械加工手段之一。磨削加工的精度可達IT5～IT8，表面粗糙度Ra為0.1～0.16μm。磨削加工時的切削工具為砂輪，砂輪是由磨料、結(jié)合劑組成，由于磨料及結(jié)合劑的制造工藝不同，砂輪的特性也不同。砂輪的特性包括：磨料、硬度、粒度、組織、結(jié)合劑、形狀、尺寸及線速度。砂輪的特性已經(jīng)標準化，可按砂輪上的標志查有關資料。外圓表面的磨削在外圓磨床上進行時稱為中心磨削，在無心磨床上磨削稱為無心磨削。(1)在外圓磨床磨削外圓一般使用普通外圓磨床，外圓磨床的砂輪架可以在水平面內(nèi)分別轉(zhuǎn)動一定的角度，并帶有內(nèi)圓磨頭等附件，所以不僅可以磨削外圓及外圓錐面，而且能磨削內(nèi)圓柱面，內(nèi)圓錐面和圓盤平面。在外圓磨床上磨削外圓時，工件安裝在前后頂尖上，用撥盤和雞心夾頭來傳遞動力和運動。常見的磨削方法有：縱磨法、橫磨法、綜合磨法，如圖5-16所示。a)縱磨法b)橫磨法c)綜合磨法

圖5-16在外圓磨床上磨削外圓(2)在無心磨床上磨削外圓表面無心磨削如圖5-17所示，磨削時，工件放在導輪和砂輪之間，工件由托板托住，不用頂尖或卡盤支承，故稱“無心磨削”。圖5-17無心磨削無心磨削可以用“貫穿法”和“切入法”磨削外圓表面。貫穿法適用光軸零件，易實現(xiàn)自動化，生產(chǎn)率高。切入法是工件從砂輪徑向送進，適合加工帶臺肩的階梯軸外圓磨削，如圖5-18所示。a)貫穿法b)切入法圖5-18無心磨床上外圓磨削方法9.軸類零件的光整加工軸類零件的尺寸精度在IT6以上，工件表面粗糙度在0.4μm以上，就要采用光整加工的方法，如超精加工、鏡面磨削、研磨、拋光等。(1)超精加工超精加工的原理如圖5-19所示。此圖為超級光磨外圓，加工時使用油石，以較小的壓力(150kPa)壓向工件，加工中有三種運動：工件低速轉(zhuǎn)動；磨頭軸向進給運動及磨頭的高速往復振動。這樣，使工件表面形成不重復的磨削軌跡。加工中一般使用煤油做冷卻液。超精加工可獲得表面粗糙度為0.08～0.1μm的表面。但超精加工不能糾正上道工序留下的幾何形狀及位置誤差。圖5-19超級光磨外圓(2)鏡面磨削

鏡面磨削加工原理與普通外圓磨削基本相同，但它是采用特殊砂輪(一般用橡膠做結(jié)合劑的砂輪)，磨削時使用極小的切削深度(1～2μm)和極慢的工作臺進給速度。鏡面磨削可獲得表面粗糙度Ra為0.01μm的表面，能部分修整上道工序留下的幾何形狀和位置誤差。(3)研磨

研磨是指用研具和研磨劑從工件表面研去極薄一層金屬的加工方法，研磨過程實際上是用研磨劑對工件表面進行刮劃、滾擦以及微量切削的綜合作用過程，研磨法分手工和機械兩種。手工研磨適用于單件小批量的生產(chǎn)；機械研磨適用于成批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率較高，研磨質(zhì)量較穩(wěn)定。通過研磨加工，工件可獲得IT3～IT6的精度等級，表面粗糙度及，值為0.01～0.012μm，但研磨一般不能糾正表面之間的位置精度，研磨余量一般為0.005～0.02μm。(4)拋光

拋光是指利用機械、化學或電化學的作用，使工件獲得光亮平整表面的加工工藝。拋光時，把拋光膏涂在軟的拋光輪上，拋光輪在電動機帶動下高速運轉(zhuǎn)，工件表面在拋光輪上進行拋光。通過拋光，工件表面可獲得表面粗糙度值為Ra=0.01～0.012μm的表面。但是，拋光不能改變加工表面的尺寸精度和位置精度。材料四：軸類零件的檢測材料五：典型傳動軸零件加工項目案例1.項目任務圖紙通過識讀工件圖、工藝分析與加工步驟制定方法，學會車刀選用、切削用量合理選擇等，從而掌握典型軸類零件的加工與檢驗分析能力。2.項目任務分析(1)本任務加工工件的圖樣如圖5-20所示的傳動軸。(2)工件材料為45號鋼（中碳鋼）。(3)該傳動軸零件在加工時，要分粗、精車，先粗精車左側(cè)端面保證總長要求，再鉆中心孔及臺階至Φ41×15.5mm；并利用工件上右側(cè)原有中心孔，使工件形成一夾一頂安裝，進行右側(cè)粗車至Φ37×41.5mm（Φ46外圓不車削，用于兩頂尖校正尾座中心（圓柱度））；車制前頂尖后，工件再用兩頂尖安裝，在調(diào)整尾座中心的情況下，進行傳動軸的兩端的精車，以保證同軸度要求，最后用直進法切割兩軸肩槽至圖樣要求，再進行倒角。通過識讀工件圖、工藝分析與加工步驟制定方法，學會車刀選用、切削用量合理選擇等，從而掌握典型軸類零件的加工與檢驗分析能力。3.項目任務準備(1)原材料準備：45鋼Φ50×95坯料為半成品，數(shù)量：1件/生。(2)工具準備：車工常用工具：一字批、活絡扳手等。(3)量具準備

