典型零件加工工艺过程.ppt
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第二节
典型零件加工 工艺过程
机械制造工程——第五章
一、轴（杆）类零件的加工
1．轴类零件的分类、技术要求
➢轴类零件的作用 支撑传动零件； 承受载荷； 传递扭矩。
➢轴类零件的特点 长度大于直径； 加工表面为内外圆柱面、圆锥面、
螺纹、花键、沟槽等； 有一定的回转精度。
➢轴类零件的分类 光滑轴 阶梯轴 空心轴 异形轴（曲轴、齿轮轴、偏心轴、
十字轴、凸轮轴、花键轴）
常见轴类的类型
➢轴类零件的技术要求 尺寸精度：支承轴颈为IT5~IT7，配合轴
颈为IT6~IT9 几何形状精度：轴颈表面、外圆锥面、
锥孔等的圆度、圆柱度
相互位置精度：同轴度、径向跳动、重 要端面对轴心线垂直度、端面间平行度
表面粗糙度：支承轴颈为Ra0.2~1.6μm， 配合轴颈为Ra0.4~3.2μm
➢螺纹的技术要求 用来固定零件或调整轴承间隙 螺母的端面圆跳动（应≤0.05）会影响
轴承的内环轴线倾斜 螺母与轴颈的同轴度误差≤0.025 螺纹精度为6h
➢主轴各表面的表面层要求 要有较高的耐磨性 要有适当的硬度（HRC45以上），以改
善其装配工艺性和装配精度
表面粗糙度 Ra0.8~0.2m
粗、精加工二阶段应分粗、精加工机床 进行，合理利用设备，保护机床
➢定位基准的选择 应使定位基准与装配基准重合 一次安装应多加工几个面 注意零件的主要精度指标：同轴度、圆
CA6140车床主轴图
主轴的机械加工工艺过程
➢主轴加工工艺过程制订的依据 主轴的结构；技术要求；生产批量；
设备条件 ➢主轴加工工艺过程 批量：大批；材料：45钢；毛坯：模
锻件
➢工艺过程： 分为三个阶段（参见表5-5）：
粗加工：工序 1~6 半精加工：工序 7~13（7为预备） 精加工：工序 14~26（14为预备）
特别值得注意的工艺问题有： 1) 定位基准的选择 2) 加工顺序的安排 3) 深孔加工 4) 热处理变形
➢CA6140车床主轴的功用 承受扭转力矩 承受弯曲力矩 保证回转运动精度
➢CA6140车床主轴的设计要求
扭转和弯曲刚度高
回转精度高（径向圆跳动、端面圆跳 动、回转轴线稳定）
制造精度高 1) 结构尺寸及动态特性要好 2) 主轴本身及其轴承精度高 3) 轴承的结构和润滑 4) 齿轮的布置 5) 固定件的平衡等
支承轴颈为三支承结构，并且跨度大
支承轴颈采用锥面 (1：12) 结构，接触 率≥70%，可用来调整轴承间隙
中间支承为IT5~IT6，粗糙度为：
Ra 0.63m
支承轴颈圆度误差为0.005mm，径向跳 动为0.005mm
其他外圆的圆度要求，误差小于50%尺 寸公差，高精度者为5~10%
轴颈与有关表面的同轴度误差应很小
4．轴类零件工艺过程示例
Байду номын сангаас
➢CA6140车床主轴的结构特点 既是阶梯轴，又是空心轴；是长径比小
于12的刚性轴 不但传递旋转运动和扭矩，而且是工件
或刀具回转精度的基础
主要加工表面有内外圆柱面、圆锥面， 次要表面有螺纹、花键、沟槽、端面结 合孔等
机械加工工艺主要是车削、磨削，其次 是铣削和钻削
主轴加工工艺过程分析 ➢主轴毛坯的制造方法 自由锻件：小批量或单件生产 模锻件：大批量生产
➢主轴的材料和热处理 热处理工序的安排
毛坯热处理：去锻造应力，细化晶粒 切削前正火（预备热处理）：改善切削加
工性能和机械-物理性能；去锻造应力
半精加工前调质：去应力，改善切削加工性
接触精度都要求高 轴心线应与支承轴颈同轴 对支承轴颈的径向圆跳动为0.008；端面
圆跳动为0.008
粗糙度 Ra 1.25m，硬度为HRC45~50
➢空套齿轮轴颈的技术要求 影响传动的平稳性；可能导致噪声 有同轴度要求，对支承轴颈的径向圆
跳动为0.01~0.015 尺寸精度要求为IT5~IT6
其他：热处理、倒角、倒棱、外观修饰
2．轴类零件的材料、毛坯及热处理
➢轴类零件材料 45钢、40Cr、GCr15、65Mn、球墨铸
