第6章 典型零件加工

1、机械工程学院 机械制造基础1第第6章章 典型零件加工工艺分析典型零件加工工艺分析6.1 6.1 轴类零件加工工艺分析轴类零件加工工艺分析6.2 6.2 盘套类零件加工工艺分析盘套类零件加工工艺分析6.3 6.3 箱体支架类零件加工工艺分析箱体支架类零件加工工艺分析2021-10-2926.1 6.1 轴类零件加工轴类零件加工6.1.1 6.1.1 轴类零件的功用、分类及结构特点轴类零件的功用、分类及结构特点轴的作用：轴的作用：支承传动件，传递运动和扭矩。支承传动件，传递运动和扭矩。轴的分类：轴的分类：光轴、阶梯轴、空心轴、异形轴光轴、阶梯轴、空心轴、异形轴（曲轴、凸轮轴、偏心轴等）（曲轴、凸轮

2、轴、偏心轴等） 刚性轴（刚性轴（L/d12L/d12） 挠性轴（挠性轴（L/dL/d1212）机械工程学院 机械制造基础36.1.2 6.1.2 轴类零件技术条件的分析轴类零件技术条件的分析l l 加工精度的要求加工精度的要求（1 1）尺寸精度：配合轴颈一般取）尺寸精度：配合轴颈一般取IT6IT7，其余一般为自其余一般为自由公差由公差（2 2）几何形状精度：配合轴颈对圆度和圆柱度要求较高，）几何形状精度：配合轴颈对圆度和圆柱度要求较高，其余取轴颈的其余取轴颈的1/21/4。（3 3）位置精度：内外圆同轴度及与端面垂直度按公差规定）位置精度：内外圆同轴度及与端面垂直度按公差规定取。取。 l l

3、表面粗糙度的要求表面粗糙度的要求 l l 其他方面的要求：其他方面的要求：合理选择材料和热处理，合理选择合理选择材料和热处理，合理选择表面处理表面处理轴的表面粗糙度要求轴的表面粗糙度要求Ra（m）项项 目目一般要求轴一般要求轴精密轴精密轴支承轴颈支承轴颈滑动轴承滑动轴承0.20.10.05滚动轴承滚动轴承0.40.4与传动件配合轴颈与传动件配合轴颈0.80.40.40.2重要定位配合面重要定位配合面0.80.40.40.05一般表面一般表面6.31.63.20.8机械工程学院 机械制造基础46.1.3 轴类零件的材料、毛坯和热处理轴类零件的材料、毛坯和热处理 l l 轴类零件的材料及热处理轴类

4、零件的材料及热处理（1）一般轴常用）一般轴常用45钢，热处理可根据要求选正钢，热处理可根据要求选正火、调质或淬火等；火、调质或淬火等；（2）精度和转速较高的轴选中碳合金钢如）精度和转速较高的轴选中碳合金钢如40Cr、轴承钢如轴承钢如GCr15、弹簧钢如弹簧钢如65Mn等，热处理等，热处理为调质和轴颈高频淬火。为调质和轴颈高频淬火。（3）高速重载轴采用低碳合金钢如）高速重载轴采用低碳合金钢如18CrMnTi、20Cr、20Mn2B等，热处理为正火后表面渗碳等，热处理为正火后表面渗碳淬火；也可用淬火；也可用38CrMoAl等氮化钢，调质后表等氮化钢，调质后表面氮化。面氮化。机械工程学院 机械制造基

5、础5l l 轴类零件的毛坯轴类零件的毛坯（1）热轧）热轧/冷拔钢棒：适用于中、小型强度要求冷拔钢棒：适用于中、小型强度要求不高的光轴或直径相差不大的轴。不高的光轴或直径相差不大的轴。（2）锻件：机械强度要求高或直径差别较大的）锻件：机械强度要求高或直径差别较大的阶段轴、异形轴。阶段轴、异形轴。（3）铸件：铸铁轧辊、球铁曲轴等。）铸件：铸铁轧辊、球铁曲轴等。2021-10-2966.1.4 6.1.4 轴类零件加工工艺过程轴类零件加工工艺过程1.1.定位基准选择定位基准选择粗基准粗基准: : 轴的外圆轴的外圆精基准精基准: : 两端中心孔两端中心孔 或一端轴颈和另一端中心孔或一端轴颈和另一端中心

