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论机电特殊零件加工工艺分析

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论机电特殊零件加工工艺分析（通用5篇）由网友“普普通通小仙女”投稿提供，这里给大家推荐分享一些论机电特殊零件加工工艺分析，供大家参考。

论机电特殊零件加工工艺分析

篇1：论机电特殊零件加工工艺分析

摘要：在进行薄壁套类零件加工的时候会受到很多因素的影响，尤其是在加工过程中，薄壁套类零件在加工的时候经常会出现次品或者是废品，因此，为了提高薄壁套类加工的精度，在加工工艺方面要进行不断的提高，为了更好的进行研究工作可以选用一些不同材料的钢来进行生产加工，在生产过程中对加工的工艺进行改进。

关键词：薄壁套零件;加工工艺;加工精度

在进行套类零件加工的时候，通常会使用旋转或者是固定的轴类零件作为支撑，这样能够更好的对轴产生的径向力进行承受。

在工业领域中，薄壁套类零件应用非常广泛，进行广泛的应用和这种零件的特点是分不开的。

薄壁套类零件在质量方面非常好，同时在重量上也非常轻，在生产过程中使用的材料也非常少，在使用过程中结构也非常紧凑。

薄壁套类零件在进行加工的时候是有一定的难度，因此，在生产过程中对零件的加工质量无法保证。

在进行零件加工的时候，要根据产品的要求和工件的装夹，在工艺工程中进行技术改进，这样能够更好的避免在薄壁套类零件加工过程中出现变形的情况，同时也能更好的保证零件在使用过程中的精度要求。

为了更好的对薄壁套类零件加工技术进行研究，可以对45号钢加工零件作为例子，在这个过程中能够更好的对加工工艺进行改进。

1 影响薄壁套零件加工精度的因素

在进行薄壁套类零件加工的时候由于壁非常薄，因此在刚性方面比较差，同时在强度方面也非常弱，在零件加工过程中非常容易出现变形的情况，出现变形的原因通常是受力过大、受热过高或者是振动导致。

在进行薄壁套类零件加工的时候由于在夹紧力的作用下，零件会出现变形的情况，这样也是会导致机械零件在尺寸上出现一定的偏差，在精度方面也会存在一定的问题。

因为工件在加工过程中，壁非常薄，因此在加工过程中，会由于受到切削力的作用导致工件出现变形的情况，这样工件在尺寸上很难保证，同时在加工过程中尺寸也非常难进行控制。

加工零件过程中，在切削力的作用下会出现振动的情况，在振动的情况下，零件也会出现变形的情况。

在不同的因素影响下，零件的尺寸和精度都无法保证，同时也无法达到设计的要求。

2 工艺分析与设计

在进行薄壁套类零件加工的时候以45号钢来作为加工的材料，在进行加工的时候通常对外圆的精度要求高于内孔，因此，在进行加工的时候一定要对加工的关键环节进行控制。

在加工过程中，对关键环节进行控制，能够更好的对影响加工的因素进行控制，同时对内孔和外圆的公差也要控制在一定的范围内，这样能够更好的保证零件的使用效果。

在对内孔和外圆之间的公差进行控制的时候也给加工过程带来一定的困难。

在进行零件加工的时候，对工件的安装、加工工艺以及刀具和砂轮都要进行必要的改进，这样能够更好的提高零件的加工技术。

在进行薄壁套类零件加工的时候，选择适合的加工机械非常重要，同时在加工过程中进行定位也非常重要，在定位方式上可以采取内外径反复轮换的定位方式，这样在零件加工过程中能够更好的对加工质量进行保证。

在零件加工过程中定位的方式有很多种，选择内外径反复定位方式，能够避免零件加工中出现变形量过大的情况，在加工过程中，要先对内孔进行加工，然后对外圆进行加工。

在对内孔进行定位的时候加工的工艺有一定的要求，加工过程中按照加工工艺来进行，能够更好地保证零件的加工质量，加工质量得到保证能够避免零件在加工过程中出现变形量过大的情况，保证零件以后的使用效果。

