轴类零件加工工艺分析与设计

1、机械制造技术工作项目之一：机械制造技术工作项目之一：轴类零件的加工工艺分析与设计轴类零件的加工工艺分析与设计机械制造技术工作项目之一：机械制造技术工作项目之一：轴类零件的加工工艺分析与设计轴类零件的加工工艺分析与设计1.1 轴类零件的功用与结构轴类零件的功用与结构v轴是组成机械的重要零件，也是机械加工中常见的典型零件之一。它支轴是组成机械的重要零件，也是机械加工中常见的典型零件之一。它支撑着其它转动件回转并传递扭矩，同时又通过轴承与机器的机架连接。撑着其它转动件回转并传递扭矩，同时又通过轴承与机器的机架连接。 v v轴类零件是旋转零件，其长度大于直径，由外圆柱面、圆锥面、内孔、轴类零件是旋转零

2、件，其长度大于直径，由外圆柱面、圆锥面、内孔、螺纹及相应端面所组成。加工表面通常除了内外圆表面、圆锥面、螺纹、螺纹及相应端面所组成。加工表面通常除了内外圆表面、圆锥面、螺纹、端面外，还有花键、键槽、横向孔、沟槽等。端面外，还有花键、键槽、横向孔、沟槽等。 1.2 轴类零件的技术要求轴类零件的技术要求以平面为基准的平行度公差带以平面为基准的平行度公差带以轴线为基准的以轴线为基准的 垂直度公差带垂直度公差带同轴度公差带同轴度公差带(1)一般形状公差应比位置公差小：一般形状公差应比位置公差小：同一要素上给定的形状公差值应小于位置公差值。同一要素上给定的形状公差值应小于位置公差值。如同一平面上，平面度

3、公差值应小于该平面对基准的如同一平面上，平面度公差值应小于该平面对基准的平行度公差值。平行度公差值。(2)表面粗糙度与形状公差的大概的比例关系：表面粗糙度与形状公差的大概的比例关系：通常，表面粗糙度的通常，表面粗糙度的Ra值可取为形状公差值的值可取为形状公差值的(20%25%)。1.2 轴类零件的技术要求轴类零件的技术要求v(1)加工精度加工精度 v1)尺寸精度尺寸精度 轴类零件的尺寸精度主要指轴的直径尺轴类零件的尺寸精度主要指轴的直径尺寸精度和轴长尺寸精寸精度和轴长尺寸精 度。度。v按使用要求，主要轴颈直径尺寸精度通常为按使用要求，主要轴颈直径尺寸精度通常为IT6-IT9级，精密的轴颈也可达

4、级，精密的轴颈也可达IT5级。级。v2)几何精度几何精度 v轴类零件一般是用两个轴颈支撑在轴承上，轴类零件一般是用两个轴颈支撑在轴承上，这两个轴颈称为支撑轴颈，也是轴的装配基这两个轴颈称为支撑轴颈，也是轴的装配基准。准。v对于一般精度的轴颈，几何形状误差应限制对于一般精度的轴颈，几何形状误差应限制在直径公差范围内，要求高时，应在零件图在直径公差范围内，要求高时，应在零件图样上另行规定其允许的公差值。样上另行规定其允许的公差值。v3)相互位置精度相互位置精度 v轴类零件中的配合轴颈（装配传动件的轴颈）相对轴类零件中的配合轴颈（装配传动件的轴颈）相对于支撑轴颈间的同轴度是其相互位置精度的普遍要于支

5、撑轴颈间的同轴度是其相互位置精度的普遍要求。求。v通常普通精度的轴，配合精度对支撑轴颈的径向圆通常普通精度的轴，配合精度对支撑轴颈的径向圆跳动一般为跳动一般为0.01-0.03mm，高精度轴为，高精度轴为0.001-0.005mm。v(2)表面粗糙度表面粗糙度 v 根据机械的精密程度，运转速度的高低，根据机械的精密程度，运转速度的高低，轴类零件表面粗糙度要求也不相同。轴类零件表面粗糙度要求也不相同。v一般情况下，支撑轴颈的表面粗糙度一般情况下，支撑轴颈的表面粗糙度 Ra值为值为0.63-0.16 m ；配合轴颈的表面粗糙度；配合轴颈的表面粗糙度Ra值值为为2.5-0.63 m 任务任务2：分析

6、零件图，确定支撑轴颈的公差尺寸。：分析零件图，确定支撑轴颈的公差尺寸。 选择加工、测量所用的刀具和量具。选择加工、测量所用的刀具和量具。 零件机械加工时，哪些要素应着重保障？零件机械加工时，哪些要素应着重保障？1.3 轴类零件的材料和毛坯轴类零件的材料和毛坯v常用的轴类零件材料有常用的轴类零件材料有 35、45、50优质碳素钢优质碳素钢v对于受载荷较小或不太重要的轴也可用对于受载荷较小或不太重要的轴也可用Q235、Q255v轴向尺寸、重量受限制或者某些有特殊要求的可采用合金钢轴向尺寸、重量受限制或者某些有特殊要求的可采用合金钢v40Cr经调质处理后具有较好的综合力学性能经调质处理后具有较好的综

7、合力学性能v若是在高速、重载条件下工作的轴类零件，选用若是在高速、重载条件下工作的轴类零件，选用20Cr、20CrMnTi、20Mn2B等低碳钢或等低碳钢或38CrMoA1A渗碳钢渗碳钢 (2) 轴类零件的毛坯轴类零件的毛坯v轴类零件的毛坯常见的有型材（圆棒料）和轴类零件的毛坯常见的有型材（圆棒料）和锻件。锻件。v大型的，外形结构复杂的轴也可采用铸件。大型的，外形结构复杂的轴也可采用铸件。v内燃机中的曲轴一般均采用铸件毛坯。内燃机中的曲轴一般均采用铸件毛坯。工件材料的切削加工性分级切削加工性分级高锰钢、不锈钢是常用的难加工材料高锰钢、不锈钢是常用的难加工材料。改善改善工件工件材料切削加工性的途

