典型零件加工與加工方法.ppt

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1、1 第五章 典型零件加工與加工方法 本章要點 軸類零件加工工藝特點 套筒零件加工工藝特點 箱體零件加工工藝特點 齒輪加工工藝特點 2 第五章 典型零件加工與加工方法 第一節(jié) 軸類零件加工 一、軸類零件概述 軸類零件的功用與結構特點 結構特點 從軸類零件的結構特征看，它們都是長度 L大于直徑 d的旋轉體零 件，其加工表面主要有內外圓柱面、內外圓錐面、螺紋、花鍵、溝槽等。 功用 軸類零件是機器中的主要零件之一，它的主要功能是支承傳動件 （齒輪、帶輪、離合器等），傳遞轉矩。 3 第五章 典型零件加工與加工方法 軸的種類 a）光軸 b）空心軸 c）半軸 d）階梯軸 e）花鍵軸 f）十字軸 g）偏心軸

2、h）曲軸 i）凸輪軸 4 尺寸精度 支承軸徑要求較高，一般為 IT5 IT7，裝配傳動件的配 合軸徑可低一些，一般為 IT6 IT9。 形狀精度 主要指支承軸徑的圓度、圓柱度，一般限制在其尺寸公 差范圍內，對精度要求較高的，可在圖樣上標注其形狀。有時，對配 合軸徑也提出形狀公差的要求。 位置精度 一般指配合軸徑相對支承軸徑的同軸度或圓跳動量，普 通精度軸的配合軸徑對支承軸徑的徑向圓跳動一般為 0.01 0.03mm， 高精度軸為 0.001 0.005mm。有時。對配合軸徑之間也提出相應的位 置公差要求。 表面粗糙度 一般與傳動件配合的軸徑的表面粗糙度 Ra值為 2.5 0.63m，與軸承配合

3、的軸徑表面粗糙度 Ra值為 0.63 0.16m。 第五章 典型零件加工與加工方法 軸類零件的技術要求 5 第五章 典型零件加工與加工方法 磨床主軸零件圖 6 軸類零件的材料應根據(jù)不同的工作條件和使用要求選用不同的材 料，以獲得一定的強度、韌性和耐磨性。 45鋼（碳素結構鋼）是一般軸類零件常用的材料，經(jīng)過調質處理后可得到較好的 切削性能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合力學性能。重要表面經(jīng)局部淬火 后再回火，表面硬度可達 45 52HRC。 40Cr等合金結構鋼適用中等精度而旋轉精度較高的軸。 軸承鋼 GCr15和彈簧鋼 65Mn可制造較高精度的軸，經(jīng)調質和表面處理后表面硬度 可達 50 58

4、HRC，并且有較高的耐疲勞性和耐磨性。 20CrMoTi、 20Mn2B等低碳合金鋼和 38CrMoAL等中碳合金滲氮鋼適用于高轉速、 重載荷等工作條件。 第五章 典型零件加工與加工方法 軸類零件的材料、毛坯及熱處理 軸類零件的材料 7 最常見的毛坯是圓棒料和鍛件，只有某些大型或結構復雜的軸（如發(fā) 動機曲軸）在質量允許條件下才采用鑄件。 光軸、直徑相差不大的階梯軸，一般可使用熱軋棒料或冷拉棒料。比 較重要的軸大都采用鍛件。因為毛坯經(jīng)過加熱鍛造后，金屬內部纖維沿 表面均勻分布，可獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強度，同時能節(jié)約材 料，減少機械加工量。 根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的大小，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛。

5、自由鍛設備 簡單，容易投產(chǎn)，但毛坯精度較差，多用于中小批量生產(chǎn)；模鍛毛坯精 度高，生產(chǎn)率高，并可以鍛造形狀復雜的鍛件，但設備昂貴，只適用于 大批量生產(chǎn)。 第五章 典型零件加工與加工方法 軸類零件的毛坯 8 軸的鍛造毛坯在機械加工前均需要進行正火或退火處理，以使鋼材晶 粒細化，消除鍛造后的殘余應力，降低毛坯硬度，改善其切削加工性能。 凡要求局部表面淬火處理以提高軸的耐磨性，須在淬火前安排調質處 理。表面淬火一般安排在精加工前，可以保證淬火引起的局部變形在精 加工中得到糾正。 對于精度要求較高的軸，在局部淬火和粗磨之后，還需安排低溫時效 處理，以消除淬火及磨削中生產(chǎn)的殘余應力。 第五章 典型零件加

6、工與加工方法 軸類零件的熱處理 9 軸類零件的定位基準最常見的是采用兩中心孔，可實現(xiàn)基準統(tǒng)一，以 保證各外圓軸線的同軸度以及端面與軸線的垂直度。 對于空心軸零件，在加工中中心孔因鉆孔而消失，可采用帶有中心孔 的錐堵或錐套心軸，如圖所示。 第五章 典型零件加工與加工方法 錐堵與錐套心軸 a）錐堵 b）錐套心軸 二、軸類零件加工工藝分析 定位基準的選擇與轉換 10 第五章 典型零件加工與加工方法 工序順序的安排 加工階段的劃分 由于軸類零件往往是多階梯帶通孔的零件，切除大量金屬后會引起殘 余應力重新分布而變形，因此在安排工序時，應將粗、精加工分開，分 階段進行加工，先粗后精，主要表面的精加工放在最

7、后加工。 例如： 機床主軸加工階段的劃分大體如下： 1.荒加工階段為準備毛坯； 2.正火后，粗加工階段為銑端面、鉆中心 孔、粗車外圓； 3.調質處理后，半精加工階段是半精車外圓、端面、錐孔； 4.表面淬火后，精加工階段是主要表面的精加工，包括粗、精磨各級外圓、 精磨支承軸徑、錐孔。各階段劃分大致以熱處理為界。 11 第五章 典型零件加工與加工方法 軸上的花鍵、鍵槽、螺紋、橫向小孔等次要表面的加工，通常安排在 外圓精車、粗磨之后或精磨之前。 外圓表面的加工順序 先加工大直徑外圓，然后小直徑外圓，避免一開始就降低了工件剛度。 深孔加工順序的加工順序 鉆孔安排在調質之后進行。 深孔應安排在外圓粗車或

