典型零件机加工

1、1典型零件机加工工艺套筒类零件的加工箱体类零件的加工齿轮类零件的加工2盘套类零件的加工31.结构特点套筒类零件是一种应用范围很广,在机器中主要起支承、定位或导向作用的零件。例如:支承回转轴的各种形式的轴承和定位套、液压系统中的液压缸、电液伺服阀的阀套、夹具上的钻套和导向套、内燃机上的气缸套等都属套筒类零件,其结构形式如图所示。 套筒类零件的结构特点和技术要求4套筒类零件的结构形式 4.2.1 套筒类零件的结构特点和技术要求5各种套筒类零件虽然结构和尺寸有很大差异,但却具有以下共同特点:(1)外圆直径D一般小于其长度L,通常长径比(L/D)小于5。(2)内孔与外圆直径之差较小,即零件壁厚较小,易

2、变形。(3)内外圆回转表面的同轴度公差很小。(4)结构比较简单。 4.2.1 套筒类零件的结构特点和技术要求62.套筒类零件的毛坯制造方式毛坯制造方式主要取决于其结构尺寸、材料和生产批量的大小。孔径较大(如d20mm)时,常采用无缝钢管或带孔的铸件和锻件。孔径较小时,多选用热轧或冷拉棒料,也可采用实心铸件。大批量生产时,可采用冷挤压棒料、粉末冶金棒料等。套筒类零件的材料以钢、铸铁、青铜或黄铜为主,也有采用双金属结构(即在钢或铸铁套的内壁上浇注一层轴承合金材料)的。套筒类零件常用的热处理方法有渗碳、淬火、表面淬火、调质、高温时效及渗氮等。 4.2.1 套筒类零件的结构特点和技术要求73.套筒类零

3、件的技术要求套筒类零件的外圆表面多以过盈或过渡配合与机架或箱体孔配合,起支承作用。内孔主要起导向作用或支承作用,常与传动轴、主轴、活塞、滑阀相配合。有些套的端面或凸缘端面有定位或承受载荷作用。套筒类零件的主要技术要求为(1)内孔与外圆的尺寸精度一般为IT7IT6。为保证内孔的耐磨性和功能要求,其表面粗糙度要求Ra2.50.16m,外圆的表面粗糙度为Ra50.63m。4.2.1 套筒类零件的结构特点和技术要求8(2)通常将外圆与内孔的几何形状精度控制在直径公差以内即可,较精密的可控制在直径公差的1213,甚至更小。较长的套筒零件除有外圆的圆柱度要求外,还有孔的圆柱度要求。(3)内、外圆表面之间的

4、同轴度公差按零件的装配要求而定。当内孔的最终加工是将套装入机座或箱体之后进行(如连杆小端衬套)时,内、外圆表面的同轴度公差可以较大;若内孔的最终加工是在装配之前完成,则同轴度公差较小,通常为0.060.01mm。套的端面(包括凸缘端面)如在工作中承受载荷或加工中作为定位面时,端面与外圆或内孔轴线的垂直度要求较高,一般为0.050.02mm。 4.2.1 套筒类零件的结构特点和技术要求94.2.2套筒类零件加工工艺过程套筒类零件由于功用、结构形状及尺寸、材料、热处理方法的不同,其工艺过程差别较大。其中,保证内孔与外圆的同轴度公差,以及端面与内圆(外圆)轴线的垂直度公差,是拟定工艺规程时需要关注的

5、主要问题。4.2.1 套筒类零件的结构特点和技术要求10一、法兰盘零件工艺过程4.2.2 典型套筒类零件的加工工艺分析 114.2.2 典型套筒类零件的加工工艺分析 124.2.2 典型套筒类零件的加工工艺分析 134.2.2 典型套筒类零件的加工工艺分析 144.2.2 典型套筒类零件的加工工艺分析 15二、接盘零件工艺过程1. 接盘零件的主要表面及其技术要求 孔A( ):IT7, Ra1.6 m ； 小外圆( ):IT6, Ra1.6 m对孔A的轴线有同轴度 要求，其公差值为 0.03mm； 材料45钢，调质220240HBS。4.2.2 典型套筒类零件的加工工艺分析 164.2.2 典型

6、套筒类零件的加工工艺分析 17 该零件的主要表面均为回转表面，应选用车削方法，主 要工艺路线为：粗车调质精车。在精车过程中， 应使孔( )，小外圆( )和台阶端面在一次 装夹加工出来，即“一刀活”；再以孔定位，心轴装夹精 车大端面，即可保证该零件的位置精度要求。 在精车之后钻16孔，铣削宽16的圆弧槽。 毛坯选用锻件。2工艺分析 锻造毛坯粗车调质精车划线钻孔 铣槽检验3工艺过程4.2.2 典型套筒类零件的加工工艺分析 184工艺卡片4.2.2 典型套筒类零件的加工工艺分析 19图4-17液压缸简图 液压缸体(如图4-17所示)属于长孔薄壁类零件,且精度和表面粗糙度都控制较严。液压缸的毛坯多为无

7、缝钢管,如果为铸件,由于其组织可能不够紧密,会出现砂眼、针孔或疏松等缺陷,加工过程中应该增加用泵定压定时的验漏工序。 三、液压缸体零件工艺过程4.2.2 典型套筒类零件的加工工艺分析 20该零件孔长而壁薄,为保证内外圆的同轴度,加工外圆时参照空心主轴的装夹方法,即采用双顶尖顶孔口130的锥面或一头夹紧一头用中心架支承。加工内孔与一般深孔加工时的装夹相同,多采用夹一头,另一端用中心架托住外圆。孔的粗加工采用镗削,半精加工多采用浮动铰刀铰削。铰削后,孔径尺寸精度一般为IT9IT7,表面粗糙度达Ra2.30.32m。4.2.2 典型套筒类零件的加工工艺分析 21 液压缸内孔的表面质量要求很高,精加工

