机械制造基础(7-8)数控类

1、第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工7.1 轴类零件加工7.1.1 概述 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，它的主要功能是支承传动件（齿轮、带轮、离合器等）和传递转矩。 从结构特征来看，轴类零件都是长度（L）大于直径（d）的旋转体零件，若 L / d 12，通常称为钢性轴；若L / d 12 则称为挠性轴，其加工表面主要包括内外圆柱面、内外圆锥面、螺纹、花键、沟槽等。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 图7-1 轴的种类 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 2.轴类零件的技术要求（1）尺寸精度 轴类零件的支承轴颈一般与轴承配合，是轴类零件的主要表面

2、，影响轴的旋转精度与工作状态。通常对其尺寸精度要求较高，为 IT7IT5；装配传动件的轴颈尺寸精度要求可低一些，为 IT9IT6。（2）形状精度 轴类零件的形状精度主要指支承轴颈的圆度、圆柱度，一般应将其限制在尺寸公差范围内，对精度要求高的轴，应在图样上标注其形状公差。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工（3）位置精度 保证配合轴颈（装配传动件的轴颈）相对支承轴颈（装配轴承的轴颈）的同轴度或跳动量，是轴类零件位置精度的普遍要求，它会影响传动件（齿轮等）的传动精度。普通精度轴的配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动一般规定为 0.010.03 mm，高精度轴为 0.0010.005 mm。（4）表

3、面粗糙度 一般与传动件相配合的轴颈的表面粗糙度 Ra 值为 2.50.63 m，与轴承相配合的支承轴颈的表面粗糙度 Ra 值为 0.630.16 m。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 图7-2 某车床主轴零件简图 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 3.轴类零件的材料、毛坯及热处理（1）轴类零件的材料及热处理 轴类零件应根据不同工作条件和使用要求选用不同的材料和不同的热处理，以获得一定的强度、韧性和耐磨性。 45 钢是一般轴类零件常用的材料，经过调质可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合力学性能，重要表面经局部淬火以后再回火，表面硬度为 4552HRC。 第第7

4、 7章章 典型零件加工典型零件加工 40Cr 等合金结构钢适用于中等精度且转速较高的轴，这类钢经调质和表面淬火处理后，具有较高的综合力学性能。轴承钢 GCr15 和弹簧钢 65Mn 可制造较高精度的轴，这类钢经调质和表面高频感应加热淬火后再回火，表面硬度可达 508HRC，并具有较高的耐疲劳性能和耐磨性。 对于高转速、重载荷等条件下工作的轴，可选用 20GrMnTi 、20Gr 等低碳合金钢或 38CrMoAl 中碳合金渗氮钢。低碳合金钢经正火和渗碳淬火处理后可获得很高的表面硬度和较软的心部，因此耐冲击韧性好。而对于渗氮钢，由于渗氮温度比淬火低，经调质和表面渗氮后，变形很小而硬度很高，所以具有

5、很好的耐磨性和耐疲劳强度。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工（2）轴类零件的毛坯 轴类零件最常用的毛坯是圆棒料和锻件，只有某些大型或结构复杂的轴（如曲轴），在质量允许时才采用铸件。由于毛坯经过加热锻造后，能使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，可获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度，所以除光轴、直径相差不大的阶梯轴可使用热轧棒料或冷拉棒料外，一般比较重要的轴大都采用锻件，这样既可改变力学性能，又能节约材料、减少机械加工量。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工7.1.2 轴类零件机械加工的主要工艺问题 1.定位基准 轴类零件加工时最常用的定位基准是中心孔，其次是外圆表面。轴线是轴上各外圆表面

6、的设计基准，以轴两端的中心孔作精基准符合基准重合原则和基准统一原则，加工后的各外圆表面可以获得很高的位置精度。作为主要精基准的中心孔必须有足够高的精度和足够的支承力，因此，中心孔结构尺寸的大小应与两端轴颈尺寸大小相适应，锥角应准确，两端中心孔轴线应重合，并在加工过程中始终保持洁净。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 粗加工时切削力很大，为了提高工艺系统的刚度，常采用轴的外圆或外圆与中心孔共同作为定位基准。带孔的轴在加工孔时也常采用外圆作为定位基准。 在加工带通孔的轴的外圆时，可使用带中心孔的锥堵或锥套心轴装夹。通孔直径较小时，可直接在孔口加工出宽度不大于 2 mm 的 600 锥面，以

7、代替中心孔。 图7-3 锥堵与锥套心轴 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 2.加工顺序的安排 按照先粗后精原则，将粗、精加工分开进行。先完成各表面粗加工，再完成半精加工和精加工，主要表面的精加工则放在最后进行。轴是回转体，各外圆表面的粗、半精加工一般采用车削，精加工采用磨削，有些精密轴类零件的轴颈表面还需要进行光整加工。 粗加工外圆表面时，应先加工大直径外圆，再加工小直径外圆。轴上的花键、键槽、螺纹等表面的加工，一般都安排在外圆半精加工以后、精加工以前进行。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 3.热处理工序的安排 结构尺寸不大的中碳钢普通轴类锻件，一般在切削加工前进行调质热处理

8、。对于重要的轴类零件（如机床主轴），则必须根据需要，正确、合理地安排好各种热处理。 一般在毛坯锻造后安排正火处理；粗加工后安排调质处理，并作为需要表面淬火或氮化处理的零件的预备热处理；轴上有相对运动的轴颈和经常拆卸的表面时，需要进行表面淬火处理，安排在精加工前。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 4.轴类零件的典型工艺过程 毛坯准备正火加工端面和中心孔粗车调质半精车花键、键槽、螺纹等加工表面淬火粗磨精磨。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工7.1.3 轴类零件加工实例车床主轴的加工 某车床主轴零件简图如图 7-2 所示。 1.零件分析 对机床主轴的共同要求是必须满足机床的工作性能