8、半精車之后。 次要表面加工的安排 12 中心磨削法 以工件中心孔或外圓定位， 使工件以自身軸線為回轉中心，工件軸線處 于確定位置。 中心磨削法分縱磨、橫磨和綜合磨三種進 給形式。 第五章 典型零件加工與加工方法 中心磨削法 三、外圓表面的精加工與光整加工 外圓表面磨削加工 13 無心磨削法 工件軸線處于 自由狀態(tài)， 以被磨外圓表面定位，屬 于自為基準定位。無心磨削方 式只能提高工件的尺寸精度和 形狀精度，不能保證其位置精 度。 第五章 典型零件加工與加工方法 無心磨削法 14 提高磨削加工生產(chǎn)率的方法 縮短輔助時間 自動裝卸工件，自動測量，砂輪自動修整及補償， 采用新磨料提高砂輪的耐用度。 改

9、變磨削用量以及增大磨削面積 高速磨削，深切緩進給磨削，砂 帶磨削，寬砂輪磨削及多片砂輪磨削。 第五章 典型零件加工與加工方法 寬砂輪磨削與多片砂輪磨削 a）寬帶砂輪磨削 b）多片砂輪磨削 15 超精加工 將細粒度的油石 以一定壓力壓在工件表面，加工 時工件低速轉動，磨頭軸向進給 油石高速往復振動，以完成低速 微量磨削作用。 第五章 典型零件加工與加工方法 超精加工原理 外圓表面的光整加工（以降低表面粗糙度為目的） 高精度磨削 使工件表面粗糙 度 Ra值在 0.16m以下的磨削工藝 稱為高精度磨削，分精密磨削、 超精密磨削和鏡面磨削。與一般 磨削方法相同，只是需要特別軟 的砂輪和較小的磨削用量。

10、 16 研磨 研磨套在一定壓力下與工件作復雜相對運動，工件緩慢轉 動，以達到微量磨削作用。 第五章 典型零件加工與加工方法 研磨原理與研具 1-工件 2-研具 3-開口可調研磨環(huán) 4-三點式研具 研磨過程中大量磨粒在工件表面浮動，分別起到三種作用： 機械切削作用 物理作用 化學作用 17 珩磨 珩磨輪相對工件軸線傾斜一定角度，并以一定壓力從相對 的方向壓向工件表面，工件作軸向往復運動和緩慢轉動，并以摩擦力 帶動珩輪轉動生產(chǎn)相對滑動，進行微量磨削。 第五章 典型零件加工與加工方法 外圓珩磨 a）雙輪珩磨 b）無心珩磨 c）在兩頂尖上高速珩磨 1-珩磨輪 2-工件 3-托架 4-導輪 18 滾壓加

11、工 采用硬度比工件高的滾輪或滾珠，對零件表面加壓， 使其生產(chǎn)塑性變形，在表面留下殘余壓應力，同時使零件抗疲勞強度、 耐磨性和耐腐蝕性得到改善。 第五章 典型零件加工與加工方法 滾壓加工示意圖 a）滾輪滾壓 b）滾珠滾壓 c）輾光時表面的形成 19 第五章 典型零件加工與加工方法 四、 其他典型表面的加工方法 中心孔的修研方法 用油石或橡膠砂輪修研 用鑄鐵頂尖修研 用硬質合金頂尖修研 主軸錐孔磨削方法 用專用夾具裝夾磨削。 20 第五章 典型零件加工與加工方法 花鍵銑削加工 用三面刃銑刀銑削或用滾刀滾切。 花鍵的銑削和滾切 a）組合銑刀銑削花鍵 b）滾花鍵 花鍵加工方法 花鍵軸的磨削 a）磨削側

12、面 b）磨內徑 c）、 d）磨鍵側及內徑 花鍵磨削加工 通常小徑定心，小批生產(chǎn)，工具 磨床；大批生產(chǎn)，花鍵磨床。 21 如圖所示的傳動軸是軸類零件中使用較多、結構最為典型的一種階梯軸。 該軸為小批量生產(chǎn)，材料選擇 45鋼，淬火硬度 40 45HRC。編制其工藝規(guī)程。 第五章 典型零件加工與加工方法 傳動軸零件圖 五、課堂練習 22 該傳動軸主要用來支承傳動零件和傳遞扭矩。 該傳動軸為階梯軸，主要結構要素有外圓面、螺紋、鍵槽等。 技術要求： 該傳動軸兩端的支承軸徑 mm的尺寸精度為 IT7，表面粗 糙度 Ra值為 0.8m； 裝配軸徑 mm用于安裝齒輪，其尺寸精度為 IT7，表面粗 糙度 Ra值

13、為 1.6m； 右端軸徑 mm外圓規(guī)定了圓柱度公差為 0.02mm，左端軸徑 mm外圓規(guī)定了圓度公差為 0.02mm。 軸上各配合面對兩端軸徑 mm的公共軸線的徑向跳動為 0.02mm。 020.0 041.020 第五章 典型零件加工與加工方法 0 025.038 020.0 041.020 020.0 041.020 020.0 041.020 1、 零件的功用、結構及技術要求 23 第五章 典型零件加工與加工方法 選擇定位基準 粗基準 以外圓表面定位； 精基準 半精加工時采用外圓表面和中心孔定位（一夾一頂裝夾）， 精加工時采用兩中心孔定位（雙頂尖裝夾）。 2、零件的材料與毛坯 該軸的材料

14、已定，為 45鋼。 由于該軸各段軸徑尺寸相差較大，可選用鍛件毛坯?？紤]到形狀簡 單，精度中等，并為小批量生產(chǎn)，故選自由鍛方法。 3、 零件的加工工藝分析 劃分加工階段 粗加工階段 鉆中心孔、粗車各級外圓； 半精加工階段 半精車各處外圓、車螺紋、銑鍵槽等； 精加工階段 修研中心孔，粗磨、精磨各處外圓。 24 第五章 典型零件加工與加工方法 一夾一頂裝夾工件 a）采用限位支承 b）利用工件臺階限位 雙頂尖裝夾工件 1-撥盤 2、 5-前頂尖 3、 7-雞心夾 4-后頂尖 6-卡爪 8-工件 25 第五章 典型零件加工與加工方法 熱處理工序的安排 由于采用的是鍛件毛坯，加工前應安排退火處理，以便消除