6、孔 空心轴空心轴-用高精度外圆轴颈定位加工内用高精度外圆轴颈定位加工内孔，用内孔定位加工外圆。孔，用内孔定位加工外圆。2021-10-2972021-10-2982.2.工艺过程工艺过程（2 2）半精加工阶段）半精加工阶段 完成一般精度表面及螺纹、键槽等表面加完成一般精度表面及螺纹、键槽等表面加工，为轴颈等高精度表面精加工做准备。工，为轴颈等高精度表面精加工做准备。（3 3）精加工阶段）精加工阶段 完成高精度表面加工。完成高精度表面加工。（1 1）粗加工阶段）粗加工阶段 加工定位基准，切除大部分余量，发现毛加工定位基准，切除大部分余量，发现毛坯缺陷；坯缺陷；热处理热处理锻造毛坯在加工前，均需安

7、排正火或退火处理，锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。硬度，改善切削加工性能。调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。得良好的物理力学性能。表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。正因淬火引起的局部变形。精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。需进行低温时效处理。1）主轴的支承轴颈是装配基准，其制造

8、精）主轴的支承轴颈是装配基准，其制造精度直接影响到主轴部件的回转精度，故对度直接影响到主轴部件的回转精度，故对支承轴颈提出较高的要求。支承轴颈提出较高的要求。2）主轴前端莫氏）主轴前端莫氏6号锥孔用来安装顶尖或号锥孔用来安装顶尖或锥堵，其锥孔轴线必须与支承轴颈轴线同锥堵，其锥孔轴线必须与支承轴颈轴线同轴，否则会引起被加工的工件出现相对位轴，否则会引起被加工的工件出现相对位置误差。置误差。3）主轴前端圆锥面和端面是安装卡盘或车主轴前端圆锥面和端面是安装卡盘或车床夹具的定位表面。床夹具的定位表面。4）主轴零件的各加工表面均有表面粗糙度）主轴零件的各加工表面均有表面粗糙度的要求。的要求。例：车床主轴

9、的主要技术要求例：车床主轴的主要技术要求2021-10-2911机机床床主主轴轴车床主轴车床主轴主轴加工各主要表面总是循着以下顺序进行，主轴加工各主要表面总是循着以下顺序进行，即粗车即粗车调质（预备热处理）调质（预备热处理）半精车半精车精车精车淬火淬火-回火（最终热处理）回火（最终热处理）粗磨粗磨精磨精磨 主轴主要表面的加工顺序安排如下：外圆表面粗主轴主要表面的加工顺序安排如下：外圆表面粗加工（以中心孔定位）加工（以中心孔定位）外圆表面半精加工（以外圆表面半精加工（以中心孔定位）中心孔定位）钻通孔（以半精加工过的外圆表钻通孔（以半精加工过的外圆表面定位）面定位）锥孔粗加工（以半精加工过的外圆表

10、锥孔粗加工（以半精加工过的外圆表面定位，加工后配锥堵）面定位，加工后配锥堵）外圆表面精加工（以外圆表面精加工（以锥堵顶尖孔定位）锥堵顶尖孔定位）锥孔精加工（以精加工外圆锥孔精加工（以精加工外圆面定位）面定位） 主要表面加工顺序确定后，再合理地插入次主要表面加工顺序确定后，再合理地插入次要表面加工工序要表面加工工序 2021-10-2913主轴加工工艺（详细）主轴加工工艺（详细）2021-10-2914主轴加工工艺（详细）主轴加工工艺（详细）2021-10-2915主轴加工工艺（详细）主轴加工工艺（详细）2021-10-2916主主轴轴加加工工工工艺艺粗磨粗磨外圆外圆粗磨粗磨75h5、100h6

11、各外圆各外圆托托75h5、 100h6两处，两处，粗磨大头莫氏粗磨大头莫氏6号锥孔重配锥堵号锥孔重配锥堵2021-10-2917主主轴轴加加工工工工艺艺2021-10-2918加工阶段的划分加工阶段的划分 以主要表面为主线，粗、精加工分开，以调质处理为以主要表面为主线，粗、精加工分开，以调质处理为分界点，次要表面加工及热处理工序适当穿插其中，支承分界点，次要表面加工及热处理工序适当穿插其中，支承轴颈和锥孔精加工最后进行。轴颈和锥孔精加工最后进行。定位基准的选择与转换定位基准的选择与转换 按基准统一原则，以两顶尖孔定位进行加工，主轴钻按基准统一原则，以两顶尖孔定位进行加工，主轴钻通孔后以锥堵或锥

