《机械制造工艺》第六章0331

第六章典型零件加工工艺6.1轴类零件的加工6.2套类零件的加工6.3箱体类零件的加工6.1轴类零件的加工1．轴类零件的功用与结构特点轴类零件是机器中的主要零件之一，在机器中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮、离合器，以及连杆等传动件，以传递扭矩。6.1.1

概述按结构形状不同，轴可分为光轴、阶梯轴、偏心轴、空心轴等类型，其加工表面主要有内外圆柱面、内外圆锥面、螺纹、花键、沟槽等，如图6-1所示。按长径比不同，轴类零件可分为刚性轴和挠性轴。其中，刚性轴的长径比L/d≤12；若L/d＞12，则称为挠性轴。图6-1几种常见的轴（a）光轴（b）阶梯轴（c）偏心轴（d）空心轴（e）十字轴（f）花键轴（f）半轴

（g）曲轴

（h）凸轮轴2．轴类零件的技术要求轴类零件的主要表面有两类，一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈；另一类是与其他传动件配合的轴颈，即配合轴颈。尺寸精度主要是指支承轴颈和配合轴颈的圆度、圆柱度，其误差一般应控制在尺寸公差范围内。形状精度是指保证配合轴颈相对支承轴颈的同轴度或跳动量、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等，它会影响传动件的传动精度。位置精度轴的加工表面都有粗糙度要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。表面粗糙度有些轴还有热处理、表面处理、表面缺陷、倒角、倒棱，以及外观修饰等要求。其他要求3．轴类零件的材料与热处理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和热处理方法，以获得所需强度、韧性和耐磨性。1）轴类零件的材料轴类零件常用45钢，经过调质可得到较好的切削性能、较高的强度和韧性等综合力学性能，重要表面经局部高频淬火后再低温回火，其表面硬度可达45～52HRC。对于中等精度而转速较高的轴类零件，可选用40Cr等合金钢。对于在高速、重载等条件下工作的轴，可选用20CrMnTi，20Mn2B，20Cr等低碳合金钢，或38CrMoAl中碳合金氮化钢。2）轴类零件的热处理轴类零件的性能除与所选钢材的种类有关外，还与热处理方法有关。凡要求局部表面淬火以提高表面耐磨性的轴，须在淬火前安排调质处理。对于精度要求较高的轴，在局部淬火和粗磨之后还需安排低温时效处理，以消除淬火和磨削中产生的残余奥氏体和残余应力，从而使尺寸稳定。4．轴类零件的毛坯选择棒料锻件光轴和直径相差不大的阶梯轴，常选用热轧棒料或冷拉棒料比较重要的轴均采用锻件，以提高其抗拉、抗弯及抗扭强度。自由锻模锻自由锻设备简单，毛坯的精度较差、形状较简单、余量较大，多用于单件、中小批生产模锻的毛坯精度高，余量小，生产率也高，可锻造形状复杂的毛坯，但锻模费用昂贵，仅适用于大批量生产。6.1轴类零件的加工1．外圆表面的车削加工车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削加工，是最基本的切削加工方法。车削通常分为粗车、半精车和精车3个阶段。单件小批生产一般采用普通卧式车床，成批与大量生产则采用生产率较高的多刀半自动车床、转塔自动车床、液压仿形车床及数控车床。车削加工的通用性好，加工精度高，表面粗糙度低。一般精车的精度可达IT7～IT8，表面粗糙度Ra值可达1.6～0.8μm；精细车的精度可达IT5～IT6，Ra值可达0.4μm。6.1.2轴类零件外圆表面加工工艺1）常用外圆表面加工方法及所能达到的精度2粗车：粗车的主要任务是使工件外形基本成型，并为工件的热处理做准备。1荒车：荒车是指对锻造毛坯进行机械加工的第一刀，其主要任务是去除较大的加工余量和锻造氧化皮，使工件的外圆变得规则，且各处余量均匀。5精细车：精细车采用高切削速度、小背吃刀量和进给量切削对于大型轴类零件外圆表面的精密加工，常用精细车代替磨削加工。4精车：精车是对轴类零件的重要外圆表面的最终加工，其背吃刀量小，切削速度较大，精度等级较高。6金刚石精密车：金刚石精密车是用金刚石刀具对工件外圆表面进行超精密切削的一种加工方法3半精车：半精车是主要表面精加工的预备加工，同时是对轴类零件非重要外圆表面的最终加工。2）提高外圆表面车削生产率的措施采用新型结构刀片。02采用仿形技术。04采用新型刀片材料进行高速切削。01采用多刀和宽刀切削，减少走刀次数。032．外圆表面的磨削加工磨削是轴类零件外圆表面半精加工和精加工的主要方法，既能磨削淬火的黑色金属零件，也可以磨削不淬火的黑色金属及超硬非金属零件（如玻璃、陶瓷、半导体材料、高温合金等）。1）常见的外圆磨削方式根据磨削时工件定位方式不同，轴类零件外圆表面的磨削加工可分为中心磨削和无心磨削两种磨削方式。中心磨削：是以工件轴线为回转中心的磨削方法。按进给方式不同，中心磨削有纵磨法和横磨法两种，如图6-2所示。无心磨削：工件以外圆表面定位，是一种高生产率的精加工方法，如图6-3所示。（a）纵磨法（b）横磨法图6-2外圆中心磨削图6-3无心磨削2）提高磨削生产率的方法采用自动装卸工件、自动测量、砂轮自动修整及补偿；采用新的磨料；采用提高砂轮的耐用度，以减少修整次数。高速磨削是指砂轮线速度v砂＞50m/s的磨削加工，其特点是：缩短磨削时间，提高生产率可达30%～300%；能提高砂轮的使用寿命，一般可提高75%～150%；能减小工件的表面粗糙度值，提高精度。强力磨削是一种采用较高的砂轮速度、较大的背吃刀量（可达2～12mm），以及较小的进给量和进给速度的磨削方法。高效深磨可直观地看成是缓进给磨削和超高速磨削的结合，它以砂轮超高速和大背吃刀量为一体，可将铸锻毛坯直接加工成形，集粗精加工于一身。当然，高效深磨对砂轮、车床主轴、冷却系统等的要求更高。④高效深磨①采用高速磨削③强力磨削②缩短辅助时间3．外圆表面的光整加工光整加工主要用于尺寸公差等级在IT5级以上，或表面粗糙度值Ra＜0.1µm的精密轴类零件的加工。外圆表面的光整加工是提高零件表面质量的重要手段，其特点有：光整加工的加工余量小，一般不超过0.02mm；工件与磨具间的切削力和切削用量很小，工件的变形也小；可获得很细的表面粗糙度。1光整加工对其前道工序的要求较高，前道工序的表面粗糙度Ra值一般不得大于0.1µm，且工件表面不得有较深的加工痕迹，如划伤、犁沟等。2除镜面磨削外，光整加工都是以工件的外圆表面定位的。因此，光整加工一般只能降低工件的表面粗糙度，不能纠正工件的位置误差。3光整加工的主要加工方法有镜面磨削、研磨、超精加工及双轮珩磨等，其工作原理及特点如表6-1所示。表6-1外圆表面的光整加工方法比较光整加

