典型零件的加工

典型零件的加工第1页，共85页，2023年，2月20日，星期日Chap.4:典型零件的加工第四章典型零件的加工（一）轴类零件加工（二）箱体零件加工

第2页，共85页，2023年，2月20日，星期日轴类零件加工车床主轴的功用和结构特点及设计要求车床主轴技术条件的分析主轴的机械加工工艺过程主轴加工工艺过程分析主轴加工中的几个工艺问题轴类零件的作用、特点及分类（一）轴类零件加工第3页，共85页，2023年，2月20日，星期日一、轴类零件加工1．轴类零件的作用、特点及分类轴类零件的作用支撑传动零件；承受载荷；传递扭矩。轴类零件加工第4页，共85页，2023年，2月20日，星期日轴类零件的特点长度大于直径；加工表面为内外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、沟槽等；有一定的回转精度。轴类零件加工第5页，共85页，2023年，2月20日，星期日轴类零件的分类光滑轴；阶梯轴；空心轴；异形轴（曲轴、齿轮轴、偏心轴、十字轴、凸轮轴、花键轴）。轴类零件加工Moretolearn第6页，共85页，2023年，2月20日，星期日轴类零件加工第7页，共85页，2023年，2月20日，星期日2．车床主轴的功用和结构特点及设计要求轴类零件加工Moretolearn第8页，共85页，2023年，2月20日，星期日轴类零件加工第9页，共85页，2023年，2月20日，星期日车床主轴的结构特点既是阶梯轴，又是空心轴；是长径比小于12的刚性轴不但传递旋转运动和扭矩，而且是工件或刀具回转精度的基础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、端面结合孔等机械加工工艺主要是车削、磨削，其次是铣削和钻削轴类零件加工第10页，共85页，2023年，2月20日，星期日特别值得注意的工艺问题有：1)定位基准的选择；2)加工顺序的安排；3)深孔加工；4)热处理变形。车床主轴的功用承受扭转力矩；承受弯曲力矩；保证回转运动精度。轴类零件加工第11页，共85页，2023年，2月20日，星期日车床主轴的设计要求扭转和弯曲刚度高；回转精度高（径向圆跳动、端面圆跳动、回转轴线稳定）；制造精度高：1)结构尺寸及动态特性要好；2)主轴本身及其轴承精度高；3)轴承的结构和润滑；4)齿轮的布置；5)固定件的平衡等。轴类零件加工第12页，共85页，2023年，2月20日，星期日主轴结构的设计要求：1)合理的结构设计；2)足够的刚度；3)有具有一定的尺寸、形状、位置精度和表面质量；4)足够的耐磨性、抗振性及尺寸稳定性5)足够的抗疲劳强度轴类零件加工第13页，共85页，2023年，2月20日，星期日3．车床主轴技术条件的分析主轴支承轴颈的技术要求支承轴颈是主轴的装配基准，其精度直接影响主轴的回转精度；主轴上各重要表面又以支承轴颈为设计基准，有严格的位置要求；支承轴颈为三支承结构，并且跨度大；轴类零件加工Moretolearn第14页，共85页，2023年，2月20日，星期日支承轴颈采用锥面(1：12)结构，接触率≥70%，可用来调整轴承间隙；中间支承为IT5~IT6，粗糙度；支承轴颈圆度误差为0.005mm，径向跳动为0.005mm；其他外圆的圆度要求，误差小于50%尺寸公差，高精度者为5~10%；轴颈与有关表面的同轴度误差应很小。轴类零件加工第15页，共85页，2023年，2月20日，星期日主轴工作表面（锥孔）的技术要求用来安装顶尖或刀具锥柄的；是定心表面；对锥面的尺寸精度、形状精度、粗糙度、接触精度都要求高；轴心线应与支承轴颈同轴；锥孔对轴颈的径向圆跳动近轴端为0.005，离轴端300处为0.01，锥面接触率≥70%，粗糙度，硬度为HRC48~50。