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第 6 章 典型零件加工工艺

第 6 章 典型零件加工工艺. 6.1 轴类零件加工. 6.1.1 轴类零件的种类结构特点及技术要求 1 ．轴类零件的种类结构特点 轴类零件是用来支承传动零件 ( 如齿轮 、 带轮等 ) 传递转矩和承受载荷 , 并保证装在轴上的零件具有一定的回转精度。 轴类零件的加工表面 , 通常有内外圆柱面 、圆弧面、 圆锥面 、 螺纹、花键、键槽、 环 槽 、齿轮 等。 轴类零件按其结构形状可分为光轴、台阶轴、花键轴、空心轴和曲轴等 。. (a) 光轴 （ b ）台阶轴 （ c ）花键轴 （ d ）空心轴 （ e ）曲轴. 2. 轴类零件的技术要求.

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第 6 章 典型零件加工工艺

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  1. 第6章 典型零件加工工艺

  2. 6.1 轴类零件加工 6.1.1 轴类零件的种类结构特点及技术要求 1．轴类零件的种类结构特点 轴类零件是用来支承传动零件(如齿轮、带轮等)传递转矩和承受载荷, 并保证装在轴上的零件具有一定的回转精度。 • 轴类零件的加工表面, 通常有内外圆柱面、圆弧面、圆锥面、螺纹、花键、键槽、环槽、齿轮等。 • 轴类零件按其结构形状可分为光轴、台阶轴、花键轴、空心轴和曲轴等。

  3. (a)光轴 （b）台阶轴 （c）花键轴 （d）空心轴 （e）曲轴

  4. 2.轴类零件的技术要求 （1) 加工精度 1）尺寸精度 主要是指轴的直径尺寸精度和长度尺寸精度。根据使用要求主要轴颈直径尺寸的公差等级通常为IT6～IT9, 特别精密的轴颈为IT5。长度尺寸精度一般按未注公差尺寸的要求 , 台阶轴各台阶的长度要求较高时 , 其公差约为 ±0.05～0.2mm。

  5. 2) 几何形状精度 主要是指轴颈的几何形状精度 (直线度、圆度、圆柱度), 一般应限制在直径公差范围内。对几何形状精度要求较高时, 可在零件图上标注出规定允许的偏差值。

  6. 3) 相互位置精度 保证装配传动件的配合轴颈与装配轴承的支承轴颈的同轴度 , 是轴类零件相互位置精度的普遍要求。普通精度的轴, 配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动一般为0.01～0.03mm; 高精度轴为 0.001～0.005mm 。

  7. （2) 表面粗糙度 配合孔的表面粗糙度值为 Ra1.6～0.4 μm, 配合轴颈的表面粗糙度值为 Ra0.04～0.1μm, 一般非配合表面粗糙度约为 Ra6.3～1.6 μm 。

  8. 6.1.2 轴类零件的材料和毛坯 1、轴类零件的材料 • 一般轴类零件的材料常用45 钢, 并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、表面淬火等), 以获得一定的强度、韧性和耐磨性。 • 对于中等精度而转速较高的轴类零件, 可选用40Cr、 4OMnVB等中碳合金结构钢。这类钢经调质和表面淬火后 ,具有较高的综合力学性能。 • 精度较高的轴, 有时还用弹簧钢65Mn 和轴承钢GCr15 等材料, 通过调质和淬火(表面淬火)处理后, 具有很高的耐磨性和耐疲劳性能。

  9. 对于在高转速、重载荷条件下工作的轴, 可选用20Cr,20MnVB,20CrMnTi等低碳合金结 构钢, 经渗碳、淬火处理后, 具有很高的表面硬度, 耐冲击韧度和强度, 但热处理时变形较大。 • 特别重要的轴, 可采用38CrMoAlA氮化钢, 经调质和表面氮化处理后, 表面硬度很高, 有优良的耐磨性和耐疲劳性能, 氮化处理时因温度低, 又不需淬火, 故热处理变形很小。但氮化钢的价格昂贵。

  10. 机床主轴常用材料及热处理方法

  11. 2．轴类零件的毛坯 • 轴类零件最常用的毛坯是圆棒料和锻件, 只有某些大型或结构复杂的轴才采用铸钢件,曲轴常采用球墨铸铁铸件。光轴或直径相差不多的台阶轴常用热轧或冷拉棒料。 • 由于毛坯经加热锻造后, 能使金属内部纤维组织沿表面均匀分布, 从而可以得到较高的抗拉、抗弯强度，所以一般比较重要的轴多采用锻件。

