工艺技术典型零件加工工艺文档格式.docx
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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。
小锥孔时常用堵头；
大锥孔时常用带堵头的拉杆心轴，如图6-2。
（沿用吴拓主编《机械制造工程》（第2版）机械工业出版社2005年9月图5-34）
图6－2堵头与拉杆心轴
（沿用吴拓主编《机械制造工程》（第2版）机械工业出版社2005年9月图5-35）
图6－36140车床主轴简图
四、轴类零件工艺过程示例
1．CA6140车床主轴技术要求及功用
图6-3为CA6140车床主轴零件简图。
由零件简图可知，该主轴呈阶梯状，其上有安装支承轴承、传动件的圆柱、圆锥面，安装滑动齿轮的花键，安装卡盘及顶尖的内外圆锥面，联接紧固螺母的螺旋面，通过棒料的深孔等。
下面分别介绍主轴各主要部分的作用及技术要求：
支承轴颈主轴二个支承轴颈A、B圆度公差为0.005mm，径向跳动公差为0.005mm；
而支承轴颈1∶12锥面的接触率≥70%；
表面粗糙度Ra为0.4mm；
支承轴颈尺寸精度为IT5。
因为主轴支承轴颈是用来安装支承轴承，是主轴部件的装配基准面，所以它的制造精度直接影响到主轴部件的回转精度。
端部锥孔主轴端部内锥孔（莫氏6号）对支承轴颈A、B的跳动在轴端面处公差为0.005mm，离轴端面300mm处公差为0.01mm；
锥面接触率≥70%；
硬度要求45~50HRC。
该锥孔是用来安装顶尖或工具锥柄的，其轴心线必须与两个支承轴颈的轴心线严格同轴，否则会使工件（或工具）产生同轴度误差。
端部短锥和端面头部短锥C和端面D对主轴二个支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.008mm；
表面粗糙度Ra为0.8mm。
它是安装卡盘的定位面。
为保证卡盘的定心精度，该圆锥面必须与支承轴颈同轴，而端面必须与主轴的回转中心垂直。
空套齿轮轴颈空套齿轮轴颈对支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.015mm。
由于该轴颈是与齿轮孔相配合的表面，对支承轴颈应有一定的同轴度要求，否则引起主轴传动啮合不良，当主轴转速很高时，还会影响齿轮传动平稳性并产生噪声。
螺纹主轴上螺旋面的误差是造成压紧螺母端面跳动的原因之一，所以应控制螺纹的加工精度。
当主轴上压紧螺母的端面跳动过大时，会使被压紧的滚动轴承内环的轴心线产生倾斜，从而引起主轴的径向圆跳动。
2．主轴加工的要点与措施
主轴加工的主要问题是如何保证主轴支承轴颈的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度，主轴前端内、外锥面的形状精度、表面粗糙度以及它们对支承轴颈的位置精度。
主轴支承轴颈的尺寸精度、形状精度以及表面粗糙度要求，可以采用精密磨削方法保证。
磨削前应提高精基准的精度。
（沿用吴拓主编《机械制造工程》（第2版）机械工业出版社2005年9月图5-36）
图6-4组合磨主轴加工示意图
a）工位Ⅰb）工位Ⅱ
保证主轴前端内、外锥面的形状精度、表面粗糙度同样应采用精密磨削的方法。
为了保证外锥面相对支承轴颈的位置精度，以及支承轴颈之间的位置精度，通常采用组合磨削法，在一次装夹中加工这些表面，如图6-4所示。
机床上有两个独立的砂轮架，精磨在两个工位上进行，工位Ⅰ精磨前、后轴颈锥面，工位Ⅱ用角度成形砂轮，磨削主轴前端支承面和短锥面。
主轴锥孔相对于支承轴颈的位置精度是靠采用支承轴颈A、B作为定位基准，而让被加工主轴装夹在磨床工作台上加工来保证。
以支承轴颈作为定位基准加工内锥面，符合基准重合原则。
在精磨前端锥孔之前，应使作为定位基准的支承轴颈A、B达到一定的精度。
主轴锥孔的磨削一般采用专用夹具，如图6-5所示。
夹具由底座1、支架2及浮动夹头3三部分组成，两个支架固定在底座上，作为工件定位基准面的两段轴颈放在支架的两个V形块上，V形块镶有硬质合金，以提高耐磨性，并减少对工件轴颈的划痕，工件的中心高应正好等于磨头砂轮轴的中心高，否则将会使锥孔母线呈双曲线，影响内锥孔的接触精度。
后端的浮动卡头用锥柄装在磨床主轴的锥孔内，工件尾端插于弹性套内，用弹簧将浮动卡头外壳连同工件向左拉，通过钢球压向镶有硬质合金的锥柄端面，限制工件的轴向窜动。
采用这种联接方式，可以保证工件支承轴颈的定位精度不受内圆磨床主轴回转误差的影响，也可减少机床本身振动对加工质量的影响。
（沿用吴拓主编《机械制造工程》（第2版）机械工业出版社2005年9月图5-37）
图6-5磨主轴锥孔夹具
1—底座2—支架3—浮动夹头4—工件
主轴外圆表面的加工，应该以顶尖孔作为统一的定位基准。
但在主轴的加工过程中，随着通孔的加工，作为定位基准面的中心孔消失，工艺上常采用带有中心孔的锥堵塞到主轴两端孔中，如图6-2所示，让锥堵的顶尖孔起附加定位基准的作用。
3．CA6140车床主轴加工定位基准的选择
