項(xiàng)目七典型機(jī)械零件加工工藝的編制

任務(wù)1軸類零件加工工藝任務(wù)2套筒類零件加工工藝任務(wù)3箱體類零件加工工藝任務(wù)4板類零件加工工藝

【知識(shí)目標(biāo)】

1.掌握典型軸類、套類零件的特點(diǎn)及加工工藝特點(diǎn)；

2.了解典型箱體類零件、板腔類零件的特點(diǎn)及加工工藝特點(diǎn)；

3.理解提高零件加工效率及加工工藝優(yōu)化的方法。

【能力目標(biāo)】

1.具有正確分析軸類零件、套類零件加工工藝過(guò)程和編制工藝文件的能力；

2.具有典型箱體類零件、板腔類零件加工工藝的初步分析與編制的能力；

3.具備對(duì)零件加工工藝進(jìn)行優(yōu)化的能力。任務(wù)1軸類零件加工工藝

1.1概述

1.1.1軸類零件的功用與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

軸類零件是機(jī)械產(chǎn)品中的主要零件之一，它通常被用于支承傳動(dòng)零件(齒輪、帶輪等)、傳遞轉(zhuǎn)矩、承受載荷，以及保證裝在軸上的零件(或刀具)具有一定的回轉(zhuǎn)精度。

軸類零件根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀可分為光軸、空心軸、半軸、階梯軸、花鍵軸、十字軸、偏心軸、曲軸及凸輪軸等，如圖7-1所示。根據(jù)軸的長(zhǎng)度L與直徑d之比，又可分為剛性軸

(L/d≤12)和撓性軸(L/d>12)兩類。圖7-1軸的種類由上述各種軸的結(jié)構(gòu)形狀可以看到，軸類零件一般為回轉(zhuǎn)體零件，其長(zhǎng)度大于直徑，加工表面通常有內(nèi)外圓柱面、圓錐面以及螺紋、花鍵、鍵槽、橫向孔、溝槽等。

1.1.2軸類零件的技術(shù)要求

1．尺寸精度

軸類零件的尺寸精度主要指直徑精度和長(zhǎng)度精度，直徑精度要比長(zhǎng)度精度的要求高得多。

在軸類零件的各段直徑中，軸頸是軸類零件的主要表面，它影響著軸的回轉(zhuǎn)精度及工作狀態(tài)。軸頸的直徑精度根據(jù)其使用要求通常為IT9～I(xiàn)T6，精密軸頸可達(dá)IT5。

2．幾何形狀精度

軸類零件的幾何形狀精度主要是軸頸的圓度和圓柱度。

軸頸的幾何形狀精度(圓度和圓柱度)一般應(yīng)限制在直徑公差范圍內(nèi)或要求圓度誤差小于0.01mm。對(duì)幾何形狀精度要求較高時(shí)，可在零件圖上另行規(guī)定其允許的公差，有時(shí)圓度誤差可在0.001?mm～0.005mm以內(nèi)。

3．位置精度

軸的位置精度主要是指裝配傳動(dòng)件的配合軸頸相對(duì)于裝配軸承的支承軸頸的同軸度或跳動(dòng)，通常是用配合軸頸對(duì)支承軸頸的徑向圓跳動(dòng)來(lái)表示的。根據(jù)使用要求，規(guī)定高精度軸的徑向圓跳動(dòng)為0.001?mm～0.005?mm，而一般精度軸的徑向圓跳動(dòng)為0.01?mm～0.03mm。此外，還有內(nèi)外圓柱面的同軸度和軸向定位端面與軸心線的垂直度要求等。

4．表面粗糙度

根據(jù)零件的表面工作部位的不同，可有不同的表面粗糙度值。例如，普通機(jī)床主軸支承軸頸的表面粗糙度Ra為0.63μm～0.16μm，配合軸頸的表面粗糙度Ra為2.5μm～0.63μm。隨著機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度的增大和精密程度的提高，軸類零件表面粗糙度值的要求也將越來(lái)越小。1.1.3軸類零件的材料和毛坯

