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1、第四章 典型零件的加工工藝,第一節(jié) 軸類零件的加工 第二節(jié) 箱體類零件的加工 第三節(jié) 其他典型零件的加工,一、 軸類零件的結構特點和技術要求 軸類零件是回轉體零件，其長度大于直徑。一般由同軸線的圓柱面、圓錐面、螺紋和相應的端面所組成，有些軸上還有花鍵、溝槽、徑向孔等。 按結構形狀的不同，軸可分為光軸、階梯軸、空心軸和異型軸等幾大類，如圖4-1所示。 按軸的長度和直徑比來分，一般長徑比小于6的稱為短軸，大于20的稱為細長軸，大多數(shù)軸則介于兩者之間。,第一節(jié) 軸類零件的加工,圖4-1,二、軸類零件的材料、毛坯和熱處理 軸類零件的毛坯常用棒料和鍛件。光滑軸、直徑相差不大的非重要階梯軸宜選用棒料，一般

2、比較重要的軸大都采用鍛件作為毛坯，只有某些大型的、結構復雜的軸采用鑄件。 根據(jù)生產規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產多采用自由鍛，大批大量生產時通常采用模鍛。 45鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜，經過調質（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能夠獲得較高的強度和韌性，淬火后表面硬度可達4552HRC。 40Cr等合金結構鋼適用于中等精度而轉速較高的軸類零件。這類鋼經調質和淬火，具有較好的綜合力學性能。,（一）軸類零件定位基準與裝夾方法的選擇 1）在中心通孔的直徑較小時，可直接在孔口倒出寬度不大于2mm的60錐面，用倒角錐面代替中心孔。 2）在不宜采用倒角錐面作為定位

3、基準時，可采用帶有中心孔的錐堵或帶錐堵的拉桿心軸，如圖4-2所示。,三、軸類零件加工工藝分析,圖4-2,（二）軸類零件中心孔的修研 修研中心孔常用的方法有： （1）用磨石或橡膠砂輪修研 修研時將圓柱形的磨石或橡膠砂輪夾在車床的卡盤上，用裝在刀架上的金剛石筆將它前端修成頂尖形狀，然后將工件頂在磨石和車床后頂尖之間，加入少量的潤滑油，高速開動車床使磨石轉動進行修研；同時，手持工件斷續(xù)轉動，以達到均勻修整的目的。這種方法磨石或砂輪的損耗量大，不適合大批量生產。 （2）用鑄鐵頂尖修研 與第一種方法基本相同，只是用鑄鐵頂尖代替磨石頂尖，頂尖轉速略低一些，而且修研時要加研磨劑。 （3）用硬質合金頂尖修研

4、修研用的工具為硬質合金頂尖，它的結構是在60錐面上磨出六角形，并留有f=0.20.5mm的等寬刃帶。這種方法生產率高，但修研質量稍差，多用于普通軸中心孔的修研，或作為精密軸中心孔的粗研。 （4）用中心孔專用磨床磨削 這種方法精度和效率都較高，表面粗糙度Ra=0.32m,圓度公差達0.8m。,（三）軸類零件典型加工工藝路線 典型工藝路線為：正火車端面、鉆頂尖孔粗車各表面精車各表面銑花鍵、鍵槽等熱處理修研頂尖孔粗磨外圓精磨外圓檢驗。 （四）車床主軸加工工藝及檢驗 1.C6150型臥式車床主軸加工工藝,見圖4-3。 2. C6150型車床主軸加工工藝過程分析，見圖4-4。,圖4-4,C6150型車床

5、主軸的加工既有軸類零件加工的共性，也有空心軸加工的工藝特點，分析如下： （1）加工階段的劃分 由于主軸是多階梯帶通孔的零件，切除大量金屬后，會引起殘余應力重新分布而變形，所以安排工序時，一定要粗、精加工分開。C6150型車床主軸的加工就是以重要表面的粗加工、半精加工和精加工為主線，適當穿插其他表面的加工工序而組成的工藝路線，各階段的劃分大致以熱處理為界。,（2）定位基準的選擇 為避免引起變形，安排工藝路線時使用中心孔和外圓表面互為基準： 1）用毛坯外圓表面作為粗基面，鉆中心孔。 2）用中心孔定位，粗車外圓表面和端面。 3）用外圓表面定位，鉆中心通孔。 4）用外圓表面定位，半精加工中心通孔，大端