15、毛坯 的內應力和改善材料的切削性能。在半精車后，粗磨前還應安排對支 承軸徑表面的淬火處理，以提高該軸徑的耐磨性。 軸的加工工藝 因該軸為小批量生產(chǎn)，宜采用工序集中加工。要求不高的外圓在 半精車時就可以加工到規(guī)定尺寸，如退刀槽、越程槽、倒角和螺紋等 結構。鍵槽在半精車后進行劃線和銑削，淬火后安排修研中心孔工序， 以消除熱處理引起的變形和氧化皮。最后粗磨、精磨安裝齒輪和軸承 的軸徑。 26 根據(jù)以上分析，該零件的加工順序為： 鍛造毛坯 熱處理（退火） 粗車 半精車 車螺紋 銑鍵槽 熱處理（淬火） 粗磨 精磨。具體工藝過程見表。 第五章 典型零件加工與加工方法 工序號 工序名稱 工序內容 裝夾基準

16、加工設備 1 鍛 鍛造毛坯 2 熱處理 退火 3 車 車端面，鉆中心孔 車另一端面并取總長 140mm，鉆中心孔。 三爪卡盤 臥式車床 4 車 粗車左端外圓分別至 40 77mm、 22 22mm 半精車該端外圓分別至 38.4 76mm、 20.4 23mm 切槽 3 1.5mm 倒角 1.2 45 一頂一夾 安裝 臥式車床 4、 零件的加工工藝過程 傳動軸的加工工藝過程 27 第五章 典型零件加工與加工方法 工序號 工序名 稱 工序內容 裝夾基準 加工設備 5 車 調頭 粗車右端外圓分別至 22 64mm、 17 23mm 半精車該端外圓分別至 20.4 65mm、 16 24mm 切槽分

17、別至 3 1.5mm 1.2 45 車螺紋 M16 一頂一夾 安裝 臥式車床 6 銑 粗、精銑鍵槽分別至 6 33 29mm 一頂一夾 安裝 立式銑床 7 熱處理 淬火、回火 40 45HRC 8 鉗 修研中心孔 9 粗磨 粗磨左端外圓分別至 mm和 粗磨右端外圓至 mm 雙頂尖裝 夾 外圓磨床 10 精磨 粗磨左端外圓至尺寸 粗磨右端外圓至尺寸 雙頂尖裝 夾 外圓磨床 11 檢 檢驗 0 04.006.20 0 04.006.38 0 01.006.20 28 通常起支承或導向作用，例如支承旋轉零件的各種軸承，夾具上引導 刀具的導向套，內燃機上的汽缸套以及液壓缸等，如圖所示。 第五章 典型零

18、件加工與加工方法 各種套筒零件 a）、 b）滑動軸承 c）鉆套 d）軸承襯套 e）汽缸套 f）液壓缸 第二節(jié) 套類零件加工 一、套類零件概述 套類零件的功用與結構特點 29 孔的技術要求 套類零件上的孔主要起支承或導向作用，是主要表 面?？讖降某叽缇纫话阍?IT7 IT6之間，其形狀精度應控制在尺寸 精度范圍內。對于長套筒，除圓度要求外，還規(guī)定了圓柱度要求?？?的表面粗糙度 Ra值一般在 2.5 0.16m之間，甚至更高。 外圓表面的技術要求 套筒的外圓是套筒的支承面，常采用過盈配 合或過渡配合同箱體或支架相連。其尺寸精度通常取 IT7 IT6，形狀 精度控制在外徑尺寸公差內，表面粗糙度 R

19、a值一般在 5 0.63m之間。 孔與外圓軸線的同軸度要求 當孔的最終加工是通過將套筒裝入機 座后合件加工時，其同軸度要求可低一些；當孔的最終加工是在裝入 機座前完成的，則同軸度要求較高，一般在 0.01 0.05mm。 孔軸線與端面的垂直度要求 套筒的端面在裝配或加工中作為定位 基準時，端面與孔軸線的垂直度要求較高，一般為 0.01 0.05mm。 第五章 典型零件加工與加工方法 套類零件的技術要求 30 第五章 典型零件加工與加工方法 液壓缸零件 31 套類零件定位基準的選擇及裝夾方式是保證套類零件各表面相互位 置的條件。若能在一次裝夾中完成內、外表面及端面的加工，可獲得很 高的位置精度。

20、但工序太集中，不便進行。 第五章 典型零件加工與加工方法 套類零件的材料與毛坯 套筒零件材料一般用鋼、鑄鐵、青銅或黃銅制成。對于一些強度和硬 度要求較高的套筒，可選用優(yōu)質合金鋼，如 38CrMoAlA、 18CrNiWA。 套筒的毛坯選擇與其材料、結構、尺寸及生產(chǎn)批量有關?？讖叫〉奶?筒一般選用熱軋或冷拉棒料，也可采用實心鑄件；孔徑較大的套筒常 常選擇無縫鋼管或帶孔的鑄件和鍛件。大批量生產(chǎn)中，常常采用冷擠 壓和粉末冶金等先進毛坯制造工藝。 二、套類零件加工工藝分析 定位基準的選擇及裝夾方式 32 一般將套類零件內、外表面分幾次裝夾進行。有兩種方法： 用外圓和中心孔為粗基準定位，按加工軸的方法來

