第13章 典型零件的加工

安徽理工学校授课教案教研室：机械工程任课教师：胡俊锋第十三章典型零件的加工§13—1 轴类零件的加工一、概述1．轴类零件的功用和种类（1）轴类零件的功用支承传动零件（如齿轮、带轮、凸轮等）传递转矩、承受载荷并保证装在轴上的零件（或刀具）具有一定的回转精度。

（2）轴的分类1）按轴的结构形状分：光轴、台阶轴、空心轴、异形轴2）按轴的长度与直径比（长径比）分：刚性轴（L/d≤12）、挠性轴（L/d ＞12）3）按轴所受载荷不同分：心轴（只承受弯矩而不承受转矩的轴）、传动轴（只承受转矩而不承受弯矩或只承受很小弯矩的轴）、转轴（既承受弯矩又承受转矩的轴）。

（3）轴类零件的加工表面内、外圆柱面内、外圆锥面台阶平面和端平面螺纹、花键、键槽和沟槽2．轴类零件的材料和毛坯（1）材料碳素结构钢合金结构钢（2）毛坯1）圆棒料分热轧和冷拉两种，用于一般要求的光轴和直径相差不大的台阶轴。

2）锻件用于直径相差较大的台阶轴，以节省和减少切削加工工作量；对直径相差虽不大，但要求较高的抗拉、抗弯、抗扭转强度的主要轴，也采用锻件毛坯，以利用锻造提高材料的力学性能。

3）铸钢件用于结构形状复杂或尺寸较大的轴。

二、轴类零件的主要技术要求1．轴颈轴颈——轴上与其他零件相配合的外圆表面。

配合轴颈——与轴上传动零件相配合的轴颈。

支承轴颈——与轴承相配合的轴颈2．尺寸与形状精度（1）根据轴的使用要求不同，轴颈的尺寸精度通常为IT9～IT6，高精度的轴颈尺寸精度为IT5（2）轴颈的形状精度（圆度、圆柱度）误差，应限制在轴颈的直径公差范围内（3）支承轴颈的尺寸精度、形状精度应高于配合轴颈的尺寸精度、形状精度3．位置精度（1）最主要的相互位置精度是指配合轴颈轴线相对支承轴颈轴线的同轴度或配合轴颈相对支承轴颈轴线的圆跳动，以及轴肩端面对轴线的垂直度（2）形状精度和相互位置精度应高于尺寸精度（3）普通精度的轴，同轴度误差为φ0.03～φ0.01mm，高精度轴的同轴度误差为φ0.005～φ0.001mm4．表面粗糙度（1）支承轴颈的表面粗糙度值应小于配合轴颈的表面粗糙度值（2）配合轴颈的表面粗糙度Ra值一般为1.6～0.4μm（3）支承轴颈的表面粗糙度Ra值一般为0.4～0.1μm三、轴类零件机械加工的主要工艺问题1．定位基准中心孔外圆表面和内孔表面2．加工顺序的安排（1）粗、精加工分开进行（2）粗加工外圆表面时，应先加工直径大的外圆，后加工直径小的外圆（3）空心轴的深孔加工应安排在工件经调质处理后和外圆经粗车或半精车之后进行（4）轴上的花键、键槽应安排在外圆经精车或粗磨后、磨削或精磨前加工（5）轴上螺纹应在轴颈经表面淬火后进行加工（6）主要表面经精磨以后不宜再安排其他表面的加工3．热处理工序的安排（1）毛坯锻造后安排正火热处理（2）粗加工后安排调质热处理（3）工作中与配合零件有相对运动的轴颈和需要经常拆卸的配合表面，在半精加工后、精加工前安排表面淬火处理四、轴类零件加工实例——车床主轴加工（1）轴类零件的典型工艺过程：毛坯准备→正火→加工端面和中心孔→粗车→调质→半精车→花键、键槽、螺纹等加工→表面淬火→粗磨→精磨（2）主要表面的加工方法选择1）支承轴颈、配合轴颈及短圆锥：粗车—半精车—粗磨—精磨2）莫氏6号锥孔：钻孔—车内锥—粗磨—精磨3）其他表面花键：粗铣—精铣螺纹：车（3）热处理安排1）正火—毛坯锻造后。

2）调质—粗车后、半精车前。

3）表面淬火—磨削安徽理工学校授课教案教研室：机械工程任课教师：胡俊锋第十三章典型零件的加工§13—2 套类零件的加工一、概述1．套类零件的功用和种类功用：支承和（或）导向作用种类：轴承类、导套类、缸套类2．套类零件的材料和毛坯（1）材料常用材料有低碳、中碳结构钢、合金钢、铸铁、青铜、黄铜等。

