典型零件加工工艺流程.docx
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典型零件加工工艺流程
典型零件加工工艺（轴类，箱体类，齿轮类等）
轴类零件的
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。
它在机械中要紧用于支承齿轮、带轮、凸轮和连杆等传动件，以传递扭矩。
按结构形式不同，轴能够分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各类丝杠等.
依照轴类零件的功用和工作条件，其技术要求要紧在以下方面：
⑴尺寸精度 轴类零件的要紧表面常为两类：
一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确信轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，一样为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。
⑵几何形状精度 要紧指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。
其误差一样应限制在尺寸公差范围内，关于周密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。
⑶彼此位置精度 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。
⑷表面粗糙度 轴的加工表面都有粗糙度的要求，一样依照加工的可能性和经济性来确信。
支承轴颈常为~μm，传动件配合轴颈为~μm。
⑸其他 热处置、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
⑴轴类零件材料 经常使用45钢，精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr1五、弹簧钢65Mn，也可选用球墨铸铁；对高速、重载的轴，选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。
⑵轴类毛坯 经常使用圆棒料和锻件；大型轴或结构复杂的轴采纳铸件。
毛坯通过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿表面均匀散布，取得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。
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，排除锻造应力，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。
小锥孔时经常使用堵头；大锥孔时经常使用带堵头的拉杆心轴
四、轴类零件典型工艺线路
关于7级精度、表面粗糙度～μm的一样传动轴，其典型工艺线路是：
正火－车端面钻中心孔－粗车各表面－精车各表面－铣花键、键槽－热处置－修研中心孔－粗磨外圆－精磨外圆－查验。
轴类零件一样采纳中心孔作为定位基准，以实现基准统一的方案。
在单件小批生产中钻中心孔工序常在一般车床上进行。
在大量量生产中常在铣端面钻中心孔专用机床上进行。
中心孔是轴类零件加工全进程中利用的定位基准，其质量对加工精度有着重大阻碍。
因此必需安排修研中心孔工序。
修研中心孔一样在车床上用金刚石或硬质合金顶尖加压进行。
关于空心轴（如机床主轴），为了能利用顶尖孔定位，一样均采纳带顶尖孔的锥套心轴或锥堵。
假设外圆和锥孔需反复多次、互为基准进行加工，那么在重装锥堵或心轴时，必需按外圆找正或从头修磨中心孔。
轴上的花键、键槽等次要表面的加工，一样安排在外圆精车以后，磨削之前进行。
因为若是在精车之前就铣出键槽，在精车时由于断续切削而易产生振动，阻碍加工质量，又容易损坏刀具，也难以操纵键槽的尺寸。
但也不该安排在外圆精磨以后进行，以避免破坏外圆表面的加工精度和表面质量。
在轴类零件的加工进程中，应当安排必要的热处置工序，以保证其机械性能和加工精度，并改善工件的切削加工性。
一样毛坯锻造后安排正火工序，而调质那么安排在粗加工后进行，以便排除粗加工后产生的应力及取得良好的综合机械性能。
淬火工序那么安排在磨削工序之前。
如：
轴类零件机械加工工艺文件的制订
一、零件的工艺分析
传动轴零件图
图示零件是减速器中的传动轴，该零件小批生产。
它属于台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。
轴肩一样用来确信安装在轴上零件的轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便；键槽用于安装键，以传递转矩；螺纹用于安装各类锁紧螺母和调整螺母。
依照工作性能与条件，该传动轴图样规定了要紧轴颈M，N，外圆P、Q和轴肩G、H、I有较高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值，并有热处置要求。