0－150mm鋼直尺、0－150mm游標卡尺、0-150mm深度游示卡尺、0－25mm與25－50mm千分尺。(4)設備準備：CA6140、砂輪機。4.項目實施步驟車裝夾位置粗精車端面，鉆中心孔工件調(diào)頭一夾一頂安裝粗車右側(cè)階臺工件調(diào)頭安裝粗精車端面及鉆中心孔工件一夾一頂安裝粗切槽車制前頂尖在兩頂尖間安裝工件校正尾座中心半精車、精車左端外圓與階臺和倒角車右側(cè)軸肩槽工件調(diào)頭兩頂尖安裝，半精車、精車外圓半精、精切槽至要求及倒角C3結(jié)束工作5.項目質(zhì)量分析表5-4車削傳動軸零件時產(chǎn)生廢品的原因及預防措施廢品種類產(chǎn)生原因預防措施圓度超差1、車床主軸間隙太大。2、毛坯余量不均勻，切削過程中切削深度發(fā)生變化。3、用兩頂尖裝夾工件時，中心孔接觸不良冊后頂尖頂?shù)貌痪o，或前后頂尖產(chǎn)生徑向圓跳動。1、車削前，檢查主軸間隙，并調(diào)整適當。如因軸承磨損太多，則需更換軸承。2、分粗、精車。3、用兩頂尖裝夾工件時，必須松緊適當，若回轉(zhuǎn)頂尖產(chǎn)生徑向圓跳動，胯骨主時修理或更換。圓柱度超差1、用一夾一頂或兩頂尖裝夾工件時，后在軸線與主軸軸線不同軸。2、用卡盤裝夾工件縱向進給車削時，產(chǎn)生錐度是由于車床床身導軌與主軸軸線不平行。3、用小滑板車外圓時，圓柱度超差是由于小滑板的位置不正，即小滑板刻線與中滑板的刻線沒有對準“0”線。4、工件裝夾時懸伸較長，車削時因切削力影響使前端讓開，造成圓柱度超差。5、車刀中途逐漸磨損。1、車削前，找正后頂尖，使之與主軸軸線同軸。2、調(diào)整車床主軸與床身導軌的平行度。3、必須先檢查小滑板的刻線是否與中滑板刻線的“0”線對準。4、盡量減少工件的伸出長度，或另一端用頂尖支撐，增加裝夾剛性。5、選擇合理的刀具材料，或適當降低切削速度。廢品種類產(chǎn)生原因預防措施尺寸精度達不到要求1、看錯圖樣或刻度盤使用不當2、沒有進行試切試測3、由于切削熱的影響，使工件尺寸發(fā)生變化4、測量不正確或量具有誤差5、尺寸計算錯誤，槽深度不正確6、未及時關閉機動進給，使車刀進給長度超過階臺長度1、認真看清圖樣尺寸要求，正確使用刻度盤，看清刻度值2、根據(jù)加工余量算出切削深度，進行試切削，然后修正切削深度3、不能在工件溫度較高時測量，如測量應掌握工件的收縮情況，或澆注切削液，降低工件溫度4、正確使用量具，使用量具前，必須檢查和校正零位5、仔細計算工件的各部分尺寸，對留有磨削余量的工件，車槽時應考慮磨削余量6、注意及時關閉機動進給或提前關閉機動進給，用手動進給至長度尺寸表面粗糙度達不到要求1、車床剛性不足，如滑板鑲條太松，傳動零件（如帶輪）不平衡或主軸太松引起振動2、車刀剛性不足或伸出太長而引起振動3、工件剛性不足引起振動4、車刀幾何參數(shù)不合理，如選用較小的前角、后角和副偏角5、切削用量選用不當1、消除或防止由于車床剛性不足而引起的振動（如調(diào)整車床各部件的間隙）2、增加車刀剛性或正確裝夾車刀3、增加工件的裝夾剛性4、合理選擇車刀角度（如適當增大前角，合理選擇后角和副偏角）5、進給量不宜太大，精車余量和切削速度應選擇恰當完成項目評價表6.項目評價通過學習，讓學習者熟悉套類零件的功用、技術要求及材料；熟悉套類零件的加工方法；了解套類零件的品質(zhì)檢驗；結(jié)合實例了解套類零件的加工工藝。

