1、项目七 典型机械零件加工工艺的编制 项目七项目七 典型机械零件加工工艺的编制典型机械零件加工工艺的编制 任务任务1 轴类零件加工工艺轴类零件加工工艺 任务任务2 套筒类零件加工工艺套筒类零件加工工艺 任务任务3 箱体类零件加工工艺箱体类零件加工工艺 任务任务4 板类零件加工工艺板类零件加工工艺 项目七 典型机械零件加工工艺的编制【知识目标知识目标】1.掌握典型轴类、套类零件的特点及加工工艺特点；2.了解典型箱体类零件、板腔类零件的特点及加工工艺特点；3.理解提高零件加工效率及加工工艺优化的方法。【能力目标能力目标】1.具有正确分析轴类零件、套类零件加工工艺过程和编制工艺文件的能力；2.具有典型
2、箱体类零件、板腔类零件加工工艺的初步分析与编制的能力；3.具备对零件加工工艺进行优化的能力。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 任务任务1 轴类零件加工工艺轴类零件加工工艺1.1 概概 述述1.1.1 轴类零件的功用与结构特点轴类零件的功用与结构特点轴类零件是机械产品中的主要零件之一，它通常被用于支承传动零件(齿轮、带轮等)、传递转矩、承受载荷，以及保证装在轴上的零件(或刀具)具有一定的回转精度。轴类零件根据结构形状可分为光轴、空心轴、半轴、阶梯轴、花键轴、十字轴、偏心轴、曲轴及凸轮轴等，如图7-1所示。根据轴的长度L与直径d之比，又可分为刚性轴(L/d12)和挠性轴(L/d12)两类。项目七
3、 典型机械零件加工工艺的编制 图7-1 轴的种类 项目七 典型机械零件加工工艺的编制 由上述各种轴的结构形状可以看到，轴类零件一般为回转体零件，其长度大于直径，加工表面通常有内外圆柱面、圆锥面以及螺纹、花键、键槽、横向孔、沟槽等。1.1.2 轴类零件的技术要求轴类零件的技术要求1尺寸精度尺寸精度轴类零件的尺寸精度主要指直径精度和长度精度，直径精度要比长度精度的要求高得多。在轴类零件的各段直径中，轴颈是轴类零件的主要表面，它影响着轴的回转精度及工作状态。轴颈的直径精度根据其使用要求通常为IT9IT6，精密轴颈可达IT5。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 2几何形状精度几何形状精度轴类零件的几何
4、形状精度主要是轴颈的圆度和圆柱度。轴颈的几何形状精度(圆度和圆柱度)一般应限制在直径公差范围内或要求圆度误差小于0.01 mm。对几何形状精度要求较高时，可在零件图上另行规定其允许的公差，有时圆度误差可在0.001mm0.005 mm以内。3位置精度位置精度轴的位置精度主要是指装配传动件的配合轴颈相对于装配轴承的支承轴颈的同轴度或跳动，通常是用配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动来表示的。根据使用要求，规定高精度轴的径向圆跳动为0.001mm0.005mm，而一般精度轴的径向圆跳动为0.01mm0.03 mm。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 此外，还有内外圆柱面的同轴度和轴向定位端面与轴心线的垂
5、直度要求等。4表面粗糙度表面粗糙度根据零件的表面工作部位的不同，可有不同的表面粗糙度值。例如，普通机床主轴支承轴颈的表面粗糙度Ra为0.63 m0.16 m，配合轴颈的表面粗糙度Ra为2.5 m0.63 m。随着机器运转速度的增大和精密程度的提高，轴类零件表面粗糙度值的要求也将越来越小。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 1.1.3 轴类零件的材料和毛坯轴类零件的材料和毛坯合理选用材料和毛坯，对提高轴类零件的强度和使用寿命有重要意义，同时也对轴的加工过程有极大的影响。1轴类零件的材料轴类零件的材料轴类零件的材料的选用应根据其不同的工作条件和使用要求，在满足其力学性能(包括材料强度、韧性、耐磨性
6、和抗腐蚀性等)的前提下，选择合理的热处理和表面处理方法(指发蓝处理、镀铬等)，以使零件达到良好的强度、刚度和所需的表面硬度。一般轴类零件常用45钢，根据不同的工作条件采用不同的热处理规范(如正火、调质、淬火等)，以获得一定的强度、韧性和耐磨性。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 对中等精度而转速较高的轴类零件，可选用40Cr等合金钢。这类钢经调质和表面淬火处理后，具有较高的综合力学性能。精度较高的轴，有时还用轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn等材料，它们通过调质和表面淬火处理后，表面硬度可达50 HRC58 HRC，并具有更高的耐磨性和耐疲劳性能。对于高转速、重载荷等条件下工作的轴，可选用20C