9、，即回转精度、刚度、热变形、抗振性、使用寿命等多方面的要求。该车床主轴是带有通孔的多台阶轴，普通精度等级，材料为 45 钢，生产类型为大批生产。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工（1）主要表面及其精度要求 支承轴颈是两个锥度为 1:12 的圆锥面，分别与两个双列短圆锥轴承相配合。支承轴颈是主轴部件的装配基准，其精度直接影响主轴部件的回转精度，它的尺寸精度一般为 IT5 。该主轴两支承轴颈的圆度允差和对其公共轴线的斜向圆跳动允差均为0.005 mm，表面粗糙度 Ra 值不大于 0.4 m。 配合轴颈是与齿轮传动件连接的表面，它共有80h5、89f6 和 90g5 三段。前两段与齿轮分别采

10、用键连接与花键连接，90g5上齿轮空套，工作时两者有相对运动，因此该轴颈表面必须淬火。配合轴颈的尺寸精度为 IT6IT5，表面粗糙度值 Ra 不大于0.4 m。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 莫氏 6 号锥孔用于安装夹具或顶尖等，它是主轴的主要工作表面之一。对支承轴颈公共轴线的斜向圆跳动允差在轴端处为 0.005 mm，在距离轴端300 mm 处为 0.01 mm；表面粗糙度 Ra 值不大于0.4 m。该锥孔因工作中经常装卸夹具， 故表面必须淬火以提高其耐磨性。 轴端短圆锥是安装通用夹具卡盘或拨盘的定位面，锥角 1415（锥度 1 4）。此圆锥面对支承轴颈公共轴线的斜向圆跳动允差为

11、 0.008 mm，表面粗糙度值 Ra 不大于 0.8 m，必须表面淬火。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工（2）毛坯选择 主轴是机床的重要零件，其质量直接影响机床的工作精度和使用寿命;结构为多台阶空心轴，直径差很大（本例最大外圆直径 195 mm ，最小外圆直径 70 mm）。从上述两方面考虑，使用锻造毛坯不仅能改善和提高主轴的力学性能，而且可以节省材料和减少切削工作量，由于属于大批生产，因此采用模锻毛坯。（3）定位基准的选择 主要定位基准选择两端中心孔。粗车时切削力大，采用“一夹一顶”。在通孔加工后，加工外圆表面时使用锥堵。精加工内锥孔时用有较高精度的外圆表面及台阶端面定位。 第第

12、7 7章章 典型零件加工典型零件加工（4）主要表面加工方法选择 支承轴颈、配合轴颈及短圆锥：粗车半精车粗磨精磨。 莫氏6号锥孔：钻孔车内锥粗磨精磨。 其他表面:花键：粗铣精铣；螺纹：车。（5）热处理安排 正火：毛坯锻造后。 调质：粗车后、半精车前。 表面淬火：磨削前。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 2.加工工艺过程 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工7.1.4 外圆表面的加工方法 最常用的外圆表面切削加工方法有车削和磨削。精度及表面质量要求很高时，还需进行光整加工等。 1.外圆表面的车削加工 车削加工是回转类零件外圆表面的主要加工方法

13、，可以在卧式车床、数控车床、多刀半自动车床、自动车床、仿形车床等机床上进行。依据工件毛坯情况和加工要求可划分为粗车、半精车、精车和精细车等加工阶段。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工（1）粗车 尽快切除多余材料，使其接近工件的形状和尺寸。其特点是采用大的背吃刀量、较大的进给量及中等或较低的切削速度，以提高生产率。粗车后应留有半精车或精车的加工余量。粗车的尺寸精度可达 IT12IT10，表面粗糙度 Ra 为 2012.5m。对于要求不高的表面，粗车可作为最终加工；对于要求高的表面，粗车作为后续工序的预加工。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工（2）半精车 半精车是在粗车的基础上进行

14、的。其背吃刀量和进给量均较粗车时小，可进一步提高外圆表面的尺寸精度、形状和位置精度及表面质量。半精车可作为中等精度表面的终加工工序，也可作为高精度外圆表面磨削或其他精加工工序的预加工。半精车的尺寸精度可达 IT10IT9 ，其表面粗糙度 Ra 则为 6.33.2 m。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工（3）精车 精车可作为最终加工工序或光整加工工序的预加工，其主要目的是达到零件表面的加工要求。为此要使用高精度的车床，选择合理的车刀几何角度和切削用量。采用的背吃刀量和进给量比半精车还小，为避免产生积屑瘤，常采用高速精车或低速精车。精车后的尺寸精度可达 IT8IT7，表面粗糙度Ra 为 1

15、.60.8 m。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工（4）精细车 精细车使用精度和刚度都很好的车床，同时采用高耐磨性的刀具，其尺寸精度可达 IT6lT5，表面粗糙度 Ra 为 0.80.2 m，一般用于单件、小批量的高精度外圆表面的终加工工序。精细车尤其适宜加工有色金属，因为有色金属不宜采用磨削，所以常采用精细车代替磨削。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 2.外圆表面的磨削加工 磨削加工是工件外圆表面精加工的主要方法，某些精制坯料（如精密铸件、精密锻件和精密冷轧件）可不经车削加工直接进行磨削。它既能加工淬硬工件，也可以加工未淬硬工件。根据不同的精度和表面粗糙度要求，磨削可分为粗

