典型零件加工工艺分析

1、1 第八节 箱体零件加工 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。 第五章 机械加工工艺规程制定 2 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。 第五章 机械加工工艺规程制定 3 第五章 机械加工工艺规程制定 4 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 IT6IT7级 第五章 机

2、械加工工艺规程制定 5 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。 第五章 机械加工工艺规程制定 6 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垂直； 2) 平面度、垂直度公差等级为5级。 第五章 机械加工工艺规程制定 7 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 。 mRa4 . 0

3、 mRa6 . 1 mRa2 . 3 mRa.105 . 2 mRa5 . 263. 0 第五章 机械加工工艺规程制定 8 箱体的材料及毛坯 1) 材料一般选HT200400；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。 第五章 机械加工工艺规程制定 9 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 第五章 机械加工工艺规程制定 10 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

4、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 第五章 机械加工工艺规程制定 11 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。 第五章 机械加工工艺规程制定 12 3箱体机械加工工艺过程箱体机械加工工艺过程 及工艺分析及工艺分析 箱体零件的机械加工工艺过程 第五章 机械加工工艺规程制定 13 CA6140CA6140车床主轴箱小批量生产的工艺过程车床主轴箱小批量生产的工艺过程 工序号工工 序序 内内 容容定位基准定位基准

5、 1铸造铸造 2时效时效 3漆底漆漆底漆 4划线：考虑主轴孔有加工余量，划线：考虑主轴孔有加工余量， 并尽量均匀。划并尽量均匀。划 C、A及及E、D加加 工线工线 5粗、精加工顶面粗、精加工顶面 A按线找正按线找正 6粗、精加工粗、精加工 B、C面及侧面面及侧面D顶面顶面 A，并，并 校正主轴线校正主轴线 第五章 机械加工工艺规程制定 14 工序号工 序 内 容定位基准 7粗、精加工两端面粗、精加工两端面 E、FB、C面面 8粗、半精加工各纵向孔粗、半精加工各纵向孔B、C面面 9精加工各纵向孔精加工各纵向孔B、C面面 10粗、精加工横向孔粗、精加工横向孔B、C面面 11加工螺孔及各次要孔加工螺

6、孔及各次要孔 12清洗、去毛刺倒角清洗、去毛刺倒角 13 检验检验 第五章 机械加工工艺规程制定 15 CA6140CA6140车床主轴箱大批量生产的工艺过程车床主轴箱大批量生产的工艺过程 工序号工序号工工 序序 内内 容容定位基准定位基准 1铸造铸造 2时效时效 3漆底漆漆底漆 4铣顶面铣顶面 A I孔与孔与II孔孔 5钻、扩、绞钻、扩、绞 2-8H7工艺孔（将工艺孔（将6- M10mm先钻至先钻至7.8mm,铰铰2-8H7） 顶面顶面 A及外形及外形 6铣两端面铣两端面 E、F及前面及前面D 顶面顶面 A及两及两 工艺孔工艺孔 第五章 机械加工工艺规程制定 16 工序号工序号工工 序序 内

7、内 容容定位基准定位基准 7铣导轨面铣导轨面 B、C 顶面顶面 A及两工艺及两工艺 孔孔 8磨顶面磨顶面 A 导轨面导轨面 B、C 9粗镗各纵向孔粗镗各纵向孔 顶面顶面 A及两工艺及两工艺 孔孔 10精镗各纵向孔精镗各纵向孔 顶面顶面 A及两工艺及两工艺 孔孔 11精镗主轴孔精镗主轴孔 I 顶面顶面 A及两工艺及两工艺 孔孔 12加工横向孔及各面上的次要孔加工横向孔及各面上的次要孔 13磨磨 B、C导轨面及前面导轨面及前面D 顶面顶面 A及两工艺及两工艺 孔孔 14将将 2-8H7及及4-7.8均扩钻至均扩钻至8.5，攻，攻6-M10 15清洗、去毛刺倒角清洗、去毛刺倒角 16检查检查顶面顶面

8、 A及两工艺及两工艺 孔孔 第五章 机械加工工艺规程制定 17 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。 第五章 机械加工工艺规程制定 18 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 第五章 机械加工工艺规程制定 19 不同批量箱体生产的特殊性 粗