工方法工作原理特点镜面

磨削加工方法与一般磨削相同，但需用特别软的砂轮、较低的磨削用量和极小的ap（1～2µm），以及仔细过滤的冷却润滑液①适用范围广，其表面粗糙度Ra可达0.012～0.006µm②能够部分地修正上道工序留下的形状误差和位置误差③生产效率高，可配备自动测量仪④对机床设备精度要求很高研磨研磨套在一定压力下与工件作复杂的相对运动，工件缓慢转动，从而带动磨粒起切削作用。同时，研磨剂还能与金属表面层起化学作用。研磨余量为0.01～0.02

mm①适用范围广，表面粗糙度Ra可达0.025～0.006µm

②能部分纠正形状误差，但不能纠正位置误差③加工简单可靠，对设备要求低④生产率很低，工人劳动强度大续表光整加

工方法工作原理特点超精

加工工件作低速转动和轴向进给（或磨头轴向进给），磨头带动磨条以一定的频率沿工件的轴向振动，磨粒在工件表面上形成复杂轨迹。磨条采用硬度很软的细粒度油石。冷却润滑液用煤油①适用范围广，表面粗糙度Ra可达0.012～0.006µm②不能纠正上道工序留下的形状误差和位置误差③设备要求简单，可在普通车床上进行④油石的质量对加工效果的影响很大双轮

珩磨珩磨轮相对工件轴线倾斜27～30°，并以一定压力从相对方向压在工件表面上。工件（或珩磨轮）沿工件轴向作往复运动。工件移动时，因摩擦力带动珩磨轮旋转，并产生相对运动。冷却润滑液用煤油或油酸①不适用于带轴肩和锥形表面的轴类零件，其表面粗糙度Ra可达0.025～0.012µm

