第3章 典型零件加工工藝,本章要點: 軸類零件的加工工藝特點； 箱體類零件加工工藝特點； 套類零件的加工工藝特點； 圓柱齒輪加工工藝特點。,3.1軸類零件的加工,教學(xué)重點： 掌握軸類零件的結(jié)構(gòu)特點； 掌握車床主軸加工工藝過程； 掌握軸類零件加工過程中常用夾具。 教學(xué)難點： 軸類零件加工工藝過程設(shè)計。,3.1軸類零件的加工,3.1.1概述 1.軸類零件的功能和結(jié)構(gòu)特點 2.軸類零件的技術(shù)要求 （1）尺寸精度。 （2）相互位置精度。 （3）幾何形狀精度。 （4）表面粗糙度。,3.1軸類零件的加工,3.軸類零件的材料與熱處理 一般軸類零件常用中碳鋼，如45鋼，經(jīng)正火、調(diào)質(zhì)及部分表面淬火等熱處理，得到所要求的強(qiáng)度、韌性和硬度。 對中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，一般選用合金鋼（如40Cr等），經(jīng)過調(diào)質(zhì)和表面淬火處理，使其具有較高的綜合力學(xué)性能。 對在高轉(zhuǎn)速、重載荷等條件下工作的軸類零件，可選用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼，經(jīng)滲碳淬火處理后，具有很高的表面硬度，心部則獲得較高的強(qiáng)度和韌性。 對高精度和高轉(zhuǎn)速的軸，可選用38CrMoAl鋼，其熱處理變形較小，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面滲氮處理，達(dá)到很高的心部強(qiáng)度和表面硬度，從而獲得優(yōu)良的耐磨性和耐疲勞性。,3.1軸類零件的加工,軸類零件的毛坯： 常采用棒料、鍛件和鑄件等毛坯形式。 一般光軸或外圓直徑相差不大的階梯軸采用棒料； 對外圓直徑相差較大或較重要的軸常采用鍛件； 對某些大型的或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸（如曲軸）可采用鑄件,圖31 CA6140車床主軸簡圖,3.1軸類零件的加工,3.1.2車床主軸加工工藝分析 1.車床主軸技術(shù)條件的分析 主軸支軸承頸的技術(shù)要求 主軸工作表面的技術(shù)要求 空套齒輪軸頸的技術(shù)要求 螺紋的技術(shù)要求 主軸各表面的表面質(zhì)量要求,3.1軸類零件的加工,工 序 名 稱 備料 模鍛 熱處理 銑端面鉆中心孔 粗車外圓 熱處理 車大端各外圓 仿形車小端各部 鉆48深孔 車小端內(nèi)錐孔（配1：20錐堵） 12. 車大端錐孔、車外短錐及端面 13. 鉆大端端面各孔 14. 熱處理 15. 精車各外圓并切槽（兩端錐堵定心）,16. 粗磨外圓 17. 粗磨莫氏6號內(nèi)錐孔（重配莫氏6號錐堵） 18. 粗銑和精銑花鍵 19.銑鍵槽 20. 車大端內(nèi)側(cè)面，車三處螺紋（配螺母） 21. 精磨各外圓及E、F兩端面 22. 粗磨兩處1：12外錐面 23. 精磨兩處1：12外錐面和D端面及短錐面等 24. 精磨莫氏6號內(nèi)錐孔（卸錐堵） 25. 鉗工 26. 檢驗,2.車床主軸的機(jī)械加工工藝過程,3.1軸類零件的加工,3.車床主軸加工工藝過程分析 主軸毛坯的制造方法 鍛件，還可獲得較高的抗拉、抗彎和抗扭強(qiáng)度。 主軸的材料和熱處理 45鋼，普通機(jī)床主軸的常用材料，淬透性比合金鋼差，淬火后變形較大，加工后尺寸穩(wěn)定性也較差，要求較高的主軸則采用合金鋼材料為宜。 毛坯熱處理 采用正火，消除鍛造應(yīng)力，細(xì)化晶粒，并使金屬組織均勻。 