轴类零件加工第16页，共85页，2023年，2月20日，星期日主轴轴端外锥（短锥）的技术要求用来安装卡盘或花盘的；也是定心表面；对锥面的尺寸精度、形状精度、粗糙度、接触精度都要求高；轴心线应与支承轴颈同轴；对支承轴颈的径向圆跳动为0.008；端面圆跳动为0.008；粗糙度，硬度为HRC45~50。轴类零件加工第17页，共85页，2023年，2月20日，星期日空套齿轮轴颈的技术要求影响传动的平稳性；可能导致噪声；有同轴度要求，对支承轴颈的径向圆跳动为0.01~0.015；尺寸精度要求为IT5~IT6；轴类零件加工第18页，共85页，2023年，2月20日，星期日螺纹的技术要求用来固定零件或调整轴承间隙；螺母的端面圆跳动（应≤0.05）会影响轴承的内环轴线倾斜；螺母与轴颈的同轴度误差≤0.025；螺纹精度为6h。轴类零件加工第19页，共85页，2023年，2月20日，星期日主轴各表面的表面层要求要有较高的耐磨性；要有适当的硬度（HRC45以上），以改善其装配工艺性和装配精度；表面粗糙度。轴类零件加工第20页，共85页，2023年，2月20日，星期日轴类零件加工第21页，共85页，2023年，2月20日，星期日4.主轴的机械加工工艺过程主轴加工工艺过程制订的依据主轴的结构；技术要求；生产批量；设备条件。主轴加工工艺过程批量：大批；材料：45钢；毛坯：模锻件轴类零件加工第22页，共85页，2023年，2月20日，星期日工艺过程：分为三个阶段：

粗加工：工序1~6半精加工：工序7~13（7为预备）精加工：工序14~26（14为预备）轴类零件加工第23页，共85页，2023年，2月20日，星期日轴类零件加工第24页，共85页，2023年，2月20日，星期日第25页，共85页，2023年，2月20日，星期日第26页，共85页，2023年，2月20日，星期日第27页，共85页，2023年，2月20日，星期日第28页，共85页，2023年，2月20日，星期日第29页，共85页，2023年，2月20日，星期日第30页，共85页，2023年，2月20日，星期日第31页，共85页，2023年，2月20日，星期日第32页，共85页，2023年，2月20日，星期日5.主轴加工工艺过程分析主轴毛坯的制造方法自由锻件：小批量或单件生产；模锻件：大批量生产。轴类零件加工Moretolearn第33页，共85页，2023年，2月20日，星期日主轴的材料和热处理热处理工序的安排毛坯热处理：去锻造应力，细化晶粒；切削前正火（预备热处理）：改善切削加工性能和机械-物理性能；去锻造应力；半精加工前调质：去应力，改善切削加工性能，提高综合机械性能；精加工前局部高频淬火：提高运动表面耐磨性；精加工后的定性处理：低温时效和水冷处理。轴类零件加工第34页，共85页，2023年，2月20日，星期日加工阶段的划分如前所述，分为三个阶段。鉴于主轴的技术要求高，毛坯为模锻件，加工余量大，精度高，故应分阶段加工；分粗、精加工阶段有利于去应力并可加入热处理；多次切削有利于消除复映误差；粗、精加工二阶段应间隔一定时间；粗、精加工二阶段应分粗、精加工机床进行，合理利用设备，保护机床。轴类零件加工第35页，共85页，2023年，2月20日，星期日定位基准的选择应使定位基准与装配基准重合；一次安装应多加工几个面；注意零件的主要精度指标：同轴度、圆度、径向跳动；主轴的定位过程较复杂：有顶尖、锥堵、支承表面等作为定位基准。