任務導入：任務二熟悉套類零件的機械加工與品質(zhì)檢驗技術基礎閱讀材料一，完成思考題：套類零件通常起__________和___________作用。由于功用不同，套類零件的結(jié)構和尺寸有很大差別，但結(jié)構上仍有共同的特點：零件的主要表面為_____________________內(nèi)外回轉(zhuǎn)面；零件的壁厚較_______易_________；長徑比L/D__________等。任務實施：材料一：套類零件的功用和技術要求1.功用與特點套類零件是機械加工中經(jīng)常碰到的一類零件，其應用范圍很廣。套類零件通常起支承和導向作用。由于功用不同，套類零件的結(jié)構和尺寸有很大差別，但結(jié)構上仍有共同的特點：零件的主要表面為同軸度要求較高的內(nèi)外回轉(zhuǎn)面；零件的壁厚較薄易變形；長徑比L/D>1等。如圖5-21所示。圖5-212.套類零件的技術要求1）尺寸精度內(nèi)孔是套類零件起支承作用或?qū)蜃饔玫淖钪饕砻?，它通常與運動著的軸、刀具或活塞等相配合。內(nèi)孔直徑的尺寸精度一般為IT7，精密軸套有時取IT6，液壓缸由于與其相配合的活塞上有密封圈，要求較低，一般取IT9。外圓表面一般是套類零件本身的支承面，常以過盈配合或過渡配合同箱體或機架上的孔聯(lián)接。外徑的尺寸精度通常為IT6～IT7。也有一些套類零件外圓表面不需加工。2）幾何公差內(nèi)孔的形狀精度應控制在孔徑公差以內(nèi)，有些精密軸套控制在孔徑公差的1/2～1/3，甚至更嚴。對于長的套件，除了圓度要求外，還應注意孔的圓柱度。外圓表面的形狀精度控制在外徑公差以內(nèi)。套類零件本身的內(nèi)外圓之間的同軸度要求較低，如最終加工是在裝配前完成則要求較高，一般為0.01～0.05mm。當套類零件的外圓表面不需加工時，內(nèi)外圓之間的同軸度要求很低。3）表面粗糙度為保證套類零件的功用和提高其耐磨性，內(nèi)孔表面粗糙度Ra值為2．5～0.16μm，有的要求更高達Ra為0.04μm。外徑的表面粗糙度達Ra5～0.63μm。套類零件一般是用鋼、鑄鐵、青銅等材料制成。有些滑動軸承采用雙金屬結(jié)構，即用離心鑄造法在鋼或鑄鐵套內(nèi)壁上澆注巴氏合金等軸承合金材料，這樣既可節(jié)省貴重的有色金屬，又能提高軸承的壽命。視野拓展：套類零件的毛坯與其材料的結(jié)構和尺寸等因素有關?？讖捷^小(如D<20mm)的套類零件一般選擇熱軋或冷拉棒料，也可采用實心鑄件?？讖捷^大時，常采用帶孔的鑄件或無縫鋼管和鍛件。大量生產(chǎn)時可采用冷擠壓和粉末冶金等先進的毛坯制造工藝，既提高生產(chǎn)率又節(jié)約金屬材料。材料二：套類零件的材料材料三：套類零件的加工工藝套類零件的加工順序一般有兩種情況：第一種情況是把外圓作為終加工方案，這就是從外圓粗加工開始，然后粗、精加工內(nèi)孔，最后終加工外圓。這種方案適用于外圓表面是最重要表面的套類零件加工；第二種情況是把內(nèi)孔作為終加工方案，這就是從內(nèi)孔粗加工開始，然后粗、精加工外圓，最后終加工內(nèi)孔。這種方案適用于內(nèi)孔表面是最重要表面的套類零件加工。套類零件的外圓表面加工方法根據(jù)精度要求可選擇車削和磨削。內(nèi)孔表面的加工方法則比較復雜，選擇時要考慮零件結(jié)構特點、孔徑大小、長徑比、表面粗糙度和加工精度要求以及生產(chǎn)規(guī)模等各種因素。問題解決序號加工方案經(jīng)濟精度表面粗糙度Ra值/μm適用范圍1鉆IT12～IT1112.5加工未淬火鋼及鑄鐵實心毛坯，也可加工有色金屬，但表面粗糙度稍粗糙，孔徑小于15～20mm2鉆－鉸IT93.2～1.63鉆－鉸－精鉸IT8～IT71.6～0.84鉆－擴IT11～IT1012.5～6.3同上，但孔徑大于15～20mm5鉆－擴－鉸IT9～IT83.2～1.66鉆－擴－粗鉸－精鉸IT71.6～0.87鉆－擴－機鉸－手鉸IT7～IT60.4～0.18鉆－擴－拉IT9～IT71.6～0.1大批量生產(chǎn)（精度由拉刀精度決定9粗鏜（或擴孔）IT12～IT1112.5～6.3除淬火鋼外各種材料，毛坯有鑄出孔或鍛出孔10粗鏜（粗擴）－半精鏜（精擴）IT9～IT83.2～1.611粗鏜（擴）－半精鏜（精擴）－精鏜（鉸）IT8～IT71.6～0.812粗鏜（擴）－半精鏜（精擴）－精鏜－浮動鏜刀精鏜IT7～IT60.8～0.413粗鏜（擴）－半精鏜－磨孔IT8～IT70.8～0.2主要用于淬火鋼，也可用于未淬火鋼，但不宜用于有色金屬14粗鏜（擴）－半精鏜－粗磨－精磨IT7～IT60.2～0.115粗鏜－半精鏜－精鏜－金剛鏜IT7～IT60.4～0.05主要用于精度要求高的有色金屬加工16鉆－（擴）－粗鉸－精鉸－研磨；鉆－（擴）－拉－珩磨；粗鏜－半精鏜－精鏜－珩磨IT7～IT60.2～0.025精度要求很高的孔17以研磨代替上述方案中珩磨IT6級以上0.16～0.012表5-6內(nèi)圓表面加工方案閱讀材料四，完成思考題：鏜孔不但能校正___________________，而且能保證______________________________，所以鏜削加工適用于加工__________、__________、___________等外形復雜的大型零件上的孔徑較大、尺寸精度要求較高、有位置要求的孔和孔系。任務實施：材料四：套類零件的加工方法套類零件的加工主要是孔的加工，在鉆床上加工孔的方法圖5-22所示。另外孔加工的方法還有鏜削、拉削、內(nèi)圓表面磨削等方法。（a）鉆孔（b）擴孔（c）鉸孔（d）攻螺紋（e）鉆埋頭孔圖5-221.鉆孔鉆孔最常用的刀具是麻花鉆，用麻花鉆鉆孔屬于粗加工。鉆孔主要用于質(zhì)量要求不高的孔的終加工，例如螺栓孔、油孔等，也可作為質(zhì)量要求較高孔的預加工。麻花鉆由工具廠專業(yè)生產(chǎn)，其常備規(guī)格為為φ0.1～φ80mm。2.擴孔擴孔是用擴孔鉆對工件上已鉆出、鑄出或鍛出的孔進行擴大加工。擴孔可在一定程度上校正原孔軸線的偏斜，擴孔屬于半精加工。擴孔常用作鉸孔前的預加工，對于質(zhì)量要求不高的孔，擴孔也可作孔加工的最終工序。3.鉸孔用鉸刀從被加工孔的孔壁上切除微量金屬，使孔的精度和表面質(zhì)量得到提高的加工方法，稱為鉸孔。鉸孔是應用較普遍的、對中小直徑孔進行精加工的方法之一，它是在擴孔或半精鏜孔的基礎上進行的。根據(jù)鉸刀的結(jié)構不同，鉸孔可以加工圓柱孔、圓錐孔；可以用手操作，也可以在機床上進行。4.鏜孔鏜孔是用鏜刀在已加工孔的工件上使孔徑擴大并達到精度和表面粗糙度要求的加工方法。圖5-23所示為鏜床進行的孔加工方法，鏜孔是常用的孔加工方法之一，根據(jù)工件的尺寸形狀、技術要求及生產(chǎn)批量的不同，鏜孔可以在鏜床、車床、銑床、數(shù)控機床和組合機床上進行。一般回旋體零件上的孔，多用車床加工；而箱體類零件上的孔或孔系(即要求相互平行或垂直的若干孔)，則可以在鏜床上加工。鏜孔不但能校正原有孔軸線偏斜，而且能保證孔的位置精度，所以鏜削加工適用于加工機座、箱體、支架等外形復雜的大型零件上的孔徑較大、尺寸精度要求較高、有位置要求的孔和孔系。圖5-235.拉削加工在拉床上用拉刀加工工件的工藝過程，稱為拉削加工。拉削工藝范圍廣，不但可以加工各種形狀的通孔，還可以拉削平面及各種組合成形表面。如圖5-24所示為適用于拉削加工的典型工件截面形狀。由于受拉刀制造工藝以及拉床動力的限制，過小或過大尺寸的孔均不適宜拉削加工(拉削孔徑一般為10～100mm，孔的深徑比一般不超過5)，盲孔、臺階孔和薄壁孔也不適宜拉削加工，拉刀拉孔過程如圖5-25所示。圖5-24圖5-256.內(nèi)圓表面磨削加工內(nèi)圓表面的磨削可以在內(nèi)圓磨床上進行，也可以在萬能外圓磨床上進行。內(nèi)圓磨床的主要類型有普通內(nèi)圓磨床、無心內(nèi)圓磨床和行星內(nèi)圓磨床。不同類型的內(nèi)圓磨床其磨削方法是不相同的。1）內(nèi)圓磨削方法（1）普通內(nèi)圓磨床的磨削方法視野拓展：普通內(nèi)圓磨床是生產(chǎn)中應用最廣的一種，如圖5-26所示為普通內(nèi)圓磨床的磨削方法。磨削時，根據(jù)工件的形狀和尺寸不同，可采用縱磨法如圖5-26（a）、橫磨法如圖5-26（b），有些普通內(nèi)圓磨床上備有專門的端磨裝置，可在一次裝夾中磨削內(nèi)孔和端面如圖5-26（c），這樣不僅容易保證內(nèi)孔和端面的垂直度，而且生產(chǎn)效率較高。（a）（b）（c）圖5-26

