第6章典型零件加工工艺

1、轴类零件的加工轴类零件的加工6.1箱体类零件的加工箱体类零件的加工 6.2圆柱齿轮加工圆柱齿轮加工 6.3 轴是机械加工中常见的典型零件之一，轴是机械加工中常见的典型零件之一，它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，并传递扭矩。按结轮以及连杆等传动件，并传递扭矩。按结构形式不同可分为光轴、阶梯轴、空心轴构形式不同可分为光轴、阶梯轴、空心轴和异形轴（包括曲轴、半轴、凸轮轴、偏和异形轴（包括曲轴、半轴、凸轮轴、偏心轴、十字轴和花键轴等）四类，如图心轴、十字轴和花键轴等）四类，如图6-1所示。所示。根据轴类零件的功用和工作条件，其技术根据轴类零件的

2、功用和工作条件，其技术要求如下：要求如下：（1）尺寸精度）尺寸精度; （2）几何形状精度）几何形状精度; （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,如热处理、倒角、倒棱及外观如热处理、倒角、倒棱及外观修饰等要求。修饰等要求。1轴类零件的材料轴类零件的材料（1）轴类零件材料）轴类零件材料 轴类零件材料常用轴类零件材料常用45钢，也可选用球墨铸铁；精度钢，也可选用球墨铸铁；精度较高的轴可选用较高的轴可选用40Cr、轴承钢、轴承钢GCr15、弹簧钢、弹簧钢65Mn；对；对高速、重载的轴，选用高速、重载的轴，选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低等

3、低碳合金钢或碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。氮化钢。（2） 轴类毛坯轴类毛坯 常用圆棒料和锻件；大型轴或结构复杂的轴采用铸件常用圆棒料和锻件；大型轴或结构复杂的轴采用铸件。毛坯加热锻造后可使金属内部纤维组织沿表面均匀分。毛坯加热锻造后可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，从而获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。布，从而获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。 1采用两中心孔定位装夹采用两中心孔定位装夹 一般以重要的外圆面作为粗基准定一般以重要的外圆面作为粗基准定位，加工出中心孔，再以轴两端的中心位，加工出中心孔，再以轴两端的中心孔为定位精基准；应尽可能做到基准统孔为定位精基准；应尽可能做到基准统一、基准重

4、合、互为基准，并实现一次一、基准重合、互为基准，并实现一次安装加工多个表面。安装加工多个表面。 对于空心轴或短小轴等不可能用中对于空心轴或短小轴等不可能用中心孔定位的情况，可用轴的外圆面定位心孔定位的情况，可用轴的外圆面定位、夹紧并传递扭矩，一般可采用三爪卡、夹紧并传递扭矩，一般可采用三爪卡盘、四爪卡盘等通用夹具，或各种高精盘、四爪卡盘等通用夹具，或各种高精度的自动定心专用夹具如液性塑料薄壁度的自动定心专用夹具如液性塑料薄壁定心夹具、膜片卡盘等定心夹具、膜片卡盘等 加工空心轴的外圆表面时，常用带中加工空心轴的外圆表面时，常用带中心孔的各种堵头或拉杆心轴来安装工件心孔的各种堵头或拉杆心轴来安装工

5、件。小锥孔时常用堵头；大锥孔时常用带。小锥孔时常用堵头；大锥孔时常用带锥堵的拉杆心轴，如图锥堵的拉杆心轴，如图6-2所示。所示。 由零件简图可知，该主轴呈阶梯状由零件简图可知，该主轴呈阶梯状，其上有安装支承轴承、传动件圆柱、，其上有安装支承轴承、传动件圆柱、圆锥面；安装滑动齿轮的花键；安装卡圆锥面；安装滑动齿轮的花键；安装卡盘及顶尖的内外圆锥面；联接紧固螺母盘及顶尖的内外圆锥面；联接紧固螺母的螺旋面；通过棒料的深孔等。普通精的螺旋面；通过棒料的深孔等。普通精度等级，材料为度等级，材料为45钢，生产类型为大批钢，生产类型为大批生产。生产。（1）主轴毛坯选择）主轴毛坯选择 支承轴颈。支承轴颈。 与

