典型零件加工工艺

1、典型零件加工工艺 （ 轴类，盘类，箱体类，齿轮类等） 实际中，零件的结构千差万别，但其基本几何构成不外是外圆、内孔、平面、 螺纹、齿面、曲面等。很少有零件是由单一典型表面所构成，往往是由一些典 型表面复合而成，其加工方法较单一典型表面加工复杂，是典型表面加工方法 的综合应用。下面介绍轴类零件、箱体类和齿轮零件的典型加工工艺。第一节 轴类零件的加工 一轴类零件的分类、技术要求 轴是机械加工中常见的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、 凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、 锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等如图6-1 ，其中阶梯传动

2、轴应用较广，其加工工艺能较全面地反映轴类零件的加工规律和共 性。根据轴类零件的功用和工作条件，其技术要求主要在以下方面： 尺寸精度 轴类零件的主要表面常为两类：一类是与轴承的内圈配合的 外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通 常为 IT 5IT7 ；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍 低，常为 IT6IT9 。 几何形状精度 主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、 圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另 行规定其几何形状精度。 相互位置精度 包括内、外表面、重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、 重要端面对轴心线

3、的垂直度、端面间的平行度等。 表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。支承轴颈常为 0.21.6卩m传动件配合轴颈为0.43.2卩m 其他 热处理、倒角、倒棱及外观修饰等要求。二、轴类零件的材料、毛坯及热处理1 轴类零件的材料轴类零件材料常用45钢，精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15弹簧钢65Mn也可选用球墨铸铁；对高速、重载的轴，选用20CrMnTi、20Mn2B20Cr等低碳合金钢或38CrMoAI氮化钢。 轴类毛坯 常用圆棒料和锻件；大型轴或结构复杂的轴采用铸件。毛坯 经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，获得较高的抗拉、 抗弯

4、及抗扭强度。2轴类零件的热处理 锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻 造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。 表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。 精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。三、轴类零件的安装方式 轴类零件的安装方式主要有以下三种。1 采用两中心孔定位装夹一般以重要的外圆面作为粗基准定位，加工出中心孔，再以轴两端的中心孔为 定位精基准；尽可能做到基准统一、基准重合、互为基准，并实现一次安装加 工多个表面。中心孔是工件加工统一的定位基准和检

5、验基准，它自身质量非常 重要，其准备工作也相对复杂，常常以支承轴颈定位，车 钻）中心锥孔；再以 中心孔定位，精车外圆；以外圆定位，粗磨锥孔；以中心孔定位，精磨外圆； 最后以支承轴颈外圆定位，精磨 刮研或研磨）锥孔，使锥孔的各项精度达到要 求。2用外圆表面定位装夹 对于空心轴或短小轴等不可能用中心孔定位的情况，可用轴的外圆面定位、夹 紧并传递扭矩。一般采用三爪卡盘、四爪卡盘等通用夹具，或各种高精度的自 动定心专用夹具，如液性塑料薄壁定心夹具、膜片卡盘等。3用各种堵头或拉杆心轴定位装夹 加工空心轴的外圆表面时，常用带中心孔的各种堵头或拉杆心轴来安装工件。 小锥孔时常用堵头；大锥孔时常用带堵头的拉杆

6、心轴，如图 6-2 。四、轴类零件工艺过程示例1. CA6140车床主轴技术要求及功用图6-3为CA6140车床主轴零件简图。由零件简图可知，该主轴呈阶梯状，其上 有安装支承轴承、传动件的圆柱、圆锥面，安装滑动齿轮的花键，安装卡盘及 顶尖的内外圆锥面，联接紧固螺母的螺旋面，通过棒料的深孔等。下面分别介 绍主轴各主要部分的作用及技术要求：支承轴颈主轴二个支承轴颈A B圆度公差为0.005mm径向跳动公差为0.005mm而支承轴颈1 : 12锥面的接触率70% 表面粗糙度 Ra为0.4mm 支承轴颈尺寸精度为IT5。因为主轴支承轴颈是用来安装支承轴承，是主轴部 件的装配基准面，所以它的制造精度直接

