第六章典型零件加工与加工方法讲述案例

2、主要工艺特点分析

(1)定位基准的选择 (2)连杆轴颈的多刀车削加工原理
图6-24
3、连杆轴颈的磨削方法
图6-25
(三)曲轴加工的先进技术 1、加工质量中心孔技术 2、车拉技术
图6-26
3、圆角深滚压技术
图6-27
六、丝杠加工工艺特点 (一)概述 1、丝杠的功用、分类与结构特点 丝杠的分类：按摩擦特性可分为滑珠丝杠、 滚珠丝杠及静压丝杠三大类。
图6-22
五、曲轴加工的工艺特点
(一)概述 1、曲轴的功用和结构特点

曲轴是将直线运动转变成旋转运动，或将旋转运动 变成直线运动的零件。
2、曲轴的主要技术要求 3、曲轴的材料与毛坯 曲轴工作时要承受很大的转矩及交变的弯曲应力， 容易产生扭振、折断及轴颈磨损，因此选取材料应 有较高的强度、冲击韧性、疲劳强度和耐磨性。
图6-9

(7)点磨削
点磨削：点
磨削是在精磨工序中
以点接触方式对外圆
进行高速磨削。
图6-10
图6-11
(二)外圆表面的光整加工方法
1、研磨
图6-12
2、抛光
抛光与研磨方法类似，是用手工或在抛光机、砂带 磨床上进行的一种光整加工方法。
3、超精加工
图6-13
超精加工切削过程分为四个阶段：

二、轴类零件加工工艺过程与工艺分析
(一)主轴的技术条件分析 (二)卧式车床主轴加工工艺过程
(三)卧式车床主轴加工工艺过程分析
1、定位基准的选择与转换
图6-3
2、工序顺序的安排

(1)加工阶段划分 对主轴加工阶段的划分大体如下：①荒加 工阶段为准备毛坯；②正火后，粗加工阶段为铣 端面、钻中心孔、粗车外圆；③调质处理后，半 精加工阶段是半精车外圆、端面、锥孔；④表面 淬火后，精加工阶段是主要表面的精加工，包括 粗、精磨各级外圆、精磨支承轴颈、锥孔。 各阶段的划分大致以热处理为界。整个主 轴加工的工艺过程，就是以主要表面(特别是支承 轴颈)的粗加工、半精加工和精加工为主线，穿插 其他表面的加工工序组成。
(一)磨孔
图6-40
(二)深孔加工 1、深孔加工的工艺特点
图6-41
2、深孔钻削
图6-42
3、深孔镗削
图6-43
4、浮动镗孔(浮动铰孔)
图6-44
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(三)孔的精加工和光整加工
1、精细镗孔
精细镗孔与一般镗孔方法基本相同，由于最初是使用 金刚石作镗刀，所以又称金刚镗。这种方法常用于有色金 属合金及铸铁套筒零件孔的终加工或作珩磨和滚压前的预 加工。
2、铣削螺纹
图6-30
3、磨削螺纹
4、滚轧螺纹
图6-31
图6-32
(四)丝杠的检验
图6-33
图6-34
七、轴类零件高效自动化加工
1、双主轴、双刀架卧式数控车床
图6-35
2、车铣复合加工中心
图6-36
第二节 套筒零件加工
一、概述 (一)套筒零件的功用与结构特点
图6-37
(二)套筒零件的技术要求 1、孔的技术要求
图6-54

2)大批量生产，采用顶面及两个销孔(一面两孔)作 定位基准面。
图6-55
(1)粗基准的选择

为保证重要加工面的余量均匀，箱体零件一般都选择 重要孔(如主轴孔)为粗基准，但随着生产类型不同， 实现以主轴孔为粗基准的工件装夹方式是不同的。 1) 中小批量生产时，由于毛坯精度较低，一般采用 划线找正。 2) 大批大量生产时，毛坯制造精度较高，可直接以 主轴孔在夹具上定位，采用专用夹具装夹，此类专用 夹具可参阅机床夹具图册。

(1)减少切削力与切削热的影响

(2)减少夹紧力的影响

(3)提高夹具的精度
图6-39
三、套筒零件的孔加工方法
内孔是套筒零件加工的主要表面，套筒零件 的孔加工方法很多，有钻孔、扩孔、镗孔、车孔、 铰孔、磨孔、拉孔、珩磨、研磨及滚压加工。其 中，钻孔、扩孔与镗孔通常作为粗加工与半精加 工方法；铰孔、磨孔、拉孔为孔的精加工方法； 珩磨、研磨及滚压加工则为孔的光整加工方法。


2)金相组织要有较高的稳定性，以保证丝杠在长期使 用中不丧失原有的精度。
3)具有良好的热处理工艺性(淬透性好、热处理变形 小、不易产生裂纹)，并能获得较高的硬度、良好的 耐磨性。 4)应有良好的加工性，易切削、不易发生粘刀或啃刀。


