机械制造教案

（二）计划（30学时）教学步骤：1、要求学生收集与典型零件加工有关的图书与资料；2、利用多媒体课件或现场教学等手段，讲解典型零件加工方法，了解轴类零件、套筒类零件、箱体类零件的加工工艺；了解机床夹具设计的方法，学会设计一种机床专用夹具。3、案例分析细长轴加工。4、分析了解有关零件图和装配图。教学内容：1、轴类零件加工工艺及常用工艺装备（1）概述1）轴类零件的功用与结构特点轴类零件的作用支撑传动零件；承受载荷；传递扭矩。轴类零件的特点长度大于直径；加工表面为内外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、沟槽等；有一定的回转精度。刚性轴〔L/d《12（10）〕，挠性轴〔L/d》12（10）〕轴类零件的分类光滑轴；阶梯轴；空心轴；异形轴（曲轴、齿轮轴、偏心轴、十字轴、凸轮轴、花键轴）。(2)轴类零件的技术条件、材料和毛坯技术要求主要在以下方面：=1\*GB2⑴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IT5~IT7；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IT6~IT9。=2\*GB2⑵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。=3\*GB2⑶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、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。=4\*GB2⑷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0.2~1.6μm，传动件配合轴颈为0.4~3.2μm。=5\*GB2⑸其他热处理、倒角、倒棱及外观修饰等要求。轴类零件材料常用45钢，中等精度而转速较高的轴可选用40Cr；对高速、重载的轴，选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢；某些大型的、结构复杂的轴才采用铸件（铸钢或球墨铸铁）。轴类毛坯常用圆棒料和锻件，小批量、要求一般用棒料，要求高或批量大用锻件，锻件分自由锻和模锻，自由锻用在单件小批；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、抗弯及抗扭强度。（2）外圆表面的加工方法和加工方案1）外圆表面的车削加工粗车：大的背吃刀量和进给量，切削速度较低；大的主偏角，较小的前角、后角和负值的刃倾角；精度为IT12~IT11，Ra为50~12、5ｕm。半精车：切削用量介于粗车、精车之间，精度为IT10~IT9，Ra为6、3~3、2ｕm。精车：较小的背吃刀量与进给量，切削速度较高；较大的前角、后角和正值的刃倾角；精度为IT8~IT6，Ra为1、6~0、8ｕm。精细车：背吃刀量和进给量极小，切削速度高达150~2000m/min；采用立方氮化硼(CBN)、金刚石作为刀具，所用机床主轴高速回转、刚性高；精度为IT6级以上，Ra为0、4~0、05ｕm；最好加工有色金属。也可以分为：荒车—粗车—半精车—精车—细车2）外圆表面的磨削加工■中心磨削工件有中心支承的外圆磨削·纵向进给磨削（纵向磨法）·横向进给磨削（切入磨法）·同时磨削外圆和端面■工件无中心支承的外圆磨削（无心磨削）效率高，自定位。3）外圆表面的精密加工■高精度磨削使工件的表面粗糙度值在Ra0.16μm以下的磨削工艺称为高精度磨削，它包括精度磨削（Ra0.6~0.06μm）、超精度磨削（Ra0.04~0.02μm）和镜面磨削（Ra〈0.01μm）。■超精加工：使用细粒度的磨条或砂带进行微量磨削的一种精整、光整加工方法。四个阶段：强烈切削阶段、正常切削阶段、微弱切削阶段、自动停止切削阶段低速，加注冷却液，最后无火花，Ra可达0、08~0、01ｕm，但不能提高尺寸精度和形状位置精度。■研磨：是在研具与工件之间加入研磨剂，对工件表面进行精整、光整加工的方法。能提高尺寸精度、形状精度和减小表面粗糙度。研具：铸铁，铜、巴氏合金等。研磨剂：由磨料（刚玉、碳化硅、氮化硼等）、研磨液（煤油、汽油、机油、工业甘油等）和表面活性物质（油酸、硬脂酸等）等组成。研磨余量：0.01~0.02mm。研末分手工研磨和机械研磨两种工艺特点：设备和研具简单、成本低、容易保证质量。不能提高位置精度，生产效率低，可以研磨钢、铸铁、硬质合金、光学玻璃、陶瓷等。IT6~IT4，Ra=0、1~0、008ｕm。■滚压加工·利用淬过火的滚压工具对工件表面施加压力，使其产生塑性变形，金属表面晶格产生畸变，硬度增加，并使表面冷硬和产生残余（压）应力，从而提高零件的承载能力和疲劳强度。峰填谷。可以代替珩磨。·特点：Ra〈5μm，表面清洁,直径余量为0.02~0.03mm；滚压后的形状精度和位置精度主要取决于前道工序；滚压的工件材料一般是塑性材料，并且材料组织要均匀，铸铁件一般不适合滚压加工；滚压加工生产率高。4）外圆表面加工方案的选择表4.1（3）外圆表面加工常用工艺装备1）常用车刀图图10-1■硬质合金焊接式车刀图图10-2表6.1■可转位车刀■数控车刀数控车刀一般分为三类：尖形车刀、圆弧形车刀、成形车刀2）砂轮砂轮是一种用结合剂把磨料粘结起来，经压坯、干燥、焙烧和车整而成的用磨粒进行切削的工具。磨粒、粘结剂和气孔是构成砂轮的三要素。■砂轮的特性·磨料生产中常用的磨料有氧化物系、碳化物系和超硬磨料系三种。其性能和适用范围见表6-6。·粒度粒度是用来表示磨料颗粒大小的。磨粒尺寸大于40μm的磨料，用筛分法决定其粒度号。粒度就是该种颗粒能通过的筛网号，即每英寸(25.4mm)长度上的筛孔数。例如，60#粒度是指磨粒可通过每英寸长度上60个孔眼的筛网。因此，粒度号大称细粒度，小则称粗粒度。磨粒尺寸小于40μm者称微粉，其粒度以微粒尺寸大小来表示，在其前加W（汉语拼音字母）。磨料的粒度号和基本尺寸如表6-7所示。·结合剂结合剂的作用在于将磨料粘结起来，使砂轮具有一定的形状和强度。常用的结合剂有：①陶瓷结合剂；②树脂结合剂；③橡胶结合剂；④金属结合剂。常用结合剂的性能和适用范围见表10-3。