7、影响到主轴部件的回转精度。 端部锥孔 主轴端部内锥孔 莫氏 6 号）对支承轴颈 A、 B 的跳动在轴端面处公差为0.005mm 离轴端面300mn处公差为0.01 mm；锥面接触率70% 表面粗糙度Ra为0.4mm硬度要求4550HRC该锥孔是用来安装顶尖或工具锥 柄的，其轴心线必须与两个支承轴颈的轴心线严格同轴，否则会使工件 或工 具）产生同轴度误差。 端部短锥和端面头部短锥C和端面D对主轴二个支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.008mm表面粗糙度Ra为0.8mm它是安装卡盘的定位面。为 保证卡盘的定心精度，该圆锥面必须与支承轴颈同轴，而端面必须与主轴的回 转中心垂直。空套齿轮轴颈空套齿轮

8、轴颈对支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.015 mm。因为该轴颈是与齿轮孔相配合的表面，对支承轴颈应有一定的同轴 度要求，否则引起主轴传动啮合不良，当主轴转速很高时，还会影响齿轮传动 平稳性并产生噪声。 螺纹主轴上螺旋面的误差是造成压紧螺母端面跳动的原因之一，所以应控制 螺纹的加工精度。当主轴上压紧螺母的端面跳动过大时，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。2. 主轴加工的要点与措施 主轴加工的主要问题是如何保证主轴支承轴颈的尺寸、形状、位置精度和表面 粗糙度，主轴前端内、外锥面的形状精度、表面粗糙度以及它们对支承轴颈的 位置精度。主轴支承轴颈的尺寸精度、形状

9、精度以及表面粗糙度要求，可以采用精密磨削 方法保证。磨削前应提高精基准的精度。保证主轴前端内、外锥面的形状精度、表面粗糙度同样应采用精密磨削的方 法。为了保证外锥面相对支承轴颈的位置精度，以及支承轴颈之间的位置精 度，通常采用组合磨削法，在一次装夹中加工这些表面，如图 6-4 所示。机床 上有两个独立的砂轮架，精磨在两个工位上进行，工位I精磨前、后轴颈锥 面，工位U用角度成形砂轮，磨削主轴前端支承面和短锥面。 主轴锥孔相对于支承轴颈的位置精度是靠采用支承轴颈 A、B 作为定位基准，而 让被加工主轴装夹在磨床工作台上加工来保证。以支承轴颈作为定位基准加工 内锥面，符合基准重合原则。在精磨前端锥孔

10、之前，应使作为定位基准的支承 轴颈A、B达到一定的精度。主轴锥孔的磨削一般采用专用夹具，如图6-5所示。夹具由底座 1、支架 2 及浮动夹头 3三部分组成，两个支架固定在底座 上，作为工件定位基准面的两段轴颈放在支架的两个 V形块上，V形块镶有硬 质合金，以提高耐磨性，并减少对工件轴颈的划痕，工件的中心高应正好等于 磨头砂轮轴的中心高，否则将会使锥孔母线呈双曲线，影响内锥孔的接触精 度。后端的浮动卡头用锥柄装在磨床主轴的锥孔内，工件尾端插于弹性套内， 用弹簧将浮动卡头外壳连同工件向左拉，通过钢球压向镶有硬质合金的锥柄端 面，限制工件的轴向窜动。采用这种联接方式，可以保证工件支承轴颈的定位 精度

11、不受内圆磨床主轴回转误差的影响，也可减少机床本身振动对加工质量的 影响。 主轴外圆表面的加工，应该以顶尖孔作为统一的定位基准。但在主轴的加工过 程中，随着通孔的加工，作为定位基准面的中心孔消失，工艺上常采用带有中 心孔的锥堵塞到主轴两端孔中，如图 6-2 所示，让锥堵的顶尖孔起附加定位基 准的作用。3. CA6140车床主轴加工定位基准的选择 主轴加工中，为了保证各主要表面的相互位置精度，选择定位基准时，应遵循 基准重合、基准统一和互为基准等重要原则，并能在一次装夹中尽可能加工出 较多的表面。因为主轴外圆表面的设计基准是主轴轴心线，根据基准重合的原则考虑应选择 主轴两端的顶尖孔作为精基准面。用

12、顶尖孔定位，还能在一次装夹中将许多外 圆表面及其端面加工出来，有利于保证加工面间的位置精度。所以主轴在粗车 之前应先加工顶尖孔。为了保证支承轴颈与主轴内锥面的同轴度要求，宜按互为基准的原则选择基准 面。如车小端1 : 20锥孔和大端莫氏6号内锥孔时，以与前支承轴颈相邻而它 们又是用同一基准加工出来的外圆柱面为定位基准面 因支承轴颈系外锥面不便 装夹）；在精车各外圆 包括两个支承轴颈）时，以前、后锥孔内所配锥堵的顶 尖孔为定位基面；在粗磨莫氏 6 号内锥孔时，又以两圆柱面为定位基准面； 粗、精磨两个支承轴颈的1 : 12锥面时，再次用锥堵顶尖孔定位；最后精磨莫 氏 6 号锥孔时，直接以精磨后的前