  12. 6.1.3 轴类零件加工工艺 花键轴的零件图见图所示。花键轴加工工艺过程见表所示。

  13. 花键轴的加工工艺过程

  14. 6.1.4 轴类零件加工工序分析 1．花键轴的加工工序分析 （1) 花键轴的技术条件和工艺分析 1）热处理工序的安排 花键轴中的技术条件为调质处理后硬度达24OHBS。调质处理的工序, 可安排在粗车前或粗车后, 安排在粗车后进行调质比较合理, 因为这样可消除粗车时产生的内应力。

  15. 2) 定位基准的选择 花键轴的各档外圆尺寸精度, 要求都比较高, 用精车或磨削的方法都能达到。在车削和磨削外圆时, 均以两端中心孔作为精基准定位。而加工两端面和中心孔以及左端螺孔时, 均以外圆作为粗基准。由于热处理时中心孔易产生变形或锈蚀, 故最好能安排研中心孔工序, 其顺序放在车孔口倒60°和120°角之后, 半精车外圆之前。

  16. 3）花键的加工 精度不高的花键轴可在铣床上用分度头在两顶尖中安装, 用成形铣刀铣出。精度要求较高的花键轴须在专用的花键铣床上，用花键滚刀加工。若花键轴表面需经淬火处理 , 则需用花键磨床进行磨削。

  17. （2) 花键轴的加工工艺 花键轴的加工工艺路线为： 备料→车端面、钻中心孔→粗车→钻孔(车床) →攻螺纹 (钳工)→调质→精车→粗滚花键→精滚花键→修毛刺→磨外圆→车(去工艺夹头) →清洗→检验入库。

  18. 6.2 套类零件加工 6.2.1 套类零件的种类结构特点及技术要求 1．套类零件的种类结构特点 套类零件主要用来支承旋转轴和轴上零件 , 在工作时承受径向或轴向载荷 , 夹具上用的钻套和镗套可起导向作用。常见的套类零件形状见图所示。

  19. （a）（b） 滑动轴承 （c） 钻套 （d） 轴承衬套 （e） 汽缸套 （f） 液压套

  20. 2．套类零件的技术要求 （1）内孔 内孔是套类零件起支承或导向作用最主要的表面 , 通常它与运动着的轴、刀具或活塞相配合。内孔直径的尺寸公差等级一般为 IT7, 精密轴套有时取 IT6, 液压缸的内孔一般取 IT8, 若与其相配的活塞上有密封圈 , 则可降低为 IT9 。

  21. 内孔的形状精度, 应控制在孔径公差范围内。对于某些精密轴套的内孔可控制在孔径公差的 1/2～1/3 范围内。长套筒零件除了对孔的圆度和圆柱度要求外, 还应注意孔轴线的直线度要求。 • 为了保证零件的功用和提高其耐磨性, 内孔的表面粗糙度值一般为 Ra1.6～0.1μm；要求高的内孔, 表面粗糙度值可达 Ra0.04μm 。

  22. （2) 外圆 外圆表面是套类零件本身的支承面, 常以过盈配合或过渡配合与箱体或机架上的孔相联接。 • 外径的公差等级通常为 IT6～IT7； • 形状精度控制在外径公差范围以内；表面粗糙度值为 Ra3.2～0.4 μm。 • 对于长套筒零件, 其外圆往往作为加工内孔时的辅助定位基准, 因此对外圆提出较高的形状精度和等直径要求。

  23. (3) 内外圆之间的同轴度 当内孔的最终加工是将套压入箱体或机座后进行时, 套内外圆间的同轴度要求较低; 若套的最终加工是在装配前完成时, 内外圆的同轴度要求较高, 一般为 0.01～0.05mm 。

  24. (4) 孔轴线与端面的垂直度 套的端面在工作时若承受轴向载荷, 或在加工中作为定位基准面时, 端面与孔轴线的垂直度要求都较高, 一般为 0.02～0.05mm。

  25. 6.2.2 套类零件的材料和毛坯 1．套类零件的材料 套类零件一般用钢、铸铁、青铜或黄铜等材料制成。有些滑动轴承采用双金属结构, 即用离心铸造法在钢制外套的内壁上浇注锡青铜、铅青铜或巴氏合金等轴承合金材料, 这祥既可节省贵重的有色金属, 又能提高轴承的承载能力和使用寿命。

  26. 2．套类零件的毛坯 套类零件的毛坯选择, 与零件的材料、结构、尺寸以及生产批量等有关。孔径较小的套筒( 如直径小于2Omn ) , 一般选择热轧或冷拉棒料, 也可采用实心铸件。孔径较大时, 常采用带孔的铸件和锻件或无缝钢管。对某些薄壁轴瓦可用双金属板料弯曲而成。大量生产时, 可采用冷挤压和粉末冶金等先进的制造工艺, 既能提高生产率又可节约金属材料。