合理選用材料和毛坯，對(duì)提高軸類零件的強(qiáng)度和使用壽命有重要意義，同時(shí)也對(duì)軸的加工過(guò)程有極大的影響。

1．軸類零件的材料

軸類零件的材料的選用應(yīng)根據(jù)其不同的工作條件和使用要求，在滿足其力學(xué)性能(包括材料強(qiáng)度、韌性、耐磨性和抗腐蝕性等)的前提下，選擇合理的熱處理和表面處理方法(指發(fā)藍(lán)處理、鍍鉻等)，以使零件達(dá)到良好的強(qiáng)度、剛度和所需的表面硬度。

一般軸類零件常用45鋼，根據(jù)不同的工作條件采用不同的熱處理規(guī)范(如正火、調(diào)質(zhì)、淬火等)，以獲得一定的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。對(duì)中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，可選用40Cr等合金鋼。這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面淬火處理后，具有較高的綜合力學(xué)性能。精度較高的軸，有時(shí)還用軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn等材料，它們通過(guò)調(diào)質(zhì)和表面淬火處理后，表面硬度可達(dá)50HRC～58HRC，并具有更高的耐磨性和耐疲勞性能。

對(duì)于高轉(zhuǎn)速、重載荷等條件下工作的軸，可選用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼或38CrMoAlA氮化鋼。低碳合金鋼經(jīng)滲碳淬火處理后，可獲得很高的表面硬度及較軟的心部組織，因此具有很好的抗沖擊韌性和耐磨性，而且熱處理變形很小。對(duì)于滲氮鋼，由于滲氮溫度比淬火溫度低，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面滲氮后，變形小而硬度卻很高，具有很好的耐磨性和耐疲勞強(qiáng)度。

2．軸類零件的毛坯

軸類零件的毛坯最常用的是圓棒型材和鍛件，只有某些大型的、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸才采用鑄件。由于毛坯經(jīng)過(guò)加熱鍛造后，能使金屬內(nèi)部的纖維組織沿表面均勻分布，從而獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強(qiáng)度。所以，除光軸、直徑相差不大的階梯軸可使用圓棒型材外，比較重要的軸大都采用鍛件。

根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的大小決定毛坯的鍛造方式。一般模鍛件因需要昂貴的設(shè)備和專用鍛模，成本高，故適用于大批量生產(chǎn)；而單件小批生產(chǎn)時(shí)，一般宜采用自由鍛件。1.1.4軸類零件的預(yù)加工

軸類零件在車削加工之前，應(yīng)對(duì)其毛坯進(jìn)行預(yù)加工。預(yù)加工包括校正、切斷、切端面和鉆中心孔。

(1)校正。校正棒料毛坯在制造、運(yùn)輸和保管過(guò)程中產(chǎn)生的彎曲變形，以保證加工余量均勻及送料裝夾的可靠。校正可在各種壓力機(jī)上進(jìn)行。一般情況下多采用冷態(tài)下校正，簡(jiǎn)便、成本低，但有內(nèi)應(yīng)力。若在熱態(tài)下校正，則內(nèi)應(yīng)力較小，但費(fèi)工時(shí)，成本高。

(2)切斷。當(dāng)采用棒料毛坯時(shí)，應(yīng)在車削外圓前按所需長(zhǎng)度切斷。切斷可在弓鋸床、圓盤(pán)鋸床上進(jìn)行，高硬度棒料的切斷可在帶有薄片砂輪的切割機(jī)上進(jìn)行。

(3)切端面和鉆中心孔。中心孔是軸類零件加工最常用的定位基準(zhǔn)面，為保證鉆出的中心孔不偏斜，應(yīng)先切端面后再鉆中心孔。

如果軸的毛坯是自由鍛件或大型鑄件，則需要進(jìn)行荒車加工，以減少毛坯外圓表面的形狀誤差，使后續(xù)工序的加工余量均勻。1.1.5軸類零件的熱處理

軸類零件的質(zhì)量除與所選的鋼材種類有關(guān)外，還與熱處理有關(guān)。軸類零件的鍛造毛坯在機(jī)械加工之前，均需進(jìn)行正火或退火(高碳鋼)處理，使鋼材的晶粒細(xì)化，以消除殘余應(yīng)力，降低毛坯硬度，改善切削加工性能。

