第四章 典型零件加工工藝

第四章

典型零件加工工藝目錄123軸類零件加工工藝箱體零件加工工藝圓柱齒輪加工工藝工作任務(wù)一：編制圖示掛輪軸的機(jī)械加工工藝軸類零件加工工藝軸類零件加工工藝軸類零件的功用與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1）功用：主要起支承傳動(dòng)件、傳遞轉(zhuǎn)矩及承載作用并保證一定的回轉(zhuǎn)精度2）軸的類型及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：軸類零件加工工藝軸類零件的主要技術(shù)要求

尺寸精度軸頸直接影響回轉(zhuǎn)精度一般軸徑精度（IT5-IT9）幾何形狀精度圓度、圓柱度、主軸軸頸有錐度位置精度“配合軸頸”與“支承軸頸”之間的同軸度，與“支承端面”間的垂直度表面粗糙度支承軸頸的表面粗糙度要求較高，Ra0.63～0.16μm配合軸頸次之Ra2.5～0.63μm主軸的主要技術(shù)要求舉例軸類零件加工工藝軸類零件加工工藝軸零件的材料、毛坯及熱處理

材料：一般用45＃鋼；中等精度軸用40Cr合金鋼（要求調(diào)質(zhì)及淬火）；高精度軸用軸承鋼或彈簧鋼（GCr15，65Mn）高速重載軸采用20CrMnTi,20Cr

毛坯：

棒料小型、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單鑄件大型、結(jié)構(gòu)復(fù)雜鍛件自由鍛中小批生產(chǎn)、精度不太高模鍛大批、高精度、結(jié)構(gòu)復(fù)雜軸類零件加工工藝熱處理正火、退火加工前細(xì)化組織，消除內(nèi)應(yīng)力，提高切削性能調(diào)質(zhì)粗車、半精車前表面淬火精加工之前局部淬火及低溫時(shí)效、滲碳、滲氮精加工之后消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸空心主軸的加工工藝過程及分析功用：

主軸通過端部（D、C）傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)/扭矩給刀具,并獲回轉(zhuǎn)精度主軸的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):

空心貫穿孔型的軸、兩頭細(xì)中間粗有合理剛度精度

軸類零件加工工藝

軸的主要工作表面：裝配基準(zhǔn)：軸頸AB（IT5級(jí)）配合軸頸：φ75h5、φ70h6等（5～6級(jí)）裝刀具或工件夾具的表面：莫氏錐孔6號(hào)及前端短錐C、D

鎖緊連接表面：M74×1.5、M100×1.5及M1.5×1.5軸類零件加工工藝主軸的材料及熱處理：

45＃熱處理有：正火（荒車前）→調(diào)質(zhì)（在荒車之后）時(shí)效、→高頻淬火（放在半精及精加工之間）主軸的加工工藝過程軸類零件加工工藝

主軸加工工藝分析

1、主軸加工中階段劃分

零件多階梯直徑、通孔，切削余量大，引起的殘余應(yīng)力會(huì)重新分布而使零件變形，安排工序時(shí)要粗、精加工分開：a.毛坯準(zhǔn)備階段（1－3）b.荒加工階段（4－7）去硬皮、查看毛坯c.粗加工階段（8－14）粗車各外圓及端面、粗鉆各孔d.半精加工階段（15－19）半精車外圓、槽、內(nèi)孔、端面、錐孔及螺紋e.精加工階段（20－24）主要表面軸頸、莫氏錐孔、外圓及端面半精磨精磨

軸類零件加工工藝●毛坯準(zhǔn)備階段1備料2精鍛3熱處理正火●荒加工階段4、5大外圓定位、6大端面＋外圓＋小端中心孔定位●

調(diào)質(zhì)放在粗加工前軸類零件加工工藝4鋸頭鍛件兩端切平5銑端面、鉆中心孔同時(shí)銑削兩端面，鉆中心孔6荒車車各外圓7熱處理調(diào)質(zhì)220～240HBS●粗加工階段軸類零件加工工藝10：鉆深孔通孔φ48

