机械制造工艺与机床夹具第6章

机械制造工艺与机床夹具第六章 典型零件加工第一节 第二节 第三节 第四节 车床主轴加工 箱体加工 连杆加工 圆柱齿轮加工

第一节 车床主轴加工一、概述㈠车床主轴的功用和结构特点 车床主轴既是一单轴线的阶梯轴、空心轴，又是长径比小于12的刚性 轴。主要加工表面是内、外旋转表面，次要表面有键槽、花键、螺纹和端 面结合孔等。它的机械加工主要是车削和磨削，其次是铣削和钻削。

㈡车床主轴技术条件的分析

⒈主轴支承轴颈的技术要求 ⒉主轴工作表面的技术要求 ⒊空套齿轮轴颈的技术要求 ⒋螺纹的技术要求 ⒌主轴各表面的表面层要求

二、主轴的机械加工工艺过程经过对主轴结构特点、技术条件的分析，即可根据生产批量、设备条 件等编制主轴的工艺规程。编制过程中应着重考虑主要表面和加工比较困 难的表面的工艺措施。从而正确地选择定位基准，合理安排工序。

三、主轴加工工艺过程分析㈠主轴毛坯的制造方法 毛坯形式有棒料和锻件两种。 ㈡主轴的材料和热处理

⒈毛坯热处理——消除锻造应力，细化晶粒，以利切削加工 ⒉预备热处理——获均匀细密的回火索氏体，提高综合力学性能 ⒊最终热处理——高频淬火，便于纠正局部淬火产生的变形

㈢加工阶段的划分 ⒈粗加工阶段 ⑴毛坯处理 ⑵粗加工

用大切削量切除大部分余量，把毛坯加工至接近 工件的最终形状和尺寸，只留下少量的加工余量

⒉半精加工阶段 ⑴半精加工前热处理 ⑵半精加工

为精加工作好准备，尤其为精加工作好准备

⒊精加工阶段 ⑴精加工前热处理 ⑵精加工前各种加工 ⑶精加工

把各表面都加工到图样规定的要求

㈣定位基准的选择 以两顶尖孔作为轴类零件的定位基准，既符合基准重合原则，又能使 基准统一。 两顶尖的质量对加工精度影响很大，应尽量做到两顶尖孔轴线重合、顶 尖接触面积大、表面粗糙度低。 深孔加工后，可以采用带顶尖孔的锥堵作为定位基准。为了保证支承轴 颈与两端锥孔的同轴度要求，需要应用互为基准原则。 精加工主轴外圆表面也可用外表面本身来定位，既在安装工件时以支承 轴颈表面本身找正。

用这种定位方法，只需要准备几套心轴，因此简化了工艺装备，节省 了修中心孔工序，并可在一次安装中磨出全部外圆。

㈤工序的安排顺序 先行工序必须为后续工序准备好定位基准。 主轴工艺路线安排大体如下：毛坯制造—正火—车端面钻中心孔—粗 车—调质—半精车—表面淬火—粗、精磨外圆—粗、粗磨圆锥面—磨锥孔。 还应注意以下几点：⑴为保证基准统一，尽量使用顶尖孔定位，深孔

加工应安排在最后；但为避免深孔 加工引起的变形，最好在粗车外圆后加工； ⑵外圆加工顺序安排要照顾主轴本身的刚度，先大后小； ⑶花键和键槽加工应安排在精车之后，粗磨之前； ⑷主轴的螺纹对支承轴颈有一定的同轴度要求，放在淬火后进行； ⑸主轴系加工要求很高的零件，需安排多次检验工序。

四、主轴加工中的几个工艺问题㈠锥堵和锥堵心轴的使用

⑴一般不中途更换或拆装，以免增加安装误差 ⑵锥堵心轴要求两个锥面应同轴，否则拧紧螺母后会使工件变形。

㈡顶尖孔的研磨 在热处理工序之后和磨削加工之前，对顶尖孔要进行研磨，以消除误 差。

⑴用铸铁顶尖研磨 ⑵用油石研磨顶尖孔 ⑶用硬质合金顶尖刮研也可将三者联合使用。

㈢外圆表面的车削加工 主轴各外圆表面的车削通常分为粗车、半精车、精车三步。

一般采用地机床设备是：卧式车床——单件小批量； 液压仿形刀架或液压仿形车床——成批生产； 液压仿形车床或多刀半自动车床——大批量生产。

㈣主轴深孔的加工 一般把长度与直径比大于5的孔称为深孔。 其加工困难和复杂原因是：⑴刀具细长，刚性差，钻头容易引偏； ⑵排屑困难； ⑶冷却困难，钻头的散热条件差，容易丧失切削能力。

针对不利条件，一般采取下列措施：⑴采用工件旋转、刀具进给的加工方法； ⑵采用特殊结构的刀具； ⑶在工件上预加工出一段精确的导向孔； ⑷采用压力传送的切削润滑液，并利用在压力下的冷却润滑液排屑。

在单件小批生产中，总是在卧式车床上用接长的麻花钻加工； 在批量较大时，采用深孔钻床及深孔钻头。 钻出的深孔一般都要经过精加工才能达到要求的精度和表面粗糙度。 精加工深孔的方法有镗和铰，还有拉镗和拉铰的方法。

㈤主轴锥孔加工 磨削主轴前端锥孔，一般以支承轴颈作为定位基准，有以下三种安装 方法：⑴将前支承轴颈安装在中心架上，后轴颈夹在磨床床头的卡盘 内，磨削前严格校正两支承轴颈，前端可调整中心架，后端 在卡爪和轴颈之间垫薄片来调整。 ⑵将前后支承轴颈分别安装在两个中心架上，用千分表校正好 中心架位置。 ⑶成批生产时大都采用专用夹具加工。

㈥主轴各外表面的精加工和光整加工

主轴的精加工都是用磨削的方法，在热处理工序之后进行，用以纠正在热处理中产生的变形，最后达到所需的精度和表面粗糙度。

光整加工用于精密主轴加工，其特点是：⑴采用很小的切削用量和单位切削压力，变形小。 ⑵对上道工序的表面粗糙度要求高。 ⑶除镜面磨削外，其它光整加工方法都是“浮动的”

。 ⑷加工余量都很小。

㈦轴类零件的检验 ⒈表面粗糙度和硬度的检验 ⒉精度检验 ⑴形状精度检验 ⑵尺寸精度检验 ⑶位置精度检验

第二节 箱体加工一、概述㈠箱体零件的功用和结构特点

箱体是机器的基础零件，它将机器和部件中的轴、套、齿轮等有关零件连 接成一个整体，并使之保持正确的相互位置，以传递转矩或改变转速来完 成规定的运动。

㈡箱体零件的主要技术要求 箱体类零件中，机床主轴箱的精度要求最高，以此为例归纳以下五项 精度要求：

⑴孔径精度 ⑵孔与孔的位置精度 ⑶孔和平面的位置精度 ⑷主要平面的精度 ⑸表面粗糙度㈢箱体的材料及毛坯 箱体材料一般选用HT200~400的各种牌号的灰铸铁，因为灰铸铁不仅 成本低，而且具有较好的耐磨性、可铸削性和阻尼特性。 毛坯的加工余量与生产批量、毛坯尺寸、结构、精度和铸造方法等因 素有关。 毛坯铸造时，应防止砂眼和气孔的产生。

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