12、套心轴代替。通孔后以锥堵或锥套心轴代替。 内锥面的加工内锥面的加工原则上原则上以支承轴颈为定位基准以支承轴颈为定位基准加工顺序的安排加工顺序的安排 按粗精加工分开，先粗后精的原则，主要表面精加工按粗精加工分开，先粗后精的原则，主要表面精加工安排最后，在各阶段先加工基准，后加工其他面，热处理安排最后，在各阶段先加工基准，后加工其他面，热处理根据零件技术要求和自身特点合理安排，淬硬表面上的孔、根据零件技术要求和自身特点合理安排，淬硬表面上的孔、槽加工应在淬火前完成，非淬硬表面上的孔、槽尽可能往槽加工应在淬火前完成，非淬硬表面上的孔、槽尽可能往后安排，一般在外圆精车（粗磨）之后、精磨之前进行。后安排

13、，一般在外圆精车（粗磨）之后、精磨之前进行。工序顺序的安排工序顺序的安排先铣端面钻中心孔先铣端面钻中心孔基准先行基准先行深孔加工安排在外圆半精车之后，深孔加工安排在外圆半精车之后，以便有一个较为精确的轴颈作为定以便有一个较为精确的轴颈作为定位基准，这样加工出的孔容易保证位基准，这样加工出的孔容易保证主轴壁厚均匀。主轴壁厚均匀。深孔加工深孔加工工序的安工序的安排排主轴上的花键、键槽、螺纹等次主轴上的花键、键槽、螺纹等次要表面加工，要表面加工，通常安排在外圆精车通常安排在外圆精车或粗磨之后、精磨外圆之前进行。或粗磨之后、精磨外圆之前进行。如果精车前已铣出键槽，精车时因如果精车前已铣出键槽，精车时因

14、断续切削而易产生振动，既影响加断续切削而易产生振动，既影响加工质量，又容易损坏刀具，也难控工质量，又容易损坏刀具，也难控制键槽的深度。制键槽的深度。次要表面次要表面加工工序加工工序安排安排2021-10-2920螺钉加工螺钉加工机械工程学院 机械制造基础216.2 盘套类零件加工工艺分析盘套类零件加工工艺分析6.2.1 概述概述 盘套类零件有轴系的大部分零件如传动轮、盘套类零件有轴系的大部分零件如传动轮、轴承套、轴承端盖、套筒等。轴承套、轴承端盖、套筒等。2021-10-29226.2.2 6.2.2 盘套类零件的技术条件分析盘套类零件的技术条件分析孔的技术要求孔的技术要求 配合孔一般为配合孔

15、一般为IT7IT7IT8IT8，精密孔精密孔IT6IT6支承或导向作用支承或导向作用2. 外圆表面的技术要求外圆表面的技术要求 配合面配合面IT6IT6IT7IT7，一般面自由公差一般面自由公差与箱体或支架上的孔配合与箱体或支架上的孔配合（过盈（过盈 、过渡）起支承作用。、过渡）起支承作用。端面端面：有些套筒的端面，：有些套筒的端面，定位或支承轴向载荷定位或支承轴向载荷2021-10-29233.3.表面粗糙度：内孔表面粗糙度：内孔Ra:0.16Ra:0.162.5um2.5um， 外圆外圆Ra：0.630.635 5umum6.2.2 6.2.2 盘套类零件的技术条件分析盘套类零件的技术条件

16、分析4. 4. 孔与外圆的孔与外圆的形状精度形状精度：孔径公差之内，精密轴：孔径公差之内，精密轴 套控制在孔径公差的套控制在孔径公差的1/31/31/21/2，或更小，或更小5. 5. 孔与外圆的孔与外圆的位置精度：位置精度：0.010.010.050.05mmmm 承受轴向载荷或工作中作为定位面的端面：承受轴向载荷或工作中作为定位面的端面：端面与内孔和外圆的垂直度：端面与内孔和外圆的垂直度：0.020.020.050.05mmmm2021-10-29246.2.2 6.2.2 盘套类零件的技术条件分析盘套类零件的技术条件分析1). 1). 孔与外圆的同轴度及孔轴与端面的垂直度孔与外圆的同轴度

