典型零件工艺分析

1、2022-6-191第五讲第五讲 典型零件加工工艺分析典型零件加工工艺分析2022-6-192n 实际中，零件的结构千差万别，但其实际中，零件的结构千差万别，但其基本几何构成不外是外圆、内孔、平面、基本几何构成不外是外圆、内孔、平面、螺纹、齿面、曲面等。螺纹、齿面、曲面等。n 很少有零件是由单一典型表面所构成，很少有零件是由单一典型表面所构成，往往是由一些典型表面复合而成。往往是由一些典型表面复合而成。n 其加工方法较单一表面加工复杂，是其加工方法较单一表面加工复杂，是典型表面加工方法的综合应用。典型表面加工方法的综合应用。2022-6-193n1 1、轴类零件、轴类零件n2 2、盘、套类零件

2、、盘、套类零件 齿轮、轴套齿轮、轴套n3 3、箱体类零件、箱体类零件2022-6-194一、轴类零件加工工艺分析一、轴类零件加工工艺分析n（一）轴类零件的功用、结构特点及技术要求（一）轴类零件的功用、结构特点及技术要求n 轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，传递扭矩和承受载荷。件，传递扭矩和承受载荷。n 按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等，光轴、

3、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等，其中阶梯传动轴应用较广，其加工工艺能较全面地反映其中阶梯传动轴应用较广，其加工工艺能较全面地反映轴类零件的加工规律和共性。轴类零件的加工规律和共性。 2022-6-1952022-6-196n 轴类零件是旋转体零件，其长度大于直轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。孔和螺纹及相应的端面所组成。n 轴的长径比小于轴的长径比小于5 5的称为短轴，大于的称为短轴，大于2020的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。2022-6-

4、197n 轴通过轴承支承在箱体上，与轴承配合的轴轴通过轴承支承在箱体上，与轴承配合的轴段称为段称为轴颈轴颈。n 轴颈是轴的轴颈是轴的装配基准装配基准，它们的精度和表面质量，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项：和工作条件制定，通常有以下几项：n1 1、尺寸精度、尺寸精度n2 2、几何形状精度、几何形状精度n3 3、相互位置精度、相互位置精度n4 4、表面粗糙度、表面粗糙度2022-6-1981 1）尺寸精度）尺寸精度n 轴类零件的主要表面常为两类：轴类零件的主要表面常为两类：n 一类是与轴承的

5、内圈配合的外圆轴颈，一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即即支承轴颈支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为尺寸精度要求较高，通常为IT 5IT7IT 5IT7；n 另一类为与各类传动件配合的轴颈，即另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈配合轴颈，其精度稍低，常为其精度稍低，常为IT6IT9IT6IT9。 2022-6-199n 轴类零件的几何形状精度轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。差限制在尺寸公差范围内。n

6、对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。注其允许偏差。2 2）几何形状精度）几何形状精度2022-6-19103 3）相互位置精度）相互位置精度 n 轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。位置和功用决定的。n 通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。并产生噪声。n 普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳普通精度的轴，其配合轴段对

7、支承轴颈的径向跳动一般为动一般为0.010.010.03mm0.03mm，n 高精度轴（如主轴）通常为高精度轴（如主轴）通常为0.0010.0010.005mm0.005mm。2022-6-19114 4）表面粗糙度）表面粗糙度 n 轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。加工的可能性和经济性来确定。n 一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5Ra2.50.63m0.63m，n 与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63Ra0.630.16m0.1

8、6m。2022-6-1912（二）轴类零件的毛坯和材料（二）轴类零件的毛坯和材料n1 1、轴类零件的毛坯、轴类零件的毛坯 n 轴类零件可根据使用要求、生产类型、轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。式。 2022-6-1913n 对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；n 对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。量，还可改善机械

9、性能。n 根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。锻和模锻两种。n 中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。用模锻。2022-6-1914n 毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度,一般用于重要的轴。n 大型轴或结构复杂的轴采用铸件。 2022-6-19152 2、轴类零件的材料、轴类零件的材料 n 轴类零件材料的选取，主要根据轴的强度、刚度、耐磨性以及制造工艺性而决定，力求经济合理。 n 轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采

10、用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。 2022-6-1916n 常用的轴类零件材料有常用的轴类零件材料有 3535、4545、5050优优质碳素钢，以质碳素钢，以4545钢应用最为广泛。钢应用最为广泛。n 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Q235Q235、Q255Q255等普通碳素钢。等普通碳素钢。2022-6-1917n 对于受力较大，轴向尺寸、重量对于受力较大，轴向尺寸、重量 受限制或受限制或者某些有特殊要求的可采用合金钢。者某些有特殊要求的可采用合金钢。n 如如40Cr40Cr合金钢可用于中等精度，转速较高的合金

11、钢可用于中等精度，转速较高的工作场合，该材料经调质处理后具有较好的综合工作场合，该材料经调质处理后具有较好的综合力学性能；力学性能；n 选用选用 Cr15Cr15、65Mn65Mn等合金钢可用于精度较高，等合金钢可用于精度较高，工作条件较差的情况，这些材料经调质和表面淬工作条件较差的情况，这些材料经调质和表面淬火后其耐磨性、耐疲劳强度性能都较好；火后其耐磨性、耐疲劳强度性能都较好；2022-6-1918n 若是在高速、重载条件下工若是在高速、重载条件下工 作的轴类零件，作的轴类零件，选用选用20Cr20Cr、20CrMnTi20CrMnTi、20Mn2B20Mn2B等低碳钢或等低碳钢或38Cr