16、磨、精磨、精细磨和镜面磨等。根据磨削时工件定位方式的不同，磨削又可分为中心磨削和无心磨削。 外圆表面的磨削可以在普通外圆磨床、万能外圆磨床或无心磨床上进行。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工（1）粗磨 粗磨采用较粗磨粒的砂轮和较大的背吃刀量及进给量，以提高生产率。粗磨的尺寸精度可以达到IT8IT7，表面粗糙度 Ra 为 1.60.8 m。（2）精磨 精磨则采用较细磨粒的砂轮和较小的背吃刀量及进给量，可以获得较高的精度及较小的表面粗糙度。精磨的尺寸精度可达 IT6 IT5 ， 表面粗糙度Ra 为 0.80.2 m。（3）光整加工 如果工件精度要求在 IT5 以上，表面粗糙度 Ra 要求达

17、到 0.10.08 m，则在经过精车或精磨以后，还需通过光整加工。常用的外圆表面光整加工方法有研磨、超级光磨和抛光等。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工（4）旋转电火花 旋转电火花主要用于加工高硬度的导电材料。旋转电火花加工的尺寸精度可达 IT8 IT6，表面粗糙度 Ra 为 6.30.8 m。（5）超声波套料 超声波套料主要用于加工又硬又脆的非金属材料。其加工的尺寸精度可达 IT8IT6，表面粗糙度Ra 为 1.60.8 m。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工7.2 套筒类零件加工7.2.1 概述 1.套筒类零件的功用与结构特点 套筒类零件是机械中常见的一种零件，通常起支承或

18、导向作用。它的应用范围很广，例如支承旋转轴上的各种形式的轴承、夹具上引导刀具的导向套、内燃机上的汽缸套以及液压缸等。由于功用不同，套筒类零件的结构和尺寸有着很大的差别，但结构上仍有共同特点：零件的主要表面为同轴度要求较高的内外旋转表面，零件壁的厚度较薄容易变形，零件长度一般大于直径等。第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 图7-4 套筒类零件示例第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 2.套筒类零件的技术要求 套筒类零件的主要表面是孔和外圆，其主要技术要求如下：（1）孔的技术要求 孔是套筒类零件起支承或导向作用最主要的表面，内孔的直径尺寸精度一般为 IT7 ，精密轴套取 IT6 ，与汽缸

19、和液压缸相配的活塞上有密封圈，要求较低，通常取 IT9 。孔的形状精度应控制在孔径公差以内，一些精密套筒控制在孔径公差的 1.31.2。对于长套筒，除了圆度要求以外，还应有圆柱度要求。为了保证零件的功用和提高其耐磨性，孔的表面粗糙度 Ra 值为 2.50.16 m ，要求高的表面粗糙度 Ra 值可达 0.04 m。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工（2）外圆表面的技术要求 外圆是套筒的支承面，常采用过盈配合或过渡配合同箱体或机架上的孔相连接。外径尺寸精度通常取 IT7 1T6 ，形状精度控制在外径公差以内，表面粗糙度 Ra 值为 50.63 m。（3）孔与外圆轴线的同轴度要求 若孔的最

20、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;若最终加工是在装入机座前完成，则同轴度要求较高，一般为 0.010.05 mm。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工（4）孔轴线与端面的垂直度要求 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，但在装配或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 0.050.1 mm。 图7-5 液压缸零件图 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 3.套筒类零件的材料与毛坯 套筒类零件多用钢、铸铁、青铜或黄铜制成。有些滑动轴承采用双金属结构，以离心铸造法在钢或铸铁套筒内壁上浇铸

21、巴氏合金等轴承合金材料。一些对于强度和硬度要求较高的套筒（如锤床主轴套筒、伺服阀套），可选用优质合金钢。 套筒毛坯的选择与其材料、结构、尺寸及生产批量有关。孔径小的套筒多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。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 7.2.2 套筒类零件机械加工的主要工艺问题 孔的加工方法很多，选择时需要考虑零件结构特点、材料、孔径的大小、长径比、精度及表面粗糙度要求以及生产规模等各种因素。常用的粗加工和半精加工方法有钻孔、扩孔、车孔、镗孔、锪孔等；常用的精加工方法主要有绞

22、孔、磨孔、拉孔、珩孔、研孔等。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工1.表面相互位置精度的保证方法 套筒类零件的内孔和外圆表面间的同轴度及端面和内孔轴线间的垂直度一般均有较高的要求。（1）在一次安装中完成内孔、外圆及端面的全部加工。（2）在不能于一次安装中同时完成内、外圆表面加工时，内孔与外圆加工应遵循互为基准的原则。 当内、外圆表面必须经过几次安装和反复加工时，常采用先加工孔，再以孔为精基准加工外圆的加工顺序。 如果由于工艺需要必须先加工外圆，再以外圆为精基准加工内孔，为获得较高的位置精度，必须采用定心精度高的夹具。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工2.防止套筒类零件变形的工艺措

23、施 （1）粗、精加工应分开进行，使粗加工产生的变形在精加工中得以纠正。对于壁厚很薄、加工中极易变形的工件，采用工序分散原则，并在加工时控制切削用量。 （2）工艺上可采取改变夹紧力方向的措施，将径向夹紧改为轴向夹紧。当只能采用径向夹紧时，应尽可能使径向夹紧力沿圆周均匀分布，如使用过渡套、弹性套等。 （3）热处理工序应安排在粗、精加工阶段之间，并适当增加精加工工序的加工余量，以保证热处理引起的变形在精加工中得以纠正。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工7.2.3 套筒类零件加工实例 液压缸零件图如图7-5所示。液压缸零件加工工艺过程见表7-2。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工7.2