（2）無心內(nèi)圓磨床磨削視野拓展：如圖5-27所示為無心內(nèi)圓磨床的磨削方法。磨削時，工件支承在滾輪和導輪上，壓緊輪使工件緊靠在導輪上，工件即由導輪帶動旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)圓周進給運動?w。砂輪除了完成主運動ns外，還作縱向進給運動?a和周期性橫向進給運動?r。加工結(jié)束時，壓緊輪沿箭頭A方向擺開，以便裝卸工件。這種磨削方法適用于大批量生產(chǎn)中，外圓表面已精加工的薄壁工件，如軸承套等。圖5-272）內(nèi)圓磨削的工藝特點及應用范圍內(nèi)圓磨削與外圓磨削相比，加工條件比較差，內(nèi)圓磨削有以下一些特點：（1）砂輪直徑受到被加工孔徑的限制，直徑較小。砂輪很容易磨鈍，需要經(jīng)常修整和更換，增加了輔助時間，降低了生產(chǎn)率。（2）砂輪直徑小，即使砂輪轉(zhuǎn)速高達每分鐘幾萬轉(zhuǎn)，要達到砂輪圓周速度25～30m/s也是十分困難的，由于磨削速度低，因此內(nèi)圓磨削比外圓磨削效率低。（3）砂輪軸的直徑尺寸較小，而且懸伸較長，剛性差，磨削時容易發(fā)生彎曲和振動，從而影響加工精度和表面粗糙度。內(nèi)圓磨削精度可達IT8～IT6，表面粗糙度Ra值可達0.8～0.2μm。（4）切削液不易進入磨削區(qū)，磨屑排除較外圓磨削困難。雖然內(nèi)圓磨削比外圓磨削加工條件差，但仍然是一種常用的精加工孔的方法。特別適用于淬硬的孔、斷續(xù)表面的孔(帶鍵槽或花鍵槽的孔)和長度較短的精密孔的加工。磨孔不僅能保證孔本身的尺寸精度和表面質(zhì)量，還能提高孔的位置精度和軸線的直線度；用同一砂輪，可以磨削不同直徑的孔，靈活性大。內(nèi)圓磨削可以磨削圓柱孔(通孔、盲孔、階梯孔)、圓錐孔及孔端面等。閱讀材料五，完成思考題：1.測量孔徑尺寸時，應根據(jù)工件的尺寸、數(shù)量及精度要求，使用相應的量具進行。如果孔的精度要求較低，可用_____________、__________測量。精度要求較高時可用________________、________________、________________、____________________、_________________________________量具測量。2.表面粗糙度的測量方法常用：________________、________________、_________________和__________________四種。任務實施：材料五：套類零件的品質(zhì)檢驗1.孔徑的測量測量孔徑尺寸時，應根據(jù)工件的尺寸、數(shù)量及精度要求，使用相應的量具進行。如果孔的精度要求較低，可用鋼直尺、游標卡尺測量。精度要求較高時可用以下幾種量具測量。

1）塞規(guī):在成批生產(chǎn)中，為了測量方便，常用塞規(guī)測量孔徑，如圖5-28所示。塞規(guī)由通端、止端和手柄組成。通端的尺寸等于孔的最小極限尺寸，止端的尺寸等于孔的最大極限尺寸。為了明顯區(qū)別通端與止端，塞規(guī)止端長度比通端長度要短一些。測量時，如通端通過，而止端不能通過，說明尺寸合格。測量盲孔的塞規(guī)應在其外圓上沿軸向開有排氣槽。使用塞規(guī)時，應盡可能使塞規(guī)與被測工件的溫度一致，不要在工件還未冷卻到室溫時就去測量。測量內(nèi)孔時，不可硬塞強行使之通過，一般只能靠塞規(guī)自身重力自由通過。測量時塞規(guī)軸線應與孔軸線一致，不可歪斜。圖5-28

2）內(nèi)徑千分尺:用內(nèi)徑千分尺可測量孔徑。內(nèi)徑千分尺的外形如圖5-29（a)所示，它由測微頭和各種尺寸的接長桿組成。內(nèi)徑千分尺的讀數(shù)方法和外徑千分尺相同，但由于內(nèi)徑千分尺無測力裝置，因此有一定的測量誤差。內(nèi)徑千分尺的使用方法如圖5-29（b)所示。測量時，內(nèi)徑千分尺應在孔內(nèi)輕微擺動，在直徑方向找出最大尺寸，在軸向找出最小尺寸，當這兩個尺寸重合時，就是孔的實際尺寸。圖5-29(b)(a)

3）內(nèi)測千分尺:內(nèi)測千分尺是內(nèi)徑千分尺的一種特殊形式，使用方法如圖5-30所示。這種千分尺的刻線方向與外徑千分尺相反，當順時針旋轉(zhuǎn)微分筒時，活動爪向右移動，測量值增大。其使用方法與使用游標卡尺的內(nèi)測量爪測量內(nèi)徑尺寸的方法相同。由于結(jié)構設計方面的原因，其測量精度低于其他類型的千分尺。圖5-304）內(nèi)徑百分表:百分表是一種指示式量儀，其刻度值為0.01mm。刻度值為0.001mm或0.002mm的稱為千分表。常用的百分表有鐘表式和杠桿式兩種，如圖5-31所示。圖5-31內(nèi)徑百分表如圖5-32所示,在測量前，應使百分表指針對準零位。測量時為得到準確的尺寸，活動測量頭應在孔直徑方向擺動并找出最大值，在孔的軸線方向擺動找出最小值，這兩個尺寸重合就是孔徑的實際尺寸,如圖5-33所示。內(nèi)徑百分表主要用于測量精度要求較高而且又較深的孔。圖5-33圖5-32

5）深度游標卡尺和深度千分尺:測量內(nèi)孔深度、槽深和臺階高度的量具通常有深度游標卡尺和深度千分尺等。

如圖5-34所示，用于測量零件的深度尺寸或臺階高低和槽的深度。它的結(jié)

特點是尺框3的兩個量爪連成一起成為一個帶游標測量基座1，基座的端面和尺身4的端面就是它的兩個測量面。如測量內(nèi)孔深度時應把基座的端面緊靠在被測孔的端面上，使尺身與被測孔的中心線平行，伸入尺身，則尺身端面至基座端面之間的距離，就是被測零件的深度尺寸。它的讀數(shù)方法和游標卡尺完全一樣。圖5-34測量時，先把測量基座輕輕壓在工件的基準面上，兩個端面必須接觸工件的基準面，如圖5-35（a）所示。測量軸類等臺階時，測量基座的端面一定要壓緊在基準面，如圖5-35（b）、（c）所示，再移動尺身，直到尺身的端面接觸到工件的量面（臺階面）上，然后用緊固螺釘固定尺框，提起卡尺，讀出深度尺寸。多臺階小直徑的內(nèi)孔深度測量，要注意尺身的端面是否在要測量的臺階上,如圖5-35（d）所示。當基準面是曲線時，如圖5-35（e），測量基座的端面必須放在曲線的最高點上，測量出的深度尺寸才是工件的實際尺寸，否則會出現(xiàn)測量誤差。（a）（b）（c）（d）（e）圖5-35深度千分尺如圖5-36所示，用以測量孔深、槽深和臺階高度等。它的結(jié)構，除用基座代替尺架和測砧外，與外徑千分尺沒有什么區(qū)別。深度千分尺的讀數(shù)范圍（mm）：0～25,25～100,100～150,讀數(shù)值（mm）為0.01。它的測量桿6制成可更換的形式,更換后,用鎖緊裝置4鎖緊。深度千分尺校對零位可在精密平面上進行。即當基座端面與測量桿端面位于同一平面時，微分筒的零線正好對準。當更換測量桿時，一般零位不會改變。深度千分尺測量孔深時，應把基座5的測量面緊貼在被測孔的端面上。零件的這一端面應與孔的中心線垂直，且應當光潔平整，使深度百分尺的測量桿與被測孔的中心線平行，保證測量精度。此時，測量桿端面到基座端面的距離，就是孔的深度。圖5-362.形狀精度的測量在車床上加工圓柱孔時，其形狀精度一般只測量圓度和圓柱度誤差。