13、支承轴颈和另一圆柱面定位。定位基准每转 换一次，都使主轴的加工精度提高一步。4. CA6140车床主轴主要加工表面加工工序安排CA6140车床主轴主要加工表面是 &Oslash。75h5、&Oslash。80h5、&Oslash。 90g5、&Oslash。105h5轴颈，两支承轴颈及大头锥孔。它们加工的尺寸精度在 IT5IT6之间，表面粗糙度 Ra为0.40.8mmo主轴加工工艺过程可划分为三个加工阶段，即粗加工阶段 包括铣端面、加工顶 尖孔、粗车外圆等）；半精加工阶段 半精车外圆，钻通孔，车锥面、锥孔，钻 大头端面各孔，精车外圆等）；精加工阶段 包括精铣键槽

14、，粗、精磨外圆、锥 面、锥孔等）。在机械加工工序中间尚需插入必要的热处理工序，这就决定了主轴加工各主要表面总是循着以下顺序的进行，即粗车f调质 预备热处理）f半精车f精车f 淬火-回火V最终热处理）f粗磨f精磨。综上所述，主轴主要表面的加工顺序安排如下：外圆表面粗加工V以顶尖孔定位）f外圆表面半精加工 V以顶尖孔定位）f钻通 孔V以半精加工过的外圆表面定位）f锥孔粗加工 V以半精加工过的外圆表面定 位，加工后配锥堵）f外圆表面精加工 V以锥堵顶尖孔定位）f锥孔精加工V以 精加工外圆面定位）。当主要表面加工顺序确定后，就要合理地插入非主要表面加工工序。对主轴来 说非主要表面指的是螺孔、键槽、螺纹

15、等。这些表面加工一般不易出现废品， 所以尽量安排在后面工序进行，主要表面加工一旦出了废品，非主要表面就不 需加工了，这样可以避免浪费工时。但这些表面也不能放在主要表面精加工 后，以防在加工非主要表面过程中损伤已精加工过的 对凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、键槽等，都应安排在淬火前加工。非淬 硬表面上螺孔、键槽等一般在外圆精车之后，精磨之前进行加工。主轴螺纹， 因它与主轴支承轴颈之间有一定的同轴度要求，所以螺纹安排在以非淬火 -回火 为最终热处理工序之后的精加工阶段进行，这样半精加工后残余应力所引起的 变形和热处理后的变形，就不会影响螺纹的加工精度。5. CA6140车床主轴加工工艺过程表6-1

16、列出了 CA6140车床主轴的加工工艺过程。生产类型：大批生产；材料牌号： 45 号钢；毛坯种类：模锻件表6-1大批生产CA6140车床主轴工艺过程它戶.序号工序名称工序内容定位基准设备1备料2锻造 模锻 立式精锻机3热处理正火4锯头5铣端面钻中心孔毛坯外圆中心孔机床6粗车外圆顶尖孔多刀半自动车床7热处理调质8车大端各部车大端外圆、短锥、端面及台阶顶尖孔卧式车床9车小端各部仿形车小端各部外圆顶尖孔仿形车床10钻深孔钻&Oslash。48mmS孔两端支承轴颈深孔钻床11车小端锥孔车小端锥孔 配1 : 20锥堵，涂色法检查接触率50%两端支承轴颈卧式车床12车大端锥孔车大端锥孔 配莫氏6号

17、锥堵，涂色法检查接触率30%、外短锥及端面 两端支承轴颈卧式车床13钻孔钻大头端面各孔大端内锥孔摇臂钻床热处理 局部高频淬火&Oslash。90g5、短锥及莫氏6号锥孔） 高频淬火设备15精车外圆精车各外圆并切槽、倒角锥堵顶尖孔数控车床16粗磨外圆粗磨&Oslash。75h5、&Oslash。90g5、&Oslash。105h5外圆锥堵顶尖孔组合外圆磨床17粗磨大端锥孔粗磨大端内锥孔 重配莫氏6号锥堵，涂色法检查接触率40%前支承轴颈及&Oslash。75h5外圆内圆磨床18铣花键 铣&Oslash。89f6 花键锥堵顶尖孔 花键铣床19铣键槽铣