12、MoA1A38CrMoA1A渗碳钢，渗碳钢，n 这些钢经渗碳淬火或渗氮处理后，不仅有很这些钢经渗碳淬火或渗氮处理后，不仅有很高的表面硬度，而且其心部强度也大大提高，因高的表面硬度，而且其心部强度也大大提高，因此具有良好的耐磨性、抗冲击韧性和耐疲劳强度此具有良好的耐磨性、抗冲击韧性和耐疲劳强度的性能。的性能。2022-6-1919归纳归纳：n 轴类零件材料常用45钢，n 精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn，也可选用球墨铸铁；n 对高速、重载的轴，选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。 2022-6-1920（三）轴类零件的热处

13、理（三）轴类零件的热处理 n 锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处锻造毛坯在加工前，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，降低理，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。材料硬度，改善切削加工性能。 n 调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以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。获得良好的物理力学性能。 n 表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以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。纠正因淬火引起的局部变形。 n 精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行

14、低温时效处理。还需进行低温时效处理。2022-6-1921（四）轴类零件加工的工艺分析（四）轴类零件加工的工艺分析 n(1)(1)轴类零件加工的工艺路线轴类零件加工的工艺路线 n 1)1)基本加工路线基本加工路线 n 外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为四条。四条。 n 粗车粗车半精车半精车精车精车 n 对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。最主要的工艺路线。 2022-6-1922n 粗车粗车半精车半精车粗磨粗磨精磨精磨 n 对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙对于黑色金属材料，精度要求

15、高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时，其后续工序只度值要求较小、零件需要淬硬时，其后续工序只能用磨削而采用的加工路线。能用磨削而采用的加工路线。n 粗车粗车半精车半精车精车精车金刚石车金刚石车 n 对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因为有色金属一般比较软，要求的表面粗糙度，因为有色金属一般比较软，容易堵塞沙粒间的空隙，因此其最终工序多用精容易堵塞沙粒间的空隙，因此其最终工序多用精车和金刚石车。车和金刚石车。2022-6-1923n 粗车粗车半精半精粗磨粗磨精磨精磨光整加工光整加工 n 对于黑色金属材料的淬硬零件，精度对于黑色金属材

16、料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路线。加工路线。 2022-6-1924 2)2)典型加工工艺路线典型加工工艺路线 n 轴类零件的主要加工表面是外圆表面，也还有常见轴类零件的主要加工表面是外圆表面，也还有常见的特形表面，因此针对各种精度等级和表面粗糙度要求，的特形表面，因此针对各种精度等级和表面粗糙度要求，按经济精度选择加工方法。按经济精度选择加工方法。n 对普通精度的轴类零件加工，其典型的工艺路线如对普通精度的轴类零件加工，其典型的工艺路线如下：下： n 毛坯及其热处理毛坯及其热处理预加工预加工车削外圆车削外圆铣键槽铣键槽（花键槽

17、、沟槽）（花键槽、沟槽）热处理热处理磨削磨削终检。终检。 2022-6-1925(1)(1)轴类零件的预加工轴类零件的预加工n 轴类零件的预加工是指加工的准备工序，即轴类零件的预加工是指加工的准备工序，即车削外圆之前的工艺。车削外圆之前的工艺。 n “ 校直校直” n 毛坯在制造、运输和保管过程中，常会发生毛坯在制造、运输和保管过程中，常会发生弯曲变形，为保证加工余量的均匀及装夹可靠，弯曲变形，为保证加工余量的均匀及装夹可靠，一般冷态下在各种压力机或校直机上进行校直，一般冷态下在各种压力机或校直机上进行校直， 2022-6-1926(2) (2) 轴类零件加工的定位基准和装夹轴类零件加工的定位

18、基准和装夹n1 1）以工件的中心孔定位）以工件的中心孔定位 n 在轴的加工中，零件各外圆表面，锥孔、螺纹在轴的加工中，零件各外圆表面，锥孔、螺纹表面的同轴度，端面对旋转轴线的垂直度是其相互表面的同轴度，端面对旋转轴线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，位置精度的主要项目，n 这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，若这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，若用两中心孔定位，符合基准重合的原则。用两中心孔定位，符合基准重合的原则。2022-6-1927n 中心孔不仅是车削时的定为基准，也是其它中心孔不仅是车削时的定为基准，也是其它加工工序的定位基准和检验基准，又符合基准统加工工序的定位基准和检验基准

19、，又符合基准统一原则。一原则。n 当采用两中心孔定位时，还能够最大限度地当采用两中心孔定位时，还能够最大限度地在一次装夹中加工出多个外圆和端面。在一次装夹中加工出多个外圆和端面。n 一般以重要的外圆面作为粗基准定位，加工一般以重要的外圆面作为粗基准定位，加工出中心孔，再以轴两端的中心孔为定位精基准；出中心孔，再以轴两端的中心孔为定位精基准；尽可能做到基准统一、基准重合、互为基准，并尽可能做到基准统一、基准重合、互为基准，并实现一次安装加工多个表面。实现一次安装加工多个表面。2022-6-1928归纳：归纳：n 中心孔是工件加工统一的定位基准和检验基中心孔是工件加工统一的定位基准和检验基准，它自

20、身质量非常重要，其准备工作也相对复准，它自身质量非常重要，其准备工作也相对复杂，常常以支承轴颈定位，车（钻）中心锥孔；杂，常常以支承轴颈定位，车（钻）中心锥孔；n 再以中心孔定位，精车外圆；以外圆定位，再以中心孔定位，精车外圆；以外圆定位，粗磨锥孔；以中心孔定位，精磨外圆；粗磨锥孔；以中心孔定位，精磨外圆；n 最后以支承轴颈外圆定位，精磨（刮研或研最后以支承轴颈外圆定位，精磨（刮研或研磨）锥孔，使锥孔的各项精度达到要求。磨）锥孔，使锥孔的各项精度达到要求。2022-6-19292 2）以外圆和中心孔作为定位基准）以外圆和中心孔作为定位基准 （一夹一顶）（一夹一顶）n 用两中心孔定位虽然定心精度

