电子课件-《高级车工工艺与技能训练(第二版)》-B01-1196-课题二-垂直孔零件加工

任务1加工立轴任务2加工杠杆任务3加工缺圆块状零件模块三偏心件及曲轴加工课题二垂直孔零件加工任务1加工立轴在CA6140型车床上完成如图所示立轴工件的加工。本任务的重点内容为用花盘、Ｖ形铁定位加工工件。加工中，要求能够进行夹具的安装与调整，并能用两顶尖支撑进行立轴同轴度、对称度检验。

立轴主要是在圆柱表面进行对称扁平面和垂直孔的加工，在孔加工时，孔对称于工件所有尺寸的中心。一、图样分析二、图样考核点序号考核点鉴定要求1内孔尺寸Φ24mm2外圆柱尺寸Φ44mm3扁平面尺寸（32±0.039）mm4内孔对立轴中心轴线的垂直对称度0.03mm5内孔对两轴端面对称度0.1mm

6内孔轴线对扁平面的垂直度Φ0.02mm7两侧轴对外圆柱的同轴度Φ0.03mm8扁平面对立轴中心轴线的对称度0.1mm9内孔、两侧轴表面、扁平面表面粗糙度Ra1.6μm一、用花盘、V形架定位加工在圆轴上加工中间的孔时，一般要求中间圆孔的中心线与圆轴的轴线垂直，这时要找正圆轴侧母线垂直于机床主轴轴线，才能加工出中间孔。工件为单件、小批量时，可以在四爪单动卡盘上直接装夹，将划线盘的划针靠在（或百分表触头压在）工件端面侧母线上，工件回转一周即能发现工件装夹得直不直，即圆轴轴线与主轴轴线是否垂直。工件为批量生产，而且精度要求较高时，可按图所示用花盘及V形架装夹工件。用两块等高的V形架，先把V形架中心找正，并且用螺钉紧固在花盘上。装夹时，将工件两端轴头竖放在V形槽内，利用工件的一个轴肩落在V形架上，使工件轴向定位，用压板压紧后即可车削平面和内孔。翻转180°车另一平面时的装夹方法是：将工件两端轴头用压板压在V形槽内，利用工件的一个轴肩落在V形架上进行轴向定位。二、立轴检验1.检验项目（1）检验Φ44外圆的轴线对两顶尖间基准轴线的同轴度。（2）检测Φ24内孔的轴线对两顶尖间基准轴线的对称度误差。2.检具前顶尖，后顶尖，百分表0.01/(1～3)一对，Φ24mm的心轴。3.检验方法检验Φ44mm外圆的轴线对两顶尖间基准轴线的同轴度时，将被测立轴安装在两顶尖之间。把两个百分表分别在铅垂轴向截面的方向上调为零。然后转动工件，可在任意位置停止，将Ma值及Mb值相减，取其绝对值作为该截面上的同轴度误差。检验Φ24mm内孔的轴线对两顶尖间基准轴线的对称度时，在被测工件4的Φ24mm的孔中插入一根心轴2，将工件安装在两顶3之间。将心轴放平，在心轴两端各用一个百分表压在心轴最高点处，将指示值调为零，将工件翻转180°后，再将心轴放平，将两个百分表再压在工件最高点上，因为心轴水平，两个百分表指示的是同一个值，或两值相加取平均值，这个值（或与翻转角度之前的值之差）即为

