第6章典型零件加工工藝

1、軸類零件的加工軸類零件的加工6.1箱體類零件的加工箱體類零件的加工 6.2圓柱齒輪加工圓柱齒輪加工 6.3 軸是機(jī)械加工中常見的典型零件之一，軸是機(jī)械加工中常見的典型零件之一，它在機(jī)械中主要用于支承齒輪、帶輪、凸它在機(jī)械中主要用于支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動(dòng)件，并傳遞扭矩。按結(jié)輪以及連桿等傳動(dòng)件，并傳遞扭矩。按結(jié)構(gòu)形式不同可分為光軸、階梯軸、空心軸構(gòu)形式不同可分為光軸、階梯軸、空心軸和異形軸（包括曲軸、半軸、凸輪軸、偏和異形軸（包括曲軸、半軸、凸輪軸、偏心軸、十字軸和花鍵軸等）四類，如圖心軸、十字軸和花鍵軸等）四類，如圖6-1所示。所示。根據(jù)軸類零件的功用和工作條件，其技術(shù)根據(jù)軸類零件的

2、功用和工作條件，其技術(shù)要求如下：要求如下：（1）尺寸精度）尺寸精度; （2）幾何形狀精度）幾何形狀精度; （3）相互位置精度）相互位置精度; （4）表面粗糙度）表面粗糙度; （5）其他）其他,如熱處理、倒角、倒棱及外觀如熱處理、倒角、倒棱及外觀修飾等要求。修飾等要求。1軸類零件的材料軸類零件的材料（1）軸類零件材料）軸類零件材料 軸類零件材料常用軸類零件材料常用45鋼，也可選用球墨鑄鐵；精度鋼，也可選用球墨鑄鐵；精度較高的軸可選用較高的軸可選用40Cr、軸承鋼、軸承鋼GCr15、彈簧鋼、彈簧鋼65Mn；對(duì)；對(duì)高速、重載的軸，選用高速、重載的軸，選用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低等

3、低碳合金鋼或碳合金鋼或38CrMoAl氮化鋼。氮化鋼。（2） 軸類毛坯軸類毛坯 常用圓棒料和鍛件；大型軸或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸采用鑄件常用圓棒料和鍛件；大型軸或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸采用鑄件。毛坯加熱鍛造后可使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分。毛坯加熱鍛造后可使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布，從而獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強(qiáng)度。布，從而獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強(qiáng)度。 1采用兩中心孔定位裝夾采用兩中心孔定位裝夾 一般以重要的外圓面作為粗基準(zhǔn)定一般以重要的外圓面作為粗基準(zhǔn)定位，加工出中心孔，再以軸兩端的中心位，加工出中心孔，再以軸兩端的中心孔為定位精基準(zhǔn)；應(yīng)盡可能做到基準(zhǔn)統(tǒng)孔為定位精基準(zhǔn)；應(yīng)盡可能做到基準(zhǔn)統(tǒng)一、基準(zhǔn)重

4、合、互為基準(zhǔn)，并實(shí)現(xiàn)一次一、基準(zhǔn)重合、互為基準(zhǔn)，并實(shí)現(xiàn)一次安裝加工多個(gè)表面。安裝加工多個(gè)表面。 對(duì)于空心軸或短小軸等不可能用中對(duì)于空心軸或短小軸等不可能用中心孔定位的情況，可用軸的外圓面定位心孔定位的情況，可用軸的外圓面定位、夾緊并傳遞扭矩，一般可采用三爪卡、夾緊并傳遞扭矩，一般可采用三爪卡盤、四爪卡盤等通用夾具，或各種高精盤、四爪卡盤等通用夾具，或各種高精度的自動(dòng)定心專用夾具如液性塑料薄壁度的自動(dòng)定心專用夾具如液性塑料薄壁定心夾具、膜片卡盤等定心夾具、膜片卡盤等 加工空心軸的外圓表面時(shí)，常用帶中加工空心軸的外圓表面時(shí)，常用帶中心孔的各種堵頭或拉桿心軸來安裝工件心孔的各種堵頭或拉桿心軸來安裝工