1）孔的圓度誤差測量在車間中，孔的圓度誤差一般可用內(nèi)徑百分表或內(nèi)徑千分表測量。測量前應根據(jù)被測孔的尺寸值，借助環(huán)規(guī)或外徑千分尺將內(nèi)徑百分表調(diào)到零位，然后將測量頭放入孔內(nèi)，在孔的各個方向上測量并讀數(shù)，那么在測量截面內(nèi)讀取的最大值與最小值之差的一半即為單個截面的圓度誤差。按上述方法測量若干個截面，取其中最大的誤差作為該圓柱孔的圓度誤差，如下圖所示。

2）孔的圓柱度誤差測量孔的圓柱度誤差可用內(nèi)徑百分表在孔的全長上，取前、中、后各段測量幾個截面的孔徑尺寸。比較各個截面測量出的最大值與最小值，然后取其最大值與最小值之差的一半即為孔全長的圓柱度誤差。3.位置精度測量1）徑向圓跳動的測量一般測量套類零件的徑向圓跳動時，都可以用內(nèi)孔作為基準，把工件套在精度很高的心軸上，再將心軸安裝在偏擺儀的兩頂尖間，用百分表(或千分表)來檢驗套的外圓，如圖5-37所示。百分表在工件轉(zhuǎn)動一周所得的讀數(shù)差，即為該截面的圓跳動誤差，取各截面上測量得到的最大差值，就為該工件的徑向圓跳動誤差。（a)工件(b)測量方法圖5-37若某些外形比較簡單而內(nèi)部形狀比較復雜的套筒,如圖5-38（a）不能裝夾在心軸上測量徑向圓跳動時，可把工件放在V形架上，如圖5-38（b）所示軸向定位，以外圓為基準來檢驗。測量時，用杠桿式百分表的測桿插入孔內(nèi)，使測桿圓頭接觸內(nèi)孔表面，轉(zhuǎn)動工件，觀察百分表指針跳動情況。百分表在工件旋轉(zhuǎn)一周中的最大讀數(shù)差，就是工件的徑向圓跳動誤差。（a)工件(b)測量方法

2）端面圓跳動的測量套類工件端面圓跳動的測量方法如圖5-38（b）所示，將杠桿百分表的測量頭靠在需測量的端面上，工件轉(zhuǎn)動一周，百分表的最大讀數(shù)差即為測量面上被測直徑處的端面圓跳動。按上述方法在若干個不同直徑處進行測量，其跳動量的最大值即為該工件的端面圓跳動誤差。圖5-38

3）端面對軸線垂直度的測量如前所述，端面圓跳動與端面對軸線的垂直度是兩個不同的概念，不能簡單地用端面圓跳動來評定端面對軸線的垂直度。因此，測量端面垂直度時，首先要測量端面圓跳動是否合格，如合格，再測量端面對軸線的垂直度。對于精度要求較低的工件可用刀口直角尺或游標卡尺尺身側(cè)面透光檢查。對精度要求較高的工件，當端面圓跳動合格后,再把工件安裝在V形架的小錐度心軸并放在精度很高的平板上。測量時，將杠桿式百分表的測量頭從端面的最內(nèi)一點沿徑向向外拉出，如圖5-39所示。百分表指示的讀數(shù)差就是端面對內(nèi)孔軸線的垂直度誤差。圖5-394.表面粗糙度的測量方法表面粗糙度的測量方法常用：比較法、光切法、千涉法和描針法四種。比較法是車間常用的方法，將被測量表面對照粗糙度樣板，用肉眼判斷或借助于放大鏡、比較顯微鏡比較，也可用手摸，指甲劃動的感覺來判斷被加工表面的粗糙度；光切法是利用“光切原理”（光切顯微鏡）來測量表面粗糙度；干涉法是利用光波干涉原理（干涉顯微鏡）來測量表面粗糙度，被測表面直接參與光路，同一標準反射鏡比較，以光波波長來度量干涉條紋彎曲程度，從而測得該表面的粗糙度；描針法是利用電動輪廓儀（表面粗糙度檢查儀）的觸針直接在被測表面上輕輕劃過，從而測出表面粗糙度的方法。比較法測量表面粗糙度是生產(chǎn)中常用的方法之一。此方法是用表面粗糙度比較樣板與被測表面比較，判斷表面粗糙度的數(shù)值。盡管這種方法不夠嚴謹，但它具有測量方便、成本低、對環(huán)境要求不高等優(yōu)點，所以被廣泛應用于生產(chǎn)現(xiàn)場檢驗一般表面粗糙度。如圖5-40所示為表面粗糙度比較樣板，它是采用特定合金材料加工而成，具有不同的表面粗糙度參數(shù)值。通過觸覺、視覺將被測件表面與之作比較，以確定被測表面的粗糙度。圖5-40閱讀材料六，完成思考題：如圖5-41所示的某發(fā)動機軸套的粗加工采用三個工序，用______________的方法，使加工時的_________________，并使加工后的________________，從而使以后工序的加工得以順利進行。任務實施：圖5-411.軸套件的主要技術要求該軸套在中溫(300oC)和高速(約10000～15000r/min)下工作，軸套的內(nèi)圓柱面A、B及端面D和軸配合，表面C及其端面和軸承配合，軸套內(nèi)腔及端面D上的8個槽是冷卻空氣的通道，8個φ10的孔用以通過螺釘和軸聯(lián)接。軸套從構形來看，各個表面并不復雜，但從零件的整體結(jié)構來看，則是一個剛度很低的薄壁件，最小壁厚為2mm。從精度方面來看，主要工作表面的精度是IT5～IT8，C的圓柱度為0.005mm，工作表面的粗糙度為Ra0.63μm，非配合表面的粗糙度為Ra1.25μm。(在高轉(zhuǎn)速下工作，為提高抗疲勞強度)。位置精度，如平行度、垂直度、圓跳動等，均在0.01～0.02mm范圍內(nèi)。2.軸套的材料該軸套的材料為高合金鋼40CrNiMoA，要求淬火后回火，保持硬度為285～321HBS，最后要進行表面氧化處理。毛坯采用模鍛件。3.軸套加工工藝過程表5-7所示為是成批生產(chǎn)條件下，加工該軸套的工藝過程。表5-7軸套加工工藝問題解決軸套加工工藝分析：該軸套是一個薄壁件，剛性很差。同時，主要表面的精度高，加工余量較大。因此，軸套在加工時需劃分成三個階段加工，以保證低剛度時的高精度要求。工序2～4是粗加工階段，工序7～12是半精加工階段，工序13以后是精加工階段。毛坯采用模鍛件，因內(nèi)孔直徑不大，不能鍛出通孔，所以余量較大。1.工序2、3、4這三個工序組成粗加工階段。工序2采用大外圓及其端面作為粗基準。因為大外圓的外徑較大，易于傳遞較大的扭矩，而且其它外圓的拔模斜度較大，不便于夾緊。工序2主要是加工外圓，為下一工序準備好定位基準，同時切除內(nèi)孔的大部分余量。工序3是加工大外圓及其端面，并加工大端內(nèi)腔。這一工序的目的是切除余量，同時也為下一工序準備定位基準。工序4是加工外圓表面，用工序3加工好的大外圓及其端面作定位基準，切除外圓表面的大部分余量。粗加工采用三個工序，用互為基準的方法，使加工時的余量均勻，并使加工后的表面位置比較準確，從而使以后工序的加工得以順利進行。

