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1、1第四章第四章典型零件加工典型零件加工本章要点轴类零件的加工轴类零件的加工套筒类零件的加工套筒类零件的加工箱体类零件的加工箱体类零件的加工齿轮类零件的加工齿轮类零件的加工2机械制造工艺学机械制造工艺学第四章第四章 典型零件加工典型零件加工4.1 轴类零件的加工轴类零件的加工34.1.1 4.1.1 轴类零件加工轴类零件加工概述概述n 轴类零件的功用与结构特点轴类零件的功用与结构特点u功用功用支承传动件、传递扭矩或运动、承受载荷，一支承传动件、传递扭矩或运动、承受载荷，一定的回转精度定的回转精度u 结构结构回转体零件，长度大于直径回转体零件，长度大于直径 组成：组成：圆柱面、圆锥面、端面、沟槽、
2、圆弧、螺纹、键圆柱面、圆锥面、端面、沟槽、圆弧、螺纹、键槽、花键、其他表面（槽、花键、其他表面（如横向孔等如横向孔等) ) 分类：光轴、阶梯轴、空心轴、异形轴（曲轴、凸轮轴、分类：光轴、阶梯轴、空心轴、异形轴（曲轴、凸轮轴、偏心轴和花键轴等）偏心轴和花键轴等）图图4-14-1所示。所示。刚性轴（刚性轴（L/d12L/d12） 挠性轴（挠性轴（L/dL/d1212）4图4-1轴的种类4.1.1 4.1.1 轴类零件加工轴类零件加工概述概述5n 轴类零件的主要技术要求轴类零件的主要技术要求轴轴类类零零件件的的重重要要表表面面是是轴轴颈颈和和轴轴肩肩，包包括括配配合合轴轴颈颈( (装装配配传传动动件
3、件) )和和支支承承轴轴颈颈( (装装配配轴轴承承) )。根据零件的使用性能要求，其主要技术要求有：主要技术要求有：u 尺寸精度和几何形状精度尺寸精度和几何形状精度 直径精度通常为IT6IT9,有时可达IT5。 几何形状精度(圆度、圆柱度)应限制在直径公差范围之内。 要求较高时,则应在零件图上专门标注形状公差，取公公差的差的1/2，1/4 。4.1.1 4.1.1 轴类零件加工轴类零件加工概述概述6u 位置精度位置精度普通精度的轴普通精度的轴,配合轴颈相对支承轴颈的径向圆跳动一般为配合轴颈相对支承轴颈的径向圆跳动一般为 0.010.03mm, 高精度的轴为高精度的轴为0.0010.005mm。
4、 端面圆跳动为端面圆跳动为0.0050.01mm。u 表面粗糙度表面粗糙度 一般说来一般说来, ,轴类零件的各加工表面均有表面粗糙度的要求。轴类零件的各加工表面均有表面粗糙度的要求。 支承轴颈的表面粗糙度要求为支承轴颈的表面粗糙度要求为R Ra a0.160.160.8m0.8m。 配合轴颈的表面粗糙度配合轴颈的表面粗糙度R Ra a为为0.630.633.2m3.2m。u 其他技术要求其他技术要求 热热处处理理（表表面面淬淬火火、渗渗碳碳淬淬火火等等），动动平平衡衡，探探伤伤，过过渡渡圆角等。圆角等。4.1.1 4.1.1 轴类零件加工轴类零件加工概述概述7n 轴类零件的材料、毛坯及热处理u
5、 轴类零件的材料轴类零件的材料不重要的轴：普通碳素钢不重要的轴：普通碳素钢Q235、Q255、Q275等，不经热处理；等，不经热处理； 一般轴类零件：一般轴类零件：35、40、45、50钢钢等等，正火、调质、淬火正火、调质、淬火 中等精度而转速较高的轴：中等精度而转速较高的轴：40Cr40Cr等合金结构钢，等合金结构钢，调质和表面淬火调质和表面淬火 精精度度较较高高的的轴轴：可可选选用用轴轴承承钢钢GCr15GCr15和和弹弹簧簧钢钢65Mn65Mn等等，也也可可选选用用球球墨墨铸铸铁铁，调质和表面淬火调质和表面淬火 对对于于高高转转速速、重重载载荷荷条条件件下下工工作作的的轴轴,选选用用20
6、CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢，氮化钢，渗碳淬火或氮化渗碳淬火或氮化 。 结构复杂（曲轴）结构复杂（曲轴）HT400、QT600、QT450、QT400 4.1.1 4.1.1 轴类零件加工轴类零件加工概述概述8u 轴类零件的毛坯轴类零件的毛坯轴类零件最常用的毛坯是圆棒料和锻件 光轴、直径相差不大的阶梯轴，采用圆钢作为毛坯；光轴、直径相差不大的阶梯轴，采用圆钢作为毛坯； 直径相差较大的阶梯轴比较重要的轴，应采用锻件直径相差较大的阶梯轴比较重要的轴，应采用锻件; ; 只只有有某某些些大大型型、结结构构复复杂杂的的异异形形轴轴，可可采采用用球
7、球墨墨铸铸铁铁铸铸件；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,从而获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度,故一一般般比比较较重要的轴重要的轴, ,多采用锻件。多采用锻件。 自由锻造多用于中小批生产自由锻造多用于中小批生产,模锻适用于大批大量生产。模锻适用于大批大量生产。4.1.1 4.1.1 轴类零件加工轴类零件加工概述概述9u 轴类零件的热处理 锻造毛坯在加工前,均需安排正正火火或或退退火火处处理理(含碳量大于(C)=0.5的碳钢和合金钢),以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。 为了获得较好的综合力学性能，常要求调调质质处处理理，一般分两种情况：
8、 (1)毛坯余量大时，调质安排在粗车之后、半精车之前,以便消除粗车时产生的残余应力。(2)毛坯余量小时，调质可安排在粗车之前进行。4.1.1 4.1.1 轴类零件加工轴类零件加工概述概述10 表表面面淬淬火火一般安排在精加工之前，这样可纠正因淬火引起的局部变形。对精度要求高的轴，在局部淬火后或粗磨之后,还需进行低温时效处理(在160油中进行长时间的低温时效)，以保证尺寸的稳定。对于氮化钢(如38GrMoAl)，需在渗渗氮氮之之前前进进行行调调质质和和低低温温时时效效处处理理。对对调调质质的的质质量量要要求求也也很很严严格格，不仅要求调质后索氏体组织要均匀细化，而且要求离表面0.80.10mm层
9、内铁素体含量不超过(C)5，否则会造成氮化脆性而影响其质量。4.1.1 4.1.1 轴类零件加工轴类零件加工概述概述114.1.2 4.1.2 传动轴加工工艺及其分析传动轴加工工艺及其分析如图为减速箱传动轴工作图样。124.1.2 4.1.2 传动轴加工工艺及其分析传动轴加工工艺及其分析134.1.2 4.1.2 传动轴加工工艺及其分析传动轴加工工艺及其分析144.1.2 4.1.2 传动轴加工工艺及其分析传动轴加工工艺及其分析如图为减速箱传动轴工作图样。左图的技术要求：公差都是以轴颈M和N的公共轴线为基准。外圆Q和P径向圆跳动公差为0.02，轴肩H、G和I端面圆跳动公差为0.02。 154.
10、1.2 4.1.2 传动轴加工工艺及其分析传动轴加工工艺及其分析161传动轴工艺分析传动轴工艺分析1) 传动轴的主要表面及其技术要求传动轴的主要表面及其技术要求轴颈M、N、P、Q：IT6;Ra0.8m；P,Q对M,N轴线径向圆跳动公差为0.02mm。轴肩G、H、I：Ra0.8m；均对M,N轴线端面圆跳动公差为0.02mm。螺纹M241-6g：6级精度。键槽8和12：IT9；侧面Ra3.2m；材料40Cr，调质220240HBS。4.1.2 4.1.2 传动轴加工工艺及其分析传动轴加工工艺及其分析172) 工艺方案分析工艺方案分析传动轴大多是回转表面，主要是采用车削和外圆磨削。由于该轴主要表面M
11、,N,P,Q的公差等级较高（IT6），表面粗糙度值较小（Ra0.8m），最终加工应采用磨削。其加工方案：轴颈M、N、P、Q和轴肩G、H、I等主要表面应先车后磨，主要工艺路线为：粗车调质半精车磨削。车、磨均以两端中心孔为定位精基准。两端中心孔可在粗车之前加工出。两段螺纹在半精车阶段车出。两个键槽在磨削之前铣出。毛坯选用60热轧圆钢料。下料粗车调质修研中心孔铣键槽修研中心孔磨削检验3) 工艺过程工艺过程4.1.2 4.1.2 传动轴加工工艺及其分析传动轴加工工艺及其分析184.1.2 4.1.2 传动轴加工工艺及其分析传动轴加工工艺及其分析表4-2194.1.2 4.1.2 传动轴加工工艺及其分析
12、传动轴加工工艺及其分析204.1.2 4.1.2 传动轴加工工艺及其分析传动轴加工工艺及其分析212、划分加工阶段该轴加工划分为三个加工阶段，即粗车（粗车外圆、钻中心孔），半精车（半精车各处外圆、台肩和修研中心孔等），粗精磨各处外圆。各加工阶段大致以热处理为界。3、选择定位基准轴类零件的定位基面，最常用的是两中心孔。轴类零件的定位基面，最常用的是两中心孔。因为轴类零件各外圆表面、螺纹表面的同轴度及端面对轴线的垂直度是相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，采用两中心孔定位就能符合基准重合原则符合基准重合原则。而且由于多数工序都采用中心孔作为定位基面，能最大限度地加工出多
13、个外圆和端面，这也符合基准统一原则也符合基准统一原则。4.1.2 4.1.2 传动轴加工工艺及其分析传动轴加工工艺及其分析224.1.2 4.1.2 传动轴加工工艺及其分析传动轴加工工艺及其分析u 但下列情况不能用两中心孔作为定位基面：但下列情况不能用两中心孔作为定位基面：（1）粗加工外圆时，为提高工件刚度，则采用轴外圆表面为定位基面，或以外圆和中心孔同作定位基面，即一夹一顶。（2）当轴为通孔零件时，在加工过程中，作为定位基面的中心孔因钻出通孔而消失。为了在通孔加工后还能用中心孔作为定位基面，工艺上常采用三种方法。当中心通孔直径较小时，可直接在孔口倒出宽度不大于2mm的60内锥面来代替中心孔；
14、当轴有圆柱孔时，可采用图右所示的锥堵，取1500锥度；当轴孔锥度较小时，取锥堵锥度与工件两端定位孔锥度相同；当轴通孔的锥度较大时，可采用带锥堵的心轴，简称锥堵心轴，如右图b所示。使用锥堵或锥堵心轴时应注意，一般中途不得更换或拆卸，直到精加工完各处加工面，不再使 用中心孔时方能拆卸。 4.1.2 4.1.2 传动轴加工工艺及其分析传动轴加工工艺及其分析244、热处理工序的安排该轴需进行调质处理。它应放在粗加工后，半精加工前进行。如采用锻件毛坯，必须首先安排退火或正火处理。该轴毛坯为热轧钢，可不必进行正火处理。5、加工顺序安排除了应遵循加工顺序安排的一般原则，如先粗后精、先主后次等，还应注意：（1
15、）外圆表面加工顺序应为，先加工大直径外圆 ，然后再加工小直径外圆，以免一开始就降低了工件的刚度。（2）轴上的花键、键槽等表面的加工应在外圆精车或粗磨之后，精磨外圆之前。轴上矩形花键的加工，通常采用铣削和磨削加工，产量大时常用花键滚刀在花键铣床上加工。以外径定心的花键轴，通常只磨削外径键侧，而内径铣出后不必进行磨削，但如经过淬火而使花键扭曲变形过大时，也要对侧面进行磨削加工。以内径定心的花键，其内径和键侧均需进行磨削加工。（3）轴上的螺纹一般有较高的精度，如安排在局部淬火之前进行加工，则淬火后产生的变形会影响螺纹的精度。因此螺纹加工宜安排在工件局部淬火之后进行。该轴的加工工艺过程见表4-24.1
16、.2 4.1.2 传动轴加工工艺及其分析传动轴加工工艺及其分析251.1.主轴的主要技术条件主轴的主要技术条件支承轴颈、是主轴部件的装配基准,它的制造精度直接影响主轴部件的回转精度,故对它提出的要求很高。主轴锥孔安装顶尖和工具锥柄,其中心线必须与支承轴颈的中心线严格同轴,否则会使工件产生圆度和同轴度误差。主轴前端圆锥面、端面是安装卡盘的定位表面。为保证卡盘的定心精度,主轴前端圆锥面与支承轴颈同轴,端面与主轴的回转中心线垂直。主轴上的螺纹是固定与调节轴承间隙的。当螺纹中径对支承轴颈歪斜时会引起锁紧螺母的端面跳动,轴承位置发生变动,引起主轴径向圆跳动。因此对螺纹的要求高。4.1.3 4.1.3 机
17、床主轴加工工艺及其分析机床主轴加工工艺及其分析26图4-2CA6140型车床主轴简图4.1.3 4.1.3 机床主轴加工工艺及其分析机床主轴加工工艺及其分析272.2.加工工艺过程加工工艺过程通过对主轴的技术要求和结构特点进行深入分析,根据生产批量、设备条件、工人技术水平等因素,就可以拟定其机械加工工艺过程。表4-1为CA6140型车床主轴加工工艺过程简表。4.1.3 4.1.3 机床主轴加工工艺及其分析机床主轴加工工艺及其分析28表表4-14-1CA6140CA6140型车床主轴加工工艺过程简表型车床主轴加工工艺过程简表4.1.3 4.1.3 机床主轴加工工艺及其分析机床主轴加工工艺及其分析
18、29表表4-14-1CA6140CA6140型车床主轴加工工艺过程简表型车床主轴加工工艺过程简表4.1.3 4.1.3 机床主轴加工工艺及其分析机床主轴加工工艺及其分析30表表4-14-1CA6140CA6140型车床主轴加工工艺过程简表型车床主轴加工工艺过程简表4.1.3 4.1.3 机床主轴加工工艺及其分析机床主轴加工工艺及其分析31表表4-14-1CA6140CA6140型车床主轴加工工艺过程简表型车床主轴加工工艺过程简表4.1.3 4.1.3 机床主轴加工工艺及其分析机床主轴加工工艺及其分析32表表4-14-1CA6140CA6140型车床主轴加工工艺过程简表型车床主轴加工工艺过程简表
19、4.1.3 4.1.3 机床主轴加工工艺及其分析机床主轴加工工艺及其分析33表表4 4- -1 1C CA A6 61 14 40 0型型车车床床主主轴轴加加工工工工艺艺过过程程简简表表4.1.3 4.1.3 机床主轴加工工艺及其分析机床主轴加工工艺及其分析34表表4-14-1CA6140CA6140型车床主轴加工工艺过程简表型车床主轴加工工艺过程简表4.1.3 4.1.3 机床主轴加工工艺及其分析机床主轴加工工艺及其分析353.3.加工工艺过程分析加工工艺过程分析1)加工阶段的划分由于主轴是多阶梯带通孔的零件,切除大量金属后,会引起残余应力重新分布而变形,故安排工序时,一定要粗精分开,先粗后
20、精。(1)粗加工阶段:切端面钻中心孔、粗车外圆等。毛坯处理:备料,锻造,热处理(正火),工序13。粗加工:工序46。目的:切除大部分余量,接近最终尺寸,只留少量余量,及时发现缺陷。4.1.3 4.1.3 机床主轴加工工艺及其分析机床主轴加工工艺及其分析36(2)半精加工阶段:半精车外圆，各辅助表面(键槽、花键、螺纹等)的加工与表面淬火。半精加工前热处理:工序7。半精加工:工序813。目的:为精加工作准备,次要表面达到图纸要求。(3)精加工阶段:主要表面(外圆表面与锥孔)的精加工。精加工前热处理:工序14。精加工前各种加工:工序1520。精加工:工序2123。目的:各表面都加工到图纸要求。4.1
