机械制造工艺与机床夹具.ppt

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机械制造工艺与机床夹具第六章第六章典型零件加工典型零件加工第一节第一节车床主轴加工车床主轴加工第二节第二节箱体加工箱体加工第三节第三节连杆加工连杆加工第四节第四节圆柱齿轮加工圆柱齿轮加工第一节车床主轴加工一、概述一、概述车床主轴的功用和结构特点车床主轴的功用和结构特点车床主轴既是一单轴线的阶梯轴、空心轴，又是长径比小于12的刚性轴。

主要加工表面是内、外旋转表面，次要表面有键槽、花键、螺纹和端面结合孔等。

它的机械加工主要是车削和磨削车削和磨削，其次是铣削和钻削铣削和钻削。

车床主轴技术条件的分析车床主轴技术条件的分析主轴支承轴颈的技术要求主轴支承轴颈的技术要求主轴工作表面的技术要求主轴工作表面的技术要求空套齿轮轴颈的技术要求空套齿轮轴颈的技术要求螺纹的技术要求螺纹的技术要求主轴各表面的表面层要求主轴各表面的表面层要求二、主轴的机械加工工艺过程二、主轴的机械加工工艺过程经过对主轴结构特点、技术条件的分析，即可根据生产批量、设备条件等编制主轴的工艺规程。

编制过程中应着重考虑主要表面主要表面和加工比较困加工比较困难的难的表面表面的工艺措施。

从而正确地选择定位基准，合理安排工序。

三、主轴加工工艺过程分析三、主轴加工工艺过程分析主轴毛坯的制造方法主轴毛坯的制造方法毛坯形式有棒料棒料和锻件锻件两种。

主轴的材料主轴的材料和热处理和热处理毛坯热处理毛坯热处理消除锻造应力，细化晶粒，以利切削加工预备热处理预备热处理获均匀细密的回火索氏体，提高综合力学性能最终热处理最终热处理高频淬火，便于纠正局部淬火产生的变形加工阶段的划分加工阶段的划分粗加工阶段粗加工阶段毛坯处理粗加工半精加工阶段半精加工阶段半精加工前热处理半精加工精加工阶段精加工阶段精加工前热处理精加工前各种加工精加工用大切削量切除大部分余量，把毛坯加工至接近工件的最终形状和尺寸，只留下少量的加工余量为精加工作好准备，尤其为精加工作好准备把各表面都加工到图样规定的要求定位基准定位基准的选择的选择以两顶尖孔作为轴类零件的定位基准，既以两顶尖孔作为轴类零件的定位基准，既符合基准符合基准重合原则，又重合原则，又能使能使基准统一。

基准统一。

两顶尖的质量对加工精度影响很大，应尽量做到两顶尖孔轴线重合、顶尖接触面积大、表面粗糙度低。

深孔加工后，可以采用带顶尖孔的锥堵作为定位基准。

深孔加工后，可以采用带顶尖孔的锥堵作为定位基准。

为了保证支承轴颈与两端锥孔的同轴度要求，需要应用互为基准原则互为基准原则。

精加工主轴外圆表面也可用外表面本身来定位，既在安装工件时以支承精加工主轴外圆表面也可用外表面本身来定位，既在安装工件时以支承轴颈表面本身找正。

轴颈表面本身找正。

用这种定位方法，只需要准备几套心轴，因此简化了工艺装备，节省了修中心孔工序，并可在一次安装中磨出全部外圆。

工序的工序的安排顺序安排顺序先行工序必须为后续工序准备好定位先行工序必须为后续工序准备好定位基准。

基准。

主轴工艺路线安排大体如下：

毛坯制造正火车端面钻中心孔粗车调质半精车表面淬火粗、精磨外圆粗、粗磨圆锥面磨锥孔。

还应注意以下几点：

为保证基准统一，尽量使用顶尖孔定位，深孔加工应安排在最后；但为避免深孔加工引起的变形，最好在粗车外圆后加工；外圆加工顺序安排要照顾主轴本身的刚度，先大后小；花键和键槽加工应安排在精车之后，粗磨之前；主轴的螺纹对支承轴颈有一定的同轴度要求，放在淬火后进行；主轴系加工要求很高的零件，需安排多次检验工序。

四、主轴加工中的几个工艺问题四、主轴加工中的几个工艺问题锥堵和锥堵心轴的使用锥堵和锥堵心轴的使用一般不中途更换或拆装，以免增加安装误差锥堵心轴要求两个锥面应同轴，否则拧紧螺母后会使工件变形。