預(yù)備熱處理 粗加工之后半精加工之前，安排調(diào)質(zhì)處理，提高其綜合力學(xué)性能 最終熱處理 主軸的某些重要表面需經(jīng)高頻淬火。 最終熱處理一般安排在半精加工之后，精加工之前，局部淬火產(chǎn)生的變形在最終精加工時得以糾正。,3.1軸類零件的加工,加工階段的劃分 粗加工階段 用大的切削用量切除大部分余量，及時發(fā)現(xiàn)鍛件裂紋等缺陷。 半精加工階段 為精加工作好準(zhǔn)備 精加工階段 把各表面都加工到圖樣規(guī)定的要求。 粗加工、半精加工、精加工階段的劃分大體以熱處理為界。,3.1軸類零件的加工,工序順序的安排 毛坯制造正火車端面鉆中心孔粗車調(diào)質(zhì)半精車表面淬火粗、精磨外圓粗、精磨圓錐面磨錐孔。,3.1軸類零件的加工,在安排工序順序時，還應(yīng)注意下面幾點： 外圓加工順序安排要照顧主軸本身的剛度，應(yīng)先加工大直徑后加工小直徑，以免一開始就降低主軸鋼度。 就基準(zhǔn)統(tǒng)一而言，希望始終以頂尖孔定位，避免使用錐堵，則深孔加工應(yīng)安排在最后。但深孔加工是粗加工工序，要切除大量金屬，加工過程中會引起主軸變形，所以最好在粗車外圓之后就把深孔加工出來。 花鍵和鍵槽加工應(yīng)安排在精車之后，粗磨之前。如在精車之前就銑出鍵槽，將會造成斷續(xù)車削，既影響質(zhì)量又易損壞刀具，而且也難以控制鍵槽的尺寸精度。 因主軸的螺紋對支承軸頸有一定的同軸度要求，故放在淬火之后的精加工階段進(jìn)行，以免受半精加工所產(chǎn)生的應(yīng)力以及熱處理變形的影響。 主軸系加工要求很高的零件，需安排多次檢驗工序。檢驗工序一般安排在各加工階段前后，以及重要工序前后和花費工時較多的工序前后，總檢驗則放在最后。,3.1軸類零件的加工,定位基準(zhǔn)的選擇 以兩頂尖孔作為軸類零件的定位基準(zhǔn)，既符合基準(zhǔn)重合原則，又能使基準(zhǔn)統(tǒng)一。 為了保證支承軸頸與兩端錐孔的同軸度要求，需要應(yīng)用互為基準(zhǔn)原則。 在精磨莫氏6號內(nèi)錐孔的定位方法中，采用了專用夾具，機(jī)床主軸僅起轉(zhuǎn)遞扭矩的作用，排除了主軸組件本身的回轉(zhuǎn)誤差，因此提高了加工精度。 精加工主軸外圓表面也可用外圓表面本身來定位，既在安裝工件時以支承軸頸表面本身找正。,3.1軸類零件的加工,4.主軸加工中的幾個工藝問題 錐堵和錐堵心軸的使用 對于通孔直徑較小的軸，可直接在孔口倒出寬度不大于2mm的60度錐面，代替中心孔。 當(dāng)主軸錐孔的錐度較小時，就常用錐堵 當(dāng)錐度較大時，可用帶錐堵的拉桿心軸,圖35 帶有錐堵的拉桿心軸,圖34 錐堵,3.1軸類零件的加工,頂尖孔的修磨 用鑄鐵頂尖研磨。 用油石或橡膠砂輪夾在車床的卡盤上，用裝在刀架上的金剛鉆將它的前端修整成頂尖形狀 用硬質(zhì)合金頂尖刮研,3.1軸類零件的加工,外圓表面的車削加工 主軸各外圓表面的車削通常分為粗車、半精車、精車三個步驟 單件小批生產(chǎn)采用普通臥式車床； 成批生產(chǎn)多用帶有液壓仿形刀架的車床或 液壓仿形車床； 大批大量生產(chǎn)則采用液壓仿形車床或多刀半自動車床。,3.1軸類零件的加工,主軸深孔的加工 一般把長度與直徑之比大于5的孔稱為深孔。 深孔加工比一般孔加工要困難和復(fù)雜，原因是： 刀具細(xì)而長，剛性差，鉆頭容易引偏； 排屑困難； 冷卻困難，鉆頭散熱條件差，容易喪失切削能力。 生產(chǎn)實際中一般采取下列措施來改善深孔加工的不利因素： 用工件旋轉(zhuǎn)、刀具進(jìn)給的加工方法，使鉆頭有自定中心的能力； 采用特殊結(jié)構(gòu)的刀具深孔鉆，以增加其導(dǎo)向的穩(wěn)定性和適應(yīng) 深孔加工的條件； 在工件上預(yù)加工出一段精確的導(dǎo)向孔，保證鉆頭從一開始就不 引偏； 采用壓力輸送的切削潤滑液并利用在壓力下的冷卻潤滑液排出 切屑。