8、径材料切削加工性的途径v1.进行适当的热处理进行适当的热处理v将工件材料进行适当的热处理是改善材料切削加工性的主要措施。将工件材料进行适当的热处理是改善材料切削加工性的主要措施。v对于性质很软、塑性很高的低碳钢对于性质很软、塑性很高的低碳钢,加工时不易断屑、容易硬化。加工时不易断屑、容易硬化。v往往采用正火的办法往往采用正火的办法,提高其强度和硬度、降低韧性提高其强度和硬度、降低韧性,从而改善其切削加从而改善其切削加工性。工性。v对于硬度很高的高碳工具钢对于硬度很高的高碳工具钢,加工时刀具极易磨损。可以采用球化退火的加工时刀具极易磨损。可以采用球化退火的办法办法,降低其硬度降低其硬度,从而改善

9、其切削加工性。从而改善其切削加工性。v 2.改变加工条件改变加工条件v 合理选择刀具材料、刀具几何参数、切削用量也是改善材料切削加合理选择刀具材料、刀具几何参数、切削用量也是改善材料切削加工性的有效措施。工性的有效措施。v1.4 外圆表面的加工方法和加工方案外圆表面的加工方法和加工方案v1、外圆表面的加工方法及加工精度外圆表面的加工方法及加工精度 v外圆表面常用的机械加工方法有车削、磨削和各种光整加工方法。外圆表面常用的机械加工方法有车削、磨削和各种光整加工方法。v车削加工是外圆表面最经济有效的加工方法，但就其经济精度来说，一车削加工是外圆表面最经济有效的加工方法，但就其经济精度来说，一般适于

10、作为外圆表面粗加工和半精加工方法；般适于作为外圆表面粗加工和半精加工方法；v磨削加工是外圆表面主要精加工方法，特别适用于各种高硬度和淬火后磨削加工是外圆表面主要精加工方法，特别适用于各种高硬度和淬火后的零件精加工；的零件精加工；v光整加工是精加工后进行的超精密加工方法（如滚压、抛光、研磨等），光整加工是精加工后进行的超精密加工方法（如滚压、抛光、研磨等），适用于某些精度和表面质量要求很高的零件。适用于某些精度和表面质量要求很高的零件。第二节第二节 外圆表面加工外圆表面加工一、外圆表面的车削加工一、外圆表面的车削加工1、加工方法、加工方法1)粗车粗车主要任务主要任务：以去除余量为目的，以提高生产

11、率为目：以去除余量为目的，以提高生产率为目标。标。切削用量切削用量：背吃刀量和进给量较大，切削速度较低；背吃刀量和进给量较大，切削速度较低；刀具参数刀具参数：主偏角较大，前、后角较小，刃倾角为主偏角较大，前、后角较小，刃倾角为负值负值加工精度加工精度：IT12-11，Ra50-12.5返回返回2) 精车精车主要任务主要任务：保证加工精度和表面质量。：保证加工精度和表面质量。切削用量切削用量：背吃刀量和进给量较小，背吃刀量和进给量较小，切削速度切削速度较高；较高；刀具参数刀具参数：前、后角较大，刃倾角为前、后角较大，刃倾角为正值；正值；加工精度加工精度：IT8-7(6)，Ra1.6-0.8返回返

12、回3) 精细车精细车 主要任务主要任务：以提高加工精度和表面质量为主：以提高加工精度和表面质量为主要任务。要任务。切削用量切削用量：背吃刀量和进给量极小，切削速背吃刀量和进给量极小，切削速度很高；度很高；刀具参数刀具参数：一般采用立方氮化硼、金刚石等一般采用立方氮化硼、金刚石等超硬材料刀具进行加工。超硬材料刀具进行加工。加工精度加工精度：IT6级以上，级以上，Ra0.4-0.05用途用途：多用于有色金属工件的精密加工。多用于有色金属工件的精密加工。返回返回二、外圆表面的磨削加工二、外圆表面的磨削加工1、加工方法、加工方法1) 工件有中心支承的外圆磨削工件有中心支承的外圆磨削纵向进给磨削纵向进给

13、磨削特点特点：磨削精度较高，表面粗糙度较小，生产率较低磨削精度较高，表面粗糙度较小，生产率较低适用适用：单件小批量生产中磨削较长的外圆表面：单件小批量生产中磨削较长的外圆表面横向进给磨削横向进给磨削 ( 切入磨法切入磨法 )特点特点：加工精度低，表面粗糙度较大，生产率较高：加工精度低，表面粗糙度较大，生产率较高适用适用：大批大量生产中加工刚性较好的工件外圆表面成形：大批大量生产中加工刚性较好的工件外圆表面成形表面。表面。返回返回 2) 工件无中心支承的外圆磨削（无心磨削）工件无中心支承的外圆磨削（无心磨削）返回返回2、外圆磨削的尺寸控制、外圆磨削的尺寸控制：加工过程中主动测量。加工过程中主动测

14、量。 3、外圆磨削加工的工艺特点及应用范围、外圆磨削加工的工艺特点及应用范围 工艺特点：工艺特点：磨粒硬度高，能加工一般金属切削刀具所不能加工的工件磨粒硬度高，能加工一般金属切削刀具所不能加工的工件表面；表面；能切除极薄极细的切屑，修正误差的能力强，加工精度高，能切除极薄极细的切屑，修正误差的能力强，加工精度高，表面粗糙度较小。表面粗糙度较小。应用范围应用范围：广泛用于精加工，但不适于加工塑性较大的材料。广泛用于精加工，但不适于加工塑性较大的材料。 新形高速磨削和高效磨削得到发展。新形高速磨削和高效磨削得到发展。返回返回三、外圆表面的精整、光整加工三、外圆表面的精整、光整加工定义定义：精加工后

