1、第六章第六章 典型零件的加工典型零件的加工 1概述概述 （1）轴类零件的功用和分类 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 保证装在轴上的零件(或刀具)具有一定的回转 精度。 6.1 轴类零件的加工轴类零件的加工 1概述概述 2）轴类零件的结构特点：）轴类零件的结构特点： 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。 3）轴类零件的分类：）轴类零件的分类： 按其结构形状可分为光轴、阶台轴、空心轴和 异形轴(如曲轴、凸轮轴、偏心轴等)四类。 按轴的长度与直径之比值(长径比)又可分为刚性 轴(L/d12)和挠性轴
2、(L/d12)两类。 轴的种类 （2）轴类零件的材料和毛坯）轴类零件的材料和毛坯 1）轴类零件的材料： 一般为碳素结构钢和合金结构钢两类，以中碳钢45钢 应用最多，一般须经调质、表面淬火等热处理以获得一定的 强度、硬度、韧性和耐磨性。 对精度和转速要求较高的轴则可采用中碳合金钢，如 40Cr，40MnB，35SiMn，38SiMnMo等。 对高转速、重载荷条件下工作的轴，可采用低碳合金钢， 如20Cr，20CrMnTi，20MnVB等，这类合金钢经渗碳淬火处 理后，一方面能使心部保持良好的韧性，另一方面能获得较 高的耐磨性，但热处理后变形较大。 采用氮化钢38CrMoAl等，经调质和渗氮后，不
3、仅具有 良好的耐磨性和抗疲劳性能，其热处理变形也较小。 2 2）轴类零件的常用毛坯：）轴类零件的常用毛坯： 光轴、直径相差不大的阶台轴常采用热轧或冷光轴、直径相差不大的阶台轴常采用热轧或冷 拉的圆棒料；拉的圆棒料； 直径相差较大的阶台轴和比较重要的轴大都采直径相差较大的阶台轴和比较重要的轴大都采 用锻件。用锻件。 当轴的结构形状复杂或尺寸较大时，也有采用当轴的结构形状复杂或尺寸较大时，也有采用 铸件的。铸件的。 （1）尺寸精度和几何形状精度）尺寸精度和几何形状精度 轴类零件的主要表面为轴颈，装配传动零件的 称配合轴颈，装配轴承的称支承轴颈。 轴颈的尺寸精度轴颈的尺寸精度 通常为IT8IT6；
4、高精度的轴颈为IT5。 轴颈的形状精度轴颈的形状精度（圆度、圆柱度）应限制在 直径公差范围内，对形状精度要求较高时，则应在 零件图样上规定允许的偏差。 2轴类零件的主要技术要术轴类零件的主要技术要术 （2）相互位置精度）相互位置精度 1）配合轴颈轴线相对支承轴颈轴线的同轴度； 2）配合轴颈相对支承轴颈轴线的圆跳动。 普通精度的轴，同轴度误差为0.010.03mm， 高精度的轴为0.0010.005 mm。 3）其他的相互位置精度如轴肩端面对轴线的 垂直度等。 （3）表面粗糙度）表面粗糙度 配合轴颈的表面粗糙度值Ra一般为1.6 0.8 m， 支承轴颈的表面粗糙度值Ra一般为0.8 0.4 m。
5、 （1 1）定位基准）定位基准 轴类零件加工时最常用的轴类零件加工时最常用的定位基准是中心孔，其次是外定位基准是中心孔，其次是外 圆表面圆表面。 “二顶尖”“二顶尖”装夹，以轴两端的中心孔作精基准符合基准装夹，以轴两端的中心孔作精基准符合基准 重合原则和基准统一原则，加工后的各外圆表面可以获得很重合原则和基准统一原则，加工后的各外圆表面可以获得很 高的位置精度。高的位置精度。 粗加工时切削力很大，为提高工艺系统的刚度，常采用粗加工时切削力很大，为提高工艺系统的刚度，常采用 轴的外圆或外圆与中心孔共同作为定位基准轴的外圆或外圆与中心孔共同作为定位基准，“一夹一顶”，“一夹一顶” 装夹。装夹。 3
6、轴类零件机械加工的主要工艺问题轴类零件机械加工的主要工艺问题 带通孔的轴加工外圆时，可使用带中心孔的锥 堵或锥套心轴(图4-34)装夹。 通孔直径较小时，可直接在孔口加工出宽度不 大于2mm的锥面，以代替中心孔。 （2）加工顺序的安排）加工顺序的安排 先粗后精的原则，将粗、精加工分开进行。先粗后精的原则，将粗、精加工分开进行。 轴是回转体，轴是回转体，各外圆表面的粗、半精加工一般采用各外圆表面的粗、半精加工一般采用 车削，精加工采用磨削车削，精加工采用磨削，有些精密轴类零件的轴颈表面，有些精密轴类零件的轴颈表面 还需要进行光整加工。还需要进行光整加工。 粗加工外圆表面时，应先加工大直径外圆，再