21、高，但刚性差，用两中心孔定位虽然定心精度高，但刚性差，尤其是加工较重的工件时不够稳固，切削用量也尤其是加工较重的工件时不够稳固，切削用量也不能太大。不能太大。n 粗加工时，为了提高零件的刚度，可采用轴粗加工时，为了提高零件的刚度，可采用轴的外圆表面和一中心孔作为定位基准来加工。的外圆表面和一中心孔作为定位基准来加工。n 这种定位方法能承受较大的切削力矩，是轴这种定位方法能承受较大的切削力矩，是轴类零件最常见的一种定位方法。类零件最常见的一种定位方法。2022-6-19303 3）以两外圆表面作为定位基准）以两外圆表面作为定位基准 在加工空心轴的内孔时在加工空心轴的内孔时n 例如：机床上莫氏锥度

22、的内孔加工，不能采例如：机床上莫氏锥度的内孔加工，不能采用中心孔作为定位基准，可用轴的两外圆表面作用中心孔作为定位基准，可用轴的两外圆表面作为定位基准。为定位基准。n 当工件是机床主轴时，常以两支撑轴颈（装当工件是机床主轴时，常以两支撑轴颈（装配基准）为定位基准，可保证锥孔相对支撑轴颈配基准）为定位基准，可保证锥孔相对支撑轴颈的同轴度要求，消除基准不重合而引起的误差。的同轴度要求，消除基准不重合而引起的误差。 2022-6-19312022-6-19324 4）以带有中心孔的锥堵作为定位基准）以带有中心孔的锥堵作为定位基准 在加工空心轴的外圆表面时在加工空心轴的外圆表面时n 往往采用代中心孔的

23、锥堵或锥套心轴作为定往往采用代中心孔的锥堵或锥套心轴作为定位基准，见下图所示。位基准，见下图所示。 2022-6-1933n 锥堵或锥套心轴应具有较高的精度，锥堵和锥堵或锥套心轴应具有较高的精度，锥堵和锥套心轴上的中心孔即是其本身制造的定位基准，锥套心轴上的中心孔即是其本身制造的定位基准，又是空心轴外圆精加工的基准。又是空心轴外圆精加工的基准。n 因此必须保证锥堵或锥套心轴上锥面与中心因此必须保证锥堵或锥套心轴上锥面与中心孔有较高的同轴度。孔有较高的同轴度。n 在装夹中应尽量减少锥堵的安装次数，减少在装夹中应尽量减少锥堵的安装次数，减少重复安装误差。重复安装误差。n 实际生产中，锥堵安装后，中

24、途加工一般不实际生产中，锥堵安装后，中途加工一般不得拆下和更换，直至加工完毕。得拆下和更换，直至加工完毕。 2022-6-1934轴的加工工艺过程实例轴的加工工艺过程实例 一一n 图所示为一蜗杆轴，材料选用图所示为一蜗杆轴，材料选用 40Cr 40Cr 钢钢 2022-6-1935n该轴该轴 20j620j6， 17k5 17k5 两外圆表面为支撑轴颈；两外圆表面为支撑轴颈；n锥体部分是装配离合器的表面；锥体部分是装配离合器的表面；nM18 M18 1 1处装配圆螺母来固定轴承的轴向位置。处装配圆螺母来固定轴承的轴向位置。n根据外形结构其毛坯选用根据外形结构其毛坯选用 50mm50mm的圆钢（

25、棒料），的圆钢（棒料），在锯床上按在锯床上按240mm240mm长度下料。长度下料。 2022-6-1936蜗杆轴加工工艺过程蜗杆轴加工工艺过程 序号序号 工序名称工序名称 工序内容工序内容 定位基准定位基准 1 1 车削车削 车端面车端面 钻中心孔钻中心孔 粗车左边各外圆，留余量粗车左边各外圆，留余量 2-3mm 2-3mm ，长度，长度上留余量上留余量 1mm 1mm 掉头车右端面到掉头车右端面到 238mm 238mm ，钻中心孔钻中心孔 粗车右边各外圆，留余量粗车右边各外圆，留余量 2-3mm 2-3mm 粗车蜗杆螺旋部分，留余量粗车蜗杆螺旋部分，留余量 外圆外圆 外圆及中心外圆及中心

26、孔孔 外圆及中心外圆及中心孔孔 外圆及中心外圆及中心孔孔 外圆及中心外圆及中心孔孔 2 2 热处理热处理 调质处理调质处理 2022-6-19373 3 车削车削 修研中心孔修研中心孔 精车精车 22mm 22mm 到尺寸，到尺寸， 17mm 17mm 留余量留余量 0.2mm 0.2mm 车退刀槽及卡圈槽，倒角车退刀槽及卡圈槽，倒角 掉头精车左侧各外圆到掉头精车左侧各外圆到 26mm 26mm 、 20.2mm 20.2mm 、 18mm 18mm 、 16mm 16mm 及及 14mm 14mm 。车退刀槽，倒角车退刀槽，倒角 精车蜗杆螺纹，留磨削余量精车蜗杆螺纹，留磨削余量 0.1mm