轴类零件加工第36页，共85页，2023年，2月20日，星期日加工顺序的安排和工序的确定三种方案1)粗加工外圆→钻深孔→精加工外圆→粗加工锥孔→精加工锥孔2)粗加工外圆→钻深孔→粗加工锥孔→精加工锥孔→精加工外圆3)粗加工外圆→钻深孔→精加工外圆→精加工外圆→精加工锥孔轴类零件加工第37页，共85页，2023年，2月20日，星期日工序确定的两个原则1)工序中所用的基准应在该工序前加工；2)各表面要粗、精基准分开，先粗后精，多次加工，逐步提高精度。淬硬表面的键槽、螺纹等应在淬火前加工；非淬硬表面的键槽、螺纹等应在精车后、精磨前加工；检验工序应安排在适当工序之后，必要还应探伤。轴类零件加工第38页，共85页，2023年，2月20日，星期日6.主轴加工中的几个工艺问题锥堵和锥堵心轴的使用锥堵和锥堵心轴的功用：空心轴加工通孔后，定位基准——顶尖孔被破坏。通孔直径小时，可直接在孔口倒出一60°锥面，代替中心孔；当通孔直径较大时，则要采用锥堵或锥堵心轴。轴类零件加工Moretolearn第39页，共85页，2023年，2月20日，星期日设计锥堵和锥堵心轴时应注意的问题1)一般不中途更换或拆装，以免增加安装误差2)锥堵和锥堵心轴要求两个锥面同轴轴类零件加工第40页，共85页，2023年，2月20日，星期日轴类零件加工第41页，共85页，2023年，2月20日，星期日顶尖孔的研磨研磨的必要性1)顶尖孔是定位基准，对精度和质量有直接影响2)顶尖孔的深度：影响定位轴向位置，因而影响余量分布(批量生产时)3)两顶尖孔同轴度：影响同轴度、影响位置精度轴类零件加工第42页，共85页，2023年，2月20日，星期日4)顶尖孔锥角和圆度误差：直接反映到工件的圆度上5)热处理、切削力、重力等的影响，会损坏顶尖孔的精度6)热处理后和磨削加工前，需要消除误差轴类零件加工第43页，共85页，2023年，2月20日，星期日研磨方法1)用铸铁顶尖研磨；2)用油石或橡胶砂轮夹在车床的卡盘上，用金刚钻研磨；3)用硬质合金顶尖刮研。轴类零件加工第44页，共85页，2023年，2月20日，星期日轴类零件加工第45页，共85页，2023年，2月20日，星期日外圆表面的车削加工

车削加工的工艺作用1)粗加工：切除大部分余量；2)半精加工：修整预备热处理后的变形；3)精加工：使磨削前各表面具有一定的同轴度和合理的磨削余量；精加工螺纹及各端面等。轴类零件加工第46页，共85页，2023年，2月20日，星期日车削加工值得考虑的问题1)生产效率；2)工序精度（复映误差）；3)劳动强度。车削加工的设备1)单件、小批：普通车床2)成批生产：液压仿形车床3)大批量生产：液压仿形、多刀半自动车床轴类零件加工第47页，共85页，2023年，2月20日，星期日主轴深孔的加工深孔加工的难点1)刀具细长，刚性差，易振动，易引偏；2)排屑困难；3)钻头散热条件差，冷却困难，易失去切削能力。轴类零件加工Moretolearn第48页，共85页，2023年，2月20日，星期日采取措施1)采用工件旋转、刀具进给的加工方法，使钻头自定中心；2)采用特殊结构的深孔钻；3)预先加工一导向孔，防止引偏；4)采用压力输送切削润滑液，既使冷却充分，又使切屑排出。轴类零件加工第49页，共85页，2023年，2月20日，星期日主轴锥孔的加工主轴锥孔的作用及要求1)主轴锥孔是安装顶尖的定位面；2)主轴支承轴颈及主轴前端短锥的同轴度要求较高。轴类零件加工Moretolearn第50页，共85页，2023年，2月20日，星期日磨削主轴锥孔一般以支承轴颈作为定位基准，有三种安装方式：1)前支承装于中心架，后支承用卡盘装夹2)前、后支承装于两个中心架，用万向节与主轴相联；3)采用专用夹具。