·硬度砂轮硬度是指砂轮上的磨粒受力后自砂轮表面脱落的难易程度，也反映磨料与结合剂的粘结强度。砂轮硬，表示磨粒难于脱落；砂轮软，则表示磨粒容易脱落。·组织砂轮的组织表示磨粒、结合剂和孔隙三者的体积比例，也表示砂轮中磨粒排列的紧密程度。磨料在砂轮中所占比例越大，砂轮的组织越紧密，气孔越少；反之，磨料比例越小，组织越疏松，气孔越多。根据磨料在砂轮总体积中所占比例，将砂轮组织划分为紧密、中等、疏松三级，细分为15小级。■砂轮的形状、尺寸及代号■砂轮的选择·磨削钢等韧性材料应选择刚玉类磨料；磨削铸铁、硬质合金等脆性材料应选择碳化硅类磨料。·粗磨时选择粗粒度，精磨时选择细粒度。·薄片砂轮应选择橡胶或树脂结合剂。·工件材料越硬，应选用越软的砂轮；工件材料越软，应选用越硬的砂轮。·砂轮与工件磨削接触面积大时，磨粒参加切削时间较长、易磨损，应选用较软砂轮。·精磨和成形磨削时，为了较长时间保持砂轮廓形，保证磨削表面精度，需选用较硬砂轮。·砂轮为细粒度时，应选硬度较软砂轮，以避免砂轮堵塞。·磨有色金属等软材料，应选软的且疏松的砂轮，以免砂轮堵赛。·成形磨削、精密磨削时应取组织较紧密的砂轮。·工件磨削面积较大时，应选组织疏松的砂轮。3）车床夹具■车床夹具的主要类型安装在滑板或床身上的夹具：用于某些形状不规则和尺寸较大的工件，刀具安装在车床主轴上作旋转运动，夹具作进给运动，相当于镗床安装在车床主轴上的夹具：各种卡盘、顶尖、各种心轴或其它专用夹具。加工时夹具随机床主轴一起旋转，切削刀具作进给运动。三爪自定心卡盘和四爪单动卡盘拨动顶尖心轴式圆盘式角铁式需要注意：适用于形状复杂的大型工件需要平衡配重，防护罩通过过渡盘与主轴头端连接花盘式■车床夹具的设计特点工件均为回转体，夹具随机床主轴一起旋转，因此要求夹具结构紧凑、轮廓尺寸尽可能小、重量尽可能靠近回转轴线，以减少惯性力和回转力矩。设计夹紧装置时一定要注意可靠，安全。夹紧力足够，自锁可靠。夹具与车床主轴的连接方式，根据夹具体径向尺寸的大小，一般有两种方法：①对于径向尺寸D﹤140，或D﹤(2~3)的小型夹具，一般用安装在主轴的锥孔中，并用螺栓拉紧。②对于径向尺寸较大的夹具，一般通过过渡盘与车床主轴前端连接。夹具的悬伸长度L与轮廓尺寸D的比值。转速高，必须考虑平衡、夹紧力大小、元件刚度和强度、操作安全等问题，注意消除不平衡引起的振动现象。比如平衡，用加配合块或减重孔。与机床的联接视具体情况而定，通常有较准确的圆柱孔或圆锥孔夹具带动工件旋转，不允许工件相对主轴位移为使夹具使用安全，应尽可能避免带有尖角或凸出部分，必要时要加防护罩■案例：图6-22、6-234）螺旋夹紧机构结构简单，螺旋升角小，自锁性能好，夹紧力大，ip=75，就相当于一个斜楔。但夹紧行程长，费时。·单个螺旋夹紧机构·螺旋压板夹紧机构（4）典型轴类零件加工工艺分析案例一：图6-1，表6-12案例二：车床主轴的结构特点既是阶梯轴，又是空心轴；是长径比小于12的刚性轴不但传递旋转运动和扭矩，而且是工件或刀具回转精度的基础主要加工表面有内外圆柱面、圆锥面，次要表面有螺纹、花键、沟槽、端面结合孔等机械加工工艺主要是车削、磨削，其次是铣削和钻削特别值得注意的工艺问题有：1)定位基准的选择；2)加工顺序的安排；3)深孔加工；4)热处理变形。车床主轴的功用承受扭转力矩；承受弯曲力矩；保证回转运动精度。车床主轴的设计要求扭转和弯曲刚度高；回转精度高（径向圆跳动、端面圆跳动、回转轴线稳定）；制造精度高：1)结构尺寸及动态特性要好；2)主轴本身及其轴承精度高；3)轴承的结构和润滑；4)齿轮的布置；5)固定件的平衡等。主轴结构的设计要求：1)合理的结构设计；2)足够的刚度；3)有具有一定的尺寸、形状、位置精度和表面质量；4)足够的耐磨性、抗振性及尺寸稳定性5)足够的抗疲劳强度车床主轴技术条件的分析主轴支承轴颈的技术要求支承轴颈是主轴的装配基准，其精度直接影响主轴的回转精度；主轴上各重要表面又以支承轴颈为设计基准，有严格的位置要求；支承轴颈为三支承结构，并且跨度大；支承轴颈采用锥面(1：12)结构，接触率≥70%，可用来调整轴承间隙；中间支承为IT5~IT6，粗糙度Ra≤0.63μm。；支承轴颈圆度误差为0.005mm，径向跳动为0.005mm；其它外圆的圆度要求，误差小于50%尺寸公差，高精度者为5~10%；轴颈与有关表面的同轴度误差应很小。主轴工作表面（锥孔）的技术要求用来安装顶尖或刀具锥柄的；是定心表面；对锥面的尺寸精度、形状精度、粗糙度、接触精度都要求高；轴心线应与支承轴颈同轴；锥孔对轴颈的径向圆跳动近轴端为0.005，离轴端300处为0.01，锥面接触率≥70%，粗糙度Ra≤0.63μm，硬度为HRC48~50。主轴轴端外锥（短锥）的技术要求用来安装卡盘或花盘的；也是定心表面；对锥面的尺寸精度、形状精度、粗糙度、接触精度都要求高；轴心线应与支承轴颈同轴；对支承轴颈的径向圆跳动为0.008；端面圆跳动为0.008；粗糙度Ra≤1.25μm，硬度为HRC45~50。螺纹的技术要求用来固定零件或调整轴承间隙；螺母的端面圆跳动（应≤0.05）会影响轴承的内环轴线倾斜；螺母与轴颈的同轴度误差≤0.025；螺纹精度为6h。主轴各表面的表面层要求要有较高的耐磨性；要有适当的硬度（HRC45以上），以改善其装配工艺性和装配精度；表面粗糙度Ra=0.8~0.2μm。■主轴的机械加工工艺过程主轴加工工艺过程制订的依据主轴的结构；技术要求；生产批量；设备条件。主轴加工工艺过程批量：大批；材料：45钢；毛坯：模锻件工艺过程：分为三个阶段：粗加工：工序1~6半精加工：工序7~13（7为预备）精加工：工序14~26（14为预备）■主轴加工工艺过程分析主轴毛坯的制造方法自由锻件：小批量或单件生产；模锻件：大批量生产。大批量也可采用无缝钢管毛坯。主轴的材料和热处理热处理工序的安排毛坯热处理：去锻造应力，细化晶粒；切削前正火（预备热处理）：改善切削加工性能和机械-物理性能；去锻造应力；半精加工前调质：去应力，改善切削加工性能，提高综合机械性能；精加工前局部高频淬火：提高运动表面耐磨性；精加工后的定性处理：低温时效和水冷处理。加工阶段的划分如前所述，分为三个阶段（粗、半精、精）。鉴于主轴的技术要求高，毛坯为模锻件，加工余量大，精度高，故应分阶段加工；分粗、精加工阶段有利于去应力并可加入热处理；多次切削有利于消除复映误差；粗、精加工二阶段应间隔一定时间；粗、精加工二阶段应分粗、精加工机床进行，合理利用设备，保护机床。