典型零件加工工藝過程

第二節(jié)典型零件加工工藝過程機(jī)械制造工程——第五章1．軸類零件的分類、技術(shù)要求軸類零件的作用支撐傳動零件；承受載荷；傳遞扭矩。一、軸（桿）類零件的加工軸類零件的特點(diǎn)長度大于直徑；加工表面為內(nèi)外圓柱面、圓錐面、螺紋、花鍵、溝槽等；有一定的回轉(zhuǎn)精度。軸類零件的分類光滑軸階梯軸空心軸異形軸（曲軸、齒輪軸、偏心軸、十字軸、凸輪軸、花鍵軸）常見軸類的類型軸類零件的技術(shù)要求尺寸精度：支承軸頸為IT5~IT7，配合軸頸為IT6~IT9幾何形狀精度：軸頸表面、外圓錐面、錐孔等的圓度、圓柱度相互位置精度：同軸度、徑向跳動、重要端面對軸心線垂直度、端面間平行度表面粗糙度：支承軸頸為Ra0.2~1.6μm，配合軸頸為Ra0.4~3.2μm其他：熱處理、倒角、倒棱、外觀修飾2．軸類零件的材料、毛坯及熱處理軸類零件材料45鋼、40Cr、GCr15、65Mn、球墨鑄鐵、20CrMnTi、20Mn2B、20Cr軸類毛坯圓棒料、鍛件、鑄件軸類零件的熱處理正火或退火處理鍛造毛坯加工前——細(xì)化晶粒，消除鍛造應(yīng)力，降低硬度，改善切削性能調(diào)質(zhì)粗車后半精車前——改善物理力學(xué)性能表面淬火精加工前——提高硬度低溫時效局部淬火或粗磨后——穩(wěn)定性能3．軸類零件的安裝方式采用兩中心孔定位裝夾以重要外圓表面為粗基準(zhǔn)定位加工出中心孔，再以軸兩端的中心孔為定位精基準(zhǔn)盡可能基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一、互為基準(zhǔn)采用外圓表面定位裝夾采用三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤采用各種堵頭或拉桿心軸定位裝夾加工空心軸用帶中心孔的堵頭或拉桿心軸堵頭拉桿心軸4．軸類零件工藝過程示例CA6140車床主軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)既是階梯軸，又是空心軸；是長徑比小于12的剛性軸不但傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和扭矩，而且是工件或刀具回轉(zhuǎn)精度的基礎(chǔ)主要加工表面有內(nèi)外圓柱面、圓錐面，次要表面有螺紋、花鍵、溝槽、端面結(jié)合孔等機(jī)械加工工藝主要是車削、磨削，其次是銑削和鉆削特別值得注意的工藝問題有：1)定位基準(zhǔn)的選擇2)加工順序的安排3)深孔加工4)熱處理變形CA6140車床主軸的功用承受扭轉(zhuǎn)力矩承受彎曲力矩保證回轉(zhuǎn)運(yùn)動精度CA6140車床主軸的設(shè)計要求扭轉(zhuǎn)和彎曲剛度高回轉(zhuǎn)精度高（徑向圓跳動、端面圓跳動、回轉(zhuǎn)軸線穩(wěn)定）制造精度高1)結(jié)構(gòu)尺寸及動態(tài)特性要好2)主軸本身及其軸承精度高3)軸承的結(jié)構(gòu)和潤滑4)齒輪的布置5)固定件的平衡等CA6140主軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求：合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計足夠的剛度有具有一定的尺寸、形狀、位置精度和表面質(zhì)量足夠的耐磨性、抗振性及尺寸穩(wěn)定性足夠的抗疲勞強(qiáng)度CA6140車床主軸技術(shù)條件的分析主軸支承軸頸的技術(shù)要求支承軸頸是主軸的裝配基準(zhǔn)，其精度直接影響主軸的回轉(zhuǎn)精度；主軸上各重要表面又以支承軸頸為設(shè)計基準(zhǔn)，有嚴(yán)格的位置要求支承軸頸為三支承結(jié)構(gòu)，并且跨度大支承軸頸采用錐面(1：12)結(jié)構(gòu)，接觸率≥70%，可用來調(diào)整軸承間隙中間支承為IT5~IT6，粗糙度為：支承軸頸圓度誤差為0.005mm，徑向跳動為0.005mm其他外圓的圓度要求，誤差小于50%尺寸公差，高精度者為5~10%軸頸與有關(guān)表面的同軸度誤差應(yīng)很小主軸工作表面（錐孔）的技術(shù)要求用來安裝頂尖或刀具錐柄：定心表面對錐面的尺寸精度、形狀精度、粗糙度、接觸精度都要求高軸心線應(yīng)與支承軸頸同軸錐孔對軸頸的徑向圓跳動近軸端為0.005，離軸端300處為0.01，錐面接觸率≥70%，粗糙度，硬度為HRC48~50。主軸軸端外錐（短錐）的技術(shù)要求用來安裝卡盤或花盤的；也是定心表面對錐面的尺寸精度、形狀精度、粗糙度、接觸精度都要求高軸心線應(yīng)與支承軸頸同軸對支承軸頸的徑向圓跳動為0.008；端面圓跳動為0.008粗糙度，硬度為HRC45~50空套齒輪軸頸的技術(shù)要求影響傳動的平穩(wěn)性；可能導(dǎo)致噪聲有同軸度要求，對支承軸頸的徑向圓跳動為0.01~0.015尺寸精度要求為IT5~IT6螺紋的技術(shù)要求用來固定零件或調(diào)整軸承間隙螺母的端面圓跳動（應(yīng)≤0.05）會影響軸承的內(nèi)環(huán)軸線傾斜螺母與軸頸的同軸度誤差≤0.025螺紋精度為6h主軸各表面的表面層要求要有較高的耐磨性要有適當(dāng)?shù)挠捕龋℉RC45以上），以改善其裝配工藝性和裝配精度表面粗糙度