顶尖孔的研磨顶尖孔的研磨在热处理工序之后和磨削加工之前，对顶尖孔要进行研磨，以消除误差。

用铸铁顶尖研磨用铸铁顶尖研磨用油石研磨顶尖孔用油石研磨顶尖孔用硬质合金顶尖刮研用硬质合金顶尖刮研也可将三者联合使用。

外圆表面的车削加工外圆表面的车削加工主轴各外圆表面的车削通常分为粗车、半粗车、半精车精车、精车、精车三步。

一般采用地机床设备是：

卧式车床单件小批量单件小批量；液压仿形刀架或液压仿形车床成批生产成批生产；液压仿形车床或多刀半自动车床大批量生产大批量生产。

主轴深孔的加工主轴深孔的加工一般把长度与直径比大于5的孔称为深深孔孔。

其加工困难和复杂原因是：

刀具细长，刚性差，钻头容易引偏；刀具细长，刚性差，钻头容易引偏；排屑困难；排屑困难；冷却困难，钻头的散热条件差，容易丧失切削冷却困难，钻头的散热条件差，容易丧失切削能力。

能力。

针对不利条件，一般采取下列措施：

采用工件旋转、刀具进给的加工方法；采用工件旋转、刀具进给的加工方法；采用特殊结构的刀具；采用特殊结构的刀具；在工件上预加工出一段精确的导向孔；在工件上预加工出一段精确的导向孔；采用压力传送的切削润滑液，并利用在压力下的冷却采用压力传送的切削润滑液，并利用在压力下的冷却润滑液排屑。

润滑液排屑。

在单件小批生产中，总是在卧式车床上用接长的麻花钻加工；在批量较大时，采用深孔钻床及深孔钻头。

钻出的深孔一般都要经过精加工才能达到要求的精度和表面粗糙度。

精加工深孔的方法有镗和铰镗和铰，还有拉镗和拉铰拉镗和拉铰的方法。

主轴锥孔加工主轴锥孔加工磨削主轴前端锥孔，一般以支承轴颈作为定位基准，有以下三种安装方法：

将前支承轴颈安装在中心架上，后轴颈夹在磨床床头将前支承轴颈安装在中心架上，后轴颈夹在磨床床头的卡盘的卡盘内内，磨削前，磨削前严格校正严格校正两支承轴颈，前端可调整中心架两支承轴颈，前端可调整中心架，后端，后端在在卡爪和轴颈之间垫薄片来调整。

卡爪和轴颈之间垫薄片来调整。

将前后支承轴颈分别安装在两个中心架上，用千分表将前后支承轴颈分别安装在两个中心架上，用千分表校正好校正好中心中心架位置。

架位置。

成批生产时大都采用专用夹具加工。

成批生产时大都采用专用夹具加工。

主轴各外表面的精加工和光主轴各外表面的精加工和光整加工整加工主轴的精加工主轴的精加工都是用磨削的方法，在热处理工序之后进行，用以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。

光整加工光整加工用于精密主轴加工，其特点是：

采用很小的切削用量和单位切削压力，变形小。

采用很小的切削用量和单位切削压力，变形小。

对上道工序的表面粗糙度要求高。

对上道工序的表面粗糙度要求高。

除镜面磨削外，其它光整加工方法都是除镜面磨削外，其它光整加工方法都是“浮动的浮动的”。

加工余量都很小。

加工余量都很小。

轴类零件的检验轴类零件的检验表面粗糙度和硬度的检验表面粗糙度和硬度的检验精度检验精度检验形状精度检验尺寸精度检验位置精度检验第二节箱体加工一、概述一、概述箱体零件的功用和结构特点箱体零件的功用和结构特点箱体是机器的基础零件，它将机器和部件中的轴、套、齿轮等有关零件连连接成一个整体接成一个整体，并使之保持正确的相互位置保持正确的相互位置，以传递转矩传递转矩或改变转速改变转速来完成规定的运动。

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，机床主轴箱机床主轴箱的精度要求最高，以此为例归纳以下五项精度要求：

孔径精度孔径精度孔与孔的位置精度孔与孔的位置精度孔和平面的位置精度孔和平面的位置精度主要平面的精度主要平面的精度表面粗糙度表面粗糙度箱体的材料及毛坯箱体的材料及毛坯箱体材料一般选用HT200400的各种牌号的灰铸铁，因为灰铸铁不仅成本低，而且具有较好的耐磨性、可铸削性和阻尼特性。