18、 12f9 键槽&Oslash。80h5 及 M115m外圆立式铣床20车螺纹车三处螺纹 与螺母配车）锥堵顶尖孔卧式车床21精磨外圆精磨各外圆及 E、F 两端面锥堵顶尖孔外圆磨床22粗磨外锥面粗磨两处1 : 12外锥面锥堵顶尖孔专用组合磨床23精磨外锥面精磨两处两处1 : 12外锥面、D端面及短锥面锥堵顶尖孔专用组合磨床24精磨大端锥孔精磨大端莫氏6号内锥孔 卸堵，涂色法检查接触率70%前支承轴颈及&Oslash。75h5外圆专用主轴锥孔磨床25钳工端面孔去锐边倒角，去毛刺26检验按图样要求全部检验前支承轴颈及&Oslash。75h5外圆专用检具五、轴类零件的检验1 加

19、工中的检验 自动测量装置，作为辅助装置安装在机床上。这种检验方式能在不影响加工的 情况下，根据测量结果，主动地控制机床的工作过程，如改变进给量，自动补 偿刀具磨损，自动退刀、停车等，使之适应加工条件的变化，防止产生废品， 故又称为主动检验。主动检验属在线检测，即在设备运行，生产不停顿的情况 下，根据信号处理的基本原理，掌握设备运行状况，对生产过程进行预测预报 及必要调整。在线检测在机械制造中的应用越来越广。2加工后的检验单件小批生产中，尺寸精度一般用外径千分尺检验；大批大量生产时，常采用 光滑极限量规检验，长度大而精度高的工件可用比较仪检验。表面粗糙度可用 粗糙度样板进行检验；要求较高时则用光

20、学显微镜或轮廓仪检验。圆度误差可 用千分尺测出的工件同一截面内直径的最大差值之半来确定，也可用千分表借 助 V 形铁来测量，若条件许可，可用圆度仪检验。圆柱度误差通常用千分尺测 出同一轴向剖面内最大与最小值之差的方法来确定。主轴相互位置精度检验一 般以轴两端顶尖孔或工艺锥堵上的顶尖孔为定位基准，在两支承轴颈上方分别 用千分表测量。第二节箱体类零件的加一、箱体零件概箱体类零件通常作为箱体部件装配时的基准零件。它将一些轴、套、轴承和齿 轮等零件装配起来，使其保持正确的相互位置关系，以传递转矩或改变转速来 完成规定的运动。因此，箱体类零件的加工质量对机器的工作精度、使用性能 和寿命都有直接的影响 箱

21、体零件结构特点：多为铸造件，结构复杂，壁薄且不均匀，加工部位多，加工难度大 箱体零件的主要技术要求：轴颈支承孔孔径精度及相互之间的位置精度，定位销孔的精度与孔距精度；主要平面的精度；表面粗糙度等 箱体零件材料及毛坯：箱体零件常选用灰铸铁，汽车、摩托车的曲轴箱选用铝合金作为曲轴箱的主体材料，其毛坯一般采用铸件，因曲轴箱是大批大量生 产，且毛坯的形状复杂，故采用压铸毛坯，镶套与箱体在压铸时铸成一体。压 铸的毛坯精度高，加工余量小，有利于机械加工。为减少毛坯铸造时产生的残 余应力，箱体铸造后应安排人工时效 齿轮毛坯 毛坯的选择取决于齿轮的材料、形状、尺寸、使用条件、生 产批量等因素，常用的毛坯种类油

22、1）铸铁件：用于受力小、无冲击、低速的齿轮；2）棒料：用于尺寸小、结构简单、受力不大的齿轮；3）锻坯：用于高速重载齿轮；4）铸钢坯：用于结构复杂、尺寸较大不宜锻造的齿轮。 齿轮热处理 在齿轮加工工艺过程中，热处理工序的位置安排十分重要，它直接影响齿轮的力学性能及切削加工的难易程度。一般在齿轮加工中有 两种热处理工序：1）毛坯的热处理为了消除锻造和粗加工造成的残余应力、改善齿轮材料内部的金相组织和切削加工性能，在齿轮毛坯加工前后通常安排正火或调质等 预热处理。2）齿面的热处理为了提高齿面硬度、增加齿轮的承载能力和耐磨性而进行的齿面高频淬火、渗碳淬火、氮碳共渗和渗氮等热处理工序。一般安排在滚齿、插