27、0.1mm 。精车锥面，留余量精车锥面，留余量 0.2mm 0.2mm 。车螺纹车螺纹 M18 M18 1 1 、 M12 M12 两中心孔两中心孔 两中心孔两中心孔 两中心孔两中心孔 4 4 热处理热处理 淬火淬火 5 5 磨削磨削 修研中心孔，修研中心孔，磨磨 17k5 17k5 、 20j6 20j6 外圆及锥面到尺外圆及锥面到尺寸，寸，磨蜗杆螺纹到尺寸磨蜗杆螺纹到尺寸 两中心孔两中心孔 2022-6-1938轴的加工工艺过程实例二轴的加工工艺过程实例二nCA6140车床主轴加工工艺分析车床主轴加工工艺分析n1CA6140车床主轴技术要求及功用车床主轴技术要求及功用2022-6-1939

28、2022-6-19402022-6-19412022-6-1942n 由零件简图可知，该主轴呈阶梯状，其上有安由零件简图可知，该主轴呈阶梯状，其上有安装支承轴承、传动件的圆柱、圆锥面，安装滑动齿装支承轴承、传动件的圆柱、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，联接紧轮的花键，安装卡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。固螺母的螺旋面，通过棒料的深孔等。2022-6-1943 支承轴颈支承轴颈n 主轴二个支承轴颈圆度公差为主轴二个支承轴颈圆度公差为0.005mm0.005mm，径向跳动公，径向跳动公差为差为0.005mm0.005mm；n 而支承轴颈而支承

29、轴颈112112锥面的接触率锥面的接触率70%70%；n 表面粗糙度表面粗糙度RaRa为为0.40.4 m m；n 支承轴颈尺寸精度为支承轴颈尺寸精度为IT5IT5。n 因为主轴支承轴颈是用来安装支承轴承，是主轴部因为主轴支承轴颈是用来安装支承轴承，是主轴部件的装配基准面，所以它的制造精度直接影响到主轴部件的装配基准面，所以它的制造精度直接影响到主轴部件的回转精度。件的回转精度。2022-6-1944 端部锥孔端部锥孔n 主轴端部内锥孔（莫氏主轴端部内锥孔（莫氏6 6号）对支承轴颈的跳动在轴端号）对支承轴颈的跳动在轴端面处公差为面处公差为0.005mm0.005mm，离轴端面，离轴端面300m

30、m300mm处公差为处公差为0.01 mm0.01 mm；n 锥面接触率锥面接触率70%70%；n 表面粗糙度表面粗糙度RaRa为为0.40.4 m m；n 硬度要求硬度要求4550HRC4550HRC。n 该锥孔是用来安装顶尖或工具锥柄的，其轴心线必须该锥孔是用来安装顶尖或工具锥柄的，其轴心线必须与两个支承轴颈的轴心线严格同轴，否则会使工件（或与两个支承轴颈的轴心线严格同轴，否则会使工件（或工具）产生同轴度误差。工具）产生同轴度误差。2022-6-1945 端部短锥和端面端部短锥和端面n 头部短锥和端面对主轴二个支承轴颈的径向圆跳动头部短锥和端面对主轴二个支承轴颈的径向圆跳动公差为公差为0.

31、008mm0.008mm；n 表面粗糙度表面粗糙度RaRa为为0.80.8 m m。n 它是安装卡盘的定位面。它是安装卡盘的定位面。n 为保证卡盘的定心精度，该圆锥面必须与支承轴颈为保证卡盘的定心精度，该圆锥面必须与支承轴颈同轴，而端面必须与主轴的回转中心垂直。同轴，而端面必须与主轴的回转中心垂直。2022-6-1946 空套齿轮轴颈空套齿轮轴颈n 空套齿轮轴颈对支承轴颈的径向圆跳动公差空套齿轮轴颈对支承轴颈的径向圆跳动公差为为0.015 mm0.015 mm。n 由于该轴颈是与齿轮孔相配合的表面，对支由于该轴颈是与齿轮孔相配合的表面，对支承轴颈应有一定的同轴度要求，否则引起主轴传承轴颈应有一

32、定的同轴度要求，否则引起主轴传动啮合不良，当主轴转速很高时，还会影响齿轮动啮合不良，当主轴转速很高时，还会影响齿轮传动平稳性并产生噪声。传动平稳性并产生噪声。 2022-6-1947 螺纹螺纹n 主轴上螺旋面的误差是造成压紧螺母端面跳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，所以应控制螺纹的加工精度。动的原因之一，所以应控制螺纹的加工精度。n 当主轴上压紧螺母的端面跳动过大时，会使当主轴上压紧螺母的端面跳动过大时，会使被压紧的滚动轴承内环的轴心线产生倾斜，从而被压紧的滚动轴承内环的轴心线产生倾斜，从而引起主轴的径向圆跳动。引起主轴的径向圆跳动。 2022-6-19482 2主轴加工的

33、要点与措施主轴加工的要点与措施n 主轴加工的主要问题是如何保证主轴主轴加工的主要问题是如何保证主轴支承轴颈的尺寸、形状、位置精度和表面支承轴颈的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度，主轴前端内、外锥面的形状精度、粗糙度，主轴前端内、外锥面的形状精度、表面粗糙度以及它们对支承轴颈的位置精表面粗糙度以及它们对支承轴颈的位置精度。度。2022-6-1949n（1 1）主轴支承轴颈的尺寸精度、形状精度）主轴支承轴颈的尺寸精度、形状精度以及表面粗糙度要求，可以采用精密磨削以及表面粗糙度要求，可以采用精密磨削方法保证。方法保证。n 磨削前应提高精基准的精度。磨削前应提高精基准的精度。 2022-6-1950n