5、件。小錐孔時(shí)常用堵頭；大錐孔時(shí)常用帶。小錐孔時(shí)常用堵頭；大錐孔時(shí)常用帶錐堵的拉桿心軸，如圖錐堵的拉桿心軸，如圖6-2所示。所示。 由零件簡圖可知，該主軸呈階梯狀由零件簡圖可知，該主軸呈階梯狀，其上有安裝支承軸承、傳動(dòng)件圓柱、，其上有安裝支承軸承、傳動(dòng)件圓柱、圓錐面；安裝滑動(dòng)齒輪的花鍵；安裝卡圓錐面；安裝滑動(dòng)齒輪的花鍵；安裝卡盤及頂尖的內(nèi)外圓錐面；聯(lián)接緊固螺母盤及頂尖的內(nèi)外圓錐面；聯(lián)接緊固螺母的螺旋面；通過棒料的深孔等。普通精的螺旋面；通過棒料的深孔等。普通精度等級(jí)，材料為度等級(jí)，材料為45鋼，生產(chǎn)類型為大批鋼，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。生產(chǎn)。（1）主軸毛坯選擇）主軸毛坯選擇 支承軸頸。支承軸頸。 與

6、傳動(dòng)件連接的配合軸頸表面，共有與傳動(dòng)件連接的配合軸頸表面，共有80h5、89f6、90g5三段。三段。 端部錐孔。端部錐孔。 軸端部短錐軸端部短錐C和端面和端面D對(duì)主軸二個(gè)支承軸頸對(duì)主軸二個(gè)支承軸頸A、B的徑的徑向圓跳動(dòng)公差為向圓跳動(dòng)公差為0.008mm；表面粗糙度；表面粗糙度Ra為為1.25mm，表面也需淬火，是安裝卡盤的定位面。表面也需淬火，是安裝卡盤的定位面。 螺紋主軸上螺旋面的誤差是造成壓緊螺母端面跳動(dòng)的螺紋主軸上螺旋面的誤差是造成壓緊螺母端面跳動(dòng)的原因之一，在加工主軸螺紋過程中，應(yīng)控制螺紋表面原因之一，在加工主軸螺紋過程中，應(yīng)控制螺紋表面軸心線與支承軸頸軸心線的同軸度，一般規(guī)定不超過

7、軸心線與支承軸頸軸心線的同軸度，一般規(guī)定不超過0.025mm。 從以上分析可以看出，主軸的主要加從以上分析可以看出，主軸的主要加工表面是兩個(gè)支承軸頸、錐孔、前端短工表面是兩個(gè)支承軸頸、錐孔、前端短錐面及其端面、以及裝齒輪的各個(gè)軸頸錐面及其端面、以及裝齒輪的各個(gè)軸頸等。保證支承軸頸本身的尺寸精度、幾等。保證支承軸頸本身的尺寸精度、幾何形狀精度、兩個(gè)支承軸頸之間的同軸何形狀精度、兩個(gè)支承軸頸之間的同軸度、支承軸頸與其它表面的相互位置精度、支承軸頸與其它表面的相互位置精度和表面粗糙度，是主軸加工的關(guān)鍵所度和表面粗糙度，是主軸加工的關(guān)鍵所在。在。 為保證各主要表面的相互位置精度，為保證各主要表面的相互

8、位置精度，主軸加工選擇定位基準(zhǔn)應(yīng)遵循基準(zhǔn)重合主軸加工選擇定位基準(zhǔn)應(yīng)遵循基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一和互為基準(zhǔn)等原則，在一次、基準(zhǔn)統(tǒng)一和互為基準(zhǔn)等原則，在一次裝夾中盡可能加工出較多的表面。裝夾中盡可能加工出較多的表面。 非主要表面加工。非主要表面加工。 對(duì)主軸來說非主要表面指螺孔、花對(duì)主軸來說非主要表面指螺孔、花鍵、鍵槽、螺紋等。為提高產(chǎn)品生產(chǎn)率鍵、鍵槽、螺紋等。為提高產(chǎn)品生產(chǎn)率，應(yīng)在確定主要表面加工順序后，合理，應(yīng)在確定主要表面加工順序后，合理地插入非主要表面的加工工序。地插入非主要表面的加工工序。 主軸熱處理安排一般為：毛坯鍛造主軸熱處理安排一般為：毛坯鍛造正火正火粗車粗車調(diào)質(zhì)（預(yù)備熱處理）調(diào)質(zhì)（預(yù)備