3 夹具的选择与设计

由于该薄套厚度仅为1.7mm，因此径向方向的刚性则很差，若用普通的三爪卡盘夹住工件外圆，零件只受到3个爪的夹紧力，夹紧力不均衡，卡爪夹紧处的外圆就会产生明显的弹性变形。

即：在三爪卡盘夹住的情况下，半精车、磨削加工后内孔的弹性变形部分被车削、磨削掉，内孔在机床上测量是圆的，但放松卡爪取下工件后，内孔的弹性变形部分则恢复，其内孔的几何形状成为三角形或多角形。

而如果将零件上每一点的夹紧力都保持均衡，结果则不一样。

经过多次试验、研究，我们根据这类工件特点，采用开缝套筒或软卡爪装夹，生产的产品达到了要求。

即把开缝式套筒套在工件的外圆上，并一起夹在三爪盘内即可。

在加工外圆时，我们又采用转移夹紧力作用点的方式来进行生产，即将径向夹紧改为轴向夹紧，减少了零件的变形度。

在最后一道工序中，我们则采用涨式心轴夹具的加工方法，即采用3个刚性瓣，其外圆尺寸公差与内孔尺寸相同，曲率半径一样。

在心轴上装有锥套，拧动螺母使其向右移动时，锥套给涨瓣一个径向力，使工件涨紧，反方向拧动时工件松开，其中橡皮圈是防止涨瓣与锥套，以及锥套与心轴之间的相对转动。

该夹具结构减少了加工误差，而且因为消除了径向间隙而提高了定位精度，所以很好地保证了工件的精度要求。

4 刀具角度的选择

加工薄壁类零件的`刀具不仅刃口要锋利，而且要掌握好刀具角度。

一般来说，车削薄壁零件时，要用高速钢刀具，前角取6°～30°;硬质合金刀具前角则取6°～20°;车削时后角大摩擦力小，切削力也相应地小，但后角过大会影响刀具的强度，所以在车削薄壁零件时，刀具后角取4°～12°为好。

另外，刀具角度的取值与工件的形状、材质以及刀具自身的材料有关，这一点必须注意。

5 砂轮的选择

磨削时应首先选择较小的切削深度，其次是砂轮也需修整得粗些，并且加注充分的切削液，最后应有一定的光磨过程，以期保证零件的圆度和直线度要求。

另外，为了提高砂轮的切削性能，磨料应选用黑色碳公硅，砂轮直径取55mm～66mm，因为砂轮直径取偏小值，可减小砂轮与孔壁的接触弧长，使磨削温度降低，有利于提高零件的形状精度。

零件磨削后，应检验零件内圆是否变形，因为薄壁零件在磨削时很容易因磨削产生热量而引起变形。

对于例子中的薄壁套零件，因为材料是45号钢，为降低零件表面粗糙度，所以选用砂轮磨料的粒度要适中，硬度可以稍小一些。

6 结束语

薄壁套类零件在加工过程中会受到很多因素的影响，影响因素的出现会导致零件在加工过程中容易出现次品或者是废品，因此，在零件加工过程中一定要保证加工质量，这样才能更好的保证零件的使用。

对薄壁套类零件加工精度进行提高可以通过对加工工艺进行改进，同时在加工过程中也要对相应的影响因素进行控制。

薄壁套类零件在工业生产中应用非常广泛，因此，一定要保证加工的质量，这样才能更好的保证工业生产不会受到影响。

在进行薄壁套类零件加工的时候对关键的加工工艺要进行必要的控制。

采用合理的防变形装夹技术，减少或避免由于装夹变形产生的尺寸精度误差和表面质量损失;减少切削力对变形的影响。

根据零件的具体结构，采取不同的工艺措施及手段可以满足同类零件的设计制造要求。

参考文献

[1]贵州工学院机械制造工艺教研室.机床夹具结构图册[M].贵阳：贵州人民出版社，1983.

