機械工程師職業(yè)培訓(六)典型零件加工工藝分析

1、機械工程師職業(yè)培訓(六)典型零件加工工藝分析q機械工程師職業(yè)素質(zhì)培訓機械工程師職業(yè)素質(zhì)培訓典型零件加工典型零件加工6.1 軸類零件加工工藝分析6.2 盤套類零件加工工藝分析6.3 箱體支架類零件加工工藝分析典型零件及類型 機器中的零件有各種不同的類型，制造時要針對其具體特征，采用適當?shù)募庸すに嚒?具有某些共同特征的零件，它們的加工工藝也具有一定的特征和規(guī)律性。根據(jù)機器零件的使用功能、形狀及其他特征將其分類： 軸 類 長度大于直徑 盤套類 長度小于直徑。 特例：齒輪 箱體類 本章主要對四種典型零件的加工工藝進行分析。機械工程學院 機械制造基礎36.1 6.1 軸類零件加工工藝分析軸類零件加工工藝

2、分析6.1.1 6.1.1 軸類零件的功用、分類及結構特點軸類零件的功用、分類及結構特點軸的作用：支承傳動件，傳遞運動和動力（扭矩）。軸的作用：支承傳動件，傳遞運動和動力（扭矩）。軸的分類：光軸、階梯軸、空心軸、異形軸（曲軸、凸輪軸、軸的分類：光軸、階梯軸、空心軸、異形軸（曲軸、凸輪軸、 偏心軸、半軸、花鍵軸、十字軸等）偏心軸、半軸、花鍵軸、十字軸等）軸的結構：包括內(nèi)外圓柱面、圓錐面、螺紋、花鍵、橫孔、軸的結構：包括內(nèi)外圓柱面、圓錐面、螺紋、花鍵、橫孔、 溝槽等加工表面。溝槽等加工表面。 剛性軸（剛性軸（L/d12L/d12） 撓性軸（撓性軸（L/dL/d1212）機械工程學院 機械制造基礎4

3、6.1.2 6.1.2 軸類零件的技術要求軸類零件的技術要求機械工程學院 機械制造基礎5l 加工精度的要求加工精度的要求（1 1）尺寸精度：配合軸頸一般?。┏叽缇龋号浜陷S頸一般取IT6IT7IT6IT7，其余一般為自其余一般為自由公差由公差（2 2）幾何形狀精度：配合軸頸對圓度和圓柱度要求較高，）幾何形狀精度：配合軸頸對圓度和圓柱度要求較高，其余取軸頸公差的其余取軸頸公差的1/21/41/21/4。（3 3）位置精度：內(nèi)外圓同軸度及與端面垂直度按公差規(guī)）位置精度：內(nèi)外圓同軸度及與端面垂直度按公差規(guī)定取。定取。l 表面粗糙度的要求表面粗糙度的要求l 其他方面的要求：其他方面的要求：合理選擇材料

4、和熱處理，合理選擇表合理選擇材料和熱處理，合理選擇表面處理面處理軸的表面粗糙度要求軸的表面粗糙度要求Ra（m）項項 目目一般要求軸一般要求軸精密軸精密軸支承軸頸支承軸頸滑動軸承滑動軸承0.20.10.05滾動軸承滾動軸承0.40.4與傳動件配合軸頸與傳動件配合軸頸0.80.40.40.2重要定位配合面重要定位配合面0.80.40.40.05一般表面一般表面6.31.63.20.86.1.3 6.1.3 軸類零件的材料、毛坯和熱處理軸類零件的材料、毛坯和熱處理機械工程學院 機械制造基礎6 軸類零件的材料及熱處理軸類零件的材料及熱處理機械工程學院 機械制造基礎7 軸類零件的材料及熱處理軸類零件的材

5、料及熱處理6.1.3 6.1.3 軸類零件的材料、毛坯和熱處理（續(xù)）軸類零件的材料、毛坯和熱處理（續(xù)）n 軸類零件的毛坯軸類零件的毛坯（1 1）熱軋）熱軋/ /冷拔鋼棒：適用于中、小型強度要求不高的光軸或直徑相差不大的軸。冷拔鋼棒：適用于中、小型強度要求不高的光軸或直徑相差不大的軸。（2 2）鍛件：機械強度要求高或直徑差別較大的階段軸、異形軸。）鍛件：機械強度要求高或直徑差別較大的階段軸、異形軸。（3 3）鑄件：鑄鐵軋輥、球鐵曲軸等。）鑄件：鑄鐵軋輥、球鐵曲軸等。機械工程學院 機械制造基礎86.1.4 6.1.4 軸類零件加工工藝過程軸類零件加工工藝過程定位基準選擇定位基準選擇 粗基準通常為軸