8、铰孔后,还需采用钢珠滚压,以改善内圆表面,使其熨平并形成残余压应力,提高使用寿命。为此,较多的专业生产厂采用专用组合刀具来完成液压缸内孔的粗加工、半精加工、精加工和滚压加工,专业组合刀具是将镗刀、浮动铰刀和钢珠滚压头等集成在一起。内孔经滚压后,尺寸误差在0.01mm以内,表面粗糙度为Ra0.16m或更小,且表面经硬化后更为耐磨。但是目前对铸造液压缸体尚未采用滚压工艺,原因是铸件表面缺陷对滚压有很大影响,因此,常以精细镗、珩磨、研磨等精密加工作为缸体内孔加工的最终工序。 4.2.2 典型套筒类零件的加工工艺分析 22表4-3 液压缸加工工艺路线表4-3液压缸加工工艺路线 4.2.2 典型套筒类零

9、件的加工工艺分析 231.工艺措施套筒类零件内外表面的同轴度以及端面与孔轴线的垂直度要求较高,一般可采用以下工艺措施:(1)在一次安装中完成内外表面及端面的全部加工,这样可消除工件的安装误差并获得很高的相互位置精度。但由于工序比较集中,对尺寸较大的套筒安装不便,故多用于尺寸较小的轴套车削加工。 4.2.3 套筒类零件加工特点24(2)先完成孔加工,然后以孔为精基准加工外圆。由于使用的夹具(通常为心轴)结构简单,而且制造和安装误差较小,因此可保证较高的相互位置精度,在套筒类零件加工中应用较多。(3)先完成外圆加工,然后以外圆为精基准加工内孔。一般卡盘安装误差较大,使得加工后工件的相互位置精度较低

10、。如果欲使同轴度误差较小,则须采用定心精度较高的夹具,如弹性膜片卡盘、液性塑料夹头、经过修磨的三爪自定心卡盘和软爪等。 4.2.3 套筒类零件加工特点252.减小变形 套类零件的结构特点是孔的壁厚较薄，薄壁套类零件在加工过程中，常因夹紧力切削力和热变形的影响而引起变形。为防止变形常采取些工艺措施： 1) 将粗、精加工分开进行 为减少切削力和切削热的影响，使粗加工产生的变形在精加工中得以纠正。 2) 减少夹紧力的影响 在工艺上采取以下措施减少夹紧力的影响： 采用径向夹紧时，夹紧力不应集中在工件的某一径向截面上，而应使其分布在较大的面积上，以减小工件单位面积上所承受的夹紧力。如可将工件安装在一个适

11、当厚度的开口圆环中，在连同此环一起夹紧。也可采用增大接触面积的特殊卡爪。以孔定位时，宜采用张开式心轴装夹。 4.2.3 套筒类零件加工特点264.2.3 套筒类零件加工特点27 夹紧力的位置宜选在零件刚性较强的部位，以改善在夹紧力作用下薄壁零件的变形。 改变夹紧力的方向，将径向夹紧改为轴向夹紧。 在工件上制出加强刚性的工艺凸台或工艺螺纹以减少夹紧变形，加工时用特殊结构的卡爪夹紧，加工终了时将凸边切去。如表 5.3 工序 2 先车出 M88mm 1.5mm 螺纹供后续工序装夹时使用。在工序 3 中利用该工艺螺纹将工件固定在夹具中，加工完成后，在工序 5 车去该工艺螺纹。 4.2.3 套筒类零件加

12、工特点28 3）减小切削力对变形的影响 增大刀具主偏角和主前角，使加工时刀刃锋利，减少径向切削力。 将粗、精加工分开，使粗加工产生的变形能在精加工中得到纠正，并采取较小的切削用量。 内外圆表面同时加工，使切削力抵销。 4) 热处理放在粗加工和精加工之间 这样安排可减少热处理变形的影响。套类零件热处理后一般会产生较大变形，在精加工时可得到纠正，但要注意适当加大精加工的余量。 4.2.3 套筒类零件加工特点291深孔加工的工艺特点通常把孔的深度与直径之比（L/D5）的孔称为深孔。深径比不大的孔，可用麻花钻在普通钻床，车床上加工；深径比大的孔，必须采用特殊的刀具，设备及加工方法。深孔加工比一般的孔加

13、工要复杂和困难得多。深孔加工的工艺主要有以下特点：深孔加工的刀杆细长，强度和刚性比较差，在加工时容易引偏和振动，因此，在刀头上设置支承导向极为重要。切屑排除困难。如果切屑堵塞，则会引起刀具崩刃，甚至折断，因此需采用强制排屑措施。刀具冷却散热条件差。切屑液不易注入切屑区，使刀具温度升高，刀具寿命降低，因此，必须采用有效的降温方法。4.2.3 套筒类零件加工特点302、深孔的钻削方式在单件小批生产中，深孔钻削常在卧式车床或转塔车床上用接长的麻花钻加工。有时工件作两次安装,从两端钻成。钻削时钻头须多次退出，以排屑和冷却刀具。采用这用切屑方式，劳动强度大且生产率低。在大批量生产中，普遍用深孔钻床和使用

14、深孔钻头进行加工。深孔加工一般采用工件旋转，钻头轴向进送，或钻头与工件同时反向旋转，钻头轴向进送方式进行，这两种方式都不易使深孔的轴线偏斜，尤其后者更为有利，但设备比较复杂。若工件很大，旋转有困难，则可将工件固定，使钻头旋转并轴向进送。当旋转轴线与工件轴线有偏斜，则加工后的轴线也将有偏斜。4.2.3 套筒类零件加工特点314.2.3 套筒类零件加工特点323冷却和排屑方式（1）内排屑方式 高压切削油由钻杆与工件孔壁间的空隙处压入切削区，然后带着切屑从钻杆中的内孔排出。这样不会划伤已加工的孔壁，而且钻杆直径可增大，也同时增强了钻杆的扭转刚性和弯曲刚性。因此可提高进给量，且孔轴线偏移量也小，一般为