7、加工粗加工外圆表面时，应先加工大直径外圆，再加工 小直径外圆，小直径外圆，以免因直径差距增大而使小直径处的刚度以免因直径差距增大而使小直径处的刚度 下降，成为极易引起弯曲变形和振动的薄弱环节。下降，成为极易引起弯曲变形和振动的薄弱环节。 轴上的花键、键槽、螺纹等表面的加工，一般都安轴上的花键、键槽、螺纹等表面的加工，一般都安 排在外圆半精加工以后、精加工以前进行。排在外圆半精加工以后、精加工以前进行。 （3 3）热处理工序的安排）热处理工序的安排 结构尺寸不大的中碳钢普通轴类锻件，一般在切削加工 前进行调质热处理。 对于重要的轴类零件(如机床主轴)，则： 一般在毛坯锻造后安排正火处理，达到消除
8、锻造应 力，改善切削性能的目的； 粗加工后安排调质处理，以提高零件的综合力学性能， 并作为需要表面淬火或氮化处理的零件的预备热处理； 轴上有相对运动的轴颈和经常拆卸的表面，需要进行 表面淬火处理，安排在精加工前。 （3）轴类零件的典型工艺过程）轴类零件的典型工艺过程 毛坯准备毛坯准备正火正火加工端面和中心孔加工端面和中心孔粗粗 车车调质调质半精车半精车花键、键槽、螺纹等加工花键、键槽、螺纹等加工 表面淬火表面淬火粗磨粗磨精磨。精磨。 3轴类零件的加工实例轴类零件的加工实例车床主轴的加工车床主轴的加工 （1）零件分析）零件分析 对机床主轴的共同要求是必须满足机床对机床主轴的共同要求是必须满足机床
9、 的工作性能：即回转精度、刚度、热变形、的工作性能：即回转精度、刚度、热变形、 抗振性、使用寿命等多方面的要求。抗振性、使用寿命等多方面的要求。 车床主轴是带有通孔的多阶台轴，普通车床主轴是带有通孔的多阶台轴，普通 精度等级，材料为精度等级，材料为45钢。钢。 生产类型为大批生产。生产类型为大批生产。 1）主要表面及其精度要求）主要表面及其精度要求 支承轴颈支承轴颈 是两个锥度为1:12的圆锥面，分别与两个双列 短圆锥轴承相配合。 支承轴颈是主轴部件的装配基准，其精度直接 影响主轴部件的回转精度，尺寸精度一般为IT5。 主轴两支承轴颈的圆度允差和对其公共轴线的 斜向圆跳动允差均为0.005 m
10、m，表面粗糙度Ra值不 大于0.4 m。 配合轴颈配合轴颈 是与齿轮传动件连接的表面，共有80h5、 89f6和90g5三段，前两段与齿轮分别采用键连 接与花键连接， 90g5上齿轮空套，工作时两者 有相对运动，因此该轴颈表面须淬火。 配合轴颈的尺寸精度为IT6IT5，表面粗糙 度值Ra不大于0.4 m。 莫氏莫氏6号锥孔号锥孔 用于安装夹具或刀具，是主轴的主要工作 表面之一。 对支承轴颈公共轴线的斜向圆跳动允差在 轴端处为0.005mm，在离轴端300mm处为0.01 mm； 表面粗糙度值不大于0.4 m。 该锥孔因工作中经常装卸夹具，表面须淬 火以提高其耐磨性。 轴端短圆锥轴端短圆锥 是安
11、装通用夹具卡盘或拨盘的定位面， 锥角(锥度1:4)。 此圆锥面对支承轴颈公共轴线的斜向圆 跳动允差为0.008mm，表面粗糙度值不大于 0.8m，须表面淬火。 2）毛坯选择）毛坯选择 主轴是机床的重要零件，其质量直接影响机 床的工作精度和使用寿命；结构为多阶台空心轴， 直径差很大(本例最大外圆直径195mm，最小 外圆直径70mm)。从上述两方面考虑，使用锻 造毛坯不仅能改善和提高主轴的力学性能，而且 可以节省材料和切削工作量，由于属大批生产， 因此，采用模锻毛坯。 3）定位基准选择）定位基准选择 主要定位基准为两端中心孔。粗车时切削力 大，采用“一夹一顶”。在通孔加工后，加工外 圆表面时使用
12、锥堵。精加工内锥孔时用有较高精 度的外圆表面及阶台端面定位。 4）主要表面加工方法选择）主要表面加工方法选择 支承轴颈、配合轴颈及短圆锥：粗车-半精 车-粗磨-精磨。 莫氏6号锥孔：钻孔-车内锥-粗磨-精磨。 其他表面： 花键：粗铣-精铣。 螺纹：车。 5）热处理安排）热处理安排 正火：毛坯锻造后。 调质：粗车后、半精车前。 表面淬火：磨削前 （2）加工工艺过程）加工工艺过程 （1）套类零件的功用和种类 套类零件在机械产品中通常起支承或导向作用。根据其 功用，套类零件可分为轴承类、导套类和缸套类，如图4-36 所示。套类零件用作滑动轴承时，起支承回转轴及轴上零件 作用，承受回转部件的重力和惯性