24、.4 内孔的加工方法 在同等精度要求时，内孔表面加工比外圆表面加工困难得多，需要的工序多，相应成本也高些。内孔表面加工方法有钻孔、扩孔、绞孔、镗孔和磨孔等，特种加工内孔表面的方法有电火花穿孔、超声波穿孔和激光打孔等。 1.钻孔 通常用于在实心材料上加工直径为 0.550 mm的孔。常用钻头是麻花钻。多用于精度低于 IT11级以下的孔加工，或用于精度要求较高孔的预加工。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 （1）钻孔的方式 钻孔的方式有两种：一种是刀具旋转，工件或刀具做轴向进给，如钻床、铣床和镗床上钻孔；另一种是工件旋转，刀具做轴向进给，如车床上钻孔。深孔加工宜采用第二种方式。（2）防止和

25、减少钻头引偏的措施 钻孔前先加工孔端面，以免端面不平影响钻头两切削刃受力不均； 用中心钻或短钻头在工件上预钻出一个凹孔或浅孔，便于引导钻头； 采用夹具以钻套来引导钻头； 仔细刃磨钻头，采用合理的钻削用量。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 2.扩孔 扩孔是采用扩孔钻对已钻出（或铸出、锻出）的孔进行进一步加工的方法。扩孔时，背吃刀量较小，排屑容易，加之扩孔钻刚性较好，刀齿较多，因而扩孔精度和表面粗糙度均比钻孔好，一般尺寸精度可达 IT11IT10级，表面粗糙度 Ra 为 6.33.2 m。扩孔通常作为孔加工的中间工序，对于精度要求不高的孔也可以作为终结工序，其成形运动与钻孔相似。 第第7

26、 7章章 典型零件加工典型零件加工 3.绞孔 绞孔是对未淬硬孔进行精加工的一种方法，其成形运动与钻孔相似，所用刀具为绞刀。绞孔后孔本身质量得到提高，孔径尺寸精度可达 到IT9IT7级，手绞可达到 T6 级，表面粗糙度 Ra 值为1.60.2 m。 绞孔主要用于加工中、小尺寸的孔，孔的直径范围为 1 80 mm。绞孔不适宜加工短孔、深孔和断续孔。绞孔通常在钻孔或扩孔后进行，多用于批量生产，也可用于单件生产。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 4.镗孔 一般刀具的回转运动为主运动，刀具或工件做直线进给运动。镗孔加工可在镗床上进行，也可以在车床、铣床、数控镗铣床上进行。在车床上镗孔时称为车孔

27、更准确些，加工时工件的回转运动是主运动，刀具做直线进给运动。 镗孔应用很广泛，在单件、小批量生产中，镗孔是很经济的内孔表面加工方法。镗孔既可以作为粗加工，也可以作为精加工;既能修正孔中心线的偏斜，又能保证孔的坐标位置。其尺寸精度一般可达 IT8IT7 级，表面粗糙度 Ra 为 3.20.4 m。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 5.拉孔 拉孔是利用多刃刀具，通过刀具相对于工件的直线运动完成加工工件工作。拉孔可以拉圆柱孔、花键孔、成形孔等，多用于大批量生产。 6.挤孔 可以用挤刀，也可以用钢球挤孔。挤孔在获得尺寸精度的同时，可使孔壁硬化，并可降低被加工孔的表面粗糙度。 7.磨孔 磨孔是

28、高精度、淬硬内孔的主要加工方法，磨孔的尺寸精度一般可达 IT7 IT6 级，表面粗糙度R a 为 0.80.2 m。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 8.珩磨孔 珩磨头圆周上镶有若干条砂条，通过可胀机构使砂条径向涨开压向工件孔壁。珩磨头在旋转的同时做轴向进给运动，实现对孔的低速磨削和摩擦抛光。珩磨尺寸精度可达 IT6 级，圆度和圆柱度可达 0.003 0.005 mm ，表面粗糙度 Ra 值为 0.8 0.1 m。主要用于加工铸铁、淬硬和不淬硬的钢件，但不宜加工易堵塞砂条的韧性金属材料。珩磨不适用于加工带键槽的孔和花键孔等断续表面。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工7.3 箱

29、体类零件加工7.3.1 概述 1.箱体类零件的功用与结构特点 箱体类零件是各类机器的基础零件，它将机器和部件中的轴、套、齿轮等有关零件连接成一个整体，并使之保持正确的位置，以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。其加工质量直接影响机器的性能、精度和寿命。按其功用，可分为主轴箱、变速箱、操纵箱、进给箱等。 箱体类零件结构一般较复杂，壁薄且壁厚不均匀；加工部位多，既有一个或数个基准面及一些支承面，又有一对或数对加工难度大的轴承支承孔。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 图7-6 几种箱体类零件的结构简图第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工2.箱体类零件的主要技术要求 第第7 7章章 典型

30、零件加工典型零件加工（1）孔径精度 孔径的尺寸误差和形状误差会造成轴承与孔配合不良， 主轴孔尺寸精度为 IT6，其余孔为 IT7IT6。孔的形状精度未作规定，一般控制在尺寸精度范围内即可。（2）孔的位置精度 同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线的垂直度误差，会使轴和轴承装配到箱体内后出现歪斜，从而造成主轴径向圆跳动和轴向圆跳动，也加剧了轴承磨损。为此，一般同轴上各孔的同轴度约为最小孔尺寸公差的一半。孔系之间的平行度误差，会影响齿轮的啮合质量，也须规定相应的位置精度。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工（3）孔和平面的位置公差 孔和主轴箱安装基面的平行度要求，决定了主轴与床身导轨的位置

31、关系。这项精度是在总装中通过刮研达到的，为了减少刮研量，一般都要规定主轴轴线对安装基面的平行度公差，在垂直和水平两个方向上，只允许主轴前端向上和向前偏。（4）主要平面的精度 装配基面的平面度影响主轴箱与床身连接时的接触刚度，并且加工过程中常作为定位基面，会影响孔的加工精度，因此须规定底面和导向面必须平直。顶面的平面度要求是为了保证箱盖的密封，防止工作时润滑油的泄出。当大批大量生产将其顶面作为定位基面加工孔时，对其平面度要求还要提高。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工（5）表面粗糙度 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或接触刚度，一般要求主轴孔表面粗糙度 Ra 值为 0.