15、0.1-0.3mm/m。采用深孔钻头需配备油压头，深孔钻头装在油压头机构内。油压头的前端与工件贴合，工件由主轴带动旋转。足够流量的高压油从油压头中的油管注入，通过钻杆和工件壁间的空隙处压入切削区，起冷却作用，再从钻杆内孔中带着大量切屑排出。压力和流量过小时，不易使切屑排出，使温度升高，刀具容易磨损。（2）外排屑方式 切削液的流向正好与内排屑方式相反。 4.2.3 套筒类零件加工特点334.2.3 套筒类零件加工特点344.2.3 套筒类零件加工特点354刀具结构特点刀具的导向性能好，防止加工中引偏。为了有利于排屑，必须能使切屑成碎裂状或粉状屑，而不是呈带状。刀具上必须有进出油孔或通道，供流通切

16、削液并排除切屑。刀具必须有良好的切屑性能，并且在连续切削的条件下，具有较高的耐磨性和红硬性。4.2.3 套筒类零件加工特点36机械制造工艺学第四章 典型零件加工4.3 箱体类零件的加工374.3.1 箱体零件概述1.箱体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。故箱体的加工质量,直接影响到机器的性能、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,加工难度大。据统计资料表明,一般中型机床制造厂花在箱体类零件的机械加工工时约占整个产品加工工时的l520。 382.

17、箱体零件的主要技术要求箱体类零件中,机床主轴箱的精度要求较高,图4-18为某车床主轴箱简图。现以它为例介绍精度要求:(1)孔径精度。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,易产生振动和噪声;孔径太小,会使配合偏紧,轴承将因外环变形,不能正常运转而缩短寿命。装轴承的孔不圆,也会使轴承外环变形而引起主轴径向圆跳动。因此，对孔的精度要求是较高的。主轴孔的尺寸公差等级为IT6,其余孔为IT8IT7。孔的几何形状精度未作规定的,一般控制在尺寸公差的12范围内即可。 4.3.1 箱体零件概述39图4-18某车床主轴箱简图 4.3.1

18、 箱体零件概述40(2)孔与孔的位置精度。同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线的垂直度误差,会使轴和轴承装配到箱体内出现歪斜,从而造成主轴径向圆跳动和轴向窜动,也加剧了轴承磨损。孔系之间的平行度误差,会影响齿轮的啮合质量。一般孔距允差为0.0250.060mm,而同一中心线上的支承孔的同轴度约为最小孔尺寸公差之半。(3)孔和平面的位置精度。主要孔对主轴箱安装基面的平行度,决定了主轴与床身导轨的相互位置关系。这项精度是在总装时通过刮研来达到的。为了减少刮研工作量,一般规定在垂直和水平两个方向上,只允许主轴前端向上和向前偏。 4.3.1 箱体零件概述41(4)主要平面的精度。装配基面的平面度影

19、响主轴箱与床身连接时的接触刚度,加工过程中作为定位基面则会影响主要孔的加工精度。因此规定了底面和导向面必须平直,为了保证箱盖的密封性,防止工作时润滑油泄出,还规定了顶面的平面度要求,当大批量生产将其顶面用作定位基面时,对它的平面度要求还要提高。(5)表面粗糙度。一般主轴孔的表面粗糙度为Ra0.4m,其它各纵向孔的表面粗糙度为Ra1.6m;孔的内端面的表面粗糙度为Ra3.2m,装配基准面和定位基准面的表面粗糙度为Ra2.50.63m,其它平面的表面粗糙度为Ra102.5m。 4.3.1 箱体零件概述423.箱体零件的材料及毛坯箱体零件材料常选用各种牌号的灰铸铁,因为灰铸铁具有较好的耐磨性、铸造性

20、和可切削性,而且吸振性好,成本又低。某些负荷较大的箱体采用铸钢件,某些简易箱体为了缩短毛坯制造的周期而采用钢板焊接结构。毛坯铸造时,应防止砂眼和气孔的产生。为了减少毛坯制造时产生残余应力,应使箱体壁厚尽量均匀,箱体浇铸后应安排退火工序。毛坯的加工余量与生产批量、毛坯尺寸、结构、精度和铸造方法等因素有关。具体数值可从有关手册中查到。 4.3.1 箱体零件概述43在拟定箱体零件机械加工工艺规程时,有一些基本原则应该遵循。(1)先面后孔。先加工平面,后加工孔是箱体加工的一般规律。平面面积大,用其定位稳定可靠;支承孔大多分布在箱体外壁平面上,先加工外壁平面可切去铸件表面的凹凸不平及夹砂等缺陷,这样可减

21、少钻头引偏,防止刀具崩刃等,对孔加工有利。(2)粗精分开、先粗后精。箱体的结构形状复杂,主要平面及孔系加工精度高,一般应将粗、精加工工序分阶段进行,先进行粗加工,后进行精加工。 4.3.2 拟定箱体零件机械加工工艺规程的原则44(3)基准的选择。箱体零件的粗基准一般都用它上面的重要孔和另一个相距较远的孔作粗基准,以保证孔加工时余量均匀。精基准选择一般采用基准统一的方案,常以箱体零件的装配基准或专门加工的一面两孔为定位基准,使整个加工工艺过程基准统一,夹具结构简单,基准不重合误差降至最小甚至为零(当基准重合时)。(4)工序集中,先主后次。箱体零件上相互位置要求较高的孔系和平面,一般尽量集中在同一

22、工序中加工,以保证其相互位置要求和减少装夹次数。紧固螺纹孔、油孔等次要工序的安排,一般在平面和支承孔等主要加工表面精加工之后再进行加工。 4.3.2 拟定箱体零件机械加工工艺规程的原则45（5）工序间合理按排热处理箱体零件的结构复杂，壁厚也不均匀，因此，在铸造时会产生较大的残余应力。为了消除残余应力，减少加工后的变形和保证精度的稳定，所以，在铸造之后必须安排人工时效处理。人工时效的工艺规范为：加热到500550，保温4h6h，冷却速度小于或等于30/h，出炉温度小于或等于200。普通精度的箱体零件，一般在铸造之后安排1次人工时效出理。对一些高精度或形状特别复杂的箱体零件，在粗加工之后还要安排1