7、rMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAlA氮化钢。低碳合金钢经渗碳淬火处理后，可获得很高的表面硬度及较软的心部组织，因此具有很好的抗冲击韧性和耐磨性，而且热处理变形很小。对于渗氮钢，由于渗氮温度比淬火温度低，经调质和表面渗氮后，变形小而硬度却很高，具有很好的耐磨性和耐疲劳强度。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 2轴类零件的毛坯轴类零件的毛坯轴类零件的毛坯最常用的是圆棒型材和锻件，只有某些大型的、结构复杂的轴才采用铸件。由于毛坯经过加热锻造后，能使金属内部的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。所以，除光轴、直径相差不大的阶梯轴可使用圆棒型材外，比
8、较重要的轴大都采用锻件。根据生产规模的大小决定毛坯的锻造方式。一般模锻件因需要昂贵的设备和专用锻模，成本高，故适用于大批量生产；而单件小批生产时，一般宜采用自由锻件。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 1.1.4 轴类零件的预加工轴类零件的预加工轴类零件在车削加工之前，应对其毛坯进行预加工。预加工包括校正、切断、切端面和钻中心孔。(1)校正。校正棒料毛坯在制造、运输和保管过程中产生的弯曲变形，以保证加工余量均匀及送料装夹的可靠。校正可在各种压力机上进行。一般情况下多采用冷态下校正，简便、成本低，但有内应力。若在热态下校正，则内应力较小，但费工时，成本高。项目七 典型机械零件加工工艺的编制(2)
9、切断。当采用棒料毛坯时，应在车削外圆前按所需长度切断。切断可在弓锯床、圆盘锯床上进行，高硬度棒料的切断可在带有薄片砂轮的切割机上进行。(3)切端面和钻中心孔。中心孔是轴类零件加工最常用的定位基准面，为保证钻出的中心孔不偏斜，应先切端面后再钻中心孔。如果轴的毛坯是自由锻件或大型铸件，则需要进行荒车加工，以减少毛坯外圆表面的形状误差，使后续工序的加工余量均匀。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 1.1.5 轴类零件的热处理轴类零件的热处理轴类零件的质量除与所选的钢材种类有关外，还与热处理有关。轴类零件的锻造毛坯在机械加工之前，均需进行正火或退火(高碳钢)处理，使钢材的晶粒细化，以消除残余应力，降低
10、毛坯硬度，改善切削加工性能。轴类零件采用低碳钢或低碳合金钢时，为了获得表面硬而心部韧的性能，一般均采用渗碳、渗氮等化学热处理方法进行表面热处理。凡要求局部表面淬火以提高轴类零件的耐磨性，须在淬火前安排调质处理(有的采用正火)。当毛坯加工余量较大时，调质放在粗车之后、半精车之前，使粗加工产生的残余项目七 典型机械零件加工工艺的编制 应力能在调质时消除；当毛坯加工余量较小时，调质可安排在粗车之前进行。表面淬火一般放在精加工之前，可以保证淬火引起的局部变形在精加工中得到纠正。对于精度要求较高的轴类零件，在局部淬火和粗磨之后，还需安排低温时效处理，以消除淬火和磨削中产生的残余应力和残余奥氏体，控制尺寸
11、稳定；对于整体淬火的精密主轴，在淬火后，还要进行定性处理，定性处理一般采用冰冷处理方法，以进一步消除加工应力，保持主轴精度。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 1.2 轴类零件的一般加工方法轴类零件的一般加工方法轴类零件的主要加工表面是外圆，根据其技术要求的高低常用的加工方法有车削、磨削和光整加工三种。轴类零件的端部一般为平面，一般采用车削端面加工和外圆磨床端面磨削或平面磨床磨削加工方式，具体见项目六表6-7。轴表面的键、花键和螺纹也是轴类零件外表面上常见的加工表面，一般采用铣削、磨削等加工方式。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 1.2.1 轴类零件外圆表面的车削加工轴类零件外圆表面的车削加
12、工车外圆是车削加工中最常见、最基本和最有代表性的加工方法，是加工外圆表面的主要方法，既适用于单件小批生产，也适用于成批、大量生产。单件及小、中批量生产中常采用卧式车床加工；成批、大量生产中常采用转塔车床和自动、半自动车床加工；对于大尺寸工件常采用大型立式车床加工；对于高精度的复杂零件，宜采用数控车床加工。车削外圆一般分为粗车、半精车、精车和精细车。项目七 典型机械零件加工工艺的编制(1)粗车。粗车是粗加工工序，对中小型轴的棒料、铸件、锻件，可以直接进行粗车加工。粗车的主要任务是迅速切除毛坯上多余的金属层，通常采用较大的进给量和中速车削，以尽可能提高生产率。粗车尺寸精度等级为IT13IT11，表