17、及孔轴与端面的垂直度2). 2). 保证其位置精度常采用以下三种方法保证其位置精度常采用以下三种方法 在加工时，为了保证套筒表面位置精度，在加工时，为了保证套筒表面位置精度，常采用一次装夹完成内外圆和端面的加常采用一次装夹完成内外圆和端面的加工；即工；即“一刀落一刀落” 也可以先加工孔，再以孔为精基准用心也可以先加工孔，再以孔为精基准用心轴定位加工外圆；轴定位加工外圆； 同样也可以先加工外圆，再以外圆为精同样也可以先加工外圆，再以外圆为精基准用弹性夹头、软三爪等定心夹具装基准用弹性夹头、软三爪等定心夹具装夹加工内孔。夹加工内孔。机械工程学院 机械制造基础25短套加工短套加工2021-10-29

18、26 图示为某液压缸零件图，生产纲领为成批生图示为某液压缸零件图，生产纲领为成批生产。产。 液压缸属长套筒类零件，与前述短套类零件在液压缸属长套筒类零件，与前述短套类零件在加工方法及工件安装方式上都有较大差别。该加工方法及工件安装方式上都有较大差别。该液液压缸内孔与活塞相配压缸内孔与活塞相配，因此，因此表面粗糙度、形状及表面粗糙度、形状及位置精度要求都较高位置精度要求都较高。毛坯可选用无缝钢管，如。毛坯可选用无缝钢管，如果为铸件，其组织应紧密，无砂眼、针孔及疏松果为铸件，其组织应紧密，无砂眼、针孔及疏松缺陷。必要时要用泵验漏。缺陷。必要时要用泵验漏。 2021-10-2927 该液压缸内孔的表

19、面质量要求很高，内孔精加工该液压缸内孔的表面质量要求很高，内孔精加工后需滚压。也有不少套筒类零件以精细镗、珩磨、研后需滚压。也有不少套筒类零件以精细镗、珩磨、研磨等精密加工作为最终工序。内孔经滚压后，尺寸误磨等精密加工作为最终工序。内孔经滚压后，尺寸误差在差在 0.01mm 以内，表面粗糙度为以内，表面粗糙度为 Ra0.16 或更小，或更小，且表面经硬化后更为耐磨。但是目前且表面经硬化后更为耐磨。但是目前对铸造液压缸尚对铸造液压缸尚未采用滚压工艺，原因未采用滚压工艺，原因是铸件表面的缺陷是铸件表面的缺陷 ( 如疏松、如疏松、气孔、砂眼、硬度不均匀等气孔、砂眼、硬度不均匀等 ) ，哪怕是很微小，

20、都对，哪怕是很微小，都对滚压有很大影响，会导致滚压加工产生适得其反的效滚压有很大影响，会导致滚压加工产生适得其反的效果。果。2021-10-2928液液压压缸缸加加工工2021-10-29296.2.3 6.2.3 盘套类零件加工的主要工艺问题盘套类零件加工的主要工艺问题保证内外圆的相互位置精度和防止变形保证内外圆的相互位置精度和防止变形1. 1. 保证相互位置精度保证相互位置精度 （1 1）在一次安装中加工内外圆表面和端面）在一次安装中加工内外圆表面和端面（2 2）全部加工分在几次安装中进行，先加工孔，）全部加工分在几次安装中进行，先加工孔，后以孔为定位基准加工外圆后以孔为定位基准加工外圆（

21、3 3）全部加工分在几次安装中进行，先加工外圆，）全部加工分在几次安装中进行，先加工外圆，后以外圆表面为定位基准加工内孔后以外圆表面为定位基准加工内孔2021-10-29302021-10-29312021-10-29322. 2. 防止变形的方法防止变形的方法 （1 1）减小夹紧力对变形的影响）减小夹紧力对变形的影响（2 2）减小切削力对变形的影响）减小切削力对变形的影响（3 3）减小热处理变形引起的误差）减小热处理变形引起的误差一步将热处理安排在粗精加工之间，从而在一步将热处理安排在粗精加工之间，从而在精加工中纠正热处理变形。精加工中纠正热处理变形。a. a. 夹紧力不宜集中于工件的某一部

22、分夹紧力不宜集中于工件的某一部分b. b. 采用轴向夹紧工件的夹具采用轴向夹紧工件的夹具c. c. 工件上作出加强刚性的辅助凸边工件上作出加强刚性的辅助凸边思考题思考题 为加工为加工某衬套某衬套，零件毛坯为圆棒料，材料为，零件毛坯为圆棒料，材料为40Cr，短衬套长度为，短衬套长度为50mm，内孔，内孔 50H6，外圆外圆 85h6，外圆和内孔的表面粗糙度，外圆和内孔的表面粗糙度Ra都都为为0.1( m)。要求热处理为调质，内孔表面淬。要求热处理为调质，内孔表面淬火，生产数量为火，生产数量为10000件，试确定其工艺路线件，试确定其工艺路线和加工方案（说明热处理安排的位置）。和加工方案（说明热处