23、齿、剃齿之后，珩齿、磨齿之前。二、圆柱齿轮齿面<形）加工方法1齿轮齿面加工方法的分类按齿面形成的原理不同，齿面加工可以分为两类方法： 成形法 用与被切齿轮齿槽形状相符的成形刀具切出齿面的方法，如铣 齿、拉齿和成型磨齿等 展成法 齿轮刀具与工件按齿轮副的啮合关系作展成运动切出齿面的方 法，工件的齿面由刀具的切削刃包络而成，如滚齿、插齿、剃齿、磨齿和珩齿2圆柱齿轮齿面加工方法选择齿轮齿面的精度要求大多较高，加工工艺复杂，选择加工方案时应综合考虑齿轮的结构、尺寸、材料、精度等级、热处理要求、生产批量及工厂加工条件等。常用的齿面加工方案见表6-3 。表6-3齿面加工方案t R齿面加工方案t R齿

24、轮精度等级t R齿面粗糙度Ra m6.33.2单件修配生产中，加工低精度的外圆柱齿轮、齿条、锥齿轮、蜗轮1.60.4大 批 量 生 产 7 级 内 齿 轮 ，外齿轮拉刀制造复杂，故少用滚87 3.21.6各种批量生产中，加工中等质量外圆柱齿轮及蜗轮插齿1.6各种批量生产中，加工中等质量的内、外圆柱齿轮、多联齿轮及小型齿条滚或插）齿淬火珩齿0.80.4用于齿面淬火的齿轮滚齿剃齿76级0.80.4主要用于大批量生产滚齿剃齿淬火珩齿0.40.2滚插）齿淬火磨齿63级0.40.2用于高精度齿轮的齿面加工，生产率低，成本高滚<插）齿磨齿63级三、圆柱齿轮零件加工工艺过程示例1工艺过程示例圆柱齿轮的

25、加工工艺过程一般应包括以下内容：齿轮毛坯加工、齿面加工、热处理工艺及齿面的精加工。在编制齿轮加工工艺过程中，常因齿轮结构、精度等级、生产批量以及生产环境的不同而采用各种不同的方案。图 6-8 为一直齿圆柱齿轮的简图，表 6-4 列出了该齿轮机械加工工艺过程。从 中可以看出，编制齿轮加工工艺过程大致可划分如下几个阶段：1）齿轮毛坯的形成：锻件、棒料或铸件；2）粗加工：切除较多的余量；3）半精加工：车，滚、插齿面；4）热处理：调质、渗碳淬火、齿面高频淬火等；5）精加工： 精修基准 、精加工齿面 磨、剃、珩、 研齿和抛 光等）。沿用吴拓主编机械制造项目 第 2 版）机械工业出版社 2005 年 9

26、月图 540 ）图68直齿圆柱齿轮7零件图表64 直齿圆柱齿轮加工工艺过程工序号工序名称工序内容定位基准1锻造毛坯锻造2热处理正火3粗车粗车外形、各处留加工余量2mm外圆和端面4精车精车各处，内 孔 至 &Oslash。84.8, 留 磨 削余量0.2mm， 其余至尺寸外圆和端面齿面留 磨 齿 余 量 0.25孔和端面0.3mmA至 尺 寸 < 倒机）滚切内6倒倒角内7钳去8热齿9插至内10磨靠内11孔和端面毛工刺处理面：HRC52键槽尺寸孔和端面A平面磨大端面A孔平面磨削B面端面A12磨内孔磨内孔至&Oslash。85H5内孔和端面A13磨齿齿面磨削内孔和端面A14检验

27、终结检验2齿轮加工工艺过程分析 定位基准的选择 对于齿轮定位基准的选择常因齿轮的结构形状不同， 而有所差异。带轴齿轮主要采用顶尖定位，孔径大时则采用锥堵。顶尖定位的 精度高，且能做到基准统一。带孔齿轮在加工齿面时常采用以下两种定位、夹 紧方式1）以内孔和端面定位即以工件内孔和端面联合定位，确定齿轮中心和轴向位置，并采用面向定位端面的夹紧方式。这种方式可使定位基准、设计基 准、装配基准和测量基准重合，定位精度高，适于批量生产。但对夹具的制造 精度要求较高2）以外圆和端面定位工件和夹具心轴的配合间隙较大，用千分表校正外圆以决定中心的位置，并以端面定位；从另一端面施以夹紧。这种方式因每个 工件都要校