9、熱處理）半半精車精車精車精車淬火、回火（最終熱處理淬火、回火（最終熱處理）粗磨粗磨精磨。精磨。1加工中的檢驗(yàn)加工中的檢驗(yàn) 將自動(dòng)測量裝置作為輔助裝置安裝在機(jī)床上，將自動(dòng)測量裝置作為輔助裝置安裝在機(jī)床上，可在加工中進(jìn)行檢驗(yàn)。這種檢驗(yàn)方式能在不影響加可在加工中進(jìn)行檢驗(yàn)。這種檢驗(yàn)方式能在不影響加工的情況下，根據(jù)測量結(jié)果，主動(dòng)地控制機(jī)床的工工的情況下，根據(jù)測量結(jié)果，主動(dòng)地控制機(jī)床的工作過程，如改變進(jìn)給量，自動(dòng)補(bǔ)償?shù)毒吣p，自動(dòng)作過程，如改變進(jìn)給量，自動(dòng)補(bǔ)償?shù)毒吣p，自動(dòng)退刀、停車等，使之適應(yīng)加工條件的變化，防止產(chǎn)退刀、停車等，使之適應(yīng)加工條件的變化，防止產(chǎn)生廢品，故又稱為主動(dòng)檢驗(yàn)。主動(dòng)檢驗(yàn)屬在線檢測生

10、廢品，故又稱為主動(dòng)檢驗(yàn)。主動(dòng)檢驗(yàn)屬在線檢測，即在設(shè)備運(yùn)行、生產(chǎn)不停頓的情況下，根據(jù)信號(hào)，即在設(shè)備運(yùn)行、生產(chǎn)不停頓的情況下，根據(jù)信號(hào)處理的基本原理，掌握設(shè)備運(yùn)行狀況，對(duì)生產(chǎn)過程處理的基本原理，掌握設(shè)備運(yùn)行狀況，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行預(yù)測預(yù)報(bào)及必要調(diào)整。進(jìn)行預(yù)測預(yù)報(bào)及必要調(diào)整。 在單件小批生產(chǎn)中，尺寸精度一般用外徑千分尺檢驗(yàn)在單件小批生產(chǎn)中，尺寸精度一般用外徑千分尺檢驗(yàn)；大批大量生產(chǎn)時(shí)，常采用光滑極限量規(guī)檢驗(yàn)，長度大而；大批大量生產(chǎn)時(shí)，常采用光滑極限量規(guī)檢驗(yàn)，長度大而精度高的工件可用比較儀檢驗(yàn)。表面粗糙度可用粗糙度樣精度高的工件可用比較儀檢驗(yàn)。表面粗糙度可用粗糙度樣板進(jìn)行檢驗(yàn)，要求較高時(shí)則用光學(xué)顯微鏡或輪

11、廓儀檢驗(yàn)。板進(jìn)行檢驗(yàn)，要求較高時(shí)則用光學(xué)顯微鏡或輪廓儀檢驗(yàn)。圓度誤差可用千分尺測出的工件同一截面內(nèi)直徑的最大差圓度誤差可用千分尺測出的工件同一截面內(nèi)直徑的最大差值的一半來確定，也可用千分表借助值的一半來確定，也可用千分表借助V形鐵來測量，若條件形鐵來測量，若條件允許可用圓度儀檢驗(yàn)。圓柱度誤差通常用千分尺測出同一允許可用圓度儀檢驗(yàn)。圓柱度誤差通常用千分尺測出同一軸向剖面內(nèi)最大與最小值之差的方法來確定。主軸相互位軸向剖面內(nèi)最大與最小值之差的方法來確定。主軸相互位置精度檢驗(yàn)一般以軸兩端頂尖孔或工藝錐堵上的頂尖孔為置精度檢驗(yàn)一般以軸兩端頂尖孔或工藝錐堵上的頂尖孔為定位基準(zhǔn)，在兩支承軸頸上方分別用千分表

12、測量。定位基準(zhǔn)，在兩支承軸頸上方分別用千分表測量。 1箱體類零件的功用與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)箱體類零件的功用與結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 箱體是機(jī)器的基礎(chǔ)零件，它將機(jī)器中箱體是機(jī)器的基礎(chǔ)零件，它將機(jī)器中有關(guān)部件的軸、套、齒輪等相關(guān)零件連有關(guān)部件的軸、套、齒輪等相關(guān)零件連接成一個(gè)整體，并使之保持正確的相互接成一個(gè)整體，并使之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)位置，以傳遞轉(zhuǎn)矩或改變轉(zhuǎn)速來完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)，故箱體的加工定的運(yùn)動(dòng)，故箱體的加工質(zhì)量直接影響質(zhì)量直接影響機(jī)器的性能、精度和壽命。機(jī)器的性能、精度和壽命。 箱體類零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁薄且不均勻，加工部位多，箱體類零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁薄且不均勻，加工部位多，加工難度大