34、 （2）保证主轴前端内、外锥面的形状精度、表保证主轴前端内、外锥面的形状精度、表面粗糙度同样应采用精密磨削的方法。面粗糙度同样应采用精密磨削的方法。n 为了保证外锥面相对支承轴颈的位置精度，为了保证外锥面相对支承轴颈的位置精度，以及支承轴颈之间的位置精度，通常采用组合磨以及支承轴颈之间的位置精度，通常采用组合磨削法，在一次装夹中加工这些表面。削法，在一次装夹中加工这些表面。2022-6-1951n 主轴锥孔相对于支承轴颈的位置精度是靠采主轴锥孔相对于支承轴颈的位置精度是靠采用支承轴颈作为定位基准，而让被加工主轴装夹用支承轴颈作为定位基准，而让被加工主轴装夹在磨床工作台上加工来保证。在磨床工作台

35、上加工来保证。n 以支承轴颈作为定位基准加工内锥面，符合以支承轴颈作为定位基准加工内锥面，符合基准重合原则。基准重合原则。n 在精磨前端锥孔之前，应使作为定位基准的在精磨前端锥孔之前，应使作为定位基准的支承轴颈达到一定的精度。支承轴颈达到一定的精度。n 主轴锥孔的磨削一般采用专用夹具。主轴锥孔的磨削一般采用专用夹具。2022-6-1952n 主轴外圆表面的加工，应该以顶尖孔作为统主轴外圆表面的加工，应该以顶尖孔作为统一的定位基准。一的定位基准。n 但在主轴的加工过程中，随着通孔的加工，但在主轴的加工过程中，随着通孔的加工，作为定位基准面的中心孔消失，工艺上常采用带作为定位基准面的中心孔消失，工

36、艺上常采用带有中心孔的锥堵塞到主轴两端孔中，让锥堵的顶有中心孔的锥堵塞到主轴两端孔中，让锥堵的顶尖孔起附加定位基准的作用。尖孔起附加定位基准的作用。 2022-6-19533CA6140车床主轴加工定位基准的选择车床主轴加工定位基准的选择 n 主轴加工中，为了保证各主要表面的相互位主轴加工中，为了保证各主要表面的相互位置精度，选择定位基准时，应遵循基准重合、基置精度，选择定位基准时，应遵循基准重合、基准统一和互为基准等重要原则，并能在一次装夹准统一和互为基准等重要原则，并能在一次装夹中尽可能加工出较多的表面。中尽可能加工出较多的表面。 2022-6-1954n（1）由于主轴外圆表面的设计基准是

37、主轴轴心由于主轴外圆表面的设计基准是主轴轴心线，根据基准重合的原则考虑应选择主轴两端的线，根据基准重合的原则考虑应选择主轴两端的顶尖孔作为精基准面。顶尖孔作为精基准面。 n 用顶尖孔定位，还能在一次装夹中将许多外用顶尖孔定位，还能在一次装夹中将许多外圆表面及其端面加工出来，有利于保证加工面间圆表面及其端面加工出来，有利于保证加工面间的位置精度。的位置精度。n 所以主轴在粗车之前应先加工顶尖孔。所以主轴在粗车之前应先加工顶尖孔。2022-6-1955n （2）为了保证支承轴颈与主轴内锥面的同轴度为了保证支承轴颈与主轴内锥面的同轴度要求，宜按互为基准的原则选择基准面。要求，宜按互为基准的原则选择基

38、准面。n 如车小端锥孔和大端莫氏内锥孔时，以与前如车小端锥孔和大端莫氏内锥孔时，以与前支承轴颈相邻而它们又是用同一基准加工出来的支承轴颈相邻而它们又是用同一基准加工出来的外圆柱面为定位基准面（因支承轴颈系外锥面不外圆柱面为定位基准面（因支承轴颈系外锥面不便装夹）；便装夹）；n 在精车各外圆（包括两个支承轴颈）时，以在精车各外圆（包括两个支承轴颈）时，以前、后锥孔内所配锥堵的顶尖孔为定位基面；前、后锥孔内所配锥堵的顶尖孔为定位基面；2022-6-1956n （3 3）在粗磨莫氏内锥孔时，又以两圆柱面为）在粗磨莫氏内锥孔时，又以两圆柱面为定位基准面；定位基准面；n 粗、精磨两个支承轴颈的锥面时，再

39、次用锥粗、精磨两个支承轴颈的锥面时，再次用锥堵顶尖孔定位；堵顶尖孔定位；n 最后精磨莫氏锥孔时，直接以精磨后的前支最后精磨莫氏锥孔时，直接以精磨后的前支承轴颈和另一圆柱面定位。承轴颈和另一圆柱面定位。n 定位基准每转换一次，都使主轴的加工精度定位基准每转换一次，都使主轴的加工精度提高一步。提高一步。 2022-6-1957nCA6140车床主轴主要加工表面是车床主轴主要加工表面是n 75h575h5、80h580h5、90g590g5、105h5105h5轴颈，轴颈，n 两支承轴颈及大头锥孔。两支承轴颈及大头锥孔。n 它们加工的尺寸精度在它们加工的尺寸精度在IT5IT6IT5IT6之间，表面粗

40、之间，表面粗糙度糙度RaRa为为0.40.80.40.8 m m。 4CA6140车床主轴主要加工表面加工工序安排车床主轴主要加工表面加工工序安排 2022-6-1958n 一般来说，主轴加工工艺过程可划分为三个加一般来说，主轴加工工艺过程可划分为三个加工阶段：工阶段：即即n 粗加工阶段粗加工阶段（包括铣端面、加工顶尖孔、粗车（包括铣端面、加工顶尖孔、粗车外圆等）；外圆等）；n 半精加工阶段半精加工阶段（半精车外圆，钻通孔，车锥面、（半精车外圆，钻通孔，车锥面、锥孔，钻大头端面各孔，精车外圆等）；锥孔，钻大头端面各孔，精车外圆等）；n 精加工阶段精加工阶段（包括精铣键槽，粗、精磨外圆、（包括精