②不能纠正上道工序留下的形状误差和位置误差③设备要求简单，可用旧机床改造④工艺可靠，表面质量稳定⑤珩磨轮一般采用细粒度磨料自制，使用寿命长⑥生产效率比以上3种方法都高6.1轴类零件的加工轴类零件的典型加工工艺路线为：毛坯→正火（或退火）→加工精基准→粗加工→调质→半精加工→局部表面热处理→精加工→超精加工→检验。不同的轴类零件因结构形状、技术要求、生产批量、用途等因素不同，其加工工艺过程存在一定差异。本节以图6-5所示的某动力传输轴零件图为例，来分析其加工工艺过程。6.1.3轴类零件加工工艺过程分析图6-5某传动轴零件图1．结构工艺性分析从图6-5所示的传动轴零件图中可以看出，该轴为典型的阶梯轴，最大直径为A45mm，轴长为224mm，该轴的轴径比为。该传动轴的加工表面有：①3段光轴；②尺寸为M24

x1.5的普通细牙螺纹一段；③单键轴两段；④尺寸均为2

x1的砂轮越程槽4条；⑤一条槽形为2

x2的螺纹退刀槽。2．技术条件分析图6-5所示传动轴支承轴颈的尺寸精度为A30±0.0065mm（IT6），表面粗糙度Ra为0.4μm。支承轴颈是用来安装支承轴承的，是该传动轴的装配基准面，所以它的制造精度直接影响到主轴部件的回转精度。配合轴颈有两段，其中一段的尺寸精度为A37±0.008（IT6），表面粗糙度Ra为0.4μm；另一段尺寸精度为A28±0.0105（IT7），表面粗糙度Ra为0.4μm，它相对于两段尺寸为A300.0065的轴段的圆跳动度为0.02mm。螺纹轴段用于锁紧轴端零件。螺纹螺旋面的误差是造成压紧螺母端面跳动的原因之一，因此应控制螺纹的加工精度。若轴上压紧螺母的端面跳动过大，会使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。键槽与键的配合为正常连接，其尺寸精度均为n9，表面粗糙度Ra均为3.2μm。热处理工艺是调质240～280HBS。3．主轴加工工艺过程传动轴的生产为大批量生产，其工艺过程如表6-2所示。工序号工序

名称工序内容工序简图定位基准设备1备料领取锻造毛坯，其尺寸为A52×2302铣工铣端面，以保证工件总长度为224mm，并钻中心孔毛坯外圆专机3车工粗车3个阶梯外圆，留后续加工余量（单边留1.3mm）中心孔普通车床表6-2传动轴加工工艺过程工序号工序

名称工序内容工序简图定位基准设备4车工调头，粗车另一端3个外圆，留后续加工余量（单边留1.3mm）中心孔普通车床5热处理调质240～280HBW6车工研修中心孔支承轴颈车床7车工半精车3个阶梯外圆，螺纹外圆车削到尺寸A24

，留磨削余量（单边0.4mm）并倒角中心孔车床续表

工序号工序

名称工序内容工序简图定位基准设备8车工调头，半精车3个阶梯外圆，留磨削余量（单边0.4mm）并倒角中心孔车床9车工车螺纹，保证螺纹尺寸M24

×1.5中心孔车床10铣工按尺寸铣两个键槽支承轴颈铣床与专用夹具11车工研修中心孔支承轴颈车床续表

工序号工序

名称工序内容工序简图定位基准设备12磨工磨一端外圆，砂轮依靠轴肩保证尺寸42mm中心孔外圆磨床13磨工磨另一端外圆，砂轮依靠轴肩保证尺寸30mm和62mm中心孔外圆磨床14检验按图样技术要求检验续表

4．主轴加工工艺过程分析从上述主轴的加工工艺过程可以看出，在拟定主轴零件加工工艺过程时应考虑以下共性问题。1）定位基准的选择与转换传动轴加工的粗基准为毛坯外圆，最常用的精基准为两中心孔。采用两中心孔作为统一的定位基准加工各外圆表面，不仅能在一次装夹中加工出多处外圆和端面，还可以确保各外圆轴线间的同轴度及端面与轴线的垂直度要求，符合基准统一原则。因此，加工轴类零件时，在条件允许的情况下应尽量采用中心孔定位。此外，为保证定位的准确性，在工序转换后，应修研中心孔。其中，一次修研设在调质热处理工序之后，以防止热处理变形对基准的影响；另一次修研设在磨削工序之前，以保证磨削中有良好的定位基准。2）加工阶段划分①荒加工阶段，用于准备毛坯②正火后，粗加工阶段为铣端面、钻中心孔、粗车外圆③调质处理后，半精加工阶段是半精车外圆、端面或锥孔④表面淬火后，精加工阶段是主要表面的精加工，包括粗、精磨各级外圆、精磨支承轴颈、锥孔等图6-5所示传动轴的加工可划分为3个阶段，其中，粗加工阶段包含3个工序。如表6-2所示，以热处理为界，工序2的任务是加工精基准，工序3和工序4的主要任务是切除主要的加工余量。半精加工阶段以研修精基准为界划分。精加工阶段的工序有11～14，主要是对4段重要表面（即支承轴颈和配合轴颈各两段）的最终加工。这一阶段中除了要保证工件的尺寸精度，还必须通过夹具、定位和加工，保证零件的位置精度。3）热处理工序的安排根据轴的功用，加工时应安排合理的热处理工序，以保证轴的强度、韧性和刚度。图6-5所示传动轴的加工，其热处理工序如表6-2中的工序5。