21、粗加工和半精加工 軸承套的外圓。切斷打孔后，以外圓定位，粗、精加工內孔。精加工 時，以內孔為精基準定位，采用心軸裝夾方式精加工外圓和端面，如 圖所示。這種裝夾方法，能很好保證內孔與外圓的同軸度和端面對孔 軸線的垂直度要求。 第五章 典型零件加工與加工方法 在一次裝夾中盡可能完成各主 要表面的加工 以內孔為定位基準精加工 外圓和端面 33 第五章 典型零件加工與加工方法 套類零件一般都存在壁較薄，在夾緊力、切削力和殘余應力的作用 下，徑向剛度較差，容易變形，致使加工精度降低。采取的方法見表。 用開縫套筒裝夾工件 先以外圓為粗基準終加工外圓，然后以外圓為精基準最后加工孔。采 用這種方法時，工件裝夾

22、迅速、可靠，但夾具相對復雜，加工精度相對 低一些。 防止套類零件變形的工藝措施 34 第五章 典型零件加工與加工方法 引起變形的因素 工藝措施 外力 夾緊力 使夾緊力均勻分布，如圖所示 變徑向夾緊為軸向夾緊，如圖所示 增加套類零件毛坯的剛度 切削力 增大刀具的主偏角 內、外表面同時加工，如圖所示 粗、精加工分開進行 重力 增加輔助支承 離心力 配重 內力 內應力重新分布 退火、時效處理 劃分加工階段 熱效應 切削熱 選擇合理的刀具角度和切削用量 澆注充分的冷卻液 留有充分的冷卻時間 熱處理 改變熱處理方法 將熱處理工序安排在精加工前 35 第五章 典型零件加工與加工方法 軸向夾緊工件 輔助凸邊

23、的作用及內外同時加工 36 內孔磨削的工藝特點 磨削孔的工藝范圍如圖所示。 第五章 典型零件加工與加工方法 孔磨削工藝范圍 a）磨通孔 b）磨孔及端面 c）磨階梯孔 d）磨錐孔 e）磨滾道 f）成形磨滾道 三、套類零件孔的加工方法 37 深孔鉆頭較長，強度和剛性比較差，加工中容易引偏和振動； 刀具冷卻條件差； 切屑排除困難。 第五章 典型零件加工與加工方法 砂輪磨損快，需經(jīng)常修整，同時磨削速度低，因而生產(chǎn)率低； 砂輪軸剛性差，容易彎曲變形與振動，影響加工精度和表面粗糙度； 砂輪與工件內切，接觸面積大，散熱條件差，容易燒傷； 因為切削液不容易進入磨削區(qū)域，排屑困難。 深孔鉆削的工藝特點 38 第

24、五章 典型零件加工與加工方法 深孔加工示意圖 a）內排屑； b）外排屑 1-工件 2-深孔鉆 3-切削液 39 第五章 典型零件加工與加工方法 深孔鏜削和浮動鏜削（浮動鉸孔）的工藝特點 深孔鏜刀頭 1-對刀塊 2-前導向塊 3-調節(jié)螺釘 4-后導向塊 5-刀體 深孔鏜削與一般鏜削加工不同，它需要使用深孔鉆床。在鉆桿上裝上 深孔鏜刀頭（螺紋連接），如圖所示。導向套根據(jù)鏜頭尺寸更換。 40 浮動鏜孔是深孔鏜孔后的精加工方法，設備仍是深孔鉆床，只需取下 深孔鏜刀頭換上深孔鉸刀頭，如圖所示。 第五章 典型零件加工與加工方法 深孔鉸刀頭 1-螺釘 2-導向塊 3-刀體 4-鍥形板 5-調節(jié)螺母 6-鎖緊

25、螺母 7-接頭 8-浮動鏜刀塊 41 精細鏜孔（金剛鏜） 用于有色金屬合金和鑄鐵套類零件孔的終加工或作為珩磨及滾壓前的 預加工。由于天然金剛石刀具成本較高，目前普遍采用硬質合金 YT30、 YT15或 YG3X代替，或采用人工合成的金剛石和立方氮化硼刀具。 精細鏜孔采用的設備為回轉精度高、剛度大的金剛鏜床，切削速度 高，加工余量小，進給量小。 內孔珩磨 內孔珩磨的原理與內孔磨削原理基本相同，只是采用的磨具不同而 已，常用來加工汽缸孔、閥孔、套筒孔等大孔。 第五章 典型零件加工與加工方法 套類零件孔光整加工的工藝特點 42 珩磨采用的磨具，是由幾根細粒度的油石所組成的珩磨頭，如圖所 示。珩磨頭的

26、油石有三種運動：旋轉運動、往復直線運動和徑向加壓運 動。通過三種運動，使油石上的磨粒能在孔表面上的切削痕跡成交叉而 不重復的網(wǎng)紋，達到提高孔表面光滑程度。 第五章 典型零件加工與加工方法 珩磨原理 1-工件 2-油石 3-進刀磨削壓力 4-行程進給液壓缸 5-鏈條 6-變速機構 7-網(wǎng)紋軌跡 43 內孔研磨 內孔研磨原理與外圓研磨相同，研具通常采用鑄鐵制成的芯棒，芯 棒表面開槽用來存放研磨劑，如圖所示。 第五章 典型零件加工與加工方法 內孔滾壓（或擠壓）加工 內孔的滾壓或擠壓加工原理與外圓的相同，均為強化表面硬度使其 耐磨，同時降低表面粗糙度。 研磨棒 1-粗研具 2-精研具 3-可調研磨棒

27、44 如圖所示的零件為軸承套，其材料為 HT200，批量生產(chǎn)。編制其工藝 規(guī)程。 第五章 典型零件加工與加工方法 軸承套零件 四、課堂練習 45 該零件主要起支承和導向作用。 該零件主要結構要素有內、外圓柱面、端面、外溝槽等。 其主要技術要求： 44 0.015mm外圓主要與軸承座內孔相配合，其尺寸精度為 IT7，表 面粗糙度 Ra值為 1.6m； 內孔 30H7主要與傳動軸配合，其尺寸精度為 IT7，表面粗糙度 Ra值 為 1.6m； 兩端端面的表面粗糙度 Ra值均為 1.6m； 外圓 44 0.015mm對 30H7孔的同軸度公差為 0.02mm； 軸承套左端面規(guī)定了對 30H7孔軸線的垂