定位基准的选择应使定位基准与装配基准重合（两顶尖孔?）；一次安装应多加工几个面；注意零件的主要精度指标：同轴度、圆度、径向跳动；主轴的定位过程较复杂：有顶尖、锥堵、支承表面等作为定位基准。加工顺序的安排和工序的确定三种方案1)粗加工外圆→钻深孔→精加工外圆→粗加工锥孔→精加工锥孔2)粗加工外圆→钻深孔→粗加工锥孔→精加工锥孔→精加工外圆3)粗加工外圆→钻深孔→精加工外圆→精加工外圆→精加工锥孔主轴的工艺路线模锻——正火——铣端面钻中心孔——粗车——调质——半精车——表面淬火（高频淬火）——粗、精磨外圆——粗、精磨圆锥面——磨锥孔——检验安排工序顺序应注意：L1）基准统一——顶尖孔（避免使用锥堵），但深孔是粗加工，不能放在最后。（2）先加工大直径后加工小直径。（3）花键和键槽加工应放在精车之后，粗磨之前。（4）螺纹的加工放在淬火之后的精加工阶段（5）多次检验（必要时探伤）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功用：空心轴加工通孔后，定位基准——顶尖孔被破坏。通孔直径小时，可直接在孔口倒出一60°锥面，代替中心孔；当通孔直径较大时，则要采用锥堵或锥堵心轴。设计锥堵和锥堵心轴时应注意的问题1)一般不中途更换或拆装，以免增加安装误差2)锥堵和锥堵心轴要求两个锥面同轴顶尖孔的研磨研磨的必要性1)顶尖孔是定位基准，对精度和质量有直接影响2)顶尖孔的深度：影响定位轴向位置，因而影响余量分布(批量生产时)3)两顶尖孔同轴度：影响同轴度、影响位置精度4)顶尖孔锥角和圆度误差：直接反映到工件的圆度上5)热处理、切削力、重力等的影响，会损坏顶尖孔的精度6)热处理后和磨削加工前，需要消除误差研磨方法1)用铸铁顶尖研磨；2)用油石或橡胶砂轮夹在车床的卡盘上，用金刚钻研磨；3)用硬质合金顶尖刮研。外圆表面的车削加工车削加工的工艺作用1)粗加工：切除大部分余量；2)半精加工：修整预备热处理后的变形；3)精加工：使磨削前各表面具有一定的同轴度和合理的磨削余量；精加工螺纹及各端面等。车削加工值得考虑的问题1)生产效率；2)工序精度（复映误差）；3)劳动强度。车削加工的设备1)单件、小批：普通车床2)成批生产：液压仿形车床3)大批量生产：液压仿形、多刀半自动车床主轴深孔的加工深孔加工的难点1)刀具细长，刚性差，易振动，易引偏；2)排屑困难；3)钻头散热条件差，冷却困难，易失去切削能力。采取措施1)采用工件旋转、刀具进给的加工方法，使钻头自定中心；2)采用特殊结构的深孔钻；3)预先加工一导向孔，防止引偏；4)采用压力输送切削润滑液，既使冷却充分，又使切屑排出。主轴锥孔的加工主轴锥孔的作用及要求1)主轴锥孔是安装顶尖的定位面；2)主轴支承轴颈及主轴前端短锥的同轴度要求较高。磨削主轴锥孔一般以支承轴颈作为定位基准，有三种安装方式：1)前支承装于中心架，后支承用卡盘装夹2)前、后支承装于两个中心架，用万向节与主轴相联；3)采用专用夹具。剖分轴承、V型夹具、浮动卡头等，使磨头误差及机床振动不影响工件。该夹具由底座、支承架及浮动卡头三部分组成；前、后两支架与底座连成一体；作为工件定位的V形架镶有硬质合金，以提高耐磨性；工件的中心高应与磨头砂轮轴中心等高；后端的浮动卡头装在磨床主轴的锥孔内；工件尾部插入弹性套内；通过弹簧将弹性套（浮动卡头外壳）连同工件向后拉；钢球1压向镶有硬质合金的锥柄3端面，依靠弹簧2的涨力限制工件的轴向窜动；该联接方式只传递扭矩，排除磨头和机床误差对加工精度的干扰。主轴各外圆表面的精加工和光整加工主轴的精加工1)主要采用磨削加工；2)应在热处理之后进行，纠正热处理后的变形；3)磨削加工能达到的精度为IT6，表面粗糙度为Ra0、8~0、2um光整加工的作用及特点1)用于精密主轴上尺寸公差等级为IT5以上或表面粗糙度Ra〈0、1um的加工表面；2)采用很小的切削用量和单位切削力，变形小；3)对上道工序要求高，一般要求，表面无较深的加工痕迹；4)采用浮动的加工方法（自定心）；5)加工余量很小，一般不超过0.02mm。轴类零件的检验检验项目1)表面粗糙度；2)表面硬度；3)尺寸精度；4)相互位置精度；5)表面几何形状精度。检验顺序形状精度→尺寸精度→位置精度检验方法1)硬度：硬度计2)表面粗糙度：触针式表面粗糙度轮廓仪或样板比较法3)锥孔：着色法4)尺寸精度：常规检验仪器（万能量具）5)位置精度：专用检验装置。2、套筒类零件加工工艺及常用工艺装备（1）概述1）套筒类零件的功用与结构特点支承旋转轴，如滑动轴承、导向套、气缸套、液压缸及一般用途的套筒。零件的主要表面为同轴度要求较高的内外圆表面，零件壁的厚度较薄且易变形，零件长度一般大于直径等。2）套筒类零件的主要技术要求、材料和毛坯■套筒类零件的主要技术要求·孔的技术要求一般IT7，精密IT6；Ra1.6~0.16μm，要求高Ra0.04μm。·外圆表面的技术要求IT6~IT7，Ra3.2~0.63μm。·孔与外圆的同轴度要求套筒装入机座后再加工孔，套筒内外圆之间同轴度要求低，最终加工是在装配前完成时则高，一般为0、01~0、05mm。·孔轴线与端面的垂直度要求套筒端面承受载荷，要求高。■套筒类零件的材料与毛坯套筒类零件一般用钢、铸铁、青铜或黄铜制成，有些滑动轴承采用双金属结构。孔经小的，一般选择热轧或冷拉棒料；孔径大的，常采用无缝钢管或带孔的铸件、锻件；大量生产，采用冷挤压和粉末冶金。（2）内孔表面加工方法和加工方案1）钻孔用钻头在工件实体部位加工孔称为钻孔。IT13~IT11，Ra50~12.5μm。麻花钻长度较长，钻芯直径小而刚性差，有横刃。在车床上钻孔质量比在钻床上高一点。当钻孔直径大于30毫米时，分两次钻削，第一次钻0.5~0.7d,第二次钻到所需直径。·特点：钻头容易偏斜，孔径容易扩大，孔的表面质量较差，钻削时轴向力大·麻花钻①工作部分，分为切削部分和导向部分。切削部分，钻心，横刃，锋角2ф=118°；导向部分的两条螺旋槽形成钻头的前刀面，也是排屑、容屑和切削液流入的空间。②柄部，d。＜12mm，直柄，d。＞12，锥柄。③颈部。·硬质合金钻头大幅度提高钻削生产效率，分为：整体硬质合金钻头、硬质合金可转位刀片钻头、焊接式硬质合金钻头、可更换硬质合金齿冠钻头。■其它①扁钻扁钻是使用最早的钻孔工具，结构简单、刚度好、成本低、刃磨方便。