[2]杨叔子.机械加工工艺手册[M].北京：机械工业出版社，.

[3]浦林祥.金属切削机床夹具设计手册[M].北京：机械工业出版社，1995.

[4]柯明扬.机械制造工艺学[M].北京：北京航空航天大学出版社，.

[5]北京第一通用机械厂.机械工人切削手册[M].北京：机械工业出版社，1978.

篇2：论机电精密涡轮零件的加工工艺

摘要：涡轮是一种将流动工质的能量转换为机械功的旋转式动力机械。

它是航空发动机、燃气轮机和蒸汽轮机的主要部件之一，本文重点结合笔者的工作实际就精密涡轮零件的加工工艺做了分析和研讨。

篇3：论机电精密涡轮零件的加工工艺

涡轮简称T，最早时候由瑞典的萨博(SAAB)汽车公司应用于汽车领域。

在发动机排量一定的情况下，若想提高发动机的输出功率，最有效的方法就是多提供燃料燃烧。

然而，向气缸内多提供燃料容易做到，但要提供足够量的空气以支持燃料完全燃烧，靠传统的发动机进气系统是很难完成的`。

因此，提高发动机吸入气体的能力，也就是提高发动机的充气效率就显得尤为重要。

增压技术就是一种提高发动机进气能力的方法，采用专门的压气机将气体在进入气缸前预先进行压缩，提高进入气缸的气体密度，减小气体的体积，这样，在单位体积里，气体的质量就大大增加了，进气量即可满足燃料的燃烧需要，从而达到提高发动机功率的目的。

1.涡轮优缺点分析

涡轮，即涡轮增压，主要应用于汽车领域。

在不改变发动机排量的条件下，涡轮增压发动机能较大幅度地提高发动机的功率及扭矩，一般而言，加装涡轮增压器后的发动机的功率及扭矩要增大20%～30%。

从另一方面讲涡轮增压能够提高汽车的燃油经济性。

不过涡轮增压也有它的缺点，这就是涡轮迟滞效应，因为涡轮要等发动机达到一定转速时(大概rpm)才能启动工作，其次是涡轮增压带来的噪声增大和排气散热问题。

因此，精密涡轮零件的加工工艺是确保汽车性能的关键保障，下面就涡轮加工工艺作一探讨。

2.涡轮工艺路线的制定

在制定部件工艺路线之前首先要确定工件的定位基准，定位基准是指零件在加工过程中，用于确定零件在机床或夹具上的位置基准。

它是零件上与夹具定位元件直接接触的点、线或面。

在进行外圆及孔加工时，其轴线就是定位基准，若有孔时，可采用外圆表面。

工艺路线的拟定主要是选择各个表面的加工方法和加工方案、确定各个表面的加工顺序以及工序集中与分散的程度、合理选用机床和刀具、确定所用夹具的大致结构等，要根据生产实际灵活应用。

加工阶段的划分应根据零件的加工质量要求，一般划分为粗加工、半精加工、精加工、超精密加工阶段。

这样可保证加工质量，合理使用加工设备，及时发现缺陷，减少表面损害等。

但加工阶段划分不是绝对的。

加工工序安排一般多从精基准的加工开始，再以精基准定位加工其他表面。

加工工序是遵循先粗后精、先主后次、先面后孔的原则。

3.涡轮零件的加工工艺

精密涡轮零件的加工工序复杂，所以一定要制定合理的加工工序，在制定时要综合考虑材质、技术要求、加工设备、热处理等，要合理确定加工余量，正确计算各工序尺寸及公差，充分利用好加工设备和工艺装备，正确选择切削用量及加工工时定额，保证加工质量及提高劳动生产率。

3.1铣削的加工

零件要求两件出，用方料线切割一次出两件，若用圆棒加工，工序较复杂。

磨削是表面精加工的主要方法，磨削主要用于中小型零件高精度表面及淬火钢等硬度较高的材料表面加工。

磨削表面粗糙度为RaO.8～0.2μm后，两平面间的尺寸公差等级可达IT6!IT5，平面度可达0.01!0.03mm/m，精磨去除余量0.05mm，精磨后的尺寸为55mmx55mm×49.2mm。