,3.1軸類零件的加工,主軸錐孔加工 主軸前端錐孔和主軸支承軸頸及前端短錐的同軸度要求高，因此磨削主軸的前端錐孔，常常成為機(jī)床主軸加工的關(guān)鍵工序。 主軸各外圓表面的精加工和光整加工 主軸的精加工都是用磨削的方法，安排在最終熱處理工序之后進(jìn)行，用以糾正在熱處理中產(chǎn)生的變形 ，最后達(dá)到所需的精度和表面粗糙度。,3.1軸類零件的加工,軸類零件的檢驗 軸類零件在加工過程中和加工完以后都要按工藝規(guī)程的技術(shù)要求進(jìn)行檢驗。檢驗的項目包括表面粗糙度、硬度、尺寸精度、表面形狀精度和相互位置精度。 表面粗糙度和硬度的檢驗 精度檢驗,作 業(yè),1.主軸結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求有哪些？ 2.車床主軸毛坯常用的材料有哪幾種？對于不同的毛坯材料在加工各個階段應(yīng)如何安排熱處理工序？這些熱處理工序起什么作用？ 3.試分析車床主軸加工工藝過程中，如何體現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”、“基準(zhǔn)統(tǒng)一”等精基準(zhǔn)選擇原則？ 4.頂尖孔在主軸機(jī)械加工工藝過程中起什么作用？為什么要對頂尖孔進(jìn)行修磨？ 5.軸類零件上的螺紋、花鍵等的加工一般安排在工藝過程的哪個階段？,作 業(yè),編制圖示小滑板絲杠軸的機(jī)械加工工藝規(guī)程。其生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，材料45鋼，需調(diào)質(zhì)處理。,3.2 箱體零件加工,教學(xué)重點： 掌握箱體類零件的結(jié)構(gòu)特點； 掌握箱體類零件加工工藝。 教學(xué)難點： 箱體類零件加工工藝的制訂； 箱體類零件加工夾具的選擇。,3.2 箱體零件加工,3.2.1概述 1.箱體零件的功用和結(jié)構(gòu)特點 箱體是機(jī)器的基礎(chǔ)零件，它將機(jī)器和部件中的軸、齒輪等有關(guān)零件連接成一個整體，并保持正確的相互位置，以傳遞轉(zhuǎn)矩或改變轉(zhuǎn)速來完成規(guī)定的運動。因此箱體的加工質(zhì)量直接影響機(jī)器的工作精度、使用性能和壽命。,3.2 箱體零件加工,2.箱體零件的主要技術(shù)要求 孔徑精度 孔與孔的位置精度 孔和平面的位置精度 主要平面的精度 表面粗糙度,3.2 箱體零件加工,3.箱體的材料及毛坯 箱體材料一般選用HT200HT400的各種牌號的灰鑄鐵。 在單件生產(chǎn)或某些簡易機(jī)床的箱體，為了縮短生產(chǎn)周期和降低成本，可采用鋼材焊接結(jié)構(gòu)。 精度要求較高的坐標(biāo)鏜床主軸箱可選用耐磨鑄鐵，負(fù)荷大的主軸箱也可采用鑄鋼件。,3.2 箱體零件加工,4.箱體零件結(jié)構(gòu)工藝性 （1） 通孔內(nèi)又以孔長L與孔徑D之比L/D1 1.5 的短圓柱孔工藝性為最好；L/D5的孔，稱為深孔，若深度精度要求較高、表面粗糙度值較小時，加工就很困難。 （2）階梯孔的工藝性與“孔徑比”有關(guān)。孔徑相差越小則工藝性越好；孔徑相差越大，且其中最小的孔徑又很小，則工藝性越差。 （3）相貫通的交叉孔的工藝性也較差， （4）盲孔的工藝性最差,3.2 箱體零件加工,3.2.2箱體平面及孔系的加工方法 1.箱體的平面加工 箱體平面加工的常用方法有刨、銑和磨三種。 2.