23、次人工时效处理，以消除粗加工所造成的残余应力。有些精度要求不高的箱体零件毛坯，有时不安排时效处理，而是利用粗、精加工工序间的停放和运输时间，使之得到自然时效。箱体零件人工时效的方法，除了加热保温法外，也可采用振动时效来达到消除残余应力的目的。4.3.2 拟定箱体零件机械加工工艺规程的原则46箱体上若干有相互位置精度要求的孔的组合,称为孔系。孔系可分为平行孔系、同轴孔系和交叉孔系(如图4-19所示)。孔系加工是箱体加工的关键,根据箱体加工批量的不同和孔系精度要求的不同,孔系加工所用的方法也是不同的,现分别予以讨论。 4.3.3 箱体零件的孔系加工47图4-19孔系分类 4.3.3 箱体零件的孔系

24、加工481.平行孔系的加工下面主要介绍如何保证平行孔系孔距精度的方法。1)找正法找正法是在通用机床(镗床、铣床)上利用辅助工具来找正所要加工孔的正确位置的加工方法。这种找正法加工效率低,一般只适于单件小批生产。找正时除根据划线用试镗方法外,有时借用心轴量块或用样板找正,以提高找正精度。 4.3.3 箱体零件的孔系加工49图4-20所示为心轴和块规找正法。镗第一排孔时将心轴插入主轴孔内(或直接利用镗床主轴),然后根据孔和定位基准的距离组合一定尺寸的块规来校正主轴位置,校正时用塞尺测定块规与心轴之间的间隙,以避免块规与心轴直接接触而损伤块规(如图4-20(a)所示)。镗第二排孔时,分别在机床主轴和

25、已加工孔中插入心轴,采用同样的方法来校正主轴轴线的位置,以保证孔中心距的精度(如图4-20(b)所示)。这种找正法其孔心距精度可达0.03mm。 4.3.3 箱体零件的孔系加工50图4-20用心轴和块规找正 4.3.3 箱体零件的孔系加工51图4-21所示为样板找正法。用1020mm厚的钢板制成样板1,装在垂直于各孔的端面上(或固定于机床工作台上),样板上的孔距精度较箱体孔系的孔距精度高(一般为0.010.03mm),样板上的孔径较工件的孔径大,以便于镗杆通过。样板上的孔径要求不高,但要有较高的形状精度和较小的表面粗糙度,当样板准确地装到工件上后,在机床主轴上装一个千分表2,按样板找正机床主轴

26、,找正后,即换上镗刀加工。此法加工孔系不易出差错,找正方便,孔距精度可达0.05mm。这种样板的成本低,仅为镗模成本的1719,单件小批生产中大型的箱体加工可用此法。 4.3.3 箱体零件的孔系加工52图4-21样板找正法 4.3.3 箱体零件的孔系加工532)镗模法在成批生产中,广泛采用镗模加工孔系,如图4-22所示。工件5装夹在镗模上,镗杆4被支承在镗模的导套6里,导套的位置决定了镗杆的位置,装在镗杆上的镗刀3将工件上相应的孔加工出来。当用两个或两个以上的支承1来引导镗杆时,镗杆与机床主轴2必须浮动联接。当采用浮动联接时,机床精度对孔系加工精度影响很小,因而可以在精度较低的机床上加工出精度

27、较高的孔系。孔距精度主要取决于镗模,一般可达0.05mm。能加工公差等级IT7的孔,其表面粗糙度可达Ra51.25m。当从一端加工、镗杆两端均有导向支承时,孔与孔之间的同轴度和平行度可达0.020.03mm;当分别由两端加工时,可达0.040.05mm。 4.3.3 箱体零件的孔系加工54图4-22用镗模加工孔系 4.3.3 箱体零件的孔系加工55图4-23在组合机床上用镗模加工孔系 4.3.3 箱体零件的孔系加工563)坐标法坐标法镗孔是在普通卧式镗床、坐标镗床或数控镗铣床等设备上,借助于精密测量装置,调整机床主轴与工件间在水平和垂直方向的相对位置,来保证孔心距精度的一种镗孔方法。采用坐标法

28、加工孔系时,要特别注意选择基准孔和镗孔顺序,否则,坐标尺寸累积误差会影响孔心距精度。基准孔应尽量选择本身尺寸精度高、表面粗糙度小的孔(一般为主轴孔),这样在加工过程中,便于校验其坐标尺寸。孔心距精度要求较高的两孔应连在一起加工。4.3.3 箱体零件的孔系加工572.同轴孔系的加工成批生产中,箱体上同轴孔的同轴度几乎都由镗模来保证。单件小批生产中,其同轴度用下面几种方法来保证。1)利用已加工孔作支承导向如图4-24所示,当箱体前壁上的孔加工好后,在孔内装一导向套,以支承和引导镗杆加工后壁上的孔,从而保证两孔的同轴度要求。这种方法只适于加工箱壁较近的孔。 4.3.3 箱体零件的孔系加工58图4-2

29、4利用已加工孔导向 4.3.3 箱体零件的孔系加工592)利用镗床后立柱上的导向套支承导向这种方法其镗杆系两端支承,刚性好。但此法调整麻烦,镗杆长,较笨重,故只适于单件小批生产中大型箱体的加工。4.3.3 箱体零件的孔系加工603)采用调头镗当箱体与箱壁相距较远时,可采用调头镗。工件在一次装夹下,镗好一端孔后,将镗床工作台回转180,再调整工作台位置,使已加工孔与镗床主轴同轴,然后再加工另一端孔。当箱体上有一较长并与所镗孔轴线有平行度要求的平面时,镗孔前应先用装在镗杆上的百分表对此平面进行校正(如图4-25 (a)所示),使其和镗杆轴线平行,校正后加工孔B,孔B加工后,回转工作台,并用镗杆上装

30、的百分表沿此平面重新校正,这样就可保证工作台准确地回转180,如图4-25(b)所示。然后再加工孔A,从而保证孔A、B同轴。 4.3.3 箱体零件的孔系加工61图4-25调头镗孔时工件的校正 4.3.3 箱体零件的孔系加工62一、车床主轴箱箱体零件的加工工艺过程1.中、小批量生产中箱体的传统加工工艺过程表4-4为图4-18所示某车床主轴箱中、小批生产时的加工工艺过程。 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程63表4-4某主轴箱加工工艺过程 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程64序号工序内容定位基准1铸造2时效3漆底漆4铣顶面AI孔与II孔5钻、扩、绞2-8H7工艺孔（将6-M10mm先钻至