铁、20CrMnTi、20Mn2B、20Cr ➢轴类毛坯 圆棒料、锻件、铸件
➢轴类零件的热处理 正火或退火处理
锻造毛坯加工前——细化晶粒，消除锻 造应力，降低硬度，改善切削性能 调质 粗车后半精车前——改善物理力学性能 表面淬火 精加工前——提高硬度 低温时效 局部淬火或粗磨后——稳定性能
➢主轴工作表面（锥孔）的技术要求
用来安装顶尖或刀具锥柄：定心表面
对锥面的尺寸精度、形状精度、粗糙 度、接触精度都要求高
轴心线应与支承轴颈同轴
锥孔对轴颈的径向圆跳动近轴端为
0.005，离轴端300处为0.01，锥面接
触率≥70%，粗糙度 硬度为HRC48~50。
Ra 0.63m，
➢主轴轴端外锥（短锥）的技术要求 用来安装卡盘或花盘的；也是定心表面 对锥面的尺寸精度、形状精度、粗糙度、
3．轴类零件的安装方式
➢采用两中心孔定位装夹 以重要外圆表面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 尽可能基准重合、基准统一、互为基准 ➢采用外圆表面定位装夹 采用三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘 ➢采用各种堵头或拉杆心轴定位装夹 加工空心轴用带中心孔的堵头或拉杆心轴
堵头 拉杆心轴
能，提高综合机械性能
精加工前局部高频淬火：提高运动表面耐
磨性
精加工后定性处理：低温时效和冰冷处理
➢加工阶段的划分 如前所述，分为三个阶段。
主轴的技术要求高，毛坯为模锻件，加 工余量大，精度高，故应分阶段加工
分粗、精加工阶段有利于去应力并可加 入热处理
多次切削有利于消除复映误差 粗、精加工二阶段应间隔一定时间
➢CA6140主轴结构的设计要求： 合理的结构设计 足够的刚度 有具有一定的尺寸、形状、位置精度和
表面质量 足够的耐磨性、抗振性及尺寸稳定性 足够的抗疲劳强度
CA6140车床主轴技术条件的分析 ➢主轴支承轴颈的技术要求
支承轴颈是主轴的装配基准，其精度直 接影响主轴的回转精度；主轴上各重要 表面又以支承轴颈为设计基准，有严格 的位置要求
典型零件加工 工艺过程
机械制造工程——第五章
一、轴（杆）类零件的加工
1．轴类零件的分类、技术要求
➢轴类零件的作用 支撑传动零件； 承受载荷； 传递扭矩。
➢轴类零件的特点 长度大于直径； 加工表面为内外圆柱面、圆锥面、
螺纹、花键、沟槽等； 有一定的回转精度。
➢轴类零件的分类 光滑轴 阶梯轴 空心轴 异形轴（曲轴、齿轮轴、偏心轴、
十字轴、凸轮轴、花键轴）
常见轴类的类型
➢轴类零件的技术要求 尺寸精度：支承轴颈为IT5~IT7，配合轴
颈为IT6~IT9 几何形状精度：轴颈表面、外圆锥面、
锥孔等的圆度、圆柱度
相互位置精度：同轴度、径向跳动、重 要端面对轴心线垂直度、端面间平行度
表面粗糙度：支承轴颈为Ra0.2~1.6μm， 配合轴颈为Ra0.4~3.2μm
➢螺纹的技术要求 用来固定零件或调整轴承间隙 螺母的端面圆跳动（应≤0.05）会影响
轴承的内环轴线倾斜 螺母与轴颈的同轴度误差≤0.025 螺纹精度为6h
➢主轴各表面的表面层要求 要有较高的耐磨性 要有适当的硬度（HRC45以上），以改
善其装配工艺性和装配精度
表面粗糙度 Ra0.8~0.2m
粗、精加工二阶段应分粗、精加工机床 进行，合理利用设备，保护机床
➢定位基准的选择 应使定位基准与装配基准重合 一次安装应多加工几个面 注意零件的主要精度指标：同轴度、圆
CA6140车床主轴图
主轴的机械加工工艺过程
➢主轴加工工艺过程制订的依据 主轴的结构；技术要求；生产批量；
设备条件 ➢主轴加工工艺过程 批量：大批；材料：45钢；毛坯：模
锻件
➢工艺过程： 分为三个阶段（参见表5-5）：
粗加工：工序 1~6 半精加工：工序 7~13（7为预备） 精加工：工序 14~26（14为预备）
特别值得注意的工艺问题有： 1) 定位基准的选择 2) 加工顺序的安排 3) 深孔加工 4) 热处理变形
➢CA6140车床主轴的功用 承受扭转力矩 承受弯曲力矩 保证回转运动精度