4）加工顺序的安排正确、合理地安排加工顺序，有利于保证零件的加工质量，提高生产率，降低产生成本。传动轴的加工工艺安排，应体现以下几个原则。轴的典型制造工艺：毛坯→预加工→粗车外圆→半精加工→精加工。基准先行：如表6-2中工序2的工作就是加工精基准，工序6和工序11是研修精基准。“先粗后精”和“先主后次”原则：尤其是在半精加工阶段，一定要先加式主要表面，后加工次要表面。如表6-2中，先研修精基准，然后加工处外圆表面，最后再车螺纹和铣两个键槽。“基准统一”和“基准重合”原则：轴类零件各表面应尽量以中心孔定位进行加工。此外，加工轴类零件时，还应注意以下顺序。①外圆表面的加工顺序②深孔加工工序的安排③次要表面加工顺序的安排6.2套类零件的加工1．套类零件的功用与结构特点套类零件是机器中常见的一种零件，通常起支承或导向作用。图6-6所示为几种常见的套类零件。6.2.1概述图6-6常见的套类零件（a）暧滑动轴承

（b）钻套

（c）模具导套（d）轴承衬套

（e）气缸体

（f）衬套

（g）浇口套2．套类零件的技术要求套类零件的主要表面是孔和外圆，其主要技术要求如下。对无装配要求的孔与轴，一般无同轴要求。当孔的最终加工方法是通过将套筒装入机座后合件进行加工的，其套筒内、外圆间的同轴度要求可以低一些；若最终加工是将入机座前完成，则同轴度要求较高，一般为0.01～0.05mm。孔的表面粗糙度Ra要求较低时取2.5～0.16μm，要求较高时取0.04μm；外圆表面粗糙度Ra取5～0.63μm。外圆是套类零件的支承面，常采用过盈配合或过渡配合与机座或箱体上的孔相连接。套筒的端面（包括凸缘端面）若在工作中承受轴向载荷，或虽不承受载荷，但在装配加工中作为定位基准时，端面与孔轴线的垂直度要求较高，一般为0.01～0.05mm。2453孔是套类零件起支承或导向作用的最主要表面。孔径尺寸公差一般为IT7～IT8，精密轴套的公差为IT6，要求较低的为IT9。1内孔外圆内孔与外圆的同轴度要求孔轴线与端面的垂直度要求表面粗糙度3．套类零件的材料与热处理套类零件一般用钢、铸铁、青铜或黄铜等优质金属材料制成，常用材料有45，40Cr，38CrMoAlA，18CrNiWA，HT200，HT250，H68，HRb59-1和ZcuZn25Al6等。套类零件的毛坯选择与其材料、结构、尺寸及生产批量有关。孔径小的套筒一般选择热轧或冷拉棒料，也可采用实心铸件；孔径较大的套筒常选择无缝钢管或带孔的铸件和锻件。大批量生产时，采用冷挤压和粉末冶金等先进毛坯制造工艺，既可节约用材，又可提高毛坯6.2套类零件的加工套类零件上孔的加工方法很多，有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔、珩磨、研磨及滚压加工等。其中，钻孔、扩孔和镗孔通常作为粗加工与半精加工方法；铰孔、磨孔、拉孔为孔的精加工方法；珩磨、研磨及滚压加工为孔的光整加工方法。孔加工方法的选择，需根据孔径大小、深度，以及孔的精度、表面粗糙度和零件的结构形状、材料而定。下面着重介绍钻孔、扩孔、镗孔、铰孔和磨孔等加工方法。6.2.2套类零件孔的加工方法