軸類零件采用低碳鋼或低碳合金鋼時(shí)，為了獲得表面硬而心部韌的性能，一般均采用滲碳、滲氮等化學(xué)熱處理方法進(jìn)行表面熱處理。

凡要求局部表面淬火以提高軸類零件的耐磨性，須在淬火前安排調(diào)質(zhì)處理(有的采用正火)。當(dāng)毛坯加工余量較大時(shí)，調(diào)質(zhì)放在粗車之后、半精車之前，使粗加工產(chǎn)生的殘余應(yīng)力能在調(diào)質(zhì)時(shí)消除；當(dāng)毛坯加工余量較小時(shí)，調(diào)質(zhì)可安排在粗車之前進(jìn)行。表面淬火一般放在精加工之前，可以保證淬火引起的局部變形在精加工中得到糾正。

對(duì)于精度要求較高的軸類零件，在局部淬火和粗磨之后，還需安排低溫時(shí)效處理，以消除淬火和磨削中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力和殘余奧氏體，控制尺寸穩(wěn)定；對(duì)于整體淬火的精密主軸，在淬火后，還要進(jìn)行定性處理，定性處理一般采用冰冷處理方法，以進(jìn)一步消除加工應(yīng)力，保持主軸精度。

1.2軸類零件的一般加工方法

軸類零件的主要加工表面是外圓，根據(jù)其技術(shù)要求的高低常用的加工方法有車削、磨削和光整加工三種。軸類零件的端部一般為平面，一般采用車削端面加工和外圓磨床端面磨削或平面磨床磨削加工方式，具體見(jiàn)項(xiàng)目六表6-7。軸表面的鍵、花鍵和螺紋也是軸類零件外表面上常見(jiàn)的加工表面，一般采用銑削、磨削等加工方式。1.2.1軸類零件外圓表面的車削加工

車外圓是車削加工中最常見(jiàn)、最基本和最有代表性的加工方法，是加工外圓表面的主要方法，既適用于單件小批生產(chǎn)，也適用于成批、大量生產(chǎn)。單件及小、中批量生產(chǎn)中常采用臥式車床加工；成批、大量生產(chǎn)中常采用轉(zhuǎn)塔車床和自動(dòng)、半自動(dòng)車床加工；對(duì)于大尺寸工件常采用大型立式車床加工；對(duì)于高精度的復(fù)雜零件，宜采用數(shù)控車床加工。

車削外圓一般分為粗車、半精車、精車和精細(xì)車。

(1)粗車。粗車是粗加工工序，對(duì)中小型軸的棒料、鑄件、鍛件，可以直接進(jìn)行粗車加工。粗車的主要任務(wù)是迅速切除毛坯上多余的金屬層，通常采用較大的進(jìn)給量和中速車削，以盡可能提高生產(chǎn)率。粗車尺寸精度等級(jí)為IT13～I(xiàn)T11，表面粗糙度Ra為50?μm～12.5μm，故可作為低精度表面的最終加工和半精車、精車的預(yù)加工。

對(duì)于精度較高的毛坯，視具體情況(如冷拔料)，可不經(jīng)粗車，直接進(jìn)行半精車或精車。

(2)半精車。半精車是在粗車之后進(jìn)行的，可進(jìn)一步提高工件的精度和降低表面粗糙度。它可作為中等精度表面的終加工，也可作為磨削或精車前的預(yù)加工。半精車尺寸精度等級(jí)為IT10～I(xiàn)T9，表面粗糙度Ra為6.3μm～3.2μm。