15、，从工件表面上不切除或切除极精加工后，从工件表面上不切除或切除极薄金属层，用以提高加工表面的尺寸和形状精度、薄金属层，用以提高加工表面的尺寸和形状精度、减小表面粗糙度或用以强化表面的加工方法。减小表面粗糙度或用以强化表面的加工方法。目的目的：减小表面粗糙度。（提高尺寸精度和形状：减小表面粗糙度。（提高尺寸精度和形状精度）精度）分类分类：研磨、超精加工、滚压、抛光：研磨、超精加工、滚压、抛光返回返回1、研磨、研磨1）原理原理2) 研具研具：比工件材料软，常用硬度为：比工件材料软，常用硬度为120-160HBS的铸铁的铸铁 3) 研磨剂研磨剂：磨料、研磨液、表面活性物质磨料、研磨液、表面活性物质

16、磨料磨料：刚玉、碳化硅、碳化硼等。：刚玉、碳化硅、碳化硼等。 研磨液研磨液：煤油、汽油、机油、工业甘油等；：煤油、汽油、机油、工业甘油等； 表面活性物质表面活性物质：油酸、硬脂酸：油酸、硬脂酸返回返回 4)分类分类：手工研磨、机械研磨：手工研磨、机械研磨5)工艺特点工艺特点：设备和研具简单、成本低、容易保证质量。具有较设备和研具简单、成本低、容易保证质量。具有较强的对强的对误差与缺陷的修正能力，能提高加工表面的尺误差与缺陷的修正能力，能提高加工表面的尺寸精度、形状精度和寸精度、形状精度和减小表面粗糙度。但不能提高位置减小表面粗糙度。但不能提高位置精度，生产率较低。精度，生产率较低。6)应用应用

17、：可加工钢、铸铁、硬质合金、光学玻璃、陶瓷：可加工钢、铸铁、硬质合金、光学玻璃、陶瓷等多种材料。等多种材料。返回返回2、超精加工、超精加工 1) 原理原理： 2）工艺特点工艺特点： 设备简单、自动化程度高、操作简便、设备简单、自动化程度高、操作简便、生产效率高。生产效率高。能减小表面粗糙度，但不能提高工件能减小表面粗糙度，但不能提高工件的加工精度。的加工精度。返回返回分析确定下列轴零件的加工方案分析确定下列轴零件的加工方案序序号号加工方法加工方法经济精度经济精度（公差等级（公差等级）经济粗糙度经济粗糙度Ra值值/ m适用范围适用范围1粗车粗车IT13-IT1150-12.5适用于淬火钢以外的各

18、适用于淬火钢以外的各种金属种金属2粗车粗车-半精车半精车IT10-IT86.3-3.23粗车粗车-半精车半精车-精车精车IT8-IT71.6-0.84粗车粗车-半精车半精车-精车精车-滚压滚压IT8-IT70.2-0.0255粗车粗车-半精车半精车-磨削磨削IT8-IT70.8-0.4主要用于淬火钢，也可主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不适用于未淬火钢，但不适用于有色金属用于有色金属6粗车粗车-半精车半精车-粗磨粗磨-精磨精磨IT7-IT60.4-0.17粗车粗车-半精车半精车-粗磨粗磨-精磨精磨-超精超精加工（或轮式超精磨）加工（或轮式超精磨）IT50.1-0.012（或（或Rz 0.1

19、）8粗车粗车-半精车半精车-精车精车-精细车精细车（金刚车）（金刚车）IT7-IT60.4-0.025主要用于要求较高的有主要用于要求较高的有色金属色金属9粗车粗车-半精车半精车-粗磨粗磨-精磨精磨-超精超精磨（或镜面磨）磨（或镜面磨）IT5以上以上0.025-0.006（或（或Rz 0.1）极高精度的外圆加工极高精度的外圆加工10粗车粗车-半精车半精车-粗磨粗磨-精磨精磨-研磨研磨IT5以上以上012 （或（或 Rz 0.1） 外圆表面加工方案外圆表面加工方案 车削加工方案的确定车削加工方案的确定v一般根据零件的一般根据零件的加工精度、表面粗糙度加工精度、表面粗糙度、材料、结构形状、尺寸及生

20、产、材料、结构形状、尺寸及生产类型确定零件表面的车削加工方法及加工方案。类型确定零件表面的车削加工方法及加工方案。v(1)加工精度为加工精度为IT7IT8级、级、Ra0.81.6m的除淬火钢以外的常用金属，的除淬火钢以外的常用金属，可采用普通型数控可采用普通型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案加工。车床，按粗车、半精车、精车的方案加工。 v (2)加工精度为加工精度为IT5IT6级、级、Ra0.20.63m的除淬火钢以外的常用金属，的除淬火钢以外的常用金属，按粗车、半精车、精车、细车的方案加工。按粗车、半精车、精车、细车的方案加工。 v (3)加工精度高于加工精度高于IT5级、级、Ra60m

21、/min)60m/min)切削时，切削温度较高，切削时，切削温度较高，这两种情况的摩擦系数均较小，故不易形成积屑瘤。这两种情况的摩擦系数均较小，故不易形成积屑瘤。中速中速( (v vc20m/min)c20m/min)时，积屑瘤的高度达到最大值。时，积屑瘤的高度达到最大值。5 5 切屑的类型与控制切屑的类型与控制形成条件影响名称名称简图形态变形带状带状，底面光滑，底面光滑，背面呈毛茸状，背面呈毛茸状节状节状，底面光滑有裂，底面光滑有裂纹，背面呈锯齿状纹，背面呈锯齿状粒状粒状不规则不规则块状块状颗粒颗粒剪切滑移尚未达剪切滑移尚未达到断裂程度到断裂程度局部剪切应力达到断局部剪切应力达到断裂强度裂强

22、度剪切应力完全达剪切应力完全达到断裂强度到断裂强度未经塑性变形即未经塑性变形即被挤裂被挤裂切削塑性材料，切削塑性材料，速度高，切削厚速度高，切削厚度小度小 前角大前角大加工塑性材料，加工塑性材料，切削速度较低，切削速度较低，进给量较大，进给量较大， 刀具前角较小刀具前角较小工件材料硬度较工件材料硬度较高，韧性较低，高，韧性较低，切削速度较低切削速度较低加工硬脆材料，加工硬脆材料， 刀具前角较小刀具前角较小切削过程平稳，切削过程平稳，表面粗糙度小，表面粗糙度小， 妨碍切削工作，妨碍切削工作，应设法断屑应设法断屑切削过程欠平稳，切削过程欠平稳，表面粗糙度欠佳表面粗糙度欠佳切削力波动较大，切削力波动