13、力，而在与轴颈接触处有 强烈的滑动摩擦；用作导套、钻套时，对导柱、钻头等起导 向作用；用作油缸、气缸时，承受较高的工作压力，同时还 对活塞的轴向往复运动起导向作用。 套类零件的主要表面是内、外圆柱表面。 1概述 6.2套类零件加工套类零件加工 图 套类零件示例 a)、b)滑动轴承 c)钻套 d)轴承衬套 e)气缸套 f)油缸 （2）套类零件的材料和毛坯）套类零件的材料和毛坯 套类零件所用材料随零件工作条件而异，常用材料有 低碳钢、中碳钢、合金钢、铸铁、青铜、黄铜等。有些滑 动轴承采用双金属材料结构，即用离心铸造法在钢或铸铁 套的内壁上浇注巴氏合金等轴承合金材料，这样既可提高 轴承寿命，又可节约
14、贵重的有色金属。 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。孔径较小的套类零件(直径d20mm)，一般选用 热轧或冷拉棒料、实心铸件；孔径较大时，常采用35或45 钢、合金钢无缝钢管、带孔的铸件或锻件。大量生产时可 采用冷挤压、粉末冶金等先进的毛坯制造工艺，既可提高 生产率，又可节约金属材料。 （1）尺寸精度和几何形状精度）尺寸精度和几何形状精度 套类零件的内圆表面是起支承或导向作用的主要表面， 它通常与运动着的轴、刀具或活塞相配合。套类零件内圆直 径的尺寸精度一般为IT7，精密的轴套有时达IT6；形状精度 应控制在孔径公差以内，一些精密轴套的形状精度则应控制 在孔径公差的1/2
15、1/3，甚至更严。对于长的套筒零件，形状 精度除圆度要求外，还应有圆柱度要求。 套类零件的外圆表面是自身的支承表面，常以过盈配合 或过渡配合同箱体、机架上的孔相连接。外圆直径的尺寸精 度一般为IT7IT6，形状精度控制在外径公差以内。 2套类零件的主要技术要求 （2）相互位置精度）相互位置精度 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，一般为0.0050.01mm。 当套类零件的端面(包括凸缘端面)在工作中须承受轴 向载荷，或虽不承受轴向载荷，但加工时用作定位面时， 则端面对内孔轴线应有较高的垂直度要求，一般为0.05 0.02mm。 （3）表面粗糙度）表面粗糙度 为保证零件的
16、功用和提高其耐磨性，内圆表面粗糙 度值应为1.60.1 m，要求更高的内圆，值应达到 0.025 m。 外圆的表面粗糙度值一般为3.20.4 m。 （1）孔的加工方法）孔的加工方法 孔的加工方法很多，选择时需要考虑零件结构特点、 材料、孔径的大小、长径比、精度及表面粗糙度要求，以 及生产规模等各种因素。常用的粗加工和半精加工方法有 钻孔、扩孔、车孔、镗孔、铣孔等；常用的精加工方法有 铰孔、磨孔、拉孔、珩孔、研孔等。 3套类零件机械加工的主要工艺问题 （2）表面相互位置精度的保证方法）表面相互位置精度的保证方法 套类零件的内孔和外圆表面间的同轴度及端面和内 孔轴线间的垂直度一般均有较高的要求。为
17、达到这些要 求，常用以下的方法： 1）在一次安装中完成内孔、外圆及端面的全部加 工。由于消除了工件安装误差的影响，可以获得很高的 相互位置精度；但这种方法工序比较集中，不适合于尺 寸较大(尤其是长径比较大时)工件的装夹和加工，故多用 于尺寸较小的轴套零件的加工。 2）在不能于一次安装中同时完成内、外圆表面加工 时，内孔与外圆的加工应遵循互为基准的原则。 内、外圆表面须经几次安装，反复加工时，常采 用先终加工孔，再以孔为精基准终加工外圆的加工顺序。 因为这种方法所用夹具(心轴)结构简单，制造和安装误差 较小，可保证较高的位置精度。 如由于工艺需要先终加工外圆，再以外圆为精基 准终加工内孔，为获得
18、较高的位置精度，必须采用定心 精度高的夹具，如弹性膜片卡盘、液性塑料夹具、经修 磨后的三爪自定心卡盘及软爪等。 （3）防止套类零件变形的工艺措施）防止套类零件变形的工艺措施 套类零件的结构特点是孔壁较薄，加工中因夹紧力、切 削力、内应力和切削热等因素的影响容易产生变形，精度不 易保证。相应地，在工艺上应注意以下几点: 1）为减小切削力和切削热的影响，粗、精加工应分开 进行，使粗加工产生的变形在精加工中得以纠正。对于壁厚 很薄、加工中极易变形的工件，采用工序分散原则，并在加 工时控制切削用量。 2）为减小夹紧力的影响，工艺上可采取改变夹紧力方 向的措施，将径向夹紧改为轴向夹紧。当只能采用径向夹紧