“一夾一托/雙托定位”（小端面＋大小端外圓定位）

“雙托定位”（大小端外圓及大端面）11：車小端內(nèi)錐孔12：車大端錐孔短錐C“一夾一托/雙托”13：鉆大端面上各孔“大端面D及短錐C定位”軸類零件加工工藝內(nèi)表面的加工次要表面的加工●熱處理

放在半精加工之前14：熱處理

高頻淬火（局部在φ90g6及短錐C和莫氏錐孔處)軸類零件加工工藝軸類零件加工工藝●半精加工階段軸類零件加工工藝18：粗、精銑花鍵

“錐堵上雙頂”

19：銑鍵槽

“φ80.4h8外圓及端面”

20：車螺紋三段“錐堵上雙頂”

（M74、M100

M115×1.5）次要表面的加工軸類零件加工工藝●精加工階段軸類零件加工工藝2、定位基準(zhǔn)的選擇及轉(zhuǎn)換a、主軸以兩頂尖孔作為統(tǒng)一定位基準(zhǔn)符合基準(zhǔn)重合及統(tǒng)一的原則;b、車、磨削錐孔時(shí)，為提高工件裝夾剛度采用“一夾一頂”或“雙托”定位;C、AB和莫氏錐孔的加工中采用了“互為基準(zhǔn)反復(fù)加工”的原則，保證它們之間的相互位置精度;d、定位基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換：整個(gè)工藝過程采用“頂尖孔←→外圓”的交替.3、安排工序是采用的原則a.“基準(zhǔn)先行”原則的使用

b.深孔加工的安排

c.先外后內(nèi)及先大后小d.次要表面加工穿插安排軸類零件加工工藝4、主要工序加工方法a.中心孔的加工：修研方法有:用鑄鐵頂尖修研；用硬質(zhì)合金頂尖修研；用中心孔磨床磨削中心孔b.外圓的加工:車削：成批生產(chǎn)時(shí)采用轉(zhuǎn)塔車床、數(shù)控車；大批生產(chǎn)時(shí)采用多刀半自動(dòng)車床、液壓仿形半自動(dòng)車床。磨削：一般磨削主軸材料是鋼件淬火，批量大時(shí)采用組合磨削(上圖)，成形砂輪磨削及無心磨削。軸類零件加工工藝c.花鍵加工：用銑床分度頭銑削：?jiǎn)渭∨a(chǎn)中采用三面刃銑刀在臥式銑床上加工，精度差效率低。產(chǎn)量較大也可以用花鍵滾刀在花鍵銑床上展成加工用飛刀銑花鍵：銑削時(shí)飛刀高速回轉(zhuǎn)，花鍵軸只作軸向移動(dòng)軸類零件加工工藝▲以大徑定心磨花鍵軸：通常只磨削大徑，鍵側(cè)及內(nèi)徑銑出后一般不再磨削?！蕉ㄐ哪セㄦI：其小徑和鍵側(cè)均需磨削。精密磨床主軸加工工藝分析軸類零件加工工藝精密磨床主軸技術(shù)要求：1）主軸支承軸頸：

AB軸向位置尺寸130，φ60－0.026-0.035；相對(duì)軸肩端面跳動(dòng)↑/0.001/A-B；◎0.001（↑/0.001/A-B）;Ra0.02μm

2）安裝砂輪處的主要軸頸要求:1:5錐度、Ra0.02μm、徑跳同軸度◎（↑/0.001/A-B）3）前軸肩的端面跳動(dòng)：端面⊥AB（↑/0.001/A-B）4）兩端螺紋兩段：

M36×3左和M25×1.5材料：38CrMoAlA滲碳處理后的硬度65HRC(合金鋼滲碳處理)軸類零件加工工藝加工工藝路線：軸類零件加工工藝1）鍛造毛坯

2）毛坯退火處理(去硬皮，提高切削性能)

3）粗車各外圓、兩端，總長(zhǎng)730mm4）調(diào)質(zhì)HRC26-32，在右端切6mm試片，平磨試樣兩面(將試樣送金相車間檢驗(yàn),為后邊滲氮準(zhǔn)備，合格后轉(zhuǎn)下邊工序)5）精車各外圓，留磨削加工余量；精車端面至長(zhǎng)度6）除應(yīng)力處理7）研磨頂尖孔，頂尖著色檢查（Ra為0.63μm以下，接觸面積為60%)