  27. 6.2.3 套类零件加工工艺过程 V带轮的零件图见图所示。V 带轮的加工工艺过程见表所示。

  28. V 带轮的加工工艺过程

  29. 6.2.4 套类零件加工工序分析 1．V带轮的加工工序分析 (1)V 带轮的技术条件分析 V带轮见图所示。其技术条件和结构如下： • 零件的外形呈台阶状 , 三级大外圆 上各有两条宽 13.4mm、深 12.5mm 的 38° V 形带槽 , 小外圆上有七条宽 3.8mm 、深 4mm的 38°V 形带槽。

  30. 左端 内孔为基准孔, 因是基轴制过渡配合的孔, 内装滚动轴承。V 带轮靠滚动轴承在轴上空转。右端内孔为, 虽未标注与基准孔的同轴度要求, 但在加工时应控制两孔同轴, 否则在装配时会产生困难。

  31. 零件外形台阶长度尺寸分别为 60mm 、 100mn 、 14Omm 和 180mm, 相互之间的距离均为 4Omm。 • 零件为 HT200 铸铁件 , 加工余量较多。 • 各 V 形带槽两侧面对￠68J7 基准孔轴线的圆跳动公差均为 0.1mm 。加工时应保证达到要求。 • 除￠568J7 基准孔的表面粗糙度值为 Ra1.6 μm 外 , 其余均为 Ra3.2 μm 。

  32. (2)V 带轮的加工工艺分析 1）加工方式的确定该零件在小批生产情况下应采用工序相对集中的方式加工。 • 坯料为铸铁件, 加工余量多且外圆直径较大, 整个零件较为笨重, 应减少工件搬运和装夹的次数。 • 零件尺寸较多, 若工序分散, 则不利于保证各部分尺寸。 • 零件相互位置精度要求较高的部位, 应尽量在一次装夹中加工, 如￠68J7 内孔和内端面。

  33. 2）主要精度尺寸的加工工艺分析 • 内孔为基准孔 , 是该零件的设计基准、装配基准和测量基准 , 其孔径尺寸和表面粗糙度必须达到图样要求。 • 为确保 V 带槽两侧面对￠68J7 内孔轴线的斜向圆跳动误差在公差范围内 ( 小于0.1mm), 在车削前必须进行正确的找正和装夹。

  34. 在车削 38°V 形带槽时, 因槽较宽且深, 可先用直槽刀车至槽底, 再用成形刀车削。如车削时产生振动, 可调整切削用量或用辅助工具支撑, 如图所示。 用辅助工具支承车削V形带轮

  35. 车削右端 38°小 V 形带槽时, 为确保 V 形带槽中心距 4.8 ± 0.05mm, 可用成形刀车削。 当第一条槽 ( 至端面距离 6.2mm) 车好后, 可移动小滑板根据百分表读数定位, 车削以后各槽, 如图所示。即车好第一条槽后, 退出中滑板并保持原轴向位置, 移动小滑板 4.8mm( 读数通过百分表获得 ) 车第二条槽, 以后各槽均用此法依次车削。 用百分表定位

  36. 6.3 板盖类零件加工 6.3.1 板盖类零件的种类结构特点及技术要求 1. 板盖类零件的种类结构特点 盖板零件种类较少，结构较为简单，其主要特征是平面，尺寸精度要求不高，但平面形状精度要求较高。典型的盖板零件有，液压阀体盖，减速器箱体盖，机床主轴箱盖等。

  37. 2. 板盖类零件的技术要求 (1) 主要平面的形状精度 盖板零件的主要平面是以箱体平面精密接触，对有些要求较高的，需精密接触的平面，其平面须经刮研或，磨削精度加工，平面度在0.05mm范围内。

  38. （2）表面粗糙度 盖板零件平面的表面粗糙度，如一般接触平面表面粗糙度值为Ra1.6～3.2um，平面形状精度要求较高的平面的表面粗糙度值为Ra1.6um以内。

  39. 6.3.2 板盖类零件的材料和毛坯 1．板盖类零件的材料 一般盖板零件的材料常用灰铸铁，灰铸铁具有容易成型，切削性能好抗震性能好，成本低等优点。常用牌号为HT150～HT250，尤以HT200用得最广，在单件或小批量生产的情况下，为了缩短生产周期，避免制造木模，可采用钢板或钢板焊接。

  40. 2．板盖类零件的毛坯 毛坯的精度和加工毛坯的精度和加工余量应视生产批量而定。当单件、小批生产时 , 一般采用术模手工造型 , 毛坯的精度低 , 加工余量较大。当成批或大量生产时 , 可采用金属模机器造型 , 毛坯的精度高 , 加工余量较少。

  41. 6.3.3 板盖类零件加工工艺过程 曲轴箱盖零件见图所示。曲轴箱盖的加工工艺过程见表所示。

  42. 曲轴箱盖的加工工艺过程

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