2.工序5、6

工序5是中間檢驗。因下一工序為熱處理工序，需要轉(zhuǎn)換車間，所以一般應安排一個中間檢驗工序。工序6是熱處理。因為零件的硬度要求不高(285～321HBS)，所以安排在粗加工階段之后進行，對半精加工不會帶來困難。同時，有利于消除粗加工時產(chǎn)生的內(nèi)應力。3.工序7、8、9

工序7的主要目的是修復基準。因為熱處理后有變形，原來基準的精度遭到破壞。同時半精加工的要求較高，也有必要提高定位基準的精度。所以應把大外圓及其端面加工準確。另外，在工序7中，還安排了內(nèi)腔表面的加工，這是因為工件的剛性較差，粗加工后余量留的較多，所以在這里再加工一次，為后續(xù)精加工做好余量方面的準備。工序8是用修復后的基準定位，進行外圓表面的半精加工，并完成外錐面的最終加工，其它表面留有余量，為精加工做準備。工序9是磨削工序，其主要任務是建立輔助基準，提高φ112外圓的精度，為以后工序作定位基準用。4.工序10、11、12

這三個工序是繼續(xù)進行半精加工，定位基準均采用φ112外圓及其端面。這是用統(tǒng)一基準的方法保證小孔和槽的相互位置精度。為了避免在半精加工時產(chǎn)生過大的夾緊變形，所以這三個工序均采用D面作軸向壓緊。這三個工序在順序安排上，鉆孔應在銑槽以前進行，因為在保證孔和槽的角向位置時，用孔作角向定位比較合適。半精鏜內(nèi)腔也應在銑槽以前進行，其原因是在鏜孔口時避免斷續(xù)切削而改善加工條件，至于鉆孔和鏜內(nèi)腔表面這兩個工序的順序，相互間沒有多大影響，可任意安排。在工序11和12中，由于工序要求的位置精度不高，所以雖然有定位誤差存在，但只要在工序9中規(guī)定一定的加工精度，就可將定位誤差控制在一定范圍內(nèi)，這樣，位置精度保證就不會產(chǎn)生很大的困難。5.工序13、14

這兩個工序是精加工工序。對于外圓和內(nèi)孔的精加工工序，一般常采用“先孔后外圓”的加工順序，因為孔定位所用的夾具比較簡單。在工序13中，用φ112外圓及其端面定位，用φ112外圓夾緊。為了減小夾緊變形，故采用均勻夾緊的方法，在工序中對A、B和D面采用一次安裝加工，其目的是保證垂直度和同軸度。在工序14中加工外圓表面時，采用A、B和D面定位，由于A、B和D面是在工序13中一次安裝加工的，相互位置比較準確，所以為了保證定位的穩(wěn)定可靠，采用這一組表面作為定位基準。6.工序15、16、17

工序15為磁力探傷，主要是檢驗磨削的表面裂紋，一般安排在機械加工之后進行。工序16為終檢，檢驗工件的全部精度和其它有關要求。檢驗合格后的工件，最后進行表面保護處理(工序17，氧化)。通過學習，讓學習者熟悉平面類零件的功用和技術要求；了解平面類零件的加工方法；了解平面類零件的品質(zhì)檢驗；結(jié)合實例了解平面類零件的加工工藝。

任務導入：任務三了解平面類零件的機械加工與品質(zhì)檢驗技術基礎閱讀材料一，完成思考題：根據(jù)平面所起的作用不同，可以將其分為_______________、______________、________________、__________________________等。任務實施：材料一：平面類零件的功用和技術要求1.功用與特點平面是基礎類零件（如箱體、工作臺、床身及支架等）的主要表面，也是回轉(zhuǎn)體零件的重要表面之一（如端面、臺階面等）。根據(jù)平面所起的作用不同，可以將其分為非結(jié)合面、結(jié)合面、導向面、測量工具的工作平面等。2.技術要求

（1）平面的形狀精度主要是指平面度，有的平面還有母線直線度的精度要求。

（2）平面的位置精度平面與其它表面之間常有位置關系的要求，主要是垂直度和平行度。閱讀材料二，完成思考題：平面的加工方法主要有________________、________________、________________、_________________和_________________等。對精度要求很高的平面，可用_________________、_________________等方法進行光整加工。其中，_______________與________________是常用的粗加工方法，而_________________是常用的精加工方法。任務實施：材料二：平面類零件的加工方法1.加工方法選擇選擇平面加工路線時，主要的限制條件有加工平面的表面粗糙度要求、形位精度要求、工件材料的切削加工性以及工藝裝備條件等。平面的加工方法主要有車削、銑削、刨削、拉削和磨削等。對精度要求很高的平面，可用刮研、研磨等方法進行光整加工。其中，銑削與刨削是常用的粗加工方法，而磨削是常用的精加工方法。問題解決表5-8平面的常用加工方案序號加工方案經(jīng)濟精度級表面粗糙度Ra值/μm適用范圍1粗車－半精車IT96.3～3.2回轉(zhuǎn)體零件的端面2粗車－半精車－精車IT8～IT71.6～0.83粗車－半精車－磨削IT8～IT60.8～0.24粗刨（或粗銑）－精刨（或精銑）IT10～IT86.3～1.6精度不太高的不淬火硬表面5粗刨（或粗銑）－精刨（或精銑）－刮研IT7～IT60.8～0.1精度要求較高的不淬火硬表面6粗刨（或粗銑）－精刨（或精銑）－磨削IT70.8～0.2精度要求較高的淬硬或不淬硬平面7粗刨（或粗銑）－精刨（或精銑）－粗磨－精磨IT7～IT60.4～0.028粗銑－拉IT9～IT70.8～0.2大量生產(chǎn)，較小平面（精度與拉刀精度有關）9粗銑－精銑－精磨－研磨IT5以上0.1～0.06高精度平面2.平面銑削加工1)銑削方式平面是銑削加工的主要對象。用圓柱銑刀加工平面的方法叫周銑法；用面銑刀加工平面的方法叫端銑法。加工時，這兩種銑削方法又形成了不同的銑削方式。在選擇銑削方法時，要充分注意它們各自的特點，選取合理的銑削方式，以保證加工質(zhì)量及提高生產(chǎn)率。（1）周銑法的銑削方式周銑法有逆銑和順銑兩種銑削方式，銑刀主運動方向與進給運動方向之間的夾角為銳角時稱為逆銑，為鈍角時稱為順銑，如圖5-42所示。a)逆銑