21、.3 4.1.3 机床主轴加工工艺及其分析机床主轴加工工艺及其分析372)定位基准的选择轴类零件的定位基准,最常用的是两中心孔。因为轴类零件各外圆表面、锥孔、螺纹等表面的设计基准都是轴的中心线,采用两中心孔定位,既符合基准重合原则又符合基准统一原则。不能用中心孔或粗加工时,采用轴的外圆表面或外圆表面与中心孔组合作为定位基准。磨、车锥孔时采用主轴的装配基准前后支承轴颈定位,符合基准重合原则。由于主轴是带通孔的零件,作为定位基准的中心孔,因钻出通孔而消失。为了在通孔加工之后还能使用中心孔作为定位基准,常采用带有中心孔的锥堵或锥套心轴,当主轴孔的锥度较小时(如车床主轴锥孔,锥度为MorseNo.6)
22、,可使用锥堵,如图4-3 (a)所示;当主轴孔的锥度较大(如铣床主轴)或为圆柱孔时,则用锥套心轴,如图4-3(b)所示。4.1.3 4.1.3 机床主轴加工工艺及其分析机床主轴加工工艺及其分析38图4-3锥堵与锥套心轴4.1.3 4.1.3 机床主轴加工工艺及其分析机床主轴加工工艺及其分析39采用锥堵应注意以下几点:锥堵应具有较高的精度,其中心孔既是锥堵本身制造的定位基准,又是磨削主轴的精基准,因而必须保证锥堵的锥面与中心孔有较高的同轴度。另外,在使用锥堵时,应尽量减少锥堵装夹次数。这是因为工件锥孔与锥堵的锥角不可能完全一样,重新装夹势必引起安装误差,故中、小批生产时,锥堵安装后一般不中途更换
23、。综上所述,空心主轴零件定位基准的使用与转换,大致采用这样的方式:开始时以外圆作粗基准铣端面钻中心孔,为粗车外圆准备好定位基准。粗车外圆又为深孔加工准备好定位基准,钻深孔时采用一夹(夹一头外圆)一托(托一头外圆)的装夹方式。之后即加工好前后锥孔,以便安装锥堵,为半精加工和精加工外圆准备好定位基准。终磨锥孔之前,必须磨好轴颈表面,以便用支承轴颈定位来磨锥孔,从而保证锥孔的精度。4.1.3 4.1.3 机床主轴加工工艺及其分析机床主轴加工工艺及其分析403)工序顺序的安排安排主轴加工工序的顺序时应注意以下几点:(1)基准先行。在安排机械加工工艺时,总是先加工好定位基准面,即基准先行。主轴加工也总是
24、首先安排铣端面钻中心孔,以便为后续工序准备好定位基准。(2)深孔加工的安排。为了使中心孔能够在多道工序中使用,希望深孔加工安排在最后。但是,深孔加工属粗加工,余量大,发热多,变形也大,会使得加工精度难以保持,故不能放到最后。一般深孔加工安排在外圆粗车之后,以便有一个较为精确的轴颈作定位基准用来搭中心架,这样加工出的孔容易保证主轴壁厚均匀。4.1.3 4.1.3 机床主轴加工工艺及其分析机床主轴加工工艺及其分析41(3)先外后内与先大后小。先加工外圆,再以外圆定位加工内孔。如上述主轴锥孔安排在轴颈精磨之后再进行精磨;加工阶梯外圆时,先加工直径较大的,后加工直径较小的,这样可避免过早地削弱工件的刚
25、度。加工阶梯深孔时,先加工直径较大的,后加工直径较小的,这样便于使用刚度较大的孔加工工具。(4)次要表面加工的安排。主轴上的花键、键槽、螺纹等次要表面加工,通常均安排在外圆精车或粗磨之后、精磨外圆之前进行。如果精车前就铣出键槽,精车时因断续切削而易产生振动,既影响加工质量,又容易损坏刀具,也难控制键槽的深度。这些加工也不能放到主要表面精磨之后,否则会破坏主要表面已获得的精度。4.1.3 4.1.3 机床主轴加工工艺及其分析机床主轴加工工艺及其分析424)主要工序加工方法(1)外圆表面的加工。外圆表面粗加工和半精加工应用车削的方法。成批生产时采用转塔车床、数控车床;大批量生产时,采用多刀半自动车
26、床、液压仿形半自动车床等。外圆表面的精加工应用磨削方法,放在热处理工序后进行,用来纠正在热处理中产生的变形,最后达到所需的精度和表面粗糙度。当生产批量较大时,常采用组合磨削(如图4-4所示)、成形砂轮磨削及无心磨削等高效磨削方法。4.1.3 4.1.3 机床主轴加工工艺及其分析机床主轴加工工艺及其分析43图4-4组合磨削44(2)精磨锥孔。主轴锥孔对主轴支承轴颈的径向圆跳动,是一项重要的精度指标,因此锥孔加工是关键工序。主轴锥孔磨削通常均采用专用夹具。如图4-5所示,夹具由底座、支架及浮动夹头三部分组成。支架固定在底座上,支承前后各有一个V形块,其上镶有硬质合金(提高耐磨性),工件放在V形块上
27、,工件中心与磨头中心必须等高,否则会出现双曲线误差,影响其接触精度。后端的浮动夹头锥柄装在磨床主轴锥孔内,工件尾部插入弹性套内,用弹簧将夹头外壳连同主轴向左拉,通过钢球压向带有硬质合金的锥柄端面,限制工件轴向窜动。这种磨削方式,可使主轴锥孔磨削精度不受内圆磨床头架主轴回转误差的影响。45图4-5磨主轴锥孔夹具46(3)主轴中心通孔的加工。主轴的中心通孔一般都是深孔(长度与直径之比大于5)。深孔比一般孔的加工要困难和复杂得多。针对深孔加工的不利条件,要解决好刀具引导、顺利排屑和充分润滑三个关键问题。一般采取下列措施:采用工件旋转、刀具送进的加工方式,使钻头有自定中心能力,防止孔中心线偏斜;采用特
28、殊结构的刀具深孔钻,以增加其导向的稳定性和断屑性能;在工件上预先加工出一段精确的导向孔,保证钻头从一开始就不引偏;采用压力输送的冷却润滑液,利用压力将冷却润滑液送入切削区域,对钻头起冷却润滑作用,并带着切屑排出。4.1.3 4.1.3 机床主轴加工工艺及其分析机床主轴加工工艺及其分析471.1.精密机床主轴零件的加工工艺特点精密机床主轴零件的加工工艺特点对于精密机床主轴,不仅一些主要表面的精度和表面质量要求很高,而且精度也要求稳定。这就使得精密主轴在材料选择、工艺安排、热处理等方面具有一些特点。下面以高精度磨床砂轮主轴的加工为例来讨论精密主轴加工的工艺特点。图4-6为某高精度磨床砂轮主轴的简图
29、。4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点48主要技术要求如下:(1)支承轴颈60-0.025-0.035mm表面的圆度和圆柱度均为0.001mm,两轴颈相对径向圆跳动为0.001mm;(2)安装砂轮的15锥面相对支承轴颈的径向圆跳动为0.001mm;锥面涂色检验时,应均匀着色,接触面积不得小于80%;(3)前轴肩的端面圆跳动为0.001mm;(4)两端螺纹应直接磨出;(5)材料为38CrMoAlA,渗氮处理后的硬度为HRC65。4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点49图4-6高精度磨床砂轮主轴简图4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴
30、类零件的加工工艺特点50为满足以上技术要求,采取以下加工工艺路线:(1)锻造毛坯;(2)毛坯退火处理;(3)粗车外圆(外圆径向圆跳动应小于0.2mm);(4)调质(外圆径向圆跳动应小于1mm);(5)割试样(在M363左端割取),并在零件端一面和试样外圆作相同编号;(6)在试样任意位置钻出3mm的孔;4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点51(7)平磨试样两面,将试样送淬火车间进行金相检查,待检查合格后,零件方可转下道工序加工,试样由淬火车间保存,备渗氮检查;(8)精车外圆(外圆径向圆跳动小于0.1mm),留磨削加工余量0.70.8mm;(9)铣键槽至尺寸深度;(10
31、)除应力处理;(11)研磨顶尖孔,表面粗糙度为Ra0.63m以下,用标准顶尖着色检查,接触面积为60;(12)粗磨外圆,留精磨加工余量0.060.08mm;4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点52(13)渗氮处理硬度:HRC65,深度0.3mm,渗氮后进行磁力探伤。各外圆径向圆跳动不大于0.03mm。键槽应加保护,不使渗氮;(14)研磨顶尖孔,表面粗糙度为Ra0.32m,接触面积为65;(15)半精磨外圆,加工余量不大于0.01mm;(16)磨螺纹;(17)精研顶尖孔,表面粗糙度为Ra0.32m,接触面积为75;(18)精磨外圆(在恒温室内进行),尺寸达公差上限;4
32、.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点53(19)研顶尖孔,表面粗糙度为Ra0.32m,接触面积为80(用磨床顶尖检查);(20)终磨外圆(磨削过程中允许研顶尖孔),在恒温室内进行,室温201,充分冷却,表面粗糙度和精度达到图样要求。4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点54从上面工艺路线可以看出精密主轴加工有以下特点:(1)主要表面的加工工序分得很细。如支承轴颈60-0.025-0.035mm表面经过粗车、精车、粗磨、精磨和终磨多道加工工序,其中还穿插一些热处理工序,以减少由内应力所引起的变形。(2)顶尖孔要多次修研。先后安排了四次修研顶尖孔
33、工序,而且逐步使顶尖孔的表面粗糙度值减小,以提高接触精度,最后一次以终磨外圆的磨床顶尖来检验顶尖孔的接触精度。4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点55(3) 合理安排热处理工序。为保证渗氮处理的质量和主轴精度的稳定,渗氮处理前需安排调质和消除应力两道热处理工序。调质处理对渗氮主轴非常重要,因为对渗氮主轴,不仅要求调质后获得均匀细致的索氏体组织,而且要求离表面0.80.10mm的表面层内的铁素体含量不得超过5。表层铁素体的存在,会造成渗氮脆性,引起渗氮质量下降。故渗氮主轴在调质后,必须每件割试样进行金相组织的检查,不合格者不得转入下道工序加工。渗氮主轴由于渗氮层很薄,
34、渗氮前如果主轴内应力消除不好,渗氮后会出现较大的弯曲变形,以至渗氮层的厚度不够抵消磨削加工时纠正弯曲变形的余量,所以精密主轴渗氮处理前,都要安排除应力工序。对于非渗氮精密主轴,虽然表面淬火前不必安排除应力处理,但是在淬火及粗磨后,为了稳定淬硬钢中的残余奥氏体组织。使工件尺寸稳定和消除加工应力,需要安排低温人工时效。时效的次数视零件的精度和结构特点而定。4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点56(4)精密主轴上的螺纹在螺纹磨床上直接磨出。为了避免装卸砂轮和带轮时将螺纹碰伤,一般要求对螺纹部分进行淬火处理。但若对已车好的螺纹进行淬火,则会因应力集中而产生裂纹,故精密主轴上
35、的螺纹多不采用车削,而在淬火、粗磨外圆后用螺纹磨床直接磨出。4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点572.2.细长轴和丝杠加工细长轴和丝杠加工1)细长轴加工长度与直径之比大于20(L/D20)的轴称为细长轴。细长轴零件由于长径比大,刚性差,切削时间长,刀具磨损量大,不易获得良好的加工精度和表面质量。车削细长轴对刀具、机床精度、辅助工具的精度、切削用量的选择,以及工艺安排、具体操作技能等都应有较高的要求。可以说细长轴加工是一项工艺性较强的综合技术。为了保证加工质量,通常在车削细长轴外圆时采取以下措施：4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点58(
36、1)(1)减少减少受热变形对加工的影响受热变形对加工的影响A、改进工件的装夹方法。在车削细长轴时,一般均采用一头夹和一头顶的装夹方法。同时在卡盘的卡爪下面垫入直径约4mm为的钢丝,使工件与卡爪之间为线接触,避免工件夹紧时被卡爪夹坏。尾座顶尖采用弹性活顶尖,使工件在受热变形而伸长时,顶尖能作轴向伸缩,以补偿工件的变形,减小工件的弯曲,如图4-7所示。B、加切削液。切削中，充分浇注切削液，降低工件温度。C、保持车刀锐利，减少切削中的摩擦发热。4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点59图4-7细长轴的装夹4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点60(
37、2)(2)中心架和跟刀架的使用中心架和跟刀架的使用A、用用中中心心架架支支承承：a）当当工工件件可可以以进进行行分分段段切切削削时时，中中心心架架支支承承在在工工件件中中间间。先先在在毛毛坯坯中中部部车车出出一一段段支支承承中中心心架架支支承承爪爪的的沟沟槽槽（其其直直径径比比最最终终尺尺寸寸略略大大），其其表表面面粗粗糙糙及及圆圆柱柱误误差差要要小小，并并在在支支承承爪爪与与工工件件接接触触处处经经常常加加润润滑滑油油。为为提提高高工工件件精精度度，车车削削前前应应将将工工件件轴轴线线调调整整到到与与机机床床主主轴轴回回转中心同轴。转中心同轴。4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零
38、件的加工工艺特点61b）当车削支承中心架的沟槽比较困难或一些中段不需加工的细长轴时，可用过渡套筒，使支承爪与过渡套筒的外表面接触，如图所示，过渡套筒的两端各装有四个螺钉，用这些螺钉夹住毛坯表面，并调整套筒外圆的轴线与主轴旋转轴线相重合。4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点62c）一端用卡盘夹持，一端用中心架支承：用于加工细长轴端面、钻中心孔和车削较长端内孔、内螺纹等。a）、）、b）一般用于粗加工。）一般用于粗加工。B、采用跟刀架采用跟刀架。对不适宜调头车削的细长轴，不能用中心架支承，而要用跟刀架支承进行车削，以增加工件的刚性。跟刀架固定在床鞍上。4.1.4 其它轴类
39、零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点63跟刀架一般有两个支承爪，它可以跟随车刀移动，抵消跟刀架一般有两个支承爪，它可以跟随车刀移动，抵消径向切削力，提高车削细长轴的形状精度和减小表面粗糙径向切削力，提高车削细长轴的形状精度和减小表面粗糙度，度， 如图如图a a所示为两爪跟刀架，因为车刀给工件的切削抗力所示为两爪跟刀架，因为车刀给工件的切削抗力F Fr r，使工件贴在跟刀架的两个支承爪上，但由于工件本，使工件贴在跟刀架的两个支承爪上，但由于工件本身的向下重力，以及偶然的弯曲，车削时会瞬时离开支承身的向下重力，以及偶然的弯曲，车削时会瞬时离开支承爪、接触支承爪时产生振动。爪、接触支承爪时产
40、生振动。所以比较理想的中心架需要用三爪中心架，如图所以比较理想的中心架需要用三爪中心架，如图b b所示。此所示。此时，由三爪和车刀抵住工件，使之上下、左右都不能移动，时，由三爪和车刀抵住工件，使之上下、左右都不能移动，车削时稳定，不易产生振动。车削时稳定，不易产生振动。使用三爪支承的跟刀架车削使用三爪支承的跟刀架车削细长轴能大大提高工件刚性细长轴能大大提高工件刚性, ,防止工件弯曲变形和抵消加工防止工件弯曲变形和抵消加工时径向切削分力的影响时径向切削分力的影响, ,减少振动和工件变形。减少振动和工件变形。4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点64使用跟刀架必须注意仔细