19、 时，应尽可能使径向夹紧力沿圆周均匀分布，如使用过渡套、 弹性套等。 3）为减小热处理的影响，热处理工序应安排在粗、精 加工阶段之间，并适当增加精加工工序的加工余量，以保证 热处理引起的变形在精加工中得以纠正。 （1）钻床主轴套筒的加工）钻床主轴套筒的加工 1）零件分析 主要表面及其精度要求，外圆50j7mm，是套筒最 主要的表面，尺寸精度为IT7，形状精度圆柱度公差为 0.004mm，表面粗糙度值为0.4 m，其轴线是零件各项位置 精度要求的基准要素。孔内结构复杂，两端40J70mm的阶 台孔精度为IT7，圆度公差0.01mm，对外圆轴线的同轴度公 差为0.02mm，表面粗糙度值为1.6 m
20、；其阶台端面对外圆轴 线的端面圆跳动公差为0.01mm，表面粗糙度值为0.8 m。外 圆表面上的齿条精度等级为8级，齿面表面粗糙度值为 1.6 m。 4套类零件加工实例 毛坯选择 根据零件所用材料和结构形状，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。 主要表面加工方法选择 a.50j7外圆各项要求均高，宜通过精磨完成。 b.两个40J7阶台孔采用精车。 c.齿条齿形采用铣齿方法加工。 热处理安排 调质处理安排在粗车后、半精车前进行。为削除工艺 过程中形成的各种应力，在精磨前安排低温时效。 2)加工工艺过程 工序号工序号 工序名称工序名称 工序内容工序内容 装夹方法装夹方法
21、 加工机床加工机床 0 0 备料备料 4545钢无缝钢管钢无缝钢管D Dd dL L：54 mm54 mm22 22 mmmm179mm179mm 1 1 车车 车两端面，孔口倒角车两端面，孔口倒角, ,保持总长保持总长177mm177mm 夹、托外圆夹、托外圆 卧式车床卧式车床 2 2 车车 粗车外圆，留直径余量粗车外圆，留直径余量1.51.52mm2mm 两顶尖顶住孔口两顶尖顶住孔口 卧式车床卧式车床 3 3 车车 24mm24mm内孔至尺寸内孔至尺寸 夹、托外圆夹、托外圆 卧式车床卧式车床 4 4 热处理热处理 调质调质210210240 HB240 HB 5 5 车车 (1)(1)车右
22、端面，车车右端面，车40J740J7孔，留直径余量孔，留直径余量 0.30.30.4mm0.4mm，其余各阶台孔车至尺寸；外圆，其余各阶台孔车至尺寸；外圆 倒角，倒角，28mm28mm孔口倒中心锥孔孔口倒中心锥孔6060，宽，宽2mm 2mm (2)(2)调头装夹，车左端面，总长至尺寸；车调头装夹，车左端面，总长至尺寸；车 40J740J7孔，留直径余量孔，留直径余量0.30.30.4mm0.4mm，其余各，其余各 阶台孔车至尺寸；切内槽阶台孔车至尺寸；切内槽46 mm46 mm2mm2mm；车；车 螺纹；外圆倒角，螺纹；外圆倒角，mmmm孔口倒孔口倒6060 夹、托外圆夹、托外圆 卧式车床卧
23、式车床 6 6 车车 半精车外圆，留直径余量半精车外圆，留直径余量0.30.30.4mm0.4mm 孔口两顶尖装夹孔口两顶尖装夹 卧式车床、卧式车床、 表4-21 钻床主轴套筒加工工艺过程 工序号工序号 工序名称工序名称 工序内容工序内容 装夹方法装夹方法 加工机床加工机床 7 磨磨 粗磨外圆至粗磨外圆至50.10 50.10 mm 同工序同工序6 外圆磨床外圆磨床 8 铣铣 粗、精铣齿条（注意外圆留有余量）粗、精铣齿条（注意外圆留有余量） 外圆与中心孔外圆与中心孔 “一夹一顶一夹一顶” 卧式铣床卧式铣床 9 铣铣 铣铣8mm1.5mm两处槽两处槽 同工序同工序8 卧式铣床卧式铣床 10 热处
24、理热处理 低温时效低温时效 11 钳钳 修研两端孔口修研两端孔口60锥面锥面 专用研具专用研具 12 磨磨 50j7 两顶尖装夹两顶尖装夹 外圆磨床外圆磨床 13 车车 40J7 夹、托外圆夹、托外圆 卧式车床卧式车床 14 检验检验 按零件图样技术要求项目检查按零件图样技术要求项目检查 0 050 （2）隔离衬套的加工）隔离衬套的加工 1）零件分析 隔离衬套是某航空发动机螺旋桨轴上的支承衬套。内孔 与螺旋桨轴轴颈相配合(间隙0.010.05mm)，用平键周向定 位，两油孔7mm在圆周方向成900分布，内侧有宽度为 10mm的贮油槽。其主要技术要求如下： a、外圆轴线对内孔轴线的同轴度公差为0
25、.02mm， b、外圆与内孔的圆柱度公差为0.02mm， c、右端面对内孔轴线的垂直度公差为0.03mm， d、 两端面的平行度公差为0.02 mm, e、外圆的尺寸精度为IT6，表面粗糙度Ra值为0.2 m， f、内孔的尺寸精度为IT7，表面粗糙度Ra值为0.4 m。 零件隔离衬套内孔直径达60mm左右，壁厚仅有 3mm，为典型的薄壁套筒，且孔内有一直通键槽， 圆周上还有两个油孔，故零件刚性很差，因此，加工 中零件的变形是主要工艺问题。为防止和减小变形， 工艺上应采取以下措施： 毛坯选择模锻件，选用合适的无缝钢管以减小 锻造时的内应力，锻造后进行正火处理以消除锻造应 力。模锻件尺寸精确，可减