主轴加工中，为了保证各主要表面的相互位置精度，选择定位基准时，应遵循基准重合、基准统一和互为基准等重要原则，并能在一次装夹中尽可能加工出较多的表面。
由于主轴外圆表面的设计基准是主轴轴心线，根据基准重合的原则考虑应选择主轴两端的顶尖孔作为精基准面。
用顶尖孔定位，还能在一次装夹中将许多外圆表面及其端面加工出来，有利于保证加工面间的位置精度。
所以主轴在粗车之前应先加工顶尖孔。
为了保证支承轴颈与主轴内锥面的同轴度要求，宜按互为基准的原则选择基准面。
如车小端1∶20锥孔和大端莫氏6号内锥孔时，以与前支承轴颈相邻而它们又是用同一基准加工出来的外圆柱面为定位基准面（因支承轴颈系外锥面不便装夹）；
在精车各外圆（包括两个支承轴颈）时，以前、后锥孔内所配锥堵的顶尖孔为定位基面；
在粗磨莫氏6号内锥孔时，又以两圆柱面为定位基准面；
粗、精磨两个支承轴颈的1∶12锥面时，再次用锥堵顶尖孔定位；
最后精磨莫氏6号锥孔时，直接以精磨后的前支承轴颈和另一圆柱面定位。
定位基准每转换一次，都使主轴的加工精度提高一步。
4．CA6140车床主轴主要加工表面加工工序安排
CA6140车床主轴主要加工表面是Ø
75h5、Ø
80h5、Ø
90g5、Ø
105h5轴颈，两支承轴颈及大头锥孔。
它们加工的尺寸精度在IT5~IT6之间，表面粗糙度Ra为0.4~0.8mm。
主轴加工工艺过程可划分为三个加工阶段，即粗加工阶段（包括铣端面、加工顶尖孔、粗车外圆等）；
半精加工阶段（半精车外圆，钻通孔，车锥面、锥孔，钻大头端面各孔，精车外圆等）；
精加工阶段（包括精铣键槽，粗、精磨外圆、锥面、锥孔等）。
在机械加工工序中间尚需插入必要的热处理工序，这就决定了主轴加工各主要表面总是循着以下顺序的进行，即粗车→调质（预备热处理）→半精车→精车→淬火-回火（最终热处理）→粗磨→精磨。
综上所述，主轴主要表面的加工顺序安排如下：
外圆表面粗加工（以顶尖孔定位）→外圆表面半精加工（以顶尖孔定位）→钻通孔（以半精加工过的外圆表面定位）→锥孔粗加工（以半精加工过的外圆表面定位，加工后配锥堵）→外圆表面精加工（以锥堵顶尖孔定位）→锥孔精加工（以精加工外圆面定位）。
当主要表面加工顺序确定后，就要合理地插入非主要表面加工工序。
对主轴来说非主要表面指的是螺孔、键槽、螺纹等。
这些表面加工一般不易出现废品，所以尽量安排在后面工序进行，主要表面加工一旦出了废品，非主要表面就不需加工了，这样可以避免浪费工时。
但这些表面也不能放在主要表面精加工后，以防在加工非主要表面过程中损伤已精加工过的主要表面。
对凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、键槽等，都应安排在淬火前加工。
非淬硬表面上螺孔、键槽等一般在外圆精车之后，精磨之前进行加工。
主轴螺纹，因它与主轴支承轴颈之间有一定的同轴度要求，所以螺纹安排在以非淬火-回火为最终热处理工序之后的精加工阶段进行，这样半精加工后残余应力所引起的变形和热处理后的变形，就不会影响螺纹的加工精度。
5．CA6140车床主轴加工工艺过程
表6-1列出了CA6140车床主轴的加工工艺过程。
生产类型：
大批生产；
材料牌号：
45号钢；
毛坯种类：
模锻件
表6-1大批生产CA6140车床主轴工艺过程
（沿用吴拓主编《机械制造工程》（第2版）机械工业出版社2005年9月表5-5）
序号
工序名称
工序内容
定位基准
设备
1
备料
2
锻造
模锻
立式精锻机
3
热处理
正火
4
锯头
5
铣端面钻中心孔
毛坯外圆
中心孔机床
6
粗车外圆
顶尖孔
多刀半自动车床
7
调质
8
车大端各部
车大端外圆、短锥、端面及台阶
卧式车床
9
车小端各部
仿形车小端各部外圆
仿形车床
10
钻深孔
钻48mm通孔
两端支承轴颈
深孔钻床
11
车小端锥孔
车小端锥孔（配1∶20锥堵，涂色法检查接触率≥50%）
12
车大端锥孔
车大端锥孔（配莫氏6号锥堵，涂色法检查接触率≥30%）、外短锥及端面
13
钻孔
钻大头端面各孔
大端内锥孔
摇臂钻床
14
局部高频淬火（90g5、短锥及莫氏6号锥孔）
高频淬火设备
15
精车外圆
精车各外圆并切槽、倒角
锥堵顶尖孔
数控车床
16
粗磨外圆
粗磨75h5、90g5、105h5外圆
组合外圆磨床
17
粗磨大端锥孔
粗磨大端内锥孔（重配莫氏6号锥堵，涂色法检查接触率≥40%）
前支承轴颈及75h5外圆
内圆磨床
18
铣花键
铣89f6花键
花键铣床
19
铣键槽
铣12f9键槽
80h5及M115mm外圆
立式铣床
20
车螺纹
车三处螺纹（与螺母配车）
21
精磨外圆
精磨各外圆及E、F两端面
外圆磨床
22
粗磨外锥面
粗磨两处1∶12外锥面
专用组合磨床
23
精磨外锥面
精磨两处两处1∶12外锥面、D端面及短锥面
24
精磨大端锥孔
精磨大端莫氏6号内锥孔（卸堵，涂色法检查接触率≥70%）
专用主轴锥孔磨床
25
钳工
端面孔去锐边倒角，去毛刺
26
检验
按图样要求全部检验
专用检具
五、轴类零件的检验