Φ24mm孔的轴线对基准轴线的对称度误差。在工件轴向定位中，可以自制轴向定位调整套，轴向定位调整套的锥尾塞在主轴锥孔内，转动其上的螺母可使卡盘口夹持工件的长度发生变化，螺母的前端面可作为工件的定位平面。按工件伸出长度定为时，将工件里侧平面紧靠在螺母平面上，并调整螺母，使工件伸出长度复合加工要求。此时，用卡盘爪或压板等固定工件，即可加工工件的端面，使两平面保持平行。一、工艺分析1.工件在压紧过程中，应观察螺母与工件平面之间是否完全靠平。2.调整套与锥体的螺纹配合间隙不能太松，否则，调整套端面受力会倾斜。二、工艺准备序号名称准备事项1材料45钢毛坯：Φ45×1252设备CA6140（花盘、四爪卡盘）3工艺装备刃具90°外圆车刀，45°弯头车刀，90°内孔车刀，内孔精车刀、外圆切槽刀，Φ22钻头，中心钻B2/84量具游标卡尺0.02mm/（0～150mm），千分尺0.01mm/（25～50mm），内孔百分表0.01mm/（18～35mm），内卡钳。5工具回转顶尖，前顶尖，鸡心夹头，定位调整套，Ｖ形铁两块，螺丝若干，钻夹具，活扳手、旋具等常用工具三、操作步骤操作步骤1工艺要点加工简图按工件长度下料，并钻出基准中心孔加工简图一加工步骤1.装夹下料

（1）下料长(120±0.3)mm（2）在两端钻中心孔120操作步骤2工艺要点加工简图用两顶尖支撑，按外圆直径加工出台阶轴

加工简图二加工步骤2.用两顶尖装夹工件（1）粗车φ44mm的外圆（2）粗车φ30mm的外圆加工简图二加工步骤3.掉头用两顶尖装夹工件（1）粗车φ30mm的外圆（2）精车φ30mm的外圆（3）精车φ44mm的外圆（4）车槽（5）倒角C1.5mm加工简图二加工步骤4.掉头用两顶尖装夹工件（1）精车φ30mm（2）车槽（3）倒角C1.5mm操作步骤3工艺要点加工简图用花盘、V形架、轴向定位调整套。加工扁平面、内孔加工简图三加工步骤5.用花盘、V形架装夹工件，首件找正中心

（1）车削端面（该扁平面距中心轴线16mm）（2）车削内孔φ24mm（3）掉头车削扁平面，保证（32±0.039）mm☞操作注意事项：（1）车另一端面时，调整轴向定位调整套，锁紧成定位状态，将床鞍锁紧，小滑板每次进给到一定的尺寸，可成批加工工件的扁平面，保证互换性。（2）V形架应用螺钉穿过花盘拉紧，以防因松动而甩出伤人。任务2加工杠杆在CA6140型车床上完成如图所示的杠杆工件的加工。本任务的重点内容为四爪单动卡盘装夹矩形块工件时，对平行及垂直孔、面的划线及找正、加工。加工中，要求能够对缺圆部分能够进行抗冲击性切削和测量。杠杆图样为矩形件，其多处尺寸为缺圆式的断续车削，对刀具冲击性较大。孔Φ16mm对孔Φ21垂直相交，有尺寸精度要求和位置精度要求，孔Φ15的孔与杠杆本体有偏心尺寸的尺寸精度和位置精度要求，其余各缺圆有经过断续车削的尺寸精度要求，矩形本体有垂直及平行要求。一、图样分析二、图样考核点序号考核点鉴定要求1垂直孔尺寸

Φ16mm、Ra0.8μm2内孔尺寸

Φ21mm、Ra0.8μm3偏心孔尺寸

Φ15Ra1.6μm4中心距50±0.05mm、16±0.09mm、17mm5缺圆尺寸Φ60、Φ43、Φ40mm一、缺圆刀具刃磨的主要注意问题在车削矩形块工件时，需保证刃磨的刀具切削刃具有负倒棱，承受断续车削的冲击，刀具的材料强度选择要高一些，防止刀片损坏。在车削矩形块工件时，因为刀尖不断地暴露在外，受冲击时易损坏，因此车削工件时要降低转速，并采用较小的背吃刀量，防止刀尖损坏或过快磨损。在车削矩形块工件时，一般应锁紧小滑板，防止因为振动而使工件表面粗糙度值过大。还要在每次进给后锁紧床鞍，以防止让刀而造成尺寸不准。二、矩形块车削1.矩形块的找正矩形块在车削时，需保证各面的平行度和垂直度，因此在车削时，需经过找正保证图样公差要求。图为找正平行度的方法，用内卡钳在卡盘平面与工件平面之间进行平行尺寸的测量，以保证平行度。2.矩形块端面的断续车削车削矩形块的端面时，刀具角度不能太大，取前角5°左右，太大时容易损坏切削刃，太小时，对刀具的推力较大，将使刀具后让。后角小一些，取4°左右，增加刀具强度，防止刀具过快磨损。