6、的外圓，粗基準通常為軸的外圓， 精基準一般為兩端中心孔或一端軸頸和另一端精基準一般為兩端中心孔或一端軸頸和另一端中心孔；中心孔； 空心軸先用高精度外圓軸頸定位加工內(nèi)孔，空心軸先用高精度外圓軸頸定位加工內(nèi)孔， 再用內(nèi)孔定位加工外圓。再用內(nèi)孔定位加工外圓。 前道工序為后道工序準備好基準前道工序為后道工序準備好基準機械工程學院 機械制造基礎96.1.4 6.1.4 軸類零件加工工藝過程（續(xù)）軸類零件加工工藝過程（續(xù)）工藝過程工藝過程（1 1）毛坯準備階段：鍛造）毛坯準備階段：鍛造 + + 正火。正火。 （+ + 調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)/+/+人工時效、退火）人工時效、退火）（2 2）粗加工階段：加工定位基準，切除

7、大部分余量，發(fā)現(xiàn)毛）粗加工階段：加工定位基準，切除大部分余量，發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷；坯缺陷； （+ + 調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)/+/+表面淬火表面淬火/+/+去應力處理）去應力處理）（3 3）半精加工階段：完成一般精度表面及螺紋、鍵槽等表面）半精加工階段：完成一般精度表面及螺紋、鍵槽等表面加工，為軸頸等高精度表面精加工做準備。加工，為軸頸等高精度表面精加工做準備。 （+ +表面淬火表面淬火+ +氮化氮化+ +淬火回火）淬火回火）（4 4）精加工階段：完成高精度表面加工。）精加工階段：完成高精度表面加工。 （+ +表面裝飾性鍍層、發(fā)藍等）表面裝飾性鍍層、發(fā)藍等）機械工程學院 機械制造基礎106.1.4 6.1.4 軸

8、類零件加工工藝過程（續(xù)）軸類零件加工工藝過程（續(xù)）加工順序安排加工順序安排（1 1）“基準先行基準先行”原則原則 首先加工中心孔，為后續(xù)加工做好基準準備；首先加工中心孔，為后續(xù)加工做好基準準備； 前道工序的加工內(nèi)容和后道工序的加工基準環(huán)環(huán)相扣，前道工序的加工內(nèi)容和后道工序的加工基準環(huán)環(huán)相扣，協(xié)調(diào)安排協(xié)調(diào)安排（2 2）先大端后小端）先大端后小端 避免在加工開始就降低了工件的剛避免在加工開始就降低了工件的剛度。度。（3 3）深孔加工的安排）深孔加工的安排 鉆孔一般安排在調(diào)質(zhì)以后，以避免熱處理變形（彎曲鉆孔一般安排在調(diào)質(zhì)以后，以避免熱處理變形（彎曲變形）無法糾正；變形）無法糾正； 鉆孔應安排在粗加工

9、和半精加工之后，以保證孔與外鉆孔應安排在粗加工和半精加工之后，以保證孔與外圓的同軸；圓的同軸； 僅從定位考慮，鉆孔以安排在最后為好。僅從定位考慮，鉆孔以安排在最后為好。機械工程學院 機械制造基礎116.1.4 6.1.4 軸類零件加工工藝過程（續(xù)）軸類零件加工工藝過程（續(xù)）加工順序安排加工順序安排（1 1）“基準先行基準先行”原則原則（2 2）先大端后小端）先大端后小端（3 3）深孔加工的安排）深孔加工的安排（4 4）次要表面的加工）次要表面的加工 對于與主要表面有相對位置要求的次要表面，如鍵槽、對于與主要表面有相對位置要求的次要表面，如鍵槽、花鍵等，一般應安排在精車和粗磨外圓之后；花鍵等，一

10、般應安排在精車和粗磨外圓之后； 如果從影響切削過程的平穩(wěn)性考慮，部分也可考慮安如果從影響切削過程的平穩(wěn)性考慮，部分也可考慮安排在精加工之后。排在精加工之后。機械工程學院 機械制造基礎12機械工程學院 機械制造基礎13毛坯準備毛坯準備 粗加工粗加工機械工程學院 機械制造基礎14半精加工半精加工精加工精加工6.1.5 機床主軸的加工工藝機械工程學院 機械制造基礎156.1.5 機床主軸的加工工藝機械工程學院 機械制造基礎16螺釘加工螺釘加工機械工程學院 機械制造基礎176.2 6.2 盤套類零件盤套類零件6.2.1 6.2.1 概述概述 盤套類零件有軸系的大部分零件如傳動輪、盤套類零件有軸系的大部