41、铣键槽，粗、精磨外圆、锥面、锥孔等）。锥面、锥孔等）。 2022-6-1959n 在机械加工工序中间尚需插入必要的热处理在机械加工工序中间尚需插入必要的热处理工序，这就决定了主轴加工各主要表面总是循着工序，这就决定了主轴加工各主要表面总是循着以下顺序的进行，即以下顺序的进行，即n 粗车粗车调质（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。 2022-6-1960n 外圆表面粗加工（以顶尖孔定位）外圆表面粗加工（以顶尖孔定位）n 外圆表面半精加工（以顶尖孔定位）外圆表面半精加工（以顶尖孔定位）n 钻通孔（以半精加工过的外

42、圆表面定位）钻通孔（以半精加工过的外圆表面定位）n 锥孔粗加工（以半精加工过的外圆表面定位，锥孔粗加工（以半精加工过的外圆表面定位，加工后配锥堵）加工后配锥堵）n 外圆表面精加工（以锥堵顶尖孔定位）外圆表面精加工（以锥堵顶尖孔定位）n 锥孔精加工（以精加工外圆面定位）。锥孔精加工（以精加工外圆面定位）。主轴主要表面的加工顺序安排如下：主轴主要表面的加工顺序安排如下： 2022-6-1961n 当主要表面加工顺序确定后，就要合理地插当主要表面加工顺序确定后，就要合理地插入非主要表面加工工序。入非主要表面加工工序。n 对主轴来说非主要表面指的是螺孔、键槽、对主轴来说非主要表面指的是螺孔、键槽、螺纹

43、等。螺纹等。n 这些表面加工一般不易出现废品，所以尽量这些表面加工一般不易出现废品，所以尽量安排在后面工序进行，主要表面加工一旦出了废安排在后面工序进行，主要表面加工一旦出了废品，非主要表面就不需加工了，这样可以避免浪品，非主要表面就不需加工了，这样可以避免浪费工时。费工时。n 但这些表面也不能放在主要表面精加工后，但这些表面也不能放在主要表面精加工后，以防在加工非主要表面过程中损伤已精加工过的以防在加工非主要表面过程中损伤已精加工过的重要表面。重要表面。2022-6-1962n 对凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、键槽对凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、键槽等，都应安排在淬火前加工。等，都应安排

44、在淬火前加工。n 非淬硬表面上螺孔、键槽等一般在外圆精车非淬硬表面上螺孔、键槽等一般在外圆精车之后，精磨之前进行加工。之后，精磨之前进行加工。n 主轴螺纹，因它与主轴支承轴颈之间有一定主轴螺纹，因它与主轴支承轴颈之间有一定的同轴度要求，所以螺纹安排在以非淬火的同轴度要求，所以螺纹安排在以非淬火- -回火回火为最终热处理工序之后的精加工阶段进行，这样为最终热处理工序之后的精加工阶段进行，这样半精加工后残余应力所引起的变形和热处理后的半精加工后残余应力所引起的变形和热处理后的变形，就不会影响螺纹的加工精度。变形，就不会影响螺纹的加工精度。 2022-6-19635CA6140车床主轴加工工艺过程车

45、床主轴加工工艺过程 n生产类型：大批生产；生产类型：大批生产；n材料牌号：材料牌号：4545号钢；号钢；n毛坯种类：模锻件毛坯种类：模锻件2022-6-1964大批生产大批生产CA6140车床主轴工艺过程车床主轴工艺过程序序号号工序名称工序名称工序内容工序内容定位基准定位基准设备设备1备料备料 2锻造锻造 模锻模锻 立式精锻机立式精锻机 3热处理热处理 正火正火 4锯头锯头 5铣端面钻中心孔铣端面钻中心孔 毛坯外圆毛坯外圆 中心孔机床中心孔机床 6粗车外圆粗车外圆 顶尖孔顶尖孔 多刀半自动车床多刀半自动车床 7热处理热处理 调质调质 2022-6-1965序序号号工序名称工序名称工序内容工序内

46、容定位基准定位基准设备设备9车小端各部车小端各部 仿形车小端各部外圆仿形车小端各部外圆 顶尖孔顶尖孔 仿形车床仿形车床 10钻深孔钻深孔 钻钻48mm通孔通孔 两端支承轴颈两端支承轴颈 深孔钻床深孔钻床 11车小端锥孔车小端锥孔 车小端锥孔（配车小端锥孔（配1 20锥锥堵，涂色法检查接触率堵，涂色法检查接触率50%） 两端支承轴颈两端支承轴颈 卧式车床卧式车床 12车大端锥孔车大端锥孔 车大端锥孔（配莫氏车大端锥孔（配莫氏6号号锥堵，涂色法检查接触锥堵，涂色法检查接触率率30%）、外短锥及端）、外短锥及端面面 两端支承轴颈两端支承轴颈 卧式车床卧式车床 13钻孔钻孔 钻大头端面各孔钻大头端面各

47、孔 大端内锥孔大端内锥孔 摇臂钻床摇臂钻床 14热处理热处理 局部高频淬火（局部高频淬火（90g5、短锥及莫氏短锥及莫氏6号锥孔）号锥孔） 高频淬火设备高频淬火设备 2022-6-1966序序号号工序名称工序名称工序内容工序内容定位基准定位基准设备设备15精车外圆精车外圆 精车各外圆并切槽、精车各外圆并切槽、倒角倒角 锥堵顶尖孔锥堵顶尖孔 数控车床数控车床 16粗磨外圆粗磨外圆 粗磨粗磨75h5、90g5、105h5外圆外圆 锥堵顶尖孔锥堵顶尖孔 组合外圆磨床组合外圆磨床 17粗磨大端锥粗磨大端锥孔孔 粗磨大端内锥孔粗磨大端内锥孔（重配莫氏（重配莫氏6号锥号锥堵，涂色法检查接堵，涂色法检查接触