钻孔

扩孔

镗孔

铰孔

磨孔1．钻孔钻孔是孔加工中最常见的加工方法，一般在钻床上进行。钻孔用的刀具为麻花钻、硬质合金钻、扁钻、深孔钻等。钻孔的特点是：因钻头处于半封闭状态，故钻头散热差、磨损严重；挤压强烈、钻削力大；冷却和排屑困难；刀具刚性差；钻孔质量差，钻孔精度为IT10～IT12，表面粗糙度Ra＞12.5μm。因此，钻孔适用于加工次要孔（如螺栓孔）或较高精度孔的预加工。2．扩孔扩孔是对已有孔（如已钻、铸、锻的孔）的直径进一步扩大的加工方法。常用于直径为10～100mm范围内孔的加工。扩孔用的刀具为扩孔钻、麻花钻等。扩孔的特点是：加工余量小（一般为钻孔直径的八分之一），进给量稍大；排屑容易；刀具刚性好，刀齿多；加工精度比钻孔高，尺寸精度为IT8～IT10，表面粗糙度Ra为6.3～12.5μm。因此，扩孔适用于批量生产时孔的半精加工，以及精度要求不高的孔的最终加工。3．镗孔镗孔是在原有孔上进行的加工，可以完成孔从粗加工到精加工的整个加工，是一种常用加工孔的方法。镗孔可在多种机床上进行，如车床、镗床、铣床及数控机床等。镗孔的特点是：镗削加工灵活性大、适应性强；孔的加工尺寸范围大；孔的加工精度高，尺寸精度为IT6～IT7，表面粗糙度Ra为3.2～0.63μm；纠偏能力强，经济性好；对操作技术要求高。因此，镗孔适用于短孔、盲孔、大径孔、阶梯孔、有色金属工件孔、孔系及端面孔的加工。4．铰孔铰孔是孔的半精加工之后进行精加工的手段。铰孔的刀具为铰刀，是定尺寸刀具。铰刀根据其使用特点又分为手用铰刀、机用铰刀和可调铰刀等。铰孔的特点是：铰削余量小（粗铰为0.15～0.35mm，精铰为0.05～0.15mm），速度低，刀具齿数多，刚性好，刀具制造精度高，铰孔质量好（尺寸精度为IT6～IT8，Ra为1.6～0.4μm），但不能纠偏。因此，铰孔适用于小孔或中型孔的精加工。5．磨孔磨孔是孔的主要精加工方法之一，可以完成孔从粗加工到精加工的整个加工。内孔磨削一般在磨床上进行。普通内孔磨削的磨削方法如图6-7所示。（a）

（b）

（c）

（d）图6-7普通内孔磨床磨削方法内圆磨削方法分为普通内圆磨削、无心内圆磨削（如图6-8所示）和行星磨削（如图6-9所示）。图6-9行星内圆磨削图6-8无心内圆磨削深孔一般是指孔的长度L与直径D之比L/D＞5的孔。其中，对于L/D=5~20

的称为普通深孔，可用深孔刀具或接长麻花钻在车床或钻床上进行加工；对于L/D=20

~100的称为特殊深孔，需用深孔刀具在深孔加工机床上进行加工。与一般孔加工相比，深孔加工的轴线易歪斜，刀具冷却散热条件差，切屑排出困难，生产率低，加工难度大。深孔的粗加工多选用深孔钻削或镗削；要求较高的孔，则可采用浮动镗削、浮动铰孔等方法。6.2套类零件的加工6.2.3深孔的加工方法1．深孔钻削单件小批生产中的深孔钻削，常采用加长麻花钻在卧式车床上进行。为了排出切屑和冷却刀具，钻头每进一段不长的距离即需由孔内退出。深孔加工中，钻头的这种频繁进退既影响钻孔效率，又增加工人的劳动强度。在成批生产中，深孔钻削宜采用深孔钻头在专用深孔机床上进行。图6-10（a）所示是一种内排屑深孔钻削示意图，图6-10（b）所示是一种内排屑深孔钻削示意图，外排屑的结构比内排屑钻头的供液装置简单。图6-10深孔加工示意图（a）内排屑（b）外排屑2．深孔镗削深孔镗削与一般镗削不同，它所采用的机床为深孔钻床。在钻杆上装上深孔镗刀头（螺纹联接），导向套可根据镗头尺寸更换，如图6-11所示。图6-11深孔镗刀头1—对刀块

2—前导向块

3—调节螺钉

4—后导向块

5—刀体3．浮动镗削（浮动铰孔）浮动镗孔是镗深孔后对孔的精加工方法，所用设备仍然是深孔钻床，使用时只需取下深孔镗刀头，换上深孔铰刀头即可。深孔铰刀头如图6-12所示，1—螺钉