该零件除表面外，主要是孔系加工，采用立式三坐标数控铣削加工中心进行加工。

由于该零件材质较硬，内孔表面加工较外圆表面困难得多，工序也多，此处采用钻一线切割的加工方法。

一次装夹即可完成所有孔的加工，因此确定工序为1个，分3个工步，按照先小孔后大孔的加工原则，安排如下：按底孔要求尺寸Ф1.500mm，钻至直径Ф1.2mm，并钻Ф2.0mm孔;分别按2个底孔要求尺寸Ф2.500mm，钻至直径Ф2.2mm，并钻Ф3.0mm、深35mm孔;按底孔要求尺寸Ф5.600mm，钻至直径Ф5.0mm，并倒角C0.5mm。

3.2线切割加工

由于零件内孔技术要求较高，而本身材质又硬，结构相对较复杂，采用电火花线切割加工，省掉了形状复杂的成型电极，大大降低了工艺装备的制造成本，缩短了生产准备时间，可以加工很微细的窄缝、异形孔和复杂的型腔;由于蚀除量很小，所以加工效率很高。

电火花半精加工粗糙度为RalOμm，精加工粗糙度为Ra2.5～1.25μm。

具体如下：将底孔Ф1.2mm电火花线切割至Ф1.500mm;分别将2个底孔Ф2.2mm电火花线切割至Ф2.500mm;将底孔Ф5.0mm尺寸电火花线切割至Ф5.600mm;电火花线切割Ф24.400mm外圆形状，同时切割开口槽，一次成功。

电火花线切割机床可分为快走丝和慢走丝两大类，此处采用慢走丝电火花线切割。

慢走丝粗加工，火花间隙0.02～0.03mm，精加工时间隙在5～6μm，采用慢走丝电火花线切割可以循环加工。

加工控制量为：C001，1～2刀，间隙0.03mm;C002，1～2刀，间隙0.02mm;C003，l～2刀，间隙0.0lmm;C004，1～2刀，间隙5～6mm。

3.3内外圆磨床加工

由于工件是精密零件，在电火花线切割后安排磨床精密磨削，精密磨后工件精度可达IT6～IT5，表面粗糙度为RaO.63～0.16μm。

加工时，内外圆最好在一次安装中同时磨出，以保证它们之间有较高的垂直度。

具体如下磨直径Ф2400mm外圆;磨削直径Ф5.6mm内孔段;外圆磨削5μm，尺寸到40.27～0.3mm。

铣削环形排气槽，利用转盘成型铣刀铣削;铣削宽2.0mm、深0.3mm排气槽。

数控车削加工Ф23.16mm锥形外圆，将高度加工至48.46土0.01mm电火花放电加工直径Ф7.150mm、长约11mm圆孔、端部圆角。

因孔小，难以在车削加工中用镗刀加工;若用加工中心铣削加工，刀直径较小，易出现让刀现象，形成加工锥度，同时圆孔圆度达不到要求。

电火花放电加工顶部凹槽;若用加工中心铣削加工，因尺寸较小，深度约11mm，加工中易出现让刀现象，并且底部为直角，无法清角。

参考文献：

[1]王松乔，多工位机床的应用与国产化[J]，中国制造，

[2]徐汇音，精密涡轮零件的加工工艺分析[J]，机床与液压，

篇4：典型轴类零件加工工艺分析

1.1 轴类零件加工的工艺分析

(1)轴类零件加工的工艺路线

1)基本加工路线

外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为四条，

① 粗车—半精车—精车

对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。

② 粗车—半精车—粗磨—精磨

对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时，其后续工序只能用磨削而采用的加工路线。

③ 粗车—半精车—精车—金刚石车

对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因为有色金属一般比较软，容易堵塞沙粒间的空隙，因此其最终工序多用精车和金刚石车。