23、较大，切削过程不平稳，切削过程不平稳，表面粗糙度不佳表面粗糙度不佳切削力波动大，有切削力波动大，有冲击，表面粗糙度冲击，表面粗糙度恶劣，易崩刀恶劣，易崩刀带状切屑带状切屑挤裂切屑挤裂切屑单元切屑单元切屑崩碎切屑崩碎切屑切屑类型及形成条件切屑类型及形成条件切屑的类型与控制切屑的类型与控制带状切屑节状切屑粒状切屑崩碎切屑图3-6 切屑形态照片切屑的类型与控制切屑的类型与控制v 为使切削过程正常进行和保证已加工表面质量，应使切为使切削过程正常进行和保证已加工表面质量，应使切屑卷曲和折断。屑卷曲和折断。v 切屑的卷曲是切屑基本变形或经过卷屑槽使之产生附加切屑的卷曲是切屑基本变形或经过卷屑槽使之产生附加

24、变形的结果（图变形的结果（图3-7）图3-7 切屑的卷曲图3-8 断屑的产生v断屑是对已变形的切屑再附加一次变形（常需有断屑装置，断屑是对已变形的切屑再附加一次变形（常需有断屑装置，图图3-8）切削用量的合理选择切削用量的合理选择1.1.切削深度切削深度a ap p 尽可能一次切除全部余量，余量过大时可分尽可能一次切除全部余量，余量过大时可分2 2次走刀次走刀，第一次取，第一次取2/32/33/4 3/4 2.2.进给量进给量f f粗切时根据工艺系统强度和刚度确定粗切时根据工艺系统强度和刚度确定( (计算或查表计算或查表) )精切时根据加工表面粗糙度要求确定精切时根据加工表面粗糙度要求确定(

25、(计算或查表计算或查表) )3.3.切削速度切削速度v v 根据规定的刀具耐用度确定根据规定的刀具耐用度确定( (计算或查表计算或查表) )切削用量的合理选择切削用量的合理选择切削切削用量用量选择原则选择原则选择依据选择依据工件材料工件材料加工性质与加工要求加工性质与加工要求切削条件切削条件背吃背吃刀量刀量ap首先根据加工首先根据加工余量和加工系余量和加工系统刚性选择。统刚性选择。尽可能大尽可能大表层硬，表层硬，ap应超过硬层应超过硬层厚度，以免厚度，以免刀尖磨损。刀尖磨损。粗加工时，一次走刀尽可能粗加工时，一次走刀尽可能切除全部余量；半精加工时切除全部余量；半精加工时取取0.52mm；精加工

26、时取；精加工时取0.10.4mm进给进给量量f其次根据机床其次根据机床动力和刚性或动力和刚性或加工表面质量加工表面质量要求，要求，f尽量大。尽量大。加工精度和表面质量要求高加工精度和表面质量要求高时，时，f宜小。查表选取宜小。查表选取工艺系统刚工艺系统刚度好时取大。度好时取大。切削切削速度速度Vc最后利用手册最后利用手册查取或根据刀查取或根据刀具耐用度用公具耐用度用公式计算式计算Vc。强度硬度高强度硬度高时，时，Vc应较应较低低粗加工时粗加工时ap和和f较大，较大，Vc应应小，精加工时小，精加工时相反，相反，应尽量应尽量避开积屑瘤和鳞刺产生区域。避开积屑瘤和鳞刺产生区域。刀具材料的刀具材料的切

27、削性能好切削性能好时时Vc大。大。切削液的合理选择切削液的合理选择切削液的作用切削液的作用1. 冷却，降低切削温度；冷却，降低切削温度；冷却快慢：水、乳化液、油冷却快慢：水、乳化液、油2. 润滑，减少摩擦，提高刀具寿命，提高加工质润滑，减少摩擦，提高刀具寿命，提高加工质量；量；切削液在切屑、工件与刀具界面之间形成边界切削液在切屑、工件与刀具界面之间形成边界润滑润滑3. 清洗与防锈。清洗与防锈。切削液的合理选择切削液的合理选择切削液的选用切削液的选用1. 水溶液，主要起冷却作用。水溶液，主要起冷却作用。2. 切削油，主要起润滑作用。切削油，主要起润滑作用。3. 乳化液乳化液，使用较广，由乳化剂加

28、水配制而成。含，使用较广，由乳化剂加水配制而成。含水多的主要起冷却作用，用于粗加工和磨削，浓水多的主要起冷却作用，用于粗加工和磨削，浓度高的主要起润滑作用，适于精加工。度高的主要起润滑作用，适于精加工。4. 极压切削油和极压乳化液。极压切削油和极压乳化液。车削刀具车削刀具车刀的种类和用途车刀的种类和用途刀具的种类刀具的种类2、刀具类型刀具类型：（1）按进刀方向：左、右、中间进刀；）按进刀方向：左、右、中间进刀；（2）按加工位置：内孔、外圆、端面；）按加工位置：内孔、外圆、端面；（3）按加工形状：槽、螺纹、仿形。）按加工形状：槽、螺纹、仿形。车刀内孔用车刀内孔用项目任务项目任务5：金属切削机床基

29、本知识金属切削机床基本知识每个组又分10个系，组别、系别代号用09表示。前一位表示组别，后一位表示系别。类别车床钻床镗床磨床齿轮加工机床螺纹加工机床铣床刨插床拉床锯床其他机床特种加工机床代号CZTM2M3MYSXBLGQ读音车钻 镗磨磨磨牙 丝 铣 刨 拉割其表2-1 机床的类别代号通通用用特特性性高高精精度度精精密密自自动动半半自自动动数数控控加加工工中中心心仿仿型型轻轻型型加加重重型型简简式式或或经经济济型型柔柔性性加加工工单单元元数数显显高高速速代号代号 GMZBKHFQCJRXS读音读音 高高 密密 自自 半半 控控 换换 仿仿 轻轻 重重 简简 柔柔 显显 速速表2-3 通用特性代号