(3)精車。精車一般是在半精車之后進(jìn)行的作為較高精度外圓的終加工或作為光整加工的預(yù)加工，通常在高精度車床上加工，以確保零件的加工精度和表面粗糙度符合圖樣要求。一般采用很小的切削深度和進(jìn)給量進(jìn)行低速或高速車削。低速精車一般采用高速鋼車刀，高速精車常用硬質(zhì)合金車刀。車刀應(yīng)選用較大的前角、后角和正值的刃傾角，以提高表面質(zhì)量。精車尺寸精度等級(jí)為IT8～I(xiàn)T6，表面粗糙度Ra為1.6μm～0.2μm。

(4)精細(xì)車。精細(xì)車所用車床應(yīng)具有很高的精度和剛度。刀具采用金剛石或細(xì)晶粒的硬質(zhì)合金，經(jīng)仔細(xì)刃磨和研磨后可獲得很鋒利的刀刃。切削時(shí)，采用高的切削速度、小的背吃刀量和小的進(jìn)給量。其加工精度可達(dá)IT6以上，表面粗糙度Ra在0.4μm以下。精細(xì)車常用于高精度中、小型有色金屬零件的精加工或鏡面加工，因有色金屬零件在磨削時(shí)產(chǎn)生的微細(xì)切屑極易堵塞砂輪氣孔，使砂輪磨削性能迅速變壞；也可用于加工大型精密外圓表面，以代替磨削，提高生產(chǎn)率。

值得注意的是，隨著刀具材料的發(fā)展和進(jìn)步，過(guò)去淬火后的工件只能用磨削加工方法的局面有所改變，特別是在維修等單件加工中，可以采用金剛石車刀、CBN車刀或涂層刀具直接車削硬度高達(dá)62HRC的淬火鋼。1.2.2軸類零件外圓表面的磨削加工

磨削是軸類零件外圓表面精加工的主要方法，它既能磨削淬火鋼，也能磨削未淬火鋼和鑄鐵。外圓磨削根據(jù)加工質(zhì)量等級(jí)分為粗磨、精磨、精密磨削、超精密磨削和鏡面磨削。一般磨削加工后工件的精度可達(dá)IT8～I(xiàn)T7，表面粗糙度Ra可達(dá)1.6μm～0.81μm；精磨后工件的精度可達(dá)IT7～I(xiàn)T6，表面粗糙度Ra為0.8μm～0.2μm。

根據(jù)磨削時(shí)零件裝夾定位方式的不同可分為中心磨削和無(wú)心磨削兩種方式。

(1)砂輪中心磨削加工。中心磨削即臥式外圓磨削，工件由中心孔或外圓定位，在外圓磨床或萬(wàn)能外圓磨床上進(jìn)行，重型軸需在重型磨床上或在車床上裝上磨頭進(jìn)行。由于磨削加工時(shí)切削層薄、切削力小、零件變形小和磨床精度高等原因，磨削后精度可達(dá)IT6級(jí)，表面粗糙度Ra可達(dá)0.2μm～0.08μm。其次，磨削速度高(30m/s～35m/s)，故生產(chǎn)率高。由于磨削加工具有精度高、生產(chǎn)率高和通用性廣等優(yōu)點(diǎn)，所以它在現(xiàn)代機(jī)械制造工藝中占有很重要的地位。

(2)砂輪無(wú)心磨削加工。無(wú)心磨削是一種高生產(chǎn)率的精加工方法，被磨削的工件由外圓表面本身定位，在無(wú)心外圓磨床上進(jìn)行。目前，實(shí)現(xiàn)無(wú)心磨削的方法主要有貫穿法(縱向進(jìn)給磨削，工件從磨輪與導(dǎo)輪之間通過(guò))和切入法(橫向進(jìn)給磨削)，前者適用于不帶臺(tái)階的圓柱形工件，后者適用于階梯軸和有成型回轉(zhuǎn)表面的工件。

軸類零件采用無(wú)心磨削方法加工，加工精度可達(dá)IT6級(jí)，表面粗糙度Ra可達(dá)0.8μm～0.2μm。這種加工方法的生產(chǎn)率很高，其原因是采用寬砂輪磨削，磨削效率高，加工時(shí)工件依靠本身外圓表面定位和利用切削力來(lái)夾緊，又是連續(xù)依次加工，因此節(jié)省了時(shí)間。但是，無(wú)心磨削難以保證工件的相互位置精度，而且圓度誤差小于0.002mm～0.003mm時(shí)也不易達(dá)到。此外，有鍵槽和帶有縱向平面的軸也不能采用無(wú)心磨削加工。1.2.3軸類零件的單鍵槽、花鍵及螺紋加工