8)粗磨各外圓留精磨加工余量

9）滲氮處理，硬度為65HRC.深度為0.3mm（滲氮后進(jìn)行磁力探傷，檢查有無滲氮引起的脆性顯微裂紋,螺紋處保護(hù)不滲氮)

10）研磨頂尖孔（Ra≤0.32μm,接觸檢驗(yàn)面積65%）11)半精磨AB外圓、兩端螺紋外圓及1：5圓錐處12)磨兩端螺紋13）研磨中心孔（表面粗糙度為Ra0.32μm，接觸面積不小于75%）14）精磨AB外圓及1：5圓錐處16）研磨中心孔（表面粗糙度為Ra0.32μm；接觸面積不小于80%，用磨床頂尖檢查）17）高精磨AB18）檢驗(yàn)

軸類零件加工工藝工藝特點(diǎn)1）定位：統(tǒng)一基準(zhǔn)，互為基準(zhǔn)定位

加工外圓兩頂尖孔多次使用;加工端面及頂尖孔時(shí)使用兩軸頸AB2）以主要表面外圓（AB軸頸）的加工為主線，階段劃分很細(xì)

毛坯、粗加工、半精加工、精加工、超精加工（5個(gè)階段）3）頂尖孔四次修研

為保證同軸度要求，多次安排修研頂尖孔工序，Ra由0.63-0.32μm，接觸精度面積由60%→65%→75%→80%4）合理安排熱處理工序

在不同階段穿插著熱處理：退火→調(diào)質(zhì)→滲氮（精加工之前）→消除應(yīng)力5）精密主軸螺紋在螺紋磨床上磨出軸類零件加工工藝細(xì)長(zhǎng)軸的加工1）細(xì)長(zhǎng)軸的特點(diǎn)

L/D＞20,剛性差，切削中極易產(chǎn)生彎曲變形、振動(dòng)且連續(xù)切削時(shí)間長(zhǎng)，刀具磨損量大，不易獲得較高的精度及質(zhì)量2）細(xì)長(zhǎng)軸加工采取的措施a.改進(jìn)工件的裝夾方法：軸類零件加工工藝c.采用跟刀架(三爪支承)車細(xì)長(zhǎng)軸b.采用反向進(jìn)給d.合理選擇車刀的幾何形狀和角度：

軸類零件加工工藝軸類零件的先進(jìn)加工方法1、多刀半自動(dòng)車削及仿形車削2、仿形加工軸類零件加工工藝軸類零件加工工藝3、高速磨削、強(qiáng)力磨削、砂帶磨削小結(jié)軸類零件的功用與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)軸類零件的主要技術(shù)要求軸零件的材料、毛坯及熱處理空心主軸的加工工藝過程及分析精密主軸的加工工藝過程及分析細(xì)長(zhǎng)軸的加工軸類零件的先進(jìn)加工方法軸類零件加工工藝請(qǐng)完成工作任務(wù)一箱體類零件的功用與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)箱體零件加工工藝1）功用：

機(jī)器的基礎(chǔ)件，連接有關(guān)部件的軸、套、齒輪等相關(guān)零件為一個(gè)整體；并使之保持正確的相互位置，以傳遞轉(zhuǎn)矩或完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)箱體零件加工工藝2）常用箱體零件：

主軸箱、進(jìn)給箱、減速箱/變速箱、曲軸箱、尾座殼體、泵殼、發(fā)動(dòng)機(jī)箱體等。箱體零件加工工藝3）箱體零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

a.結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，壁薄不均勻且內(nèi)部呈腔形

b.加工部位多，加工難度大。一般中型機(jī)床制造廠花在箱體類零件的機(jī)械加工工時(shí)約占整個(gè)產(chǎn)品加工工時(shí)的15一20%。

c.結(jié)構(gòu)要求剛性好，中間隔板不變形

箱體類零件的主要技術(shù)要求箱體零件加工工藝箱體零件加工工藝孔徑精度孔和孔位置精度孔和平面位置精度主要平面精度表面粗糙度箱體類零件的主要技術(shù)要求箱體零件的材料及毛坯箱體零件加工工藝1）箱體零件材料：最常用各種牌號(hào)灰鑄鐵HT，有時(shí)負(fù)荷較大的箱體也用QT及ZG