这些技术要求必需在加工中给予保证。
因此，该传动轴的关键工序是轴颈M、N和外圆P、Q的加工。
二、毛坯的选择
该传动轴材料为45钢，因其属于一样传动轴，应选45钢可知足其要求。
本例传动轴属于中、小传动轴，而且各外圆直径尺寸相差不大，应选择φ60mm的热轧圆钢作毛坯。
三、定位基准的选择
合理地选择定位基准，关于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。
由于该传动轴的几个要紧配合表面（Q、P、N、M）及轴肩面（H、G）对基准轴线A-B均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，因此应选择两头中心孔为基准，采纳双顶尖装夹方式，以保证零件的技术要求。
粗基准采纳热轧圆钢的毛坯外圆。
中心孔加工采纳三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。
但必需注意，一样不能用毛坯外圆装夹两次钻两头中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹（有时在上工步已车外圆处搭中心架），车另一端面，钻中心孔。
如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。
四、工艺线路的拟定
1．各表面加工方式的选择传动轴多数是回转表面，要紧采纳车削与外圆磨削成形。
由于该传动轴的要紧表面M、N、P、Q的公差品级（IT6）较高，表面粗糙度Ra值（Ra=um）较小，故车削后还需磨削。
外圆表面的加工方案可为：
粗车→半精车→磨削。
2．加工顺序的确信
对精度要求较高的零件，其粗、精加工应分开，以保证零件的质量。
该传动轴加工划分为三个时期：
粗车（粗车外圆、钻中心孔等），半精车（半精车遍地外圆、台阶和修研中心孔及次要表面等），粗、精磨（粗、精磨遍地外圆）。
各时期划分大致以热处置为界。
轴的热处置要依照其材料和利用要求确信。
关于传动轴，正火、调质和表面淬火用得较多。
该轴要求调质处置，并安排在粗车各外圆以后，半精车各外圆之前。
综合上述分析，传动轴的工艺线路如下：
下料→车两头面，钻中心孔→粗车各外圆→调质→修研中心孔→半精车各外圆，车槽，倒角→车螺纹→划键槽加工线→铣键槽→修研中心孔→磨削→查验。
定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工，在调质以后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。
调质以后修研中心孔为排除中心孔的热处置变形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是为提高定位精基准面的精度和减小锥面的表面粗糙度值。
拟定传动轴的工艺进程时，在考虑要紧表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工。
在半精加工φ52mm、φ44mm及M24mm外圆时，应车到图样规定的尺寸，同时加工出各退刀槽、倒角和螺纹；三个键槽应在半精车后和磨削之前铣削加工出来，如此可保证铣键槽时有较精准的定位基准，又可幸免在精磨后铣键槽时破坏已精加工的外圆表面。
在拟定工艺进程时，应考虑查验工序的安排、检查项目及查验方式的确信。
综上所述，所确信的该传动轴加工工艺进程如下：
传动轴机械加工工艺进程卡
中国矿业大学机械工程学院
机械加工工艺过程卡
产品名称
减速器
图号
零件名称
传动轴
共1页
第1页
毛坯种类
圆钢
材料牌号
45钢
毛坯尺寸
￠60mm×265mm
序号
工种
工步
工序内容
设备
工具
夹具
刃具
量具
1
下料
φ60mm×265mm
2
车
三爪自定心卡盘夹持工件毛坯外圆
1
车端面见平
2
钻中心孔
用尾座顶尖顶住中心孔
3
粗车φ46mm外圆至φ48mm，长118mm
4
粗车φ35mm外圆至φ37mm，长66mm
5
粗车M24mm外圆至φ26mm，长14mm
调头，三爪自定心卡盘夹持φ48mm处
（φ44mm外圆）
6
车另一端面，保证总长250mm
7
钻中心孔
用尾座顶尖顶住中心孔
8
粗车φ52mm外圆至φ54mm
9
粗车φ35mm外圆至φ37mm，长93mm
10
粗车φ30mm外圆至φ32mm，长36mm
11
粗车M24mm外圆至φ26mm，长16mm
12
检验
3
热
调质处理220～240HBS
4
钳
修研两端中心孔
5
车
双顶尖装夹
1
半精车φ46mm外圆至φ46.5mm，长120mm
2
半精车φ35mm外圆至φ35.5mm，长68mm
3
半精车M24mm外圆至
，长16mm
4
半精车2-3mm×0.5mm环槽
5
半精车3mm×l.5mm环槽
6
倒外角1mm×45°,3处
调头，双顶尖装夹
7
半精车φ35mm外圆至φ35.5mm,长95mm
8
半精车φ30mm外圆至φ35.5mm长38mm
9
半精M24mm外圆至
长18mm
10