31、7.8mm,绞2-8H7）顶面A及外形6铣两端面E、F及前面D顶面A及两工艺孔7铣导轨面B、C顶面A及两工艺孔8磨顶面A导轨面B、C9粗镗各纵向孔顶面A及两工艺孔10精镗各纵向孔顶面A及两工艺孔11精镗主轴孔I顶面A及两工艺孔10精镗各纵向孔顶面A及两工艺孔11精镗主轴孔I顶面A及两工艺孔12加工横向孔及各面上的次要孔13磨B、C导轨面及前面D顶面A及两工艺孔14将2-8H7及4-7.8mm均扩钻至8.5mm，攻6-M10mm15清洗、去毛刺倒角16检验某主轴箱大批生产工艺过程65中、小批量箱体加工,大多采用通用设备、专用夹具组织生产,必要时增添一点专用设备,其工艺过程特点如下:(1)粗精分开

32、。粗精分开,先粗后精这条原则对所有情况都是适用的。但中、小批量箱体零件加工如果从工序上全部安排粗、精分开,则机床、夹具数量要增加,工件转运也费时费力,所以实际生产中并不都这样做。不少情况下是将粗、精加工放在一道工序内完成。但是从工步上讲,粗、精加工还是分开的,如粗加工后将工件松开一点,然后再用较小的夹紧力夹紧工件,使工件因夹紧力而产生的弹性变形在精加工时得以消除。龙门刨床刨削主轴箱基准面时,粗刨后将工件放松一点,然后再精刨基准面就是这个道理。又如导轨磨床磨主轴箱基准面时,粗磨后进行充分冷却,然后再进行精磨。4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程66(2)粗基准的选择。一般来说,中、小批生产箱体

33、类零件仍然选择重要孔(如主轴孔)为粗基准,但实现以主轴孔为粗基准时大多采用划线装夹的方式。划线过程大体上是:先划出主轴孔,其次划出距主轴孔较远的另一孔位置,然后划出其它各孔、各平面。加工箱体平面时,按线找正并装夹工件,就是以主轴孔为粗基准。 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程671）粗基准的选择虽然箱体类零件一般都选择重要孔（如主轴孔）为粗基准，但随着生产类型不同，实现以主轴孔为粗基准的工件装夹方式是不同的。中小批生产时，由于毛坯精度较低，一般采用划线装夹，其方法如下：图C 主轴箱的划线68大批大量生产时，毛坯精度较高，可直接以主轴孔在夹具上定位，采用图D的夹具装夹。 图D 以主轴孔为粗基

34、准铣顶面的夹具1、3、5支承2辅助支承4支架6挡销7短轴8活动支柱9、10操纵手柄11螺杆12可调支承13夹紧块69(3)精基准的选择。中、小批生产时,箱体零件多用装配基准作精基准来加工孔系。加工图4-18所示主轴箱孔系时,选择箱体底面B、C作为定位基准,面B、C既是主轴箱的装配基准,又是主轴孔的设计基准,并与箱体的端面、侧面以及各主要纵向孔在相互位置上有着直接的关系,故选择面B、C做定位基准。这样，不仅消除了主轴孔加工时的基准不重合误差,而且,用面B、C定位稳定可靠,装夹误差小。加工各孔时,由于箱口朝上,所以更换导向套、安装调整刀具、测量孔径尺寸、观察加工情况等都很方便。 4.3.4 典型箱

35、体零件的加工工艺过程70采用上述的B、C面做定位基准的方式也有它的不足之处。加工箱体中间壁上的孔时,为了提高刀具系统的刚度,应当在箱体内部相应的部位设置刀杆的支承。由于箱体底部是封闭的,中间支承只能用如图4-26所示的吊架从箱体顶面的开口处伸入箱体内,每加工一件需装卸一次,吊架与镗模之间虽有定位销定位,但吊架刚性差,制造安装精度较低,经常装卸也容易产生误差,且使加工的辅助时间增加,因此这种定位方式只适用于中小批生产的箱体零件加工。批量大时常采用顶面及两个销孔作定位基准,如图4-27所示。这种定位方式,中间导向支架可以紧固在夹具体上,提高了夹具刚度,工件装卸方便;但这种夹具不易观察各加工表面的情

36、况且会出现基准不重合误差,同时增加了两个定位销孔的加工工序。 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程71图4-26吊架式镗模夹具 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程72图4-27用箱体顶面及两个销孔定位的镗模 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程73二、减速箱箱体零件工艺过程特点分析1减速箱箱体零件特点一般减速箱为了制造与装配的方便，常做成可剖分的，如图4-22所示，这种箱体在矿山、冶金和起重运输机械中应用较多。剖分式箱体也具有一般箱体结构特点，如壁薄、中空、形状复杂，加工表面多为平面和孔。减速箱体的主要加工表面可归纳为以下三类： 主要平面 箱盖的对合面和顶部方孔端面、底座的底面和对合面

37、、轴承孔的端面等。 主要孔 轴承孔（150H7、 90H7）及孔内环槽等。 其它加工部分 联接孔、螺孔、销孔、斜油标孔以及孔的凸台面等。 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程74（一）分离式箱体的主要技术要求 1对合面对底座的平行度误差不超过0.5/1000； 2对合面的表面粗糙度值小于Ral.6m，两对合面的接合间隙不超过0.03mm； 3轴承支承孔必须在对合面上，误差不超过0.2mm； 4轴承支承孔的尺寸公差为H7，表面粗糙度值小于Ral.6m，圆柱度误差不超过孔径公差之半，孔距精度误差为0.050.08mm。 754.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程762工艺过程设计应考虑的问题根据