6、传动件连接的配合轴颈表面，共有与传动件连接的配合轴颈表面，共有80h5、89f6、90g5三段。三段。 端部锥孔。端部锥孔。 轴端部短锥轴端部短锥C和端面和端面D对主轴二个支承轴颈对主轴二个支承轴颈A、B的径的径向圆跳动公差为向圆跳动公差为0.008mm；表面粗糙度；表面粗糙度Ra为为1.25mm，表面也需淬火，是安装卡盘的定位面。表面也需淬火，是安装卡盘的定位面。 螺纹主轴上螺旋面的误差是造成压紧螺母端面跳动的螺纹主轴上螺旋面的误差是造成压紧螺母端面跳动的原因之一，在加工主轴螺纹过程中，应控制螺纹表面原因之一，在加工主轴螺纹过程中，应控制螺纹表面轴心线与支承轴颈轴心线的同轴度，一般规定不超过

7、轴心线与支承轴颈轴心线的同轴度，一般规定不超过0.025mm。 从以上分析可以看出，主轴的主要加从以上分析可以看出，主轴的主要加工表面是两个支承轴颈、锥孔、前端短工表面是两个支承轴颈、锥孔、前端短锥面及其端面、以及装齿轮的各个轴颈锥面及其端面、以及装齿轮的各个轴颈等。保证支承轴颈本身的尺寸精度、几等。保证支承轴颈本身的尺寸精度、几何形状精度、两个支承轴颈之间的同轴何形状精度、两个支承轴颈之间的同轴度、支承轴颈与其它表面的相互位置精度、支承轴颈与其它表面的相互位置精度和表面粗糙度，是主轴加工的关键所度和表面粗糙度，是主轴加工的关键所在。在。 为保证各主要表面的相互位置精度，为保证各主要表面的相互

8、位置精度，主轴加工选择定位基准应遵循基准重合主轴加工选择定位基准应遵循基准重合、基准统一和互为基准等原则，在一次、基准统一和互为基准等原则，在一次装夹中尽可能加工出较多的表面。装夹中尽可能加工出较多的表面。 非主要表面加工。非主要表面加工。 对主轴来说非主要表面指螺孔、花对主轴来说非主要表面指螺孔、花键、键槽、螺纹等。为提高产品生产率键、键槽、螺纹等。为提高产品生产率，应在确定主要表面加工顺序后，合理，应在确定主要表面加工顺序后，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。 主轴热处理安排一般为：毛坯锻造主轴热处理安排一般为：毛坯锻造正火正火粗车粗车调质（预备热处理）调质（预备

9、热处理）半半精车精车精车精车淬火、回火（最终热处理淬火、回火（最终热处理）粗磨粗磨精磨。精磨。1加工中的检验加工中的检验 将自动测量装置作为辅助装置安装在机床上，将自动测量装置作为辅助装置安装在机床上，可在加工中进行检验。这种检验方式能在不影响加可在加工中进行检验。这种检验方式能在不影响加工的情况下，根据测量结果，主动地控制机床的工工的情况下，根据测量结果，主动地控制机床的工作过程，如改变进给量，自动补偿刀具磨损，自动作过程，如改变进给量，自动补偿刀具磨损，自动退刀、停车等，使之适应加工条件的变化，防止产退刀、停车等，使之适应加工条件的变化，防止产生废品，故又称为主动检验。主动检验属在线检测生

10、废品，故又称为主动检验。主动检验属在线检测，即在设备运行、生产不停顿的情况下，根据信号，即在设备运行、生产不停顿的情况下，根据信号处理的基本原理，掌握设备运行状况，对生产过程处理的基本原理，掌握设备运行状况，对生产过程进行预测预报及必要调整。进行预测预报及必要调整。 在单件小批生产中，尺寸精度一般用外径千分尺检验在单件小批生产中，尺寸精度一般用外径千分尺检验；大批大量生产时，常采用光滑极限量规检验，长度大而；大批大量生产时，常采用光滑极限量规检验，长度大而精度高的工件可用比较仪检验。表面粗糙度可用粗糙度样精度高的工件可用比较仪检验。表面粗糙度可用粗糙度样板进行检验，要求较高时则用光学显微镜或轮