(二)丝杠加工的工艺特点
图6-29
(三)丝杠螺纹加工方法 1、车削螺纹
提高磨削生产率大体有两条途径：一是缩短辅助时 间；二是改变磨削用量以及增大磨削面积。

(1)高精度磨削
高精度磨削：使工件的表面粗糙度Ra值在 0.16μ m以下的磨削方法，称为高精度磨削。
图6-5

(2)高速磨削 高速磨削：它是指砂轮线速度高于50m/s的 磨削加工。

(3)深切缓进给磨削 深切缓进给磨削:它是以很大的背吃刀量(可

(4)次要表面加工顺序安排 主轴上的花键、键槽、螺纹、横向小孔等 次要表面加工，通常安排在外圆精车、粗磨之后 或精磨外圆之前进行。
(四)主轴的检验 检验的依据是主轴工作图。检验按一定的顺序进 行，先检验各段外圆的尺寸精度、素线平行度和圆度， 用外观比较法检验各表面的表面粗糙度及表面缺陷， 然后在专用检验夹具上测量位置偏差。
(1)强烈切削阶段 (2)正常切削阶段 (3)微弱切削阶段 (4)自动停止切削阶段
4、珩磨 珩磨主要用于内孔的光整加工，现在用于外圆的光 整加工也很多。
图6-14
5、滚压加工
图6-15
四、其他典型表面的加工方法 (一)中心孔的修研方法 常用的中心孔修研方法有：

(1)用磨石或橡胶砂轮修研

(2)用铸铁顶尖修研

(2)外圆表面的加工顺序
应先加工大直径外圆，然后加工小直径外 圆，以免一开始就降低了工件的刚度。

(3)深孔加工工序的安排 该工序安排时应注意两点。第一，钻深孔 应安排在调质之后进行，因为调质处理变形较大， 深孔会产生弯曲变形。第二，深孔应安排在外圆 粗车或半精车之后，以便有一个较精确的轴颈作 定位基准(搭中心架用)，保证孔与外圆轴线的同 轴度，使主轴壁厚均匀。

(二)曲轴加工的工艺特点
图6-23
1、主要工艺过程
其主要阶段有：

1)加工中心孔→粗、精车主轴颈。

2)粗、精磨主轴颈→铣角度定位平台→车连杆轴颈 →加工一些次要表面→中间检查。
3)中频淬火→半精磨主轴颈。 4)粗、精磨连杆轴颈。 5)精磨主轴颈→铣键槽。

6)两端孔加工→动平衡→超精加工主轴颈和连杆轴 颈→最终检查。

滑动丝杠的结构比较简单、容易加工；滚珠丝杠 摩擦因数小、制造精度高，适用于高精度、高转 速的传动；静压丝杠可减少摩擦损失，用于重载 大型机械传动。
图6-28
2、丝杠的技术要求

机床梯形螺纹丝杠、螺母精度分成6个等级。 滚珠丝杠副和滚珠丝杠的精度等级也分为6个等级。 3、丝杠材料 在选择丝杠材料时，应注意以下几点： 1)丝杠材料要有足够的强度，以保证传递一定的动力。
图6-50
图6-51
第三节 箱体加工
一、概述 (一)箱体零件的功用与结构特点 箱体的种类很多，按箱体的功用，可分为主轴箱、 变速箱、操纵箱、进给箱等。
图6-52
(二)箱体零件的主要技术要求
图6-53
1、孔径精度
孔径的尺寸误差和形状误差会造成轴承与孔的配合不良。 2、孔的位置精度 同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线的垂直度 误差，影响轴和轴承装配到箱体内出现歪斜，会造成主轴径 向圆跳动和轴向圆跳动，也加剧了轴承磨损。 3、主要平面的精度 装配基准面的平面度影响主轴箱与床身连接时的接触刚 度，其在加工过程中常作为定位基准面时会影响孔的加工精 度，因此规定底面和导向面必须平直。 4、孔径精度
图6-47
3、内孔研磨 内孔研磨的原理与外圆研磨相同，孔研磨工艺的特点 也与外圆研磨类同，只是使用的研具有些区别。
4、内孔滚压(或挤压)
图6-48
孔的滚压加工原理与外圆滚压相同。由于滚压加工效 率高，近年来已采用滚压(或挤压)工艺来代替珩磨工艺。
图6-49
四、套筒零件高效自动化加工
随着先进制造技术发展，机械制造业面临技术升级，一 种新颖的“立式双主轴车削中心”很适合两个端面、内孔和 外圆均需加工的短套筒零件的高效自动化加工。 该车削中心是由一套正置数控立车加工单元和一套倒置 数控立车加工单元组合而成。两个加工单元的电气控制，采 用了具有极强网络功能的双通道CNC系统；工件上料采用上 料机械手3，加工工件在两个单元之间传送，配置有随行自 动卡盘6；每个加工单元配备了多刀位转塔动力刀架4和8； 还配套有自动上下料传送装置2和7，可实现全自动加工。
(三)轴类零件的材料、毛坯及热处理 1、轴类零件的材料
轴类零件应根据不同工作条件和使用要求，选用 不同的材料和不同的热处理，以获得所需的强度、韧 性和耐磨性。 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(如曲轴)，在性能允许时才采 用铸件。 3、轴类零件的热处理 轴的质量除与所选钢材种类有关外，还与热处理 有关。
(三)箱体材料及毛坯 箱体毛坯制造方法有两种：一种是铸造，另一种 是焊接。对金属切削机床的箱体，由于形状较为复杂， 而铸铁具有成形容易、可加工性良好、吸振性佳、成 本低等优点，所以一般都采用铸铁。对于动力机械中 的某些箱体及减速器壳体，除要求结构紧凑、形状复 杂外，还要求体积小、重量轻，所以可采用铝合金压 铸；压铸毛坯因其不易产生缩孔和缩松应用十分广泛。 对于承受重载和冲击的工程机械、锻压机床的箱体， 可采用铸钢件或钢板焊接。某些简易箱体为了缩短毛 坯制造周期，也常采用钢板焊接而成，但焊接件的残 余应力较难消除干净。
达2～12mm)和缓慢的进给速度进行磨削，也称为蠕
动磨削或深磨。
图6-6