④ 粗车—半精—粗磨—精磨—光整加工

对于黑色金属材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路线。

2)典型加工工艺路线

轴类零件的主要加工表面是外圆表面，也还有常见的特特形表面，因此针对各种精度等级和表面粗糙度要求，按经济精度选择加工方法。

对普通精度的轴类零件加工，其典型的工艺路线如下：

毛坯及其热处理—预加工—车削外圆—铣键槽—（花键槽、沟槽）—热处理—磨削—终检，

(1)轴类零件的预加工

轴类零件的预加工是指加工的准备工序，即车削外圆之前的工艺。

校直毛坯在制造、运输和保管过程中，常会发生弯曲变形，为保证加工余量的均匀及装夹可靠，一般冷态下在各种压力机或校值机上进行校值，

(2) 轴类零件加工的定位基准和装夹

1）以工件的中心孔定位在轴的加工中，零件各外圆表面，锥孔、螺纹表面的同轴度，端面对旋转轴线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，若用两中心孔定位，符合基准重合的原则。中心孔不仅是车削时的定为基准，也是其它加工工序的定位基准和检验基准，又符合基准统一原则。当采用两中心孔定位时，还能够最大限度地在一次装夹中加工出多个外圆和端面。

2）以外圆和中心孔作为定位基准（一夹一顶）用两中心孔定位虽然定心精度高，但刚性差，尤其是加工较重的工件时不够稳固，切削用量也不能太大。粗加工时，为了提高零件的刚度，可采用轴的外圆表面和一中心孔作为定位基准来加工。这种定位方法能承受较大的切削力矩，是轴类零件最常见的一种定位方法。

3）以两外圆表面作为定位基准在加工空心轴的内孔时，（例如：机床上莫氏锥度的内孔加工），不能采用中心孔作为定位基准，可用轴的两外圆表面作为定位基准。当工件是机床主轴时，常以两支撑轴颈（装配基准）为定位基准，可保证锥孔相对支撑轴颈的同轴度要求，消除基准不重合而引起的误差。

4）以带有中心孔的锥堵作为定位基准在加工空心轴的外圆表面时，往往还采用代中心孔的锥堵或锥套心轴作为定位基准，见图6.9所示。

锥堵或锥套心轴应具有较高的精度，锥堵和锥套心轴上的中心孔即是其本身制造的定位基准，又是空心轴外圆精加工的基准。因此必须保证锥堵或锥套心轴上锥面与中心孔有较高的同轴度。在装夹中应尽量减少锥堵的安装此书，减少重复安装误差。实际生产中，锥堵安装后，中途加工一般不得拆下和更换，直至加工完毕。

篇5：典型零件加工工艺(DOC18)

生产实际中，零件的结构千差万别，但其基本几何构成不外是外圆、内孔、平面、螺纹、齿面、曲面等。很少有零件是由单一典型表面所构成，往往是由一些典型表面复合而成，其加工方法较单一典型表面加工复杂，是典型表面加工方法的综合应用。下面介绍轴类零件、箱体类和齿轮零件的典型加工工艺。

第一节轴类零件的加工

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。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等如图6-1，其中阶梯传动轴应用较广，其加工工艺能较全面地反映轴类零件的加工规律和共性。

根据轴类零件的功用和工作条件，其技术要求主要在以下方面：

⑴ 尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类：一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT 5~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 几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。

⑶ 相互位置精度包括内、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，一般根据加工的可能性和经济性来确定。支承轴颈常为0.2~1.6μm，传动件配合轴颈为0.4~3.2μm。

⑸ 其他热处理、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 轴类零件材料常用45钢，精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15、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 轴类毛坯常用圆棒料和锻件；大型轴或结构复杂的轴采用铸件。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，获得较高的抗拉、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，消除锻造应力，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

常用堵头；大锥孔时常用带堵头的拉杆心轴，如图6-2。

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：

⑴ 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0.4?m；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。