28、直度公差為 0.02mm。 第五章 典型零件加工與加工方法 1、功用、結構和技術要求 46 該零件外圓精度為 IT7，采用精車能滿足要求，內孔精度為 IT7，采用 鉸孔可以滿足要求。內孔加工方案為：鉆孔 車孔 鉸孔。鉸孔時 應與左端面一同加工，保證端面與孔軸線的垂直度要求，并以內孔為精 基準，利用小錐度心軸裝夾加工外圓和另一端面。其工藝過程見表。 第五章 典型零件加工與加工方法 2、材料與毛坯 該零件的材料已規(guī)定為鑄鐵 HT200。 該零件由于形狀簡單，精度要求中等，內孔尺寸較大，故選用外徑 為 70mm的鑄鐵棒料。 3、加工工藝過程分析 47 第五章 典型零件加工與加工方法 序號 工序名 稱

29、 工序內容 定位與夾緊 1 備料 棒料，按四件合一加工下料 2 鉆中心 孔 車端面，鉆中心孔 調頭車另一端面，鉆中心孔 三爪夾外圓 3 粗車 車 60mm外圓長度為 12.5mm，車 44mm外圓至 45mm，車退刀槽 3 2.5mm，取總長 50.5mm，車分割槽 29 3mm，兩端倒角 1.5 45 。四件同加工，尺寸均相等 一頂一夾 4 鉆孔 鉆 30H7孔至 29mm成單件 三爪夾 60mm 外圓 5 車、鉸 車端面，取總長 50mm至尺寸 鏜 30H7內孔至 鉸孔 30H7至尺寸 孔兩端倒角 開縫套夾 45外 圓 6 精車 車 44mm外圓至尺寸 以孔 30H7裝 心軸 7 檢驗 檢

30、驗 mm05.0 10.030 48 功用 箱體是機器的基礎零件，它將機器和部件中的軸、套、齒輪等零件 連接成一個整體，來完成一定的機器和部件功能。 箱體的種類很多，主要有主軸箱、變速箱、操縱箱、進給箱等，如 圖所示。 結構特點 箱體零件一般結構復雜，并且壁厚不均勻；加工部位多，多為平面 加工和孔系加工。 第五章 典型零件加工與加工方法 第三節(jié) 箱體零件加工 一、概述 箱體零件的功用與結構特點 49 第五章 典型零件加工與加工方法 幾種箱體零件的結構簡圖 a）組合機床主軸箱 b）車床進給箱 c）磨床尾座殼體 d）分離式減速箱 e）泵殼 f）曲軸箱 50 孔的尺寸精度和形狀精度 要求較高，尺寸精

31、度一般控制在 IT6 IT7之間，形狀精度控制在尺寸精度范圍內。 孔間的位置精度 一般規(guī)定了同軸線孔的同軸度公差和孔系間的平 行度公差。 孔和平面的位置公差 一般規(guī)定了主要孔軸線與箱體安裝基面的平 行度公差。 主要平面的精度 一般規(guī)定了主要裝配基面的平面度公差。 表面粗糙度 主要孔和平面的表面粗糙度值較低， Ra值一般在 0.4m以下，其余可稍高一些。 第五章 典型零件加工與加工方法 箱體零件的主要技術條件 51 第五章 典型零件加工與加工方法 某車床主軸箱簡圖 52 粗基準的選擇 一般選擇重要孔（如主軸孔）為粗基準，輔之以箱體 內壁或其他毛坯孔為輔助基準。中小批量一般采用劃線找正，大批量生

32、產(chǎn)時采用專用夾具裝夾。 第五章 典型零件加工與加工方法 箱體材料及毛坯 箱體材料大多采用各種牌號的灰鑄鐵，如 HT200、 HT250、 HT300。對 于要求較高的箱體，也可采用耐磨合金鑄鐵。 箱體的毛坯制造大多數(shù)情況下采用鑄造方式，根據(jù)生產(chǎn)類型采用人工 造型、機器造型。對于一些承受重載或沖擊的工程機械、鍛壓機床的箱 體，可采用鑄鋼或鋼板焊接。 二、箱體零件加工工藝分析 定位基準的選擇 53 精基準的選擇 單件小批量生產(chǎn)時采用裝配基準作為定位基準（基 準重合），而大批量生產(chǎn)時則采用一面兩孔定位（基準統(tǒng)一）。 第五章 典型零件加工與加工方法 用箱體頂面及兩銷定位的鏜模 1、 3-鏜模板 2-中

33、間導向支承架 54 箱體平面加工的常用方法為刨、銑、磨三種，其中刨削和銑削常作 為平面的粗加工和半精加工，而磨削則作為平面的精加工。 第五章 典型零件加工與加工方法 加工順序的安排和設備的選擇 加工順序 先面后孔原則、先主后次原則、粗、精加工分開原則 時效處理 工序間合理安排時效處理 設備選擇 單件小批量生產(chǎn)一般采用通用機床，大批量生產(chǎn)則廣泛 采用專用機床和專用夾具。 三、箱體典型表面的加工方法 平面加工 55 箱體上一系列孔稱為孔系，根據(jù)它們相互位置分為平行孔系、同軸 孔系和交叉孔系，如圖所示。 第五章 典型零件加工與加工方法 孔系分類 a）平行孔系 b）同軸孔系 c）交叉孔系 箱體孔系的加

34、工方法 56 找正法 劃線找正法、心軸和量規(guī)找正法、樣板找正法，如圖所示。 第五章 典型零件加工與加工方法 主軸箱的劃線找正 a）水平 b）側面 c）劃高度 平行孔系的加工 57 第五章 典型零件加工與加工方法 用心軸和量規(guī)找正 a）第一工位 b）第二工位 1-心軸 2-鏜床主軸 3-量規(guī) 4-塞尺 5-鏜床工作臺 樣板找正 1-樣板 2-千分表 58 第五章 典型零件加工與加工方法 鏜模法 利用鏜床夾具保證孔系相互位置精度，鏜桿與機床主軸 必須浮動連接。 用鏜模加工孔系 a）鏜模 b）鏜桿活動連接接頭 1-鏜模 2-活動連接接頭 3-鏜刀 4-鏜桿 5-工件 6-鏜桿導套 59 第五章 典型