41、调整,保证跟刀架的支承爪与工件表面保持良好的接触,跟刀架中心高与机床顶尖中心须保持一致,若跟刀架的支承爪在加工中磨损,则应及时调整。4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点65图4-8反向进给车削法4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点(3)采用反向进给。采用反向进给。车削细长轴时改变进给方向,使中滑板由车头向尾座移动(如图4-8所示),这样,刀具施加于工件上的轴向力方向朝向尾座,工件已加工部位受轴向拉伸,轴向变形则可由尾座弹性顶尖来补偿,减少了工件弯曲变形。 66(4)合合理理选选择择车车刀刀的的几几何何形形状状和和角角度度。在不影响刀具强度
42、的情况下,为减少切削力和降低切削热,车削细长轴的车刀前角应选择大些,一般取01530;尽量增大主偏角,一般取r=8093,车刀前刀面应开有断屑槽,以便断屑;刃倾角选择1303为好,这样能使切屑流向待加工表面,卷屑效果良好。切削刃表面粗糙度要求在Ra0.4m以下,并应保持锋利。(5)合理选择切削用量。合理选择切削用量。工件刚性较差，切削用量比车削普通工件时要小些。4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点672)丝杠加工(1)丝杠结构的工艺特点与技术要求。丝杠是细而长的柔性轴,它的长径比为2050,刚性很差。其结构形状较复杂,既有要求很高的螺纹表面,又有阶梯及沟槽。在加工过
43、程中易变形,这是影响丝杠精度的主要问题。按JB2884-81规定,丝杠及螺母的精度根据使用要求分为六级:4、5、6、7、8、9(精度依次降低)。各级精度的丝杠,除规定有螺纹大径、中径和小径的公差外,还规定了螺距公差、牙形半角的极限偏差、表面粗糙度、全长中径尺寸变动量的公差、中径跳动公差等。4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点68(2)丝杠的材料。为保证丝杠的质量,其材料应有足够的强度、较高的稳定性和良好的加工性。丝杠有淬硬丝杠和不淬硬丝杠之分,前者耐磨性较好,能较长时间保持精度。不淬硬丝杠材料有45钢,Y40Mn易切削钢和具有珠光体组织的优质碳素工具钢T10A、T1
44、2A等。淬硬丝杠常用中碳合金钢和微变形钢,如9Mn2V,CrWMn,GCr15(用于小于50mm的丝杠)及GCr15SiMn(用于大于50mm的丝杠)等。它们淬火变形小、磨削时组织比较稳定,淬硬性好,硬度可达HRC5862。4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点69(3)丝杠加工工艺分析。表4-2列出了成批生产卧式车床母丝杠(如图4-9所示)和小批生产万能螺纹磨床母丝杠(如图4-10所示)的工艺过程,在编制丝杠工艺规程时,要考虑如何防止弯曲、减少内应力和提高螺距精度等问题。4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点70表表4-2丝杠工艺过程丝杠工
45、艺过程 71图4-9卧式车床母丝杠零件简图4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点72图4-10万能螺纹磨床母丝杠零件简图4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点73从表4-2中可见,对丝杠外圆及螺纹分阶段分多次加工,以逐步减少切削量。对不淬硬丝杠一般采用车削加工;对淬硬丝杠,则采用“先车后磨,或“全磨”两种不同的工艺。后者是从淬硬后的光杠上先直接用单片或多片砂轮粗磨出螺纹,然后用单片砂轮精磨螺纹。在丝杠加工过程中,中心孔为主要定位基准,但因丝杠为细长轴,刚度很差,加工时需用跟刀架。为了使外圆表面与跟刀架的爪或套有良好的接触,丝杠外圆表面的圆度及
46、与套的配合精度均应严格控制。每次时效后都修磨或重钻中心孔,以消除时效产生的变形,使下道工序加工有可靠的、精确的定位基面。每次加工螺纹时,都要先加工丝杠外圆,然后以两端中心孔和外圆作为定位基准加工螺纹,逐步提高螺纹的加工精度。4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点74为了纠正丝杆加工过程中的弯曲变形,在丝杠工艺过程中常常安排校直工序。热校直是把丝杠毛坯加热到正火温度860900,保温4560分钟,然后放在三个滚筒之间进行的。对于普通机床丝杠,在粗加工及半精加工阶段都安排了冷校直工序。粗加工阶段工件弯曲较大,采用压高点的方法,但在螺纹半精加工以后,工件的弯曲己变小,可采用
47、砸凹点的方法。此法是将丝杠置于两V形铁间,使弯曲部分凸点向下,凹点向上,下垫硬木或黄铜块,如图4-11所示,用锤及扁錾敲击丝杠凹点螺纹内径,使锤击面凹下处金属向两边伸展,以达到校直目的。4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点75图4-11砸凹点校直示意图4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点76丝杠工艺过程中的热处理可以分为以下几类:(1)毛坯的热处理。对45钢材料的普通丝杠,用正火处理;对于T10A或9Mn2V材料的丝杠,采用球化退火,以获得稳定的球状珠光体组织。毛坯热处理的目的是消除锻造或轧制时毛坯中产生的内应力,细化晶粒,改善切削性能。
48、4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点77(2)机械加工中的时效处理。丝杠精度的不同,时效处理次数也不同。精度要求高的丝杠,时效次数多。一般在每次加工外圆及螺纹后均安排时效处理。机械加工中安排时效处理的目的是消除内应力,以便丝杠精度能长期保持稳定。(3)淬火、回火及冰冷处理。对于要求高的丝杠经精车外圆或粗磨外圆(未车螺纹)后进行淬火处理,待丝杠均匀冷至180左右,若检查弯曲度大于0.3mm,则应进行校直,并进行中温回火,再进行-60冰冷处理2小时,自然升温到室温后,再中温回火4小时,使丝杠硬度达到所需值,从而使丝杠具有良好的耐磨性、尺寸稳定性和好的磨削性能。4.1.4
49、 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点78丝杠螺纹的加工螺纹的加工有车削、铣削和磨削几种方法。(1)车削螺纹。车车削削是是加加工工不不淬淬硬硬丝丝杠杠螺螺纹纹的的主主要要方方法法。车车削削螺螺纹纹时时切切削削稳稳定定,加加工工精精度度好好,但但生生产产率率较较低低,适适于于单单件件小小批批生生产产。切削时,余量分次逐渐切除。如切削梯形螺纹时,生产中采用较多的有四种余量分次切除方法。图4-12是这四种方法的切削图形。图(a)适用于螺距小于8mm,材料切削性能较好的工件;图(b)适用于螺距小于8mm,材料强度、硬度较高,切削性能差的工件;图(c)适用于螺距大于8mm的大多数工件;图
50、(d)适用于螺距大于12mm,牙槽大而深,材料硬度高的工件。4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点79图4-12车梯形螺纹的切削图形4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点80车削螺纹的设备是丝杠车床。对7级以上不淬硬丝杠的精车工序,都在精密丝杠车床上进行,该车床刚性好、精度高。加工时用导套式跟刀架提高工件刚度。(2)铣削螺纹。铣削螺纹为断续切削,振动大,但是刀具冷却好,切削速度高,生产效率高。故故批批量量较较大大的的生生产产, ,多多采采用用旋旋风风铣铣削削螺螺纹纹或或采采用用螺螺纹纹铣铣床床。铣削螺纹质量比车削螺纹差,只适于螺纹的粗加工。(
51、3)磨削螺纹。对于淬硬丝杠的精加工对于淬硬丝杠的精加工,通常采用螺纹磨通常采用螺纹磨床磨螺纹。床磨螺纹。 4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点81（4）螺纹滚扎（压）：一般传递运动的批量较大的丝杆，可用硬质合金滚轮在扎丝机上扎制。一般螺纹加工：用成形滚压模具使工件产生塑性变形以获得螺纹的加工方法。螺纹滚压一般在滚丝机。搓丝机或在附装自动开合螺纹滚压头的自动车床上进行,适用于大批量生产标准紧固件和其它螺纹联接件的外螺纹。螺纹滚压的优点是表面粗糙度小于车削铣削和磨削;滚压后的螺纹表面因冷作硬化而能提高强度和硬度;材料利用率高;生产率比切削加工成倍增长,且易于实现自动化;
52、滚压模具寿命很长。但滚压螺纹要求工件材料的硬度不超过HRC40;对毛坯尺寸精度要求较高按滚压模具的不同,螺纹滚压可分搓丝和滚丝两类。4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点824、偏心轴的加工、偏心轴的加工采用工艺搭子，打多组中心孔；如曲轴加工。在三爪卡盘上加垫片或四爪卡盘加工；用于单件或形状复杂但精度不高的工件。垫片厚度4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点83采用花盘夹持；采用花盘夹持；用于加工较短、偏心距较大而精度不高的工件采用偏心卡盘夹持；采用偏心卡盘夹持；用于短轴、盘套类较精密的偏心工件采用双层卡盘夹持；采用双层卡盘夹持；用于偏心距较
53、小而尺寸不大的批量不大的工件双顶尖；先加工偏心的中心孔双顶尖；先加工偏心的中心孔；用于加工较长、偏心距较小的工件采用专用夹具加工采用专用夹具加工。长度较短，批量较大的工件4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点841.1.多刀半自动车削和仿形车削多刀半自动车削和仿形车削轴类零件批量较大时,多采用多刀切削和仿形加工。图4-13为多刀切削;图4-14为仿形加工。多刀切削是指用两把或两把以上刀具同时加工工件上的几个表面。多刀切削可以把几个工步合并起来,使机动时间重叠。要指出的是,这种加工方法调整刀具时间较多,且切削力较大,要求机床的刚性及功率要大。4.1.5 轴类零件的先进加
54、工方法轴类零件的先进加工方法85图4-13多刀车削4.1.5 轴类零件的先进加工方法轴类零件的先进加工方法86图4-14仿形加工4.1.5 轴类零件的先进加工方法轴类零件的先进加工方法87仿形加工是指按照预制的仿形靠模顺序将工件外形加工出来的方法。它有机械靠模仿形和液压随动靠模仿形两种。液压仿形加工可在液压半自动车床上进行,也能在卧式车床上采用液压仿形刀架来实现。液压仿形加工不仅能大大减少零件加工的辅助时间,而且产品质量稳定,调整方便,减轻了工人的劳动强度,因此已成为提高轴类零件外圆车削生产率的重要方法。4.1.5 轴类零件的先进加工方法轴类零件的先进加工方法882.2.高速磨削、强力磨削和砂
55、带磨削高速磨削、强力磨削和砂带磨削1)高速磨削砂轮线速度高于6080m/s的磨削,称为高速磨削。高速磨削有以下特点:(1)提高了生产率。砂轮速度提高后,单位时间进入磨削的磨粒数成比例增加,如果还保持每颗磨粒切屑厚度与普通磨削相同,则进给量可以成比例加大,磨削时间相应缩短。(2)提高砂轮耐用度。砂轮速度提高后,若进给量仍与普通磨削相同,则每颗磨粒切去的切屑厚度减小,每颗磨粒承受的切削负荷也就小了。磨粒切削能力相对提高,每次修整砂轮后可以磨去更多的金属。4.1.5 轴类零件的先进加工方法轴类零件的先进加工方法89(3)减小表面粗糙度值。因为每颗磨粒切削厚度变小,表面切痕深度浅,表面粗糙度值小,作用
56、在工件上的法向磨削力也相应减小,所以又可提高加工精度。但高速磨削对砂轮、机床均有一些特殊要求,应予充分注意。(1)必须提高砂轮的强度,以免砂轮因离心力而破裂,按切削速度规范选用砂轮。(2)砂轮主轴的轴承间隙要适当加大,冷态间隙为0.040.05mm,热态间隙为0.03mm左右。(3)砂轮防护罩应加厚,开口角度减少,以确保安全。(4)改善切削液供给方式。高速磨削区温度极高,而砂轮周围因高速回转形成一股强大气流,切削液不易进入磨削区,须采用特殊喷嘴且增加切削液流量和压力。4.1.5 轴类零件的先进加工方法轴类零件的先进加工方法902)强力磨削强力磨削采用较高的砂轮速度,较大的磨削深度,一次切深可达
57、6mm以上。进给量较小,直接从毛坯上磨出加工表面。它可“以磨代车”、“以磨代铣”,而且效率比车削、铣削高。强力磨削力及磨削热比高速磨削显著增加,因此除提高电动机功率外,还要加强砂轮防护罩的强度和加大切削液的供应量,而且还需合理选择砂轮和加强机床刚度等措施,以免发生危险。4.1.5 轴类零件的先进加工方法轴类零件的先进加工方法913)砂带磨削砂带磨削是用涂满砂料的环形带状布(即砂带)作为切削工具的一种加工方法。它是多刀多刃连续切削,因而砂带磨床加工效率超过车、铣、刨等通用机床加工效率,几乎领先于所有金属切削机床。砂带磨削时,砂带和工件是弹性接触,砂带不能修整,故其加工精度要低于砂轮磨削。图4-1
58、5为砂带磨削的三种方式。4.1.5 轴类零件的先进加工方法轴类零件的先进加工方法92图4-15砂带磨削的三种方式4.1.5 轴类零件的先进加工方法轴类零件的先进加工方法93机械制造工艺学机械制造工艺学第四章第四章 典型零件加工典型零件加工4.2 盘套类零件的加工盘套类零件的加工941.1.结构特点结构特点套筒类零件是一种应用范围很广,在机器中主要起支承、定位或导向作用的零件。例如:支承回转轴的各种形式的轴承和定位套、液压系统中的液压缸、电液伺服阀的阀套、夹具上的钻套和导向套、内燃机上的气缸套等都属套筒类零件,其结构形式如图4-16所示。4.2.1 套筒类零件的结构特点和技术要求套筒类零件的结构
59、特点和技术要求95图4-16套筒类零件的结构形式4.2.1 套筒类零件的结构特点和技术要求套筒类零件的结构特点和技术要求96各种套筒类零件虽然结构和尺寸有很大差异,但却具有以下共同特点:(1)外圆直径D一般小于其长度L,通常长径比(L/D)小于5。(2)内孔与外圆直径之差较小,即零件壁厚较小,易变形。(3)内外圆回转表面的同轴度公差很小。(4)结构比较简单。4.2.1 套筒类零件的结构特点和技术要求套筒类零件的结构特点和技术要求972.2.套筒类零件的毛坯制造方式套筒类零件的毛坯制造方式毛坯制造方式主要取决于其结构尺寸、材料和生产批量的大小。孔径较大(如d20mm)时,常采用无缝钢管或带孔的铸