②中心钻中心钻是用来加工轴类工件中心孔的，有三种结构形式：带护锥中心钻、无护锥中心钻和弧型中心钻。③深孔钻通常把孔深与孔径之比大于5~10倍的孔称为深孔，加工所用的钻头称为深孔钻。深孔钻有很多种，常用的有：外排屑深孔钻、内排屑深孔钻、喷吸钻及套料钻等。2）扩孔扩孔是用扩孔钻对已钻出的孔做进一步加工，以扩大孔径并提高精度和降低表面粗糙度值。IT11~IT10，Ra12.5~6.3μm。可以作为精度要求不高孔的终加工，也可以作为铰削前的预加工。特点：刚性较好，导向性好，切屑条件较好。■锪孔在已加工出的孔上加工圆柱形沉头孔。常见的锪钻有三种：圆柱形沉头孔锪钻(a)、锥形沉头孔锪钻（b）及端面凸台锪钻（c）。3）铰孔铰刀常用来对已有孔作最后精加工，也可对要求精确的孔进行预加工。加工精度可达IT9~IT6级，表面粗糙度Ra3.2~0.2μm。铰孔的余量小，一般粗铰余量取为0．35－0.15mm，精铰取为0．15－0．05mm。铰孔的方式分为机铰和手铰两种，铰削的孔径一般小于ф80。铰刀不仅可加工圆形孔，也可用锥度铰刀加工锥孔。与磨孔和螳孔相比，铰孔生产率高，容易保证孔的精度；但铰孔不能校正孔轴线的位置误差，孔的位置精度应由前工序保证。铰孔不宜加工阶梯孔和盲孔。铰刀一般由高速钢和硬质合金制造，铰刀由工作部分、颈部及柄部组成。工作部分又分为切削部分与校准（修光）部分。铰刀的浮动夹头4）镗孔、车孔镗孔（车孔）是用镗刀（车刀）对已钻出、铸出或缎出孔做进一步的加工。粗镗，IT13~IT12，Ra12.5~6.3μm；半精镗，IT10~IT9，Ra6.3~3.2μm；精镗，IT8~IT7，Ra1.6~0.8μm。■车床车孔图7.10■镗床镗孔·镗床主轴带动刀杆和镗刀旋转，工作台带动工件做纵向进给运动。图7.11a·镗床主轴带动刀杆和镗刀旋转，并做纵向进给运动。图7.11b·镗床平旋盘带动镗刀旋转，工作台带动工件做纵向进给运动。图7.12镗床主要用于镗削大中型支架或箱体的支承孔、内槽和孔的端面；镗床也可用来钻孔、扩孔、铰孔、铣槽和铣平面。图10-13图10-12图10-13图10-12■镗削的工艺特点：适应性强（表7.1），可有效校正原孔的位置误差，镗杆刚性差，易弯曲和振动，生产率低，工人技术要求高。■车床一般用于回转体、小型方体的工件且精度不高的孔，特点是速度快，成本低；缺点是精度低，加工范围小

镗床主要用于加工精度高，形状复杂，从小型到超重形工件的孔，特点是精度高，范围广；

缺点是时间长，成本较高。5）拉削与拉刀■拉孔是一种高生产率的精加工方法，它是用特制的拉刀在拉床上进行的。拉床分卧式拉床和立式拉床两种，以卧式拉床最为常见。下图是在卧式拉床上拉削圆孔的加工示意图。上图表示拉刀刀齿尺寸逐齿增大切下金属的过程。图中af是相邻两刀齿半径上的高度差，即齿升量。齿升量一般根据被加工材料、拉刀类型、拉刀及工件刚性等因素选取，用普通拉刀拉削钢件圆孔时，粗切刀齿的齿升量为0.15－0．03mm／齿，精切刀齿的齿升量为0．005－0.015mm／齿。刀齿切下的切屑落在两齿间的空间内，此空间称为容屑槽。拉刀同时工作的齿数一般应不少于3个，否则拉刀工作不平稳，容易在工件表面产生环状波纹。为了避免产生过大的拉削力而使拉刀断裂，拉刀工作时，同时工作刀齿数一般不应超过6－8个。■圆孔拉刀的结构由下列几个部分组成：头部—夹持刀具、传递动力的部分；颈部—联接头部与其后各部分，也是打标记的地方；过渡锥部—使拉刀前导部易于进入工件孔中，起对准中心作用；前导部—工件以前导部定位进行切削；切削部—担负切削工作，包括粗切齿、过渡齿与精切齿三部分；校准部—校准和刮光已加工表面；后导部—在拉刀工作即将结束时，由后导部继续支承住工件，防止因工件下垂而损坏刀齿和碰伤已加工表面；支承部—当拉刀又长又重时，为防止拉刀因自重下垂，增设支承部，由它将拉刀支承在滑动托架上，托架与拉刀一起移动。拉刀切削部分的几何参数有：齿升量af、齿距P、刃带宽度、前角、后角。■拉削的工艺特征及应用范围·拉刀是多刃刀具，在一次拉削行程中就能顺序完成孔的粗加工、精加工和精整、光整加工工作，生产效率高。·拉孔精度主要取决于拉刀的精度，在通常条件下，拉孔精度可达IT9－IT7，表面粗糙度可达Ra1．6－0．4μm。·拉孔时，工件以被加工孔自身定位（拉刀前导部就是工件的定位元件），拉孔不易保证孔与其他表面的相互位置精度；对于那些内外圆表面具有同轴度要求的回转体零件的加工，往往都是先拉孔，然后以孔为定位基准加工其他表面。·拉刀不仅能加工圆孔，而且还可以加工成形孔，花键孔。·拉刀是定尺寸刀具，形状复杂、价格昂贵，不适合于加工大孔。■拉孔常用在大批大量生产中加工孔径为φ10－80mm、孔深不超过孔径5倍的中小零件上的通孔。6）磨孔尺寸公差等级为T8-IT6，粗糙度值为Ra0.8～0.4um。可在内圆磨床或万能外圆磨床上进行。由于内圆磨削的工作条件必外圆磨削差，故内圆磨削有如下特点：①磨孔用的砂轮直径受到工件孔径的限制。约为孔径的0.5～0.9倍，砂轮直径小则磨耗快，因此经常需要修整和更换，增加了辅助时间。②由于选择直径较小的砂轮，磨削时要达到砂轮圆周速度25～30m/s是很困难的。因此，磨削速度比外圆磨削速度低的多，故孔的表面质量较低，生产效率也不高。近些年来已制成有100000r/min的风动磨头，以便磨削1～2mm直径的孔。③砂轮轴的直径受到孔径和长度的限制，又是悬臂安装，故刚性差，容易弯曲和变形，产生内圆磨削砂轮轴的偏移，从而影响加工精度和表面质量。④砂轮与孔的接触面积大，单位面积压力小，砂粒不易脱落，砂轮显得硬，工件易发生烧伤，故应选用较软的砂轮。⑤切削液不易进入磨削区，排屑较困难，磨屑易积集在磨粒间的空隙中，容易堵塞砂轮，影响砂轮的切削性能。⑥磨削时，砂轮与孔的接触长度经常改变。当砂轮有一部分超出孔外时，其接触长度较短，切削力较小，砂轮主轴所产生的压移量比磨削孔的中部时为小，此时被磨去的金属层较多，从而形成“喇叭口”。为了减小或消除其误差，加工时应控制砂轮超出孔外的长度不大于1/2～1/3砂轮宽度。7）孔的精密加工■精细镗孔高速精细镗也称金刚镗，广泛应用于不适宜用于内圆磨削加工的各种结构零件的精密孔，例如发动机的气缸孔、连杆孔，活塞销孔以及变速箱的主轴孔等。由于高速精细镗切削速度高和切屑截面很小，因而切削力非常小，这就保证了加工过程中工艺系统弹性变形小，故可获得较高的加工精度和表面质量，孔径精度可达IT6～IT7级，表面粗糙度可达Ra0.4～0.02um。