28、正，故生产效率低；它对齿坯的内、外圆同轴度要求高，而对夹具 精度要求不高，故适于单件、小批量生产齿轮毛坯的加工齿面加工前的齿轮毛坯加工，在整个齿轮加工工艺过程中占有很重要的地位，因为齿面加工和检测所用的基准必须在此阶段加工出 来；无论从提高生产率，还是从保证齿轮的加工质量，都必须重视齿轮毛坯的 加工。在齿轮的技术要求中，应注意齿顶圆的尺寸精度要求，因为齿厚的检测是以齿 顶圆为测量基准的，齿顶圆精度太低，必然使所测量出的齿厚值无法正确反映 齿侧间隙的大小。所以，在这一加工过程中应注意下列三个问题:1）当以齿顶圆直径作为测量基准时，应严格控制齿顶圆的尺寸精度;2 ）保证定位端面和定位孔或外圆相互的

29、垂直度；3）提高齿轮内孔的制造精度，减小与夹具心轴的配合间隙。齿端的加工齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺等方式。倒圆、倒尖后的齿轮在换档时容易进人啮合状态，减少撞击现象。倒棱可除去齿 端尖边和毛刺。倒圆时，铣刀高速旋转，并沿圆弧作摆动，加工完一个齿后， 工件退离铣刀，经分度再快速向铣刀靠近加工下一个齿的齿端。齿端加工必须 在齿轮淬火之前进行，通常都在滚 插）齿之后，剃齿之前安排齿端加工。 典型零件的加工工艺 箱体零件加工工艺箱体类零件是机器及其部件的基础件，它将机器及其部件中的轴、轴 承、套和齿轮等零件按一定的相互位置关系装配成一个整体，并按预定传动关 系协调其运动。因此，箱体的加工质

30、量不仅影响其装配精度及运动精度，而且 影响到机器的工作精度、使用性能和寿命。一、箱体类零件功用、结构特点和技术要求（一箱体零件的功用箱体零件是机器及部件的基础件，它将机器及部件中的轴、轴承和齿轮 等零件按一定的相互位置关系装配成一个整体，并按预定传动关系协调其运 动。（二箱体类零件的结构特点箱体的种类很多，其尺寸大小和结构形式随着机器的结构和箱体在机器 中功用的不同有着较大的差异。但从工艺上分析它们仍有许多共同之处，其结 构特点是：1 .外形基本上是由六个或五个平面组成的封闭式多面体，又分成整体 式和组合式两种；2 .结构形状比较复杂。内部常为空腔形，某些部位有“隔墙”，箱体 壁薄且厚薄不均。

31、3 .箱壁上通常都布置有平行孔系或垂直孔系；4 .箱体上的加工面，主要是大量的平面，此外还有许多精度要求较高 的轴承支承孔和精度要求较低的紧固用孔。（三 箱体类零件的技术要求1 .轴承支承孔的尺寸精度和、形状精度、表面粗糙度要求。2 位置精度包括孔系轴线之间的距离尺寸精度和平行度，同一轴线上各孔的同轴度，以及孔端面对孔轴线的垂直度等。3 此外，为满足箱体加工中的定位需要及箱体与机器总装要求，箱体 的装配基准面与加工中的定位基准面应有一定的平面度和表面粗糙度要求；各 支承孔与装配基准面之间应有一定距离尺寸精度的要求。（四箱体类零件的材料和毛坯箱体类零件的材料一般用灰口铸铁，常用的牌号有 HT10

32、A HT4O0毛坯为铸铁件，其铸造方法视铸件精度和生产批量而定。单件小批生产 多用木模手工造型，毛坯精度低，加工余量大。有时也采用钢板焊接方式。大 批生产常用金属模机器造型，毛坯精度较高，加工余量可适当减小。为了消除铸造时形成的内应力，减少变形，保证其加工精度的稳定性， 毛坯铸造后要安排人工时效处理。精度要求高或形状复杂的箱体还应在粗加工 后多加一次人工时效处理，以消除粗加工造成的内应力，进一步提高加工精度 的稳定性。二、箱体零件加工工艺分析（一工艺路线的安排车床主轴箱要求加工的表面很多。在这些加工表面中，平面加工精度比 孔的加工精度容易保证，于是，箱体中主轴孔 主要孔）的加工精度、孔系加工