轴类零件加工第51页，共85页，2023年，2月20日，星期日轴类零件加工第52页，共85页，2023年，2月20日，星期日剖分轴承、V型夹具、浮动卡头等，使磨头误差及机床振动不影响工件。该夹具由底座、支承架及浮动卡头三部分组成；前、后两支架与底座连成一体；作为工件定位的V形架镶有硬质合金，以提高耐磨性；工件的中心高应与磨头砂轮轴中心等高；后端的浮动卡头装在磨床主轴的锥孔内；轴类零件加工Moretolearn第53页，共85页，2023年，2月20日，星期日工件尾部插入弹性套内；通过弹簧将弹性套（浮动卡头外壳）连同工件向后拉；钢球1压向镶有硬质合金的锥柄3端面，依靠弹簧2的涨力限制工件的轴向窜动；该联接方式只传递扭矩，排除磨头和机床误差对加工精度的干扰。轴类零件加工第54页，共85页，2023年，2月20日，星期日主轴各外圆表面的精加工和光整加工主轴的精加工1)主要采用磨削加工；2)应在热处理之后进行，纠正热处理后的变形；3)磨削加工能达到的精度为IT6，表面粗糙度为

。轴类零件加工第55页，共85页，2023年，2月20日，星期日光整加工的作用及特点1)用于精密主轴上尺寸公差等级为IT5以上或表面粗糙度的加工表面；2)采用很小的切削用量和单位切削力，变形小；3)对上道工序要求高，一般要求，表面无较深的加工痕迹；4)采用浮动的加工方法（自定心）；5)加工余量很小，一般不超过0.02mm。轴类零件加工第56页，共85页，2023年，2月20日，星期日轴类零件的检验检验项目1)表面粗糙度；2)表面硬度；3)尺寸精度；4)相互位置精度；5)表面几何形状精度。检验顺序几何精度→尺寸精度→位置精度轴类零件加工第57页，共85页，2023年，2月20日，星期日检验方法1)硬度：硬度计2)表面粗糙度：触针式表面粗糙度轮廓仪或样板比较法3)锥孔：着色法4)尺寸精度：常规检验仪器（万能量具）5)位置精度：专用检验装置。轴类零件加工第58页，共85页，2023年，2月20日，星期日轴类零件加工第59页，共85页，2023年，2月20日，星期日（二）箱体加工1．概述箱体零件的功用和结构特点功用将机器和部件中的轴、套、齿轮等有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实现规定的运动。箱体加工Moretolearn第60页，共85页，2023年，2月20日，星期日结构特点1)结构复杂，壁薄且不均匀；2)加工部位多，加工难度大。箱体加工Moretolearn第61页，共85页，2023年，2月20日，星期日箱体加工第62页，共85页，2023年，2月20日，星期日箱体零件的主要技术要求

孔径精度影响回转精度，引起噪声、振动、径向跳动，影响寿命。1)孔的尺寸精度和几何形状误差会使轴承与孔配合不良(松、紧、不圆)；2)主轴孔尺寸精度为IT6级，其余孔为IT6~IT7级箱体加工Moretolearn第63页，共85页，2023年，2月20日，星期日

箱孔与孔的位置精度引起轴安装歪斜，致使主轴径向跳动和轴向窜动，加剧轴承磨损。1)同一轴线上各孔的同轴度误差；2)孔端面对轴线垂直度误差。箱体加工Moretolearn第64页，共85页，2023年，2月20日，星期日孔和平面的位置精度主要是规定主要孔和主轴箱安装基面的平行度。主要平面的精度影响主轴箱与床身的连接刚度。1)规定底面和导向面必须平直和相互垂直；2)平面度、垂直度公差等级为5级。箱体加工第65页，共85页，2023年，2月20日，星期日表面粗糙度影响连接面的配合性质或接触刚度1)主轴孔为，其它各纵向孔为，孔的端面为；2)装配基准面和定位基准面为，其它平面则为。