30、机床的分类与型号机床的分类与型号用主参数或第二主参数值的1/10或1/100表示按A、B、C的顺序选用例如例如CA6140型卧式车床的代号意义为：型卧式车床的代号意义为： C A 6 1 40主参数（最大车削直径主参数（最大车削直径400mm)系别代号（卧式车床系）系别代号（卧式车床系）组别代号（落地及卧式车床组）组别代号（落地及卧式车床组）结构特性代号（结构不同）结构特性代号（结构不同）类别代号类别代号机床的分类与型号机床的分类与型号主参数基本参数尺寸参数运动参数动力参数主要技术参数1. 尺寸参数尺寸参数指机床的主要结构尺寸，表示机床的加工范围，指机床的主要结构尺寸，表示机床的加工范围，包括

31、主参数、第二主参数和其他参数。包括主参数、第二主参数和其他参数。2. 运动参数运动参数 指机床执行件运动速度。指机床执行件运动速度。 回转运动机床，为主轴的回转运动机床，为主轴的最高、最低转速最高、最低转速n(r/min)； 直线运动机床，为工作台或滑枕直线运动机床，为工作台或滑枕每分钟往返次数每分钟往返次数； 进给运动的进给运动的最大、最小进给量。最大、最小进给量。3. 动力参数动力参数 指驱动机床运动的电动机功率指驱动机床运动的电动机功率。 应根据切削用量和传动系统的效率来确定。应根据切削用量和传动系统的效率来确定。4. 精度参数精度参数 如主轴回转精度、工作台定位精度等。如主轴回转精度、

32、工作台定位精度等。 机床的分类与型号机床的分类与型号表2-4 常用机床的主参数和第二主参数机床机床主参数名称主参数名称折算系数折算系数第二主参数第二主参数卧式车床最大工件回转直径1/10最大工件长度立式车床最大车削直径1/100最大工件高度摇臂钻床最大钻孔直径1/1最大跨距卧式镗铣床镗轴直径1/10坐标镗床工作台面宽度1/10工作台面长度外圆磨床最大磨削直径1/10最大磨削长度内圆磨床最大磨削孔径1/10最大磨削深度矩台平面磨床工作台面宽度1/10工作台面长度齿轮加工机床最大工件直径1/10最大模数龙门铣床工作台面宽度1/100工作台面长度升降台铣床工作台面宽度1/10工作台面长度龙门刨床最大

33、刨削宽度1/100最大刨削长度插床及刨床插及刨削最大长度1/10拉床额定拉力（t）1/1最大行程机床的分类与型号机床的分类与型号XZn1主轴箱主轴箱2夹盘夹盘3刀架刀架4后顶尖后顶尖 5尾座尾座6床身床身7光杠光杠8丝杠丝杠9溜板箱溜板箱10底座底座11进给箱进给箱 nXYZ图2-41 立式加工中心1床身 2滑座 3工作台 4立柱 5数控柜 6机械手 7刀库 8主轴箱 9驱动电柜 10操纵面板 图2-8 定位支座零件 图2-9a 支座零件第1工序（车削）图2-9b 支座零件第1工序（钻孔）图2-9c 支座零件第3工序（钻、锪 4 分布孔）图2-9c 支座零件第3工序（钻、锪 4 分布孔）图2-

34、9d 支座零件第4工序（磨内孔、端面）图2-9e 支座零件第5工序（磨外圆、台阶面） 装夹又称安装，包括定位和夹紧两项内容。 使工件在机床或夹具上占有正确位置 对工件施加一定的外力，使其已确定的位置在加工过程中保持不变 图2-10 直接找正安装flash毛坯孔加工线找正线 图2-11 划线找正安装flash图2-12 工件在夹具上装夹（滚齿夹具）图 2-13 六点定位原理XZY 要确定其空间位置，就需要限制其 6 个自由度 将 6 个支承抽象为6个“点”，6个点限制了工件的6 个自由度，这就是六点定位原理。 任何一个物体在空间直角坐标系中都有 6 个自由度用 表示cbaZYX,图 2-14 工

35、件以平面3点定位XYZ 与理论力学、机构学自由度概念差别 位置不定度 夹紧与定位概念分开 工件、夹具是弹性体 ：“点”的含义 对自由度的限制，与实际接触点不同 工件的6个自由度均被限制，称为完全定位。工件6个自由度中有1个或几个自由度未被限制，称为不完全定位。 图2-16 欠定位示例XZYa）b）BB B （桌子与三角架）图2-17 过定位分析 4A0.02 A间隙配合刚性心轴图2-22 过定位示例图2-22a 过定位引起夹紧变形图2-22b 过定位处理分析ZXYZXYZXYZXY图2-24 工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有支承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸台及

36、平面等。图2-24给出了平面定位的几种情况。ZXYZXY图2-25 工件以圆孔定位工件以圆孔定位多属于定心定位（定位基准为圆柱孔轴线）。常用定位元件是定位销和心轴。定位销有圆柱销、圆锥销、菱形销等形式；心轴有刚性心轴（又有过盈配合、间隙配合和小锥度心轴等）、弹性心轴之分。工件以圆孔定位所限制的自由度见图 2-25。XYZXYZXYZXYZXYZXYZ图2-26 工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位两种形式：定心定位和支承定位。工件以外圆柱面定心定位的情况与工件以圆孔定位的情况相仿（用套筒和卡盘代替心轴或柱销）。工件以外圆柱面支承定位的元件常采用V型块，短V型块限制2个自由度，长V型块（或两个短

37、V型块组合）限制4个自由度。XYZXYZXYZXYZXYZ除平面、圆孔、外圆柱面外，工件有时还可能以其它表面（如圆锥面、渐开线齿面、曲面等）定位。图2-27为工件以锥孔定位的例子，锥度心轴限制了除绕工件自身轴线转动外的 5个自由度。图2-27 工件以锥孔定位图2-29 定位误差HOAO1O2DW1）由于工件定位表面或夹具定位元件制作不准确引起的定位误差，称为基准位置误差，如图2-29所示例子。2）由于工件的工序基准与定位基准不重合而引起的定位误差，称为基准不重合误差。bDWa图2-30 由于基准不重合引起的定位误差工序基准 定位基准在采用调整法加工时，工件的定位误差实质上就是工序基准在加工尺寸