（因?yàn)榛诣T鐵具有較好的耐磨性、鑄造性和可切削性，而且吸振性好，成本又低,）;有某些簡(jiǎn)易箱體采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)(為了縮短毛坯制造的周期)。2）毛坯鑄造毛坯（應(yīng)防止砂眼和氣孔的產(chǎn)生；為了減少殘余應(yīng)力，應(yīng)使箱體壁厚盡量均勻）箱體零件的結(jié)構(gòu)工藝性箱體零件加工工藝a.盡量不用相貫交叉孔、盲孔及直徑差過大的階梯孔b.同軸孔最好單向遞減或雙向遞減箱體零件加工工藝c.注意刀具加工內(nèi)壁孔的大小，考慮退刀箱體零件加工工藝d.凸臺(tái)盡可能在同一平面，裝配基準(zhǔn)面、螺紋及緊固孔盡可能簡(jiǎn)單一致箱體零件加工工藝過程箱體零件加工工藝1鑄造2時(shí)效3涂底漆（防銹、防渣）4劃線：C、A、E、D面加工線主軸孔（Ⅰ-Ⅰ）粗基準(zhǔn)5

粗、精加工（銑）頂面A按線找正（找正線面為基準(zhǔn)）6粗精加工B、C及側(cè)面D以頂面A及校正的主軸孔線7粗精加工兩端面E、F

導(dǎo)軌面B、C定位8粗、半精加工各縱向孔Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸上孔

導(dǎo)軌面B、C定位9精加工各縱向孔Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸上孔

導(dǎo)軌面B、C定位10粗、精加工各橫向孔

導(dǎo)軌面B、C定位11加工螺紋及各次要孔

導(dǎo)軌面B、C定位12清洗、去毛刺13檢驗(yàn)（中小批量）箱體零件加工工藝1.鑄造

2.時(shí)效3.涂底漆4.銑頂面A

（基準(zhǔn)先行）

主軸Ⅰ－Ⅰ定位

5.鉆擴(kuò)鉸2－φ8H7（6－M10中的二孔）

A面及外形定位（基準(zhǔn)先行）

6.銑兩端面E、F及前面D

頂面A及2孔2－φ8H7（一面二孔定位）7.銑導(dǎo)軌面B及底面C

頂面A及2孔2－φ8H78.磨頂面G

以導(dǎo)軌B、C面定位

（基準(zhǔn)先行）

9.粗鏜各縱向孔

頂面A及2孔2－φ8H7

10.精鏜各縱向孔

頂面A及2孔2－φ8H711.加工橫向孔及各面次要孔

頂面A及2孔2－φ8H712.磨B、C導(dǎo)軌面及前面D

頂面A及2孔2－φ8H7

13.將孔2－φ8H7及4－φ7.8均擴(kuò)至8.5后攻為6－M1014.清洗、去毛刺、倒角15.檢驗(yàn)

（大批量）箱體零件加工工藝過程箱體零件加工工藝分析箱體零件加工工藝加工順序“先面后孔，基準(zhǔn)先行”：使得定位穩(wěn)定可靠且刀具加工條件好，余量均勻。2)加工階段“粗精工序分開，先粗后精，先主后次”：使得熱變形均勻并合理利用設(shè)備3工序間要合理安排時(shí)效處理：鑄后粗、精前后安排時(shí)效及人工時(shí)效或振動(dòng)時(shí)效4)工件大工序要集中，減少箱體的裝夾次數(shù)5）基準(zhǔn)的選擇及轉(zhuǎn)換：重要孔為粗基準(zhǔn)→“一面二孔”及裝配基準(zhǔn)導(dǎo)軌面