38、减速箱体可剖分的结构特点和各加工表面的要求，在编制工艺过程时应注意以下问题： 加工过程的划分 整个加工过程可分为两大阶段，即先对箱盖和底座分别进行加工，然后再对装合好的整个箱体进行加工合件加工。为保证效率和精度的兼顾，就孔和面的加工还需粗精分开； 箱体加工工艺的安排 安排箱体的加工工艺，应遵循先面后孔的工艺原则，对剖分式减速箱体还应遵循组装后镗孔的原则。因为如果不先将箱体的对合面加工好，轴承孔就不能进行加工。另外，镗轴承孔时，必须以底座的底面为定位基准，所以底座的底面也必须先加工好。由于轴承孔及各主要平面，都要求与对合面保持较高的位置精度，所以在平面加工方面，应先加工对合面，然后再加工其它平面

39、，还体现先主后次原则。4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程77 箱体加工中的运输和装夹 箱体的体积、重量较大，故应尽量减少工件的运输和装夹次数。为了便于保证各加工表面的位置精度，应在一次装夹中尽量多加工一些表面。工序安排相对集中。箱体零件上相互位置要求较高的孔系和平面，一般尽量集中在同一工序中加工，以减少装夹次数，从而减少安装误差的影响，有利于保证其相互位置精度要求。 合理安排时效工序 一般在毛坯铸造之后安排一次人工时效即可；对一些高精度或形状特别复杂的箱体，应在粗加工之后再安排一次人工时效，以消除粗加工产生的内应力，保证箱体加工精度的稳定性。4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程783剖分

40、式减速箱体加工定位基准的选择 粗基准的选择 一般箱体零件的粗基准都用它上面的重要孔和另一个相距较远的孔作为粗基准，以保证孔加工时余量均匀。 剖分式箱体最先加工的是箱盖或底座的对合面。由于分离式箱体轴承孔的毛坯孔分布在箱盖和底座两个不同部分上，因而在加工箱盖或底座的对合面时，无法以轴承孔的毛坯面作粗基准，而是以凸缘的不加工面为粗基准，即箱盖以凸缘面A，底座以凸缘面B为粗基准。这样可保证对合面加工凸缘的厚薄较为均匀，减少箱体装合时对合面的变形。4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程79 精基准的选择 常以箱体零件的装配基准或专门加工的一面两孔定位，使得基准统一。剖分式箱体的对合面与底面（装配基面）

41、有一定的尺寸精度和相互位置精度要求；轴承孔轴线应在对合面上，与底面也有一定的尺寸精度和相互位置精度要求。为了保证以上几项要求，加工底座的对合面时，应以底面为精基准，使对合面加工时的定位基准与设计基准重合；箱体装合后加工轴承孔时，仍以底面为主要定位基准，并与底面上的两定位孔组成典型的一面两孔定位方式。这样，轴承孔的加工，其定位基准既符合基准统一的原则，也符合基准重合的原则，有利于保证轴承孔轴线与对合面的重合度及与装配基准面的尺寸精度和平行度。 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程80序号工序名称工序内容加工设备1铸造铸造毛坯2热处理人工时效3油漆喷涂底漆4划线箱盖：根据凸缘面A划对合面加工线；

42、划顶部C面加工线；划轴承孔两端面加工线底座：根据凸缘面B划对合面加工线；划底面D加工线；划轴承孔两端面加工线划线平台 4分离式减速箱体加工的工艺过程 表4-7所列为某厂在小批生产条件下加工图6-6所示减速箱体的机械加工工艺过程。表4-7 减速箱体机械加工工艺过程生产类型：小批；毛坯种类：铸件；材料牌号：HT200。4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程815刨削箱盖：粗、精刨对合面；粗、精刨顶部C面底座：粗、精刨对合面；粗精刨底面D牛头刨床或龙门刨床 6划线箱盖：划中心十字线，各联接孔、销钉孔、螺孔、吊装孔加工线底座：划中心十字线；底面各联接孔、油塞孔、油标孔加工线划线平台7钻削箱盖：按划线钻

43、各联接孔，并锪平；钻各螺孔的底孔、吊装孔底座：按划线钻底面上各联接孔、油塞底孔、油标孔，各孔端锪平；将箱盖与底座合在一起，按箱盖对合面上已钻的孔，钻底座对合面上的联接孔，并锪平摇臂钻床4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程828钳工对箱盖、底座各螺孔攻螺纹；铲刮箱盖及底座对合面；箱盖与底座合箱；按箱盖上划线配钻、铰二销孔，打入定位销9铣削粗、精铣轴承孔端面端面铣床10镗削粗、精镗轴承孔；切轴承孔内环槽卧式镗床11钳工去毛刺、清洗、打标记12油漆各不加工外表面13检验按图样要求检验4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程835箱体零件的检验 表面粗糙度检验通常用目测或样板比较法，只有当Ra值很小时

44、，才考虑使用光学量仪或作用粗糙度仪；孔的尺寸精度：一般用塞规检验；单件小批生产时可用内径千分尺或内径千分表检验；若精度要求很高可用气动量仪检验。平面的直线度：可用平尺和厚薄规或水平仪与桥板检验；平面的平面度：可用自准直仪或水平仪与桥板检验，也可用涂色检验。同轴度检验：一般工厂常用检验棒检验同轴度；孔间距和孔轴线平行度检验： 根据孔距精度的高低，可分别使用游标卡尺或千分尺，也可用块规测量；三坐标测量机可同时对零件的尺寸、形状和位置等进行高精度的测量。4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程84图4-25 镗床上的减速箱箱体零件图4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程85序号工序名称工序内容定位及夹

45、紧设备1铸造2清理清除浇冒口、型砂、飞边、毛刺等3热处理时效4油漆内壁涂黄漆、非加工表面涂底漆5钳工划各外表面加工线顶面及两主要孔划线台6铣粗、精铣底面，Ra12.5 m（工艺用）顶面按线找正卧式铣床小批生产时镗床减速箱箱体机械加工工艺4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程86小批生产时镗床减速箱箱体机械加工工艺 （续）序号工序名称工序内容定位基准及夹紧设备7铣粗、精铣顶面，127mmRa 0.8m底面镗床7铣铣底座四侧面Ra 4.3m顶面并校正镗床7铣粗铣四侧凸缘端面、底座两侧上平面底面及一侧面镗床7镗粗、精镗47、 42、 75及端面高15mm台面及侧面镗床7镗粗、精镗35两孔及端面7镗粗