6、錐孔和小端圓柱孔（或錐孔）。 5）用帶有中心孔的錐套心軸定位，進行半精加工和精加工工序，如圖4-4所示。,（3）工序順序的安排 1）先安排定位基面加工。在主軸的加工過程中，不論在任何加工階段，總是先安排好定位基面的加工，為加工其他表面做好準備，如粗加工階段工序4、半精加工階段工序10、精加工階段工序15。 2）后安排其他表面和次要表面的加工。對于主軸上的花鍵、鍵槽、螺紋等次要表面的加工，通常安排在外圓精車或粗磨以后、精磨之前進行，否則會在外圓終加工時產生沖擊，不利于保證加工質量和影響刀具的壽命，或者會破壞主要表面已經獲得的精度。 3）深孔的加工。為使中心孔能夠在多道工序中使用，深孔加工應靠后安

7、排。但深孔加工屬于粗加工，余量大、發(fā)熱多、變形大，所以不能放到最后加工。本例安排在外圓半精車之后，以便有一個較為精確的軸徑作為定位基準，這樣加工出的孔容易保證主軸壁厚均勻。,（4）主要表面加工方法的選擇 1）主軸各外圓表面的加工。主軸各外圓表面的車削通常劃分為粗車、半精車、精車三個步驟。為了提高生產率，不同生產條件下采用不同的機床設備：單件小批生產時，采用臥式車床；成批生產時，采用液壓仿形車床、轉塔車床或數(shù)控車床；大批大量生產時，常采用液壓仿形或多刀半自動車床等。 一般精度的車床主軸精加工采用磨削方法，安排在最終熱處理之后，用以糾正熱處理中產生的變形，并最后達到精度和表面粗糙度要求。,2）主軸

8、錐孔的精加工。主軸錐孔的精加工是主軸加工的最后一個關鍵工序。C6150型車床主軸的錐孔加工在改裝的專用錐孔磨床上進行，采用兩個支承軸徑表面作為定位基面，并以82軸肩作軸向定位。安裝主軸支承軸徑的夾具有圖4-5所示三種，可根據(jù)生產類型和加工要求選用。錐孔磨削時，為減少磨床工件頭架主軸的圓跳動對工件回轉精度的影響，工件頭架主軸必須通過浮動聯(lián)接傳動工件，工件的回轉軸線應由前述磨夾具確定，可以消除頭架主軸回轉中心線圓跳動對工件回轉軸線產生的影響。,圖4-5,3）主軸中心通孔的加工。C6150型車床主軸的中心通孔加工屬于深孔加工，使用的刀具細長、剛性差、排屑困難、散熱條件差，因此加工困難，工藝較復雜。單

9、件小批生產時，可在普通鉆床上用接長的麻花鉆加工。但要注意，加工中需要多次退出鉆頭，以便排屑和冷卻鉆頭和工件。批量較大時，采用深孔鉆床及深孔鉆頭，可以獲得較高的加工質量和生產率。,3.主軸的檢驗,主軸的最終檢驗要按一定順序進行，先檢驗各個外圓的尺寸精度、素線平行度和圓度，再用外觀比較法檢驗各表面的粗糙度和表面缺陷，最后再用專用檢具檢驗各表面之間的位置精度，這樣可以判明和排除不同性質誤差之間對測量精度的干擾。 檢驗前、后支承軸徑對公共基準的同軸度誤差，通常采用如圖4-6所示的方法。 C6150型車床主軸上其他各表面相對于支承軸徑位置精度的檢驗常在圖4-7所示的專用檢具上進行。,圖4-6,圖4-7,

10、（五）細長軸加工工藝特點,1采用跟刀架 2采用恰當?shù)墓ぜb夾方法 3采用反向進給 4采用恰當?shù)能嚨?5采用無進給磨削 6合理存放零件,圖4-8,箱體零件的結構特點和技術要求 箱體零件結構主要特點是：形狀復雜，有內腔；體積較大；壁薄而且不均勻；有若干精度較高的孔（孔系）和平面；有較多的緊固螺紋孔等。,箱體加工,More to learn,第二節(jié) 箱體加工工藝,圖4-9,技術要求 1孔徑精度 2孔與孔的位置精度 3主要平面的精度 4孔與平面的位置精度 5表面粗糙度,箱體加工,More to learn,箱體結構的工藝分析 （一）擬訂加工工藝的原則 1先面后孔 2粗精分開 3定位基準的選擇 4工序集