孔径在15～100mm范围内，尺寸误差可保持在5～8um以内，还能获得较高的孔轴心线的位置精度。为保证加工质量，高速精细镗常分预、终两次进给。高速精细镗要求机床精度高、刚性好、传动平稳、能实现微量进给。一般采用硬质合金刀具，主要特点是主偏角较大(45°～90°)，刀尖圆弧半径较小，故径向切削力小，有利于减小变形和振动。当要求表面粗糙度小于Ra0.08um时，须使用金刚石刀具。金刚石刀具主要适用于铜、铝等有色金属及其合金的精密加工。■珩磨·珩磨原理及珩磨头珩磨是利用带有磨条（油石）的珩磨头对孔进行精整、光整加工的方法。珩磨时，工件固定不动，珩磨头由机床主轴带动旋转并作往复直线运动。在相对运动过程中，磨条以一定压力作用于工件表面，从工件表面上切除一层极薄的材料，其切削轨迹是交叉的网纹。为使砂条磨粒的运动轨迹不重复，珩磨头回转运动的每分钟转数与珩磨头每分钟往复行程数应互成质数。·珩磨的工艺特点及应用范围①珩磨能获得较高的尺寸精度和形状精度，加工精度为IT7～IT6级，孔的圆度和圆柱度误差可控制在3～5μm的范围之内，但珩磨不能提高被加工孔的位置精度。②珩磨能获得较高的表面质量，表面粗糙度Ra为0.2～0.025μm，表层金属的变质缺陷层深度极微（2.5～25μm）。③与磨削速度相比，珩磨头的圆周速度虽不高，但由于砂条与工件的接触面积大，往复速度相对较高，所以珩磨仍有较高的生产率。珩磨在大批大量生产中广泛用于发动机缸孔及各种液压装置中精密孔的加工，孔径范围一般为φ5～500㎜或更大，并可加工长径比大于10的深孔。但珩磨不适用于加工塑性较大的有色金属工件上的孔，也不能加工带键槽的孔、花键孔等断续表面。■研磨尺寸公差IT6~IT5，表面粗糙度Ra0.1~0.008μm，孔的圆度和圆柱度也相应提高。研具材料、研磨剂、研磨余量与研磨外圆类似。■滚压孔的滚压加工原理与滚压外圆相同。滚压代替珩磨，效果较好。尺寸精度在0.01mm以内，表面粗糙度Ra0.16μm或更小，表面硬化耐磨，生产效率比珩磨高。铸件不太适用，淬硬的套筒也不宜滚压加工。8）孔加工方案的选择表4-2考虑零件的结构形状、尺寸大小、材料、热处理要求、生产材料等。（3）钻夹具（钻模）■钻床类夹具的种类及其构造这类夹具主要是用来保证被加工孔的位置精度还可用于某些镗床、组合机床上钻床夹具的种类繁多，根据被加工孔的分布情况和钻模板的特点，一般分为固定式、回转式、移动式、翻转式、复盖式和滑柱式等几种类型。回转式钻模（有分度装置）还可以称为固定模板式覆盖式盖式翻转式滑柱式钻模还可以采用其它动力装置，如气动、液压等。滑柱式钻模具有结构简单、操作迅速方便、自锁可靠、其结构已通用化等优点，广泛用于成批生产和大量生产中。模具也用类似结构。■钻床夹具的设计钻床夹具的设计主要考虑钻套的设计。钻套是用来引导钻头、扩孔钻、铰刀等孔加工刀具，加强刀具刚度，并保证所加工的孔和工件其它表面有准确的相对位置，防止刀具在加工中发生偏斜，还可以提高形状精度和尺寸精度。钻套按结构和使用特点可分为以下四类固定钻套可换钻套快换钻套特殊钻套钻套内孔的基本尺寸及公差配合的选择H、h不要太大或太小。■钻模板的类型图7.34·固定式钻模板·铰链式钻模板■案例1：实训室的两个钻床夹具案例2：图7.35■加授斜楔夹紧机构工作原理：利用楔块的斜面将楔块的推力转变为夹紧力，从而夹紧工件夹紧力的大小：夹持原则：楔块夹紧工件后应能自锁，α≤φ1+φ2为自锁条件一般钢铁的摩擦系数为0.1~0.15，取φ1=φ2=5~7°，故α≤10~14°为了安全可靠，取α=5~7°夹紧特点：结构简单，有增力作用。一般扩力比Q/F≈3。楔块夹紧行程小，增大行程会使自锁性能变差操作不便，夹紧和松开均需敲击楔块材料：通常用20钢渗碳，淬硬58~62HRC偏心轮、凸轮、螺钉为楔块的变种偏心夹紧机构工作原理：利用转动中心与几何中心偏移的圆盘或轴作为夹紧元件夹紧特点：结构简单，制造方便夹紧迅速，操作灵活行程小，增力小，ip=12~13,自锁能力差适合夹紧力小、振动小的场合自锁条件：D/e≥14~20（4）典型套筒零件加工工艺分析1）套筒类零件的结构特点及工艺分析可以分为短套筒和长套筒。案例：液压缸长套筒液压缸的材料一般有铸铁和无缝钢管两种。图7.2表7.2液压缸加工工艺过程2）套筒类零件加工中的主要工艺问题■保证相互位置精度三种工艺方案：在一次安装中加工内外圆表面与端面；分几次安装，先加工孔，然后以孔为定位基准加工外圆表面；分几次安装，先加工外圆，然后以外圆表面为定位基准加工内孔。■防止变形的方法·减小夹紧力对变形的影响①夹紧力分布在较大面积②采用轴向夹紧工件的夹具③在工件上做出加强刚性的辅助凸边，加工时采用特殊结构的卡爪夹紧，加工结束时将凸边切去。图7.37·减少切削力对变形的影响①减小径向力，通常可借助增大刀具的主偏角来达到。②内外表面同时加工，使径向切削力相互抵消。③粗、精加工分开进行，使粗加工时产生的变形能在精加工中得到纠正。·减少热变形引起的误差粗精加工留有冷却时间，加注切削液。3、箱体类零件加工工艺及常用工艺装备（1）概述1）箱体类零件的功用及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。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。2）箱体类零件的主要技术要求、材料和毛坯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。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)；主轴孔尺寸精度为IT6级，其余孔为IT6~IT7级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。同一轴线上各孔的同轴度误差；孔端面对轴线垂直度误差。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相互垂直；2)平面度、垂直度公差等级为5级。表面粗糙度影响连接面的配合性质或接触刚度主轴孔为Ra0．4μm，其它各纵向孔为Ra1．6μm，孔的端面为Ra3．2μm；装配基准面和定位基准面为Ra0．63~2．5μm，其它平面则为Ra2．5~10μm。