35、零件加工與加工方法 坐標法 在鏜床上借助測量裝置或數(shù)控伺服坐標讀數(shù)值，調整 機床主軸與工件的相對位置。 在臥式銑鏜床上用坐標法加工孔系 1-百分表 2-量規(guī) 60 利用已加工孔作支承導向 利用銑鏜床后立柱的導向支承套導向 采用調頭鏜 第五章 典型零件加工與加工方法 同軸孔系的加工 利用已加工孔導向 調頭鏜時工件的校正 a）第一工位 b）第二工位 61 交叉孔系的加工 交叉孔系的主要技術要求是控制有關孔的垂直度，在臥式銑鏜床上 主要靠機床工作臺上的 90 對準裝置。 第五章 典型零件加工與加工方法 找正法加工交叉孔系 a）第一工位 b）第二工位 第五章 典型零件加工與加工方法 四、箱體零件的高效

36、自動化加工 大量生產(chǎn)中 廣泛采用由組合機床與輸送裝置組成的自動線加工。特點：提高勞動 生產(chǎn)率、降低成本、減輕工人勞動強度，加工質量穩(wěn)定。 圖 6-63 第五章 典型零件加工與加工方法 單件小批量生產(chǎn)中 廣泛采用功率大、功能多的精密臥式、立式加工中心機床加工。 64 箱體零件的主要檢驗項目有：各加工表面的表面粗糙度、孔距精度、 孔與平面的尺寸精度及形狀精度、孔系的位置精度（孔軸線的同軸度、 平行度、垂直度，孔軸線與平面的平行度、垂直度等）。 孔系位置精度及孔距精度的檢驗常采用檢驗棒、千分尺、百分表、 90 角尺等檢驗量具。 第五章 典型零件加工與加工方法 五、箱體的檢驗 用檢驗棒與檢驗套檢驗同軸

37、度 用檢驗棒與百分表檢驗同軸度偏差 65 如圖所示為減速器箱體結構簡圖，為剖分式箱體。其材料為 HT200，中 批量生產(chǎn)。編制其工藝規(guī)程。 第五章 典型零件加工與加工方法 五、課堂練習 減速器箱體結構簡圖 66 減速器箱體為減速器的基礎零件，用于安裝各傳動軸。 減速器箱體為箱蓋和底座兩部分，箱蓋與底座合裝后形成三個完整的 軸承孔。 主要技術要求： 三個軸承孔 170mm、 130mm、 110mm的尺寸精度均為 IT7；其表面 粗糙度 Ra值均為 1.6m； 三個軸承孔的中心距尺寸公差分別為 0.08mm， 0.045mm； 剖分面必須與底面平行，誤差不超過 0.5mm/1000mm； 軸承孔

38、軸線必須在剖分面上，偏差不超過 0.2mm。 第五章 典型零件加工與加工方法 1、功用、結構與技術要求 67 定位基準的選擇 粗基準選擇 為使后續(xù)工序加工底面時能用平整的剖分面定位，應 先加工出剖分面。此時選用不加工的凸緣表面 A、 B面作為粗基準， 可以糾正不加工表面與加工表面間的位置精度，保證凸緣厚薄均勻。 精基準的選擇 剖分式箱體的軸承孔的設計基準是底面，也是箱體 的裝配基準，故選擇底面為孔和端面加工的精基準，符合基準重合和 基準統(tǒng)一的原則。為使箱體得到完全定位，在底面兩對角線再加工出 兩個工藝孔，采用“一面兩孔”定位方式。 第五章 典型零件加工與加工方法 2、箱體零件的材料與毛坯 該箱

39、體材料已確定，為灰鑄鐵 HT200。由于為中批生產(chǎn)，其毛坯可 采用手工造型進行鑄造。 3、箱體零件加工工藝分析 68 加工順序的安排 剖分式箱體的孔及兩端面，必須待結合面加工好后合箱裝配成整體箱 體后在進行加工。因此，第一步先將箱蓋與箱底各自分開加工，第二步再 合并加工。 第五章 典型零件加工與加工方法 4、箱體加工工藝過程（見表） 69 第五章 典型零件加工與加工方法 箱蓋的工藝過程 工序號 工序內容 定位基準 1 鑄造 2 時效 3 油漆底漆 4 粗刨（銑）結合面 凸緣 A面 5 刨（銑）頂面 結合面 6 精銑結合面 頂面 7 鉆結合面連接孔、螺紋底孔、锪沉孔、攻絲 結合面、凸緣的輪廓 8

40、 鉆頂面螺紋底孔、攻絲 結合面及兩孔 9 檢驗 70 第五章 典型零件加工與加工方法 箱底的工藝過程 工序號 工序內容 定位基準 1 鑄造 2 時效 3 油漆底漆 4 粗刨（銑）結合面 凸緣 B面 5 刨（銑）底面 結合面 6 鉆底面 4孔、锪沉孔、鉸其中對角兩工藝孔 結合面、端面、側面 7 鉆側面測油孔、放油孔螺紋底孔、锪沉孔、攻絲 底面及兩孔 8 精銑結合面 底面及兩孔 9 檢驗 71 第五章 典型零件加工與加工方法 箱體合箱后的工藝過程 工序號 工序內容 定位基準 1 將蓋與底座對準合攏夾緊，配鉆、鉸兩定位銷孔， 打入錐銷；根據(jù)蓋配鉆底座結合面的連接孔、锪沉 孔 2 拆開蓋與底座，清除結