33、精度就成为工艺关键问题。因此，在工艺路线的安排中应注意三个问题：1.工件的时效处理箱体结构复杂壁厚不均匀，铸造内应力较大。因为内应力会引起变形， 因此铸造后应安排人工时效处理以消除内应力减少变形。一般精度要求的箱 体，可利用粗、精加工工序之间的自然停放和运输时间，得到自然时效的效 果。但自然时效需要的时间较长，否则会影响箱体精度的稳定性。对于特别精密的箱体，在粗加工和精加工工序间还应安排一次人工时 效，迅速充分地消除内应力，提高精度的稳定性。2 .安排加工工艺的顺序时应先面后孔因为平面面积较大定位稳定可靠，有利与简化夹具结构检少安装变形。 从加工难度来看，平面比孔加工容易。先加工批平面，把铸件

34、表面的凹凸不平 和夹砂等缺陷切除，在加工分布在平面上的孔时，对便于孔的加工和保证孔的 加工精度都是有利的。因此，一般均应先加工平面。3 .粗、精加工阶段要分开箱体均为铸件，加工余量较大，而在粗加工中切除的金属较多，因而夹 紧力、切削力都较大，切削热也较多。加之粗加工后，工件内应力重新分布也 会引起工件变形，因此，对加工精度影响较大。为此，把粗精加工分开进行， 有利于把已加工后因为各种原因引起的工件变形充分暴露出来，然后在精加工 中将其消除。（二 定位基准的选择箱体定位基准的选择，直接关系到箱体上各个平面与平面之间，孔与平 面之间，孔与孔之间的尺寸精度和位置精度要求是否能够保证。在选择基准 时，

35、首先要遵守“基准重合”和“基准统一”的原则，同时必须考虑生产批量 的大小，生产设备、特别是夹具的选用等因素。1.粗基准的选择粗基准的作用主要是决定不加工面与加工面的位置关系，以及保证加工面的余量均匀。箱体零件上一般有一个 或几个）主要的大孔，为了保证孔的加工余量 均匀，应以该毛坯孔为粗基准 如主轴箱上的主轴孔）。箱体零件上的不加工面 主要考虑内腔表面，它和加工面之间的距离尺寸有一定的要求，因为箱体中往 往装有齿轮等传动件，它们与不加工的内壁之间的间隙较小，如果加工出的轴 承孔端面与箱体内壁之间的距离尺寸相差太大，就有可能使齿轮安装时与箱体 内壁相碰。从这一要求出发，应选内壁为粗基准。但这将使夹

36、具结构十分复杂，甚至不能实现。考虑到铸造 时内壁与主要孔都是同一个泥心浇注的，因此实际生产中常以孔为主要粗基 准，限制四个自由度，而辅之以内腔或其它毛坯孔为次要基准面，以达到完全 定位的目的。1.1. 精基准的选择箱体零件精基准的选择一般有两种方案：一种是以装配面为精基准。以 车床主轴箱镗孔夹具为例，该夹具如图 9-8所示。它的优点是对于孔与底面的 距离和平行度要求，基准是重合的，没有基准不重合误差，而且箱口向上，观 察和测量、调刀都比较方便。但是在镗削中间壁上的孔时，因为无法安装中间 导向支承，而不得不采用吊架的形式 见图中件3）。这种吊架刚性差，操作不 方便，安装误差大，不易实现自动化，故

37、此方案一般只能适用于无中间孔壁的 简单箱体或批量不大的场合。针对上述采用吊架式中间导向支承的问题，采用箱口向下的安装方式， 以箱体顶面R和顶面上的两个工艺孔为精基准。如图 9-9所示。在镗孔时，因 为中间导向支承直接固定在夹具上，使夹具的刚度提高，有利于保证各支承孔 的尺寸和位置精度。并且工件装卸方便减少了辅助时间，有利于提高生产率。 但是这种定位方式也有不足之处，如箱口向下无法观察和测量中间壁上孔的加 工情况；以顶面和两个工艺孔作为定位基准，要提高顶面和孔的加工要求；加 工基准与装配基准不重合需要进行尺寸链的计算或采用装配时用修刮尾座底板 的办法来保证装配精度。（三主要表面的加工1 .箱体的