9、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) 大批大量生产采用一面双孔作定位基准。 第五章 机械加工工艺规程制定 20 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。 第五章 机械加工工艺规程制定 21 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

10、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。 第五章 机械加工工艺规程制定 22 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。 第五章 机械加工工艺规程制定 23 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。 第五章 机械加工工艺规程制定 2

11、4 心轴和块规找正法将心轴插入有关轴 孔内 (或直接利用镗床主轴)，然后根据孔 和定位基准的距离组合一定尺寸的块规来 校正各轴位置。 样板找正法利用精度很高的样板确定 孔的加工位置。 定心套找正法先划线加工好螺钉孔， 然后装上形状精度高而且光洁的定心套。 第五章 机械加工工艺规程制定 25 镗模法 1) 利用镗模夹具加工孔系：工件装在镗 模上，镗杆支承在镗模的导套里； 2) 孔距精度可达0.05mm； 3) 适用于中、大批量生产。 第五章 机械加工工艺规程制定 26 坐标法 1) 适用于普通卧式镗床、坐标镗床或数控镗铣 床等设备 2) 孔距精度主要取决于坐标测量装置精度 3) 关键在于基准孔和

12、镗孔顺序的选择 4) 适用于小批量生产 第五章 机械加工工艺规程制定 27 同轴孔系的加工 成批生产采用镗模加工； 单件小批量依靠以下方法： 利用已加工孔作支承导向 利用镗床后立柱上的导向套支承镗杆 采用调头镗 第五章 机械加工工艺规程制定 28 交叉孔系的加工 关键在于控制孔的垂直度； 主要靠机床工作台上的90对准装置； 常用设备为坐标镗床； 换位时接触的松紧程度对位置精度都 很关键；有时需借助百分表找正。 第五章 机械加工工艺规程制定 29 6箱体零件的高效自动化加工 单件小批量生产箱体，通常用普通机 床；产品加工质量主要取决于机床精 度和操作者的技术熟练程度；并且工 序分散，占用设备多，

13、生产周期长， 生产效率低，成本高。 第五章 机械加工工艺规程制定 30 现代化技术采用功率大、功能多的加工中 心；“加工中心”就是多工序自动换刀数 控镗铣床；不仅生产效率高、加工精度高， 而且适用范围广，设备利用率高。 箱体大量生产中，还广泛采用由组合机床 与输送装置组成的自动线进行加工；提高 生产效率，降低成本，减轻劳动强度，稳 定产品质量，降低对工人技术水平的要求。 第五章 机械加工工艺规程制定 31 第九节第九节 轴类零件的加工轴类零件的加工 1.轴类零件的材料与热处理轴类零件的材料与热处理 一般轴类零件常用中碳钢，如一般轴类零件常用中碳钢，如45钢，经正火、调质及部分表面淬火等热钢，经

14、正火、调质及部分表面淬火等热 处理，得到所要求的强度、韧性和硬度。处理，得到所要求的强度、韧性和硬度。 对中等精度而转速较高的轴类零件，一般选用合金钢（如对中等精度而转速较高的轴类零件，一般选用合金钢（如40Cr等），经等），经 过调质和表面淬火处理，使其具有较高的综合力学性能。过调质和表面淬火处理，使其具有较高的综合力学性能。 对在高转速、重载荷等条件下工作的轴类零件，可选用对在高转速、重载荷等条件下工作的轴类零件，可选用20CrMnTi、 20Mn2B、20Cr等低碳合金钢，经渗碳淬火处理后，具有很高的表面等低碳合金钢，经渗碳淬火处理后，具有很高的表面 硬度，心部则获得较高的强度和韧性。硬

15、度，心部则获得较高的强度和韧性。 对高精度和高转速的轴，可选用对高精度和高转速的轴，可选用38CrMoAl钢，其热处理变形较小，经钢，其热处理变形较小，经 调质和表面渗氮处理，达到很高的心部强度和表面硬度，从而获得优调质和表面渗氮处理，达到很高的心部强度和表面硬度，从而获得优 良的耐磨性和耐疲劳性。良的耐磨性和耐疲劳性。 32 轴类零件的毛坯：轴类零件的毛坯： 常采用棒料、锻件和铸件等毛坯形式。常采用棒料、锻件和铸件等毛坯形式。 一般光轴或外圆直径相差不大的阶梯轴采用棒料；一般光轴或外圆直径相差不大的阶梯轴采用棒料； 对外圆直径相差较大或较重要的轴常采用锻件；对外圆直径相差较大或较重要的轴常采