1．單鍵槽加工

鍵為軸類零件的傳動(dòng)零件，鍵槽為軸類零件外圓面上的一個(gè)槽，分為通槽、半通槽、和封閉槽三種，一般用銑削方法進(jìn)行加工。

2．花鍵加工

花鍵是軸類零件經(jīng)常遇到的典型表面，與單鍵相比較，它具有定心精度高、導(dǎo)向性能好、傳遞轉(zhuǎn)矩大、易于互換等優(yōu)點(diǎn)，所以在各種機(jī)械中廣泛應(yīng)用?；ㄦI按齒形可分為矩形齒、三角形齒、漸開(kāi)線齒、梯形齒等，其中以矩形齒應(yīng)用較多。矩形齒有三種定心方式，即大徑定心、小徑定心和鍵側(cè)定心，其中按小徑定心的花鍵為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定使用的花鍵。

軸上矩形花鍵的加工，通常采用銑削和磨削兩種方法。

3．螺紋加工

螺紋是軸類零件外圓表面加工中常見(jiàn)的加工表面。螺紋加工的方法很多，如車、銑、套螺紋、磨削和滾壓等。這些方法各具特點(diǎn)，必須根據(jù)工件的技術(shù)要求、批量、輪廓尺寸等因素來(lái)選擇，以充分發(fā)揮各種方法的特點(diǎn)。

1.3軸類零件的裝夾

切削加工時(shí)，必須將工件放在機(jī)床夾具中定位和夾緊，使它在整個(gè)切削過(guò)程中始終保持正確的位置。工件裝夾的質(zhì)量和速度直接影響著加工質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率。

軸類零件的安裝定位方式按照其定位基準(zhǔn)可分為中心孔定位和外圓定位兩種。具體根據(jù)軸類零件的形狀、大小和加工數(shù)量不同，常用以下幾種裝夾方法。

1．用單動(dòng)卡盤(pán)(俗稱四爪卡盤(pán))裝夾

由于單動(dòng)卡盤(pán)的四個(gè)卡爪各自獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，因此裝夾工件時(shí)必須將加工部分的旋轉(zhuǎn)中心找正到與車床主軸旋轉(zhuǎn)中心重合后才可車削。

單動(dòng)卡盤(pán)找正時(shí)需要按工件定位表面的形狀分別調(diào)整校正每一個(gè)卡爪，比較費(fèi)時(shí)，適用于單件小批生產(chǎn)，但夾緊力較大，所以適用于裝夾大型或形狀不規(guī)則的工件。單動(dòng)卡盤(pán)可裝成正爪或反爪兩種形式，反爪用來(lái)裝夾直徑較大的工件。

2．用自定心卡盤(pán)(俗稱三爪卡盤(pán))裝夾

自定心卡盤(pán)的三個(gè)爪卡是同步運(yùn)動(dòng)的，能自動(dòng)定心，定心精度可達(dá)0.05mm～0.10mm，工件裝夾后—般不需找正。但較長(zhǎng)的工件離卡盤(pán)遠(yuǎn)端的旋轉(zhuǎn)中心不一定與車床旋轉(zhuǎn)中心重合，這時(shí)必須找正。當(dāng)卡盤(pán)使用時(shí)間較長(zhǎng)而精度下降后，工件加工部位的精度要求較高時(shí)，也必須找正。

自定心卡盤(pán)裝夾工件方便、省時(shí)，但夾緊力沒(méi)有單動(dòng)卡盤(pán)大，所以適用于裝夾外形規(guī)則的中、小型工件。

3．用兩頂尖裝夾

對(duì)于較長(zhǎng)的或必須經(jīng)過(guò)多次裝夾才能加工好的工件，如長(zhǎng)軸、長(zhǎng)絲桿等的車削，或工序較多，在車削后還要銑削或磨削的工件，為了保證每次裝夾時(shí)的裝夾精度(如同軸度要求)，可用兩頂尖裝夾。兩頂尖裝夾工件方便，不需找正，裝夾精度高。