11、分零件如傳動輪、軸承套、軸承端蓋、套筒等。軸承套、軸承端蓋、套筒等。機械工程學院 機械制造基礎186.2.2 6.2.2 盤套類零件的技術條件分析盤套類零件的技術條件分析孔的技術要求：孔的技術要求：配合孔一般為配合孔一般為IT7IT8IT7IT8，精密孔精密孔IT6IT6外圓表面的技術要求：外圓表面的技術要求：配合面配合面IT6IT7IT6IT7，一般面一般面自由公差自由公差孔與外圓的同軸度要求孔與外圓的同軸度要求孔軸線與端面的垂直度要求孔軸線與端面的垂直度要求 在加工時，為了保證套筒各表面位置精度，常采用一在加工時，為了保證套筒各表面位置精度，常采用一次裝夾完成內(nèi)外圓和端面的加工；次裝夾完成

12、內(nèi)外圓和端面的加工；/也可以先加工也可以先加工孔，再以孔為精基準用心軸定位加工外圓；孔，再以孔為精基準用心軸定位加工外圓；/同樣同樣也可以先加工外圓，再以外圓為精基準用彈性夾頭、軟也可以先加工外圓，再以外圓為精基準用彈性夾頭、軟三爪等定心夾具裝夾加工內(nèi)孔。三爪等定心夾具裝夾加工內(nèi)孔。機械工程學院 機械制造基礎19短套加工短套加工機械工程學院 機械制造基礎20機械工程學院 機械制造基礎21液壓缸加工液壓缸加工襯套加工機械工程學院 機械制造基礎22關于套類零件的加工方法關于套類零件的加工方法機械工程學院 機械制造基礎231. 1. 孔的基本加工方法孔的基本加工方法鉆、擴、鉸、鏜、磨、拉、珩鉆、擴、

13、鉸、鏜、磨、拉、珩2. 2. 深孔的加工方法深孔的加工方法深孔鉆削深孔鉆削 使用深孔鉆床；工件以一夾一托使用深孔鉆床；工件以一夾一托方式裝夾；工件旋轉(zhuǎn)，刀具進給。方式裝夾；工件旋轉(zhuǎn)，刀具進給。 深孔鏜削深孔鏜削 經(jīng)過鉆削的深孔，當需要進一步經(jīng)過鉆削的深孔，當需要進一步提高精度和減小表面粗糙度值時，可提高精度和減小表面粗糙度值時，可進行深孔鏜削。深孔鏜仍在深孔鉆床進行深孔鏜削。深孔鏜仍在深孔鉆床上進行；上進行；3.3.孔的進一步加工孔的進一步加工機械工程學院 機械制造基礎24孔的滾壓孔的滾壓 屬于孔的光整加工方法之一屬于孔的光整加工方法之一 珩磨孔的公差等級為珩磨孔的公差等級為IT6IT6；圓度

14、和圓柱度可達圓度和圓柱度可達0 0003003o0o0005mm005mm；表面粗糙度為表面粗糙度為Ra0Ra04 40 005m05m?？椎溺衲タ椎溺衲?在精鏜孔的基礎上進行在精鏜孔的基礎上進行 精度可控制在精度可控制在0 001mm01mm內(nèi)；內(nèi)；表面粗糙度值為表面粗糙度值為Ra0Ra02m2m或更小；或更??；工作表面因加工硬化而提高了耐磨性；工作表面因加工硬化而提高了耐磨性；生產(chǎn)效率相當高。生產(chǎn)效率相當高。 保證套類零件位置精度的方法保證套類零件位置精度的方法機械工程學院 機械制造基礎25 “ “一刀落一刀落”。即在一次裝夾中完成內(nèi)、外圓柱。即在一次裝夾中完成內(nèi)、外圓柱面和端面的終加工。

15、面和端面的終加工。 先外圓后孔。即先終加工外圓，然后以外圓為先外圓后孔。即先終加工外圓，然后以外圓為精基準最后加工孔。精基準最后加工孔。 必須采用定心精度高的夾具必須采用定心精度高的夾具 先孔后外圓。即先終加工內(nèi)孔，再以孔為精基先孔后外圓。即先終加工內(nèi)孔，再以孔為精基準終加工外圓。準終加工外圓。 通常采用心軸定位裝夾通常采用心軸定位裝夾 長套筒類零件的加工長套筒類零件的加工機械工程學院 機械制造基礎26加工外圓時，一般采用的裝夾方法是加工外圓時，一般采用的裝夾方法是 雙頂尖頂孔口棱邊（兩頭頂）雙頂尖頂孔口棱邊（兩頭頂） 或一夾一托或一夾一托( (一頭夾緊一頭用中心架一頭夾緊一頭用中心架) )