⑵ 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0.01 mm；锥面接触率≥70%；表面粗糙度Ra为0.4?m；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。

⑶ 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0.8?m。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。

⑷ 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0.015 mm。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。

⑸ 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。

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。

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?75h5、?80h5、?90g5、?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0.4~0.8?m。

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）

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。

减速箱体的主要加工表面可归纳为以下三类：

⑴ 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。 ⑵ 主要孔轴承孔（?150H7、?90H7）及孔内环槽等。

⑶ 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：

⑴ 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；

⑵ 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。

⑶ 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。

⑷ 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

⑴ 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。

⑵ 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。生产类型：小批；毛坯种类：铸件；材料牌号：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）

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）。

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

⑴ 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。

⑵ 齿轮毛坯毛坯的选择取决于齿轮的材料、形状、尺寸、使用条件、生产批量等因素，常用的毛坯种类油：

1）铸铁件：用于受力小、无冲击、低速的齿轮； 2）棒料：用于尺寸小、结构简单、受力不大的齿轮； 3）锻坯：用于高速重载齿轮；

4）铸钢坯：用于结构复杂、尺寸较大不宜锻造的齿轮。

⑶ 齿轮热处理在齿轮加工工艺过程中，热处理工序的位置安排十分重要，它直接影响齿轮的力学性能及切削加工的难易程度。一般在齿轮加工中有两种热处理工序：

1）毛坯的热处理为了消除锻造和粗加工造成的残余应力、改善齿轮材料内部的金相组织和切削加工性能，在齿轮毛坯加工前后通常安排正火或调质等预热处理。

2）齿面的热处理为了提高齿面硬度、增加齿轮的承载能力和耐磨性而进行的齿面高频淬火、渗碳淬火、氮碳共渗和渗氮等热处理工序。一般安排在滚齿、插齿、剃齿之后，珩齿、磨齿之前。

二、圆柱齿轮齿面（形）加工方法 1．齿轮齿面加工方法的分类

按齿面形成的原理不同，齿面加工可以分为两类方法：

⑴ 成形法用与被切齿轮齿槽形状相符的成形刀具切出齿面的方法，如铣齿、拉齿和成型磨齿等；

⑵ 展成法齿轮刀具与工件按齿轮副的啮合关系作展成运动切出齿面的方法，工件的齿面由刀具的切削刃包络而成，如滚齿、插齿、剃齿、磨齿和珩齿等。

加工原理及装备详见《金属切削加工及装备》（吴拓主编，机械工业出版社2006年1月出版第六、七章）典型零件加工工艺(DOC18)。

2．圆柱齿轮齿面加工方法选择

齿轮齿面的精度要求大多较高，加工工艺复杂，选择加工方案时应综合考虑齿轮的结构、尺寸、材料、精度等级、热处理要求、生产批量及工厂加工条件等。常用的齿面加工方案见表6-3。

表6-3 齿面加工方案

（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5-7）

三、圆柱齿轮零件加工工艺过程示例 1．工艺过程示例

圆柱齿轮的加工工艺过程一般应包括以下内容：齿轮毛坯加工、齿面加工、热处理工艺及齿面的精加工。

在编制齿轮加工工艺过程中，常因齿轮结构、精度等级、生产批量以及生产环境的不同，而采用各种不同的方案。

图6-8为一直齿圆柱齿轮的简图，表6-4列出了该齿轮机械加工工艺过程。从中可以看出，编制齿轮加工工艺过程大致可划分如下几个阶段：

1）齿轮毛坯的形成：锻件、棒料或铸件； 2）粗加工：切除较多的余量； 3）半精加工：车，滚、插齿面；

4）热处理：调质、渗碳淬火、齿面高频淬火等；

5）精加工：精修基准、精加工齿面（磨、剃、珩、研齿和抛光等）。

表6－4 直齿圆柱齿轮加工工艺过程

（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5-8）

2．齿轮加工工艺过程分析

⑴ 定位基准的选择对于齿轮定位基准的选择常因齿轮的结构形状不同，而有所差异。带轴齿轮主要采用顶尖定位，孔径大时则采用锥堵。顶尖定位的精度高，且能做到基准统一。带孔齿轮在加工齿面时常采用以下两种定位、夹紧方式：