60、件和锻件。孔径较小时,多选用热轧或冷拉棒料,也可采用实心铸件。大批量生产时,可采用冷挤压棒料、粉末冶金棒料等。套筒类零件的材料以钢、铸铁、青铜或黄铜为主,也有采用双金属结构(即在钢或铸铁套的内壁上浇注一层轴承合金材料)的。套筒类零件常用的热处理方法有渗碳、淬火、表面淬火、调质、高温时效及渗氮等。4.2.1 套筒类零件的结构特点和技术要求套筒类零件的结构特点和技术要求983.套筒类零件的技术要求套筒类零件的技术要求套筒类零件的外圆表面多以过盈或过渡配合与机架或箱体孔配合,起支承作用。内孔主要起导向作用或支承作用,常与传动轴、主轴、活塞、滑阀相配合。有些套的端面或凸缘端面有定位或承受载荷作用。套筒
61、类零件的主要技术要求为(1)内孔与外圆的尺寸精度一般为IT7IT6。为保证内孔的耐磨性和功能要求,其表面粗糙度要求Ra2.50.16m,外圆的表面粗糙度为Ra50.63m。4.2.1 套筒类零件的结构特点和技术要求套筒类零件的结构特点和技术要求99(2)通常将外圆与内孔的几何形状精度控制在直径公差以内即可,较精密的可控制在直径公差的1213,甚至更小。较长的套筒零件除有外圆的圆柱度要求外,还有孔的圆柱度要求。(3)内、外圆表面之间的同轴度公差按零件的装配要求而定。当内孔的最终加工是将套装入机座或箱体之后进行(如连杆小端衬套)时,内、外圆表面的同轴度公差可以较大;若内孔的最终加工是在装配之前完成
62、,则同轴度公差较小,通常为0.060.01mm。套的端面(包括凸缘端面)如在工作中承受载荷或加工中作为定位面时,端面与外圆或内孔轴线的垂直度要求较高,一般为0.050.02mm。4.2.1 套筒类零件的结构特点和技术要求套筒类零件的结构特点和技术要求1004.2.24.2.2套筒类零件加工工艺过程套筒类零件加工工艺过程套筒类零件由于功用、结构形状及尺寸、材料、热处理方法的不同,其工艺过程差别较大。其中,保证内孔与外圆的同轴度公差,以及端面与内圆(外圆)轴线的垂直度公差,是拟定工艺规程时需要关注的主要问题。4.2.1 套筒类零件的结构特点和技术要求套筒类零件的结构特点和技术要求101一、法兰盘零
63、件工艺过程一、法兰盘零件工艺过程4.2.2 4.2.2 典型套筒类零件的加工工艺分析典型套筒类零件的加工工艺分析 1024.2.2 4.2.2 典型套筒类零件的加工工艺分析典型套筒类零件的加工工艺分析 1034.2.2 4.2.2 典型套筒类零件的加工工艺分析典型套筒类零件的加工工艺分析 1044.2.2 4.2.2 典型套筒类零件的加工工艺分析典型套筒类零件的加工工艺分析 1054.2.2 4.2.2 典型套筒类零件的加工工艺分析典型套筒类零件的加工工艺分析 106二、接盘零件工艺过程二、接盘零件工艺过程1. 接盘零件的主要表面及其技术要求接盘零件的主要表面及其技术要求孔A():IT7,Ra
64、1.6m；小外圆():IT6,Ra1.6m对孔A的轴线有同轴度要求，其公差值为0.03mm；材料45钢，调质220240HBS。4.2.2 4.2.2 典型套筒类零件的加工工艺分析典型套筒类零件的加工工艺分析 1074.2.2 4.2.2 典型套筒类零件的加工工艺分析典型套筒类零件的加工工艺分析 108该零件的主要表面均为回转表面，应选用车削方法，主要工艺路线为：粗车调质精车。在精车过程中，应使孔()，小外圆()和台阶端面在一次装夹加工出来，即“一刀活”；再以孔定位，心轴装夹精车大端面，即可保证该零件的位置精度要求。在精车之后钻16孔，铣削宽16的圆弧槽。毛坯选用锻件。2工艺分析工艺分析锻造毛
65、坯粗车调质精车划线钻孔铣槽检验3工艺过程工艺过程4.2.2 4.2.2 典型套筒类零件的加工工艺分析典型套筒类零件的加工工艺分析 1094工艺卡片工艺卡片4.2.2 4.2.2 典型套筒类零件的加工工艺分析典型套筒类零件的加工工艺分析 110图4-17液压缸简图液压缸体(如图4-17所示)属于长孔薄壁类零件,且精度和表面粗糙度都控制较严。液压缸的毛坯多为无缝钢管,如果为铸件,由于其组织可能不够紧密,会出现砂眼、针孔或疏松等缺陷,加工过程中应该增加用泵定压定时的验漏工序。 三、三、液压缸体液压缸体零件工艺过程零件工艺过程4.2.2 4.2.2 典型套筒类零件的加工工艺分析典型套筒类零件的加工工艺
66、分析 111该零件孔长而壁薄,为保证内外圆的同轴度,加工外圆时参照空心主轴的装夹方法,即采用双顶尖顶孔口130的锥面或一头夹紧一头用中心架支承。加工内孔与一般深孔加工时的装夹相同,多采用夹一头,另一端用中心架托住外圆。孔的粗加工采用镗削,半精加工多采用浮动铰刀铰削。铰削后,孔径尺寸精度一般为IT9IT7,表面粗糙度达Ra2.30.32m。4.2.2 4.2.2 典型套筒类零件的加工工艺分析典型套筒类零件的加工工艺分析 112液压缸内孔的表面质量要求很高,精加工铰孔后,还需采用钢珠滚压,以改善内圆表面,使其熨平并形成残余压应力,提高使用寿命。为此,较多的专业生产厂采用专用组合刀具来完成液压缸内孔
67、的粗加工、半精加工、精加工和滚压加工,专业组合刀具是将镗刀、浮动铰刀和钢珠滚压头等集成在一起。内孔经滚压后,尺寸误差在0.01mm以内,表面粗糙度为Ra0.16m或更小,且表面经硬化后更为耐磨。但是目前对铸造液压缸体尚未采用滚压工艺,原因是铸件表面缺陷对滚压有很大影响,因此,常以精细镗、珩磨、研磨等精密加工作为缸体内孔加工的最终工序。4.2.2 4.2.2 典型套筒类零件的加工工艺分析典型套筒类零件的加工工艺分析 113表4-3液压缸加工工艺路线表表4-3液压缸加工工艺路线液压缸加工工艺路线 4.2.2 4.2.2 典型套筒类零件的加工工艺分析典型套筒类零件的加工工艺分析 1141.1.工艺措
68、施工艺措施套筒类零件内外表面的同轴度以及端面与孔轴线的垂直度要求较高,一般可采用以下工艺措施:(1)在一次安装中完成内外表面及端面的全部加工,这样可消除工件的安装误差并获得很高的相互位置精度。但由于工序比较集中,对尺寸较大的套筒安装不便,故多用于尺寸较小的轴套车削加工。4.2.3 4.2.3 套筒类零件加工特点套筒类零件加工特点115(2)先完成孔加工,然后以孔为精基准加工外圆。由于使用的夹具(通常为心轴)结构简单,而且制造和安装误差较小,因此可保证较高的相互位置精度,在套筒类零件加工中应用较多。(3)先完成外圆加工,然后以外圆为精基准加工内孔。一般卡盘安装误差较大,使得加工后工件的相互位置精
69、度较低。如果欲使同轴度误差较小,则须采用定心精度较高的夹具,如弹性膜片卡盘、液性塑料夹头、经过修磨的三爪自定心卡盘和软爪等。4.2.3 4.2.3 套筒类零件加工特点套筒类零件加工特点1162.2.减小变形减小变形 套类零件的结构特点是孔的壁厚较薄，薄壁套类零件在加工过程中，常因夹紧力切削力和热变形的影响而引起变形。为防止变形常采取些工艺措施：1)将粗、精加工分开进行为减少切削力和切削热的影响，使粗加工产生的变形在精加工中得以纠正。2)减少夹紧力的影响在工艺上采取以下措施减少夹紧力的影响：采用径向夹紧时，夹紧力不应集中在工件的某一径向截面上，而应使其分布在较大的面积上，以减小工件单位面积上所承
70、受的夹紧力。如可将工件安装在一个适当厚度的开口圆环中，在连同此环一起夹紧。也可采用增大接触面积的特殊卡爪。以孔定位时，宜采用张开式心轴装夹。 4.2.3 4.2.3 套筒类零件加工特点套筒类零件加工特点1174.2.3 4.2.3 套筒类零件加工特点套筒类零件加工特点118夹紧力的位置宜选在零件刚性较强的部位，以改善在夹紧力作用下薄壁零件的变形。改变夹紧力的方向，将径向夹紧改为轴向夹紧。在工件上制出加强刚性的工艺凸台或工艺螺纹以减少夹紧变形，加工时用特殊结构的卡爪夹紧，加工终了时将凸边切去。如表5.3工序2先车出M88mm1.5mm螺纹供后续工序装夹时使用。在工序3中利用该工艺螺纹将工件固定在
71、夹具中，加工完成后，在工序5车去该工艺螺纹。4.2.3 4.2.3 套筒类零件加工特点套筒类零件加工特点1193）减小切削力对变形的影响增大刀具主偏角和主前角，使加工时刀刃锋利，减少径向切削力。将粗、精加工分开，使粗加工产生的变形能在精加工中得到纠正，并采取较小的切削用量。内外圆表面同时加工，使切削力抵销。4)热处理放在粗加工和精加工之间这样安排可减少热处理变形的影响。套类零件热处理后一般会产生较大变形，在精加工时可得到纠正，但要注意适当加大精加工的余量。4.2.3 4.2.3 套筒类零件加工特点套筒类零件加工特点1201深孔加工的工艺特点深孔加工的工艺特点通常把孔的深度与直径之比（L/D5）
72、的孔称为深孔。深径比不大的孔，可用麻花钻在普通钻床，车床上加工；深径比大的孔，必须采用特殊的刀具，设备及加工方法。深孔加工比一般的孔加工要复杂和困难得多。深孔加工的工艺主要有以下特点：深孔加工的刀杆细长，强度和刚性比较差，在加工时容易引偏和振动，因此，在刀头上设置支承导向极为重要。切屑排除困难。如果切屑堵塞，则会引起刀具崩刃，甚至折断，因此需采用强制排屑措施。刀具冷却散热条件差。切屑液不易注入切屑区，使刀具温度升高，刀具寿命降低，因此，必须采用有效的降温方法。4.2.3 4.2.3 套筒类零件加工特点套筒类零件加工特点1212 2、深孔的钻削方式、深孔的钻削方式在单件小批生产中，深孔钻削常在卧
73、式车床或转塔车床上用接长的麻花钻加工。有时工件作两次安装,从两端钻成。钻削时钻头须多次退出，以排屑和冷却刀具。采用这用切屑方式，劳动强度大且生产率低。在大批量生产中，普遍用深孔钻床和使用深孔钻头进行加工。深孔加工一般采用工件旋转，钻头轴向进送，或钻头与工件同时反向旋转，钻头轴向进送方式进行，这两种方式都不易使深孔的轴线偏斜，尤其后者更为有利，但设备比较复杂。若工件很大，旋转有困难，则可将工件固定，使钻头旋转并轴向进送。当旋转轴线与工件轴线有偏斜，则加工后的轴线也将有偏斜。4.2.3 4.2.3 套筒类零件加工特点套筒类零件加工特点1224.2.3 4.2.3 套筒类零件加工特点套筒类零件加工特
74、点1233冷却和排屑方式冷却和排屑方式（1）内排屑方式高压切削油由钻杆与工件孔壁间的空隙处压入切削区，然后带着切屑从钻杆中的内孔排出。这样不会划伤已加工的孔壁，而且钻杆直径可增大，也同时增强了钻杆的扭转刚性和弯曲刚性。因此可提高进给量，且孔轴线偏移量也小，一般为0.1-0.3mm/m。采用深孔钻头需配备油压头，深孔钻头装在油压头机构内。油压头的前端与工件贴合，工件由主轴带动旋转。足够流量的高压油从油压头中的油管注入，通过钻杆和工件壁间的空隙处压入切削区，起冷却作用，再从钻杆内孔中带着大量切屑排出。压力和流量过小时，不易使切屑排出，使温度升高，刀具容易磨损。（2）外排屑方式切削液的流向正好与内排
75、屑方式相反。4.2.3 4.2.3 套筒类零件加工特点套筒类零件加工特点1244.2.3 4.2.3 套筒类零件加工特点套筒类零件加工特点1254.2.3 4.2.3 套筒类零件加工特点套筒类零件加工特点1264刀具结构特点刀具结构特点刀具的导向性能好，防止加工中引偏。为了有利于排屑，必须能使切屑成碎裂状或粉状屑，而不是呈带状。刀具上必须有进出油孔或通道，供流通切削液并排除切屑。刀具必须有良好的切屑性能，并且在连续切削的条件下，具有较高的耐磨性和红硬性。4.2.3 4.2.3 套筒类零件加工特点套筒类零件加工特点127机械制造工艺学机械制造工艺学第四章第四章 典型零件加工典型零件加工4.3 箱
76、体类零件的加工箱体类零件的加工1284.3.1 4.3.1 箱体零件概述箱体零件概述1.1.箱体零件的功用与结构特点箱体零件的功用与结构特点箱体是机器的基础零件,它将机器中有关部件的轴、套、齿轮等相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完成规定的运动。故箱体的加工质量,直接影响到机器的性能、精度和寿命。箱体类零件的结构复杂,壁薄且不均匀,加工部位多,加工难度大。据统计资料表明,一般中型机床制造厂花在箱体类零件的机械加工工时约占整个产品加工工时的l520。1292.2.箱体零件的主要技术要求箱体零件的主要技术要求箱体类零件中,机床主轴箱的精度要求较高,图4-18为
77、某车床主轴箱简图。现以它为例介绍精度要求:(1)孔径精度。孔径的尺寸误差和几何形状误差会造成轴承与孔的配合不良。孔径过大,配合过松,使主轴回转轴线不稳定,并降低了支承刚度,易产生振动和噪声;孔径太小,会使配合偏紧,轴承将因外环变形,不能正常运转而缩短寿命。装轴承的孔不圆,也会使轴承外环变形而引起主轴径向圆跳动。因此，对孔的精度要求是较高的。主轴孔的尺寸公差等级为IT6,其余孔为IT8IT7。孔的几何形状精度未作规定的,一般控制在尺寸公差的12范围内即可。4.3.1 4.3.1 箱体零件概述箱体零件概述130图4-18某车床主轴箱简图4.3.1 4.3.1 箱体零件概述箱体零件概述131(2)孔
78、与孔的位置精度。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出现歪斜,从而造成主轴径向圆跳动和轴向窜动,也加剧了轴承磨损。孔系之间的平行度误差,会影响齿轮的啮合质量。一般孔距允差为0.0250.060mm,而同一中心线上的支承孔的同轴度约为最小孔尺寸公差之半。(3)孔和平面的位置精度。主要孔对主轴箱安装基面的平行度,决定了主轴与床身导轨的相互位置关系。这项精度是在总装时通过刮研来达到的。为了减少刮研工作量,一般规定在垂直和水平两个方向上,只允许主轴前端向上和向前偏。4.3.1 4.3.1 箱体零件概述箱体零件概述132(4)主要平面的精度。装配基面的平面度影响
79、主轴箱与床身连接时的接触刚度,加工过程中作为定位基面则会影响主要孔的加工精度。因此规定了底面和导向面必须平直,为了保证箱盖的密封性,防止工作时润滑油泄出,还规定了顶面的平面度要求,当大批量生产将其顶面用作定位基面时,对它的平面度要求还要提高。(5)表面粗糙度。一般主轴孔的表面粗糙度为Ra0.4m,其它各纵向孔的表面粗糙度为Ra1.6m;孔的内端面的表面粗糙度为Ra3.2m,装配基准面和定位基准面的表面粗糙度为Ra2.50.63m,其它平面的表面粗糙度为Ra102.5m。4.3.1 4.3.1 箱体零件概述箱体零件概述1333.3.箱体零件的材料及毛坯箱体零件的材料及毛坯箱体零件材料常选用各种牌