2—导向块

3—刀体

4—楔形板

5—调节螺母

6—锁紧螺母

7—接头

8—浮动镗刀块图6-12深孔铰刀头浮动镗孔的特点是：浮动镗刀结构简单、刀具磨损后可重磨并调整、刃磨方便、刀具寿命长；浮动镗刀块的尺寸需事先调定，切削刃经过仔细研磨，镗刀块在切削时能按加工余量自动对中，可有效地提高孔的尺寸精度增加其表面粗糙度；采用多刀和宽刀切削，减少走刀次数。浮动镗孔没有纠正位置误差的能力，因此孔的位置精度取决于上道工序的加工精度。①②③④6.2套类零件的加工6.2.4套类零件内孔的精密加工当套类零件内孔的加工精度和表面质量要求很高时，可进一步采用精细镗、珩磨、研磨、滚压等光整加工方法进行精密加工。其中，研磨多用于手工操作，工人劳动强度较大，通常用于批量不大且直径较小的孔；精细镗、珩磨和滚压的加工质量和生产率都较高，应用比较广泛。1．精细镗（金刚镗）精细镗又称金刚镗，是对未淬火钢、有色金属材料和铸铁材料孔最主要的加工方法。精细镗的尺寸控制可采用微调镗刀头，如图6-13所示。精细镗的刀具材料一般采用YT30，YT15，YG3X，金刚石和立方氮化硼等。精细镗的特点是：加工范围大，余量小，切削速度和精度高，尺寸精度可达到IT6级，表面粗糙度Ra可达0.06μm，圆度误差为0.003～0.005mm。因此，精细镗适用于套类零件上孔的终加工或珩磨和滚压前的预加工。1—镗杆盘2—套筒

3—刻度导套4—微调刀杆

5—刀片6—垫圈

7—夹紧螺钉8—弹簧

9—键图6-13镗刀头微调装置2．内孔珩磨内孔珩磨的原理与内孔磨削原理基本相同。珩磨所用的磨具是由4～6根粒度很细的砂条组成的珩磨头，如图6-14（a）所示。珩磨头作3个运动，即珩磨头的旋转运动、往复直线运动和径向加压运动。这3个运动的组合，使砂条上的磨粒在孔表面上的切削轨迹呈交叉而不重复的网纹，网纹交叉角θ称为切削交叉角，如图6-14（b）所示。图6-14珩磨原理（a）珩磨原理

（b）珩磨网纹轨迹3．内孔研磨内孔研磨的原理与外圆研磨相同。研具通常采用铸铁制的芯棒，芯棒表面开槽用来存放研磨剂。孔研磨工艺的特点有：①尺寸精度等级为IT6，表面粗糙度Ra值为0.16～0.01μm；②孔的位置精度只能由前道工序保证；③生产率较低。为此，研磨前的孔必须经过磨削、精铰或精镗等工序，力争减少加工余量，提高生产率。对于中、小尺寸的孔，其研磨加工余量约为0.025mm。4．滚压（或挤压）孔的滚压加工原理与外圆滚压相同。由于滚压加工效率高，近年来已采用滚压（或挤压）工艺来代替珩磨工艺。孔经滚压（或挤压）后，精度在0.01mm以内，表面粗糙度Ra值为0.16μm或更小，表面硬化耐磨，生产效率可提高数倍。滚压对铸件的质量有很大的敏感性，如铸件的硬度不均、表面疏松、有气孔和砂眼等缺陷，对滚压有很大的影响。套类零件由于作用、结构形状、材料、热处理及尺寸不同，其工艺差别很大。按结构形状可大体分为短套筒和长套筒两类，它们在机械加工时对工件的装夹方法也有很大差别。一般情况下，对于短套筒（如钻套），通常可在一次装夹中完成内、外圆表面及端面的加工，工艺过程较简单，精度容易达到。本节以长套筒的加工为例（图6-15所示的液压缸），来介绍套类零件的加工工艺过程。6.2套类零件的加工6.2.5套类零件加工工艺分析1．结构工艺性和技术条件分析图6-15所示为某液压缸，其长径比L/D=1685/90=18.72，δ=10mm，为典型的薄壁深孔件，其内表面为工作表面。加工表面有内、外圆柱面和内圆锥面，材料为钢管。技术条件上看，液压缸两端A82h6外圆柱是缸体的支承部位，也是装配基准，其尺寸精度为IT6，精度较高，因此加工方法可采用车、磨。内孔是活塞工作表面，尺寸精度为H11，精度较高，且有直线度和圆柱度要求；表面粗糙度Ra为0.32μm。另外，要求缸体内表面要有纵向刻痕。因此，内表面是液压缸主要的加工表面，可采用镗、铰、磨、拉、研磨、珩磨以及表面滚压等方法加工。图6-15液压缸2．加工工艺过程图6-15所示液压缸的加工工艺过程如表6-3所示。工序号工序名称工序内容定位基准加工设备0备料f90mm×13mm×1694mm无缝钢管，检查材料牌号1车工①车f82mm外圆至f88mm②车端面及倒角③车螺纹M88×

1.5（工艺用）④调头，车外圆至f85mm⑤切总长1687mm（留余量1mm），车端面及倒角外圆柱面（搭中心架）卧式车床2深孔推镗①半精推镗孔至尺寸f68mm②精推镗孔至f69.8mm③精铰孔至f70±