（2）毛坯套类零件的毛坯选择与零件的材料、结构及尺寸等因素有关。

二、套类零件的主要技术要求1．尺寸与形状精度（1）内圆表面直径的尺寸精度一般为IT7，精密的轴套达IT6。

形状精度主要是圆度，长的套类零件还需考虑圆柱度，形状误差一般应控制在孔径公差的范围内，精密套类零件内圆表面的圆度、圆柱度误差则应控制在孔径公差的1/2~1/3，甚至更小。

（2）外圆表面直径的尺寸精度一般为IT7~IT6，形状误差应控制在其直径公差范围内。

2．位置精度（1）内、外圆之间的同轴度是套类零件最主要的相互位置精度要求。

外圆轴线相对内圆轴线的同轴度公差一般为φ0.05~φ0.01mm（2）当套类零件的端面、凸缘端面在工作中需承受轴向载荷或在加工时用作定位基准时，端面、凸缘端面对内圆轴线应有较高的垂直度要求，其垂直度公差一般为0.05~0.02mm3．表面粗粗度内圆表面：表面粗糙度Ra值为1.6~0.1μm，精密套类零件为Ra0.025μm外圆表面：表面粗糙度Ra值为3.2~0.4μm3．表面粗粗度内圆表面：表面粗糙度Ra值为1.6~0.1μm，精密套类零件为Ra0.025μm外圆表面：表面粗糙度Ra值为3.2~0.4μm三、套类零件机械加工的主要工艺问题1．套类零件的工艺特点（1）孔的加工方法（2）套类零件的工艺特点2．位置精度的保证方法（1）在一次安装中完成内孔、外圆及端面的全部加工（2）在不能于一次安装中完成内孔、外圆表面加工时，内孔、外圆的加工采用互为基准、反复加工的原则（3）由于工艺需要必须先终加工外圆，再以外圆为精基准终加工内孔时，为了获得较高的位置精度，必须采用定心精度高的夹具3．防止加工中变形的措施（1）粗、精加工应分开进行，对于壁厚很薄、加工中极易变形的工件，采用工序分散原则，并控制切削用量（2）可采用改变夹紧力方向的措施，改径向夹紧为轴向夹紧。

当只能采用径向夹紧时，应使用过渡套、弹簧套等夹紧工件，使径向夹紧力沿圆周方向均匀分布（3）应将热处理工序安排在粗、精加工阶段之间，并适当增加精加工工序的加工余量四、套类零件加工实例1．钻床主轴套筒的加工（1）零件图样（2）零件分析1）主要表面及精度要求2）毛坯选择根据零件的结构形状和所用材料，宜采用45钢无缝钢管作毛坯，以节约原材料和省去钻通孔的工作量。

3）主要表面加工方法选择①外圆的各项要求均较高，宜通过精磨完成。

②两个台阶孔采用精车。

③齿条的齿形采用铣齿的方法加工。

4）热处理安排调质热处理安排在粗车后、半精车前进行。

此外，为消除工艺过程中形成的各种应力，在精磨前安排低温时效热处理工序。

钻床主轴套筒2．隔离衬套的加工（1）零件图样（2）零件分析1）选用模锻件毛坯。

2）调质安排在切削加工之前进行，以减小热处理变形的影响。

3）减小切削力和切削热是防止和减少加工中产生变形的重要措施。

4）粗加工后安排一道低温回火工序，以消除内应力。

5）减小夹紧引起的变形。

6）内孔采用研磨，外圆增加抛光工序，以保证内、外圆的表面粗糙度和形状精度要求。

7）加工中进行充分的冷却。

隔离衬套安徽理工学校授课教案教研室：机械工程任课教师：胡俊锋第十三章典型零件的加工§13－3 直齿圆柱齿轮类零件的加工一、概述1．齿轮的功用和种类（1）功用：传递运动和转矩（2）种类：齿廓曲线不同：渐开线齿轮、摆线齿轮、圆弧齿轮等分度曲面形状不同：圆柱齿轮、锥齿轮等形状不同：直齿轮、斜齿轮等齿顶曲面相对齿根曲面位置不同：外齿轮、内齿轮主要加工表面：齿面和齿轮基准表面2．齿轮的材料和毛坯（1）齿轮的材料具有一定的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度有足够的硬度和耐磨性具有一定的冲击韧性从工艺角度要求热处理变形要小，切削性能要好（2）齿轮的毛坯齿轮毛坯的选择决定于齿轮的材料、结构形状、尺寸规格、使用条件及生产批量等因素。