80、号的灰铸铁,因为灰铸铁具有较好的耐磨性、铸造性和可切削性,而且吸振性好,成本又低。某些负荷较大的箱体采用铸钢件,某些简易箱体为了缩短毛坯制造的周期而采用钢板焊接结构。毛坯铸造时,应防止砂眼和气孔的产生。为了减少毛坯制造时产生残余应力,应使箱体壁厚尽量均匀,箱体浇铸后应安排退火工序。毛坯的加工余量与生产批量、毛坯尺寸、结构、精度和铸造方法等因素有关。具体数值可从有关手册中查到。4.3.1 4.3.1 箱体零件概述箱体零件概述134在拟定箱体零件机械加工工艺规程时,有一些基本原则应该遵循。(1)先面后孔。先加工平面,后加工孔是箱体加工的一般规律。平面面积大,用其定位稳定可靠;支承孔大多分布在箱体外
81、壁平面上,先加工外壁平面可切去铸件表面的凹凸不平及夹砂等缺陷,这样可减少钻头引偏,防止刀具崩刃等,对孔加工有利。(2)粗精分开、先粗后精。箱体的结构形状复杂,主要平面及孔系加工精度高,一般应将粗、精加工工序分阶段进行,先进行粗加工,后进行精加工。4.3.2 4.3.2 拟定箱体零件机械加工工艺规程的原则拟定箱体零件机械加工工艺规程的原则135(3)基准的选择。箱体零件的粗基准一般都用它上面的重要孔和另一个相距较远的孔作粗基准,以保证孔加工时余量均匀。精基准选择一般采用基准统一的方案,常以箱体零件的装配基准或专门加工的一面两孔为定位基准,使整个加工工艺过程基准统一,夹具结构简单,基准不重合误差降
82、至最小甚至为零(当基准重合时)。(4)工序集中,先主后次。箱体零件上相互位置要求较高的孔系和平面,一般尽量集中在同一工序中加工,以保证其相互位置要求和减少装夹次数。紧固螺纹孔、油孔等次要工序的安排,一般在平面和支承孔等主要加工表面精加工之后再进行加工。4.3.2 4.3.2 拟定箱体零件机械加工工艺规程的原则拟定箱体零件机械加工工艺规程的原则136（5）工序间合理按排热处理箱体零件的结构复杂，壁厚也不均匀，因此，在铸造时会产生较大的残余应力。为了消除残余应力，减少加工后的变形和保证精度的稳定，所以，在铸造之后必须安排人工时效处理。人工时效的工艺规范为：加热到500550，保温4h6h，冷却速度
83、小于或等于30/h，出炉温度小于或等于200。普通精度的箱体零件，一般在铸造之后安排1次人工时效出理。对一些高精度或形状特别复杂的箱体零件，在粗加工之后还要安排1次人工时效处理，以消除粗加工所造成的残余应力。有些精度要求不高的箱体零件毛坯，有时不安排时效处理，而是利用粗、精加工工序间的停放和运输时间，使之得到自然时效。箱体零件人工时效的方法，除了加热保温法外，也可采用振动时效来达到消除残余应力的目的。4.3.2 4.3.2 拟定箱体零件机械加工工艺规程的原则拟定箱体零件机械加工工艺规程的原则137箱体上若干有相互位置精度要求的孔的组合,称为孔系。孔系可分为平行孔系、同轴孔系和交叉孔系(如图4-
84、19所示)。孔系加工是箱体加工的关键,根据箱体加工批量的不同和孔系精度要求的不同,孔系加工所用的方法也是不同的,现分别予以讨论。4.3.3 4.3.3 箱体零件的孔系加工箱体零件的孔系加工138图4-19孔系分类4.3.3 4.3.3 箱体零件的孔系加工箱体零件的孔系加工1391.1.平行孔系的加工平行孔系的加工下面主要介绍如何保证平行孔系孔距精度的方法。1)找正法找正法是在通用机床(镗床、铣床)上利用辅助工具来找正所要加工孔的正确位置的加工方法。这种找正法加工效率低,一般只适于单件小批生产。找正时除根据划线用试镗方法外,有时借用心轴量块或用样板找正,以提高找正精度。4.3.3 4.3.3 箱
85、体零件的孔系加工箱体零件的孔系加工140图4-20所示为心轴和块规找正法。镗第一排孔时将心轴插入主轴孔内(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主轴位置,校正时用塞尺测定块规与心轴之间的间隙,以避免块规与心轴直接接触而损伤块规(如图4-20(a)所示)。镗第二排孔时,分别在机床主轴和已加工孔中插入心轴,采用同样的方法来校正主轴轴线的位置,以保证孔中心距的精度(如图4-20(b)所示)。这种找正法其孔心距精度可达0.03mm。4.3.3 4.3.3 箱体零件的孔系加工箱体零件的孔系加工141图4-20用心轴和块规找正4.3.3 4.3.3 箱体零件的孔系加工箱体
86、零件的孔系加工142图4-21所示为样板找正法。用1020mm厚的钢板制成样板1,装在垂直于各孔的端面上(或固定于机床工作台上),样板上的孔距精度较箱体孔系的孔距精度高(一般为0.010.03mm),样板上的孔径较工件的孔径大,以便于镗杆通过。样板上的孔径要求不高,但要有较高的形状精度和较小的表面粗糙度,当样板准确地装到工件上后,在机床主轴上装一个千分表2,按样板找正机床主轴,找正后,即换上镗刀加工。此法加工孔系不易出差错,找正方便,孔距精度可达0.05mm。这种样板的成本低,仅为镗模成本的1719,单件小批生产中大型的箱体加工可用此法。4.3.3 4.3.3 箱体零件的孔系加工箱体零件的孔系
87、加工143图4-21样板找正法4.3.3 4.3.3 箱体零件的孔系加工箱体零件的孔系加工1442)镗模法在成批生产中,广泛采用镗模加工孔系,如图4-22所示。工件5装夹在镗模上,镗杆4被支承在镗模的导套6里,导套的位置决定了镗杆的位置,装在镗杆上的镗刀3将工件上相应的孔加工出来。当用两个或两个以上的支承1来引导镗杆时,镗杆与机床主轴2必须浮动联接。当采用浮动联接时,机床精度对孔系加工精度影响很小,因而可以在精度较低的机床上加工出精度较高的孔系。孔距精度主要取决于镗模,一般可达0.05mm。能加工公差等级IT7的孔,其表面粗糙度可达Ra51.25m。当从一端加工、镗杆两端均有导向支承时,孔与孔
88、之间的同轴度和平行度可达0.020.03mm;当分别由两端加工时,可达0.040.05mm。4.3.3 4.3.3 箱体零件的孔系加工箱体零件的孔系加工145图4-22用镗模加工孔系4.3.3 4.3.3 箱体零件的孔系加工箱体零件的孔系加工146图4-23在组合机床上用镗模加工孔系4.3.3 4.3.3 箱体零件的孔系加工箱体零件的孔系加工1473)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,借助于精密测量装置,调整机床主轴与工件间在水平和垂直方向的相对位置,来保证孔心距精度的一种镗孔方法。采用坐标法加工孔系时,要特别注意选择基准孔和镗孔顺序,否则,坐标尺寸累积误差会影响
89、孔心距精度。基准孔应尽量选择本身尺寸精度高、表面粗糙度小的孔(一般为主轴孔),这样在加工过程中,便于校验其坐标尺寸。孔心距精度要求较高的两孔应连在一起加工。4.3.3 4.3.3 箱体零件的孔系加工箱体零件的孔系加工1482.2.同轴孔系的加工同轴孔系的加工成批生产中,箱体上同轴孔的同轴度几乎都由镗模来保证。单件小批生产中,其同轴度用下面几种方法来保证。1)利用已加工孔作支承导向如图4-24所示,当箱体前壁上的孔加工好后,在孔内装一导向套,以支承和引导镗杆加工后壁上的孔,从而保证两孔的同轴度要求。这种方法只适于加工箱壁较近的孔。4.3.3 4.3.3 箱体零件的孔系加工箱体零件的孔系加工149
90、图4-24利用已加工孔导向4.3.3 4.3.3 箱体零件的孔系加工箱体零件的孔系加工1502)利用镗床后立柱上的导向套支承导向这种方法其镗杆系两端支承,刚性好。但此法调整麻烦,镗杆长,较笨重,故只适于单件小批生产中大型箱体的加工。4.3.3 4.3.3 箱体零件的孔系加工箱体零件的孔系加工1513)采用调头镗当箱体与箱壁相距较远时,可采用调头镗。工件在一次装夹下,镗好一端孔后,将镗床工作台回转180,再调整工作台位置,使已加工孔与镗床主轴同轴,然后再加工另一端孔。当箱体上有一较长并与所镗孔轴线有平行度要求的平面时,镗孔前应先用装在镗杆上的百分表对此平面进行校正(如图4-25 (a)所示),使
91、其和镗杆轴线平行,校正后加工孔B,孔B加工后,回转工作台,并用镗杆上装的百分表沿此平面重新校正,这样就可保证工作台准确地回转180,如图4-25(b)所示。然后再加工孔A,从而保证孔A、B同轴。4.3.3 4.3.3 箱体零件的孔系加工箱体零件的孔系加工152图4-25调头镗孔时工件的校正4.3.3 4.3.3 箱体零件的孔系加工箱体零件的孔系加工153一、一、车床主轴箱箱体零件的加工工艺过程箱体零件的加工工艺过程1.1.中、小批量生产中箱体的传统加工工艺过程中、小批量生产中箱体的传统加工工艺过程表4-4为图4-18所示某车床主轴箱中、小批生产时的加工工艺过程。4.3.4 4.3.4 典型箱体
92、零件的加工工艺过程典型箱体零件的加工工艺过程154表表4-4某主轴箱加工工艺过程某主轴箱加工工艺过程 4.3.4 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程典型箱体零件的加工工艺过程155序号序号工序内容定位基准1 1铸造2 2时效3 3漆底漆4 4铣顶面AI孔与II孔5 5钻、扩、绞2-8H7工艺孔（将6-M10mm先钻至7.8mm,绞2-8H7）顶面A及外形6 6铣两端面E、F及前面D顶面A及两工艺孔7 7铣导轨面B、C顶面A及两工艺孔8 8磨顶面A导轨面B、C9 9粗镗各纵向孔顶面A及两工艺孔1010精镗各纵向孔顶面A及两工艺孔1111精镗主轴孔I顶面A及两工艺孔1010精镗各纵向孔顶面A及
93、两工艺孔1111精镗主轴孔I顶面A及两工艺孔1212加工横向孔及各面上的次要孔1313磨B、C导轨面及前面D顶面A及两工艺孔1414将2-8H7及4-7.8mm均扩钻至8.5mm，攻6-M10mm1515清洗、去毛刺倒角1616检验某主轴箱大批生产工艺过程156中、小批量箱体加工,大多采用通用设备、专用夹具组织生产,必要时增添一点专用设备,其工艺过程特点如下:(1)粗精分开。粗精分开,先粗后精这条原则对所有情况都是适用的。但中、小批量箱体零件加工如果从工序上全部安排粗、精分开,则机床、夹具数量要增加,工件转运也费时费力,所以实际生产中并不都这样做。不少情况下是将粗、精加工放在一道工序内完成。但
94、是从工步上讲,粗、精加工还是分开的,如粗加工后将工件松开一点,然后再用较小的夹紧力夹紧工件,使工件因夹紧力而产生的弹性变形在精加工时得以消除。龙门刨床刨削主轴箱基准面时,粗刨后将工件放松一点,然后再精刨基准面就是这个道理。又如导轨磨床磨主轴箱基准面时,粗磨后进行充分冷却,然后再进行精磨。4.3.4 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程典型箱体零件的加工工艺过程157(2)粗基准的选择。一般来说,中、小批生产箱体类零件仍然选择重要孔(如主轴孔)为粗基准,但实现以主轴孔为粗基准时大多采用划线装夹的方式。划线过程大体上是:先划出主轴孔,其次划出距主轴孔较远的另一孔位置,然后划出其它各孔、各平面。加
95、工箱体平面时,按线找正并装夹工件,就是以主轴孔为粗基准。4.3.4 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程典型箱体零件的加工工艺过程1581）粗基准的选择虽然箱体类零件一般都选择重要孔（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。中小批生产时，由于毛坯精度较低，一般采用划线装夹，其方法如下：图C主轴箱的划线159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，采用图D的夹具装夹。图D以主轴孔为粗基准铣顶面的夹具1、3、5支承2辅助支承4支架6挡销7短轴8活动支柱9、10操纵手柄11螺杆12可调支承13夹紧块160(3)精基准的选择。中、小批生产
96、时,箱体零件多用装配基准作精基准来加工孔系。加工图4-18所示主轴箱孔系时,选择箱体底面B、C作为定位基准,面B、C既是主轴箱的装配基准,又是主轴孔的设计基准,并与箱体的端面、侧面以及各主要纵向孔在相互位置上有着直接的关系,故选择面B、C做定位基准。这样，不仅消除了主轴孔加工时的基准不重合误差,而且,用面B、C定位稳定可靠,装夹误差小。加工各孔时,由于箱口朝上,所以更换导向套、安装调整刀具、测量孔径尺寸、观察加工情况等都很方便。4.3.4 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程典型箱体零件的加工工艺过程161采用上述的B、C面做定位基准的方式也有它的不足之处。加工箱体中间壁上的孔时,为了提高刀
97、具系统的刚度,应当在箱体内部相应的部位设置刀杆的支承。由于箱体底部是封闭的,中间支承只能用如图4-26所示的吊架从箱体顶面的开口处伸入箱体内,每加工一件需装卸一次,吊架与镗模之间虽有定位销定位,但吊架刚性差,制造安装精度较低,经常装卸也容易产生误差,且使加工的辅助时间增加,因此这种定位方式只适用于中小批生产的箱体零件加工。批批量量大大时时常常采采用用顶顶面面及及两两个个销销孔孔作作定定位位基基准准,如图4-27所示。这种定位方式,中间导向支架可以紧固在夹具体上,提高了夹具刚度,工件装卸方便;但这种夹具不易观察各加工表面的情况且会出现基准不重合误差,同时增加了两个定位销孔的加工工序。4.3.4
98、4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程典型箱体零件的加工工艺过程162图4-26吊架式镗模夹具4.3.4 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程典型箱体零件的加工工艺过程163图4-27用箱体顶面及两个销孔定位的镗模4.3.4 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程典型箱体零件的加工工艺过程164二、减速箱箱体零件工艺过程特点分析1减速箱箱体零件特点一般减速箱为了制造与装配的方便，常做成可剖分的，如图4-22所示，这种箱体在矿山、冶金和起重运输机械中应用较多。剖分式箱体也具有一般箱体结构特点，如壁薄、中空、形状复杂，加工表面多为平面和孔。减速箱体的主要加工表面可归纳为以下三类：主要平面箱盖的对
99、合面和顶部方孔端面、底座的底面和对合面、轴承孔的端面等。主要孔轴承孔（150H7、90H7）及孔内环槽等。其它加工部分联接孔、螺孔、销孔、斜油标孔以及孔的凸台面等。4.3.4 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程典型箱体零件的加工工艺过程165（一）分离式箱体的主要技术要求（一）分离式箱体的主要技术要求1对合面对底座的平行度误差不超过0.5/1000；2对合面的表面粗糙度值小于Ral.6m，两对合面的接合间隙不超过0.03mm；3轴承支承孔必须在对合面上，误差不超过0.2mm；4轴承支承孔的尺寸公差为H7，表面粗糙度值小于Ral.6m，圆柱度误差不超过孔径公差之半，孔距精度误差为0.050.