16、用锻件； 对某些大型的或结构复杂的轴（如曲轴）可采用铸对某些大型的或结构复杂的轴（如曲轴）可采用铸 件件 第九节第九节 轴类零件的加工轴类零件的加工 33 图31 CA6140车床主轴简图 34 1. 工工 序序 名名 称称 2. 备料备料 3. 模锻模锻 4. 热处理热处理 5. 铣端面钻中心孔铣端面钻中心孔 6. 粗车外圆粗车外圆 7. 热处理热处理 8. 车大端各外圆车大端各外圆 9. 仿形车小端各部仿形车小端各部 10.钻钻48深孔深孔 11.车小端内锥孔（配车小端内锥孔（配1：20锥堵）锥堵） 12. 车大端锥孔、车外短锥及端面车大端锥孔、车外短锥及端面 13. 钻大端端面各孔钻大端

17、端面各孔 14. 热处理热处理 15. 精车各外圆并切槽（两端锥堵精车各外圆并切槽（两端锥堵 定心）定心） 16. 粗磨外圆粗磨外圆 17. 粗磨莫氏粗磨莫氏6号内锥孔（重配号内锥孔（重配 莫氏莫氏6号锥堵）号锥堵） 18. 粗铣和精铣花键粗铣和精铣花键 19.铣键槽铣键槽 20. 车大端内侧面，车三处螺纹车大端内侧面，车三处螺纹 （配螺母）（配螺母） 21. 精磨各外圆及精磨各外圆及E、F两端面两端面 22. 粗磨两处粗磨两处1：12外锥面外锥面 23. 精磨两处精磨两处1：12外锥面和外锥面和D 端面及短锥面等端面及短锥面等 24. 精磨莫氏精磨莫氏6号内锥孔（卸锥号内锥孔（卸锥 堵）堵）

18、 25. 钳工钳工 26. 检验检验 2.车床主轴的机械加工工艺过程车床主轴的机械加工工艺过程 第九节第九节 轴类零件的加工轴类零件的加工 35 3.车床主轴加工工艺过程分析车床主轴加工工艺过程分析 主轴毛坯的制造方法主轴毛坯的制造方法 锻件，还可获得较高的抗拉、抗弯和抗扭强度。锻件，还可获得较高的抗拉、抗弯和抗扭强度。 主轴的材料和热处理主轴的材料和热处理 45钢，普通机床主轴的常用材料，淬透性比合金钢差，淬火后变形较大，钢，普通机床主轴的常用材料，淬透性比合金钢差，淬火后变形较大， 加工后尺寸稳定性也较差，要求较高的主轴则采用合金钢材料为宜。加工后尺寸稳定性也较差，要求较高的主轴则采用合金

19、钢材料为宜。 毛坯热处理毛坯热处理 采用正火，消除锻造应力，细化晶粒，并使金属组织均匀。采用正火，消除锻造应力，细化晶粒，并使金属组织均匀。 预备热处理预备热处理 粗加工之后半精加工之前，安排调质处理，提高其综合力学性能粗加工之后半精加工之前，安排调质处理，提高其综合力学性能 最终热处理最终热处理 主轴的某些重要表面需经高频淬火。主轴的某些重要表面需经高频淬火。 最终热处理一般安排在半精加工之后，精加工之前，局部淬火产生的变形最终热处理一般安排在半精加工之后，精加工之前，局部淬火产生的变形 在最终精加工时得以纠正。在最终精加工时得以纠正。 第九节第九节 轴类零件的加工轴类零件的加工 36 加工

20、阶段的划分加工阶段的划分 粗加工阶段粗加工阶段 用大的切削用量切除大部分余量，及时发现锻件裂纹等缺用大的切削用量切除大部分余量，及时发现锻件裂纹等缺 陷。陷。 半精加工阶段半精加工阶段 为精加工作好准备为精加工作好准备 精加工阶段精加工阶段 把各表面都加工到图样规定的要求。把各表面都加工到图样规定的要求。 粗加工、半精加工、精加工阶段的划分大体以热处理为界。粗加工、半精加工、精加工阶段的划分大体以热处理为界。 第九节第九节 轴类零件的加工轴类零件的加工 37 工序顺序的安排工序顺序的安排 毛坯制造毛坯制造正火正火车端面钻中心孔车端面钻中心孔粗粗 车车调质调质半精车表面淬火半精车表面淬火粗、精磨