棒料锻造毛坯铸钢毛坯铸铁毛坯二、直齿圆柱齿轮的主要技术要求1．齿轮精度和侧隙（1）精度等级1~2级为超精密等级3~5级为高精度等级6~8级为中等精度等级9~12级为低精度等级7级为基础等级（2）公差组（3）侧隙侧隙——齿轮副啮合时，两齿轮非工作齿面沿法线方向的距离（即法向侧隙）。

侧隙用以保证齿轮副的正常工作用齿厚极限偏差来控制和保证齿轮副侧隙的大小2．齿轮基准表面的精度齿轮基准表面的尺寸误差和形状、位置误差直接影响齿轮与齿轮副的精度齿轮的齿面及基准表面的表面粗糙度，对齿轮的寿命、齿轮传动的平稳性（传动中的噪声）有一定的影响各主要表面的表面粗糙度与齿轮的精度等级有关三、直齿圆柱齿轮机械加工的主要工艺问题1．定位基准（1）符合基准重合原则，尽可能与装配基准、测量基准一致（2）直径较小的连轴齿轮，一般采用两端中心孔作为定位基准；直径较大的连轴齿轮，应选用轴颈和端面圆跳动较小的端平面作为定位基准（3）带孔齿轮或装配式齿轮的齿圈，常使用专用心轴，以齿坯内孔和端面作定位基准。

这种方法定位精度高，生产率高，适于成批生产。

单件、小批生产时，则常用外圆和端面作定位基准2．齿轮加工的加工阶段齿坯加工齿面加工3．齿坯加工齿坯主要表面加工主要包括带孔齿轮的孔与端面、连轴齿轮的中心孔及齿坯外圆和端面的加工。

钻孔→扩孔→铰孔→插键槽钻孔→扩孔→拉键槽→磨孔车孔或镗孔→拉或插键槽→磨孔4．齿面切削方法的选择齿面切削方法的选择主要取决于齿轮的精度等级、零件的结构、生产批量、生产条件和切齿时工件所处的热处理状态等。

7~8级精度、不需淬硬的齿轮：滚齿或插齿6~7级精度、不需淬硬的齿轮：滚齿→剃齿6~7级精度、需要淬硬的齿轮：生产批量较小时用滚齿（或插齿）→齿面热处理→磨齿；生产批量大时用滚齿→剃齿→齿面热处理→珩齿5．圆柱齿轮的加工工艺过程（1）只需调质热处理的齿轮毛坯制造→毛坯热处理（正火）→齿坯粗加工→调质→齿坯精加工→齿面粗加工→齿面精加工（2）齿面需经表面淬火的中碳结构钢、合金结构钢齿轮毛坯制造→正火→齿坯粗加工→调质→齿坯半精加工→齿面粗加工（半精加工）→齿面高频淬火→齿坯精加工→齿面精加工（珩齿或磨齿）（3）齿面需渗碳或渗氮的齿轮毛坯制造→正火→齿坯粗加工→正火或调质→齿坯半精加工→齿面粗加工（滚齿、插齿）→齿面半精加工（剃齿）→渗碳淬火或渗氮→齿坯精加工→齿面精加工（磨齿、研齿或珩齿四、直齿圆柱齿轮加工实例1．零件图样2．零件分析3．加工工艺过程传动齿轮简图安徽理工学校授课教案教研室：机械工程任课教师：胡俊锋第十三章典型零件的加工§13－4 箱体类零件的加工一、概述1．箱体类零件的功用和种类功用：用于将一些轴、套和齿轮等零件组装在一起，使其保持正确的相互位置，并按照一定的传动关系协调地运动。

种类：整体式箱体和剖分式箱体2．箱体类零件的材料和毛坯（1）材料多采用铸铁材料（HT150、HT200应用最多）制成负荷较大的减速箱箱体，常采用铸钢件航空发动机上的箱体零件常采用铸铝合金、铸铝镁合金（2）毛坯生产批量不大时，箱件铸件毛坯采用木模手工造型大批、大量生产时则采用金属模机器造型单件生产时，有时采用焊接件作箱体毛坯二、箱体类零件的主要技术要求1．轴承孔的尺寸与形状精度箱体零件上轴承孔的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度直接影响与轴承的配合精度和轴的回转精度。