48、率触率40%） 前支承轴颈及前支承轴颈及75h5外圆外圆 内圆磨床内圆磨床 18铣花键铣花键 铣铣89f6花键花键 锥堵顶尖孔锥堵顶尖孔 花键铣床花键铣床 19铣键槽铣键槽 铣铣12f9键槽键槽 80h5及及M115mm外圆外圆 立式铣床立式铣床 20车螺纹车螺纹 车三处螺纹（与螺车三处螺纹（与螺母配车）母配车） 锥堵顶尖孔锥堵顶尖孔 卧式车床卧式车床 2022-6-1967序序号号工序名称工序名称工序内容工序内容定位基准定位基准设备设备21精磨外圆精磨外圆 精磨各外圆及精磨各外圆及E、F两端面两端面 锥堵顶尖孔锥堵顶尖孔 外圆磨床外圆磨床 22粗磨外锥粗磨外锥面面 粗磨两处粗磨两处1 12外

49、外锥面锥面 锥堵顶尖孔锥堵顶尖孔 专用组合磨床专用组合磨床 23精磨外锥精磨外锥面面 精磨两处两处精磨两处两处1 12外锥面、外锥面、D端面及短锥面端面及短锥面 锥堵顶尖孔锥堵顶尖孔 专用组合磨床专用组合磨床 24精磨大端锥精磨大端锥孔孔 精磨大端莫氏精磨大端莫氏6号号内锥孔（卸堵，内锥孔（卸堵，涂色法检查接触涂色法检查接触率率70%） 前支承轴颈及前支承轴颈及75h5外圆外圆 专用主轴锥孔专用主轴锥孔磨床磨床 25钳工钳工 端面孔去锐边倒端面孔去锐边倒角，去毛刺角，去毛刺 26检验检验 按图样要求全部按图样要求全部检验检验 前支承轴颈及前支承轴颈及75h5外圆外圆 专用检具专用检具 2022

50、-6-1968二、箱体类零件的加工工艺分析二、箱体类零件的加工工艺分析2022-6-1969（一）箱体类零件的功用和结构特点（一）箱体类零件的功用和结构特点n 箱体类零件是机器或箱体部件的基础件。箱体类零件是机器或箱体部件的基础件。n 它将机器或箱体部件中的轴、轴承、套和齿轮等零它将机器或箱体部件中的轴、轴承、套和齿轮等零件按一定的相互位置关系装联在一起，按一定的传动关件按一定的相互位置关系装联在一起，按一定的传动关系协调地运动。系协调地运动。n 因此，箱体类零件的加工质量，不但直接影响箱体因此，箱体类零件的加工质量，不但直接影响箱体的装配精度和运动精度，而且还会影响机器的工作精度、的装配精度

51、和运动精度，而且还会影响机器的工作精度、使用性能和寿命。使用性能和寿命。 2022-6-1970n 上图是几种常见箱体零件的简图。上图是几种常见箱体零件的简图。n 由图可见，各种箱体零件尽管形状各异、尺由图可见，各种箱体零件尽管形状各异、尺寸不一，但其结构均有以下的主要特点：寸不一，但其结构均有以下的主要特点：2022-6-1971箱体零件结构的主要特点箱体零件结构的主要特点n 1 1）形状复杂）形状复杂 n 箱体通常作为装配的基础件，在它上面安装的零件箱体通常作为装配的基础件，在它上面安装的零件或部件愈多，箱体的形状愈复杂，因为安装时要有定位或部件愈多，箱体的形状愈复杂，因为安装时要有定位面

52、、定位孔，还要有固定用的螺钉孔等；面、定位孔，还要有固定用的螺钉孔等；n 为了支撑零部件，需要有足够的刚度，采用较复杂为了支撑零部件，需要有足够的刚度，采用较复杂的截面形状和加强筋等；的截面形状和加强筋等；n 为了储存润滑油，需要具有一定形状的空腔，还要为了储存润滑油，需要具有一定形状的空腔，还要有观察孔、放油孔等；有观察孔、放油孔等；n 考虑吊装搬运，还必需做出吊钩、凸耳等。考虑吊装搬运，还必需做出吊钩、凸耳等。 2022-6-1972n 2 2）体积较大）体积较大 n 箱体内要安装和容纳有关的零部件，因此必然要求箱体内要安装和容纳有关的零部件，因此必然要求箱体有足够大的体积。例如，大型减速

53、器箱体长达箱体有足够大的体积。例如，大型减速器箱体长达4 46m6m、宽约宽约3 34m4m。 n 3 3）壁薄容易变形）壁薄容易变形 n 箱体体积大，形状复杂，又要求减少质量，所以大箱体体积大，形状复杂，又要求减少质量，所以大都设计成腔形薄壁结构。都设计成腔形薄壁结构。n 但是在铸造、焊接和切削加工过程中往往会产生较但是在铸造、焊接和切削加工过程中往往会产生较大内应力，引起箱体变形。大内应力，引起箱体变形。n 即使在搬运过程中，由于方法不当也容易引起箱体即使在搬运过程中，由于方法不当也容易引起箱体变形。变形。 2022-6-1973n 4 4）有精度要求较高的孔和平面）有精度要求较高的孔和平