32、4 m ，其余各纵向孔的表面粗糙度Ra 值为 1.6 m，孔的内端面表面粗糙度 Ra 值为3.2 m，装配基准面和定位基准面表面粗糙度 Ra 值为 2.50.63 m，其他平面表面粗糙度 Ra 值为 102.5 m。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 3.箱体材料及毛坯 箱体毛坯制造方法有铸造和焊接两种。对于金属切削机床的箱体，可采用铸铁；对于动力机械中的某些箱体及减速器壳体等，可采用铝合金压铸；对于承受重载和冲击的工程机械、锻压机床的一些箱体，可采用铸钢或钢板焊接；某些简易箱体为缩短毛坯制造周期，常采用钢板焊接，但焊接件的残余应力较难消除干净。 箱体铸铁材料采用最多的是各种牌号灰铸铁

33、，如 HT200、HT250、HT300 等。对一些要求较高的箱体，如镗床主轴箱、坐标镗床箱体，可采用耐磨合金铸铁（密烘铸铁，如 MTCrMoCu-300）、高磷铸铁（如 MTP-250），以提高铸件质量。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工7.3.2 箱体类零件的结构工艺性 箱体上的孔分为通孔、阶梯孔、盲孔、交叉孔等。通孔工艺性最好，通孔内又以孔长 L 与孔径 d之比 L / d 11.5 的短圆柱孔工艺性为最好；当L / d 5 的深孔精度要求较高、表面粗糙度值较小时，加工就很困难；阶梯孔的工艺性较差，孔径相差越大，其中最小孔径又很小时，工艺性越差；相贯通的交叉孔的工艺性也较差；盲孔

34、工艺性最差，应尽量避免。 图7-8 相贯通的交叉孔的工艺性 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 箱体上同轴孔的孔径排列方式有三种。 孔径大小向一个方向递减，且相邻两孔直径之差大于孔的毛坯加工余量的排列方式。对于单件小批生产，这种结构加工最为方便。 孔径大小从两边向中间递减的排列方式，大批生产的箱体常采用此种孔径排列方式。 孔径大小不规则的排列方式，这种方式工艺性差，应尽量避免。 图7-9 同轴线上孔径的排列方式第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 箱体内端面加工比较困难，当结构上必须加工时，应尽可能使内端面尺寸小于刀具需穿过的孔加工前的直径，这样就可避免伤着另外一孔。若加工时镗杆伸进

35、后才能装刀，镗杆退出前又需将刀卸下，加工时很不方便。 图7-10 孔内端面的 结构工艺性第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 当内端面尺寸过大时，还需采用专用径向进给装置。箱体的外端面凸台应尽可能在同一平面上。 箱体装配基面的尺寸应尽可能大，形状应尽量简单，以利于加工、装配和检验。箱体上紧固孔的尺寸规格应尽可能一致，以减少加工中换刀次数。 图7-11 孔外端面的结构工艺性第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工7.3.3 箱体类零件机械加工的主要工艺问题1.定位基准的选择 （1）精基准的选择 箱体类零件加工精基准的选择与生产批量的大小有关。 单件小批量生产用装配基准作为定位基准。图 7-7

36、 所示为某车床主轴箱单件小批加工孔系时，选择箱体底面导轨 B、C 面作为定位基准。B 、C 面既是床头箱的装配基准，又是主轴孔的设计基准，并与箱体的两端面、侧面以及各主要纵向轴承孔在位置上有直接联系，因此选择 B、C 面作为定位基准，符合基准重合原则，装夹误差小。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 批量大时采用顶面及两个销孔（一面两孔）作为定位基准，加工时箱体口朝下，中间导向支承架可以紧固在夹具体上，提高了夹具刚度，有利于保证各支承孔加工的位置精度，而且工件装卸方便，减少了辅助时间，提高了生产效率。 这种定位方式由于主轴箱顶面不是设计基准，故定位基准与设计基准不重合，出现基准不重合误差

37、。为了保证加工要求，应进行工艺尺寸的换算。 图7-12 用箱体顶面及两销孔定位的镗模1、3镗模板;2中间导向支承架 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工（2）粗基准的选择 虽然箱体类零件一般都选择重要孔（例如主轴孔）为粗基准，但随着生产类型不同，实现以主轴孔为粗基准的工件装夹方式是不同的。 中小批量生产时，由于毛坯精度较低，一般采用划线找正； 大批大量生产时，毛坯精度较高，可直接以主轴孔在夹具上定位，采用专用夹具装夹，此类专用夹具可参阅机床夹具图册。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 2.加工顺序的安排和设备的选择（1）加工顺序为先面后孔 箱体类零件的加工顺序均为先加工面，以加工好

38、的平面定位，再来加工孔。（2）加工阶段粗、精分开 箱体类零件重要的加工表面都要划分粗、精两个加工阶段。（3）工序间安排时效处理 人工时效的规范:加热到 500 550 ，保温46 h，冷却速度小于或等于 300 /h，出炉温度低于 200 。（4）所用设备依批量不同而异 单件小批生产一般都在通用机床上进行一般不用专用夹具；而大批量箱体类零件的加工则广泛采用专用机床，专用夹具用得也很多。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工7.3.4 箱体类零件加工实例 1.零件分析（1）主要表面及其精度要求 箱体底面及导向面是装配基准面，其平面度允差为 0.040.06 mm ，表面粗糙度值为1.6 m。