CA6140車床主軸圖主軸的機(jī)械加工工藝過程主軸加工工藝過程制訂的依據(jù)主軸的結(jié)構(gòu)；技術(shù)要求；生產(chǎn)批量；設(shè)備條件主軸加工工藝過程批量：大批；材料：45鋼；毛坯：模鍛件工藝過程：分為三個階段（參見表5-5）：

粗加工：工序1~6半精加工：工序7~13（7為預(yù)備）精加工：工序14~26（14為預(yù)備）主軸加工工藝過程分析主軸毛坯的制造方法自由鍛件：小批量或單件生產(chǎn)模鍛件：大批量生產(chǎn)主軸的材料和熱處理熱處理工序的安排毛坯熱處理：去鍛造應(yīng)力，細(xì)化晶粒切削前正火（預(yù)備熱處理）：改善切削加工性能和機(jī)械-物理性能；去鍛造應(yīng)力半精加工前調(diào)質(zhì)：去應(yīng)力，改善切削加工性能，提高綜合機(jī)械性能精加工前局部高頻淬火：提高運(yùn)動表面耐磨性精加工后定性處理：低溫時效和冰冷處理加工階段的劃分如前所述，分為三個階段。主軸的技術(shù)要求高，毛坯為模鍛件，加工余量大，精度高，故應(yīng)分階段加工分粗、精加工階段有利于去應(yīng)力并可加入熱處理多次切削有利于消除復(fù)映誤差粗、精加工二階段應(yīng)間隔一定時間粗、精加工二階段應(yīng)分粗、精加工機(jī)床進(jìn)行，合理利用設(shè)備，保護(hù)機(jī)床定位基準(zhǔn)的選擇應(yīng)使定位基準(zhǔn)與裝配基準(zhǔn)重合一次安裝應(yīng)多加工幾個面注意零件的主要精度指標(biāo)：同軸度、圓度、徑向跳動主軸的定位過程較復(fù)雜：有頂尖、錐堵、支承表面等作為定位基準(zhǔn)加工順序的安排和工序的確定三種方案粗加工外圓→鉆深孔→精加工外圓→粗加工錐孔→精加工錐孔粗加工外圓→鉆深孔→粗加工錐孔→精加工錐孔→精加工外圓粗加工外圓→鉆深孔→粗加工錐孔→精加工外圓→精加工錐孔工序確定的兩個原則工序中所用的基準(zhǔn)應(yīng)在該工序前加工各表面要粗、精基準(zhǔn)分開，先粗后精，多次加工，逐步提高精度淬硬表面的鍵槽、螺紋應(yīng)在淬火前加工非淬硬表面的鍵槽、螺紋應(yīng)在精車后、精磨前加工檢驗(yàn)工序應(yīng)安排在適當(dāng)工序之后，必要還應(yīng)探傷主軸加工中的幾個工藝問題錐堵和錐堵心軸的使用錐堵和錐堵心軸的功用：空心軸加工通孔后，定位基準(zhǔn)——頂尖孔被破壞。通孔直徑小時，可直接在孔口倒出一60°錐面代替中心孔；當(dāng)通孔直徑較大時，要采用錐堵或錐堵心軸設(shè)計錐堵和錐堵心軸時應(yīng)注意的問題不中途更換或拆裝，以免增加安裝誤差錐堵和錐堵心軸要求兩個錐面同軸堵頭拉桿心軸頂尖孔的研磨研磨的必要性頂尖孔是定位基準(zhǔn)，對精度和質(zhì)量有直接影響頂尖孔的深度：影響定位軸向位置，因而影響余量分布