13、面粗糙度Ra为50m12.5 m，故可作为低精度表面的最终加工和半精车、精车的预加工。对于精度较高的毛坯，视具体情况(如冷拔料)，可不经粗车，直接进行半精车或精车。项目七 典型机械零件加工工艺的编制(2)半精车。半精车是在粗车之后进行的，可进一步提高工件的精度和降低表面粗糙度。它可作为中等精度表面的终加工，也可作为磨削或精车前的预加工。半精车尺寸精度等级为IT10IT9，表面粗糙度Ra为6.3 m3.2 m。(3)精车。精车一般是在半精车之后进行的作为较高精度外圆的终加工或作为光整加工的预加工，通常在高精度车床上加工，以确保零件的加工精度和表面粗糙度符合图样要求。一般采用很小的切削深度和进给量
14、进行低速或高速车削。低速精车一般采用高速钢车刀，高速精车常用硬质合金车刀。车刀应选用较大的前角、后角和正值的刃倾角，以提高表面质量。精车尺寸精度等级为IT8IT6，表面粗糙度Ra为1.6 m0.2 m。项目七 典型机械零件加工工艺的编制(4)精细车。精细车所用车床应具有很高的精度和刚度。刀具采用金刚石或细晶粒的硬质合金，经仔细刃磨和研磨后可获得很锋利的刀刃。切削时，采用高的切削速度、小的背吃刀量和小的进给量。其加工精度可达IT6以上，表面粗糙度Ra在0.4 m以下。精细车常用于高精度中、小型有色金属零件的精加工或镜面加工，因有色金属零件在磨削时产生的微细切屑极易堵塞砂轮气孔，使砂轮磨削性能迅速
15、变坏；也可用于加工大型精密外圆表面，以代替磨削，提高生产率。值得注意的是，随着刀具材料的发展和进步，过去淬火后的工件只能用磨削加工方法的局面有所改变，特别是在维修等单件加工中，可以采用金刚石车刀、CBN车刀或涂层刀具直接车削硬度高达62 HRC的淬火钢。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 1.2.2 轴类零件外圆表面的磨削加工轴类零件外圆表面的磨削加工磨削是轴类零件外圆表面精加工的主要方法，它既能磨削淬火钢，也能磨削未淬火钢和铸铁。外圆磨削根据加工质量等级分为粗磨、精磨、精密磨削、超精密磨削和镜面磨削。一般磨削加工后工件的精度可达IT8IT7，表面粗糙度Ra可达1.6 m0.81 m；精磨后工
16、件的精度可达IT7IT6，表面粗糙度Ra为0.8 m0.2 m。根据磨削时零件装夹定位方式的不同可分为中心磨削和无心磨削两种方式。项目七 典型机械零件加工工艺的编制(1)砂轮中心磨削加工。中心磨削即卧式外圆磨削，工件由中心孔或外圆定位，在外圆磨床或万能外圆磨床上进行，重型轴需在重型磨床上或在车床上装上磨头进行。由于磨削加工时切削层薄、切削力小、零件变形小和磨床精度高等原因，磨削后精度可达IT6级，表面粗糙度Ra可达0.2 m0.08 m。其次，磨削速度高(30 m/s35m/s)，故生产率高。由于磨削加工具有精度高、生产率高和通用性广等优点，所以它在现代机械制造工艺中占有很重要的地位。项目七
17、典型机械零件加工工艺的编制(2)砂轮无心磨削加工。无心磨削是一种高生产率的精加工方法，被磨削的工件由外圆表面本身定位，在无心外圆磨床上进行。目前，实现无心磨削的方法主要有贯穿法(纵向进给磨削，工件从磨轮与导轮之间通过)和切入法(横向进给磨削)，前者适用于不带台阶的圆柱形工件，后者适用于阶梯轴和有成型回转表面的工件。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 轴类零件采用无心磨削方法加工，加工精度可达IT6级，表面粗糙度Ra可达0.8 m0.2 m。这种加工方法的生产率很高，其原因是采用宽砂轮磨削，磨削效率高，加工时工件依靠本身外圆表面定位和利用切削力来夹紧，又是连续依次加工，因此节省了时间。但是，无心
18、磨削难以保证工件的相互位置精度，而且圆度误差小于0.002 mm0.003 mm时也不易达到。此外，有键槽和带有纵向平面的轴也不能采用无心磨削加工。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 1.2.3 轴类零件的单键槽、花键及螺纹加工轴类零件的单键槽、花键及螺纹加工1单键槽加工单键槽加工键为轴类零件的传动零件，键槽为轴类零件外圆面上的一个槽，分为通槽、半通槽、和封闭槽三种，一般用铣削方法进行加工。2花键加工花键加工花键是轴类零件经常遇到的典型表面，与单键相比较，它具有定心精度高、导向性能好、传递转矩大、易于互换等优点，所以在各种机械中广泛应用。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 花键按齿形可分为矩形
19、齿、三角形齿、渐开线齿、梯形齿等，其中以矩形齿应用较多。矩形齿有三种定心方式，即大径定心、小径定心和键侧定心，其中按小径定心的花键为国家标准规定使用的花键。轴上矩形花键的加工，通常采用铣削和磨削两种方法。3螺纹加工螺纹加工螺纹是轴类零件外圆表面加工中常见的加工表面。螺纹加工的方法很多，如车、铣、套螺纹、磨削和滚压等。这些方法各具特点，必须根据工件的技术要求、批量、轮廓尺寸等因素来选择，以充分发挥各种方法的特点。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 1.3 轴类零件的装夹轴类零件的装夹切削加工时，必须将工件放在机床夹具中定位和夹紧，使它在整个切削过程中始终保持正确的位置。工件装夹的质量和速度直接影