38、方向上的最大变动量。因此计算定位误差，首先要找出工序尺寸的工序基准，然后求其在工序尺寸方向上的最大变动量即可。项目任务项目任务7 7：机械加工工艺的分析与制定机械加工工艺的分析与制定一、零件一、零件( (产品）的生产过程产品）的生产过程 生产过程包括：1)1)原材料的运输、保管和准备；原材料的运输、保管和准备；2)2)生产的准备工作；生产的准备工作；3)3)毛坯的制造；毛坯的制造；4)4)零件的机械加工与热处理；零件的机械加工与热处理；5)5)零件装配成机器；零件装配成机器；6)6)机器的质量检查及运行试验；机器的质量检查及运行试验；7)7)机器的油漆、包装和入库。机器的油漆、包装和入库。2.

39、2.工艺过程工艺过程1)1)毛坯制造工艺过程毛坯制造工艺过程2)2)机械加工工艺过程机械加工工艺过程3)3)热处理工艺过程热处理工艺过程4)4)装配工艺过程装配工艺过程 二、机械加工工艺过程的组成二、机械加工工艺过程的组成1. 1. 工序工序 一个或一组工人在一个工作地（机一个或一组工人在一个工作地（机械设备）对同一个或同时对几个工件械设备）对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，称所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。为工序。 例：例：表7-1 单件小批生产的工艺过程工序号工 序 内 容设 备1 车一端面，钻中心孔*；调头，车另一端面，钻中心孔车床I2 车大外圆及倒角；调头，

40、车小外圆、切槽及倒角车床II3铣键槽、去毛刺铣 床表7-2 大批大量生产的工艺过程工序号工 序 内 容设 备1铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中心孔机床2 车大外圆及倒角车床 I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床5去毛刺钳工台图71 阶梯轴讨论：讨论：生产规模生产规模不同，工序不同，工序的划分不一的划分不一样。样。二、机械加工工艺过程的组成二、机械加工工艺过程的组成2. 2. 安装安装 工件经一次装夹后所完成的那一部工件经一次装夹后所完成的那一部分工序内容，称为安装。分工序内容，称为安装。 例：例：表7-1 单件小批生产的工艺过程工序号工 序 内 容设 备1 车一端面，钻中心孔*；

41、调头，车另一端面，钻中心孔车床I2 车大外圆及倒角；调头，车小外圆、切槽及倒角车床II3铣键槽、去毛刺铣 床表7-2 大批大量生产的工艺过程工序号工 序 内 容设 备1铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中心孔机床2 车大外圆及倒角车床 I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床5去毛刺钳工台图71 阶梯轴两次两次两次两次一次一次一次一次一次一次一次一次一次一次讨论：讨论：安装次数多安装次数多好还是少好？好还是少好？二、机械加工工艺过程的组成二、机械加工工艺过程的组成3. 3. 工步工步工步是指在加工表面和加工工具不工步是指在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分变的情况下，所

42、连续完成的那一部分工序内容。工序内容。 例：例：表7-1 单件小批生产的工艺过程工序号工 序 内 容设 备1 车一端面，钻中心孔*；调头，车另一端面，钻中心孔车床I2 车大外圆及倒角；调头，车小外圆、切槽及倒角车床II3铣键槽、去毛刺铣 床表7-2 大批大量生产的工艺过程工序号工 序 内 容设 备1铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中心孔机床2 车大外圆及倒角车床 I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床5去毛刺钳工台图71 阶梯轴四个四个五个五个一个一个两个两个三个三个两个两个一个一个二、机械加工工艺过程的组成二、机械加工工艺过程的组成4. 4. 走刀走刀在一个工步中，有时因所需切除的

43、在一个工步中，有时因所需切除的金属层较厚而不能一次切完，需分几金属层较厚而不能一次切完，需分几次切削，则每一次切削称为一次走刀。次切削，则每一次切削称为一次走刀。 二、机械加工工艺过程的组成二、机械加工工艺过程的组成5. 5. 工位工位 为了完成一定的工序内容，工件一次装为了完成一定的工序内容，工件一次装夹后，与夹具或设备的可动部分一起，相对夹后，与夹具或设备的可动部分一起，相对于刀具或设备的固定部分所占据的每一个位于刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置称为工位。置称为工位。 二、机械加工工艺过程的组成二、机械加工工艺过程的组成5. 5. 工位工位图73 在三个工位上钻、铰圆盘零件上的孔工件

44、机床夹具回转部分夹具固定部分分度机构例：例：三、生产纲领与生产类型三、生产纲领与生产类型1. 1. 生产纲领生产纲领 生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量。产量。零件在计划期一年中的生产纲领零件在计划期一年中的生产纲领N可按下式计算：可按下式计算： %)1%)(1 (baQnN式中式中 Q Q产品的年生产纲领，单位：台产品的年生产纲领，单位：台/ /年；年；n每台产品中所含零件的数量，单位：件每台产品中所含零件的数量，单位：件/台；台； a%备品率，对易损件应考虑一定数量的备品，以供用户修配的需要；备品率，对易损件应考虑一定数量的备品，以供用户修

45、配的需要； b%废品率。废品率。三、生产纲领与生产类型三、生产纲领与生产类型2. 2. 生产类型及其工艺特征生产类型及其工艺特征 生产类型是指企业（或车间、工段、班生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。组、工作地）生产专业化程度的分类。一般分为：一般分为：1 1）大量生产）大量生产2 2）成批生产）成批生产3 3）单件生产）单件生产 四、制定机械加工工艺规程的步骤四、制定机械加工工艺规程的步骤1.1.根据零件的生产纲领确定生产类型根据零件的生产纲领确定生产类型 2.2.对被加工零件进行工艺分析对被加工零件进行工艺分析 3.3.确定毛坯确定毛坯 4.4.拟定工艺路线