11、廓仪检验。板进行检验，要求较高时则用光学显微镜或轮廓仪检验。圆度误差可用千分尺测出的工件同一截面内直径的最大差圆度误差可用千分尺测出的工件同一截面内直径的最大差值的一半来确定，也可用千分表借助值的一半来确定，也可用千分表借助V形铁来测量，若条件形铁来测量，若条件允许可用圆度仪检验。圆柱度误差通常用千分尺测出同一允许可用圆度仪检验。圆柱度误差通常用千分尺测出同一轴向剖面内最大与最小值之差的方法来确定。主轴相互位轴向剖面内最大与最小值之差的方法来确定。主轴相互位置精度检验一般以轴两端顶尖孔或工艺锥堵上的顶尖孔为置精度检验一般以轴两端顶尖孔或工艺锥堵上的顶尖孔为定位基准，在两支承轴颈上方分别用千分表

12、测量。定位基准，在两支承轴颈上方分别用千分表测量。 1箱体类零件的功用与结构特点箱体类零件的功用与结构特点 箱体是机器的基础零件，它将机器中箱体是机器的基础零件，它将机器中有关部件的轴、套、齿轮等相关零件连有关部件的轴、套、齿轮等相关零件连接成一个整体，并使之保持正确的相互接成一个整体，并使之保持正确的相互位置，以传递转矩或改变转速来完成规位置，以传递转矩或改变转速来完成规定的运动，故箱体的加工定的运动，故箱体的加工质量直接影响质量直接影响机器的性能、精度和寿命。机器的性能、精度和寿命。 箱体类零件的结构复杂，壁薄且不均匀，加工部位多，箱体类零件的结构复杂，壁薄且不均匀，加工部位多，加工难度大

13、。各种箱体由于应用不同，其尺寸大小和结构加工难度大。各种箱体由于应用不同，其尺寸大小和结构形式也有很大的差异，一般按箱体上主要轴承孔是否剖分形式也有很大的差异，一般按箱体上主要轴承孔是否剖分将箱体分为整体式箱体和剖分式箱体。图将箱体分为整体式箱体和剖分式箱体。图6-4所示为几种所示为几种箱体类零件的结构简图，其中（箱体类零件的结构简图，其中（a）、（）、（c）、（）、（d）为整）为整体式箱体，（体式箱体，（b）为剖分式箱体。）为剖分式箱体。 （1）孔径精度）孔径精度（2）孔与孔的位置精度）孔与孔的位置精度（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 箱体类零件的材料常选用各种牌号箱体类零件的材料常选用各种牌号的灰铸铁，这是因为灰铸铁具有较好的的灰铸铁，这是因为灰铸铁具有较好的耐磨性、铸造性和可切削性，并且吸振耐磨性、铸造性和可切削性，并且吸振性好、成本低廉。某些负荷较大的箱体性好、成本低廉。某些负荷较大的箱体则采用铸钢件，也有某些简易箱体为缩则采用铸钢件，也有某些简易箱体为缩短毛坯制造周期而采用钢板焊接结构。短毛坯制造周期而采用钢板焊接结构。1基本孔基本孔2同轴孔同轴孔3装配基面装配基面4凸台凸台5紧固孔和螺孔紧固孔和螺孔 在拟定箱体类零件机械加工工艺规程在拟定箱体类零件机械加工工艺规程时，有一些基本原则应该遵循。时，

15、有一些基本原则应该遵循。(1)先面后孔先面后孔;(2)粗精分开、先粗后精粗精分开、先粗后精;(3)基准的选择基准的选择;(4)工序集中、先主后次。工序集中、先主后次。以卧式车床主轴箱箱体的加工工艺为例。以卧式车床主轴箱箱体的加工工艺为例。 其生产类型为中小批量生产；材料其生产类型为中小批量生产；材料为为HT200；毛坯为铸件。加工余量为：；毛坯为铸件。加工余量为：底面底面8mm，顶面，顶面9mm，侧面和端面，侧面和端面7mm，铸孔，铸孔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圆柱齿轮加工概述圆柱齿轮加工概述6.3.2圆柱齿轮齿面