半精车φ44mm至尺寸，长4mm
11
车2～3mm×0.5mm环槽
12
半精车3mm×l.5mm环槽
13
倒外角lmm×45°,4处
14
检验
6
车
双顶尖装夹
1
M24mm×l.5mm-6g至尺寸
调头，双顶尖装夹
2
车M24mm×1.5mm-6g至尺寸
3
检验
7
钳
划两个键槽及一个止动垫圈槽加工线
8
铣
用V形虎钳装夹，按线找正
1
铣键槽12mm×36mm，保证尺寸41～41.25mm
2
铣键槽8mm×l6mm，保证尺寸26～26.25mm
3
铣止动垫圈槽6mm×l6mm，保证20.5mm至尺寸
4
检验
9
钳
修研两端中心孔
10
磨
1
磨外圆M至尺寸
2
磨轴肩面I
3
磨外圆Q至尺寸
4
磨轴肩面H
调头，双顶尖装夹
5
磨外圆P至尺寸
6
磨轴肩面G
7
磨外圆N至尺寸
8
磨轴肩面F
9
检验
五、轴类零件的查验
1．加工中的检验
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。
二．箱体类零件的加工
一、箱体零件概述
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。
箱体零件结构特点：
多为铸造件，结构复杂，多平面和孔，内部呈腔形，壁薄且不均匀，刚度较低，加工部位多，加工精度要求较高，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，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。
箱体类零件加工
箱体零件加工工艺分析
下面表A为上图所示某车床主轴箱小批生产的工艺进程；下面表B为该车床主轴箱大量生产的工艺进程。
从这二个表所列的箱体加工工艺进程能够看出，不同批量箱体加工的工艺进程，既有共性，又有各自的特性。
表A某主轴箱小批生产工艺进程
序号
工序内容
定位基准
1
铸造
2
时效
3
漆底漆
4
划线：
考虑主轴孔有加工余量，并尽量均匀。
划C、A及E、D加工线
5
粗、精加工顶面A
按线找正
6
粗、精加工B、C面及侧面D
顶面A并校正主轴线
7
粗、精加工两端面E、F
B、C面
8
粗、半精加工各纵向孔
B、C面
9
精加工各纵向孔
B、C面
10
粗、精加工横向孔
B、C面
11
加工螺孔及各次要孔
12
清洗、去毛刺倒角
13
检验
表B某主轴箱大量生产工艺进程
序号
工序内容
定位基准
1
铸造
2
时效
3
漆底漆
4
铣顶面A
I孔与II孔
5
钻、扩、绞2-Ф8H7工艺孔（将6-M10mm先钻至Ф7.8mm,绞2-Ф8H7）
顶面A及外形
6
铣两端面E、F及前面D
顶面A及两工艺孔
7
铣导轨面B、C
顶面A及两工艺孔
8
磨顶面A
导轨面B、C
9
粗镗各纵向孔
顶面A及两工艺孔
10
精镗各纵向孔
顶面A及两工艺孔
11
精镗主轴孔I
顶面A及两工艺孔
12
加工横向孔及各面上的次要孔
13
磨B、C导轨面及前面D
顶面A及两工艺孔
14
将2-Ф8H7及4-Ф7.8mm均扩钻至Ф8.5mm，攻6-M10mm
15
清洗、去毛刺倒角
16
检验
一、箱体的加工工艺线路
箱壳体要求加工的表面很多。
在这些加工表面中，孔系加工精度是工艺关键问题。
在工艺线路的安排中应注意以下问题：
①先面后孔的加工工艺顺序：
从加工难度上看，平面比孔容易加工。
先加工平面，把铸件表面的凸凹不平切除，保证平面的平面度，提供稳固靠得住的定位基准，对后序孔的加工有利，可减少钻头引偏和崩刃现象，对刀调整也比较方便。
关于孔的加工和保证孔的加工精度都是有利的。
②粗精加工分开的工艺原那么：
关于刚性差、批量较大且要求精度高的壳体，一样要粗精分开进行，即在要紧平面和各轴承孔的粗加工以后再进行要紧平面和各轴承孔的精加工。
如此，能够排除由粗加工所造成的内应力、切削力、切削热和夹紧力对加工精度的阻碍。
③热处置的合理安排：
材料为铸铁的变速箱箱体类零件，由于外形复杂，壁厚不匀，铸造时形成较大内应力，应将毛坯经人工时效处置以排除粗加工后因内应力的从头散布和粗加工本身所造成的内应力的阻碍，进一步提高箱体加工精度的稳固性。
二、制订箱体工艺进程的一起性原那么
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，以加工好的平面定位，再来加工孔。
因为箱体孔的精度要求高，加工难度大，先以孔为粗基准加工平面，再以平面为精基准加工孔，如此不仅为孔的加工提供了稳固靠得住的精基准，同时还能够使孔的加工余量较为均匀。
由于箱体上的孔散布在箱体各平面上，先加工好平面，钻孔时，钻头不易引偏，扩孔或绞孔时，刀具也不易崩刃。
2）加工时期粗、精分开箱体的结构复杂，壁厚不均，刚性不行，而加工精度要求又高，故箱体重要加工表面都要划分粗、精加工两个时期，如此能够幸免粗加工造成的内应力、切削力、夹紧力和切削热对加工精度的阻碍，有利于保证箱体的加工精度。
粗、精分开也可及时发觉毛坯缺点，幸免更大的浪费；同时还能依照粗、精加工的不同要求来合理选择设备，有利于提高生产率。