21、外粗、精磨外 圆圆粗、精磨圆锥面粗、精磨圆锥面磨锥孔。磨锥孔。 38 在安排工序顺序时，还应注意下面几点在安排工序顺序时，还应注意下面几点： 外圆加工顺序安排要照顾主轴本身的刚度，应先加工大直径后加工小外圆加工顺序安排要照顾主轴本身的刚度，应先加工大直径后加工小 直径，以免一开始就降低主轴钢度。直径，以免一开始就降低主轴钢度。 就基准统一而言，希望始终以顶尖孔定位，避免使用锥堵，则深孔加就基准统一而言，希望始终以顶尖孔定位，避免使用锥堵，则深孔加 工应安排在最后。但深孔加工是粗加工工序，要切除大量金属，加工工应安排在最后。但深孔加工是粗加工工序，要切除大量金属，加工 过程中会引起主轴变形，所以

22、最好在粗车外圆之后就把深孔加工出来。过程中会引起主轴变形，所以最好在粗车外圆之后就把深孔加工出来。 花键和键槽加工应安排在精车之后，粗磨之前。如在精车之前就铣出花键和键槽加工应安排在精车之后，粗磨之前。如在精车之前就铣出 键槽，将会造成断续车削，既影响质量又易损坏刀具，而且也难以控键槽，将会造成断续车削，既影响质量又易损坏刀具，而且也难以控 制键槽的尺寸精度。制键槽的尺寸精度。 因主轴的螺纹对支承轴颈有一定的同轴度要求，故放在淬火之后的精因主轴的螺纹对支承轴颈有一定的同轴度要求，故放在淬火之后的精 加工阶段进行，以免受半精加工所产生的应力以及热处理变形的影响。加工阶段进行，以免受半精加工所产生

23、的应力以及热处理变形的影响。 主轴系加工要求很高的零件，需安排多次检验工序。检验工序一般安主轴系加工要求很高的零件，需安排多次检验工序。检验工序一般安 排在各加工阶段前后，以及重要工序前后和花费工时较多的工序前后，排在各加工阶段前后，以及重要工序前后和花费工时较多的工序前后， 总检验则放在最后。总检验则放在最后。 39 定位基准的选择定位基准的选择 以两顶尖孔作为轴类零件的定位基准，既符合基准重合原则，以两顶尖孔作为轴类零件的定位基准，既符合基准重合原则， 又能使基准统一。又能使基准统一。 为了保证支承轴颈与两端锥孔的同轴度要求，需要应用互为为了保证支承轴颈与两端锥孔的同轴度要求，需要应用互为

24、 基准原则。基准原则。 在精磨莫氏在精磨莫氏6号内锥孔的定位方法中，采用了专用夹具，机号内锥孔的定位方法中，采用了专用夹具，机 床主轴仅起转递扭矩的作用，排除了主轴组件本身的回转床主轴仅起转递扭矩的作用，排除了主轴组件本身的回转 误差，因此提高了加工精度。误差，因此提高了加工精度。 精加工主轴外圆表面也可用外圆表面本身来定位，既在安装精加工主轴外圆表面也可用外圆表面本身来定位，既在安装 工件时以支承轴颈表面本身找正。工件时以支承轴颈表面本身找正。 40 4.主轴加工中的几个工艺问题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使用 对于通孔直径较小的轴，可直接在孔口倒出宽度对于

25、通孔直径较小的轴，可直接在孔口倒出宽度 不大于不大于2mm的的60度锥面，代替中心孔。度锥面，代替中心孔。 当主轴锥孔的锥度较小时，就常用锥堵当主轴锥孔的锥度较小时，就常用锥堵 当锥度较大时，可用带锥堵的拉杆心轴当锥度较大时，可用带锥堵的拉杆心轴 图35 带有锥堵的拉杆心轴图34 锥堵 第九节第九节 轴类零件的加工轴类零件的加工 41 顶尖孔的修磨顶尖孔的修磨 用铸铁顶尖研磨。用铸铁顶尖研磨。 用油石或橡胶砂轮夹在车床的卡盘上，用装在刀架用油石或橡胶砂轮夹在车床的卡盘上，用装在刀架 上的金刚钻将它的前端修整成顶尖形状上的金刚钻将它的前端修整成顶尖形状 用硬质合金顶尖刮研用硬质合金顶尖刮研 第九