20、响着加工质量和劳动生产率。轴类零件的安装定位方式按照其定位基准可分为中心孔定位和外圆定位两种。具体根据轴类零件的形状、大小和加工数量不同，常用以下几种装夹方法。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 1用单动卡盘用单动卡盘(俗称四爪卡盘俗称四爪卡盘)装夹装夹由于单动卡盘的四个卡爪各自独立运动，因此装夹工件时必须将加工部分的旋转中心找正到与车床主轴旋转中心重合后才可车削。单动卡盘找正时需要按工件定位表面的形状分别调整校正每一个卡爪，比较费时，适用于单件小批生产，但夹紧力较大，所以适用于装夹大型或形状不规则的工件。单动卡盘可装成正爪或反爪两种形式，反爪用来装夹直径较大的工件。项目七 典型机械零件加工工
21、艺的编制 2用自定心卡盘用自定心卡盘(俗称三爪卡盘俗称三爪卡盘)装夹装夹自定心卡盘的三个爪卡是同步运动的，能自动定心，定心精度可达0.05 mm0.10 mm，工件装夹后般不需找正。但较长的工件离卡盘远端的旋转中心不一定与车床旋转中心重合，这时必须找正。当卡盘使用时间较长而精度下降后，工件加工部位的精度要求较高时，也必须找正。自定心卡盘装夹工件方便、省时，但夹紧力没有单动卡盘大，所以适用于装夹外形规则的中、小型工件。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 3用两顶尖装夹用两顶尖装夹对于较长的或必须经过多次装夹才能加工好的工件，如长轴、长丝杆等的车削，或工序较多，在车削后还要铣削或磨削的工件，为了保
22、证每次装夹时的装夹精度(如同轴度要求)，可用两顶尖装夹。两顶尖装夹工件方便，不需找正，装夹精度高。轴类工件在加工过程中，中心孔因为经过多次使用产生磨损，或因热处理引起变形和产生氧化皮等原因，需要对中心孔及时进行修磨，以保证定位精度。中心孔修磨工序的安排应根据工件的精度要求来确定。一般精度的轴可不必安排，较高精度的轴一般安排在精加工之前，高精度的轴在加工过程中可安排若干次。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 修磨中心孔大多采用铸铁顶尖等工具，加研磨剂在卧式车床或钻床上进行，也可采用油石或橡胶砂轮代替铸铁顶尖，加少量润滑剂进行修研。图7-2所示为油石顶尖修研中心孔示意图。若要修研因淬火变形和尺寸较
23、大的中心孔，可将工件装夹在内圆磨床卡盘上，校正外圆后，用成型内圆砂轮修磨；若要修磨淬硬的精密零件中心孔，可采用中心孔磨床修磨，圆度可达0.8 m。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 图7-2 油石顶尖修研中心孔示意图 项目七 典型机械零件加工工艺的编制 4.用一夹一顶装夹用一夹一顶装夹用两顶尖装夹工件虽然精度高，但刚性较差。因此，车削一般轴类工件，尤其是较重的工件，不能用两顶尖装夹，而用一端夹住，另一端用后顶尖顶住的装夹方法。为了防止工件由于切削力作用而产生轴向位移，必须在卡盘内装一限位支承，或利用工件的阶台作限位。这种装夹方法较安全，能承受较大的轴向切削力，因此应用很广泛。项目七 典型机械零
24、件加工工艺的编制 后顶尖有固定顶尖和回转顶尖两种。固定顶尖刚性好，定心准确，但与中心孔间因产生滑动摩擦而发热过多，容易将中心孔或顶尖“烧坏”，因此只适用于低速加工、精度要求较高的工件。回转顶尖是将顶尖与中心孔间的滑动摩擦改成顶尖内部轴承的滚动摩擦，能在很高的转速下正常工作，克服了固定顶尖的缺点，因此应用很广泛。但回转顶尖存在一定的装配累积误差，并且当滚动轴承磨损后，会使顶尖产生跳动，从而降低加工精度。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 1.4 轴类零件的加工工艺过程分析及举例轴类零件的加工工艺过程分析及举例由于轴的结构各异，技术要求各不相同，生产类型与条件也有差异，因而各类轴的工艺过程不全相同
25、，但也有其共同的特点。对于实心轴可归纳为如下的机械加工工艺过程：(1)预备加工，包括校直、切断、切端面和打中心孔等。(2)粗车外圆，粗车顺序是先车大直径，后车小直径。(3)预备热处理，粗车后进行正火或调质处理，目的是消除内应力和提高力学性能。(4)精车外圆，按粗车顺序精加工外圆和端面，再进行切槽、倒角或车螺纹等。项目七 典型机械零件加工工艺的编制(5)加工其他表面，铣键槽、铣花键、钻孔等。(6)最终热处理，对要求耐磨的表面进行淬火或渗碳淬火，以提高表面硬度。(7)磨削，对精度要求高、表面粗糙度值小的表面进行磨削加工。(8)检验、清洗。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 1导柱的加工导柱的加工(