箱體孔系的加工方法 平行孔系的加工 保證各平行孔軸心線之間以及軸心線與基面之間的尺寸精度和相互位置精度 找正法 坐標(biāo)法 鏜模法,3.2 箱體零件加工,同軸孔系的加工 利用已加工孔作支承導(dǎo)向 利用鏜床后立柱上的導(dǎo)向套支承導(dǎo)向 采用調(diào)頭鏜 交叉孔系的加工 交叉孔系的加工主要技術(shù)要求是控制相關(guān)孔的垂直度誤差。成批生產(chǎn)中多采用鏜模法，垂直度誤差主要由鏜模保證。單件小批生產(chǎn)時，一般靠普通鏜床工作臺上的90o對準(zhǔn)裝置并借助找正來加工。,3.2 箱體零件加工,3.2.3箱體機(jī)械加工工藝過程分析 1.箱體零件機(jī)械加工工藝過程 （1）鑄造 （2）時效 （3）油漆 （4）銑頂面A （5）鉆、擴(kuò)、鉸2-8H7工藝孔 （6）銑兩端面E、F及前面D （7）銑導(dǎo)軌面B、C （8）磨頂面A （9）粗鏜各縱向孔,3.2 箱體零件加工,2.箱體類零件機(jī)械加工工藝過程分析 擬定箱體類零件機(jī)械加工工藝過程的基本原則為： 先面后孔的加工順序 加工階段粗、精分開 工序間安排時效處理 選擇箱體上的重要基準(zhǔn)孔作粗基準(zhǔn),作 業(yè),1.箱體零件的結(jié)構(gòu)特點和主要技術(shù)要求有哪些？為什么要規(guī)定這些要求？ 2.選擇箱體零件的粗、精基準(zhǔn)時應(yīng)考慮哪些問題？ 3.孔系有哪幾種？其加工方法有哪些？ 4.如何安排箱體零件的加工順序？一般應(yīng)遵循哪些原則？,3.3 套筒零件加工,教學(xué)重點： 掌握套類零件的結(jié)構(gòu)特點； 掌握套類零件加工工藝。 教學(xué)難點： 套類零件加工工藝的制訂。,3.3 套筒零件加工,圖3-25常見的套筒零件,3.3 套筒零件加工,3.3.1概述 1.套筒類零件的功用與結(jié)構(gòu)特點 零件結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜，主要表面為同軸要求較高的內(nèi)、外旋轉(zhuǎn)表面；多為薄壁件，容易變形；零件尺寸大小各異，但長度一般大于直徑，長徑比大于5的深孔比較多。,3.3 套筒零件加工,2.套筒類零件的技術(shù)要求 （1）內(nèi)孔的技術(shù)要求。 內(nèi)孔是套筒零件起支承和導(dǎo)向作用最主要的表面，通常與運動著的軸、刀具或活塞相配合。其直徑尺寸精度一般為IT7,精密軸承套為IT6；形狀公差一般應(yīng)控制在孔徑公差以內(nèi)，較精密的套筒應(yīng)控制在孔徑公差的1/31/2,甚至更小。對長套筒除了有圓度要求外，還對孔的圓柱度有要求。套筒零件的內(nèi)孔表面粗糙度Ra為2.50.16m，某些精密套筒要求更高，Ra值可達(dá)0.04m。 （2）外圓的技術(shù)要求。 外圓表面一般起支承作用，通常以過渡或過盈配合與箱體或機(jī)架上的孔相配合。外圓表面直徑尺寸精度一般為IT6IT7，形狀公差應(yīng)控制在外徑公差以內(nèi)，表面粗糙度Ra為50.63m。 （3）各主要表面間的相互位置精度 內(nèi)外圓之間的同軸度。 孔軸線與端面的垂直度。套筒端面如果在工作中承受軸向載荷，或是作為定位基,3.3 套筒零件加工,3.套筒類零件的材料要求與毛坯 套筒零件常用材料是鑄鐵、青銅、鋼等。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(jié)構(gòu)，即用離心鑄造法在鋼或鑄鐵套筒內(nèi)部澆注一層巴氏合金等材料，用來提高軸承壽命。 套筒零件毛坯的選擇，與材料、結(jié)構(gòu)尺寸、生產(chǎn)批量等因素有關(guān)。直徑較?。ㄈ鏳<20mm）的套筒一般選擇熱軋或冷拉棒料，或?qū)嵭蔫T件。直徑較大的套筒，常選用無縫鋼管或帶孔鑄、鍛件。生產(chǎn)批量較小時，可選擇型材、砂型鑄件或自由鍛件；大批量生產(chǎn)則應(yīng)選擇高效率、高精度毛坯，必要時可采用冷擠壓和粉末冶金等先進(jìn)的毛坯制造工藝。