54、面 n 这些孔大都是轴承的支承孔，平面大都是装配这些孔大都是轴承的支承孔，平面大都是装配的基准面，它们在尺寸精度、表面粗糙度、形状和的基准面，它们在尺寸精度、表面粗糙度、形状和位置精度等方面都有较高要求。位置精度等方面都有较高要求。n 其加工精度将直接影响箱体的装配精度及使用其加工精度将直接影响箱体的装配精度及使用性能。性能。 n 因此，一般说来，箱体不仅需要加工部位较多，因此，一般说来，箱体不仅需要加工部位较多，而且加工难度也较大。而且加工难度也较大。n 据统计资料表明，一般中型机床厂用在箱体类据统计资料表明，一般中型机床厂用在箱体类零件的机械加工工时约占整个产品的零件的机械加工工时约占整个

55、产品的 15%15%20%20%。 2022-6-1974 （二）箱体类零件的技术要求（二）箱体类零件的技术要求 n 上图为某车床主轴箱简图，现以它为例，可归纳上图为某车床主轴箱简图，现以它为例，可归纳为以下为以下5 5项精度要求：项精度要求： 2022-6-1975主轴箱箱体类零件的主轴箱箱体类零件的5 5项主要精度要求项主要精度要求n 1 1）孔径精度）孔径精度 n 孔径的尺寸误差和几何形状误差会造成轴承与孔径的尺寸误差和几何形状误差会造成轴承与孔的配合不良。孔的配合不良。n 孔径过大，配合过松，使主轴回转轴线不稳定，孔径过大，配合过松，使主轴回转轴线不稳定，并降低了支承刚度，易产生振动和

56、噪声；并降低了支承刚度，易产生振动和噪声；n 孔径过小，会使配合过紧，轴承将因外圈变形孔径过小，会使配合过紧，轴承将因外圈变形而不能正常运转，缩短寿命。而不能正常运转，缩短寿命。n 装轴承的孔不圆，也使轴承外圈变形而引起主装轴承的孔不圆，也使轴承外圈变形而引起主轴径向跳动。轴径向跳动。 2022-6-1976n 因此，对孔的精度要求是较高的。因此，对孔的精度要求是较高的。n 主轴孔的尺寸公差等级为主轴孔的尺寸公差等级为IT6 IT6 ，其余孔，其余孔为为IT6IT6IT7IT7。n 孔的几何形状精度未作规定，一般控制孔的几何形状精度未作规定，一般控制在尺寸公差范围内。在尺寸公差范围内。2022

57、-6-1977n 2 2）孔与孔的位置精度）孔与孔的位置精度 n 同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线垂直度误差，会使轴和轴承装配到箱体内出现线垂直度误差，会使轴和轴承装配到箱体内出现歪斜，从而造成主轴径向跳动和轴向窜动，也加歪斜，从而造成主轴径向跳动和轴向窜动，也加剧了轴承磨损。剧了轴承磨损。n 孔系之间的平行度误差，会影响齿轮的啮合孔系之间的平行度误差，会影响齿轮的啮合质量。质量。n 一般同轴上各孔的同轴度约为最小孔尺寸公一般同轴上各孔的同轴度约为最小孔尺寸公差之半。差之半。 2022-6-1978n 3 3）孔和平面的位置精度）孔和平面的位置精度

58、n 一般都要规定主要孔和主轴箱安装基面一般都要规定主要孔和主轴箱安装基面的平行度要求，它们决定了主轴和床身导轨的相的平行度要求，它们决定了主轴和床身导轨的相互位置关系。互位置关系。n 这项精度是在总装通过刮研来达到的。这项精度是在总装通过刮研来达到的。n 为了减少刮研工作量，一般都要规定主轴轴为了减少刮研工作量，一般都要规定主轴轴线对安装基面的平行度公差。线对安装基面的平行度公差。n 在垂直和水平在垂直和水平2 2个方向上，只允许主轴前端个方向上，只允许主轴前端向上和向前偏。向上和向前偏。 2022-6-1979n4 4）主要平面的精度）主要平面的精度 n 装配基面的平面度影响主轴箱与床身联接

59、时的接触装配基面的平面度影响主轴箱与床身联接时的接触刚度，加工过程中作为定位基面则会影响主要孔的加工刚度，加工过程中作为定位基面则会影响主要孔的加工精度。精度。n 因此规定底面和导向面必须平直，用涂色法检查接因此规定底面和导向面必须平直，用涂色法检查接触面积或单位面积上的接触点数来衡量平面度的大小。触面积或单位面积上的接触点数来衡量平面度的大小。n 顶面的平面度要求是为了保证箱盖的密封性，防止顶面的平面度要求是为了保证箱盖的密封性，防止工作时润滑油泄出。工作时润滑油泄出。n 当大批大量生产将其顶面用作定位基面加工孔时，当大批大量生产将其顶面用作定位基面加工孔时，对它的平面度的要求还要提高。对它

60、的平面度的要求还要提高。 2022-6-1980n 5 5）表面粗糙度）表面粗糙度 n 重要孔和主要平面的粗糙度会影响联接面的重要孔和主要平面的粗糙度会影响联接面的配合性质或接触刚度，其具体要求一般用配合性质或接触刚度，其具体要求一般用RaRa值来值来评价。评价。n 一般主轴孔一般主轴孔RaRa值为值为0.4m 0.4m ，其它各纵向孔，其它各纵向孔RaRa值为值为1.6m 1.6m ，孔的内端面，孔的内端面RaRa值为值为3.2m3.2m，n 装配基准面和定位基准面装配基准面和定位基准面RaRa值为值为0.63m0.63m2.5m2.5m，其它平面的，其它平面的RaRa值为值为2.5m2.5