26、1)零件的作用及技术要求。导柱和导套是保证模具工作精度的重要零件，其承受的载荷不大，但主要表面的尺寸、形状精度、粗糙度以及相互同轴度要求都较高，导向面还需耐磨，故应有较高的硬度。根据这些要求，从图7-3所示的导柱图纸不难看出，外圆f40h6和f40r6是该零件技术要求高的位置，前者与导套间隙配合，对模具进行导向，后者用于导柱的固定，与模座过盈配合，对尺寸精度和粗糙度(Ra达到0.4 m)的要求都较高，同时，两段外圆各自的圆柱度和相互同轴度要求非常高，需控制在f0.006 mm以内。另外，R4为导入圆角，主要要求是表面粗糙度要低。项目七 典型机械零件加工工艺的编制(2)毛坯选择。由于生产类型为单
27、件小批生产，毛坯类型的选择显然以圆钢型材为合理，故选择f45棒料作为毛坯，毛坯长度为285 mm。(3)工艺路线分析。零件的外圆面的尺寸精度和表面粗糙度要求均较高，而且两个外圆面还有同轴度的要求，因此拟采用车削热处理粗磨精磨的加工路线。拟订加工路线时，热处理工序应安排在精加工磨削之前，实际渗碳深度应将磨削余量考虑在内。项目七 典型机械零件加工工艺的编制(4)定位基准的选择。由于该导柱要求满足两段外圆的同轴度要求，若以其中一个外圆作为定位基准加工另一段外圆，则需要专用夹具，显然不合理。因此，这里应该考虑采用同一个基准加工两段外圆的方法，以保证它们的同轴度要求。此零件宜采用两端面中心孔定位。用两端
28、面钻中心孔作为定位基准是加工轴类、杆类零件常用的定位方法，但在热处理后，应对中心孔的定位锥面进行研磨，以去除氧化皮、修正形状精度和降低粗糙度，从而提高定位精度。(5)工艺过程。该导柱的加工工艺过程如表7-1所示。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 图7-3 导柱 项目七 典型机械零件加工工艺的编制 表表7-1 导柱的加工工艺过程导柱的加工工艺过程 项目七 典型机械零件加工工艺的编制 2冲孔凸模的加工冲孔凸模的加工(1)零件的作用及技术要求。如图7-4所示为冲孔凸模。冲孔凸模是冷冲模具中用来冲孔加工的模具工作零部件，承受载荷较大。由于冲压零件具有一定的精度要求及冲孔凹凸模之间间隙的要求，因此零件
29、在定位外圆面f和工作刃口外圆面f时均有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求(Ra为0.8 m和0.4 m)，并且外圆面f和外圆面f的同轴度要求应达到f0.01 mm。015.0006.0100 02.015.6015.0006.0100 02.015.6项目七 典型机械零件加工工艺的编制 图7-4 冲孔凸模 项目七 典型机械零件加工工艺的编制(2)毛坯选择。由于生产类型为单件小批生产，因此毛坯类型的选择显然以圆钢型材为合理，但是该零件材料为T10A，故选择的棒料要进行锻造处理，以优化坯料的组织和性能，因此选择f28 mm棒料作为毛坯，然后锻造拉拔成f17 mm的圆棒。(3)工艺路线分析。由于零件的主
30、要加工表面为外圆柱面，且尺寸精度和表面粗糙度要求均较高，因此拟采用车削热处理粗磨精磨的加工路线。拟订加工路线时，热处理工序应安排在精加工磨削之前。项目七 典型机械零件加工工艺的编制(4)定位基准的选择。由于该导柱要求满足两段外圆同轴度要求，可以采用两端面中心孔定位加工。但是，由于该零件有一外圆f13 mm台阶，且该外圆没有较高的精度要求，因此可以采用f13 mm外圆作为工艺基准面，用三爪卡盘一次装夹后，加工f和f外圆，保证它们的同轴度要求。而由于零件有76 mm长且直径较细(长径比较大)，为了夹持可靠，防止加工时悬臂端让刀，可加工一个中心孔，工件的装夹是“一夹一顶”方式。但是由于f外圆较小，且
31、工作端面不允许留有中心孔，因此计算毛坯尺寸时应将凸模工作部分适当加长(5 mm8 mm)，以便加工中心孔。工作端面的中心孔待外圆磨削完成后切掉，并保证凸模的长度。(5)工艺过程。该冲孔凸模的加工工艺过程如表7-2所示。015.0006.0100 02.015.60 02.015.6项目七 典型机械零件加工工艺的编制 表表7-2 冲孔凸模的加工工艺过程冲孔凸模的加工工艺过程 项目七 典型机械零件加工工艺的编制 项目七 典型机械零件加工工艺的编制 3.传动轴的加工传动轴的加工(1)零件各主要部分的作用及技术要求。图7-5所示为某机器的传动轴。零件的A、C两段为轴颈，置于箱体的轴承孔内；B、D两轴段