16、（形）加工方法圆柱齿轮齿面（形）加工方法6.3.3圆柱齿轮加工工艺过程示例圆柱齿轮加工工艺过程示例1圆柱齿轮的结构特点和分类圆柱齿轮的结构特点和分类 如图如图6-7所示，常见的圆柱齿轮有以下几所示，常见的圆柱齿轮有以下几类：盘类齿轮（图类：盘类齿轮（图a为单联、为单联、b为双联、为双联、c为三为三联）、套类齿轮（图联）、套类齿轮（图d）、内齿轮（图）、内齿轮（图e）、轴）、轴类齿轮（图类齿轮（图f）、扇形齿轮（图）、扇形齿轮（图g）、齿条（图）、齿条（图h，齿圈可看作半径无限大的圆拄齿轮，齿圈可看作半径无限大的圆拄齿轮)。其中。其中盘类齿轮应用最广。盘类齿轮应用最广。 （ 1）运动精度）运动精

17、度 确保齿轮准确地传递运动和传动比恒定，要求最大转角误差不超确保齿轮准确地传递运动和传动比恒定，要求最大转角误差不超过相应的规定值。过相应的规定值。（2）工作平稳性）工作平稳性 要求传动平稳，振动、冲击、噪声小。要求传动平稳，振动、冲击、噪声小。（3）齿面接触精度）齿面接触精度 为保证传动中载荷分布均匀，啮合齿轮的齿面接触要求均匀，以为保证传动中载荷分布均匀，啮合齿轮的齿面接触要求均匀，以避免局部载荷过大、应力集中等原因造成齿面过早磨损或齿根折避免局部载荷过大、应力集中等原因造成齿面过早磨损或齿根折断。断。（4）齿侧间隙）齿侧间隙 要求传动齿轮的非工作面间留有间隙，以补偿温升、弹性形变、要求传

18、动齿轮的非工作面间留有间隙，以补偿温升、弹性形变、加工装配的误差并利于润滑油的储存和油膜的形成。加工装配的误差并利于润滑油的储存和油膜的形成。（1）材料选择）材料选择 根据使用要求和工作条件选取合适的材料根据使用要求和工作条件选取合适的材料。普通齿轮选用中碳钢和中碳合金钢，如。普通齿轮选用中碳钢和中碳合金钢，如40、45、50、40MnB、40Cr、45Cr、42SiMn、35SiMn2MoV等；要求高的齿轮可选取等；要求高的齿轮可选取20Mn2B、18CrMnTi、30CrMnTi、20Cr等低等低碳合金钢；对于低速轻载的开式传动可选取碳合金钢；对于低速轻载的开式传动可选取ZG40、ZG45

19、等铸钢材料或灰口铸铁；非传力等铸钢材料或灰口铸铁；非传力齿轮可选取尼龙、夹布胶木或塑料等。齿轮可选取尼龙、夹布胶木或塑料等。（2）齿轮毛坯）齿轮毛坯 毛坯的选择取决于齿轮的材料、形状、尺毛坯的选择取决于齿轮的材料、形状、尺寸、使用条件和生产批量等因素，常用的毛坯寸、使用条件和生产批量等因素，常用的毛坯种类有：种类有：铸铁件，用于受力小、无冲击、低速的齿轮；铸铁件，用于受力小、无冲击、低速的齿轮；棒料，用于尺寸小、结构简单、受力不大的齿棒料，用于尺寸小、结构简单、受力不大的齿轮；轮；锻坯，用于高速重载齿轮；锻坯，用于高速重载齿轮；铸钢坯，用于结构复杂、尺寸较大且不宜锻造铸钢坯，用于结构复杂、尺寸较大且不宜锻造的齿轮。的齿轮。 毛坯的热处理。为了消除锻造和粗加工造成的毛坯的热处理。为了消除锻造和粗加工造成的残余应力、改善齿轮材料内部的金相组织和切残余应力、改善齿轮材料内部的金相组织和切削加工性能，在齿轮毛坯加工前后通常安排正削加工性能，在齿轮毛坯加工前后通常安排正火或调质等热处理。火或调质等热处理。齿面的热处理。为了提高齿面硬度、增加齿轮齿面的热处理。为了提高齿面硬度、增加齿轮的承载能力和耐磨性而进行的齿面高频淬火、的承载能力和耐磨性而进行的齿面高频淬火、渗碳淬火、氮碳共渗和渗氮等热处理工序，一渗碳淬火、氮碳共渗和渗氮等热处理工序，一般安排在滚齿、插齿、剃齿之后及珩齿、磨齿