38、平面加工箱体平面的粗加工和半精加工常选择刨削和铣削加工。刨削箱体平面的主要特点是：刀具结构简单；机床调整方便；在龙门刨 床上可以用几个刀架，在一次安装工件中，同时加工几个表面，于是，经济地 保证了这些表面的位置精度。箱体平面铣削加工的生产率比刨削高。在成批生产中，常采用铣削加 工。当批量较大时，常在多轴龙门铣床上用几把铣刀同时加工几个平面，即保 证了平面间的位置精度，又提高了生产率。2 .主轴孔的加工因为主轴孔的精度比其它轴孔精度高，表面粗糙度值比其它轴孔小，故 应在其它轴孔加工后再单独进行主轴孔的精加工 或光整加工）。目前机床主轴箱主轴孔的精加工方案有：精镗一浮动镗；金刚镗一珩磨；金刚镗一滚

39、压。上述主轴孔精加工方案中的最终工序所使用的刀具都具有径向“浮动” 性质，这对提高孔的尺寸精度、减小表面粗糙度值是有利的，但不能提高孔的 位置精度。孔的位置精度应由前一工序 或工步）予以保证。从工艺要求上，精镗和半精镗应在不同的设备上进行。若设备条件不 足，也应在半精镗之后，把被夹紧的工件松开，以便使夹紧压力或内应力造成 的工件变形在精镗工序中得以纠正。3 孔系加工车床箱体的孔系，是有位置精度要求的各轴承孔的总和，其中有平行孔 系和同轴孔系两类。平行孔系主要技术要求是各平行孔中心线之间以及孔中心线与基准面 之间的尺寸精度和平行精度根据生产类型的不同，可以在普通镗床上或专用镗 床上加工。单件小批

40、生产箱体时，为保证孔距精度主要采用划线法。为了提高划线 找正的精度，可采用试切法，虽然精度有所提高，但因为划线、试切、测量都 要消耗较多的时间，所以生产率仍很低。坐标法加工孔系，许多工厂在单件小批生产中也广泛采用，特别是在普 通镗床上加装较精密的测量装置 如数显等）后，可以较大地提高其坐标位移精 度。必须指出，采用坐标法加工孔系时，原始孔和加工顺序的选定是很重要 的。因为，各排孔的孔距是靠坐标尺寸保证的。坐标尺寸的积累误差会影响孔 距精度。如果原始孔和孔的假定顺序选择的合理，就可以减少积累误差。成批或大量生产箱体时，加工孔系都采用镗模。孔距精度主要取决于镗 模的精度和安装质量。虽然镗模制造比较

41、复杂，造价较高，但可利用精度不高 的机床加工出精度较高的工件。因此，在某些情况下，小批生产也可考虑使用 镗模加工平行孔系。同轴孔系的主要技术要求是各孔的同轴度精度。成批生产 时，箱体的同轴孔系的同轴度大部分是用镗模保证，单件小批生产中，在普通 镗床上用以下两种方法进行加工：1 ）从箱体一端进行加工力卩工同轴孔系时，出现同轴度误差的主要原因是：当主轴进给时，镗杆在重力作用下，使主轴产生挠度而引起孔的同轴度 误差；当工作台进给时，导轨的直线度误差会影响各孔的同轴度精度。对于箱壁较近的同轴孔，可采用导向套加工同轴孔。对于大型箱体，可 利用镗床后立柱导套支承镗杆。2 ）从箱体两端进行镗孔一般是采用“调

42、头镗”使工件在一次安装下，镗完一端的孔后，将镗床 工作台回转1800,再镗另一端的孔。具体办法是：加工好一端孔后，将工件退 出主轴，使工作台回转1800,用百 千）分表找正已加工孔壁与主轴同轴，即 可加工另一孔。“调头镗”不用夹具和长刀杆，镗杆悬伸长度短，刚性好。但调整比较 麻烦和费时，适合于箱体壁相距较远的同轴孔。轴类零件加工工艺一、轴类零件的功用、结构特点及技术要求轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部 件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由 同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴

43、、阶梯轴、空心轴和曲轴等。轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于 两者之间。轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它 们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作 条件制定，通常有以下几项：（一 尺寸精度起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高 IT5IT7）。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低 IT6IT9 ）。（二 几何形状精度轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、 圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆 表面，应在图纸上标注其允许偏差。（三相互位

44、置精度轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通 常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.010.03mm 高精度轴 如主轴）通常为 0.0010.005mm（四表面粗糙度一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.50.63卩m与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为 Ra0.630.16卩二、轴类零件的毛坯和材料 （一一 轴类零件的毛坯 轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、 锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆 直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加 工的工作量，还可改善机械性能。根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批 生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。（二轴类零件的材料 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并采用不 同的热处理规范 如调质、正火、淬火等），以