32、上装有传动零件，用平键将轴与轮毂连接起来。各圆柱面对轴线的径向圆跳动允差为0.01 mm，表面粗糙度Ra均为0.8 m。工件材料为45钢，淬火硬度为40 HRC45 HRC。(2)毛坯选择。由于生产类型为单件小批生产，故选用f35 mm棒料作为毛坯。项目七 典型机械零件加工工艺的编制(3)工艺分析。零件的各配合表面除有尺寸精度、表面粗糙度要求外，对轴线还有径向圆跳动的要求，据此可采用粗车半精车热处理粗磨精磨的加工顺序。热处理工序放在粗磨之前。(4)基准选择。此零件宜于用中心孔定位，按双顶尖方式安装。这样，既符合基准统一与重合的原则，也有利于生产率的提高。为了保证定位基准的精度与表面粗糙度，热处
33、理后须研修中心孔。(5)工艺过程。该传动轴的加工工艺过程如表7-3所示。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 图7-5 传动轴项目七 典型机械零件加工工艺的编制 表表7-3 传动轴的单件小批生产量加工工艺过程传动轴的单件小批生产量加工工艺过程 项目七 典型机械零件加工工艺的编制 项目七 典型机械零件加工工艺的编制 任务任务2 套筒类零件加工工艺套筒类零件加工工艺2.1 概概 述述2.1.1 套筒类零件的功用与结构套筒类零件的功用与结构套筒类零件是机械中常见的一种零件，它的应用范围很广。如支承旋转轴的各种形式的滑动轴承、夹具上引导孔加工刀具的导向套、内燃机汽缸套、液压系统中的液压缸以及一般用途的套
34、筒等，如图7-6所示。由于其功用不同，套筒类零件的结构和尺寸有着很大的差别，但结构上仍有共同特点：零件的主要表面为同轴度要求较高的内外圆表面；零件壁的厚度较薄而易变形；零件长度一般大于直径等。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 图7-6 套筒类零件示例 项目七 典型机械零件加工工艺的编制 2.1.2 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主要表面是孔和外圆，其主要技术要求如下。1孔的技术要求孔的技术要求 孔是套筒类零件起支承或导向作用的最主要表面，通常与运动轴、刀具或活塞相配合。孔的直径尺寸公差一般为IT7；精密轴套取IT6；汽缸和液压缸由于与其相配的活塞上有密封圈，因此要求较低
35、，通常取IT9。孔的形状精度应控制在孔径公差以内，一些精密套筒控制在孔径公差的1/21/3，甚至更严。对于长的套筒，除了圆度要求外，还应注意孔的圆柱度。为了保证零件的功用和提高其耐磨性，孔的表面粗糙度Ra为0.16 m1.6 m，有的要求更高，可达0.04 m。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 2外圆表面的技术要求外圆表面的技术要求外圆是套筒类零件的支承面，常以过盈配合或过渡配合同箱体或机架上的孔相连接。外径尺寸公差等级通常取IT7IT6，形状精度控制在外径公差以内，表面粗糙度Ra为3.2 m0.63 m。3孔与外圆的同轴度要求孔与外圆的同轴度要求当孔的最终加工是将套筒装入机座后进行时，套筒
36、内外圆间的同轴度要求较低；若最终加工是在装配前完成的，则其要求较高，一般为0.01 mm0.05 mm。4.孔轴线与端面的垂直度要求孔轴线与端面的垂直度要求套筒的端面(包括凸缘端面)若在工作中承受轴向载荷，或虽不承受载荷，但在装配或加工中作为定位基准时，端面与孔轴线的垂直度要求较高，一般为0.01 mm0.05 mm。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 2.1.3 套筒类零件的材料与毛坯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，以离心铸造法在钢或铸铁套内壁上浇注巴氏合金等轴承合金材料，既可节省贵重的有色金属，又能提高轴承的寿命。套筒类的毛坯选择
37、与其材料、结构、尺寸及生产批量有关。孔径小的套筒，一般选择热轧或冷拉棒料，也可采用实心铸件。孔径较大的套筒，常选择无缝钢管或带孔的铸件、锻件。大量生产时，采用冷挤压和粉末冶金等先进毛坯制造工艺，既可节约用材，又可提高生产率。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 2.1.4 套筒类零件的热处理套筒类零件的热处理大多数套筒零件的加工过程中都需要热处理，目的是消除内应力及改善力学性能和切削性能。热处理一般安排在粗加工之前或粗加工之后精加工之前；对于强度要求高的零件则需要在粗加工之后半精加工之前进行调质处理，以改善金属组织，提高零件的力学性能；对于由厚钢板弯曲焊接而成的套筒件毛坯，则更需要在粗加工之前、