箱体的材料及毛坯材料一般选HT200~400；因为灰铸铁成本低，耐磨性、可铸性、可切削性和阻尼特性好；钢材焊接、铸钢；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。（2）平面加工方法和平面加工方案1）刨削IT9~IT7，Ra12.5~1.6μm。刨削的主运动是变速的往复运动，加工狭长平面如沟、槽，单件小批生产。用宽刃刀精刨可代替刮研。2）铣削IT9~IT7，Ra12.5~0.63μm。·多刀可同时加工，可保证平面间的相互位置精度，生产效率高，适用于中批量以上的生产。·可以铣削平面、沟槽、弧形面、螺旋槽、凸轮和特形面。·铣削的主运动是铣刀的旋转运动，进给运动是工件的直线运动。·铣削的工艺特点：生产效率高但不稳定，断续切削，半封闭切削。·铣削用量要素：铣削速度、进给量、铣削深度、铣削宽度图8.4·铣削方式及其合理选用周铣:图8.5①.逆铣:铣刀的旋转方向和工件的进给方向相反。特点:切削厚度从零逐渐增大，有挤压、滑行，加速刀具后刀面磨损,工件的表面粗糙度高，工件夹持不稳，工作台易振动。

②.顺铣:铣刀的旋转方向和工件的进给方向相同。特点:刀齿的切削厚度从最大开始，避免了挤压、滑行现象，提高刀具耐用度，保证工件夹持稳固，若铣床工作台丝杠与螺母之间有间隙，则会造成工作台窜动，使铣削进给量不匀，易打刀。端铣:图8.6常用加工平面①

对称端铣②不对称逆铣③不对称顺铣·铣削用量的选择在工艺系统刚性允许的条件下，首先应尽可能选择较大的铣削深度ap和铣削宽度ac，其次选择较大的每齿进给量fz，最后根据所选定的耐用度计算铣削速度Vc。·铣刀的选择表8.2、8.33）磨削IT7~IT5，Ra1.6~0.2μm。加工质量比刨和铣都高，可以加工淬硬材料。·周磨图8.7a砂轮的工作表面是圆周表面，磨削时砂轮与工件接触面积小，发热小、散热快、排屑与冷却条件好，可以获得较高的加工精度和表面质量，生产率较低。·端磨图8.7b砂轮的工作表面是端面，磨削时磨头伸出长度短，刚性好，磨头又主要承受轴向力，弯曲变形小，因此可采用较大的磨削用量，砂轮与工件接触面积大，同时参加磨削的磨粒多，故生产效率高，但散热与冷却条件差，且砂轮端面沿径向各点圆周速度不等而产生磨损不均匀，故磨削精度较低。1）横向磨削法横向磨削法如图3a所示。这种磨削法是当工作台每次纵向行程终了时，磨头作一次横向进给。等到工件表面上第一层金属磨削完毕，砂轮按预选磨削深度作一次垂直进给，接着照上述过程逐层磨削，直至把全部余量磨去，使工件达到所需尺寸。粗磨时，应选较大垂直进给量和横向进给量，精磨时则两者均应选较小值。这种方法适用于磨削宽长工件，也适用于相同小件按序排列集合磨削。2）深度磨削法深度磨削法如图3b所示。这种磨削法的纵向进给量较小，砂轮只作两次垂直进给，第一次垂直进给量等于全部粗磨余量，当工作台纵向行程终了时．将砂轮横向移动3／4～4／5的砂轮宽度，直到将工件整个表面的粗磨余量磨完为止。第二次垂直进给量等于精磨余量。其磨削过程与横向磨削法相同。

这种方法由于垂直进给次数少，生产率较高，且加工质量也有保证。但磨削抗力大，仅适用在动力大、刚性好的磨床上磨较大的工件。3）阶梯磨削法如图3c所示，阶梯磨削法是按工件余量的大小，将砂轮修整成阶梯形，使其在一次垂直进给中磨去全部余量。用于粗磨的各阶梯宽度和磨削深度都应相同，而其精磨阶梯的宽度则应大于砂轮宽度的1／2，磨削深度等于精磨余量(0.03～0.05mm)。磨削时横向进给量应小些。

由于磨削用量分配在各段阶梯的轮面上，各段轮面的磨粒受力均匀，磨损也均匀，能较多地发挥砂轮的磨削性能。但砂轮修整工作较为麻烦．应用上受到一定限制。4）平面的光整加工对于尺寸精度和表面粗糙度要求很高的零件，一般都要进行光整加工。■研磨IT5，Ra0.1~0.006μm。分为干研磨、湿研磨、软磨粒研磨。■刮研IT7以上，Ra0.8~0.1μm。刮研后，形成具有润滑油膜的滑动面，提高接触刚度，粗刮1~2点/c㎡,半精刮2~3点/c㎡，精刮3~4点/c㎡，劳动强度大，生产率低，用于单件小批、维修。■其它：超精加工、抛光抛光利用柔性抛光工具和磨料颗粒或其他抛光介质对工件表面进行的修饰加工。抛光不能提高工件的尺寸精度或几何形状精度，而是以得到光滑表面或镜面光泽为目的，有时也用以消除光泽（消光）。通常以抛光轮作为抛光工具。抛光轮一般用多层帆布、毛毡或皮革叠制而成，两侧用金属圆板夹紧，其轮缘涂敷由微粉磨料和油脂等均匀混合而成的抛光剂。抛光时，高速旋转的抛光轮（圆周速度在20米／秒以上）压向工件，使磨料对工件表面产生滚压和微量切削，从而获得光亮的加工表面，表面粗糙度一般可达Ra0.63～0.01微米;当采用非油脂性的消光抛光剂时，可对光亮表面消光以改善外观。大批量生产轴承钢球时，常采用滚筒抛光的方法。粗抛时将大量钢球、石灰和磨料放在倾斜的罐状滚筒中，滚筒转动时，使钢球与磨料等在筒内随机地滚动碰撞以达到去除表面凸锋而减小表面粗糙度的目的，可去除0.01毫米左右的余量。精抛时在木桶中装入钢球和毛皮碎块，连续转动数小时可得到耀眼光亮的表面。精密线纹尺的抛光是将加工表面浸在抛光液中进行的，抛光液由粒度为W5～W0.5的氧化铬微粉和乳化液混合而成。抛光轮采用材质匀细经脱脂处理的木材或特制的细毛毡制成，其运动轨迹为均匀稠密的网状，抛光后的表面粗糙度不大于Ra0.01微米，在放大40倍的显微镜下观察不到任何表面缺陷。此外还有电解抛光等方法。5）平面加工方案的选择表4.13（3）铣削加工常用工艺装备1）铣削刀具■按齿背形式分为尖齿铣刀和铲齿铣刀两大类。尖齿铣刀的齿背经铣制而成，并在切削刃后磨出一窄后刀面，用钝后仅需重磨该后刀面（图a)。与铲齿铣刀相比，尖齿铣刀使用寿命较长，加工表面质量较好，对于切削刃为简单直线或螺旋线的铣刀，刃磨很方便，故使用广泛，加工平面及沟槽的铣刀一般都设计成尖齿的。铲齿铣刀的后刀面是铲制而成的，用钝后重磨前刀面（图b)。当铣刀切削刃为复杂廓形时，可保证铣刀在重磨后廓形不变。目前多数成形铣刀为铲齿铣刀，它比尖齿成形铣刀容易制造，重磨简单。■圆柱形铣刀圆柱铣刀如图所示，切削刃呈螺旋状分布在圆柱表面上，两端面无切削刃。常用来在卧式铣床上加工平面，多用高速钢整体制造，也可以镶焊硬质合金刀条。■端面铣刀端面铣刀切削刃分布在铣刀端面上。切削时，铣刀轴线垂直于被加工表面，多用于立式铣床上加工平面。