23、理安排的位置）。机械工程学院 机械制造基础33下料切断、粗车端面和外圆（并调头）、调质、半下料切断、粗车端面和外圆（并调头）、调质、半精车外圆、钻孔、扩孔、镗孔、精车外圆、钻孔、扩孔、镗孔、精车外圆、精车外圆、内孔表内孔表面高频淬火、面高频淬火、粗磨内孔、粗磨内孔、粗磨外圆、精磨外圆、珩粗磨外圆、精磨外圆、珩磨内孔磨内孔2021-10-29346.3 6.3 箱体支架类零件加工箱体支架类零件加工6.3.1 概述概述箱体支架类零件结构特点箱体支架类零件结构特点结构较复杂，加工表面多，相互位置精度要求高。结构较复杂，加工表面多，相互位置精度要求高。2021-10-2935技术要求技术要求（1 1）

24、支承孔要求较高：尺寸）支承孔要求较高：尺寸IT6IT6、IT7, IT7, 圆度圆度 0.0060.006.00.00mmmm及前后主轴孔同轴度要求及前后主轴孔同轴度要求（2 2）支承孔之间中心距、位置精度影响支承件的）支承孔之间中心距、位置精度影响支承件的使用使用（3 3）主要平面精度）主要平面精度（4 4）主要平面与支承孔的位置精度）主要平面与支承孔的位置精度2021-10-2936t 毛坯与材料毛坯与材料通常为铸件或焊接件，焊接件的材料常为低碳钢通常为铸件或焊接件，焊接件的材料常为低碳钢6.3.2 箱体支架类零件加工过程箱体支架类零件加工过程u结构工艺性结构工艺性技术要求最高的是主轴支承

25、孔技术要求最高的是主轴支承孔VI6，尺寸尺寸精度精度IT6,圆度公差为圆度公差为0.0060.000.00mmmm，RaRa为为0.80.80.40.4um,um,轴承孔的止推端面圆跳动量不大于轴承孔的止推端面圆跳动量不大于0.0060.006mm.mm.u定位精基准：基准重合、互为基准、定位稳定定位精基准：基准重合、互为基准、定位稳定可靠（以较大平面作统一基准）可靠（以较大平面作统一基准） 单件生产时：以装配基准为基准，底面单件生产时：以装配基准为基准，底面G和导向面和导向面N：基准重合但中间导向支承架悬空，刚度差。（见基准重合但中间导向支承架悬空，刚度差。（见图）图） 批量生产时：一面两孔

26、，顶面批量生产时：一面两孔，顶面R和导向面和导向面N：基准基准不重合但夹具刚度好。（见图不重合但夹具刚度好。（见图4.48）2021-10-29371. 1. 工艺路线的安排工艺路线的安排6.3.3 6.3.3 箱体零件加工工艺分析箱体零件加工工艺分析 工艺关键问题：箱体中主要孔的加工精度、工艺关键问题：箱体中主要孔的加工精度、孔系加工精度孔系加工精度（1 1）工件的时效处理）工件的时效处理 一般精度要求的箱体，可利用粗、精加工工一般精度要求的箱体，可利用粗、精加工工序之间的自然停放和运输时间，得到自然时效的序之间的自然停放和运输时间，得到自然时效的效果。但自然时效需要的时间较长，否则会影响效

27、果。但自然时效需要的时间较长，否则会影响箱体精度的稳定性。箱体精度的稳定性。 对于特别精密的箱体，在粗加工和精加工工对于特别精密的箱体，在粗加工和精加工工序间还应安排一次人工时效，迅速充分地消除内序间还应安排一次人工时效，迅速充分地消除内应力，提高精度的稳定性。应力，提高精度的稳定性。机械工程学院 机械制造基础386.3.3 孔系的加工孔系的加工 箱体上一系列又相互位置要求的孔，合箱体上一系列又相互位置要求的孔，合称孔系。根据位置关系不同分为：称孔系。根据位置关系不同分为：平行孔系平行孔系同轴孔系同轴孔系交叉孔系交叉孔系孔系的加工孔系的加工机械工程学院 机械制造基础396.4.3 齿轮的齿形加工齿轮的齿形加工1)成形法齿形加工