(4)高效深磨 高效深磨：高效深磨可直观地看成是缓进给 磨削和超高速磨削的结合。

(5)砂带磨削 砂带磨削：它是用涂满砂粒的环状布带(即 砂带)作为切削工具的一种加工方法。
图6-7
图6-8

(6)宽砂轮磨削和多片砂轮磨削 宽砂轮磨削和多片砂轮磨削的实质就是增加 砂轮宽度。
二、箱体机械加工工艺过程及工艺分析
(一)箱体零件机械加工工艺过程 箱体零件的结构复杂，要加工的部位多，依批量大 小和各企业的实际条件，其加工方法是不同的。 (二)箱体零件机械加工工艺过程分析 1、定位基准的选择 (1)精基准的选择

箱体加工精基准的选择与生产批量大小有关。

1)单件小批生产，用设计基准作定位基准。
图6-16

(3)用硬质合金顶尖修研 (4)用中心孔磨床磨削中心孔
图6-17 图6-18
(二)锥孔磨削方法 1、研磨 主轴锥孔对主轴支承轴颈的径向圆跳动，是机床的 主要精度指标之一，因此锥孔加工是关键工序。
图6-19
(三)花键加工方法
1、花键的铣削加工
图6-20
图6-21
2、花键的磨削加工
2、外圆表面的技术要求
3、孔与外圆的同轴度要求 4、孔轴线与端面的垂直度要求
图6-38
(三)套筒零件的材料与毛坯
二、套筒零件加工工艺过程与工艺分析 (一)套筒零件加工工艺过程 (二)套筒零件加工工艺过程分析 1、定位基准的选择——保证套筒表面位置精度的方法 液压缸内、外表面轴线的同轴度以及端面与孔轴线 的垂直度要求较高，若能在一次安装中完成内、外表面 及端面的加工，则可获得很高的位置精度。 2、防止加工中套筒变形的措施
图6-4
三、外圆表面的精加工和光整加工 (一)外圆表面的磨削加工方法 1、常见的外圆磨削方法 常见的外圆磨削方法有两种：中心磨削法、无心磨 削法。 中心磨削法，是以工件轴线为回转中心的磨削
方法。
无心磨削法，工件轴心处于自由状态，是以被磨削 的外圆表面定位，属于自位基准定位的加工方法
2、提高磨削精度和生产率的方法
第六章 典型零件加工与加工方法
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 轴类零件加工 套筒零件加工 箱体加工 圆柱齿轮加工 活塞加工 连杆加工
第一节 轴类零件加工
一、概述
(一)轴类零件的功用与结构特点
图6-1
(二)轴类零件的技术要求
1、尺寸精度 2、形状精度 3、位置精度 4、表面粗糙度
图6-2
图6-45
2、内孔珩磨 内孔珩磨的原理与内孔磨削原理基本相同，珩磨是低 速、大面积接触的磨削加工，常用来加工气缸孔、阀孔、 套筒孔、外形不便旋转的大型零件的孔以及细长孔。
图6-46
近年来对珩磨头作了改进，发
展了行星珩磨，由行星机构带动珩磨
轮回转，生产效率较一般珩磨提高 2～3倍，发热量可减少1/2～2/3。