(批量生產(chǎn)時)兩頂尖孔同軸度：影響同軸度、影響位置精度頂尖孔錐角和圓度誤差：直接反映到工件的圓度上熱處理、切削力、重力等的影響，會損壞頂尖孔的精度熱處理后和磨削加工前需要消除誤差研磨方法用鑄鐵頂尖研磨用油石或橡膠砂輪夾在車床的卡盤上，用金剛鉆研磨用硬質(zhì)合金頂尖刮研鑄鐵頂尖研磨中心孔研磨中心孔的硬質(zhì)合金頂尖外圓表面的車削加工

車削加工的工藝作用粗加工：切除大部分余量半精加工：修整預(yù)備熱處理后的變形精加工：使磨削前各表面具有一定的同軸度和合理的磨削余量；精加工螺紋及各端面等車削加工值得考慮的問題生產(chǎn)效率；工序精度（復(fù)映誤差）；勞動強(qiáng)度。車削加工的設(shè)備單件、小批：普通車床成批生產(chǎn)：液壓仿形車床批量生產(chǎn)：液壓仿形、多刀半自動車床主軸深孔的加工深孔加工的難點(diǎn)刀具細(xì)長，剛性差，易振動，易引偏排屑困難鉆頭散熱條件差，冷卻困難，易失去切削能力采取措施采用工件旋轉(zhuǎn)、刀具進(jìn)給的加工方法，使鉆頭自定中心采用特殊結(jié)構(gòu)的深孔鉆預(yù)先加工一導(dǎo)向孔，防止引偏采用壓力輸送切削潤滑液，既使冷卻充分，又使切屑排出主軸錐孔的加工主軸錐孔的作用及要求主軸錐孔是安裝頂尖的定位面主軸支承軸頸及主軸前端短錐的同軸度要求較高磨削主軸錐孔一般以支承軸頸作為定位基準(zhǔn)，有三種安裝方式：前支承裝于中心架，后支承用卡盤裝夾前、后支承裝于兩個中心架，用萬向節(jié)與主軸相聯(lián)采用專用夾具磨主軸錐孔夾具剖分軸承、V型夾具、浮動卡頭等，使磨頭誤差及機(jī)床振動不影響工件。由底座、支承架及浮動卡頭三部分組成；前、后兩支架與底座連成一體作為工件定位的V形架鑲有硬質(zhì)合金，以提高耐磨性工件的中心高應(yīng)與磨頭砂輪軸中心等高后端的浮動卡頭裝在磨床主軸的錐孔內(nèi)工件尾部插入彈性套內(nèi)通過彈簧將彈性套（浮動卡頭外殼）連同工件向后拉鋼球1壓向鑲有硬質(zhì)合金的錐柄3端面，依靠彈簧2的漲力限制工件的軸向竄動該聯(lián)接方式只傳遞扭矩，排除磨頭和機(jī)床誤差對加工精度的干擾主軸各外圓表面的精加工和光整加工主軸的精加工主要采用磨削加工應(yīng)在熱處理之后進(jìn)行，糾正熱處理后的變形磨削加工能達(dá)到的精度為IT6，表面粗糙度為