b)順銑圖5-42視野拓展：周銑法的銑削方式逆銑如圖5-42（a）所示，每齒的切削厚度從零增加到最大值，切削力也由零逐漸增加到最大值，避免了刀齒因沖擊而破損。但由于銑刀刀齒每當切入工件的初期，都要先在工件已加工表面上滑行一段距離，直到切削厚度足夠大時，才切入工件，故刀齒后刀面在已加工表面的冷硬層上擠壓、滑行而加劇磨損，因而刀具使用壽命降低，且使工件表面質(zhì)量變差。銑削過程中，還有銑刀對工件上抬的分力Fcn影響工件夾持的穩(wěn)定性。順銑如圖5-42（b）所示，刀齒切削厚度從最大開始，因而避免了擠壓、滑行現(xiàn)象。同時，銑刀工作刀刃對工件的垂直方向的銑削分力Fcn始終壓向工件，不會使工件向上抬起，因而順銑能提高銑刀的使用壽命和加工表面質(zhì)量。但由于順銑時漸變的水平分力Fct。與工件進給運動的方向相同，而銑床的進給絲桿與螺母間必然有間隙，如果銑床縱向進給機構沒有消除間隙的裝置，則當水平分力Fct較小時，工作臺進給由絲桿驅(qū)動；當水平分力Fct變得足夠大時，則會使工作臺突然向前竄動，因而使工件進給量不均勻，甚至可能打刀。如果銑床縱向工作臺的絲桿螺母有消除間隙裝置(如雙螺母或滾珠絲桿)，則竄動不會發(fā)生，因而采用順銑是適宜的。如果銑床上沒有消隙機構，最好還是采用逆銑，逆銑時Fct與Ff方向相同，不會產(chǎn)生上述問題。（2）端銑法的銑削方式用面銑刀加工平面時，根據(jù)銑刀和工件相對位置不同，可分為對稱銑削、不對稱逆銑、不對稱順銑三種銑削方式，如圖5-43所示。a）對稱銑

b)不對稱逆銑圖5-43

c)不對稱順銑視野拓展:端銑法的銑削方式對稱銑削如圖5-43（a）所示，面銑刀安裝在與工件對稱的位置上，即面銑刀中心線在銑削接觸弧深度的對稱位置上，切入的切削層與切出的切削層對稱，平均的公稱切削厚度較大。即使每齒進給量fz較小，也可使刀齒在工件表面的硬化層下工作。因此，常用于銑削淬硬鋼或精銑機床導軌，工件表面粗糙度均勻，刀具壽命較高。不對稱逆銑如圖5-43（b）所示，這種銑削方式在切入時公稱切削厚度最小，切出時公稱切削厚度較大。由于切入時的公稱切削厚度小，可減小沖擊力而使切削平穩(wěn)，并可獲得最小的粗糙度，如精銑45鋼，Ra值比不對稱順銑小一半。用于加工碳素結(jié)構鋼、合金結(jié)構鋼和鑄鐵，可提高刀具壽命1～3倍；銑削高強度低合金鋼(如16Mn)可提高刀具壽命l倍以上。不對稱順銑如圖5-43（c）所示，面銑刀從較大的公稱切削厚度處切入，從較小的公稱切削厚度處切出，切削層對刀齒壓力逐漸減小，金屬粘刀量小，在銑削塑性大，冷硬現(xiàn)象嚴重的不銹鋼和耐熱鋼時，可較顯著地提高刀具壽命。2）銑削特點銑削為斷續(xù)切削，沖擊、振動很大。銑刀刀齒切入或切出工件時產(chǎn)生沖擊，面銑刀尤為明顯。當沖擊頻率與機床固有頻率相同或為倍數(shù)時，沖擊振動加劇。此外，高速銑削時刀齒還經(jīng)受時冷時熱的溫度驟變，硬質(zhì)合金刀片在這樣的力和熱的劇烈沖擊下，易出現(xiàn)裂紋和崩刃，使刀具壽命下降。3.平面刨削加工刨削是最普遍的平面加工方法之一。它的主運動為直線往復運動，并斷續(xù)地加工零件表面。由于空行程、沖擊和慣性力等，限制了刨削生產(chǎn)率和精度的提高。因此，刨削加工的特點是：（1）機床和刀具的結(jié)構較簡單，通用性較好。刨削主要用于加工平面，機座、箱體、床身等零件上的平面常采用刨削。如將機床稍加調(diào)整或增加某些附件，也可用來加工齒輪、齒條、花鍵、母線為直線的成形面等。特別是牛頭刨床，刀具簡單，機床成本低，現(xiàn)在單件修配中應用仍很廣泛。（2）生產(chǎn)率較低。由于刨削回程不進行切削，加工不是連續(xù)進行的，沖擊較嚴重；另外，刨削時常用單刃刨刀切削，刨削用量也較低，故刨削加工生產(chǎn)率較低，一般僅用于單件小批生產(chǎn)。但在龍門刨床上加工狹長平面時，可進行多件或多刀加工，生產(chǎn)率有所提高。（3）刨削的加工精度一般可達IT8～IT7，表面粗糙度可控制在Ra6.3～1.6μm，但刨削加工可保證一定的相互位置精度，故常用龍門刨床來加工箱體和導軌的平面。當在龍門刨床上采用較大的進給量進行平面的寬刀精刨時，平面度公差可達0.02mm/1000mm，表面粗糙度可控制在Ra1.6～0.8μm。因刨削的切削速度、加工表面質(zhì)量、幾何精度和生產(chǎn)率，在一般條件下都不太高，所以在批量生產(chǎn)中常被銑削、拉削和磨削所取代。但在加工一些中小型零件上的槽時(如V形槽、T形槽、燕尾槽)，刨削也有突出的優(yōu)點。如圖5-44所示導軌的燕尾槽配合面，加工時只要將牛頭刨床的刀架調(diào)整到所要求的角度，只需采用普通刨刀和通用量具，即可進行加工，而且加工前的準備工作較少，適應性強。如采用銑削加工，還需要預先制造專用銑刀，加工前的準備周期長。因此，對于單件小批量生產(chǎn)工件上的燕尾槽，一般多用刨削加工。圖5-444.平面磨削加工表面質(zhì)量要求較高的各種平面的半精加工和精加工，常采用平面磨削方法，如齒輪的端面、滾珠軸承內(nèi)外環(huán)的端面、活塞環(huán)以及大型工件的表面、汽缸體面、缸蓋面、箱體及機床導軌面等。平面磨削常用的機床是平面磨床，砂輪的工作表面可以是圓周表面，也可以是端面。用砂輪周邊磨削，砂輪與工件接觸面積小，發(fā)熱量小，冷卻和排屑條件好，可獲得較高的加工精度和較小的表面粗糙度值，但生產(chǎn)率較低。用砂輪的端面磨削，因砂輪與工件的接觸面積大，磨削力增大，發(fā)熱量增加，而冷卻、排屑條件差，加工精度及表面質(zhì)量低于周邊磨削方式，但生產(chǎn)率較高。當采用砂輪周邊磨削方式時，磨床主軸按臥式布局；當采用砂輪端面磨削方式時，磨床主軸按立式布局。平面磨削時，工件可安裝在作往復直線運動的矩形工作臺上，也可安裝在作圓周運動的圓形工作臺上。按主軸布局及工作臺形狀的組合，平面磨床可分為四類：臥軸矩臺式、立軸矩臺式、立軸圓臺式和臥軸圓臺式，其加工方式、砂輪和工作臺的布置及運動分別對應于如圖5-45（a）、（b）、（c）、（d）所示。圖中砂輪旋轉(zhuǎn)為主運動no，矩臺的直線往復運動或圓臺的回轉(zhuǎn)為縱向進給運動fw，用砂輪的周邊磨削時，通常砂輪的寬度小于工件的寬度，所以，臥式主軸平面磨床還需要橫向進給運動fa，且fa是周期性運動的。圖5-45（a）（b）（c）（d）5.平面的光整加工光整加工是繼精加工之后的工序，可使零件獲得較高的靖度和較細的表面粗糙度。1）刮削刮削平面可使兩個平面之間達到良好接觸和緊密吻合，能獲得較高的形狀精度，成為具有潤滑油膜的滑動面。因此，可以減少相對運動表面間的磨損和增強零件接合面間的剛度，可靠地提高設備或機床的精度。刮削是平面經(jīng)過預先精刨或精銑加工后，利用刮刀刮除工件表面薄層的加工方法。刮削表面質(zhì)量是用單位面積上接觸點的數(shù)目來評定的。刮削表面接觸點的吻合度，通常用紅油粉涂色作顯示，以標準平板，研具或配研的零件來檢驗。刮削的最大優(yōu)點是不需要特殊設備和復雜的工具，卻能達到很高的精度和很細的表面粗糙度，且能加工很大的平面。但生產(chǎn)效率很低、勞動強度大、對操作者的技術要求高，目前多采用機動刮削方法來代替繁重的手工操作。