軸類工件在加工過(guò)程中，中心孔因?yàn)榻?jīng)過(guò)多次使用產(chǎn)生磨損，或因熱處理引起變形和產(chǎn)生氧化皮等原因，需要對(duì)中心孔及時(shí)進(jìn)行修磨，以保證定位精度。中心孔修磨工序的安排應(yīng)根據(jù)工件的精度要求來(lái)確定。一般精度的軸可不必安排，較高精度的軸一般安排在精加工之前，高精度的軸在加工過(guò)程中可安排若干次。修磨中心孔大多采用鑄鐵頂尖等工具，加研磨劑在臥式車床或鉆床上進(jìn)行，也可采用油石或橡膠砂輪代替鑄鐵頂尖，加少量潤(rùn)滑劑進(jìn)行修研。圖7-2所示為油石頂尖修研中心孔示意圖。若要修研因淬火變形和尺寸較大的中心孔，可將工件裝夾在內(nèi)圓磨床卡盤(pán)上，校正外圓后，用成型內(nèi)圓砂輪修磨；若要修磨淬硬的精密零件中心孔，可采用中心孔磨床修磨，圓度可達(dá)0.8μm。圖7-2油石頂尖修研中心孔示意圖

4.用一夾一頂裝夾

用兩頂尖裝夾工件雖然精度高，但剛性較差。因此，車削一般軸類工件，尤其是較重的工件，不能用兩頂尖裝夾，而用一端夾住，另一端用后頂尖頂住的裝夾方法。為了防止工件由于切削力作用而產(chǎn)生軸向位移，必須在卡盤(pán)內(nèi)裝一限位支承，或利用工件的階臺(tái)作限位。這種裝夾方法較安全，能承受較大的軸向切削力，因此應(yīng)用很廣泛。后頂尖有固定頂尖和回轉(zhuǎn)頂尖兩種。固定頂尖剛性好，定心準(zhǔn)確，但與中心孔間因產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦而發(fā)熱過(guò)多，容易將中心孔或頂尖“燒壞”，因此只適用于低速加工、精度要求較高的工件?；剞D(zhuǎn)頂尖是將頂尖與中心孔間的滑動(dòng)摩擦改成頂尖內(nèi)部軸承的滾動(dòng)摩擦，能在很高的轉(zhuǎn)速下正常工作，克服了固定頂尖的缺點(diǎn)，因此應(yīng)用很廣泛。但回轉(zhuǎn)頂尖存在一定的裝配累積誤差，并且當(dāng)滾動(dòng)軸承磨損后，會(huì)使頂尖產(chǎn)生跳動(dòng)，從而降低加工精度。

1.4軸類零件的加工工藝過(guò)程分析及舉例

由于軸的結(jié)構(gòu)各異，技術(shù)要求各不相同，生產(chǎn)類型與條件也有差異，因而各類軸的工藝過(guò)程不全相同，但也有其共同的特點(diǎn)。對(duì)于實(shí)心軸可歸納為如下的機(jī)械加工工藝過(guò)程：

(1)預(yù)備加工，包括校直、切斷、切端面和打中心孔等。

(2)粗車外圓，粗車順序是先車大直徑，后車小直徑。

(3)預(yù)備熱處理，粗車后進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)處理，目的是消除內(nèi)應(yīng)力和提高力學(xué)性能。

