项目九典型零件加工工艺

项目九典型零件加工工艺9.1轴类零件的加工9.2

箱体类零件的加工9.3

圆柱齿轮加工9.1

轴类零件的加工

1.轴类零件的分类、特点及技术要求

(1)轴类零件的功用及分类轴是机械零件中常见的典型零件之一。图6-34常见轴的类型

a)光轴b)空心轴c)半轴d)阶梯轴e)花键轴f)十字轴g)偏心轴

h)曲轴i)凸轮轴⑤其他。热处理、倒角、倒棱及外观修饰等要求。

2.轴类零件的材料、毛坯及热处理

3.轴类零件的装夹方式

4.轴类零件工艺过程示例(CA6140车床主轴的工艺过程)

5.轴类零件的检验2.轴类零件的材料、毛坯及热处理(1)轴类零件材料轴类零件通常采用45钢，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；对高速、重载的轴，选用20CrMnTi、20MnVB及20Cr等渗碳钢或38CrMoAl渗氮钢。

(2)轴类零件的毛坯轴类零件的毛坯常用圆棒料和锻件，大型轴或结构复杂的轴采用铸件。

(3)轴类零件的热处理轴类零件大多为锻造毛坯。3.轴类零件的装夹方式(1)采用两中心孔定位装夹对于长径比较大的轴类零件，通常以重要的外圆面作为粗基准定位，在轴的两端加工出中心孔，再以轴两端的中心孔为定位精基准进行加工，这样一次装夹可以加工多个表面，既可以实现基准重合，又可以做到基准统一。

(2)采用外圆表面定位装夹对于空心轴、短轴等不可能用中心孔定位的轴类零件，可用轴的外圆表面定位、夹紧并传递转矩。

(3)采用各种堵头或拉杆心轴定位装夹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装夹工件。(3)采用各种堵头或拉杆心轴定位装夹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装夹工件。图6-35堵头与拉杆心轴4.轴类零件工艺过程示例(CA6140车床主轴的工艺过程)(1)CA6140车床主轴的结构特点、功用及技术要求

(2)CA6140主轴加工工艺(1)CA6140车床主轴的结构特点、功用及技术要求1)CA6140车床主轴的结构特点。

①它既是阶梯轴，又是空心轴；是长径比小于12的刚性轴。

②它不但传递旋转运动和转矩，而且是工件或刀具回转精度的基础。

③其上有安装支承轴承、传动件的圆柱面或圆锥面，安装滑动齿轮的花键，安装卡盘及顶尖的内、外圆锥面，联接紧固螺母的螺旋面，通过棒料的深孔等；主要加工表面有内外圆柱面、圆锥面；次要表面有螺纹、花键、沟槽、端面结合孔等。

④其机械加工工艺主要是车削、磨削，其次是铣削和钻削。

2)CA6140车床主轴各主要部分的功用及技术要求(1)CA6140车床主轴的结构特点、功用及技术要求①支承轴颈。主轴是一个三支承结构，都是用来安装支承轴承的，并且跨度大。其中支承轴颈A、B既是主轴上各重要表面的设计基准，又是主轴部件的装配基准面，所以对它们有严格的位置要求，其制造精度直接影响到主轴部件的回转精度。

②锥孔。主轴锥孔是用来安装顶尖和刀具锥柄的，其轴心线必须与两个支承轴颈的轴心线严格同轴，否则会引起工件(或工具)的同轴度误差超差。

③轴端短锥和端面。主轴前端短圆锥面和端面是安装卡盘的定位面。为了保证卡盘的定心精度，该短圆锥面必须与支承轴颈的轴线同轴，而端面必须与主轴的回转中心垂直。(1)CA6140车床主轴的结构特点、功用及技术要求④空套齿轮轴颈。空套齿轮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，否则会引起主轴传动啮合不良，当主轴转速很高时，还会影响齿轮传动平稳性并产生振动和噪声，使工件加工表面产生振纹。