39、其他平面有侧面和顶面，其中侧面对底面的垂直度允差为0.040.06 mm，顶面对底面平行度允差为0.1 mm。主轴轴承孔的孔径精度为 IT6，表面粗糙度 Ra 值为0.8 m；其余轴承孔的精度为 IT7IT6，表面粗糙度 Ra 值为1.6 m。各轴承孔的 圆度和圆柱度公差不超过孔径公差的 1/2，主轴轴承孔轴线与基准面距离的尺寸公差为 0.050.10 mm，各轴承孔轴线与端面的垂直度允差为 0.060.10 mm。同轴孔的同轴度允差为最小孔径公差的 1/2，各相关轴线间的平行度允差为 0.060.10 mm。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工（2）材料与毛坯 工件材料为灰铸铁HT15

40、0，毛坯为铸件，加工余量为底面 8 mm，顶面 9 mm ，侧面和端面 7 mm，铸孔 7 mm。 图7-13 卧式车床主轴箱结构 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 2.单件小批生产时的加工工艺过程 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工7.3.5 平面加工方法 平面是箱体、机体类零件的主要加工表面，零件上常见的直槽、T形槽、V形槽、燕尾槽、平键槽等沟槽均可以看做是平面（有时也有曲面）的不同组合。 （1）非结合平面 这种平面不与任何零件相配合，一般无加工精度要求，只有当表面为了增加抗腐和美观时才进行加工。（2）结合平面 这种平面多数用于零部件的连接面。如车床主轴箱、进给箱与床身的连接

41、平面，一般要求精度和表面质量均较高。第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工（3）导向平面 如各类机床的导轨面，这种平面的精度和表面质量要求很高。（4）精密量具表面 如钳工的平台、平尺的测量面和计量用量块的测量平面。这种平面要求精度和表面质量均很高。 加工平面常用切削加工方法有车削、铣削、刨削、刮削、宽刀细刨、普通磨削、导轨磨削、精密磨削、砂带磨削、超精加工、研磨和抛光等；特种加工方法有电解磨削平面和电火花线切割平面等。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 1.平面车削加工 平面车削一般用于加工回转体类零件的端面。在车床上车平面时，工件的回转运动是主运动，刀具做垂直于主轴回转轴线的进给运

42、动。 平面车削的表面粗糙度 Ra 为 6.31.6 m，精车后的平面度误差在直径为 100 mm的端面上最小可达 0.0050.008 mm。 中小型零件的端面一般在普通车床上加工，大型零件的平面则可在立式车床上加工。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 2.平面刨削加工和拉削加工 对于牛头刨床，刨刀的直线运动为主运动，进给运动通常由工件完成;对于龙门刨床，工件的直线往复运动为主运动，进给运动通常由刀具完成。目前，牛头刨床已逐渐被各种铣床所代替，但龙门刨床仍广泛用于大件的平面加工。宽刃精刨工艺在一定条件下可代替磨削或刮研加工方法。平面拉刀相对于工件做直线运动（称为拉直）或圆周运动（称为转

43、位拉或转拉），实现拉削加工。刨削和拉削一般适用于水平面、垂直面、斜面、直槽、V 形槽、T 形槽、燕尾槽的单件小批量的粗加工和半精加工。平面刨削分粗刨和精刨。精刨后的表面粗糙度 Ra 为 3.21.6 m，两平面间的尺寸公差等级可达IT8IT7，直线度可达 0.040.12 mm/m。在龙门刨床上宽刀精刨后的表面粗糙度 Ra 可达 0.60.4m，直线度不大于 0.02 mm/m。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 平面刨削和拉削常用的设备有牛头刨床、龙门刨床、插床和拉床等。牛头刨床一般用于加工中小型零件上的平面和沟槽；龙门刨床则多用于加工大型零件或同时加工多个中型零件上的平面和沟槽；孔

44、内平面（如孔内槽、方孔）的加工一般在插床和拉床上进行。平面拉削是一种高精度和高效率的加工方法，适用于大批量生产，其中较小尺寸平面在卧式拉床上加工，较大尺寸平面则在立式拉床上加工。拉削加工精度为 IT8IT7，直线度可达 0.080.12 mm/m。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 3.平面铣削加工 平面铣削方式有端铣和周铣两种，周铣又分为逆铣与顺铣两种铣削方式。目前常采用端铣加工平面。平面铣削适用于加工各种不同形状的沟槽及平面的粗、半精加工，可分为粗铣和精铣。精铣后表面粗糙度 Ra 为 3.21.6 m，两平面间尺寸公差等级为 IT8IT7，直线度达 0.080.12 mm/m。 中

45、小型工件的平面加工常在卧式铣床、立式铣床、万能升降台铣床、工具铣床上进行；大型工件表面的铣削加工可在龙门铣床上进行。精铣平面可在高速、大功率的高精度铣床上采用高速精铣新工艺进行加工。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工4.平面磨削加工 可获得高加工精度、低表面粗糙度平面，一般在铣、刨削加工基础上进行，主要用于中小型零件高精度表面及淬火钢等硬度较高的材料表面加工。磨削后表面粗糙度 Ra 为 0.80.2 m，两平面间的尺寸公差等级可达 IT6IT5，平面度可达 0.010.03 mm/m。 平面磨削有端面磨削和圆周磨削两种方式。圆周磨削由于砂轮与工件接触面积小，磨削区散热排屑条件好，加工精

46、度较高;端面磨削允许采用较大的磨削用量，可获得高的加工效率，但加工精度不如圆周磨削。平面磨削一般作为精加工工序，安排在粗加工之后进行，其常用的设备有平面磨床、外圆磨床、内圆磨床。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 5.平面光整加工（1）平面的研磨：多用于中小型工件最终加工，尤其当两个配合平面间要求很高的密合性时，常用研磨法加工。（2）平面的刮削：常用于工具、量具、机床导轨、滑动轴承的最终加工。（3）平面的抛光：是在平面上进行了精刨、精铣、精车、磨削后进行的表面加工。仅能降低表面粗糙度，而不能提高原有的加工精度。 6.电解磨削平面和电火花线切割平面 电解磨削平面和电火花线切割平面适宜加工