0.02mm，表面粗糙度Ra为2.5µm工艺螺纹M88×

1.5，f85外圆推镗床3滚压用滚压头滚压孔至f700+0.19mm，表面粗糙度Ra为0.32µm工艺螺纹M88×

1.5，f85外圆推镗床4车工①车去工艺螺纹，车外圆至f82h6②车端面，镗内锥孔1°30′，车R7槽③调头，车外圆至f82h6④车端面，以确保总长为1685mm⑤镗内锥孔1°30′，车R7槽外圆、内孔卧式车床5检验表6-3液压缸加工工艺过程3．加工工艺分析1）主要表面及其加工方案确定套类零件加工时的主要工艺问题是在保证内孔、外圆的尺寸精度和形状精度的前提下，如何保证外圆与内孔的同轴度，以及端面与内孔（或外圆）轴线的垂直度。套类零件加工时，根据内、外表面的重要性，有以下两种加工工序。12外表面是最重要表面：其加工是以外圆为最终加工方案，其工艺路线为：外圆粗加工→内孔粗加工、精加工→外圆最终精加工。内孔是最重要表面：其加工是以内孔为最终加工方案，其工艺路线为：内孔粗加工→外圆粗加工、精加工→内孔最终精加工。2）定位分析由零件的技术条件可知，套筒零件内、外表面的同轴度，以及端面与孔轴线的垂直度均有较高要求，为保证这些要求，在工艺上应采取以下措施。①粗车阶段主要采用“一夹一顶”方式定位，即三爪卡盘夹一端，大头顶尖顶另一端。车端面、倒角和总长时，三爪卡盘夹一端，并搭中心架进行辅助定位，可初步保证内、外圆的同轴度。②精加工阶段采用了先终加工内孔，然后以外圆和内孔（或内锥面）组合定位加工外圆，符合基准统一、基准重合和互为基准原则，最终保证加工要求。3）加工阶段划分从表6-3中可知，该液压缸的外表面采用了“粗车→精车”的加工工艺；内表面采用了“推镗→精镗→精铰→滚压”的加工工艺。从整个工艺过程上看，液压缸加工中没有明显的加工阶段划分，但在外圆与内孔各自的加工上是有区分的。这样安排加工工序的原因在于：①能保证零件表面相互位置精度（同轴度、垂直度）；②体现了工序集中的加工原则。4．提高表面质量和防止变形的措施1）提高主要表面的表面粗糙度由图6-15可知，液压缸内孔表面的尺寸精度要求虽然不是太高，但为了保证工作时的密封性，加工上采用“半精推镗→精推镗→精铰（浮动镗刀镗孔）”，最后采用滚压头滚压孔，以降低其表面粗糙度。2）套类零件的长孔加工及防变形措施由图6-15可知，该液压缸的孔壁薄，加工中会因夹紧力、切削力、残余应力和切削热等因素的影响而产生变形。为了防止此类变形，在工艺上应采用以下措施。①为了减少切削力与切削热的影响，粗、精加工应分开进行，使粗加工产生的变形在精加工中得到纠正。1②零件采用“一夹一托”的装夹方式，用中心架托住零件外廓，不仅定位稳固，还增加了工件的刚性，提高加工过程中的稳定性。2③采取工件旋转，刀具仅作直线进给运动的方式。3④采用较大主偏角的推镗刀切削，使切削力在轴向上。4⑤为了避免三爪卡盘直接夹在筒壁上，或增大三爪卡盘和工件间的接触面积，可在零件的外圆与三爪卡盘之间增加衬套，或用软卡装夹。51．箱体类零件的功用和结构特点箱体类零件是箱体部件装配时的基础零件，它将机器或部件中的轴、套、齿轮、轴承等零件装配在一起，并使它们保持正确的相互位置关系，以保证机器运动的准确性和精确性。常见的箱体有主轴箱、变速箱、进给箱、操纵箱等。箱体类零件的加工质量直接影响机器的工作精度、使用性能和寿命。结构特点如下：6.3箱体类零件的加工6.3.1概述①大多为铸造件，结构复杂，内部多为空腔，箱壁薄且壁厚不均匀；②箱壁及腹腔上有多个平面和轴承孔、螺纹孔等孔系；③平面与孔系一般都有较高的加工精度和较严格的表面粗糙度要求，加工难度大等特点。支承孔应有较高的尺寸精度及几何形状精度。否则，会引起轴承与孔的配合不良，进而影响传动精度。箱体中用于定位的平面，应有较高的平面度和较低的表面粗糙度值。它不仅影响各表面的定位精度及位置精度，也会影响主要孔的加工精度。2）