13、。各種箱體由于應(yīng)用不同，其尺寸大小和結(jié)構(gòu)加工難度大。各種箱體由于應(yīng)用不同，其尺寸大小和結(jié)構(gòu)形式也有很大的差異，一般按箱體上主要軸承孔是否剖分形式也有很大的差異，一般按箱體上主要軸承孔是否剖分將箱體分為整體式箱體和剖分式箱體。圖將箱體分為整體式箱體和剖分式箱體。圖6-4所示為幾種所示為幾種箱體類零件的結(jié)構(gòu)簡圖，其中（箱體類零件的結(jié)構(gòu)簡圖，其中（a）、（）、（c）、（）、（d）為整）為整體式箱體，（體式箱體，（b）為剖分式箱體。）為剖分式箱體。 （1）孔徑精度）孔徑精度（2）孔與孔的位置精度）孔與孔的位置精度（3）孔和平面的位置精度）孔和平面的位置精度（4）主要平面的精度）主要平面的精度（5）表面

14、粗糙度）表面粗糙度 箱體類零件的材料常選用各種牌號(hào)箱體類零件的材料常選用各種牌號(hào)的灰鑄鐵，這是因?yàn)榛诣T鐵具有較好的的灰鑄鐵，這是因?yàn)榛诣T鐵具有較好的耐磨性、鑄造性和可切削性，并且吸振耐磨性、鑄造性和可切削性，并且吸振性好、成本低廉。某些負(fù)荷較大的箱體性好、成本低廉。某些負(fù)荷較大的箱體則采用鑄鋼件，也有某些簡易箱體為縮則采用鑄鋼件，也有某些簡易箱體為縮短毛坯制造周期而采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)。短毛坯制造周期而采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)。1基本孔基本孔2同軸孔同軸孔3裝配基面裝配基面4凸臺(tái)凸臺(tái)5緊固孔和螺孔緊固孔和螺孔 在擬定箱體類零件機(jī)械加工工藝規(guī)程在擬定箱體類零件機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，有一些基本原則應(yīng)該遵循。時(shí)，

15、有一些基本原則應(yīng)該遵循。(1)先面后孔先面后孔;(2)粗精分開、先粗后精粗精分開、先粗后精;(3)基準(zhǔn)的選擇基準(zhǔn)的選擇;(4)工序集中、先主后次。工序集中、先主后次。以臥式車床主軸箱箱體的加工工藝為例。以臥式車床主軸箱箱體的加工工藝為例。 其生產(chǎn)類型為中小批量生產(chǎn)；材料其生產(chǎn)類型為中小批量生產(chǎn)；材料為為HT200；毛坯為鑄件。加工余量為：；毛坯為鑄件。加工余量為：底面底面8mm，頂面，頂面9mm，側(cè)面和端面，側(cè)面和端面7mm，鑄孔，鑄孔7mm。（1）主要表面及其精度要求；）主要表面及其精度要求；（2）位置精度要求。）位置精度要求。6.3.1圓柱齒輪加工概述圓柱齒輪加工概述6.3.2圓柱齒輪齒面

16、（形）加工方法圓柱齒輪齒面（形）加工方法6.3.3圓柱齒輪加工工藝過程示例圓柱齒輪加工工藝過程示例1圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和分類圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和分類 如圖如圖6-7所示，常見的圓柱齒輪有以下幾所示，常見的圓柱齒輪有以下幾類：盤類齒輪（圖類：盤類齒輪（圖a為單聯(lián)、為單聯(lián)、b為雙聯(lián)、為雙聯(lián)、c為三為三聯(lián)）、套類齒輪（圖聯(lián)）、套類齒輪（圖d）、內(nèi)齒輪（圖）、內(nèi)齒輪（圖e）、軸）、軸類齒輪（圖類齒輪（圖f）、扇形齒輪（圖）、扇形齒輪（圖g）、齒條（圖）、齒條（圖h，齒圈可看作半徑無限大的圓拄齒輪，齒圈可看作半徑無限大的圓拄齒輪)。其中。其中盤類齒輪應(yīng)用最廣。盤類齒輪應(yīng)用最廣。 （ 1）運(yùn)動(dòng)精度）運(yùn)動(dòng)精