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。

毛坯铸造时，应防止砂眼和气孔的产生。

二、箱体结构工艺性二、箱体结构工艺性基本孔箱体的基本孔可分为通孔、阶梯孔、盲孔通孔、阶梯孔、盲孔、交叉、交叉孔孔等几类。

同轴孔装配基面凸台紧固孔和螺孔此外，为保证箱体有足够的动刚度和抗振性，应酌情合理使用肋板、肋条，加大圆角半径，收小箱口，加厚主轴前轴承口厚度。

三、箱体机械加工工艺过程及工艺分析三、箱体机械加工工艺过程及工艺分析箱体零件机械加工工艺过程箱体零件机械加工工艺过程箱体类零件机械加工箱体类零件机械加工工艺过程分析工艺过程分析不同批量箱体生产的共性不同批量箱体生产的共性加工顺序为先面后孔加工阶段粗、精分开工序间安排时效处理一般都用箱体上的重要孔作基准不同批量箱体生产的特殊性不同批量箱体生产的特殊性粗基准的选择粗基准的选择虽然箱体类零件一般都选择重要孔为粗基准，随着生产类型不同，实现以主轴为粗基准的工件装夹方式是不同的。

1）中小批生产时，由于毛坯精度较低，一般采用划线装夹2）大批量生产时，毛坯精度较高，可按下图装夹精基准的选择精基准的选择1）单件小批生产用装配基准作定位基准。

2）大批量生产时采用一面双孔定位基准所用设备依批量不同而异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加工，各工序原则上靠人工技术熟练和机床工作精度来保证。

除个别必须用专用夹具才能保证质量的工序外，一般很少采用专用夹具。

而大批量箱体的加工则广泛采用组合加工机床。

专用夹具用得也很多，这就大大地提高了生产率。

四、箱体平面的加工方法四、箱体平面的加工方法箱体平面加工的常用方法有刨、铣和磨刨、铣和磨。

刨削和铣削常用作平面的粗加工和半精加工，而磨削则用作平面的精加工。

刨削加工刨削加工的特点是：

刀具结构简单，机床调整方便，通用性好。

铣削铣削生产率高于刨削，中批以上生产中多用铣削加工平面。

平面磨削平面磨削的加工质量比刨和铣都高，而且还可加工淬硬零件。

五、箱体孔系的加工方法五、箱体孔系的加工方法箱体上一系列有相互位置精度要求的孔的组合，称为孔系孔系。

分为平行平行孔系、同轴孔系和交叉孔孔系、同轴孔系和交叉孔系。

平行孔系平行孔系的加工的加工平行孔系的轴线要互相平行且孔距也有精度要求。

找正法找正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，然后按划线一一进行加工。

心轴和块规找正法样板找正法定心套找正法镗模法镗模法镗模法即利用镗模夹具加工孔系。

镗孔时，工件装夹在镗模上，镗杆被支承在镗模的导套里，增加了系统刚性。

采用镗模可大大提高机床夹具工件刀具之间的工艺系统刚度和抗振性。

坐标法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。

坐标测量装置的主要形式有：

1）1）普通刻线尺与游测量装置普通刻线尺与游测量装置2）2）百分表与块规测量装置（下页图）百分表与块规测量装置（下页图）3）3）经济刻度尺与光学读头测量装置经济刻度尺与光学读头测量装置4）4）光栅数字显示装置和感应同步器测量装置光栅数字显示装置和感应同步器测量装置5）5）高精度测量装置，高精度线位移测量系统有：

精密丝杠高精度测量装置，高精度线位移测量系统有：

精密丝杠、线纹、线纹尺、光栅、尺、光栅、感应同感应同步步器、磁尺、码尺和激光干涉仪。

器、磁尺、码尺和激光干涉仪。

采用坐标法加工孔系时，要特别注意基准孔和镗孔顺序的选择，否则，坐标尺寸的累积误差会影响孔心距精度。

第一，有孔距精度要求的两孔应连在一起加工，第一，有孔距精度要求的两孔应连在一起加工，以减少以减少坐标尺寸的坐标尺寸的累积误累积误差差影响孔距精度；影响孔距精度；第二，基准孔应位于箱壁的一侧，这样依次加工各孔时，工件台朝一第二，基准孔应位于箱壁的一侧，这样依次加工各孔时，工件台朝一个方个方向向移动，以避免往返移动误差移动，以避免往返移动误差第三，所选的基准孔应有较高的精度和较细第三，所选的基准孔应有较高的精度和较细的表面粗糙度的表面粗糙度，以便在，以便在加工过加工过程程中可以重新准确校验坐标原点。

中可以重新准确校验坐标原点。

同轴孔系同轴孔系的加工的加工一般采用镗模加工孔系，其同轴度由镗模保证。

利用已加工孔作支承导向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利用镗床后立柱上的导向套支承镗杆采用调头镗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度，调整工件台位