1）以内孔和端面定位即以工件内孔和端面联合定位，确定齿轮中心和轴向位置，并采用面向定位端面的夹紧方式。这种方式可使定位基准、设计基准、装配基准和测量基准重合，定位精度高，适于批量生产。但对夹具的制造精度要求较高。

2）以外圆和端面定位工件和夹具心轴的配合间隙较大，用千分表校正外圆以决定中心

的位置，并以端面定位；从另一端面施以夹紧。这种方式因每个工件都要校正，故生产效率低；它对齿坯的内、外圆同轴度要求高，而对夹具精度要求不高，故适于单件、小批量生产。

⑵ 齿轮毛坯的加工齿面加工前的齿轮毛坯加工，在整个齿轮加工工艺过程中占有很重要的地位，因为齿面加工和检测所用的基准必须在此阶段加工出来；无论从提高生产率，还是从保证齿轮的加工质量，都必须重视齿轮毛坯的加工。

在齿轮的技术要求中，应注意齿顶圆的尺寸精度要求，因为齿厚的检测是以齿顶圆为测量基准的，齿顶圆精度太低，必然使所测量出的齿厚值无法正确反映齿侧间隙的大小。所以，在这一加工过程中应注意下列三个问题：

1）当以齿顶圆直径作为测量基准时，应严格控制齿顶圆的尺寸精度； 2）保证定位端面和定位孔或外圆相互的垂直度；

3）提高齿轮内孔的制造精度，减小与夹具心轴的配合间隙。

⑶ 齿端的加工齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺等方式，如图6-9所示。倒圆、倒尖后的齿轮在换档时容易进人啮合状态，减少撞击现象。倒棱可除去齿端尖边和毛刺。图6-10是用指状铣刀对齿端进行倒圆的加工示意图。倒圆时，铣刀高速旋转，并沿圆弧作摆动，加工完一个齿后，工件退离铣刀，经分度再快速向铣刀靠近加工下一个齿的齿端。齿端加工必须在齿轮淬火之前进行，通常都在滚（插）齿之后，剃齿之前安排齿端加工。

思考题和习题

6-1 主轴的结构特点和技术要求有哪些？为什么要对其进行分析？它对制定工艺规程起什么作用？

6-2 主轴毛坯常用的材料有哪几种？对于不同的毛坯材料在各个加工阶段中所安排的热处理工序有什么不同？它们在改善材料性能方面起什么作用？

6-3 轴类零件的安装方式和应用有哪些？顶尖孔起什么作用？试分析其特点。 6-4 试分析主轴加工工艺过程中，如何体现“基准统一”、“基准重合”、“互为基准”、“自为基准”的原则？

6-5 箱体类零件常用什么材料？箱体类零件加工工艺要点如何？

6-6 箱体的结构特点和主要的技术要求有哪些？为什么要规定这些要求？

6-7 举例说明箱体零件选择粗、精基准时应考虑哪些问题？试举例比较采用“一面两销”或“几个面”组合两种定位方案的优缺点和适用的场合。

6-8 何谓孔系？孔系加工方法有哪几种？试举例说明各种加工方法的特点和适用范围。 6-9 圆柱齿轮规定了哪些技术要求和精度指标？它们对传动质量和加工工艺有些什么影响？

6-10 齿形加工的精基准选择有几种方案？各有什么特点？齿轮淬火前精基准的加工和淬火后精基准的修整通常采用什么方法？

6-11 试比较滚齿与插齿、磨齿和珩齿的加工原理、工艺特点及适用场合。 6-12 齿端倒圆的目的是什么？其概念与一般的回转体倒圆有何不同？

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