47、高强度、高硬度、热敏性和磁性等导电材料上的平面。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工7.4 圆柱齿轮加工7.4.1 概述 圆柱齿轮是机械传动中应用极为广泛的零件之一，其功用是按规定的传动比传递运动和动力。 1.圆柱齿轮的结构特点 圆柱齿轮一般分为齿圈和轮体两部分。在齿圈上切出直齿、斜齿等齿形，在轮体上有孔或轴。机器中常见的圆柱齿轮有盘类齿轮、套类齿轮、内齿轮、轴类齿轮、扇形齿轮和齿条（即齿圈半径无限大的圆柱齿轮）。其中，盘类齿轮应用最广。 一个圆柱齿轮可以有一个或多个齿圈。普通单齿圈齿轮的工艺性最好。如果齿轮精度要求高，需要剃齿或磨齿时，通常将多齿圈齿轮做成单齿圈齿轮的组合结构。 第第7

48、 7章章 典型零件加工典型零件加工 图7-14 圆柱齿轮的结构形式第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 2.圆柱齿轮传动的精度要求 齿轮传动精度的高低，直接影响到整个机器的工作性能、承载能力和使用寿命。根据齿轮的使用条件，对齿轮传动提出以下三个方面的精度要求。（1）传递运动的准确性（2）传递运动的平稳性（3）载荷分布的均匀性第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 3.精度等级与公差组 精度等级分为 12 级，其中第1级最高，第12级最低。齿轮的各项公差分成三个公差组。一般情况下，一个齿轮的三个公差组应选用相同的精度等级。当对使用的某个方面有特殊要求时，也允许各公差组选用不同的精度等级，但

49、在同一公差组内各项公差与极限偏差必须保持相同的精度等级。齿轮精度等级应根据齿轮传动的用途、圆周速度、传递功率等进行选择。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 4.齿轮的材料、热处理与毛坯（1）材料的选择 常用齿轮材料有15 钢、45 钢，对于低速、重载的传力齿轮和有冲击载荷的传力齿轮，应选用机械强度、硬度等综合力学性能好的材料（如20Cr、40Cr、20CrMnTi），经渗碳淬火，心部具有良好的韧性，齿面硬度可达 5662HRC；线速度高的传力齿轮，齿面易产生疲劳点蚀，所以齿面硬度要高，可用 8CrMoAl 渗氮钢，这种材料经渗氮处理后表面可得到一层硬度很高的渗氮层，而且热处理变形小；非

50、传力齿轮可以用非淬火钢、铸铁、夹布胶木或尼龙等材料。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工（2）齿轮的热处理 齿轮加工中，根据不同的目的安排两种热处理工序。 毛坯热处理：在齿坯加工前后安排预先热处理（通常为正火或调质）。其主要目的是消除锻造及粗加工引起的残余应力，改善材料的切削性能和提高综合力学性能。 齿面热处理：齿形加工后，为提高齿面硬度和耐磨性，常进行渗碳淬火、高频感应加热淬火、碳氮共渗或渗氮等表面热处理工序。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工（3）齿轮毛坯 齿轮的毛坯形式主要有棒料、锻件和铸件。棒料用于小尺寸、结构简单且对强度要求低的齿轮。当齿轮要求强度高、耐磨和耐冲击时，多

51、用锻件。对于直径大于 400600 mm的齿轮，常用铸造方法铸造齿坯。为减少机械加工量，对大尺寸、低精度齿轮，可以直接铸出轮齿;采用压力铸造、精密锻造、粉末冶金、热轧和冷挤等新工艺，可制造出具有轮齿的齿坯，以提高劳动生产率，节约原材料。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工7.4.2 圆柱齿轮机械加工的主要工艺问题 1.定位基准的选择 齿轮加工时的定位基准应尽可能与设计基准相一致，即要符合 “基准重合” 原则。在齿轮加工的整个过程中（如滚、插、剃、磨等）也应尽量采用相同的定位基准，即要符合“基准统一”原则。 对于小直径轴齿轮，可采用两端中心孔或锥体作为定位基准，符合“基准统一”原则;对于大

52、直径的轴齿轮，通常用轴颈和一个较大的端面组合定位，符合“基准重合”原则;带孔齿轮则以孔和一个端面组合定位，既符合“基准重合”原则，又符合“基准统一”原则。第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 2.齿坯加工 齿形加工前的齿轮加工称为齿坯加工。齿坯的精度对于整个齿轮的精度有着重要的影响，齿坯加工在整个齿轮加工中占有重要的地位。（1）齿坯精度 齿轮在加工、检验和装夹时的径向基准面和轴向基准面应尽量一致。多数情况下，常以齿轮孔和端面为齿形加工的基准面，所以齿坯精度中主要是对齿轮孔的尺寸精度、形状精度以及孔和端面的位置精度有较高的要求；当以外圆作为测量基准或定位、找正基准时，对齿坯外圆也有较高的要求

53、。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工（2）齿坯加工方案的选择 齿坯加工主要包括齿坯的孔、端面和中心孔的加工（对于轴类齿轮）以及齿圈外圆和端面加工。对于轴类齿轮和套筒类齿轮的齿坯，其加工过程和一般轴、套筒类基本相同，其加工工艺方案主要取决于齿轮的轮体结构和生产类型。 大批大量生产的齿坯加工 采用钻拉多刀车的工艺方案： 以毛坯外圆及端面定位进行钻孔或扩孔； 拉孔； 以孔定位在多刀半自动车床上，粗、精车外圆、 端面、车槽及倒角等。 这种工艺方案采用高效机床组成流水线或自动线，生产效率高。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 成批生产的齿坯加工