1.此件应先在四爪单动卡盘上车成78mm×45mm×30mm矩形。要求各相对表面平行，各相邻表面垂直。2.在平台上进行工件的轮廓尺寸、各孔线及中心坐标尺寸划线。3.根据划线及磁座百分表表找正、在四爪单动卡盘上加工各偏心孔、垂直孔及缺圆的内孔与外圆。4.内孔全部采用钻、扩、铰方法加工，注意铰刀是否有崩刃、坏齿、磨损等形状缺陷，注意铰削量大小及所用切削液种类。5.基本操作描述车削矩形块→划线→找正车削外缺圆台阶Φ43mm和Φ60mm→钻、扩、铰Φ21mm的孔→掉头，找正车削内缺圆台阶Φ40mm→钻、扩、铰Φ15mm的孔→掉头，找正后钻、扩、铰Φ16mm的孔。一、工艺分析二、工艺准备序号名称准备事项1材料35钢毛坯：Φ55×82mm2设备CA6140（四爪自定心卡盘）3工艺装备刃具90°外圆车刀，45°弯头车刀，麻花钻头：Φ13mm、Φ14.8mm、Φ14mm、Φ15.8mm、Φ19mm、Φ20.7mm。铰刀：Φ15mm、Φ16mm、Φ21mm4量具游标卡尺0.02mm/（0～150mm），游标高度卡尺0.02mm/(0~300mm)，内卡钳，磁座百分表0.01mm/(0～5mm)5工、附具划线平台，方箱，划线盘，顶尖及钻夹具，活扳手、旋具等常用工具三、操作步骤操作步骤工艺要点加工简图1.用四爪单动卡盘找夹紧按工件外形加工出矩形工件车削矩形块六面操作步骤工艺要点加工简图2.划线1.工件孔划田字检测框线2.工件缺圆部分划台阶线（1）划Φ15mm田字线（2）划Φ21mm田字线（3）划Φ16mm田字线（4）划8mm、9mm、13mm台阶线操作步骤工艺要点加工简图3.用四爪装夹78mm×30mm面，找正Φ21mm孔的中心线1.找正、加工Φ21mm孔，进行Φ60mm和Φ43mm缺圆部分的车削2.车削缺圆时，切削用量较低，测量基准为Φ21mm孔的中心线（1）钻、扩、铰Φ21mm内孔（2）车外缺圆Φ60mm（3）车外缺圆Φ43mm操作步骤工艺要点加工简图4.用四爪装夹78mm×30mm面，掉头，找正Φ15mm孔的中心线1.找正、加工Φ15mm上孔，进行Φ40mm内缺圆部分的车削。Φ15mm上孔测量基准为Φ21mm孔的中心线。2.车削内缺圆时，切削用量较低，测量基准为Φ15mm孔的中心线（1）钻、扩、铰偏心孔Φ15mm（2）车内缺圆Φ40mm操作步骤工艺要点加工简图5.用四爪单动卡盘装夹78mm×45mm面，找正Φ16mm孔的中心线找正、加工侧孔Φ16mm，测量基准为Φ21mm孔中心线钻、扩、铰垂直相交孔Φ16mm

☞操作注意事项：（1）车削矩形六面体产生让刀现象时，可将床鞍锁住，将小滑板调紧。（2）矩形体的六面轮廓尺寸应按未注公差保证±0.3mm。任务3加工缺圆块状零件在CA6140型车床上完成如图所示的缺圆孔块状工件的加工。本任务的重点内容为对缺圆块状工件下料尺寸的精确计算、缺圆块状工件划线、在花盘上装夹及车削。加工中，要求能够对圆弧中心不同，外形为弓形的内外不完整的两个圆，设计夹具、进行弓形高度计算与在夹具上用定位套测量缺圆直径，并进行配重。该工件本身呈弓形，轮廓尺寸不大，但有较大的圆弧面