3）工序间合理按排热处置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。
为了排除残余应力，减少加工后的变形和保证精度的稳固，因此，在铸造以后必需安排人工时效处置。
人工时效的工艺标准为：
加热到500℃～550℃，保温4h～6h，冷却速度小于或等于30℃/h，出炉温度小于或等于200℃。
一般精度的箱体零件，一样在铸造以后安排1次人工时效出理。
对一些高精度或形状专门复杂的箱体零件，在粗加工以后还要安排1次人工时效处置，以排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，有时不安排时效处置，而是利用粗、精加工工序间的停放和运输时刻，使之取得自然时效。
箱体零件人工时效的方式，除加热保温法外，也可采纳振动时效来达到排除残余应力的目的。
4）用箱体上的重要孔作粗基准箱体类零件的粗基准一样都用它上面的重要孔作粗基准，如此不仅能够较好地保证重要孔及其它各轴孔的加工余量均匀，还能较好地保证各轴孔轴心线与箱体不加工表面的彼此位置。
二、定位基准的选择
1）粗基准的选择尽管箱体类零件一样都选择重要孔（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。
①中小批生产时，由于毛坯精度较低，一样采纳划线装夹，其方式如下：
图C 主轴箱的划线
第一将箱体用千斤顶安放在平台上（图C-a），
调整千斤顶，使主轴孔I和A面与台面大体平行，D面与台面大体垂直，依照毛坯的主轴孔划出主轴孔的水平线I-I，在4个面上均要划出，作为第1校正线。
划此线时，应依照图样要求，检查所有加工部位在水平方向是不是均有加工余量，假设有的加工部位无加工余量，那么需要从头调整I-I线的位置，作必要的借正，直到所有的加工部位均有加工余量，才将I-I线最终确信下来。
I-I线确信以后，即画出A面和C面的加工线。
然后将箱体翻转90°，D面一端置于3个千斤顶上，，调整千斤顶，使I-I线与台面垂直（用大角尺在两个方向上校正），依照毛坯的主轴孔并考虑各加工部位在垂直方向的加工余量，依照上述一样的方式划出主轴孔的垂直轴线II-II作为第2校正线（图C-b），也在4个面上均画出。
依据II-II线画出D面加工线。
再将箱体翻转90°（图C-c），将E面一端至于3个千斤顶上，使I-I线和II-II线与台面垂直。
依照凸台高度尺寸，先画出F面，然后再画出E面加工线。
加工箱体平面时，按线找正装夹工件，如此，就表现了以主轴孔为粗基准。
②大量大量生产时，毛坯精度较高，可直接以主轴孔在夹具上定位，采纳图D的夹具装夹。
图D 以主轴孔为粗基准铣顶面的夹具
一、3、5—支承2—辅助支承4—支架6—挡销7—短轴8—活动支柱
九、10—操纵手柄11—螺杆12—可调支承13—夹紧块
先将工件放在一、3、5预支承上，并使箱体侧面紧靠支架4，端面紧靠挡销6，进行工件预定位。
然后操纵手柄9，将液压操纵的两个短轴7伸人主轴孔中。
每一个短轴上有3个活动支柱8，别离顶住主轴孔的毛面，将工件抬起，离开一、3、5各支承面。
这时，主轴孔轴心线与两短轴轴心线重合，实现了以主轴孔为粗基准定位。
为了限制工件绕两短轴的回转自由度，在工件抬起后，调剂两可调支承12，辅以简单找正，使顶面大体成水平，再用螺杆11调整辅助支承2，使其与箱体底面接触。
最后操纵手柄10，将液压操纵的两个夹紧块13插入箱体两头相应的孔内夹紧，即可加工。
2）精基准的选择箱体加工精基准的选择也与生产批量大小有关
①单件小批生产用装配基面做定位基准。
图A车床床头箱单件小批加工孔系时，选择箱体底面导轨B、C面做定位基准，B、C面既是床头箱的装配基准，又是主轴孔的设计基准，并与箱体的两头面、侧面及各要紧纵向轴承孔在彼此位置上有直接联系，应选择B、C面作定位基准，不仅排除主轴孔加工时的基准不重合误差，而且用导轨面B、C定位稳固靠得住，装夹误差较小，加工各孔时，由于箱口朝上，因此改换导向套、安装调整刀具、测量孔径尺寸、观看加工情形等都很方便。
这种定位方式也有它的不足的地方。
加工箱体中间壁上的孔时，为了提高刀具系统的刚度，应当在箱体内部相应的部位设置刀杆的导向支承。
由于箱体底部是封锁的，中间支承只能用如图E所示的吊架从箱体顶面的开口处伸人箱体内，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，常常装卸也容易产生误差，且使加工的辅助时刻增加，因此这种定位方式只适用于单件小批生产。
图E吊架势镗模夹具
图F箱体以一面两孔定位
②量大时采纳一面两孔作定位基准。
大量量生产的主轴箱常以顶面和两定位销孔为精基准，如图F所示。
二、圆柱齿轮齿面（形）加工方式
1．齿轮齿面加工方法的分类
加工一个精度较高的圆柱齿轮，大致要通过如下工艺线路：
毛坯制造及热处置→齿加工→齿形加工→齿端加工→轮齿热处置→定位面的精加工→齿形精加工。
齿轮的要紧加工表面有齿面和齿轮基准表面，后者包括带孔齿轮的基准孔、连轴齿轮的基准轴、切齿加工时的安装端面，和用以找正
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