⑤螺纹。主轴上的螺纹是用来固定零件或调整轴承间隙的。如果螺纹中心线与支承轴颈轴心线交叉，则会造成锁紧螺母端面与支承轴颈轴线不垂直，导致锁紧螺母使被压紧的滚动轴承环倾斜，影响轴承的放置精度，严重时还会引起轴承损坏或主轴弯曲变形。(1)CA6140车床主轴的结构特点、功用及技术要求⑥各表面的表面层要求。主轴的支承轴颈表面、工作表面及其他配合表面都存在不同程度的摩擦。CA6140采用滚动轴承，摩擦转移给轴承环和滚动体，轴颈可以不要求很高的耐磨性，但仍要求适当地提高其硬度，以改善它的装配工艺性和装配精度。34699Z6BW1.eps(2)CA6140主轴加工工艺1)CA6140车床主轴加工工艺过程。(2)CA6140主轴加工工艺表6-5大批生产CA6140车床主轴工艺过程(2)CA6140主轴加工工艺表6-5大批生产CA6140车床主轴工艺过程(2)CA6140主轴加工工艺2)主轴加工工艺问题分析。

①定位基准的选择与转换。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、基准统一和互为基准的原则，并在一次装夹中尽可能加工出较多的表面。

②主要加工表面加工工序安排。CA6140车床主轴主要加工表面是ϕ75h5、ϕ80h5、ϕ90g5、ϕ105.8轴颈，两支承轴颈及大头锥孔。它们加工的尺寸公差等级在IT5~IT6之间，表面粗糙度Ra为0.4~0.8μm。

③保证加工质量的几项措施。主轴的加工质量主要体现在主轴支承轴颈的尺寸、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、表面粗糙度以及它们对支承轴颈的位置精度。(2)CA6140主轴加工工艺图6-37组合磨主轴加工示意图

a)工位Ⅰb)工位Ⅱ(2)CA6140主轴加工工艺图6-38磨主轴锥孔夹具5.轴类零件的检验(1)加工中的检验在加工过程中，对轴类零件的检验可采用安装在机床上的自动测量装置。

(2)加工后的检验轴类零件加工质量的检验大多在加工完成后进行。(1)加工中的检验在加工过程中，对轴类零件的检验可采用安装在机床上的自动测量装置。图6-39主轴的检验

1—挡铁2—钢球3、4—V形块5—检验心棒9.2箱体类零件的加工1.箱体类零件概述

2.箱体类零件的结构工艺性分析

3.箱体类零件加工工艺过程及工艺分析1.箱体类零件概述(1)箱体类零件的功用、结构特点

1)箱体类零件的功用。

2)箱体类零件的结构特点。

(2)箱体类零件的主要技术要求

1)孔的尺寸精度和形状精度。

2)孔与孔的位置精度。

3)孔与平面的位置精度。

4)主要平面的精度。

5)表面粗糙度。

(3)箱体类零件的材料与毛坯箱体零件常选用各种牌号的灰铸铁，因为灰铸铁具有良好的工艺性、耐磨性、吸振性和可加工性，价格也比较低廉。2.箱体类零件的结构工艺性分析(1)箱体的基本孔箱体的基本孔可分为通孔、不通孔、阶梯孔及交叉孔等几类。图6-40交叉孔的结构工艺性

a)交叉孔b)交叉孔毛坯(2)箱体的同轴孔箱体上同轴孔的孔径有三种排列形式：一种是孔径大小向一个方向递减，2.箱体类零件的结构工艺性分析且相邻两孔直径之差大于孔的毛坯加工余量，这样排列形式便于镗杆和刀具从一端伸入同时加工其他同轴孔，单件小批量生产中，这种结构形式最为方便；另一种是孔径大小从两边向中间递减，加工时可使刀杆从两边进入，这样可缩短镗杆长度，提高镗杆的刚度，而且为双面同时加工创造了条件，所以大批大量生产时常采用这种结构形式；还有一种是孔径大小排列不规则，两端的孔径小于中间的孔径，这种排列结构工艺性差，应尽量避免。