100、08mm。1664.3.4 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程典型箱体零件的加工工艺过程1672工艺过程设计应考虑的问题根据减速箱体可剖分的结构特点和各加工表面的要求，在编制工艺过程时应注意以下问题：加工过程的划分整个加工过程可分为两大阶段，即先对箱盖和底座分别进行加工，然后再对装合好的整个箱体进行加工合件加工。为保证效率和精度的兼顾，就孔和面的加工还需粗精分开；箱体加工工艺的安排安排箱体的加工工艺，应遵循先面后孔的工艺原则，对剖分式减速箱体还应遵循组装后镗孔的原则。因为如果不先将箱体的对合面加工好，轴承孔就不能进行加工。另外，镗轴承孔时，必须以底座的底面为定位基准，所以底座的底面也必须先
101、加工好。由于轴承孔及各主要平面，都要求与对合面保持较高的位置精度，所以在平面加工方面，应先加工对合面，然后再加工其它平面，还体现先主后次原则。4.3.4 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程典型箱体零件的加工工艺过程168箱体加工中的运输和装夹箱体的体积、重量较大，故应尽量减少工件的运输和装夹次数。为了便于保证各加工表面的位置精度，应在一次装夹中尽量多加工一些表面。工序安排相对集中。箱体零件上相互位置要求较高的孔系和平面，一般尽量集中在同一工序中加工，以减少装夹次数，从而减少安装误差的影响，有利于保证其相互位置精度要求。合理安排时效工序一般在毛坯铸造之后安排一次人工时效即可；对一些高精度或形
102、状特别复杂的箱体，应在粗加工之后再安排一次人工时效，以消除粗加工产生的内应力，保证箱体加工精度的稳定性。4.3.4 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程典型箱体零件的加工工艺过程1693剖分式减速箱体加工定位基准的选择粗基准的选择一般箱体零件的粗基准都用它上面的重要孔和另一个相距较远的孔作为粗基准，以保证孔加工时余量均匀。剖分式箱体最先加工的是箱盖或底座的对合面。由于分离式箱体轴承孔的毛坯孔分布在箱盖和底座两个不同部分上，因而在加工箱盖或底座的对合面时，无法以轴承孔的毛坯面作粗基准，而是以凸缘的不加工面为粗基准，即箱盖以凸缘面A，底座以凸缘面B为粗基准。这样可保证对合面加工凸缘的厚薄较为均匀
103、，减少箱体装合时对合面的变形。4.3.4 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程典型箱体零件的加工工艺过程170精基准的选择常以箱体零件的装配基准或专门加工的一面两孔定位，使得基准统一。剖分式箱体的对合面与底面（装配基面）有一定的尺寸精度和相互位置精度要求；轴承孔轴线应在对合面上，与底面也有一定的尺寸精度和相互位置精度要求。为了保证以上几项要求，加工底座的对合面时，应以底面为精基准，使对合面加工时的定位基准与设计基准重合；箱体装合后加工轴承孔时，仍以底面为主要定位基准，并与底面上的两定位孔组成典型的一面两孔定位方式。这样，轴承孔的加工，其定位基准既符合基准统一的原则，也符合基准重合的原则，有利
104、于保证轴承孔轴线与对合面的重合度及与装配基准面的尺寸精度和平行度。4.3.4 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程典型箱体零件的加工工艺过程171序号 工序名称工序内容加工设备1铸造铸造毛坯2热处理人工时效3油漆喷涂底漆4划线箱盖：根据凸缘面A划对合面加工线；划顶部C面加工线；划轴承孔两端面加工线底座：根据凸缘面B划对合面加工线；划底面D加工线；划轴承孔两端面加工线划线平台 4分离式减速箱体加工的工艺过程分离式减速箱体加工的工艺过程表4-7所列为某厂在小批生产条件下加工图6-6所示减速箱体的机械加工工艺过程。表表4-7 减速箱体机械加工工艺过程减速箱体机械加工工艺过程生产类型：小批；毛坯种类
105、：铸件；材料牌号：生产类型：小批；毛坯种类：铸件；材料牌号：HT200。4.3.4 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程典型箱体零件的加工工艺过程1725刨削箱盖箱盖：粗、精刨对合面；粗、精刨顶部C面底座底座：粗、精刨对合面；粗精刨底面D牛头刨床或龙门刨床6划线箱盖箱盖：划中心十字线，各联接孔、销钉孔、螺孔、吊装孔加工线底座底座：划中心十字线；底面各联接孔、油塞孔、油标孔加工线划线平台7钻削箱盖箱盖：按划线钻各联接孔，并锪平；钻各螺孔的底孔、吊装孔底座底座：按划线钻底面上各联接孔、油塞底孔、油标孔，各孔端锪平；将箱盖与底座合在一起，按箱盖对合面上已钻的孔，钻底座对合面上的联接孔，并锪平摇臂钻
106、床4.3.4 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程典型箱体零件的加工工艺过程1738钳工对箱盖、底座各螺孔攻螺纹；铲刮箱盖及底座对合面；箱盖与底座合箱；按箱盖上划线配钻、铰二销孔，打入定位销9铣削粗、精铣轴承孔端面端面铣床10镗削粗、精镗轴承孔；切轴承孔内环槽卧式镗床11钳工去毛刺、清洗、打标记12油漆各不加工外表面13检验按图样要求检验4.3.4 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程典型箱体零件的加工工艺过程1745箱体零件的检验表面粗糙度检验通常用目测或样板比较法，只有当Ra值很小时，才考虑使用光学量仪或作用粗糙度仪；孔的尺寸精度：一般用塞规检验；单件小批生产时可用内径千分尺或内径千分
107、表检验；若精度要求很高可用气动量仪检验。平面的直线度：可用平尺和厚薄规或水平仪与桥板检验；平面的平面度：可用自准直仪或水平仪与桥板检验，也可用涂色检验。同轴度检验：一般工厂常用检验棒检验同轴度；孔间距和孔轴线平行度检验：根据孔距精度的高低，可分别使用游标卡尺或千分尺，也可用块规测量；三坐标测量机可同时对零件的尺寸、形状和位置等进行高精度的测量。4.3.4 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程典型箱体零件的加工工艺过程175图图4-25 4-25 镗床上的减速箱箱体零件图镗床上的减速箱箱体零件图4.3.4 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程典型箱体零件的加工工艺过程176序号序号工序名称工
108、序名称工序内容工序内容定位及夹紧定位及夹紧设备设备1铸造铸造2清理清理清清除除浇浇冒冒口口、型型砂砂、飞边、毛刺等飞边、毛刺等3热处理热处理时效时效4油漆油漆内内壁壁涂涂黄黄漆漆、非非加加工表面涂底漆工表面涂底漆5钳工钳工划各外表面加工线划各外表面加工线顶顶面面及及两两主主要孔要孔划线台划线台6铣铣粗粗 、 精精 铣铣 底底 面面 ，Ra12.5 mm（工艺用）（工艺用）顶顶面面按按线线找找正正卧式铣床卧式铣床小批生产时镗床减速箱箱体小批生产时镗床减速箱箱体机械加工工艺机械加工工艺4.3.4 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程典型箱体零件的加工工艺过程177小批生产时镗床减速箱箱体小批生产
109、时镗床减速箱箱体机械加工工艺机械加工工艺 （续）（续）序号序号工序名称工序名称工序内容工序内容定位基准及定位基准及夹紧夹紧设备设备7铣铣粗粗、精精铣铣顶顶面面，127mmRa 0.8m0.8m底面底面镗床镗床7铣铣铣铣底底座座四四侧侧面面Ra 4.3m4.3m顶面并校正顶面并校正镗床镗床7铣铣粗粗铣铣四四侧侧凸凸缘缘端端面面、底座两侧上平面底座两侧上平面底底面面及及一一侧侧面面镗床镗床7镗镗粗粗 、 精精 镗镗 47、 42、 75及端面及端面高高 15mm台台面及侧面面及侧面镗床镗床7镗镗粗粗、精精镗镗35两两孔孔及端面及端面7镗镗粗粗、精精镗镗40两两孔孔及端面及端面镗床镗床底底面面47孔
110、孔及及一侧面一侧面镗床镗床4.3.4 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程典型箱体零件的加工工艺过程178小批生产时镗床减速箱箱体小批生产时镗床减速箱箱体机械加工工艺机械加工工艺 （续）（续）序号序号工序名称工序名称工序内容工序内容定位基准及定位基准及夹紧夹紧设备设备8钻钻钻钻孔孔69，锪锪孔孔6 14顶面顶面钻床钻床8钻钻钻钻各各面面螺螺纹纹M5-7HM5-7H小径孔小径孔底底面面、顶顶面面、侧面侧面钻床钻床9钳钳攻各面螺纹攻各面螺纹M5-7HM5-7H底面、顶面、底面、顶面、侧面侧面10钳钳修修底底面面四四角角锐锐边边及及去毛刺去毛刺10检验检验4.3.4 4.3.4 典型箱体零件的加工
111、工艺过程典型箱体零件的加工工艺过程1792.2.中、小批量箱体生产中的高效自动化加工工艺中、小批量箱体生产中的高效自动化加工工艺数控加工中心机床(简称加工中心)是一种具有自动换刀装置的复合型数控机床。由于有了自动换刀装置,它能将铣、镗、钻等多种加工功能有效地转换,从而可以集中许多工序对工件进行连续加工,这样可以大量节省装夹工件的时间和大大提高加工精度,因而特别适合于中、小批量箱体零件的加工。图4-28是卧式加工中心结构示意图。4.3.4 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程典型箱体零件的加工工艺过程180图4-28卧式加工中心结构示意图4.3.4 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程典型箱
112、体零件的加工工艺过程181用加工中心加工箱体时,在加工前按照工件图样和工艺要求把加工的所有信息,如工件和刀具间的相对运动轨迹、加工顺序、切削用量以及为了实现加工所必须的其它辅助动作等用代码编制出程序,制成穿孔带,然后输入到数控系统中去,加工中心即按照穿孔带上的指令自动地进行加工。加工中心具有较高的坐标位移精度和工作台的回转精度。如我国生产的JCS-013型加工中心的工作台定位精度可达0.01mm,回转精度可达510,完全可以直接由机床保证箱体孔系及端面的加工精度要求。4.3.4 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程典型箱体零件的加工工艺过程1823.3.箱体零件加工自动线箱体零件加工自动线大
113、量生产中,广泛采用组合机床与输送装置组成的自动线进行箱体零件加工。所有的加工和工件的输送等辅助动作,都无需工人直接操作,整个过程按照一定的生产节拍自动地、顺序地进行,如图4-29所示。它不仅大大提高了劳动生产率,降低了成本和减轻了工人的劳动强度,而且能稳定地保证工件的加工质量,对操作工人的技术水平要求也较低。我国目前在汽车、柴油机、拖拉机等行业中,都广泛地采用自动线来加工箱体。4.3.4 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程典型箱体零件的加工工艺过程183图4-29组合机床自动线加工箱体示意图4.3.4 4.3.4 典型箱体零件的加工工艺过程典型箱体零件的加工工艺过程184机械制造工艺学机械
114、制造工艺学第四章第四章 典型零件加工典型零件加工4.4 4.4 圆柱齿轮零件的加工圆柱齿轮零件的加工1854.4.1 4.4.1 圆柱齿轮加工概述圆柱齿轮加工概述1.1.圆柱齿轮的结构特点圆柱齿轮的结构特点齿轮尽管由于它们在机器中的功用不同而设计成不同的形状和尺寸,但总是可以把它们划分为齿圈和轮体两个部分。常见的圆柱齿轮有以下几类(如图4-30所示):盘类齿轮、套类齿轮、内齿轮、轴类齿轮、扇形齿轮、齿条(即齿圈半径无限大的圆拄齿轮)等。其中盘类齿轮应用最广。186图4-30圆柱齿轮的结构形式4.4.1 4.4.1 圆柱齿轮加工概述圆柱齿轮加工概述1872.2.圆柱齿轮的精度要求圆柱齿轮的精度要
115、求齿轮本身的制造精度,对整个机器的工作性能、承载能力及使用寿命都有很大影响。根据齿轮的使用条件,对齿轮传动提出以下几方面的要求:(1)运动精度。要求齿轮能准确地传递运动,传动比恒定,即要求齿轮在一转中,转角误差不超过一定范围。(2)工作平稳性。要求齿轮传递运动平稳,冲击、振动和噪声要小。这就要求限制齿轮转动时瞬时速比的变化要小,也就是要限制短周期内的转角误差。4.4.1 4.4.1 圆柱齿轮加工概述圆柱齿轮加工概述188(3)接触精度。(4)齿侧间隙。要求齿轮传动时,非工作齿面间留有一定间隙,以储存润滑油,补偿因温度、弹性变形所引起的尺寸变化和加工、装配时的一些误差。齿轮的制造精度和齿侧间隙主
116、要根据齿轮的用途和工作条件加以规定。对于分度传动用齿轮,主要的要求是齿轮运动精度,使得传递的运动准确可靠;对于高速动力传动用的齿轮,必须要求工作平稳,没有冲击和噪声;对于重载低速传动用的齿轮,则要求齿的接触精度要好,使啮合齿的接触面积大,不致引起齿面过早的磨损;对于换向传动和读数机构,齿侧间隙应严格控制,必要时还须消除间隙。4.4.1 4.4.1 圆柱齿轮加工概述圆柱齿轮加工概述1893.3.齿轮的材料与热处理齿轮的材料与热处理1)材料的选择齿轮应按照使用的工作条件选用合适的材料。齿轮材料的选择对齿轮的加工性能和使用寿命都有直接的影响。一般齿轮选用中碳钢(如45钢)和低、中碳合金钢,如20Cr