17、度 確保齒輪準(zhǔn)確地傳遞運(yùn)動(dòng)和傳動(dòng)比恒定，要求最大轉(zhuǎn)角誤差不超確保齒輪準(zhǔn)確地傳遞運(yùn)動(dòng)和傳動(dòng)比恒定，要求最大轉(zhuǎn)角誤差不超過相應(yīng)的規(guī)定值。過相應(yīng)的規(guī)定值。（2）工作平穩(wěn)性）工作平穩(wěn)性 要求傳動(dòng)平穩(wěn)，振動(dòng)、沖擊、噪聲小。要求傳動(dòng)平穩(wěn)，振動(dòng)、沖擊、噪聲小。（3）齒面接觸精度）齒面接觸精度 為保證傳動(dòng)中載荷分布均勻，嚙合齒輪的齒面接觸要求均勻，以為保證傳動(dòng)中載荷分布均勻，嚙合齒輪的齒面接觸要求均勻，以避免局部載荷過大、應(yīng)力集中等原因造成齒面過早磨損或齒根折避免局部載荷過大、應(yīng)力集中等原因造成齒面過早磨損或齒根折斷。斷。（4）齒側(cè)間隙）齒側(cè)間隙 要求傳動(dòng)齒輪的非工作面間留有間隙，以補(bǔ)償溫升、彈性形變、要求傳

18、動(dòng)齒輪的非工作面間留有間隙，以補(bǔ)償溫升、彈性形變、加工裝配的誤差并利于潤滑油的儲(chǔ)存和油膜的形成。加工裝配的誤差并利于潤滑油的儲(chǔ)存和油膜的形成。（1）材料選擇）材料選擇 根據(jù)使用要求和工作條件選取合適的材料根據(jù)使用要求和工作條件選取合適的材料。普通齒輪選用中碳鋼和中碳合金鋼，如。普通齒輪選用中碳鋼和中碳合金鋼，如40、45、50、40MnB、40Cr、45Cr、42SiMn、35SiMn2MoV等；要求高的齒輪可選取等；要求高的齒輪可選取20Mn2B、18CrMnTi、30CrMnTi、20Cr等低等低碳合金鋼；對(duì)于低速輕載的開式傳動(dòng)可選取碳合金鋼；對(duì)于低速輕載的開式傳動(dòng)可選取ZG40、ZG45

19、等鑄鋼材料或灰口鑄鐵；非傳力等鑄鋼材料或灰口鑄鐵；非傳力齒輪可選取尼龍、夾布膠木或塑料等。齒輪可選取尼龍、夾布膠木或塑料等。（2）齒輪毛坯）齒輪毛坯 毛坯的選擇取決于齒輪的材料、形狀、尺毛坯的選擇取決于齒輪的材料、形狀、尺寸、使用條件和生產(chǎn)批量等因素，常用的毛坯寸、使用條件和生產(chǎn)批量等因素，常用的毛坯種類有：種類有：鑄鐵件，用于受力小、無沖擊、低速的齒輪；鑄鐵件，用于受力小、無沖擊、低速的齒輪；棒料，用于尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、受力不大的齒棒料，用于尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、受力不大的齒輪；輪；鍛坯，用于高速重載齒輪；鍛坯，用于高速重載齒輪；鑄鋼坯，用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸較大且不宜鍛造鑄鋼坯，用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸較大且不宜鍛造的齒輪。的齒輪。 毛坯的熱處理。為了消除鍛造和粗加工造成的毛坯的熱處理。為了消除鍛造和粗加工造成的殘余應(yīng)力、改善齒輪材料內(nèi)部的金相組織和切殘余應(yīng)力、改善齒輪材料內(nèi)部的金相組織和切削加工性能，在齒輪毛坯加工前后通常安排正削加工性能，在齒輪毛坯加工前后通常安排正火或調(diào)質(zhì)等熱處理?；鸹蛘{(diào)質(zhì)等熱處理。齒面的熱處理。為了提高齒面硬度、增加齒輪齒面的熱處理。為了提高齒面硬度、增加齒輪的承載能力和耐磨性而進(jìn)行的齒面高頻淬火、的承載能力和耐磨性而進(jìn)行的齒面高頻淬火、滲碳淬火、氮碳共滲和滲氮等熱處理工序，一滲碳淬火、氮碳共滲和滲氮等熱處理工序，一般安排在滾齒、插齒、剃齒之后及珩齒、磨齒