(3)箱体的端面箱体的端面加工包括内端面和外端凸台。

(4)箱体的装配基面箱体的装配基面应尽可能大，形状应尽量简单，以利于加工、装配和检验。3.箱体类零件加工工艺过程及工艺分析(1)拟订箱体类零件加工工艺规程的原则在拟订箱体类零件的加工工艺规程时，有一些共同的基本原则应遵循。

1)加工顺序：先面后孔。

2)加工阶段：粗、精分开。

3)基准选择：选重要孔为粗基准；精基准力求统一。

4)工序集中，先主后次。

5)工序间安排时效处理。

6)工装设备依批量而定。

(2)箱体平面的加工箱体平面的加工，通常采用刨削、铣削或磨削。

(3)箱体孔系的加工箱体上一系列有相互位置精度要求的孔的组合，称为孔系。3.箱体类零件加工工艺过程及工艺分析1)平行孔系的加工。

①找正法。找正法是指工人在通用机床上利用辅助工具来找正要加工孔的正确位置的加工方法。这种方法加工效率低，一般只适用于单件小批生产。3.箱体类零件加工工艺过程及工艺分析②镗模法。镗模法是指利用镗模夹具加工孔系的方法。如图6-41所示，镗孔时，工件装夹在镗模上，镗杆被支承在镗模的导套里，增加了系统的刚性。镗刀通过模板上的孔将工件上相应的孔加工出来。当用两个或两个以上的支承来引导镗杆时，镗杆与机床主轴必须浮动连接，如图6-42所示，这样机床精度对孔系加工精度的影响就会很小，因而可以在精度较低的机床上加工出精度较高的孔系，孔距精度主要取决于镗模，一般可达±0.05mm；加工公差等级可达IT7，表面粗糙度Ra为1.25~5μm；孔与孔之间的平行度公差可达0.02~0.03mm。3.箱体类零件加工工艺过程及工艺分析

图6-41用镗模加工孔系3.箱体类零件加工工艺过程及工艺分析

图6-42镗杆浮动联接头③坐标法。坐标法镗孔是在普通卧式镗床、坐标镗床或数控镗床等设备上，借助于测量装置，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。

2)同轴孔系的加工。3.箱体类零件加工工艺过程及工艺分析①利用已加工孔作支承导向。一般在已加工孔内装一导向套，支承和引导镗杆加工同一轴线的其他孔。

②利用镗床后立柱上的导向套支承镗杆。采用这种方法加工时，镗杆两端均被支承，刚性好，但调整麻烦，镗杆长而笨重，因此只适宜加工大型箱体。

③采用调头镗。当箱体的箱壁相距较远时，工件在一次装夹后，先镗好一侧的孔，再将镗床工作台回转180°，调整好工作台的位置，使已加工孔与镗床主轴同轴，然后加工另一侧的孔。

3)交叉孔系的加工。

(4)箱体零件加工工艺过程示例图6-43所示为某车床主轴箱。

1)主要平面：箱盖顶部的对合面、底座的底面及各轴承孔的端面等。3.箱体类零件加工工艺过程及工艺分析2)主要孔：轴承孔(ϕ120K6、ϕ95K6、ϕ90K6、ϕ52J7、ϕ62J7、ϕ24H7、ϕ40J7)等。

3)其他加工部分：拨叉销孔、连接孔、螺孔以及孔的凸台面等。

(5)箱体零件的检验箱体零件的检验项目包括表面粗糙度及外观、尺寸精度、形状精度和位置精度等。

1)表面粗糙度的检验通常用目测或样板比较法，只有当Ra值很小时，才考虑使用光学量仪或使用粗糙度仪。图6-43某车床主轴箱简图3.箱体类零件加工工艺过程及工艺分析表6-6某主轴箱中、小批生产工艺过程3.箱体类零件加工工艺过程及工艺分析表6-7某主轴箱大批生产工艺过程2)孔的尺寸精度一般用塞规检验；3.箱体类零件加工工艺过程及工艺分析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。