26、小加工余量，从而减小切 削引起的变形。 调质在切削前(毛坯状态)进行，以减小热处理 变形。 减小切削力和切削热是防止和减小加工中产生变形的 重要措施。因此，在工艺过程中应注意下面要点： 粗、半精、精加工阶段划分明显；采取工序分散原则； 内、外圆表面须经多次反复加工达到最终要求； 规定合理的切削用量及走刀次数。 粗加工后应安排一道低温回火工序，用以消除内应力。 减小夹紧引起的变形。如采用开口套、宽软爪、弹性 可涨夹紧装置、塑料可涨夹具等。 为保证内、外圆表面粗糙度要求和形状精度；内孔采 用研磨，外圆增加抛光工序。 表表 隔离衬套机械加工工艺过程隔离衬套机械加工工艺过程 工序号工序号 工序名称工序
27、名称 工序内容工序内容 定位基准定位基准 加工机床加工机床 0 备料备料 70mm 7mm 50mm 1 锻造锻造 锻造毛坯锻造毛坯 2 热处理热处理 调质调质340390HB 3 车车 车内孔至车内孔至 mm；车端面总长不小；车端面总长不小 于于55.5mm；孔口倒角；孔口倒角 外圆外圆 卧式车床卧式车床 4 车车 车另一端面，保持总长车另一端面，保持总长 mm；车；车 外圆至外圆至 mm 内孔内孔 卧式车床卧式车床 5 磨磨 66.7mm 内孔内孔 无心外圆磨床无心外圆磨床 6 车车 车内孔至于车内孔至于 mm；车端面保持；车端面保持 总长总长 mm 外圆外圆 卧式车床卧式车床 7 钻钻
28、钻钻2 mm孔孔 键槽两侧、端面键槽两侧、端面 钻床钻床 8 铣铣 10mm 键槽两侧、端面键槽两侧、端面 铣床铣床 20 0 59 0 20 854 0 20 67 050 0 659 0 120 654 20 10 7 20 10 7 工序号工序号 工序名称工序名称 工序内容工序内容 定位基准定位基准 加工机床加工机床 9 热处理热处理 低温回火低温回火 10 磨磨 mm 无心外圆磨床无心外圆磨床 11 磨磨 mm 外圆外圆 内圆磨床内圆磨床 12 钳钳 mm 13 钳钳 去全部毛刺，锐边磨圆去全部毛刺，锐边磨圆R0.20.4mm 14 检验检验 按以上加工尺寸检查按以上加工尺寸检查 15
29、 表面处理表面处理 内孔镀铜，镀后尺寸保证内孔镀铜，镀后尺寸保证 mm 16 检验检验 镀铜表面应无划伤、拉沟、锈蚀镀铜表面应无划伤、拉沟、锈蚀 17 磨磨 磨外圆至磨外圆至 mm 并靠磨端面至尺并靠磨端面至尺 寸寸 内孔内孔 外圆磨床外圆磨床 18 磨磨 磨另一端面，保证总长磨另一端面，保证总长540.1mm 端面端面 平面磨床平面磨床 19 车车 车两端孔口，倒角，外棱倒圆车两端孔口，倒角，外棱倒圆 外圆外圆 20 车车 抛光外圆至尺寸抛光外圆至尺寸 mm 内孔内孔 卧式车床卧式车床 21 检验检验 按零件图样尺寸要求检查按零件图样尺寸要求检查 22 表面处理表面处理 氧化氧化 0150
30、0 84559 060 030 8559 020 040 4 .66 060 030 859 010 030 66 020 040 66 （1）箱体类零件的功用和种类）箱体类零件的功用和种类 箱体零件是机器的基础零件之一，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。组装后的箱体部件， 用箱体的基准平面安装在机器上。因此，箱体零件的加 工质量，对箱体部件装配后的精度有着决定性的影响。 各种箱体由于应用不同，其结构形状差异很大，一 般可分为整体式箱体与剖分式箱体两类，如图4-39所示， 其中图a)为整体式箱体，图b)为剖分式箱体。 6.3箱体
31、类零件加工箱体类零件加工 1概概 述述 箱体零件共同的结构特点是： 结构形状复杂，内部呈空腔，箱壁较薄且不均匀，其上有 许多精度要求很高的轴承孔和装配用的基准平面，此外还有一 些精度要求不高的紧固孔和次要平面。因此，箱体上需要加工 的部位较多，加工难度也较大。 图图 几种箱体零件的结构简图几种箱体零件的结构简图 a)组合机床主轴箱 b)剖分式减速器箱体 c)汽车后桥差速器箱体 d)车床主轴箱 （2）箱体类零件的材料和毛坯）箱体类零件的材料和毛坯 箱体类零件的材料常采用灰铸铁，如HT200，它具有 容易成形、吸振性好、耐磨性及切削性好等特点。一些负 荷较大的减速箱体，也可采用铸钢件。航空发动机的