2)研磨研磨平面的工藝特點和研磨外圓相似，并可分為手工研磨和機械研磨。研磨后尺寸精度可達IT5級，表面粗糙度Ra可達0.1～0.006μm。手工研磨平面必須有準確的研磨板，合適的研磨劑，并需要有正確的操作技術，且生產(chǎn)效率較低。機械研磨適用于加工中小型工件的平行平面，其加工精度和表面粗糙度由研磨設備來控制。機械研磨的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率比較高，常用于大批大量生產(chǎn)。閱讀材料三，完成思考題：常見的平面度測量方法有______________________、__________________、____________________及用______________和______________測量平面度誤差，無論用哪種方法測得的平面度測值，都應進行______________，然后按一定的評定準則處理結(jié)果。任務實施：材料三：平面類零件的品質(zhì)檢驗1.用平面度檢查儀測量平臺的直線度誤差為了控制機床、儀器的導軌、底座、工作臺面等平面的直線度誤差，常在給定平面（垂直平面或水平平面）內(nèi)進行檢測，常用的測量器具有框式水平儀、合象水平儀、電子水平儀和自準直儀等測定微小角度變化的精密量儀。由于被測表面存在直線度誤差，測量器具置于不同的被測部位上時，其傾斜角將發(fā)生變化，若節(jié)距（相鄰兩點的距離）一經(jīng)確定，這個微小傾角與被測兩點的高度差就有明確的函數(shù)關系，通過逐個節(jié)距的測量，得出每一變化的傾斜度，經(jīng)過作圖或計算，即可求出被測表面的直線度誤差值。

框式水平儀是水平測量儀中簡單的一種，框式水平儀的外形如圖5-46所示。它由讀數(shù)用的主水準器、定位用的橫水準器、作測量基面的框式金屬主體、蓋板和調(diào)零裝置組成。主水準器的兩端套以塑料管，并用膠液粘結(jié)于金屬座上，主水準器氣泡的位置由偏心調(diào)節(jié)器進行調(diào)整，框式水平儀的使用方法如下：

圖5-46（1）將被測件固定定位。（2）根據(jù)水平儀工作長度在被測件整個長度上均勻布點，將水平儀放在橋板上，按標記將水平儀首尾相接進行移動，逐段進行測量。（3）測量時，后一點相對于前一點的讀數(shù)差就會引起氣泡的相應位移，由水準器刻度觀其讀數(shù)（后一點相對于前一點位置升高為正，反之為負）。正方向測量完后，用相同的方法反方向再測量一次，將讀數(shù)填入實驗報告中。（4）將兩次測量結(jié)果的平均值累加，用累積值作圖，按最小區(qū)域包容法，求出直線度誤差值f-。（5）將計算結(jié)果與公差值比較，作出合格性結(jié)論。2.用千分表測量平面度誤差常見的平面度測量方法有用千分表測量平面度、用光學平晶測量平面度、用水平儀測量平面度及用自準直儀和反射鏡測量平面度誤差，無論用哪種方法測得的平面度測值，都應進行數(shù)據(jù)處理，然后按一定的評定準則處理結(jié)果。

1）平面度誤差的測量原理平面度誤差的測量是根據(jù)與理想要素相比較的原則進行的。用標準平板作為模擬基準，利用指示表和指示表架測量被測平板的平面度誤差。

如圖5-47所示，測量時將被測工件支承在基準平板上，以基準平板的工作面在被測工件表面上按一定的方式布點，通常采用的是米字形布線方式。用指示表對被測表面上各點逐行測量并記錄所測數(shù)據(jù)，然后按一定的方法評定其誤差值。圖5-47

2）直線度誤差的評定方法（1）最小包容區(qū)域法。由兩平行平面包容實際被測要素時，實現(xiàn)至少四點或三點接觸。且具有下列形式之一者，即為最小包容區(qū)域，其平面度誤差值最小。最小包容區(qū)域的判別方法有下列三種接觸形式。①兩平行平面包容被測表面時，被測表面上有3個最低點（或3個最高點）及1個最高點（或1個最低點）分別與兩包容平面接觸，并且最高點（或最低點）能投影到3個最低點（或3個最高點）之間，則這兩個平行平面符合最小包容區(qū)原則。如圖5-48（a）所示。②被測表面上有2個最高點和2個最低點分別與兩個平行的包容面相接觸，并且2個最高點投影于2個低點連線之兩側(cè)，則兩個平行平面符合于平面度最小包容區(qū)原則。如圖5-48（b）所示。③被測表面的同一截面內(nèi)有2個最高點及1個低點（或相反）分別和兩個平行的包容面相接觸，則該兩平行平面符合于平面度最小包容區(qū)原則，如圖5-48（c）所示。平面度誤差值用最小區(qū)域法評定，結(jié)果數(shù)值最小，且唯一，并符合平面度誤差的定義。但在實際工作中需要多次選點計算才能獲得，因此它主要用于工藝分析和發(fā)生爭議時的仲裁。

圖5-48圖5-48在滿足零件使用功能的前提下，檢測標準規(guī)定可用近似方法來評定平面度誤差。常用的方法有三角形法和對角線法。（2）三角形法三角形法是以通