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。
第二节箱体类零件的加工
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，壁薄且不均匀，加工部位多，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，汽车、摩托车的曲轴箱选用铝合金作为曲轴箱的主体材料，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。
二、箱体类零件工艺过程特点分析
下面我们以某减速箱为例说明箱体类零件的加工。
1．箱体类零件特点
一般减速箱为了制造与装配的方便，常做成可剖分的，如图6-6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。
（沿用吴拓主编《机械制造工程》（第2版）机械工业出版社2005年9月图5-38）
图6-6减速箱体结构简图
1—箱盖2—底座3—对合面
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（Ø
150H7、Ø
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。
2．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。
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。
3．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，减少箱体装合时对合面的变形。
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．分离式减速箱体加工的工艺过程
表6-2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。
小批；
铸件；
HT200。
表6-2减速箱体机械加工工艺过程
（沿用吴拓主编《机械制造工程》（第2版）机械工业出版社2005年9月表5-6）
加工设备
铸造
铸造毛坯
人工时效
油漆
喷涂底漆
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；
划线平台
刨削
粗、精刨对合面；
粗、精刨顶部C面
粗精刨底面D
牛头刨床或龙门刨床
划中心十字线，各联接孔、销钉孔、螺孔、吊装孔加工线
划中心十字线；
底面各联接孔、油塞孔、油标孔加工线
钻削
按划线钻各联接孔，并锪平；
钻各螺孔的底孔、吊装孔
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
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
铣削
粗、精铣轴承孔端面
端面铣床
镗削
粗、精镗轴承孔；
切轴承孔内环槽
卧式镗床
去毛刺、清洗、打标记
各不加工外表面
按图样要求检验
5．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。
第三节圆柱齿轮加工
一、圆柱齿轮加工概述
齿轮是机械工业的标志性零件，它是用来按规定的速比传递运动和动力的重要零件，在各种机器和仪器中应用非常普遍。
1．圆柱齿轮结构特点和分类
齿轮的结构形状按使用场合和要求不同变化，图6-7是常用圆柱齿轮的结构形式，其分为：
盘形齿轮（图a单联、b双联、c三联）、内齿轮（图d）、连轴齿轮（图e）、套筒齿轮（图f）、扇形齿轮（图g）、齿条（图h）、装配齿轮（图i）。
（沿用吴拓主编《机械制造工程》（第2版）机械工业出版社2005年9月图5-39）
图6-7圆柱齿轮的结构形式
2．圆柱齿轮的精度要求
齿轮自身的精度影响其使用性能和寿命，通常对齿轮的制造提出以下精度要求：
1）运动精度确保齿轮准确的传递运动和恒定的传动比，要求最大转角误差不能超过相应的规定值。
2）工作平稳性要求传动平稳，振动、冲击、噪声小。
3）齿面接触精度为保证传动中载荷分布均匀，齿面接触要求均匀，避免局部载荷过大、应力集中等造成过早磨损或折断。
4）齿侧间隙要求传动中的非工作面留有间隙以补偿温升、弹性形变和加工装配的误差并利于润滑油的储存和油膜的形成。
3．齿轮材料、毛坯和热处理
材料选择根据使用要求和工作条件选取合适的材料，普通齿轮选用中碳钢和中碳合金钢，如40、45、50、40MnB、40Cr、45Cr、42SiMn、35SiMn2MoV等；
要求高的齿轮可选取20Mn2B、18CrMnTi、30CrMnTi、20Cr等低碳合金钢；
对于低速轻载的开式传动可选取ZG40、ZG45等铸钢材料或灰口铸铁；
非传力齿轮可选取尼龙、夹布胶木或塑料。
齿轮毛坯毛坯的选择取决于齿轮的材料、形状、尺寸、使用条
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