41、合面的毛刺和切屑后，重新 裝配箱體，打入錐銷，擰緊螺栓 3 銑兩端面 底面及兩銷孔 4 粗鏜軸承孔，割孔內槽 底面及兩銷孔 5 精鏜軸承孔 底面及兩銷孔 6 去毛刺、清洗、打標記 7 檢驗 72 齒輪零件的功用主要是起傳遞運動和扭矩。其結構由于使用要求不 同而具有各種不同的形狀，按從加工工藝角度講，可將齒輪看成由齒圈 （齒形部分）和輪體兩部分。常見的圓柱齒輪有以下幾類： 盤類齒輪、套類齒輪、內齒輪、軸類齒輪、扇形齒輪、齒條等，其 中，盤類齒輪應用最廣。如圖所示。 第五章 典型零件加工與加工方法 第四節(jié) 圓柱齒輪加工 一、概述 齒輪的功用、結構特點 73 第五章 典型零件加工與加工方法 圓柱齒輪

42、的結構形式 a）盤類齒輪 b）套類齒輪 c）內齒輪 d）軸類齒輪 e）扇形齒輪 f）齒條 74 第五章 典型零件加工與加工方法 某齒輪簡圖 75 材料的選擇 低速重載的傳力齒輪，應選用機械強度、硬度等綜合力學性能好的材 料，如 20CrMnTi，經(jīng)滲碳淬火處理，其芯部具有較好的韌性，而齒面硬 度可達 56 62HRC。 線速度高的傳力齒輪，可選用硬度較高的材料，如 38CrMoAl氮化鋼。 非傳力齒輪，可以選用不淬火鋼、鑄鐵及夾布膠木或尼龍等材料。 第五章 典型零件加工與加工方法 齒輪的技術要求 傳遞運動準確性 要求傳動比恒定，轉角誤差小。 傳遞運動平穩(wěn)性 要求瞬時速比變化小，以減小沖擊、振動

43、和噪聲。 載荷分布均勻性 要求齒面接觸均勻避免接觸應力過大，過早磨損。 傳動側隙合理性 要求非工作齒面留有一定間隙，以儲存潤滑油。 齒輪材料、熱處理與毛坯 76 齒輪毛坯 齒輪的毛坯形式主要有棒料、鍛件和鑄件。棒料毛坯多用于小尺寸、 結構簡單，強度要求不高的齒輪。對強度要求高，耐磨、耐沖擊的齒 輪，多用鍛件。對大直徑齒輪，常用鑄造方法制造齒坯。 第五章 典型零件加工與加工方法 齒輪的熱處理 毛坯熱處理 在齒坯加工前后安排預先熱處理（一般為正火或調 質），其目的是消除鍛造及粗加工中的殘余應力，改善材料的切削性能。 齒面熱處理 齒形加工后，為提高齒面硬度和耐磨性安排的熱處理， 通常為滲碳淬火、高頻

44、感應加熱淬火或滲氮等。 77 大批量生產(chǎn)齒坯的加工方案 采用“鉆 拉 多刀車”的方案，采用高效機床組成的流水線或自動線 生產(chǎn)，生產(chǎn)率高。 以毛坯外圓及端面定位進行鉆孔或擴孔； 以端面支承拉孔（或花鍵孔） 以孔及端面定位在多刀半自動車床上粗、精車外圓、端面、車槽及倒角。 第五章 典型零件加工與加工方法 二、圓柱齒輪的工藝分析 定位基準的選擇 遵循 “ 基準重合 ” 與 “ 基準統(tǒng)一 ” 原則。對于小直徑軸齒輪，可采 用兩端中心孔或錐體作為定位基準；對于大直徑軸齒輪，通常采用軸徑 和一個較大端面組合定位；帶孔齒輪以孔和一個端面組合定位。 齒坯的加工（盤齒輪） 第五章 典型零件加工與加工方法 79

45、齒形的加工 主要取決于齒輪的精度等級、結構形狀、生產(chǎn)類型、熱處理方法及生 產(chǎn)條件。 第五章 典型零件加工與加工方法 成批生產(chǎn)齒坯的加工方案 采用“車 拉 車”的方案，可以在臥式車床或轉塔車床及拉床 上進行。加工質量穩(wěn)定，生產(chǎn)率較高。 以齒坯外圓或輪轂定位，粗車外圓、端面和內孔； 以端面支承拉孔（或花鍵孔）； 以孔定位精車外圓及端面。 單件小批量生產(chǎn)齒坯的加工方案 一般齒坯的孔、端面及外圓的粗、精加工都在通用車床上經(jīng)兩次裝 夾完成，但孔和基準端面的精加工在一次裝夾內完成，以保證位置精度。 80 8級精度以下的齒輪 調質齒輪直接用滾齒或插齒就能滿足要求。對于淬硬齒輪，一般采用 “ 滾齒（插齒） 剃

46、齒 齒端加工 淬火 校正孔 ” 的方案。 6 7級精度齒輪 對于淬硬齒輪，可采用 “ 滾（插）齒 齒端加工 表面淬火 校正基準 磨齒 ” 的方案；也可采用 “ 滾（插）齒 剃齒 表面 淬 火 校正基準 珩齒 ” 的方案。 5級以上精度的齒輪 一般采用 “ 粗滾齒 精滾齒 表面淬火 校正基準 粗磨 齒 精磨齒 ” 的方案。大批量生產(chǎn)中，也可采用 “ 粗磨齒 精磨 齒 表面淬火 校正基準 珩齒 ” 的方案。 圓柱齒輪齒形加工方案可參考教材表 6-9。 第五章 典型零件加工與加工方法 81 齒端加工 齒輪端面的加工方式有：倒圓、倒尖、倒棱和去毛刺，如圖所示。齒 端加工必須安排在齒形淬火前，滾齒（插齒

47、）之后。 第五章 典型零件加工與加工方法 齒端形狀 a）倒圓 b）倒尖 c）倒棱 齒端倒圓 82 滾齒加工的工藝特點 滾齒是利用一對螺旋圓柱齒輪嚙合原理進行加工，所用刀具是齒輪滾 刀，是齒面加工的粗加工方法。滾齒加工工藝特點是通用性好，既可加 工圓柱齒輪，也可加工蝸輪；既可加工漸開線齒形，也可加工圓弧齒形、 擺線齒形；既可加工小模數(shù)、小直徑齒輪，也可加工大模數(shù)、大直徑齒輪。 第五章 典型零件加工與加工方法 精基準修整 齒輪淬火后會產(chǎn)生一定的熱處理變形，必須對基準孔進行修整，以保 證后續(xù)工序的孔定位的準確性。修整的方法一般采用磨孔或推孔。修整 基準孔時以齒面定位，符合互為基準原則。 三、圓柱齒輪