3)平面的直线度误差可用平尺和塞尺或水平仪、桥尺检验。

4)平面的平面度误差可用自准直仪或桥尺涂色检验。

5)同轴度误差的检验常用检验棒检验，若检验棒能自由通过同轴线上的孔，则孔的同轴度误差在允差范围之内。

6)孔间距和孔的轴线平行度误差的检验，根据孔距精度的要求，可分别使用游标卡尺或千分尺检验，也可用心轴和衬套或量块测量。

7)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。9.3圆柱齿轮加工1.圆柱齿轮加工概述

2.圆柱齿轮齿面(形)加工方法

3.圆柱齿轮加工工艺过程示例1.圆柱齿轮加工概述(1)圆柱齿轮分类及结构特点图6-44所示是常用圆柱齿轮的结构形式，分为：盘形齿轮(图a单联、图b双联、图c三联)、内齿轮(见图d)、齿轮轴(见图e)、套类齿轮(见图f)、扇形齿轮(见图g)、齿条(见图h)及装配齿轮(见图i)等。图6-44圆柱齿轮的结构形式1.圆柱齿轮加工概述(2)圆柱齿轮的精度要求齿轮自身的制造精度对整个机器的工作性能、承载能力和使用寿命都有很大的影响，因此必须对齿轮的制造提出一定的精度要求。

1)运动精度。

2)工作平稳性。

3)齿面接触精度。

4)齿侧间隙。

(3)齿轮材料、毛坯和热处理

1)齿轮材料的选择：齿轮应根据使用要求和工作条件选取合适的材料。

2)齿轮的毛坯：毛坯的选择取决于齿轮的材料、形状、尺寸、使用条件、生产批量等因素，常用的毛坯种类有：1.圆柱齿轮加工概述①铸铁件。用于受力小、无冲击、低速、低精度齿轮。

②棒料。用于尺寸小、结构简单、受力不大、强度要求不高的齿轮。

③锻坯。用于高速重载、强度高、耐磨和耐冲击的齿轮。

④铸钢件。用于结构复杂、尺寸较大而不宜锻造的齿轮。

3)齿轮的热处理：在齿轮加工工艺过程中，热处理工序的位置安排十分重要，它直接影响齿轮的力学性能及切削加工的难易程度。

①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削加工性，提高齿轮的综合力学性能，在齿轮毛坯加工前后通常安排正火或调质等预热处理。1.圆柱齿轮加工概述②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，有时应进行齿面高频淬火、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，珩齿、磨齿之前。2.圆柱齿轮齿面(形)加工方法(1)齿轮齿面加工方法的分类

1)成形法：用与被切齿轮齿槽形状相符的成形刀具切出齿面的方法，如盘形铣刀铣齿、指形齿轮铣刀铣齿、齿轮拉刀拉齿和成形砂轮磨齿等便属于成形法加工齿面的例子。

2)展成法：齿轮刀具与工件按齿轮副的啮合原理作展成运动切出齿面的方法，如滚齿、插齿、剃齿、磨齿和珩齿等。

(2)圆柱齿轮齿面加工方法的选择圆柱齿轮齿面的精度要求大多较高，加工工艺复杂，选择加工方案时应综合考虑齿轮的结构、尺寸、材料、精度等级、热处理要求、生产批量及工厂加工条件等。2.圆柱齿轮齿面(形)加工方法表6-8常用的齿面加工方案3.圆柱齿轮加工工艺过程示例(1)圆柱齿轮加工工艺过程圆柱齿轮的加工工艺过程一般应包括以下内容：齿轮毛坯加工、齿面加工、热处理及齿面的精加工。

1)制造齿轮毛坯：锻件。

2)齿面的粗加工：切除较多的余量。

3)齿面的半精加工：滚切或插削齿面。

4)热处理：调质或