26、节第九节 轴类零件的加工轴类零件的加工 42 外圆表面的车削加工外圆表面的车削加工 主轴各外圆表面的车削通常分为粗车、半精车、精车三主轴各外圆表面的车削通常分为粗车、半精车、精车三 个步骤个步骤 单件小批生产采用普通卧式车床；单件小批生产采用普通卧式车床； 成批生产多用带有液压仿形刀架的车床或成批生产多用带有液压仿形刀架的车床或 液压仿形车液压仿形车 床；床； 大批大量生产则采用液压仿形车床或多刀半自动车床。大批大量生产则采用液压仿形车床或多刀半自动车床。 第九节第九节 轴类零件的加工轴类零件的加工 43 主轴深孔的加工主轴深孔的加工 一般把长度与直径之比大于一般把长度与直径之比大于5的孔称为

27、深孔。的孔称为深孔。 深孔加工比一般孔加工要困难和复杂，原因是：深孔加工比一般孔加工要困难和复杂，原因是： 刀具细而长，刚性差，钻头容易引偏；刀具细而长，刚性差，钻头容易引偏； 排屑困难；排屑困难； 冷却困难，钻头散热条件差，容易丧失切削能力。冷却困难，钻头散热条件差，容易丧失切削能力。 生产实际中一般采取下列措施来改善深孔加工的不利因素：生产实际中一般采取下列措施来改善深孔加工的不利因素： 用工件旋转、刀具进给的加工方法，使钻头有自定中心的能力；用工件旋转、刀具进给的加工方法，使钻头有自定中心的能力； 采用特殊结构的刀具采用特殊结构的刀具深孔钻，以增加其导向的稳定性和适应深孔钻，以增加其导向

28、的稳定性和适应 深孔加工的条件；深孔加工的条件； 在工件上预加工出一段精确的导向孔，保证钻头从一开始就不在工件上预加工出一段精确的导向孔，保证钻头从一开始就不 引偏；引偏； 采用压力输送的切削润滑液并利用在压力下的冷却润滑液排出采用压力输送的切削润滑液并利用在压力下的冷却润滑液排出 切屑。切屑。 第九节第九节 轴类零件的加工轴类零件的加工 44 主轴锥孔加工主轴锥孔加工 主轴前端锥孔和主轴支承轴颈及前端短锥的同轴主轴前端锥孔和主轴支承轴颈及前端短锥的同轴 度要求高，因此磨削主轴的前端锥孔，常常成为度要求高，因此磨削主轴的前端锥孔，常常成为 机床主轴加工的关键工序。机床主轴加工的关键工序。 主轴

29、各外圆表面的精加工和光整加工主轴各外圆表面的精加工和光整加工 主轴的精加工都是用磨削的方法，安排在最终热主轴的精加工都是用磨削的方法，安排在最终热 处理工序之后进行，用以纠正在热处理中产生的处理工序之后进行，用以纠正在热处理中产生的 变形变形 ，最后达到所需的精度和表面粗糙度。，最后达到所需的精度和表面粗糙度。 45 轴类零件的检验轴类零件的检验 轴类零件在加工过程中和加工完以后都要按工艺规程的技轴类零件在加工过程中和加工完以后都要按工艺规程的技 术要求进行检验。检验的项目包括表面粗糙度、硬度、尺术要求进行检验。检验的项目包括表面粗糙度、硬度、尺 寸精度、表面形状精度和相互位置精度。寸精度、表面形状精度和相互位置精度。 表面粗糙度和硬度的检验表面粗糙度和硬度的检验 精度检验精度检验 46 图常见的套筒零件 10 套筒零件加工套筒零件加工 47 10 套筒零件加工套筒零件加工 10.1概述概述 1.套筒类零件的功用与结构特点套筒类零件的功用与结构特点 零件结构不