48、的齒形加工方法 83 插齒加工的工藝特點 與滾齒相比，插齒在加工質量、生產(chǎn)率和應用范圍方面有自己的特點。 加工質量 插齒的齒形精度比滾齒高，齒面表面粗糙度值比滾齒小，但齒輪的運動 精度比滾齒低。 生產(chǎn)率 一般情況下插齒比滾齒生產(chǎn)率低，但加工小模數(shù)、多齒、齒寬窄的齒輪 時，插齒又比滾齒高。 應用范圍 應用范圍較廣，既能加工外齒輪，又能加工內齒輪；既能加工單個齒 輪，有能加工距離很近的多聯(lián)齒輪。因此，插齒適合加工模數(shù)較小、齒寬 較窄、工作平穩(wěn)性要求高而運動精度要求不高的齒輪。 第五章 典型零件加工與加工方法 84 剃齒加工的工藝特點 剃齒是一種自由嚙合運動，而滾齒、插齒是一種強制嚙合運動。因此，

49、剃齒刀與齒輪作無側隙雙面嚙合，剃齒刀刀齒的兩側面都要進行切削， 如圖所示。 第五章 典型零件加工與加工方法 剃齒原理 a）剃齒刀 b）剃削速度 85 珩齒加工的工藝特點 珩齒是對熱處理后齒面進行光整加工的方法，有以下特點： 珩齒后齒面的表面粗糙度值低，表面質量好。 珩齒修正齒形誤差能力低。 第五章 典型零件加工與加工方法 剃齒前齒輪材料的硬度不能太高，一般在 22 32HRC范圍內，并且要 求材質均勻，余量均勻。 剃齒刀通常分為通用和專用兩類，若無特殊要求時，盡量選擇通用 剃齒刀，其精度分 A、 B兩級。 86 四、課堂練習 如圖所示為倒擋惰齒輪，批量生產(chǎn)，編制其工藝過程。 第五章 典型零件加

50、工與加工方法 倒擋惰齒輪 87 該齒輪為汽車變速箱的倒擋惰齒輪，主要在汽車倒車時起傳遞扭矩 和改變運動方向的作用。其結構為對稱分布的盤類零件，其中內孔為該 齒輪的設計基準。 該齒輪的主要技術條件為： 模數(shù)為 2，齒數(shù)為 30，精度等級為 766FL； 分度圓對內孔軸線的同軸度公差為 0.03mm，齒輪右端面對內孔軸線 的垂直度公差為 0.02mm； 熱處理要求為碳、氮共滲，淬火硬度為 52HRC。 第五章 典型零件加工與加工方法 1、齒輪的功用、結構及技術要求 88 選擇定位基準 粗基準 以 28mm外圓和輪齒左端面為粗基準，加工齒輪右端面、 64mm外圓、內孔。 精基準 以 64mm外圓和右

51、端面為精基準，加工 28mm外圓、左端面 和長度。精加工時，以 28mm外圓和左端面為精基準，加工右端面臺階 外圓 27mm和 21mm內孔。以內孔和右端面為精基準進行齒面加工。 第五章 典型零件加工與加工方法 該齒輪的材料已規(guī)定為 20MnCr5，為低合金鋼，其材料的含碳量較低， 必須通過熱處理手段來提高齒輪的強度和硬度。 該齒輪結構簡單，并且尺寸為中小齒輪，可選用鍛件毛坯。 2、齒輪的材料及毛坯 3、齒輪的加工工藝分析 89 齒坯的加工工藝 綜合各方面情況，該齒坯加工方案可采用：粗車外圓、端面 粗鏜 孔 精車外圓、端面 精鏜孔、鉸孔。 齒面的加工工藝 根據(jù)各種齒面加工方法所能達到的精度及表

52、面粗糙度，該齒輪齒面加 工方案可采用滾齒 剃齒。用滾齒作為該齒輪齒形的粗加工和半精加 工，控制分齒精度和運動精度；用剃齒作為齒形的精加工，提高齒形精 度，降低齒面表面粗糙度值。 齒輪熱處理工序安排 齒坯熱處理采用正火，改善其切削性能。齒面熱處理要求為碳、氮共 滲，并進行表面淬火處理，以達到硬度 52HRC。最后還需進行拋丸處理， 以去除滲碳淬火后留下的氧化層，使齒面強度得到進一步強化。 第五章 典型零件加工與加工方法 90 4、齒輪的加工工藝過程（見表） 第五章 典型零件加工與加工方法 工序號 工序名稱 工序內容 裝夾基準 加工設備 1 鍛造 鍛造毛坯 鍛造設備 2 熱處理 正火熱處理，硬度

53、260 280HBS 3 粗車 粗車大端外圓至 66.5mm 粗車大端面 鏜孔 20.4mm 內孔倒角 小外圓與 左端面 臥式車床 4 粗車 調頭 粗車小端外圓至 28mm 粗車小端面，保證長度 12.3mm 內孔倒角 小外圓倒角 大外圓與 右端面 臥式車床 5 精車 精車大端外圓至尺寸 半精鏜孔至 20.80 0.05mm 精車大端面 齒頂圓倒角 C1.5 小外圓與 左端面 臥式車床 91 第五章 典型零件加工與加工方法 6 精車 精車小臺階、小端面、鏜孔、鉸孔 大外圓與 右端面 臥式車床 7 滾齒 滾齒（ Z=30），留剃齒余量 0.07 0.10mm 內孔和右 端面 滾齒機 8 剃齒 剃齒（ Z=30），公法線長度至尺寸公差范圍 內孔和右 端面 剃齒機 9 熱處理 碳、氮共滲；淬火硬度達 52HRC 10 拋丸 去除氧化層，齒面表面強化 拋丸機 11 檢驗 終檢，去毛刺，入庫