54、成批生产齿坯时，常采用车拉车工艺方案： 以齿坯外圆或轮毂定位，粗车外圆、端面和内孔； 以端面支承拉孔（或花键孔）； 以孔定位精车外圆及端面等。 这种方案可由卧式车床或转塔车床以及拉床实现。它的特点是加工质量稳定，生产效率较高。 单件小批生产的齿坯加工 单件小批生产齿坯时，一般齿坯的孔、端面及外圆的粗、精加工都在通用车床上经两次装夹完成，但必须注意将孔和基准端面的精加工在一次装夹内完成，以保证位置精度。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 3.齿形加工 齿圈上的齿形加工是整个齿轮加工的核心。按照加工原理，齿形加工可分为成形法和展成法。指状铣刀铣齿，盘形铣刀铣齿，齿轮拉刀拉内、外齿等是成形法

55、加工齿形；滚齿、剃齿、插齿、磨齿等是展成法加工齿形。 齿形加工方案的选择，主要取决于齿轮的精度等级、结构形状、生产类型和齿轮的热处理方法及生产工厂的现有条件。（1）8级精度以下的齿轮 调质齿轮用滚齿或插齿就能满足要求。淬硬齿轮可采用滚（插）齿剃齿或冷挤齿端加工淬火校正孔的加工方案。在淬火前齿形加工精度应提高一级以上。第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工（2）67级精度齿轮 淬硬齿面齿轮可采用滚（插）齿齿端加工表面淬火校正基准磨齿（蜗杆砂轮磨齿）的加工方案，加工精度稳定；也可采用滚（插）齿剃齿或冷挤表面淬火校正基准内啮合珩齿的加工方案，加工精度稳定，生产率高。（3）5级以上精度的齿轮 一般采

56、用粗滚齿精滚齿表面淬火校正基准粗磨齿精磨齿的加工方案。大批大量生产时也可采用粗磨齿精磨齿表面淬火校正基准磨削外珩自动线的加工方案。磨齿是目前齿形加工中精度最高、表面粗糙度值最小的加工方法，最高精度可达 34 级。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 4.齿端加工 齿轮的齿端加工方式有倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺，必须安排在齿形淬火之前、滚（插）齿之后进行。经倒圆、倒尖、倒棱后的齿轮，沿轴向移动时容易进入啮合。齿端倒圆应用最多。图7-15 齿端形状 图7-16 用指状铣刀倒圆的原理图第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 5.精基准的修整 齿轮淬火后其孔经常发生变形，孔直径可缩小 0.010

57、.05 mm。为确保齿形精加工质量，必须对基准孔予以修整。一般采用磨孔或推孔的方法进行修整。对于成批或大批大量生产的未淬硬的外径定心的花键孔及圆柱孔齿轮，常采用推孔。推孔生产率高，并可用加长推刀前引导部分来保证推孔的精度。对于以小径定心的花键孔或已淬硬的齿轮，以磨孔为好，可稳定地保证精度。磨孔应以齿面定位，符合互为基准原则。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 7.4.3 圆柱齿轮的加工工艺过程举例 齿轮加工的工艺路线是根据齿轮材质和热处理要求、齿轮结构及尺寸大小、精度要求、生产批量和车间设备条件而定的。一般可归纳为如下的工艺路线： 毛坯制造齿坯热处理齿坯加工齿形加工齿圈热处理齿轮定位表

58、面精加工齿圈精整加工。 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 第第7 7章章 典型零件加工典型零件加工 第第8 8章章 机械加工质量机械加工质量及机械装配工艺基础及机械装配工艺基础加工质量有两个指标：机械加工精度和表面质量。8.1 机械加工精度8.1.1 基本概念 1.加工精度 加工精度加工精度是指零件加工后实际几何参数（包括尺寸、形状和位置）与理想几何参数相符合的程度。零件在加工过程中，由于各种因素的影响，实际几何参数与理想几何参数的偏差称为加工误差加工误差。在实际生产中，大都使用加工误差来控制加工精度。机械加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度。 第第8 8章章 机械加工质量机械加工

59、质量及机械装配工艺基础及机械装配工艺基础 2.原始误差的分类 在机械加工中，由机床、夹具、刀具和工件组成了一个完整的系统，称之为工艺系统工艺系统。工艺系统的误差是工件产生加工误差的根源，我们称之为原原始误差始误差。 原始误差主要来源于两方面：一方面是工艺系统本身的几何误差，包括加工方法的原理误差、机床的几何误差、调整误差、刀具和夹具的制造误差、工件的安装误差等；另一方面是与加工过程有关的误差，包括工艺系统的受力变形、热变形、磨损等引起的误差以及工件残余应力所引起的误差等。 第第8 8章章 机械加工质量机械加工质量及机械装配工艺基础及机械装配工艺基础 3.误差敏感方向 由于各种原始误差的大小和方

60、向各不相同，其对加工精度的影响也不相同。 以外圆车削为例，如图 8-1 所示。车削时刀尖正确位置在 A 点，工件加工半径为 R0 = OA。设某一瞬时由于原始误差影响，使刀尖移到 A点，则工件加工后的半径变为 R = OA。AA即为原始误差，设与 OA 间夹角为，则半径上的加工误差 R 为-第第8 8章章 机械加工质量机械加工质量及机械装配工艺基础及机械装配工艺基础 第第8 8章章 机械加工质量机械加工质量及机械装配工艺基础及机械装配工艺基础8.1.2 工艺系统几何误差对加工精度的影响 1.加工原理误差 加工原理误差是指由于采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓进行加工而产生的误差。 采用近似的