32、箱体 则常采用铝合金或镁铝合金材料，以减轻质量。 当生产批量不大时箱体铸件毛坯采用木模手工造型， 制作简单但毛坯精度较低，余量也较大；大批、大量生产 时则采用金属模机器造型，毛坯精度高，余量可适当减小； 在单件生产时，有时采用焊接件作箱体毛坯，以缩短生产 周期。 （1）轴承孔的尺寸、形状精度要求）轴承孔的尺寸、形状精度要求 箱体轴承孔的尺寸精度、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。特别是机床 主轴的轴承孔，对机床的工作精度影响较大。普通机床 的主轴箱，主轴轴承孔的尺寸精度为IT6，形状误差小 于孔径公差的1/2，表面粗糙度Ra值为1.60.8 m；其他 轴承孔的尺寸精
33、度为IT6，形状误差小于孔径公差，表 面粗糙度Ra值为3.21.6 m。 2箱体类零件的主要技术要求 （2）轴承孔的相互位置精度要求）轴承孔的相互位置精度要求 1）各轴承孔的中心距和轴线的平行度 箱体上有齿轮 啮合关系的相邻轴承孔之间，有一定的孔距尺寸精度与轴 线的平行度要求，以保证齿轮副的啮合精度，减小工作中 的噪声与振动，还可减小齿轮的磨损。一般机床箱体轴承 孔的中心距偏差为(0.0250.06)mm，轴线的平行度公差 在300mm长度内为0.03mm。 2）同轴线的轴承孔的同轴度 安装同一轴的前、后轴 承孔之间有同轴度要求，以保证轴的顺利装配和正常回转。 机床主轴轴承孔的同轴度误差一般小
34、于0.008mm，一般孔 的同轴度误差不超过最小孔径的公差之半。 3）轴承孔轴线对装配基准面的平行度和对端面的垂直度）轴承孔轴线对装配基准面的平行度和对端面的垂直度 要求要求 机床主轴轴线对装配基准面的平行度误差会影响机床的 加工精度，对端面的垂直度误差会引起机床主轴端面圆跳动。 一般机床主轴轴线对装配基准面的平行度公差在650 mm长度内 为0.03 mm，对端面的垂直度公差为0.0150.02mm。 4）箱体主要平面的精度要求）箱体主要平面的精度要求 箱体的主要平面是指装配 基准面和加工中的定位基准面，它们直接影响箱体在加工中的 定位精度，影响箱体与机器总装后的相对位置与接触刚度，因 而具
35、有较高的形状精度(平面度)和表面粗糙度要求。一般机床 箱体装配基准面和定位基准面的平面度公差在0.030.10 mm范 围内，表面粗糙度Ra值为3.21.6 m。箱体上其他平面对装配 基准面的平行度公差，一般在全长范围内为0.050.20mm，垂 直度公差在300mm长度内为0.060.10mm。 （1）定位基准的选择）定位基准的选择 1）粗基准的选择 首先考虑箱体上要求最高的轴承 孔(如主轴轴承孔)的加工余量应均匀，并要兼顾其余加工 面均有适当的余量。其次要纠正箱体内壁非加工表面与加 工表面的相对位置偏差，防止因内壁与轴承孔位置不正而 引起齿轮碰壁。般选择主轴轴承孔和一个与其相距较远 的轴承
36、孔作为粗基准。 2）精基准的选择 首先考虑基准统一原则，以保证 箱体上诸多轴承孔和平面之间有较高的相互位置精度，通 常选择装配基准面为精基准。由于装配基准面是诸多孔系 和平面的设计基准，因此能使定位基准与设计基准重合。 3箱体类零件机械加工的主要工艺问题 （2）加工顺序的安排）加工顺序的安排 加工顺序按照先粗后精、先主后次、先加工基准面 的原则安排。箱体类零件有许多较大的平面和孔，一般 按先平面后孔的顺序加工，以便于划线和找正，并使孔 的加工余量均匀，加工孔时不会因端面不平而使刀具产 生冲击振动。 （3）热处理工序的安排）热处理工序的安排 箱体结构复杂，壁厚不均匀，铸造时因冷却速度不 一致，内
37、应力较大，且表面较硬。为了改善切削性能及 保持加工后精度的稳定性，毛坯铸造后，应进行一次人 工时效处理。对于普通精度的箱体，粗加工后可安排自 然时效；对于高精度或形状复杂的箱体，在粗加工后， 还应安排一次人工时效处理，以消除内应力。 （1）主轴箱箱体的加工）主轴箱箱体的加工 卧式车床主轴箱结构示意如图4-40所示。 图 主轴箱箱体 4箱体类零件加工实例 1）零件分析）零件分析 主要表面及其精度要求 箱体底面及导向面是装配基准面，其 平面度允差为0.040.06mm，表面粗糙度Ra值为1.6 m。其他平面有 侧面和顶面，侧面对底面的垂直度允差为0.040.06mm；顶面对底面 的平行度允差为0.