11、中 5合理安排熱處理 6加工方法和加工設備的選擇,箱體加工,More to learn,定位基準選擇 （1）精基準的選擇 精基準選擇時應盡量符合“基準重合”和“基準統(tǒng)一”原則，保證主要加工表面（主要軸徑的支承孔）的加工余量均勻，同時定位基面應形狀簡單、加工方便，以保證定位質量和夾緊可靠。此外，精基準的選擇還與生產批量的大小有關。箱體零件典型的定位方案有兩種：,1）采用裝配基面定位。箱體零件的裝配基準通常也是整個零件上各項主要技術要求的設計基準，因此選擇裝配基準作為定位基準，不存在基準不重合誤差，并且在加工時箱體開口一般朝上，便于安裝調整刀具、更換導向套、測量孔徑尺寸、觀察加工情況和加注切削液等

12、。,圖4-10,2）采用“一面兩孔”定位。在實際生產中，“一面兩孔”的定位方式在各種箱體加工中的應用十分廣泛，如圖4-11所示?？梢钥闯?，這種定位方式，夾具結構簡單，裝卸工件方便，定位穩(wěn)定可靠，并且在一次安裝中，可以加工除定位面以外的所有5個平面和孔系，也可以作為從粗加工到精加工大部分工序的定位基準，實現(xiàn)“基準統(tǒng)一”。因此，在大批量生產，尤其是在組合機床和自動線上加工箱體時，常采用這種定位方式。,圖4-11,（2）粗基準的選擇 箱體零件加工面較多，粗基準選擇時主要考慮各加工面能否分配到合理的加工余量，以及加工面與非加工面之間是否具有準確的相互位置關系。箱體零件上一般有一個（或幾個）主要的大孔，

13、為了保證孔加工的余量均勻，應以該毛坯孔作為粗基準。箱體零件上的不加工面以內腔為主，它和加工面之間有一定的相互位置關系。箱體中往往裝有齒輪等傳動件，它們與不加工的內壁之間只有不大的間隙，如果加工出的軸承孔與內腔壁之間的誤差太大，就有可能使齒輪安裝時與箱體壁相碰。從這一要求出發(fā)，應選內壁為粗基準，但這將使夾具結構十分復雜?？紤]到鑄造時內壁與主要孔都是由同一個泥芯澆鑄的，因此實際生產中常以孔為主要粗基準，限制4個自由度，而輔之以內腔或其他毛坯孔為次要基準面，以實現(xiàn)完全定位。,（二）箱體零件的孔系加工,1平行孔系的加工 箱體上軸線相互平行而且孔距也有一定精度要求的一組孔稱為平行孔系。生產中保證孔距精度

14、的方法如下： （1）找正法 （2）坐標法 （3）鏜模法,圖4-12,2同軸孔系的加工 同軸孔系的加工方法與生產批量有關。成批生產時，一般用鏜模加工，同軸度由鏜模保證。單件小批生產時，常采用下面幾種方法： （1）利用已加工孔導向 如圖4-13所示，此法用于加工距離箱壁較近的同軸孔。,圖4-13,（2）利用鏜床后立柱上的導向套支承鏜桿 用這種方法加工時，鏜桿為兩端支承，剛性較好，但鏜桿較長，加工時調整比較麻煩，所以只適用于大型箱體零件的同軸孔加工。 （3）采用調頭鏜 當箱體壁距離較遠時，可以采用調頭鏜的方法。采用這種方法，必須采取一定措施仔細找正工作臺回轉后的方向，以保證同軸度精度。如圖4-14所

15、示。,圖4-14,（三）車床主軸箱加工工藝及檢驗,車床主軸箱結構較復雜，精度要求較高，是非常典型的箱體零件。現(xiàn)以圖4-15所示的某車床主軸箱為例，簡單介紹其加工工藝路線。 零件的檢驗主要有：各加工表面的表面粗糙度及外觀；孔與平面的尺寸精度及幾何精度；孔系相互位置精度等。,圖4-16,1)表面粗糙度檢驗通常用目測或樣板比較法，只有表面粗糙度值很小時，才考慮采用光學量儀。 2)孔的尺寸精度一般用塞規(guī)檢驗。單件小批生產或需要確定誤差數(shù)值時，可采用內徑千分尺或內徑千分表檢驗。 3)平面的直線度可用平尺和塞尺或水平儀與樣板檢驗；平面的平面度可用自準直儀或水 平儀與樣板檢驗，也可用涂色檢驗。 4)箱體零件