①同一平面（或平行平面）上的孔，要求平行度、同轴度公差。②相互垂直平面上的孔，要求垂直度公差，它影响着装配精度与运动精度。3）孔与平面的位置精度，要求有平行度、垂直度等。作为定位基面的平面，则会影响主要孔的加工精度。4）孔径尺寸精度及几何形状精度主要平面的精度孔与平面的位置精度重要孔和主要平面的表面粗糙度会影响连接面的配合性质及其接触刚度。5）表面粗糙度1）孔与孔的位置精度2．箱体类零件的主要技术要求箱体类零件的主要技术要求是指孔和平面的精度、表面粗糙度等方面的要求，分为以下五项。3．箱体类零件的材料及毛坯箱体类零件的材料常选用灰铸铁，如HT200，HT250，HT300；汽车、摩托车的曲轴箱选用铝合金作为主体材料；对一些要求较高的箱体，如坐标镗床的箱体，可采用耐磨合金铸铁，以提高铸件质量，如MTCrMoCu-300。箱体毛坯一般采用铸件；汽车、摩托车的曲轴箱因生产批量大且毛坯的形状复杂，常采用压铸毛坯。压铸毛坯的精度高，加工余量小，有利于机械加工。铸造毛坯需要安排一次人工时效处理，以消除残余应力。对于高精度箱体或形状特别复杂的箱体，在粗加工后还要安排一次人工时效处理，以消除粗加工造成的残余应力。现以某车床主轴箱为例，分析箱体类零件的加工工艺。图6-16所示为某车床主轴箱箱体简图，主要加工表面可归纳为主要平面、主要孔和其他加工部分三类。6.3箱体类零件的加工6.3.2箱体类零件工艺过程特点分析主要孔：包括轴承孔（f120K6，f90K6，f95K6，f62J7，f52J7，f40，f42J7，f40J7，f28H7，f25H7）等，机床主轴孔的尺寸公差为IT6，其余孔为IT6～IT7。主要平面：包括安装底面B，C；轴承孔的端面E，F，D；箱盖的对合面A。其他加工部分：包括联接孔、螺纹孔以及孔的凸台面等。图6-16某车床主轴箱1．箱体类零件机械加工工艺过程某主轴箱小批生产加工工艺表如表6-4所示，大批生产加工工艺表如表6-5所示。序号工序名称工序内容定位基准加工设备0生产准备领取毛坯，检查合格印，检查批号1热处理时效处理2漆工漆底漆3钳工以主轴孔中心为基准，划A，C，D，E面加工线4铣削粗铣、精铣顶面A按线找正立式铣床5铣削粗铣、精铣B，C面及侧面D顶面A并校正主轴线立式铣床6铣削粗铣、精铣端面E，FB，C面立式铣床7镗削粗镗、半精镗各纵向孔B，C面卧式镗床8镗削精镗各纵向孔B，C面卧式镗床9镗削粗镗、半精镗、精镗各横向孔B，C面卧式镗床10钳工①去毛刺②划螺孔及次要孔位线C，D面11钻削①钻螺纹底孔，攻丝

②钻、扩各次要孔C，D面并按线找正摇臂钻床12钳工①去毛刺②清洗13检验表6-4某主轴箱小批生产工艺规程表6-5某主轴箱大批生产工艺过程6铣削铣导轨面B，C同上立式铣床7磨削磨顶面A导轨面B，C平面磨床8镗削粗镗各纵向孔顶面A及孔

卧式镗床9镗削精镗各纵向孔卧式镗床10镗削精镗主轴孔Ⅰ卧式镗床11镗削加工横向孔及各面上的次要孔卧式镗床12磨削磨B，C导轨面及前面D导轨磨床13钻削将

及

均扩钻至f8.5，攻螺纹

C，D面，并按线找正摇臂钻床14钳工去毛刺、倒角、清洗15检验序号工序名称工序内容定位基准加工设备0生产准备领取毛坏，检查合格印，检查批号1热处理时效2漆工漆底漆3铣削粗铣、精铣顶面AⅠ孔与Ⅱ孔立式铣床4钳工①划螺孔

位置线②钻底孔

③钻、扩、铰

，Ra1.6μm的工艺孔顶面A及外形摇臂钻床5铣削铣两端面E，F及前面D顶面A及孔

立式铣床2．机械加工工艺过程分析1）技术要求分析该主轴箱的导轨面B，C是主轴箱的装配基准，其表面粗糙度Ra值为0.8μm；主轴孔I（A120K6，A95K6，A90K6）是支承主轴轴承的装配基准，精度要求最高，也是纵向孔系中最主要的加工表面。2）定位分析小批生产中，粗