光整加工的作用及特點(diǎn)用于精密主軸上尺寸公差等級為IT5以上或表面粗糙度的加工表面采用很小的切削用量和單位切削力，變形小對上道工序要求高，一般要求，表面無較深的加工痕跡采用浮動的加工方法（自定心）加工余量很小，一般不超過0.02mm5．軸類零件的檢驗(yàn)檢驗(yàn)項目表面粗糙度表面硬度尺寸精度相互位置精度表面幾何形狀精度檢驗(yàn)分類加工中的檢驗(yàn)加工后的檢驗(yàn)檢驗(yàn)順序幾何精度→尺寸精度→位置精度檢驗(yàn)方法硬度：硬度計表面粗糙度：觸針式表面粗糙度輪廓儀或樣板比較法錐孔：著色法尺寸精度：常規(guī)檢驗(yàn)儀器（萬能量具）位置精度：專用檢驗(yàn)裝置軸類零件的檢驗(yàn)1．箱體類零件概述箱體類零件的功用將機(jī)器和部件中的軸、套、齒輪等有關(guān)零件連接成一個整體，并使之保持正確的相互位置，以傳遞轉(zhuǎn)矩或改變轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的運(yùn)動二、箱體類零件的加工箱體類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁薄且不均勻加工部位多，加工難度大減速箱體結(jié)構(gòu)簡圖箱體零件的主要技術(shù)要求

孔徑精度影響回轉(zhuǎn)精度，引起噪聲、振動、徑向跳動，影響壽命孔的尺寸精度和幾何形狀誤差會使軸承與孔配合不良(松、緊、不圓)主軸孔尺寸精度為IT6級，其余孔為IT6~IT7級

箱孔與孔的位置精度

引起軸安裝歪斜，致使主軸徑向跳動和軸向竄動，加劇軸承磨損同一軸線上各孔的同軸度誤差孔端面對軸線垂直度誤差孔和平面的位置精度主要是規(guī)定主要孔和主軸箱安裝基面的平行度主要平面的精度影響主軸箱與床身的連接剛度規(guī)定底面和導(dǎo)向面必須平直和相互垂直平面度、垂直度公差等級為5級裝配基準(zhǔn)面和定位基準(zhǔn)面為，其它平面則為

表面粗糙度影響連接面的配合性質(zhì)或接觸剛度主軸孔為，其它各縱向孔為，孔的端面為箱體的材料及毛坯材料一般選HT200~400；因?yàn)榛诣T鐵成本低，耐磨性、可鑄性、可切削性和阻尼特性好毛坯為鑄件；毛坯余量視生產(chǎn)批量和鑄造方法等而定；澆鑄后應(yīng)退火箱體結(jié)構(gòu)的工藝性基本孔可分為通孔、階梯孔、盲孔、交叉孔等通孔工藝性最好；深孔、階梯孔、相貫通的交叉孔工藝性較差；盲孔工藝性最差，應(yīng)盡量避免同軸孔同一軸線方向孔徑向一個方向遞減鏜孔時鏜桿可從一端伸入，逐個加工或同時加工同一軸線上的幾個孔應(yīng)避免中間隔壁上孔徑大于外壁上孔徑裝配基面為便于加工、裝配和檢驗(yàn)，尺寸應(yīng)盡可能大，形狀應(yīng)盡可能簡單凸臺應(yīng)盡可能在同一平面上緊固孔和螺孔尺寸和規(guī)格應(yīng)盡可能一致肋板、肋條、圓角等保證箱體的動剛度和抗振性不同批量箱體生產(chǎn)的共性加工順序?yàn)橄让婧罂滋峁┗鶞?zhǔn)的需要切去毛坯上的缺陷，方便后面的加工使孔加工余量均勻保護(hù)刀具，有利于對刀、調(diào)整2．箱體類零件機(jī)械加工

工藝過程及其特點(diǎn)分析加工階段粗、精分開精加工夾緊力可小一點(diǎn)，粗加工后將工件松開點(diǎn)，可使彈性變形得到恢復(fù)工序間安排時效消除內(nèi)應(yīng)力，減少變形，保證精度穩(wěn)定鑄造后安排人工時效精度高的箱體有時粗加工之后還需要人工時效一般都用箱體上的重要孔作粗基準(zhǔn)不同批量箱體生產(chǎn)的特殊性粗基準(zhǔn)的選擇中小批量生產(chǎn)時，毛坯精度低，一般采用劃線裝夾大批大量生產(chǎn)時，毛坯精度高，可采用專用夾具安裝精基準(zhǔn)的選擇單件小批量用裝配基準(zhǔn)作定位基準(zhǔn)大批量生產(chǎn)則采用一面雙孔作定位基準(zhǔn)所用設(shè)備依批量不同而異單件小批量生產(chǎn)用通用設(shè)備大批量生產(chǎn)廣泛使用組合加工機(jī)床如：多軸龍門銑床、組合磨床、多工位組合機(jī)床、專用鏜床等箱體平面的加工方法常用方法有刨、銑、磨三種；刨