端铣刀多采用硬质合金刀齿，故生产效率较高。机夹式硬质合金端面铣刀图8.9可转位端面铣刀图8.10■三面刃铣刀■立铣刀■键槽铣刀■模具铣刀或图8.14■锯片铣刀■其它还有角度铣刀、成形铣刀、T形槽铣刀、燕尾槽铣刀、仿形铣用的指形铣刀等，2）铣床夹具■铣床夹具的主要类型：直线进给式铣床夹具，这类夹具在铣削过程中随铣床工作台作直线进给运动；圆周进给式铣床夹具，这类夹具常用于具有回转工作台的铣床上，工件连同夹具随工作台作连续、缓慢地回转进给运动，不需要停车就可装卸工件。■专用铣床夹具的结构分析案例1：图8.15、8.16、8.17、8.18案例2：·铣床夹具的构造：主要由夹具体、定位板、夹紧机构、对刀块、定向键等组成。·铣床夹具的设计：铣床夹具的安装：主要依靠定向键和百分表校正来提高安装精度。定位键的结构尺寸已标准化，应按铣床工作台的T形槽尺寸选定，它和夹具底座以及工作台T形槽的配合为H7/h6、H8/h8。两定位键的距离应力求最大。铣床夹具的对刀装置：由对刀块、（平、圆）塞尺等组成3）联动夹紧装置多位（联动）夹紧机构是操作一个手柄或用一个动力装置在几个夹紧位置上同时夹紧一个工件（单件联动夹紧）或夹紧几个工件（多件联动夹紧）的夹紧机构。单件多位（联动）夹紧机构多件多位（联动）夹紧机构设计多位夹紧机构应注意的问题夹紧元件必须为浮动、可调节的联动零件，以保证同时均匀夹紧和同时松开夹紧力方向应与定位方式和加工方法相适应应保证每一工件都有足够的夹紧力夹紧元件和传力零件应有足够的刚性，保证传力均匀（4）箱体孔系加工及常用工艺装备1）箱体零件孔系加工■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，逐个加工或同时加工同一轴线上的几个孔，单件小批同轴线的孔的直径大小从两边向中间递减，大批量时应避免中间隔壁上的孔径大于外壁上的孔径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。■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。找正法单件小批生产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。生产率低，孔距精度±0.5。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。孔距精度±0.3。样板找正法——利用精度很高的样板确定孔的加工位置。“形状精度”高、“粗糙度”细，“尺寸精度”可不高。样板上的孔要大一点，孔距精度±0.05，样板成本低，仅为镗模成本的1/9~1/7，单间小批的大型箱体加工常用此法。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。坐标法坐标法镗孔是在普通卧式镗床、坐标镗床或数控镗铣床等设备上，借助于测量装置，调整机床主轴与工件在水平和垂直方向的相对位置，来保证孔距精度的一种镗孔方法。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)关键在于基准孔和镗孔顺序的选择主轴孔为坐标原点，计算。在选择原始孔和考虑镗孔顺序时，要把有孔距精度要求的两孔的加工顺序紧紧地放在一起，以减少坐标尺寸的累积误差对孔距精度的影响；同时应尽量避免因主轴箱和工作台的多次往返移动而由间隙造成对定位精度的影响。此外选择的原始孔应有较高的加工精度和较细的表面粗糙度，以保证加工过程中检验镗床主轴相对于坐标原点位置的准确性。4)适用于小批量生产同轴孔系的加工成批生产采用镗模加工；单件小批生产依靠以下方法：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；还有心棒与百分表找正。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。2）镗床夹具的设计要点■镗套的结构选择镗套与镗杆及衬套等的配合选择要注意，过紧，容易研坏或咬死；过松，间隙大，精度低。固定式镗套固定式镗套图2与快换钻套结构相似，加工时镗套不随镗杆转动。A型不带油杆和油槽，靠镗杆上开油槽润滑；B型则带油杯和没槽，使镗套和镗杆之间能充分的润滑，从而减少镗套磨损。固定式镗套优点是外形尺寸小，结构简单，精度高。但镗杆在镗套中既有转动又有相对移动，使镗套容易磨损，因此只适用于低速镗孔。回转式镗套回转式镗套3随镗杆一起转动，镗杆与镗套之间只有相对移动而无相对转动，大大减少了镗套磨损，也不会因摩擦发热而“卡死”。因此，它适合于高速镗孔。■镗套的布置形式单支承后引导当D<60mm时，常将镗套布置在刀具加工部位的后方（即机床主轴和工件之间）。当加工L<D的通孔或小型箱体的盲孔时，应采用如图8-53b所示的布置方式(d>D)，这种方式刀杆刚性很大，加工精度高，且用于立镗时无切屑落入镗套；当加工L>(1～1.25)D的通孔和盲孔时，应采用如图8-53c所示的布置方式(d<D)，这种方式使刀具与镗套的垂直距离h大大减少，提高了刀具的刚度。单支承前引导当镗削直径D>60mm，且L/D<1的通孔或小型箱体上单向排列的同轴线通孔时，常将镗套（及其支架）布置在刀具加工部位的前方，如图8-53a所示。这种方式便于在加工中进行观察和测量，特别适合锪平面或攻螺纹的工序，其缺点是切屑易带入镗套中。双支承前后引导如图8-54a所示，导向支架分别装在工件两侧。当镗长度L>1.5D的通孔，且加工孔径较大，或排列在同一轴线上的几个孔，并且其位置精度也要求较高时，宜采用“双支承前后引导”。这种方式的缺点是镗杆较长、刚性差、更换刀具不方便。图中的后引导是采用内滚式镗套，前引导采用的是外滚式镗套。双支承后引导当在某些情况下，因条件限制不能使用前后双引导时，可在刀具后方布置两个镗套，如图8-54b所示。这种布置方式装卸工件方便，更换镗杆容易，便于观察和测量，较多应用于大批生产中。由于镗杆在受切削力时呈悬臂状，为了提高刀具的刚度，一般镗杆外伸端应满足L1<5d。不论单面双支承还是双面单支承，布置的两镗套一定要同轴，且镗杆与机床主轴之间应采用浮动连接。（5）典型箱体零件加工工艺分析1）箱体类零件加工工艺过程及其分析■主轴箱加工工艺过程图8.1表8－4某主轴箱小批生产工艺过程序号工序内容定位基准10铸造20时效30油漆40划线：考虑主轴孔有加工余量，并尽量均匀。