38、1mm。主轴轴承孔的孔径 精度为IT6，表面粗糙度 Ra值为0.8 m;其余轴承孔的精度为IT7IT6，表面粗糙度Ra值为 1.6m。各轴承孔的圆度和圆柱度公差不超过孔径公差的1/2，主轴轴 承孔轴线与基准面距离的尺寸公差为0.050.10mm；各轴承孔轴线与 端面的垂直度允差为0.060.10mm。同轴孔的同轴度允差为最小孔径 公差的1/2；各相关轴线间的平行度允差为0.060.10mm。 材料与毛坯 工件材料为灰铸铁HT150，毛坯为铸件，加工余量为： 底面8mm，顶面9mm，侧面和端面7mm，铸孔7mm。 2）单件小批生产时的加工工艺过程）单件小批生产时的加工工艺过程 卧式车床主轴箱加工
39、工艺过程见表。 工序工序 工序名称工序名称 工序内容工序内容 定位基准定位基准 加工机床加工机床 0 铸造铸造 铸造毛坯，清砂铸造毛坯，清砂 1 热处理热处理 人工时效人工时效 2 钳钳 划各平面加工线划各平面加工线 主轴轴承孔和与相主轴轴承孔和与相 距最远的一个孔距最远的一个孔 3 刨刨 粗刨顶面，留精刨余量粗刨顶面，留精刨余量22.5mm 按划线找正按划线找正 龙门刨床龙门刨床 4 刨刨 粗刨底面和导向面，留余粗刨底面和导向面，留余22.5mm 顶面顶面 龙门刨床龙门刨床 5 刨刨 粗刨侧面和两端面，留余量粗刨侧面和两端面，留余量2mm 底面及导向底面及导向(V形形)面面 龙门刨床龙门刨床
40、 6 镗镗 粗加工纵向各孔，主轴轴承孔留余量粗加工纵向各孔，主轴轴承孔留余量22.5mm，其，其 余各孔留余量余各孔留余量1.52mm 底面及导向面底面及导向面 卧式镗床卧式镗床 7 热处理热处理 人工时效人工时效 8 刨刨 精刨顶面至尺寸精刨顶面至尺寸 底面及导向面底面及导向面 龙门刨床龙门刨床 9 刨刨 精刨底面和导向面，留刮研量精刨底面和导向面，留刮研量0.1mm 顶面及侧面顶面及侧面 龙门刨床龙门刨床 10 钳钳 刮研底面和导向面至尺寸刮研底面和导向面至尺寸 11 刨刨 精刨侧面和两端面至尺寸精刨侧面和两端面至尺寸 底面及导向面底面及导向面 龙门刨床龙门刨床 12 镗镗 (1)半精加工
41、各纵向孔，主轴轴承孔留余量半精加工各纵向孔，主轴轴承孔留余量0.15 0.2mm，其余各孔留余量，其余各孔留余量0.10.15 mm; (2)精加工各纵向孔，主轴轴承孔留余量精加工各纵向孔，主轴轴承孔留余量0.050.08 mm，其余各孔至尺寸，其余各孔至尺寸(3)精细镗主轴轴承孔至尺寸精细镗主轴轴承孔至尺寸 底面及导向面底面及导向面 卧式镗床卧式镗床 13 钳钳 (1)加工螺纹底孔、紧固孔及油孔加工螺纹底孔、紧固孔及油孔;(2)攻螺纹，去毛刺攻螺纹，去毛刺 钻床钻床 14 检验检验 按图样要求检查按图样要求检查 表 车床主轴箱箱体机械加工工艺过程 （2）减速箱箱体的加工）减速箱箱体的加工 图
42、 所示为剖分式减速箱箱体。 1）零件分析 结构特点 箱体为剖分式，工艺过程的制定原则与 整体式箱体相同。由于各对轴承孔的轴线在箱盖和底座的 对合面(即剖分面)上，所以轴承孔及两端面必须待对合面 加工后装配成整体箱体再进行加工。整个加工过程分为两 个阶段：第一阶段将箱盖与底座分开加工，完成主要平面 (对合面、底面)、连接孔、定位孔的加工，为箱体对合做 准备；第二阶段先配合好箱体，然后完成两侧端面和轴承 孔的加工。在两阶段之间，由钳工工序将箱盖和底座合成 一体，并用销子定位。 图 剖分式减速箱箱体 主要表面及其精度要求 三对轴承孔的尺寸精度 为1T7，表面粗糙度Ra值为1.6 m，三对同轴轴承孔的