，需装夹在花盘上，配重后才能实现对称加工。一般用于翻砂模具镶嵌的冷铁。缺圆孔块状工件的内、外圆弧面是劣弧面，而且圆弧半径值不相等。缺圆孔块状的缺圆尺寸在77°21′52″的扇面夹角内有外圆弧半径尺寸R140mm、内圆弧半径尺寸R80mm，腰部20±0.105mm，由于内外圆弧直径的不一致，整个弓形的宽度尺寸并不一致，在车削过程中，左右半部需要对称找正。一、图样分析二、图样考核点序号考核点鉴定要求1外缺圆弧尺寸R140mm2内缺圆弧尺寸R80mm3块状缺圆体夹角77°21′52″4块状缺圆体腰部宽度20±0.105mm5内、外圆弧面表面粗糙度Ra1.6μm对于被加工表面回转轴线与基准面互相垂直而外形复杂的工件，可以装夹在花盘上加工。花盘盘面有辐射状的穿通槽，可用来穿过螺钉，以紧固工件。花盘的平面要求平整、光洁，花盘安装后，应检查花盘端面的跳动值，可用百分表测量头压在花盘平面上，如图

所示用百分表检查花盘平面，将表值调到零位，用手转动花盘，一般要求跳动量在0.02mm以内，还要检查花盘端面的全跳动值，将中滑板摇到几个直径上，再转动花盘，观察表值的跳动情况。在花盘上装夹工件时，要加平衡块（配重铁），消除偏重现象。

缺圆块状工件结构的内外圆面，都是一段不完整的圆，有着不同中心距的较大的圆弧面，一般都小于半圆，外形为弓形。由于圆弧中心不同，内、外圆弧形成的弓形并不等宽，中心腰细，两侧边要宽且要求对称。要求有准确的制造形状，如翻砂模具中的镶嵌冷铁。缺圆块状工件测量和加工较困难。模具要求工件在呈扇形展开77°21′52"的范围内镶嵌此块状工件。R140mm和R80mm两个圆弧不在一个圆心上，两个圆心距离为40mm，属于偏心畸形工件的缺圆加工。加工时要首先计算下料尺寸，加工一个圆弧后，再偏移一个中心距，加工另一个圆弧，边宽要对称相等。一、工艺分析

1．单件加工

缺圆块状工件加工一般采用单件划线、加工的方法。

（1）在车床上用直接找正定位法加工单件

1）粗车削矩形毛坯。

2）将工件在平台上划线。

3）在车床花盘上利用压板装夹工件，用划针按线找正，边车削边调整。此方法只能车削单件产品，生产效率低，精度不易保证。（2）在铣床上加工工件操作步骤1）将工件夹压在回转工作台上，用划针找正。2）用立铣刀加工内、外圆弧；采用这种方法虽然能将工件加工成形，但存在许多不足：例如要手摇圆盘，加工效率低，手摇出的加工面表面粗糙度达不到要求；又由于按线找正加工的内、外圆弧尺寸有误差，无法进行精密测量。2．单件加工取料法在车床上一般采取加工出一个偏心圆套，再割取所需零件需要的一块块状料。虽然保证了内、外圆弧尺寸，但浪费严重。针对工件加工时下料的不准确、工件尺寸测量的不确切、工件表面粗糙度值大、加工难度大、尤其批量较大时加工工艺性不合理等因素，考虑设计夹具，将工件在夹具中定位、夹紧，可以精确下料、测量，提高生产效率。3．精确计算缺圆块状工件下料尺寸的方法缺圆块状工件为弓形，需下料成长方体，留有较少的加工余量，在加工前要计算其长、宽、高尺寸，缺圆块状工件坐标点的计算方法如图所示。（1）工件长度尺寸计算工件长度尺寸计算如图a所示，图中的剖线部分为工件实际形状。利用圆周等分计算圆弧弧长的变形公式为：已知：77°21′52“＝77°＋＋＝77°＋0.35°＋0.014°＝77.364°R=80mm解：L＝2×80×sin＝100mm（此公式是利用圆周等分计算孔距距离公式的变形公式）