16、或一夾一頂（一頭夾緊一頭用帶中心孔的堵頭）或一夾一頂（一頭夾緊一頭用帶中心孔的堵頭）加工內(nèi)孔時，多采用一夾一托。加工內(nèi)孔時，多采用一夾一托。位置精度要求高的，則需要經(jīng)過互為基準的幾次基位置精度要求高的，則需要經(jīng)過互為基準的幾次基準轉(zhuǎn)換，與空心主軸的工藝過程有類似之處。準轉(zhuǎn)換，與空心主軸的工藝過程有類似之處。防止套筒類零件的變形防止套筒類零件的變形機械工程學院 機械制造基礎27 粗精分開粗精分開 盡量減少夾緊力的影響盡量減少夾緊力的影響 減少熱處理變形的影響減少熱處理變形的影響 使用寬爪卡盤或通過過渡套、彈簧套等夾緊工件使用寬爪卡盤或通過過渡套、彈簧套等夾緊工件 用工藝螺紋進行夾緊用工藝螺紋進行

17、夾緊 剛性特別差的或高精度的套筒一般不宜用徑向夾剛性特別差的或高精度的套筒一般不宜用徑向夾緊，應在端面或外圓臺階上加軸向夾緊力緊，應在端面或外圓臺階上加軸向夾緊力 將熱處理安排在粗、精加工之間，使熱處理變將熱處理安排在粗、精加工之間，使熱處理變形在精加工中得到糾正形在精加工中得到糾正 6.3 6.3 箱體支架類零件加工工藝分析箱體支架類零件加工工藝分析6.3.1 6.3.1 概述概述箱體支架類零件結構特點箱體支架類零件結構特點 結構較復雜，加工表面多，相互位置精度要求結構較復雜，加工表面多，相互位置精度要求高。主要加工表面是軸孔和各種裝配基面。高。主要加工表面是軸孔和各種裝配基面。機械工程學院

18、 機械制造基礎28 毛坯與材料毛坯與材料 形狀復雜的箱體毛坯一般用灰鑄鐵采用沙型鑄造；形狀復雜的箱體毛坯一般用灰鑄鐵采用沙型鑄造；結構小而負荷大的箱體毛坯采用鑄鋼件；結構簡單、結構小而負荷大的箱體毛坯采用鑄鋼件；結構簡單、制造周期短的箱體毛坯也可采用焊接件。制造周期短的箱體毛坯也可采用焊接件。6.3 6.3 箱體支架類零件加工工藝分析箱體支架類零件加工工藝分析技術要求技術要求（1 1）孔徑精度）孔徑精度IT6IT7IT6IT7、形狀誤差一般控制在尺、形狀誤差一般控制在尺寸誤差范圍之內(nèi)；寸誤差范圍之內(nèi)；（2 2）孔與孔的位置精度）孔與孔的位置精度 包括：同一軸線上各孔包括：同一軸線上各孔的同軸度

19、、軸線與端面的垂直度、孔系之間的平的同軸度、軸線與端面的垂直度、孔系之間的平行度等行度等（3 3）主要平面精度）主要平面精度 主要指裝配基面主要指裝配基面（4 4）主要平面與支承孔的位置精度）主要平面與支承孔的位置精度（5 5）表面粗糙度）表面粗糙度 孔孔Ra 0.80.4Ra 0.80.4；平面；平面Ra Ra 0.83.20.83.2機械工程學院 機械制造基礎296.3.2 6.3.2 箱體支架類零件加工過程箱體支架類零件加工過程定位基準定位基準 粗基準一般選擇箱體毛坯的主要軸孔粗基準一般選擇箱體毛坯的主要軸孔 大批量生產(chǎn)時多采用夾具安裝工件；大批量生產(chǎn)時多采用夾具安裝工件； 單件小批時多

