第6章 典型零件加工工藝-工程學(xué)

第6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。6.1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。6.1軸類零件的加工6.1.1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。6.1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)到很高的心部強度和表面硬度，從而獲得優(yōu)良的耐磨性和耐疲勞性。6.1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6.1軸類零件的加工6.1.2車床主軸加工工藝分析1.車床主軸技術(shù)條件的分析①主軸支承軸頸的技術(shù)要求②主軸工作表面的技術(shù)要求③空套齒輪軸頸的技術(shù)要求④螺紋的技術(shù)要求⑤主軸各表面的表面質(zhì)量要求圖8－1CA6140車床主軸簡圖6.1軸類零件的加工工序名稱備料模鍛熱處理（正火）銑端面鉆中心孔粗車外圓熱處理（調(diào)質(zhì)）車大端各外圓仿形車小端各部鉆Ф48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（局部淬火）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.車床主軸的機械加工工藝過程6.1軸類零件的加工3.車床主軸加工工藝過程分析

⑴主軸毛坯的制造方法鍛件，還可獲得較高的抗拉、抗彎和抗扭強度。⑵主軸的材料和熱處理45鋼，普通機床主軸的常用材料，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。①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。②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

③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。6.1軸類零件的加工⑶加工階段的劃分①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。②半精加工階段為精加工作好準(zhǔn)備③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。6.1軸類零件的加工⑷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。復(fù)習(xí)：工序的安排加工順序的安排：先加工基準(zhǔn)面，后加工功能表面；先加工平面，后加工內(nèi)孔；先加工主要表面，后加工次要表面；先粗加工，后精加工。熱處理工序的安排：預(yù)備熱處理：退火、正火、時效、調(diào)質(zhì)最終熱處理：淬火、回火、滲碳、滲氮、表面處理6.1軸類零件的加工在安排工序順序時，還應(yīng)注意下面幾點：①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。②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。③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。④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。⑤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。6.1軸類零件的加工⑸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)一原則。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采用自定位，即在安裝工件時以支承軸頸表面本身找正。6.1軸類零件的加工4.主軸加工中的幾個工藝問題

⑴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8－5帶有錐堵的拉桿心軸圖8－4錐堵6.1軸類零件的加工⑵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6.1軸類零件的加工⑶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。6.1軸類零件的加工⑷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：①刀具細(xì)而長，剛性差，鉆頭容易引偏；②排屑困難；③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：①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；②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；③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；④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。6.1軸類零件的加工⑸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，常常成為機床主軸加工的關(guān)鍵工序。⑹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。6.1軸類零件的加工⑺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。①表面粗糙度和硬度的檢驗②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。6.2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。6.2箱體零件加工6.2箱體零件加工6.2箱體零件加工6.2.1概述1.箱體零件的功用和結(jié)構(gòu)特點

箱體是機器的基礎(chǔ)零件，它將機器和部件中的軸、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)量直接影響機器的工作精度、使用性能和壽命。6.2箱體零件加工2.箱體零件的主要技術(shù)要求⑴孔徑精度⑵孔與孔的位置精度⑶孔和平面的位置精度⑷主要平面的精度⑸表面粗糙度6.2箱體零件加工3.箱體的材料及毛坯箱體材料一般選用HT200～HT400的各種牌號的灰鑄鐵。在單件生產(chǎn)或某些簡易機床的箱體，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。6.2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/D≤1～1.5的短圓柱孔工藝性為最好；L/D>5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6.2箱體零件加工6.2.2箱體平面及孔系的加工方法1.箱體的平面加工方法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⑴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①找正法②坐標(biāo)法③鏜模法6.2箱體零件加工⑵同軸孔系的加工

①利用已加工孔作支承導(dǎo)向②利用鏜床后立柱上的導(dǎo)向套支承導(dǎo)向③采用調(diào)頭鏜⑶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。6.2箱體零件加工6.2.3箱體機械加工工藝過程分析1.箱體零件機械加工工藝過程（1）鑄造（2）時效（3）油漆（4）銑頂面A（5）鉆、擴、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）