46、拟定工艺路线 什么是工艺路线？什么是工艺路线？工艺路线就是零件从毛坯到成品所经过工序的先后顺序。工艺路线就是零件从毛坯到成品所经过工序的先后顺序。 定位基准的选择定位基准的选择 表面加工方法的选择表面加工方法的选择 加工阶段的划分加工阶段的划分 工序顺序的安排工序顺序的安排 工序集中与分散的安排工序集中与分散的安排 五、制定机械加工工艺规程的步骤五、制定机械加工工艺规程的步骤1.1.根据零件的生产纲领确定生产类型根据零件的生产纲领确定生产类型 2.2.对被加工零件进行工艺分析对被加工零件进行工艺分析 3.3.确定毛坯确定毛坯 4.4.拟定工艺路线拟定工艺路线 5.5.确定各工序所用的设备和工艺

47、装备确定各工序所用的设备和工艺装备 6.6.确定加工余量、工序尺寸及公差确定加工余量、工序尺寸及公差7.7.确定切削用量及时间定额确定切削用量及时间定额8.8.填写工艺文件填写工艺文件 未经机械加工的表面作为定位基准。未经机械加工的表面作为定位基准。经过机械加工的表面作为定位基准。经过机械加工的表面作为定位基准。根据加工需要专门设计的定位基准。根据加工需要专门设计的定位基准。如轴的顶尖孔，壳体的工艺孔或工艺凸台等。如轴的顶尖孔，壳体的工艺孔或工艺凸台等。工艺凸台A向A一、定位基准的选择一、定位基准的选择定位基准定位基准粗基准粗基准精基准精基准用毛坯表面作用毛坯表面作的定位基准的定位基准用已经加

48、工过用已经加工过的表面作的定的表面作的定位基准位基准a a）b b）c c）保证相互位置要求原则保证相互位置要求原则若工件上加工面与不加若工件上加工面与不加工面的相互位置有要求，则应以不加工面为粗基准。工面的相互位置有要求，则应以不加工面为粗基准。 余量均匀分配原则余量均匀分配原则若工件某重要表面加工余量若工件某重要表面加工余量要求均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。要求均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。 粗基准选择比较床身粗基准选择比较工序1工序1工序2工序2 便于工件装夹原则便于工件装夹原则粗基准面尽可能平整、足够粗基准面尽可能平整、足够大。大。粗基准一般不重复使用原则粗基准一般

49、不重复使用原则 主轴箱零件精基准选择 基准重合原则基准重合原则选用被加工面的设计基准作选用被加工面的设计基准作为精基准。为精基准。基准统一原则基准统一原则各工序尽可能用同一个基准。各工序尽可能用同一个基准。有利于保证各加工面间的位置精度；有利于保证各加工面间的位置精度； 可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数。 互为基准原则互为基准原则轴径轴径锥孔主轴零件精基准选择二、加工方法的选择二、加工方法的选择选择加工方法应考虑的因素：1）各加工表面所要达到的加工技术要求；）各加工表面所要达到的加工技术要求；2）工件所用材料的性质、硬度和毛坯的质量；）工件所用

50、材料的性质、硬度和毛坯的质量；3）零件的结构形状和加工表面的尺寸；）零件的结构形状和加工表面的尺寸；4）生产类型；）生产类型；5）车间现有设备情况；）车间现有设备情况；6）各种加工方法所能达到的经济精度和表面粗）各种加工方法所能达到的经济精度和表面粗糙度等。糙度等。序序号号加工方法加工方法经济精度经济精度（公差等级（公差等级）经济粗糙度经济粗糙度Ra值值/ m适用范围适用范围1粗车粗车IT13-IT1150-12.5适用于淬火钢以外的各适用于淬火钢以外的各种金属种金属2粗车粗车-半精车半精车IT10-IT86.3-3.23粗车粗车-半精车半精车-精车精车IT8-IT71.6-0.84粗车粗车-

51、半精车半精车-精车精车-滚压滚压IT8-IT70.2-0.0255粗车粗车-半精车半精车-磨削磨削IT8-IT70.8-0.4主要用于淬火钢，也可主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不适用于未淬火钢，但不适用于有色金属用于有色金属6粗车粗车-半精车半精车-粗磨粗磨-精磨精磨IT7-IT60.4-0.17粗车粗车-半精车半精车-粗磨粗磨-精磨精磨-超精超精加工（或轮式超精磨）加工（或轮式超精磨）IT50.1-0.012（或（或Rz 0.1）8粗车粗车-半精车半精车-精车精车-精细车精细车（金刚车）（金刚车）IT7-IT60.4-0.025主要用于要求较高的有主要用于要求较高的有色金属色金属9粗车

52、粗车-半精车半精车-粗磨粗磨-精磨精磨-超精超精磨（或镜面磨）磨（或镜面磨）IT5以上以上0.025-0.006（或（或Rz 0.1）极高精度的外圆加工极高精度的外圆加工10粗车粗车-半精车半精车-粗磨粗磨-精磨精磨-研磨研磨IT5以上以上012 （或（或 Rz 0.1） 外圆表面加工方案外圆表面加工方案 三、加工阶段的划分三、加工阶段的划分1.粗加工阶段2.半精加工阶段3.精加工阶段4.光整加工阶段四、工序内容的合理安排四、工序内容的合理安排1.工序集中 如果如果在每道工序中所安排的加工内容多，在每道工序中所安排的加工内容多，则一个零件的加工就集中在少数几道工序则一个零件的加工就集中在少数几

53、道工序里完成，这样，工艺路线短，工序少，称里完成，这样，工艺路线短，工序少，称为工序集中。为工序集中。 四、工序内容的合理安排四、工序内容的合理安排2.工序分散 如果如果在每道工序中所安排的加工内容少，在每道工序中所安排的加工内容少，把零件的加工内容分散在很多工序里完成，把零件的加工内容分散在很多工序里完成，则工艺路线长，工序多，称为工序分散。则工艺路线长，工序多，称为工序分散。 五、安排加工顺序的原则五、安排加工顺序的原则1.机械加工工序的安排 1 1）先基面后其它）先基面后其它 2 2）先主后次）先主后次 3 3）先粗后精）先粗后精 4 4）先面后孔）先面后孔五、安排加工顺序的原则五、安排