38、之后分别进行一次回火处理，以充分消除内应力，防止精加工后继续变形。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 2.2 套筒类零件的一般加工方法套筒类零件的一般加工方法2.2.1 套筒类零件加工方法的选择套筒类零件加工方法的选择套筒类零件的主要加工表面为孔和外圆表面。外圆表面的加工和轴类零件的加工工艺一样，可根据精度的要求选择车削、磨削、光整加工等加工方法，这里不再赘述。套筒类零件的内孔加工方法较多，常用的有钻孔、扩孔、镗孔、铰孔、磨孔、拉孔、珩孔、研磨孔及滚压加工。其中钻孔、扩孔与镗孔作为粗加工与半精加工(镗孔也可作为精加工)，而铰孔、磨孔、珩孔、研磨孔、拉孔及滚压加工则为孔的精加工方法。孔加工方法的
39、选择比较复杂，需要考虑零件的结构特点、材料性质、孔径大小、深度与孔的精度和表面粗糙度的要求及生产批量等各种因素。孔的加工方案见项目六表6-8。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 孔加工方案的确定，通常要考虑以下特点与原则：(1)当孔径较小时(f50mm以下)，大多采用钻扩铰方案，其精度与生产率均很高。(2)当孔径较大时，大多采用钻孔后镗孔或直接镗孔，以及进一步精加工方案。(3)箱体上的孔多采用精镗、浮动镗孔，缸筒件的孔则多采用精镗后珩磨或滚压加工。(4)淬硬套筒类零件多采用磨削孔方案。孔的磨削同样可获得很高的精度和较小的表面粗糙度值。对于精密套筒，还应增加对孔的精密加工，如高精度磨削、珩磨、研
40、磨、抛光等方法。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 2.2.2 深孔加工深孔加工目前，一般将孔的长度与直径比大于10的孔的加工，称为深孔加工。由于深孔加工的特点决定了其与一般孔加工比较，生产率低，难度大，难以保证被加工孔的精度和表面粗糙度，因此对此类深孔加工需要采用特殊的加工方法。深孔钻削是单件小批生产中的深孔工艺，常采用加长的麻花钻在卧式车床上进行；在成批生产中的深孔钻削，常采用深孔钻头在专用深孔加工机床上进行。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 加工深孔的钻头种类很多，可根据孔径和孔的长径比的不同而选择不同的钻头。一般钻f2 mmf10 mm深孔，多采用单刃内排屑枪钻；钻f30 mmf75
41、 mm深孔，多采用双刃内排屑深孔钻；喷吸钻用于f18 mm以上的深孔加工。深孔镗削也是一种深孔加工方法，仍使用深孔钻床，在钻杆上装上深孔镗头进行镗孔。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 2.3 套筒类零件的装夹套筒类零件的装夹2.3.1 套筒类零件的装夹方法套筒类零件的装夹方法加工套筒类零件的主要任务是完成同轴度要求较高的内、外圆表面加工。套筒类零件的安装定位方式按照其定位基准可分为外圆定位和用已加工好的内孔定位两种。具体装夹方法如下：(1)用外圆(或外圆与端面)定位装夹。通常使用三爪卡盘、四爪卡盘和弹簧夹头等夹具进行装夹。当工件为毛坯件时，以外圆为粗基准定位装夹；当工件外圆和端面已加工时，常
42、以外圆或外圆与端面定位装夹。项目七 典型机械零件加工工艺的编制(2)用已加工内孔定位装夹。为了保证零件内、外圆同轴度，常在半精加工后以孔定位装夹来精加工外圆(或外圆与端面)。当内、外圆同轴度要求不高时，可采用圆柱形心轴或可胀式弹性心轴，如图7-7所示。当内、外圆同轴度要求较高时，可采用锥度心轴(如图7-8所示)或液性塑料心轴。锥度心轴的锥度一般为1:10001:5000，其定心精度可达0.005 mm0.01 mm，适用于淬硬套类零件的磨削加工。若要得到更高的定心精度，心轴锥度可取1:10000或更小，其定心精度为3 m2 m。液性塑料心轴的定心精度可达0.003 mm0.01 mm，且工件不
43、限于淬硬钢，在车床和磨床上均可使用。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 图7-7 普通心轴 项目七 典型机械零件加工工艺的编制 图7-8 锥度心轴 项目七 典型机械零件加工工艺的编制 2.3.2 保证套筒类零件表面位置精度的方法保证套筒类零件表面位置精度的方法由套筒类零件的技术要求已知，其主要位置精度是内外表面之间的同轴度及端面与孔轴线的垂直度要求。为了保证相互位置精度，通常可采取下列方法：(1)在一次装夹中完成内、外表面及端面全部加工。这种方法消除了工件的多次装夹造成的误差，因此可获得很高的相对位置精度。在这种安装定位方式下，影响零件内外圆表面的同轴度和孔轴线与端面的垂直度的主要因素是机床精
44、度。但是，这种方法的工序比较集中，适于尺寸较小轴套的加工，而且零件结构可以满足一次安装便加工出全部有位置精度要求的表面。常见的装夹方式如下：项目七 典型机械零件加工工艺的编制 在各种车床上一次安装中完成端面、内孔和外圆的车削，然后切断。若另一端面的垂直度要求也高，可在平面磨床上用已车端面定位磨平。在万能外圆磨床和内圆磨床上一次装夹磨成内孔和端面。万能外圆磨床上的砂轮端面需预先修磨，才能靠磨工件端面；在内圆磨床上，由于小孔用磨头的紧固螺纹往往露在砂轮前端，所以需要更换砂轮、砂轮轴才能磨端面。(2)当套筒类零件的尺寸较大，该套筒的主要表面加工需要分在几次装夹中进行时，有两个加工方案可供选择：项目七