16、孔系的相互位置精度的檢驗一般采用如下方法： 同軸度檢驗。 孔間距和孔軸線平行度的檢驗。 孔軸線對基準平面的距離和平行度檢驗。,圖4-17,圖4-18,圖4-19,四、箱體零件的數(shù)控加工工藝,1毛坯的準備 2工件的校正 3工件坐標的找正 4程序的編制 5切削用量的選擇 6刀具的選擇,一、齒輪零件的加工,概述 1.圓柱齒輪的功用與結構特點 ：按規(guī)定的速比傳遞運動和動力。按照輪齒的形式，齒輪可分為直齒，斜齒和人字齒輪等；按照輪體的結構，齒輪大致可分為盤形齒輪、套類齒輪、軸類齒輪、內齒輪、扇形齒輪和齒條等。 2.圓柱齒輪的材料及毛坯 ：齒輪的材料種類很多。對于低速、輕載或中載的一些不重要的齒輪，常用4

17、5鋼經正火或調質處理后，對于速度較高，受力較大或精度較高的齒輪，常采用20Cr、40Cr、18CrMnTi等合金鋼。鑄鐵和非金屬材料可用于制造輕載齒輪。 3.圓柱齒輪的技術要求 ：(1)齒輪傳動精度。評定運動精度，工作平穩(wěn)性精度和接觸精度。(2)齒側間隙。齒側間隙是指齒輪嚙合時，輪齒非工作表面之間沿法線方向的間隙。 (3)坯基準面的精度。齒坯基準表面的尺寸精度和形位精度直接影響齒輪的加工精度和傳動精度 (4)表面粗糙度。,第三節(jié) 其他典型零件的加工,二、套筒類零件的加工,概述 1.套筒類零件的功用與結構特點: 2.套筒類零件的技術要求:(1)內孔的技術要求。內孔是套筒零件起支承或導向作用最主要

18、的表面，通常與運動著的軸、刀具或活塞相配合。(2)外圓的技術要求。外圓表面常以過盈或過渡配合與箱體或機架上的孔相配合起支承作用。 （3）各主要表面間的位置精度:內外圓之間的同軸度 ,孔軸線與端面的垂直度。 3套筒類零件的材料與毛坯 :套筒零件常用材料是鋼、鑄鐵、青銅或黃銅等。有些要求較高的滑動軸承，為節(jié)省貴重材料而采用雙金屬結構，即用離心鑄造法在鋼或鑄鐵套筒的內壁上澆注一層巴氏合金等材料，用來提高軸承壽命。,圖4-20,機械加工工藝,一般齒輪加工的工藝路線可歸納為：毛坯制造齒坯熱處理齒坯加工輪齒加工輪齒熱處理輪齒主要表面精加工輪齒的精整加工。 對于常見的盤形圓柱齒輪齒坯的加工，大批大量生產時采

19、用“鉆拉多刀車”的工藝方案；成批生產時常采用“車拉車”的工藝方案；單件小批生產時，內孔、端面、外圓的粗、精加工都可在通用車床上進行。 對于精基準的選擇，主要是考慮如何保證內外圓的同軸度以及端面與孔軸線的垂直度，常以下兩種方法： （1）以內孔作為精基準 通過內孔安裝在心軸上，這種方法簡單方便，剛性較好，應用普遍。 （2）以外圓作為精基準 當內孔的直徑太小或長度太短或不適于定位時，則先加工外圓，再以外圓定位加工內孔。這種方法一般采用卡盤裝夾，動作迅速可靠。,三、叉桿零件的加工,叉桿是一些外形不規(guī)則的中小型零件，如機床撥叉、連桿、鉸鏈杠桿等。 孔的加工一般有兩種方案： 當生產批量不太大時，常采用鉆擴鉸的典型方案，一次安裝下把孔加工出來，孔的尺寸精度容易保證； 當批量較大時，常采用鉆拉方案，這樣可以提高生產率。平面和槽的加工一般采用粗銑精銑方案，要求不太高時也可以一次銑出。,圖4-21,