20、采用劃線找正單件小批時多采用劃線找正 精基準一般根據(jù)生產(chǎn)批量大小精基準一般根據(jù)生產(chǎn)批量大小 大批量生產(chǎn)時，多采用一面兩孔定位；大批量生產(chǎn)時，多采用一面兩孔定位； 單件小批生產(chǎn)時，多采用裝配基準定位。單件小批生產(chǎn)時，多采用裝配基準定位。機械工程學院 機械制造基礎306.3.2 箱體支架類零件加工工藝過程（續(xù)）加工階段的劃分機械工程學院 機械制造基礎31 箱體零件結構復雜、壁箱體零件結構復雜、壁厚不均、內(nèi)應力不可避免厚不均、內(nèi)應力不可避免 加工精度要求高、加工加工精度要求高、加工精度的穩(wěn)定性要求高精度的穩(wěn)定性要求高重要表面的加工均需重要表面的加工均需劃分粗、精加工階段劃分粗、精加工階段加工順序的安

21、排加工順序的安排孔作為關鍵部件的裝配孔作為關鍵部件的裝配基準要求加工余量均勻基準要求加工余量均勻孔的加工難度比平面大孔的加工難度比平面大箱體毛坯上孔與內(nèi)腔的箱體毛坯上孔與內(nèi)腔的位置相對準確位置相對準確以孔定位先加工平以孔定位先加工平面；再以加工好的面；再以加工好的平面定位來加工孔平面定位來加工孔機械工程學院 機械制造基礎32箱箱 體體 加加 工工6.3.3 孔系的加工 箱體上一系列有相互位置要求的孔，合稱孔系。根據(jù)位置關系不同分為：平行孔系同軸孔系交叉孔系孔系的加工機械工程學院 機械制造基礎336.4 6.4 圓柱齒輪加工工藝分析圓柱齒輪加工工藝分析6.4.16.4.1概述概述機械工程學院 機

22、械制造基礎34圓柱齒輪的結構特點圓柱齒輪的結構特點 圓柱齒輪傳動的精度要求圓柱齒輪傳動的精度要求 機械工程學院 機械制造基礎35國家標準國家標準GBl009588GBl009588規(guī)定規(guī)定 齒輪及齒輪副有齒輪及齒輪副有1212個精度等級：個精度等級： l l、2 2級為尚待開發(fā)的超高精度等級；級為尚待開發(fā)的超高精度等級； 3 3、4 4級為超精密級；級為超精密級； 5 5、6 6級為精密級；級為精密級； 7 7、8 8級為普通級；級為普通級； 912 912級為低精度級。級為低精度級。齒輪傳動精度分齒輪傳動精度分齒輪的材料齒輪的材料 機械工程學院 機械制造基礎36齒輪零件熱處理齒輪零件熱處理

23、機械工程學院 機械制造基礎37毛坯一般進行正火；毛坯一般進行正火；中碳鋼可在齒坯粗加工后進行調(diào)質(zhì)；中碳鋼可在齒坯粗加工后進行調(diào)質(zhì)；齒形加工后根據(jù)需要安排齒形加工后根據(jù)需要安排 齒面高頻感應加熱淬火、滲碳淬火或滲氮。齒面高頻感應加熱淬火、滲碳淬火或滲氮。齒輪毛坯齒輪毛坯 棒料棒料小尺寸、結構簡單且對強度要求不高的齒輪。小尺寸、結構簡單且對強度要求不高的齒輪。鍛件鍛件齒輪要求強度高、耐磨及耐沖擊時多用。齒輪要求強度高、耐磨及耐沖擊時多用。鑄造齒坯鑄造齒坯直徑大于直徑大于400600mm400600mm的齒輪。的齒輪。 對于小尺寸、形狀復雜的齒輪，可采用精密鑄造、對于小尺寸、形狀復雜的齒輪，可采用精

24、密鑄造、壓力鑄造、精密鍛造、粉末冶金、熱軌和冷擠等新工壓力鑄造、精密鍛造、粉末冶金、熱軌和冷擠等新工藝制造出具有輪齒的齒坯藝制造出具有輪齒的齒坯 6.4.2 6.4.2 圓柱齒輪的加工工藝圓柱齒輪的加工工藝機械工程學院 機械制造基礎38（1 1）定位基準選擇）定位基準選擇機械工程學院 機械制造基礎39使用要求：齒圈的幾何中心與轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)軸線的同軸度。使用要求：齒圈的幾何中心與轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)軸線的同軸度。設計要求：齒輪的設計基準大多與其裝配基準重合。設計要求：齒輪的設計基準大多與其裝配基準重合。基準選擇：盡量按基準重合的原則選擇齒輪的定位基準，基準選擇：盡量按基準重合的原則選擇齒輪的定位基準，并且盡可能在整個加工工藝過程中保持基準統(tǒng)一。并且盡可