➢CA6140车床主轴的设计要求
扭转和弯曲刚度高
回转精度高（径向圆跳动、端面圆跳 动、回转轴线稳定）
制造精度高 1) 结构尺寸及动态特性要好 2) 主轴本身及其轴承精度高 3) 轴承的结构和润滑 4) 齿轮的布置 5) 固定件的平衡等
支承轴颈为三支承结构，并且跨度大
支承轴颈采用锥面 (1：12) 结构，接触 率≥70%，可用来调整轴承间隙
中间支承为IT5~IT6，粗糙度为：
Ra 0.63m
支承轴颈圆度误差为0.005mm，径向跳 动为0.005mm
其他外圆的圆度要求，误差小于50%尺 寸公差，高精度者为5~10%
轴颈与有关表面的同轴度误差应很小
4．轴类零件工艺过程示例
Байду номын сангаас
➢CA6140车床主轴的结构特点 既是阶梯轴，又是空心轴；是长径比小
于12的刚性轴 不但传递旋转运动和扭矩，而且是工件
或刀具回转精度的基础
主要加工表面有内外圆柱面、圆锥面， 次要表面有螺纹、花键、沟槽、端面结 合孔等
机械加工工艺主要是车削、磨削，其次 是铣削和钻削
主轴加工工艺过程分析 ➢主轴毛坯的制造方法 自由锻件：小批量或单件生产 模锻件：大批量生产
➢主轴的材料和热处理 热处理工序的安排
毛坯热处理：去锻造应力，细化晶粒 切削前正火（预备热处理）：改善切削加
工性能和机械-物理性能；去锻造应力
半精加工前调质：去应力，改善切削加工性
接触精度都要求高 轴心线应与支承轴颈同轴 对支承轴颈的径向圆跳动为0.008；端面
圆跳动为0.008
粗糙度 Ra 1.25m，硬度为HRC45~50
➢空套齿轮轴颈的技术要求 影响传动的平稳性；可能导致噪声 有同轴度要求，对支承轴颈的径向圆
跳动为0.01~0.015 尺寸精度要求为IT5~IT6
其他：热处理、倒角、倒棱、外观修饰
2．轴类零件的材料、毛坯及热处理
➢轴类零件材料 45钢、40Cr、GCr15、65Mn、球墨铸
铁、20CrMnTi、20Mn2B、20Cr ➢轴类毛坯 圆棒料、锻件、铸件
➢轴类零件的热处理 正火或退火处理
锻造毛坯加工前——细化晶粒，消除锻 造应力，降低硬度，改善切削性能 调质 粗车后半精车前——改善物理力学性能 表面淬火 精加工前——提高硬度 低温时效 局部淬火或粗磨后——稳定性能
➢主轴工作表面（锥孔）的技术要求
用来安装顶尖或刀具锥柄：定心表面
对锥面的尺寸精度、形状精度、粗糙 度、接触精度都要求高
轴心线应与支承轴颈同轴
锥孔对轴颈的径向圆跳动近轴端为
0.005，离轴端300处为0.01，锥面接
触率≥70%，粗糙度 硬度为HRC48~50。
Ra 0.63m，
➢主轴轴端外锥（短锥）的技术要求 用来安装卡盘或花盘的；也是定心表面 对锥面的尺寸精度、形状精度、粗糙度、
3．轴类零件的安装方式
➢采用两中心孔定位装夹 以重要外圆表面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 尽可能基准重合、基准统一、互为基准 ➢采用外圆表面定位装夹 采用三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘 ➢采用各种堵头或拉杆心轴定位装夹 加工空心轴用带中心孔的堵头或拉杆心轴
堵头 拉杆心轴
能，提高综合机械性能
精加工前局部高频淬火：提高运动表面耐
磨性
精加工后定性处理：低温时效和冰冷处理
➢加工阶段的划分 如前所述，分为三个阶段。
主轴的技术要求高，毛坯为模锻件，加 工余量大，精度高，故应分阶段加工
分粗、精加工阶段有利于去应力并可加 入热处理
多次切削有利于消除复映误差 粗、精加工二阶段应间隔一定时间
➢CA6140主轴结构的设计要求： 合理的结构设计 足够的刚度 有具有一定的尺寸、形状、位置精度和
表面质量 足够的耐磨性、抗振性及尺寸稳定性 足够的抗疲劳强度
CA6140车床主轴技术条件的分析 ➢主轴支承轴颈的技术要求
支承轴颈是主轴的装配基准，其精度直 接影响主轴的回转精度；主轴上各重要 表面又以支承轴颈为设计基准，有严格 的位置要求