43、同 轴度公差为0.073mm(图4-42)，轴线间的平行度公差为 0.073 mm，各轴线对对合面的位置度公差为0.3mm。 定位基准的选择 剖分式减速箱箱体的粗基准，是 指在加工箱盖和底座的对合面前，划加工参照线所依据 的基准。为了保证不加工的凸缘(12mm)至对合面间的高 度一致，应选择凸缘的上、下不加工表面为粗基准。底 座的对合面粗加工后，就可作为加工底平面、连接孔、 工艺孔等的精基准，而精加工对合面以及在箱盖、底座 对合后加工两侧端面和各对轴承孔时则以底平面为主要 精基准，并以位于底面对角线上的两孔为辅助基准(两孔 一面定位方式) 。 2）加工工艺过程 剖分式减速箱箱盖(图4-42)加
44、工工艺过程见表4-24。 剖分式减速箱底座(图4-43)加工工艺过程见表4-25。 剖分式减速箱整体加工工艺过程见表4-26。 图 剖分式减速器箱盖 图 剖分式减速器箱底座 表 减速箱箱盖的机械加工工艺过程 工序工序 工序名称工序名称 工序内容工序内容 定位基准定位基准 0 铸造铸造 铸造毛坯，清砂铸造毛坯，清砂 1 热处理热处理 人工时效人工时效 2 油漆油漆 涂红丹底漆涂红丹底漆 3 钳钳 划各平面加工线划各平面加工线 凸缘上表面凸缘上表面 4 刨刨 刨对合面，留余量刨对合面，留余量0.5mm 按划线找正按划线找正 5 刨刨 刨顶面至图样要求刨顶面至图样要求 对合面及对合面及-侧面侧面 6
45、 磨磨(或精刨或精刨) 磨磨(或精刨或精刨)对合面，平面度公差对合面，平面度公差 0.03mm， Ra1.6m 顶面及顶面及-侧面侧面 7 钻钻 钻钻10- 14mm14mm孔孔, ,锪锪1010- - 28mm孔，钻孔，钻2-M12 底孔并倒角，攻底孔并倒角，攻2-M12螺孔螺孔 对合面对合面 8 钻钻 钻钻6-M6底孔并倒角，攻底孔并倒角，攻6-M6螺孔螺孔 对合面对合面 9 检验检验 表 减速箱底座的机械加工工艺过程 工序工序 工序名称工序名称 工序内容工序内容 定位基准定位基准 0 铸造铸造 铸造毛坯，清砂铸造毛坯，清砂 1 热处理热处理 人工时效人工时效 2 油漆油漆 涂红丹底漆涂红
46、丹底漆 3 钳钳 划各平面加工线划各平面加工线 凸缘下表面凸缘下表面 4 刨刨 刨对合面，留余量刨对合面，留余量0.5mm 按划线找正按划线找正 5 刨刨 刨底面刨底面 对合面对合面 6 钻钻 钻钻4-17mm孔，锪其中对角两孔至孔，锪其中对角两孔至 mm(工艺用工艺用)，锪，锪4-35mm孔孔 对合面对合面 7 钻钻 钻、铰钻、铰 mm量油孔至要求，锪量油孔至要求，锪20mm孔孔 底面及两工艺孔底面及两工艺孔 8 钻钻 钻钻M161.5放油螺孔底孔，锪放油螺孔底孔，锪28mm孔，攻孔，攻 M161.5螺孔螺孔 底面及两工艺孔底面及两工艺孔 9 磨（或精刨）磨（或精刨） 磨（或精刨）对合面，平
47、面度公差磨（或精刨）对合面，平面度公差0.03mm， Ra1.6 m 底面底面 10 检验检验 0180 0 517 0350 0 12 表 减速箱整体加工的机械加工工艺过程 工序工序 工序名称工序名称 工序内容工序内容 定位基准定位基准 l 钳钳 将箱盖、底座对准合拢并夹紧，钻、铰将箱盖、底座对准合拢并夹紧，钻、铰2 2- - 10mm10mm锥销锥销 孔，打入锥销孔，打入锥销 2 钻钻 钻钻1010- - 14mm14mm孔，锪孔，锪1010- - 28mm28mm孔（配钻）孔（配钻） 底面、顶面底面、顶面 3 钳钳 拆箱，分开箱盖与底座，清除对合面上的毛刺与切屑，拆箱，分开箱盖与底座，清除对合面上的毛刺与切屑， 再合拢箱体，打入锥销，拧紧再合拢箱体，打入锥销，拧紧2M12螺栓螺栓 4 铣铣 铣两端面，保证铣两端面，保证 mm 底面及两工艺孔底面及两工艺孔 5 镗镗 粗镗粗镗3对轴承孔，留精镗余量对轴承孔，留精镗余量11.5mm 底面及两工艺孔底面及两工艺孔 6 镗镗 精镗精镗3对轴承孔，镗对轴承孔，镗6个卡簧槽个卡簧槽