46、、精镗40两孔及端面镗床底面47孔及一侧面镗床4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程87小批生产时镗床减速箱箱体机械加工工艺 （续）序号工序名称工序内容定位基准及夹紧设备8钻钻孔69，锪孔6 14顶面钻床8钻钻各面螺纹M5-7H小径孔底面、顶面、侧面钻床9钳攻各面螺纹M5-7H底面、顶面、侧面10钳修底面四角锐边及去毛刺10检验4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程882.中、小批量箱体生产中的高效自动化加工工艺数控加工中心机床(简称加工中心)是一种具有自动换刀装置的复合型数控机床。由于有了自动换刀装置,它能将铣、镗、钻等多种加工功能有效地转换,从而可以集中许多工序对工件进行连续加工,这样可以

47、大量节省装夹工件的时间和大大提高加工精度,因而特别适合于中、小批量箱体零件的加工。图4-28是卧式加工中心结构示意图。 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程89图4-28卧式加工中心结构示意图 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程90用加工中心加工箱体时,在加工前按照工件图样和工艺要求把加工的所有信息,如工件和刀具间的相对运动轨迹、加工顺序、切削用量以及为了实现加工所必须的其它辅助动作等用代码编制出程序,制成穿孔带,然后输入到数控系统中去,加工中心即按照穿孔带上的指令自动地进行加工。加工中心具有较高的坐标位移精度和工作台的回转精度。如我国生产的JCS-013型加工中心的工作台定位精度可达0

48、.01mm,回转精度可达510,完全可以直接由机床保证箱体孔系及端面的加工精度要求。 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程913.箱体零件加工自动线大量生产中,广泛采用组合机床与输送装置组成的自动线进行箱体零件加工。所有的加工和工件的输送等辅助动作,都无需工人直接操作,整个过程按照一定的生产节拍自动地、顺序地进行,如图4-29所示。它不仅大大提高了劳动生产率,降低了成本和减轻了工人的劳动强度,而且能稳定地保证工件的加工质量,对操作工人的技术水平要求也较低。我国目前在汽车、柴油机、拖拉机等行业中,都广泛地采用自动线来加工箱体。 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程92图4-29组合机床自动线

49、加工箱体示意图 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程93机械制造工艺学第四章 典型零件加工4.4 圆柱齿轮零件的加工944.4.1 圆柱齿轮加工概述1.圆柱齿轮的结构特点齿轮尽管由于它们在机器中的功用不同而设计成不同的形状和尺寸,但总是可以把它们划分为齿圈和轮体两个部分。常见的圆柱齿轮有以下几类(如图4-30所示):盘类齿轮、套类齿轮、内齿轮、轴类齿轮、扇形齿轮、齿条(即齿圈半径无限大的圆拄齿轮)等。其中盘类齿轮应用最广。 95图4-30圆柱齿轮的结构形式 4.4.1 圆柱齿轮加工概述962.圆柱齿轮的精度要求齿轮本身的制造精度,对整个机器的工作性能、承载能力及使用寿命都有很大影响。根据齿轮

50、的使用条件,对齿轮传动提出以下几方面的要求:(1)运动精度。要求齿轮能准确地传递运动,传动比恒定,即要求齿轮在一转中,转角误差不超过一定范围。(2)工作平稳性。要求齿轮传递运动平稳,冲击、振动和噪声要小。这就要求限制齿轮转动时瞬时速比的变化要小,也就是要限制短周期内的转角误差。 4.4.1 圆柱齿轮加工概述97(3)接触精度。(4)齿侧间隙。要求齿轮传动时,非工作齿面间留有一定间隙,以储存润滑油,补偿因温度、弹性变形所引起的尺寸变化和加工、装配时的一些误差。齿轮的制造精度和齿侧间隙主要根据齿轮的用途和工作条件加以规定。对于分度传动用齿轮,主要的要求是齿轮运动精度,使得传递的运动准确可靠;对于高

51、速动力传动用的齿轮,必须要求工作平稳,没有冲击和噪声;对于重载低速传动用的齿轮,则要求齿的接触精度要好,使啮合齿的接触面积大,不致引起齿面过早的磨损;对于换向传动和读数机构,齿侧间隙应严格控制,必要时还须消除间隙。 4.4.1 圆柱齿轮加工概述983.齿轮的材料与热处理1)材料的选择齿轮应按照使用的工作条件选用合适的材料。齿轮材料的选择对齿轮的加工性能和使用寿命都有直接的影响。一般齿轮选用中碳钢(如45钢)和低、中碳合金钢,如20Cr、40Cr、20CrMnTi等。要求较高的重要齿轮可选用38CrMoAlA氮化钢,非传力齿轮也可以用铸铁、夹布胶木或尼龙等材料。 4.4.1 圆柱齿轮加工概述99

52、2)齿轮的热处理齿轮加工中根据不同的目的,安排两种热处理工序:(1)毛坯热处理。在齿坯加工前后安排预先热处理(正火或调质),其主要目的是消除锻造及粗加工引起的残余应力、改善材料的可切削性和提高综合力学性能。(2)齿面热处理。齿形加工后,为提高齿面的硬度和耐磨性,常进行渗碳淬火、高频感应加热淬火、碳氮共渗和渗氮等热处理工序。 4.4.1 圆柱齿轮加工概述1004.齿轮毛坯齿轮的毛坯形式主要有棒料、锻件和铸件。棒料用于小尺寸、结构简单且对强度要求低的齿轮。当齿轮要求强度高、耐磨和耐冲击时,多用锻件,直径大于400600mm的齿轮,常用铸造毛坯。为了减少机械加工量,对大尺寸、低精度齿轮,可以直接铸出