117、、40Cr、20CrMnTi等。要求较高的重要齿轮可选用38CrMoAlA氮化钢,非传力齿轮也可以用铸铁、夹布胶木或尼龙等材料。4.4.1 4.4.1 圆柱齿轮加工概述圆柱齿轮加工概述1902)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:(1)毛坯热处理。在齿坯加工前后安排预先热处理(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、改善材料的可切削性和提高综合力学性能。(2)齿面热处理。齿形加工后,为提高齿面的硬度和耐磨性,常进行渗碳淬火、高频感应加热淬火、碳氮共渗和渗氮等热处理工序。4.4.1 4.4.1 圆柱齿轮加工概述圆柱齿轮加工概述1914.4.齿轮毛坯齿轮毛坯
118、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,多用锻件,直径大于400600mm的齿轮,常用铸造毛坯。为了减少机械加工量,对大尺寸、低精度齿轮,可以直接铸出轮齿;对于小尺寸、形状复杂的齿轮,可用精密铸造、压力铸造、精密锻造、粉末冶金、热轧和冷挤等新工艺制造出具有轮齿的齿坯,以提高劳动生产率、节约原材料。4.4.1 4.4.1 圆柱齿轮加工概述圆柱齿轮加工概述1921.1.齿坯精度齿坯精度齿坯的外圆、端面及孔经常作为齿形加工、测量和装配的基准,所以齿坯的精度对于整个齿轮的精度有着重要的影响。齿坯精度中主要是对齿轮孔的尺寸精度
119、和形状精度、孔和端面的位置精度有较高的要求;对齿坯外圆也有一定的要求。具体要求见表4-5和表4-6。4.4.2 4.4.2 圆柱齿轮齿坯的加工方法圆柱齿轮齿坯的加工方法193表表4-5齿坯尺寸和形状公差齿坯尺寸和形状公差 4.4.2 4.4.2 圆柱齿轮齿坯的加工方法圆柱齿轮齿坯的加工方法194表表4-6齿坯基准面径向和端面跳动公差齿坯基准面径向和端面跳动公差(m) 4.4.2 4.4.2 圆柱齿轮齿坯的加工方法圆柱齿轮齿坯的加工方法1952.2.齿坯加工方案的选择齿坯加工方案的选择1)1)大批大量生产的齿坯加工大批大量生产的齿坯加工大批大量加工中等尺寸齿坯时,多采用“钻-拉-多刀车”的工艺方
120、案:(1)以毛坯外圆及端面定位进行钻孔或扩孔;(2)拉孔;(3)以孔定位在多刀半自动车床上粗精车外圆、端面、切槽及倒角等。这种工艺方案由于采用高效机床可以组成流水线或自动线,所以生产效率高。4.4.2 4.4.2 圆柱齿轮齿坯的加工方法圆柱齿轮齿坯的加工方法1962)成批生产的齿坯加工成批生产齿坯时,常采用“车-拉-车”的工艺方案:(1)以齿坯外圆或轮毂定位,精车外圆、端面和内孔;(2)以端面支承拉孔(或花键孔);(3)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及拉床实现。它的特点是加工质量稳定,生产效率较高。当齿坯孔有台阶或端面有槽时,可以充分利用转塔车床上的多刀来进行多工位加
121、工,在转塔车床上一次完成齿坯的加工。4.4.2 4.4.2 圆柱齿轮齿坯的加工方法圆柱齿轮齿坯的加工方法1971.1.滚齿及其质量分析滚齿及其质量分析1)滚齿特点滚齿是齿形加工中生产率较高,应用最广的一种加工方法。而且滚齿加工通用性好,可加工圆柱齿轮、蜗轮等,亦可加工渐开线齿形、圆弧齿形、摆线齿形等。滚齿既可加工小模数、小直径齿轮,又可加工大模数、大直径齿轮,加工斜齿也很方便。滚齿可直接加工98级精度齿轮,也可作为7级精度以上齿轮的粗加工和半精加工。滚齿可以获得较高的运动精度。因滚齿时齿面是由滚刀的刀齿包络而成,参加切削的刀齿数有限,故齿面的表面粗糙度值较大。为提高加工精度和齿面质量,宜将粗、
122、精滚齿分开。4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法1982)滚齿加工质量分析(1)影响传动准确性的加工误差分析。影响传动准确性的主要原因是,在加工中滚刀和被加工齿轮的相对位置和相对运动发生了变化。相对位置的变化(几何偏心)产生齿轮径向误差,它以齿圈径向跳动Fr来评定;相对运动的变化(运动偏心)产生齿轮切向误差,它以公法线长度变动FW来评定。现分别加以讨论:4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法199图4-31几何偏心引起的径向误差4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法200齿轮的径向误差。齿轮的径向误差是指滚齿时,由
123、于齿坯的回转轴线与齿轮工作时的回转轴线不重合(出现几何偏心),使所切齿轮的轮齿发生径向位移而引起的齿距累积误差(如图4-31所示)。图4-31中, O为切齿时的齿坯回转中心,O为齿坯基准孔的几何中心(即齿轮工作时的回转中心),r为滚齿时的分度圆半径，r为以孔轴心O为旋转中心时齿圆的分度圆半径。滚齿时,齿轮的基圆中心与工作台的回转中心重合于O,这样切出的各齿形相对基圆中心O分布是均匀的(如图中实线圆上的P1P2),但齿轮工作时是绕基准孔中心O转动的(假定安装时无偏心),这时各齿形相对分度 圆 心 O分 布 不 均 匀 了 (如 图 中 双 点 划 线 圆 上 的P1P2)。显然这种齿距的变化是由
124、于几何偏心使齿廓径向位移引起的,故又称为齿轮的径向误差。4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法201切齿时产生齿轮径向误差的主要原因是工件出现几何偏心。切齿时,工件有两种装夹方式:外圆定心端面支承和孔定心端面支承。前一种方式按外圆找正不需专用心轴,但要求齿坯外圆的径向圆跳动要小,适用于单件小批生产;后一种方式工件装夹方便,适用于成批以上生产。下面以孔定心端面支承为例(如图4-32所示)来分析出现几何偏心引起径向误差的因素:第一,夹具心轴轴线与工作台回转轴线不重合;第二,工件孔与心轴之间的配合间隙大,装夹时偏向了一边;第三,机床工作台面与工作台回转轴线不垂直,使夹紧后工
125、件孔相对于工作台回转中心产生偏斜(如图4-33所示);第四,工件基准孔与端面不垂直;第五,夹具上、下平面不平行或各定位面未擦干净。4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法202图4-32滚齿夹具4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法203图4-33端面定位不好引起几何偏心4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法204减小几何偏心的办法:第一,保证齿坯的加工质量,特别注意孔径尺寸精度和基准端面的跳动;第二,保证夹具的制造精度和安装精度。夹具制造时,要注意限位基准对底面的平行度和定心轴颈轴线对底面的垂直度要求。在保证装卸方便
126、的前提下,定心轴颈处定位间隙要尽量小。夹具安装时应尽量使定心轴颈轴线与机床回转中心相重合,夹具安装后应检查图4-34所示的A、B、C、D四处的跳动量,其数值可参考表4-7;第三,改进夹具结构。如设计定位与夹紧分开的夹具。这种结构夹紧时,螺栓的弯曲不会影响齿坯的定位精度(如图4-35所示)。4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法205图4-34夹具安装精度的检查4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法206图4-35定位与夹紧分开的夹具4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法207表表4-7夹具的安装精度夹具的安装精度 4
127、.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法208齿轮的切向误差。齿轮的切向误差是指滚齿时因滚齿机分齿传动链误差,引起瞬时传动比产生不稳定,使机床工作台不等速旋转,工件回转时快时慢,所切齿轮的轮齿沿切向发生位移所引起的齿距累积误差,如图4-36所示。为清楚起见,图中只画出了8个轮齿。设滚切齿1时齿坯的转角误差为0,当滚切齿2时,理论上齿坯应转过AOB角(即3608),实际上由于存在转角误差,齿坯多转了个角,转过AOC角,即轮齿由双点划线所示位置转到实线所示位置,结果轮齿沿切向发生了位移。同时,其它各齿也会发生类似的切向位移。由于机床工作台的转角误差在一周内是变化的,因而各轮齿
128、的切向位移也就不相等,必然引起齿距累积误差。在齿轮传动时,就会影响传递运动的准确性。4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法209图4-36齿轮的切向误差4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法210(2)影响齿轮工作平稳性的加工误差分折。影响齿轮工作平稳性的主要误差是齿形误差、基节偏差等,现分别予以讨论。齿形误差。滚齿后常见的齿形误差,如图4-37所示。其中齿面出棱、齿形不对称和根切可直接看出来;而齿形角误差和周期误差需要通过仪器才能测出。应该指出,图4-37所示的误差是齿形误差的几种单独表现形式,实际齿形误差常是上述几种形式的叠加。4.4.3
129、 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法211图4-37常见的齿形误差4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法212齿面出棱的主要原因。滚齿时齿面有时出棱,其主要原因是:滚刀刀齿沿圆周等分性不好和滚刀安装后存在较大的径向圆跳动及轴向窜动等。由图4-38看出,刀齿存在不等分误差时,各排刀齿相对准确位置有的超前有的滞后,这种超前与滞后使刀齿上的切削刃偏离滚刀基本蜗杆的螺纹表面。因而,在滚切齿轮的过程中,就会出现“过切”和“空切”而产生齿形误差。图4-38(c)是从图4-38(b)中取出三个刀齿位置加以放大的示意图。图中双点划线表示无等分误差时刀齿的位置(和渐开
130、线齿面相切);实线表示有等分误差时,刀齿2因滞后而引起刃口“空切”和刀齿3因超前而引起刃口“过切”的情况。刀齿等分性误差愈大,这种“空切”和“过切”愈严重,齿面出棱愈明显。刀齿等分性误差对不同曲率的渐开线齿形的影响是不同的,齿形曲率愈大(即齿轮基圆愈小)影响愈大,这也就是齿数少的小齿轮为何齿面易出棱的缘故。4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法213图4-38刀齿不等分引起的齿形误差4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法214产生齿形角误差的主要原因。齿轮的齿形角误差主要决定于滚刀刀齿的齿形角误差。滚刀刀齿的齿形角误差,由滚刀制造时铲磨刀齿产
131、生的齿形角误差和刃磨刀齿前刀面所产生的非径向性误差及非轴向性误差而引起。刀齿前刀面非径向性误差对齿形误差的影响,如图4-39所示。4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法215图4-39刀齿前刀面非径向性误差对齿形误差的影响4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法216精加工所用滚刀的前角通常为0(即刀齿前刀面在径向平面内),刃磨不好时会出现前角(正或负)。由于刀齿侧后面经铲磨后具有侧后角,因此刀齿前角误差必然引起齿形角变化。前角为正时,齿形角变小,切出的齿形齿顶变肥(如图4-39 (a)所示);前角为负时,齿形角变大,切出的齿形齿顶变瘦(如图4
132、-39(b)所示)。刀齿前刀面的非轴向性误差,是指直槽滚刀前刀面沿轴向对于孔轴线的平行度误差(如图4-40所示)。这种误差使各刀齿偏离了正确的齿形位置,而且刀齿左右两侧刃偏离值不等,这样既产生轴向齿距偏差,又引起齿形歪斜。4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法217图4-40刀齿前刀面非轴向性误差对齿形误差的影响4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法218产生齿形不对称的主要原因。滚齿时,有时出现齿形不对称误差,除了刀齿前刀面非轴向性误差的影响外,主要是滚齿时滚刀对中不好。滚刀对中是指滚齿时滚刀所处的轴向位置应使其一个刀齿(或齿槽)的对称线通
133、过齿坯中心(如图4-41(a)所示)。滚刀对中了,切出的齿形就对称;反之则引起齿形不对称。滚刀包络齿面的刀齿数愈少,工件齿形愈大且齿面曲率愈大时,齿形不对称愈严重。故对于模数较大且齿数较少的齿轮,滚齿前应认真使滚刀对中。4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法219图4-41滚刀对中对齿形的影响4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法220产生齿形周期误差的主要原因。滚刀安装后的径向圆跳动和轴向窜动、机床分度蜗轮副中分度蜗杆的径向圆跳动和轴向窜动都是周期性的误差,这些都会使得滚齿时出现齿面凸凹不平的周期误差。减少齿形误差的措施:从以上分析可知,影