,3.3 套筒零件加工,1.套筒零件的機(jī)械加工工藝過程,圖326液壓缸體簡圖,3.3 套筒零件加工,2.套筒零件機(jī)械加工工藝分析 液壓油缸體的技術(shù)要求 加工方法的選擇 保證套筒零件表面位置精度的方法 防止套筒變形的工藝措施,3.3 套筒零件加工,3.深孔加工 孔的長度與直徑之比L/D5時，一般稱為深孔。深孔按長徑比又可分為以下三類： L/D=520屬一般深孔。如各類液壓剛體的孔。這類孔在臥式車床、鉆床上用深孔刀具或接長的麻花鉆就可以加工。 L/D=2030屬中等深孔。如各類機(jī)床主軸孔。這類孔在臥式車床上必須是用深孔刀具加工。 L/D=30100屬特殊深孔。如槍管、炮管、電機(jī)轉(zhuǎn)子等。這類孔必須使用深孔機(jī)床或?qū)Ｓ迷O(shè)備，并使用深孔刀具加工。,3.3 套筒零件加工,深孔加工的具體特點 冷卻； 排屑； 易產(chǎn)生歪斜。 深孔加工時的排屑方式 內(nèi)冷外排屑方式 內(nèi)排屑方式,3.3 套筒零件加工,圖326液壓缸體簡圖,作 業(yè),套筒類零件的深孔加工有何工藝特點？針對其特點應(yīng)采取什么工藝措施？ 薄壁套筒零件加工時容易因夾緊不當(dāng)產(chǎn)生變形，應(yīng)如何處理？ 編制圖3-42所示套筒零件的機(jī)械加工工藝過程。其生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，材料為HT200。,3.4圓柱齒輪加工,教學(xué)重點： 掌握齒輪常用的加工方法； 掌握齒輪加工工藝 教學(xué)難點： 正確設(shè)置齒輪加工工藝,3.4圓柱齒輪加工,3.4.1概述 1.圓柱齒輪的功用與結(jié)構(gòu)特點 圓柱齒輪因使用要求不同而有不同形狀，可以將它們分成是由輪齒和輪體兩部分構(gòu)成。 2.圓柱齒輪的材料及毛坯 對于低速、輕載或中載的不重要的齒輪，常用45鋼，正火或調(diào)質(zhì)處理，一般對齒面進(jìn)行表面淬火處理。 對于速度較高，受力較大或精度較高的齒輪，常采用20Cr、40Cr、20CrMnTi 鑄鐵和非金屬材料可用于制造輕載齒輪 齒輪毛坯的形式主要有棒料、鍛件和鑄件。,3.4圓柱齒輪加工,3.圓柱齒輪的技術(shù)要求 齒輪傳動精度 齒側(cè)間隙 齒坯基準(zhǔn)面的精度 表面粗糙度 3.4.2圓柱齒輪加工的主要工藝問題 1.定位基準(zhǔn)的選擇與加工 齒輪加工時的定位基準(zhǔn)應(yīng)符合基準(zhǔn)重合與基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則，對于小直徑的軸齒輪，可采用兩端中心孔為定位基準(zhǔn)；對于大直徑的軸齒輪，可采用軸頸和一個較大的端面定位；對帶孔齒輪，可采用孔和一個端面定位。,3.4圓柱齒輪加工,2.齒形加工 （1）無屑加工 熱軋、冷軋、壓鑄、注塑、粉末冶金 （2）切削加工 仿形法 數(shù)銑刀銑齒； 齒輪拉刀拉齒 成形砂輪磨齒 展成法 滾齒 插齒 剃齒 珩齒 擠齒 磨齒,3.4圓柱齒輪加工,3.4.3圓柱齒輪加工工藝分析,圖3-39 雙聯(lián)齒輪,作 業(yè),1.圓柱齒輪規(guī)定了哪些技術(shù)要求和精度指標(biāo)？它們對傳動質(zhì)量和加工工藝有什么影響？ 2.齒形加工的精基準(zhǔn)應(yīng)如何選擇？齒輪淬火前精基準(zhǔn)的加工和淬火后精基準(zhǔn)的修整通常采用什么方法？ 3.滾齒、插齒、磨齒的工作原理及工藝特點各是什么？它們各適用于什么場合？ 4.編制圖示雙聯(lián)齒輪的機(jī)械加工工藝過程。其生產(chǎn)類型為單件小批生產(chǎn)，材料45，齒部高頻淬火48HRC。,