54、加工顺序的原则2.热处理工序的安排1 1）预备热处理预备热处理：为了改善工件材料机械性能和切削加：为了改善工件材料机械性能和切削加工性能的热处理（正火、退火、调质），应安排工性能的热处理（正火、退火、调质），应安排在在粗加工以前或粗加工以后，半精加工之前进行粗加工以前或粗加工以后，半精加工之前进行；2 2）时效处理时效处理：为了消除工件内应力的热处理，安排：为了消除工件内应力的热处理，安排在在粗加工以后，精加工以前进行粗加工以后，精加工以前进行； 3 3）最终热处理最终热处理：为了提高工件表面硬度的淬硬处理，：为了提高工件表面硬度的淬硬处理，一般都安排一般都安排在半精加工之后，磨削等精加工之前

55、进在半精加工之后，磨削等精加工之前进行行； 五、安排加工顺序的原则五、安排加工顺序的原则2.热处理工序的安排4 4）当工件需要）当工件需要渗碳淬火渗碳淬火时，由于高温渗碳会使工件产时，由于高温渗碳会使工件产生较大的变形，故常生较大的变形，故常将渗碳工序放在次要表面加工之将渗碳工序放在次要表面加工之前进行，待次要表面加工完毕之后再进行淬火，前进行，待次要表面加工完毕之后再进行淬火，以减以减少次要表面的位置误差；少次要表面的位置误差；5 5）氮化、氰化氮化、氰化等热处理工序，可根据零件的加工要求等热处理工序，可根据零件的加工要求安排安排在粗、精磨之间或精磨之后进行；在粗、精磨之间或精磨之后进行；6

56、 6）表面装饰性）表面装饰性镀层、发兰、发黑镀层、发兰、发黑处理，一般都安排处理，一般都安排在在机械加工完毕之后进行。机械加工完毕之后进行。 五、安排加工顺序的原则五、安排加工顺序的原则3.辅助工序的安排如：检验工序动平衡去磁去毛刺倒钝锐角边子任务子任务2 2：拟定工艺路线：拟定工艺路线图所示方头小轴，中批生产，材料为图所示方头小轴，中批生产，材料为20Cr，要求，要求 12h7mm段渗碳（深段渗碳（深0.8mm1.1mm），淬火硬度为），淬火硬度为50HRC55HRC，试拟定其工艺路线，试拟定其工艺路线。方头小轴拟定工艺路线拟定工艺路线1.1.分析零件图分析零件图;2.加工方法加工方法;3.

57、拟订工艺路线拟订工艺路线。图7-14 方头小轴表表7-10方头小轴制造工艺路线方头小轴制造工艺路线下料：下料：20Cr钢棒钢棒 22mm470mm若干段若干段粗粗加加工工1车车车右端面及右端外圆，留磨余量每面车右端面及右端外圆，留磨余量每面0.2mm( 7mm不车不车)，按长度，按长度切断，每段切留余量切断，每段切留余量(23)mm。2车车夹右端柱段，车左端面，留余量夹右端柱段，车左端面，留余量2mm；车左端外圆至；车左端外圆至 20mm。3检验检验4渗碳渗碳半半精精加加工工5车车夹左端夹左端 20mm段，车右端面，留余量段，车右端面，留余量1mm，打中心孔；车，打中心孔；车 7mm、 12m

58、m圆柱段。圆柱段。6车车夹夹 12部分，车左端面至尺寸，打中心孔。部分，车左端面至尺寸，打中心孔。7铣铣铣削铣削17mm17mm方头。方头。8检验检验9淬火淬火HRC=5060。精精加加工工10研中心孔研中心孔粗糙度粗糙度Ra0.4 m11磨磨磨磨 12h7mm外圆，达到图纸要求。外圆，达到图纸要求。12检验检验13清洗、油封、包装清洗、油封、包装 工序工序(工步工步)余量余量某一表面在某一工序某一表面在某一工序(工步工步)中中所切材料层厚度。所切材料层厚度。对于轴表面对于轴表面bZab对于孔表面对于孔表面bZbaa）b）c）d）Zbab工序加工余量ZbbabaZb2Zb2Zb2Zb2ab式中

59、 Zb本工序余量； a 本工序加工前尺寸 b 本工序尺寸。加工表面应切材料层厚度。加工表面应切材料层厚度。 工序工序 名称名称 工序工序 余量余量（mm）工工 序序 间间 工工 序序 间间 尺尺 寸寸 （mm） 标标 注注 工序尺寸工序尺寸（mm）表表 面面 粗粗糙糙 度（度（m） 经济精度经济精度（mm）表面粗糙度表面粗糙度Ra（m）研磨研磨0.01h5（0-0.011）0.0450500-0.0110.04精磨精磨粗磨粗磨半精车半精车粗车粗车毛坯毛坯 子任务子任务3：某阶梯轴上一轴颈，加工后要达到：某阶梯轴上一轴颈，加工后要达到50h5（0-0.011）mm，表面粗糙度，表面粗糙度Ra为为

60、0.04m，并要求进行高频淬火，毛坯为锻件。计算该加工表面的工序间尺寸，并要求进行高频淬火，毛坯为锻件。计算该加工表面的工序间尺寸及公差。及公差。解：解：（1）拟定工艺路线：）拟定工艺路线：粗车粗车半精车半精车高频淬火高频淬火粗磨粗磨精磨精磨研磨研磨；（2）查手册）查手册确定各工序的加工余量、经济精度、表面粗糙度确定各工序的加工余量、经济精度、表面粗糙度；（3）计算各工序的工序尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸计算各工序的工序尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸。返回返回 工序工序 名称名称 工序工序 余量余量（mm）工工 序序 间间 工工 序序 间间 尺尺 寸寸 （mm） 标标 注注 工序尺寸工序