134、响齿形误差的主要因素是滚刀的制造误差、安装误差和机床分齿传动链中蜗杆的误差。为了保证齿形精度,除了根据齿轮的精度等级正确地选择滚刀和机床外,还要特别注意滚刀的重磨精度和安装精度。4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法221基节偏差。在滚齿加工时,齿轮的基节应等于滚刀的基节。滚刀的基节:pb0=pn0cos0=pt0cos0cos0pt0cos0式中pb0滚刀的基节；pn0一滚刀的法向齿距；pt0滚刀的轴向齿距；0滚刀的法向齿形角；0滚刀的分度圆螺旋升角，一般很小，故cos01。 4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法2223）影响齿轮接触精度
135、的加工误差分析 齿轮接触精度受到齿宽方向接触不良和齿高方向接触不良的影响。影响齿高方向接触不良的主要因素是齿形误差ff和基节偏差fpb，影响齿宽方向接触不良的主要因素是齿轮的齿向误差F，此处只分析影响齿向误差F的主要因素。齿向误差F是指在分度圆柱面上，齿宽工作部分范围内，包容实际齿线且距离为最小的两条设计齿线之间的端面距离。4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法223滚齿加工中引起齿向误差的主要因素如下:滚齿机刀架导轨相对工作台回转轴线存在平行度误差时,齿轮会产生齿向误差(如图4-42所示)。由于夹具支承端面与回转轴线的垂直度误差,或齿坯孔与定位端面的垂直度误差(如图
136、4-43所示)等工件的装夹误差均会造成被切齿轮的齿向误差。滚切斜齿轮时,除上述影响因素外,机床差动挂轮的误差,也会影响齿轮的齿向误差。4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法224图4-42滚齿机刀架导轨误差对齿向误差的影响4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法225图4-43齿坯安装歪斜对齿向误差的影响4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法2262.2.插齿及与滚齿工艺特点比较插齿及与滚齿工艺特点比较1)插齿原理与运动插齿也是生产中普遍应用的一种切齿方法。(1)插齿原理。从插齿过程上分析,插齿刀和工件相当于一对轴线相
137、互平行的圆柱齿轮相啮合,插齿刀就是一个磨有前、后角具有切削刃的高精度齿轮。4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法227(2)插齿的主要运动(如图4-44所示)有:切削运动。插齿刀的上下往复运动。分齿展成运动。插齿刀与工件间应保持正确的啮合关系。插齿刀每往复一次,工件相对刀具在分度圆上转过的弧长为加工时的圆周进给运动,故刀具与工件的啮合过程也就是圆周进给过程。径向进给运动。插齿时,为逐步切至全齿深,插齿刀应有径向进给运动fr。4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法228让刀运动。插齿刀作上下往复运动时,向下是工作过程。为了避免刀具擦伤已加工的齿
138、面并减少刀齿磨损,在插齿刀向上运动时,工作台带动工件沿径向退出切削区一段距离,插齿刀工作行程时,工件恢复原位。在较大规格的插齿机上,让刀运动由插齿刀刀架部件来完成。4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法229图4-44插齿时的运动4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法2302)插齿与滚齿工艺特点比较插齿与滚齿同为常用的齿形加工方法,它们的加工精度和生产率也大体相当。但在精度指标、生产率和应用范围等方面又各自有其特点。现分析比较如下:(1)插齿的加工质量。插齿的齿形精度比滚齿高。这是因为插齿刀在制造时,可通过高精度磨齿机获得精确的渐开线齿形。插
139、齿后的齿面粗糙度比滚齿小。其原因是插齿的圆周进给量通常较小,插齿过程中包络齿面的切削刃数较滚齿多,因而插齿后的齿面粗糙度小。4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法231插齿的运动精度比滚齿差。因为在滚齿时,一船只是滚刀某几圈的刀齿参加切削,工件上所有齿槽都是这些刀齿切出的;而插齿时,插齿刀上的各刀齿顺次切削工件各齿槽,因而,插齿刀上的齿距累积误差将直接传给被切齿轮;另外,机床传动链的误差使插齿刀旋转产生的转角误差,也使得插齿后齿轮有较大的运动误差。插齿的齿向误差比滚齿大。插齿的齿向误差主要决定于插齿机主轴往复运动轨迹与工作台回转轴线的平行度误差。插齿刀往复运动频率高,
140、主轴与套筒的磨损大,因此插齿的齿向误差常比滚齿大。4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加工方法232(2)插齿的生产率。切制模数较大的齿轮时,插齿速度要受插齿刀主轴往复运动惯性和机床刚性的制约,切削过程又有空程时间损失,故生产率比滚齿加工要低。但在加工小模数、多联齿、齿宽窄的齿轮时,插齿生产率会比滚齿高。(3)插齿的应用范围。从上面分析可知,插齿适合于加工模数小、齿宽较小、工作平稳性要求较高而运动精度要求不太高的齿轮。尤其适用于加工内齿轮、多联齿轮中的小齿轮、齿条及扇形齿轮等。但加工斜齿轮需用螺旋导轨,不如滚齿方便。4.4.3 4.4.3 圆柱齿轮齿形加工方法圆柱齿轮齿形加
141、工方法233齿轮的齿端加工方式有:倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺四种方式。经倒圆、倒尖、倒棱后的齿轮(如图4-45所示),沿轴向移动时容易进入啮合。齿端倒圆应用最多,图4-46是用指状铣刀倒圆的原理图。倒圆时,齿轮慢速旋转,指状铣刀在高速度旋转的同时沿齿轮轴向作往复直线运动。齿轮每转过一齿,铣刀往复运动一次,两者在相对运动中即完成齿端倒圆。同时由齿轮的旋转实现连续分齿,生产率较高。齿端加工应安排在齿形淬火之前进行。4.4.4 4.4.4 齿端加工齿端加工234图4-45齿端加工4.4.4 4.4.4 齿端加工齿端加工235图4-46齿端倒圆4.4.4 4.4.4 齿端加工齿端加工2361.1.齿形加
142、工方案的选择齿形加工方案的选择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条件,对于不同精度的齿轮,常用的齿形加工方案如下:(1)8级精度以下齿轮。调质齿轮用滚齿或插齿就能满足要求。对于淬硬齿轮可采用:滚(插)齿-齿端加工-淬火-校正孔的加工方案,但在淬火前齿形加工精度应提高一级。4.4.5 4.4.5 圆柱齿轮加工工艺过程圆柱齿轮加工工艺过程237(2)76级精度齿轮。对于淬硬齿面的齿轮可采用:滚(插)齿-齿端加工-剃齿-表面淬火-校正基准-珩齿。这种方案生产率高、设备简单、成本较低,适于成批或大批大量生产齿轮。(3)5级以上精度的齿轮。一般采用:
143、粗滚齿-精滚齿-齿端加工-淬火-校正基准-粗磨齿-精磨齿。磨齿是目前齿形加工中精度最高、表面粗糙度最小的加工方法,最高精度可达43级。4.4.5 4.4.5 圆柱齿轮加工工艺过程圆柱齿轮加工工艺过程2382.2.不同精度等级齿轮加工工艺路线介绍不同精度等级齿轮加工工艺路线介绍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、生产批量和工厂设备条件而定。一般可以归纳为如下工艺路线:毛坯制造-齿坯热处理-齿坯加工-齿形加工-齿端加工-齿圈热处理-齿轮定位表面精加工-齿圈的精整加工。图4-47为某齿轮简图,表4-8为该齿轮成批生产下的工艺路线。图4-48为一高精度齿轮,表4
144、-9是小批生产该齿轮的工艺路线。4.4.5 4.4.5 圆柱齿轮加工工艺过程圆柱齿轮加工工艺过程239图4-47齿轮简图4.4.5 4.4.5 圆柱齿轮加工工艺过程圆柱齿轮加工工艺过程240表表4-8某齿轮机械加工工艺过程某齿轮机械加工工艺过程 4.4.5 4.4.5 圆柱齿轮加工工艺过程圆柱齿轮加工工艺过程241图4-48高精度齿轮4.4.5 4.4.5 圆柱齿轮加工工艺过程圆柱齿轮加工工艺过程242表表4-9高精度齿轮加工工艺过程高精度齿轮加工工艺过程 4.4.5 4.4.5 圆柱齿轮加工工艺过程圆柱齿轮加工工艺过程243机械制造工艺学机械制造工艺学第四章第四章 典型零件加工典型零件加工I
145、ntrduction4.5 连杆零件的加工连杆零件的加工Development of Mechanical Manufacturing Technology244机械制造工艺学机械制造工艺学第四章第四章 典型零件加工典型零件加工Typical Components Processing 4.5 连杆零件的加工连杆零件的加工2454.5连杆加工连杆加工 4.5.14.5.1概述概述1.1.连杆的结构特点连杆的结构特点连杆的形状复杂而不规则,孔本身及孔与平面之间的位置精度一般要求较高,杆身断面不大,刚度较差,易变形,如图4-49所示。246图4-49某柴油机连杆体零件图2472.2.连杆的主要技术
146、要求连杆的主要技术要求连杆的主要技术要求见表4-10。表表4-10连杆的主要技术要求连杆的主要技术要求 2484.5.24.5.2连杆的加工工艺过程连杆的加工工艺过程1.1.材料与毛坯材料与毛坯连杆材料一般采用45钢或40Cr、45Mn2等优质钢或合金钢,也有采用球墨铸铁的。钢制连杆都用模锻制造毛坯。连杆毛坯的锻造工艺有两种方案:连杆体和盖分开锻造;连杆体和盖整体锻造。从锻造后材料的组织来看,分开锻造的连杆盖金属纤维是连续的(如图4-50(a)所示),因此具有较高的强度;而整体锻造的连杆,铣切后,连杆盖的金属纤维是断裂的(如图4-50(b)所示),因而削弱了强度。但整体锻造可以提高材料利用率,
147、减少结合面的加工余量,加工时装夹也较方便。整体锻造只需要一套锻模,一次便可锻成,有利于组织和管理生产。249图4-50连杆盖的金属纤维组织2502.2.连杆的加工工艺过程连杆的加工工艺过程图4-49是某柴油机连杆体零件图,图4-51是它的连杆盖的零件图。这两个零件用螺钉或螺栓连接,用定位套定位。该柴油机连杆的生产属于大批量生产,采用流水线加工,机床按连杆的机械加工工艺过程连续排列,设备多为专用机床。251图4-51柴油机连杆盖零件图252表表4-11连杆加工工艺过程连杆加工工艺过程 253表表4-12连杆合件加工工艺过程连杆合件加工工艺过程 2543.3.连杆的加工工艺过程分析连杆的加工工艺过
148、程分析1)定位基准的选择连杆加工工艺过程的大部分工序都采用统一的定位基准:一个端面、小头孔及工艺凸台。这样有利于保证连杆的加工精度,而且端面的面积大,定位也比较稳定。由于连杆的外形不规则,为了定位需要,在连杆体大头处作出工艺凸台,作为辅助基准面。连杆大、小头端面对称分布在杆身的两侧,由于大、小头孔厚度不等,大头端面与同侧小头端面不在一个平面上,用这样的不等高面作定位基准,必然会产生定位误差。制订工艺时,可先把大、小头作成一样厚度,这样就可避免上述缺点,而且由于定位面积加大,使得定位更加可靠,直到加工的最后阶段才铣出这个阶梯面。2552)加工阶段的划分(1)粗加工阶段。粗加工阶段也是连杆体和盖合
149、并前的加工阶段,如基准面(包括辅助基准面)加工,为准备连杆体及盖合并所进行的加工(如结合面的铣、磨)等。(2)半精加工阶段。半精加工阶段是连杆体和盖合并后的加工,如精磨两平面,半精镗大头孔及孔口倒角等。总之,是为精加工大、小头孔作准备的阶段。(3)精加工阶段。精加工阶段是最终保证连杆主要表面大、小头孔全部达到图样要求的阶段,如珩磨大头孔、精镗小头轴承孔等。2563)确定合理的夹紧方法连杆是一个刚性较差的工件,应十分注意夹紧力的大小、作用力的方向及着力点位置的选择,以免因受夹紧力的作用而产生变形,使得加工精度降低。4)主要表面的加工方法(1)两端面的加工。连杆的两端面是连杆加工过程中最主要的定位
150、基准面,而且在许多工序中使用。所以应先加工它,且随着工艺过程的进行要逐渐精化,以提高其定位精度。大批大量生产多采用拉削和磨削加工;成批生产多采用铣削和磨削。257(2)大、小头孔的加工。连杆大、小头孔的加工是连杆加工中的关键工序,尤其大头孔的加工是连杆加工中要求最高的部位,直接影响到连杆成品的质量。一般先加工小头孔,后加工大头孔,合装后再同时精加工大、小头孔。小头孔直径小,锻坯上一般不锻出预孔,所以小头孔首道工序为钻削加工。加工方案多为:钻-扩(拉)-镗(铰)。无论采用整体锻还是分开锻,大头孔都会锻出预孔,因此大头孔首道工序都是粗镗(或扩)。大头孔的加工方案多为:(扩)粗镗-半精镗-精镗。258在大、小头孔的加工中,镗孔是保证精度的主要方法。连杆的孔深与孔径比皆在1左右,这个范围镗孔工艺性最好,镗杆悬伸短,刚性也好。大、小头孔的精镗一般都在专用的双轴镗床上同时进行,有条件的厂采用双面、双轴金刚镗床,对提高加工精度和生产率效果更好。大、小头孔的光整加工是保证孔的尺寸、形状精度和表面粗糙度不可缺少的加工工序。一般有以下三种方案:(a)珩磨;(b)金刚镗;(c)脉冲式滚压。259(3)工艺路线多为工序分散。连杆加工多属大批量生产,其工艺路线多为工序分散。一部分工序用高生产率的组合机床和专用机床,并广泛地使用气动、液压夹具,以提高生产率,满足大批量生产的需要。