45、 典型机械零件加工工艺的编制 先终加工孔，然后以孔为定位精基准最终加工外圆。这种方法由于所用夹具(心轴)结构简单，定心精度高，因此可保证较高的位置精度，应用甚广。只要选用的心轴夹具精度足够高，这种方法即能保证较高的同轴度和垂直度，是套类零件加工最常用的方法。选作定位精基准的孔一般是套类零件上采用拉孔、铰孔、磨孔后精度较高的表面，而孔用心轴夹具结构简单，刚度好，容易制造得精确，心轴用两顶尖安装，即使重复多次安装也能获得很好的定位精度，所以工件的装夹误差极小。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 先终加工外圆，然后以外圆为定位精基准最终加工内孔。采用这种方法时，主要是要保证安装外圆的夹具的精度足够高
46、，才能保证后续加工的孔的同轴度和端面的垂直度。三爪卡盘的定心精度差，用它装夹工件进行加工，很难保证零件的同轴度和垂直度，若要获得较高的位置精度，则必须采用定心精度高的夹具。生产中常用的夹具有：按工件外圆重新修磨的三爪自定心卡盘和软爪；用小锥度弹簧夹头；采用液性塑料夹具；四爪卡盘装夹，用百分表进行精确找正。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 2.3.3 防止加工中套筒变形的措施防止加工中套筒变形的措施套筒类零件孔壁较薄，加工时常因夹紧力、切削力、残余应力和切削热等因素的影响而产生变形。需要热处理的薄壁套筒，如果热处理工序安排不当，也会造成不可校正的变形。防止薄壁套筒的变形，可以采取以下措施：(1
47、)减少热变形引起的误差。套筒类零件多为薄壁工件，在加工过程中受切削热后温升较快而会膨胀变形，从而影响工件的加工精度。为了减少热变形对加工精度的影响，应在粗、精加工之间留有充分冷却的时间，并在加工时注入足够的切削液。项目七 典型机械零件加工工艺的编制(2)减少热处理变形的影响。热处理对套筒变形的影响也很大，除了改进热处理工艺外，还应在精加工之前安排热处理工序，以使热处理产生的变形在以后的工序中得到纠正。(3)减少夹紧力的影响。工艺上可采取以下措施：改变夹紧力的方向，即将径向夹紧改为轴向夹紧。对于精度要求较高的精密套筒(如孔的圆度为0.0015 mm)，常采用轴向夹紧的方法。如图7-9所示，由于工
48、件靠螺母端面沿轴向夹紧，故其夹紧力产生的径向变形极小。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 图7-9 轴向夹紧工件 项目七 典型机械零件加工工艺的编制 增加夹持部分的接触面积，以分散夹持力，尽可能使工件四周受力均匀。例如工件外圆用卡盘夹紧时，可以采用弧形面宽的软卡爪，用来增加卡爪的宽度和长度，如图7-10所示。同时软卡爪应采取自镗的工艺措施，以减少安装误差，提高加工精度。如图7-11所示是用开口套筒装夹薄壁工件，由于开口套筒与工件接触面大，夹紧力均匀分布在工件外圆上，因此不易产生变形。当薄壁套筒以孔为定位基准时，宜采用张开式心轴。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 图7-10 用软爪装夹工件 项
49、目七 典型机械零件加工工艺的编制 图7-11 用开口套筒装夹工件 项目七 典型机械零件加工工艺的编制 在工件上做出工艺凸边以提高其径向刚度，减少夹紧变形，如图7-12所示。工件加工完成后再将工艺凸边切除。减小切削力对变形的影响。常用的方法有两种：一是改变刀具的切削刃角度，减小径向力；二是内外表面同时加工，使径向切削力相互抵消，如图7-12所示。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 图7-12 辅助凸边的作用项目七 典型机械零件加工工艺的编制 2.4 套筒类零件的加工工艺过程分析及举例套筒类零件的加工工艺过程分析及举例1导套的加工导套的加工(1)零件的作用及技术要求。导柱和导套是保证模具工作精度的
50、重要零件，其承受的载荷不大，但主要表面的尺寸、形状精度、粗糙度以及相互同轴度要求都较高，导向孔、面还需耐磨，故需要渗碳后进行淬火处理以获得较高的硬度。根据这些要求，从图7-13所示的导套图纸不难看出，内孔f25H6和外圆f38r6是该零件技术要求高的位置，前者与导柱间隙配合，对模具进行导向，后者用于导套的固定，与模座过盈配合，对尺寸精度和粗糙度的要求都较高；同时，两段外圆各自的圆柱度和相互同轴度要求非常高，需控制在f0.004 mm以内。项目七 典型机械零件加工工艺的编制 图7-13 导套 项目七 典型机械零件加工工艺的编制(2)毛坯选择。由于生产类型为单件小批生产，显然毛坯类型选择圆钢型材较