划C、A及E、D面加工线50粗、精加工顶面A按线找正60粗、精加工B、C面及侧面DB、C面70粗、精加工两端面E、FB、C面80粗、半精加工各纵向孔B、C面90精加工各纵向孔B、C面100粗、精加工横向孔B、C面110加工螺孔各次要孔120清洗去毛刺130检验表8－5某主轴箱大批生产工艺过程序号工序内容定位基准10铸造20时效30油漆40铣顶面AI孔与Ⅱ孔50钻、扩、铰2-?8H7工艺孔顶面A及外形60铣两端面E、F及前面D顶面A及两工艺孔70铣导轨面B、C顶面A及两工艺孔80磨顶面A导轨面B、C90粗镗各纵向孔顶面A及两工艺孔100精镗各纵向孔顶面A及两工艺孔110精镗主轴孔I顶面A及两工艺孔120加工横向孔及各面上的次要孔130磨B、C导轨面及前面D顶面A及两工艺孔140将2-?8H7及4-?7.8mm均扩钻至?8.5mm，攻6-M10150清洗、去毛刺、倒角160检验■箱体类零件加工工艺分析主要表面加工方法的选择·箱体平面的加工方法主要平面的加工，对于中、小件，一般在牛头刨床或普通铣床上进行。对于大件，一般在龙门刨床或龙门铣床上进行。刨削的刀具结构简单，机床成本低，调整方便，但生产率低；在大批、大量生产时，多采用铣削；当生产批量大且精度又较高时可采用磨削。单件小批生产精度较高的平面时，除一些高精度的箱体仍需手工刮研外，一般采用宽刃精刨。当生产批量较大或为保证平面间的相互位置精度，可采用组合铣削和组合磨削，如图8-68所示。·箱体支承孔的加工，对于直径小于ф50mm的孔，一般不铸出，可采用钻－扩(或半精镗)－铰(或精镗)的方案。对于已铸出的孔，可采用粗镗－半精镗－精镗(用浮动镗刀片)的方案。由于主轴轴承孔精度和表面质量要求比其余轴孔高，所以，在精镗后，还要用浮动镗刀片进行精细镗。对于箱体上的高精度孔，最后精加工工序也可采用珩磨、滚压等工艺方法。拟定工艺过程的原则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。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定位基准的选择粗基准的选择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；优点：基准重合，便于观察，便于加注切削液，便于测量；缺点：吊架刚性差，装卸不方便，生产率低，加工精度不稳定。2)大批大量生产则采用一面双孔作定位基准。缺点：基准不重合，不便于观察，不便于加注切削液，不便于测量；优点：导向支架刚性高，采用了定向刀具和自动设备，加工稳定，精度高。2）分离式齿轮箱体加工工艺过程及其分析为什么最先加工的是箱盖和箱座的对合面？（三）决策（1学时）教学步骤：1、检查学生对基本概念掌握的情况，对不足之处提出改进意见；2、学生按照教师意见作进一步的改进。（四）实施（19学时）教学步骤：1、画出零件图和毛坯图2、编制工艺文件，画出工艺过程卡片、工序卡片，画出工序图，并标上有关尺寸精度、形状精度、位置精度和粗糙度等，填写有关切削用量、工时定额、工艺装备等内容。根据工艺过程要求，设计某一工序的专用夹具。4、写出有关设计的说明。5、学生按规定编制零件的加工工艺，教师给予指导并督促。项目设计指导书一、设计的目的学生在设计中，要综合运用所学的机械知识，针对一个零件编制一份工艺规程文件。通过本次设计，学生将在下述几方面得到锻炼：1、能熟练运用课程中的基本理论，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线合理安排等问题，提高综合应用所学知识，分析解决实际问题的能力；2、达到设计一般零件工艺规程的能力；3、学会使用手册及图表资料。掌握与设计有关的各种资料的名称出处，能够做到手到拿来，熟练运用。二、设计的要求1、设计题目一律定为：制订****零件的机械加工工艺。生产纲领为中批或大批量生产。题目由学生和指导教师共同选定。2、设计的要求包括以下几个部分：1）绘制毛坯图：一张；2）机械加工工艺过程卡片（包括一张工艺过程卡片和数张工序卡片）：一份；3）绘制一张夹具示意图4）设计说明书：一份。三、设计内容、步骤及注意事项1、对零件进行工艺分析，画零件图；2、制订零件的机械加工工艺路线：1)选择加工方法；2)制订工艺路线；3)选择工艺基准；4）选择机床及工、夹、量、辅、刃具；5）加工余量及工序间尺寸与公差的确定；6）切削用量的确定及基本工时的估算；7）画毛坯图；8）绘制零件的机械加工工艺卡片。将前述各项内容以及各工序加工简图，一并填入规定的工序卡片上。对工序简图的要求：①画工序简图，其位置应符合工件加工时的状态，这样表示比较直观。②简图可按比例缩小，并尽量用较少的投影绘出。③简图中要标出定位、夹紧、加工面。加工表面用粗实线表示。对定位、夹紧表面应以规定的符号标明。最后应标明各加工表面加工后的尺寸、公差及表面粗糙度。④工序简图中的定位、夹紧表面采用的符号参见教材。3、针对一个工序，设计一个夹具，并绘制一张夹具示意图。4、编写设计说明书。学生在完成上述全部工作内容后，应将前述全部工作依先后顺序编写成设计说明书一份。编写设计说明书是培养学生总结、归纳设计技术问题的表达能力。因此说明书要求：字迹工整、语言简练、文字通顺。篇幅要求10~15页。说明书的格式应以16开纸书写，四周留有边框，在右边划出25mm的备注栏，并装订成册。说明书内容应当有工艺设计方案的简要分析，比较详细的设计过程以及必要的设计计算。说明书最后应对自己的设计提出评价和改进意见。四、设计的几点要求1、严格遵守学校规章制度，服从指挥。2、查阅资料、互相讨论、独立思考相结合。3、综合运用所学过的专业知识解决实际问题，力争通过设计使自己的能力得到提高。五、设计成绩的评定1、按设计时表现30%和设计效果70%计算成绩。2、学生自己先评定自己，再由有关教师进行评定。3、参加答辩，才能获得优秀成绩。4、学生成绩按四级（优秀、良好、及格和不及格）记分。六、设计指导教师安排（五）检查（1学时）教学步骤：1、学生按照要求完成规定的项目，并自我评价；2、教师对学生完成的项目进行检查，并进行评价。（六）评价（1学时）教学步骤：1．按照项目化教学考核标准（见附件）对学生进行评价；2．对各组情况进行比较并做小结。教学内容可根据实际情况酌情调整，掌握难易程度，并随时补充有关机械制