（2）弓形高度计算弓形高度计算如图b所示，图中剖线部分为两个弓形高度。利用公式

1）b点弓形深度计算解：hb＝80－＝80-62.45＝17.55mm

2）e点弓形深度计算解：he＝140－

＝140-130.77＝9.23mm

（3）工件宽度毛坯尺寸计算1）划线坐标点的确定（以100mm×25mm底平面放在平台上）

已知：弓形中心腰厚设计要求为20mm

解：①a—c水平划基准线，高度值为1.5mm（上移1.5mm，留量便于使a、c两点车成尖角）

②b点水平划线，高度值为hb＋1.5＝17.55＋1.5＝19.05mm

③d-f水平划线，高度值为hb+1.5+20-he＝17.55+1.5+20-9.23＝29.82mm

④e点水平划线，高度值为hb＋1.5＋20＝17.55＋1.5+20＝39.05mm2）毛坯宽度尺寸计算内径加工余量留1.5mm；外径加工余量留1.45mm；解：工件毛坯尺寸宽度为：1.5＋hb＋20＋1.45＝1.5+17.55+20+1.45＝40.5mm3）工件两端边宽尺寸计算解：ad＝fc＝hb+20-he＝17.55+20-9.23＝28.32mm（便于检测两侧宽度相同值）4．加工方法的改进加工此工件，应先加工R80mm内圆弧，后加工R140外圆弧，设计夹具时采用两个夹具，分别进行加工。（1）内圆弧夹具加工R80mm内圆弧，采用图所示夹具。保证R80mm圆弧的尺寸及其形位公差要求，需限制工件的六个自由度。（2）外圆弧夹具加工R140圆弧及20±0.105mm尺寸，如图所示夹具。夹具体平面限制、、，定位块1限制，定位块2限制、，六个自由度被完全定位。

5．加工缺圆块状工件刀具、切削用量和切削液的选择

因加工时为断续车削，刃倾角取负值，车外圆弧时，只能采用90°外圆车刀，防止与夹具体相碰。车内圆弧时，也只能采用90°内孔车刀，防止与夹具体相碰。

切削用量选择时要小一些。粗车时：αp=2～3mm，

f=0.2mm/r，

υc=25～30m/min。

高速精车时：αp=0.05～0.5mm，f=0.05～0.1mm/r，

υc≥30～50m/min，

低速精车时：αp=0.01～0.05mm，f=0.2～0.5mm/r，υc≤5m/min

低速精车时切削液可选用极压乳化液。

6．定位误差分析

夹具设计时必须符合夹具误差计算不等式：

△定位＋△安装＋△加工≤δ工

根据此不等式，定位元件的定位误差可选择工件公差的1/3左右。车R80圆弧的夹具结构因为是以设计基准作为定位基准，没有基准不重合现象，更没有基准位移误差，定位误差为零。车R140的圆弧夹具，是以内圆弧面为定位基准，定位元件为一定位心轴的圆弧面，工件和心轴存在制造误差，所以定位误差为基准位移误差。△基准位移=1/2（Dmax-dmin）工件的公差δ工=0.105－（-0.015）=0.21mm。工件公差较大，可以保证其加工尺寸精度。一、工艺分析

7．尺寸精度检测

采用夹具体定位测量套进行缺圆块状工件内、外径的测量（如图3-33），定位测量套可以装配在夹具体中心孔中，也可以装配在主轴锥孔中。定位测量套的外径及内径随时进行修正加工。加工内圆弧R80mm，精确测量时，或