任務(wù)二箱體零件加工工藝圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)功用:定速比傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力結(jié)構(gòu):分為齒圈和輪體兩個(gè)部分（輪體上有孔和端面或帶有軸，齒圈上可切出的齒形：直齒、斜齒圓柱齒輪類型:盤類齒輪、套類齒輪、內(nèi)齒輪、齒輪軸、齒扇、齒條（有多個(gè)齒圈即：二聯(lián)、三聯(lián)齒輪）圓柱齒輪零件加工工藝圓柱齒輪傳動(dòng)的精度要求齒輪的4種精度要求，主要由齒輪的用途和工作條件加以規(guī)定。齒輪精度等級(jí)（國(guó)際有用3～10級(jí)）常用的是5～8級(jí)四個(gè)等級(jí)。圓柱齒輪零件加工工藝運(yùn)動(dòng)精度（Ⅰ）齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)轉(zhuǎn)角誤差不超過一定范圍分度傳動(dòng)齒輪工作平穩(wěn)性（Ⅱ）齒輪每齒最大轉(zhuǎn)角誤差在規(guī)定范圍內(nèi)高速動(dòng)力傳動(dòng)齒輪接觸精度（Ⅲ）有一定的接觸面積和符合要求的接觸位置低速重載齒輪齒側(cè)間隙（Ⅵ）非工作齒面間留有一定間隙換向讀數(shù)機(jī)構(gòu)齒輪的材料齒輪一般按照加工性能和使用時(shí)的工作條件確定其材料。圓柱齒輪零件加工工藝一般齒輪中碳鋼(如45＃鋼)和低、中碳合金鋼（如2OCr、4OCr、2OCrMnTi等）線速度高的齒輪38CrMoAlA滲氮鋼非傳力齒輪可用非淬火鋼、鑄鐵、夾布膠木或尼龍等材料。齒輪的熱處理圓柱齒輪零件加工工藝毛坯熱處理齒坯加工前后正火調(diào)質(zhì)消除鍛造及粗加工引起的殘余應(yīng)力改善材料切削性提高綜合力學(xué)性能齒面熱處理齒形加工后滲碳高頻感應(yīng)淬火碳氮共滲滲氮提高齒面的硬度和耐磨性齒輪的毛坯齒輪的毛坯形式主要有棒料、鍛件和鑄件圓柱齒輪零件加工工藝棒料用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且對(duì)強(qiáng)度要求低的小尺寸齒輪鍛件要求強(qiáng)度高、耐磨和耐沖擊性高鑄造毛坯直徑大于400一600mm的齒輪圓柱齒輪加工工藝過程（成批）圓柱齒輪零件加工工藝1、齒輪加工的技術(shù)要求分析：

材料：40Cr熱處理：齒部G52

齒輪精度：7KL/JLⅠ（公法線平均長(zhǎng)度）Ⅱ（齒圈徑向跳動(dòng)、公法線長(zhǎng)度變動(dòng)量）Ⅲ（齒向誤差）裝配孔：φ33H7、φ28H12、鍵寬80+0.04、Ra1.6外圓：頂圓φ90、φ102h11、Ra3.2分度圓φ85、φ97.5輪轂φ80撥叉槽16H11、φ550-0.1端面：端面對(duì)裝配花鍵內(nèi)孔有垂直度↑/0.04/A、0.018/A撥叉?zhèn)葘?duì)花鍵孔有垂直度↑/0.04

齒寬：B＝57（15+7+15+16+4）圓柱齒輪零件加工工藝2、雙聯(lián)齒輪加工的工藝過程

圓柱齒輪零件加工工藝1鍛造2熱處理正火3粗車粗車外圓和端面（留余量1～1.5mm）鉆、鏜花鍵底孔到尺寸φ28H11外圓和端面4拉削拉花鍵孔(成批)φ28H11和端面5精車精車外圓、端面和槽至圖樣尺寸要求花鍵孔和端面6檢驗(yàn)檢驗(yàn)齒坯各精度7滾齒滾齒（大z＝39），留剃量0.06～0.08mm花鍵孔和端面8插齒插齒（小z＝34），留剃量0.03～0.05mm花鍵孔和端面9倒角倒角（Ⅰ、Ⅱ齒圈12°牙角）10去毛剌鉗工去毛剌11剃大齒輪剃齒（z＝39）公法線長(zhǎng)度至尺寸上限花鍵孔和端面12剃小齒輪剃齒（z＝34）公法線長(zhǎng)度至尺寸上限花鍵孔和端面13熱處理齒部高頻淬火：G5214推孔推孔花鍵孔和端面15