箱体加工Moretolearn第66页，共85页，2023年，2月20日，星期日箱体的材料及毛坯1)材料一般选HT200~400；因为灰铸铁成本低，耐磨性、可铸性、可切削性和阻尼特性好；2)毛坯为铸件；毛坯余量视生产批量和铸造方法等而定；浇铸后应退火。箱体加工第67页，共85页，2023年，2月20日，星期日2．箱体结构的工艺性基本孔可分为通孔、阶梯孔、盲孔、交叉孔等通孔工艺性最好；深孔、阶梯孔、相贯通的交叉孔工艺性较差；盲孔工艺性最差，应尽量避免箱体加工Moretolearn第68页，共85页，2023年，2月20日，星期日同轴孔同一轴线方向孔径向一个方向递减镗孔时镗杆可从一端伸入，逐个加工或同时加工同一轴线上的几个孔应避免中间隔壁上的孔径大于外壁上的孔径箱体加工第69页，共85页，2023年，2月20日，星期日装配基面为便于加工、装配和检验，尺寸应尽可能大，形状应尽可能简单。凸台应尽可能在同一平面上。紧固孔和螺孔尺寸和规格应尽可能一致。肋板、肋条、圆角等保证箱体的动刚度和抗振性。箱体加工第70页，共85页，2023年，2月20日，星期日3．箱体机械加工工艺过程及工艺分析箱体零件的机械加工工艺过程教材中的举例，请参照p.292表5-8箱体加工第71页，共85页，2023年，2月20日，星期日箱体零件机械加工工艺过程分析不同批量箱体生产的共性加工顺序为先面后孔提供基准的需要；切去毛坯上的缺陷，方便后面的加工；使孔加工余量均匀；保护刀具，有利于对刀、调整。箱体加工Moretolearn第72页，共85页，2023年，2月20日，星期日加工阶段粗、精分开精加工夹紧力可小一点，粗加工后将工件松开点，可使弹性变形得到恢复。工序间安排时效1)消除内应力，减少变形，保证精度稳定；2)铸造后安排人工时效3)精度高的箱体有时粗加工之后还需要人工时效一般都用箱体上的重要孔作粗基准箱体加工第73页，共85页，2023年，2月20日，星期日不同批量箱体生产的特殊性粗基准的选择1)中小批量生产时，毛坯精度低，一般采用划线装夹；2)大批大量生产时，毛坯精度高，可采用专用夹具安装；精基准的选择1)单件小批量用装配基准作定位基准；2)大批大量生产则采用一面双孔作定位基准。箱体加工第74页，共85页，2023年，2月20日，星期日所用设备依批量不同而异1)单件小批量生产用通用设备；2)大批量生产广泛使用组合加工机床如：多轴龙门铣床、组合磨床、多工位组合机床、专用镗床等。箱体加工第75页，共85页，2023年，2月20日，星期日4．箱体平面的加工方法常用方法有刨、铣、磨三种；刨削加工的特点：刀具简单、调整方便、通用性好；铣削加工的特点：多刀同时加工，可保证平面间的相互位置精度，生产效率高，适用于中批量以上的生产；平面磨削的特点：比刨削、铣削的质量都高，适用于大批量生产；为提高效率和相互位置精度，常用组合磨削。箱体加工第76页，共85页，2023年，2月20日，星期日5．箱体孔系加工方法孔系——箱体上一系列有相互位置精度要求的孔的组合。孔系分类：平行孔系、同轴孔系、交叉孔系平行孔系的加工平行孔系——轴线互相平行且孔距也有精度要求的一系列孔。箱体加工Moretolearn第77页，共85页，2023年，2月20日，星期日找正法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。划线找正法——加工前按照零件图在毛坯上划出各孔的位置轮廓线，然后按划线——进行加工。箱体加工Moretolearn第78页，共85页，2023年，2月2