53、轮齿;对于小尺寸、形状复杂的齿轮,可用精密铸造、压力铸造、精密锻造、粉末冶金、热轧和冷挤等新工艺制造出具有轮齿的齿坯,以提高劳动生产率、节约原材料。 4.4.1 圆柱齿轮加工概述1011.齿坯精度齿坯的外圆、端面及孔经常作为齿形加工、测量和装配的基准,所以齿坯的精度对于整个齿轮的精度有着重要的影响。齿坯精度中主要是对齿轮孔的尺寸精度和形状精度、孔和端面的位置精度有较高的要求;对齿坯外圆也有一定的要求。具体要求见表4-5和表4-6。 4.4.2 圆柱齿轮齿坯的加工方法102表4-5齿坯尺寸和形状公差 4.4.2 圆柱齿轮齿坯的加工方法103表4-6齿坯基准面径向和端面跳动公差(m) 4.4.2

54、圆柱齿轮齿坯的加工方法1042.齿坯加工方案的选择1)大批大量生产的齿坯加工大批大量加工中等尺寸齿坯时,多采用“钻-拉-多刀车”的工艺方案:(1)以毛坯外圆及端面定位进行钻孔或扩孔;(2)拉孔;(3)以孔定位在多刀半自动车床上粗精车外圆、端面、切槽及倒角等。这种工艺方案由于采用高效机床可以组成流水线或自动线,所以生产效率高。 4.4.2 圆柱齿轮齿坯的加工方法1052)成批生产的齿坯加工成批生产齿坯时,常采用“车-拉-车”的工艺方案:(1)以齿坯外圆或轮毂定位,精车外圆、端面和内孔;(2)以端面支承拉孔(或花键孔);(3)以孔定位精车外圆及端面等。这种方案可由卧式车床或转塔车床及拉床实现。它的

55、特点是加工质量稳定,生产效率较高。当齿坯孔有台阶或端面有槽时,可以充分利用转塔车床上的多刀来进行多工位加工,在转塔车床上一次完成齿坯的加工。 4.4.2 圆柱齿轮齿坯的加工方法1061.滚齿及其质量分析1)滚齿特点滚齿是齿形加工中生产率较高,应用最广的一种加工方法。而且滚齿加工通用性好,可加工圆柱齿轮、蜗轮等,亦可加工渐开线齿形、圆弧齿形、摆线齿形等。滚齿既可加工小模数、小直径齿轮,又可加工大模数、大直径齿轮,加工斜齿也很方便。滚齿可直接加工98级精度齿轮,也可作为7级精度以上齿轮的粗加工和半精加工。滚齿可以获得较高的运动精度。因滚齿时齿面是由滚刀的刀齿包络而成,参加切削的刀齿数有限,故齿面的

56、表面粗糙度值较大。为提高加工精度和齿面质量,宜将粗、精滚齿分开。 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法1072)滚齿加工质量分析(1)影响传动准确性的加工误差分析。影响传动准确性的主要原因是,在加工中滚刀和被加工齿轮的相对位置和相对运动发生了变化。相对位置的变化(几何偏心)产生齿轮径向误差,它以齿圈径向跳动Fr来评定;相对运动的变化(运动偏心)产生齿轮切向误差,它以公法线长度变动FW来评定。现分别加以讨论: 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法108图4-31几何偏心引起的径向误差 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法109齿轮的径向误差。齿轮的径向误差是指滚齿时,由于齿坯的回转轴线与齿轮工作时的回转轴线

57、不重合(出现几何偏心),使所切齿轮的轮齿发生径向位移而引起的齿距累积误差(如图4-31所示)。图4-31中, O为切齿时的齿坯回转中心,O为齿坯基准孔的几何中心(即齿轮工作时的回转中心),r为滚齿时的分度圆半径，r为以孔轴心O为旋转中心时齿圆的分度圆半径。滚齿时,齿轮的基圆中心与工作台的回转中心重合于O,这样切出的各齿形相对基圆中心O分布是均匀的(如图中实线圆上的P1P2),但齿轮工作时是绕基准孔中心O转动的(假定安装时无偏心),这时各齿形相对分度圆心O分布不均匀了(如图中双点划线圆上的P1P2)。显然这种齿距的变化是由于几何偏心使齿廓径向位移引起的,故又称为齿轮的径向误差。 4.4.3 圆柱

58、齿轮齿形加工方法110切齿时产生齿轮径向误差的主要原因是工件出现几何偏心。切齿时,工件有两种装夹方式:外圆定心端面支承和孔定心端面支承。前一种方式按外圆找正不需专用心轴,但要求齿坯外圆的径向圆跳动要小,适用于单件小批生产;后一种方式工件装夹方便,适用于成批以上生产。下面以孔定心端面支承为例(如图4-32所示)来分析出现几何偏心引起径向误差的因素:第一,夹具心轴轴线与工作台回转轴线不重合;第二,工件孔与心轴之间的配合间隙大,装夹时偏向了一边;第三,机床工作台面与工作台回转轴线不垂直,使夹紧后工件孔相对于工作台回转中心产生偏斜(如图4-33所示);第四,工件基准孔与端面不垂直;第五,夹具上、下平面

59、不平行或各定位面未擦干净。 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法111图4-32滚齿夹具 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法112图4-33端面定位不好引起几何偏心 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法113减小几何偏心的办法:第一,保证齿坯的加工质量,特别注意孔径尺寸精度和基准端面的跳动;第二,保证夹具的制造精度和安装精度。夹具制造时,要注意限位基准对底面的平行度和定心轴颈轴线对底面的垂直度要求。在保证装卸方便的前提下,定心轴颈处定位间隙要尽量小。夹具安装时应尽量使定心轴颈轴线与机床回转中心相重合,夹具安装后应检查图4-34所示的A、B、C、D四处的跳动量,其数值可参考表4-7;第三,改进夹具结构。如

60、设计定位与夹紧分开的夹具。这种结构夹紧时,螺栓的弯曲不会影响齿坯的定位精度(如图4-35所示)。 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法114图4-34夹具安装精度的检查 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法115图4-35定位与夹紧分开的夹具 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法116表4-7夹具的安装精度 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法117齿轮的切向误差。齿轮的切向误差是指滚齿时因滚齿机分齿传动链误差,引起瞬时传动比产生不稳定,使机床工作台不等速旋转,工件回转时快时慢,所切齿轮的轮齿沿切向发生位移所引起的齿距累积误差,如图4-36所示。为清楚起见,图中只画出了8个轮齿。设滚切齿1时齿坯的转角误差为0