(4)精車外圓，按粗車順序精加工外圓和端面，再進(jìn)行切槽、倒角或車螺紋等。

(5)加工其他表面，銑鍵槽、銑花鍵、鉆孔等。

(6)最終熱處理，對(duì)要求耐磨的表面進(jìn)行淬火或滲碳淬火，以提高表面硬度。

(7)磨削，對(duì)精度要求高、表面粗糙度值小的表面進(jìn)行磨削加工。

(8)檢驗(yàn)、清洗。

1．導(dǎo)柱的加工

(1)零件的作用及技術(shù)要求。導(dǎo)柱和導(dǎo)套是保證模具工作精度的重要零件，其承受的載荷不大，但主要表面的尺寸、形狀精度、粗糙度以及相互同軸度要求都較高，導(dǎo)向面還需耐磨，故應(yīng)有較高的硬度。根據(jù)這些要求，從圖7-3所示的導(dǎo)柱圖紙不難看出，外圓f40h6和f40r6是該零件技術(shù)要求高的位置，前者與導(dǎo)套間隙配合，對(duì)模具進(jìn)行導(dǎo)向，后者用于導(dǎo)柱的固定，與模座過(guò)盈配合，對(duì)尺寸精度和粗糙度(Ra達(dá)到0.4μm)的要求都較高，同時(shí)，兩段外圓各自的圓柱度和相互同軸度要求非常高，需控制在f?0.006mm以內(nèi)。另外，R4為導(dǎo)入圓角，主要要求是表面粗糙度要低。

(2)毛坯選擇。由于生產(chǎn)類型為單件小批生產(chǎn)，毛坯類型的選擇顯然以圓鋼型材為合理，故選擇f

45棒料作為毛坯，毛坯長(zhǎng)度為285mm。

(3)工藝路線分析。零件的外圓面的尺寸精度和表面粗糙度要求均較高，而且兩個(gè)外圓面還有同軸度的要求，因此擬采用車削→熱處理→粗磨→精磨的加工路線。擬訂加工路線時(shí)，熱處理工序應(yīng)安排在精加工磨削之前，實(shí)際滲碳深度應(yīng)將磨削余量考慮在內(nèi)。

(4)定位基準(zhǔn)的選擇。由于該導(dǎo)柱要求滿足兩段外圓的同軸度要求，若以其中一個(gè)外圓作為定位基準(zhǔn)加工另一段外圓，則需要專用夾具，顯然不合理。因此，這里應(yīng)該考慮采用同一個(gè)基準(zhǔn)加工兩段外圓的方法，以保證它們的同軸度要求。此零件宜采用兩端面中心孔定位。用兩端面鉆中心孔作為定位基準(zhǔn)是加工軸類、桿類零件常用的定位方法，但在熱處理后，應(yīng)對(duì)中心孔的定位錐面進(jìn)行研磨，以去除氧化皮、修正形狀精度和降低粗糙度，從而提高定位精度。

(5)工藝過(guò)程。該導(dǎo)柱的加工工藝過(guò)程如表7-1所示。圖7-3導(dǎo)柱表7-1導(dǎo)柱的加工工藝過(guò)程

2．沖孔凸模的加工

(1)零件的作用及技術(shù)要求。如圖7-4所示為沖孔凸模。沖孔凸模是冷沖模具中用來(lái)沖孔加工的模具工作零部件，承受載荷較大。由于沖壓零件具有一定的精度要求及沖孔凹凸模之間間隙的要求，因此零件在定位外圓面f

和工作刃口外圓面f

時(shí)均有較高的尺寸精度和表面粗糙度要求(Ra為0.8μm和0.4μm)，并且外圓面f

和外圓面f

的同軸度要求應(yīng)達(dá)到f

0.01mm。圖7-4沖孔凸模

(2)毛坯選擇。由于生產(chǎn)類型為單件小批生產(chǎn)，因此毛坯類型的選擇顯然以圓鋼型材為合理，但是該零件材料為T(mén)10A，故選擇的棒料要進(jìn)行鍛造處理，以優(yōu)化坯料的組織和性能，因此選擇f28mm棒料作為毛坯，然后鍛造拉拔成f17mm的圓棒。

(3)工藝路線分析。由于零件的主要加工表面為外圓柱面，且尺寸精度和表面粗糙度要求均較高，因此擬采用車削→熱處理→粗磨→精磨的加工路線。擬訂加工路線時(shí)，熱處理工序應(yīng)安排在精加工磨削之前。

(4)定位基準(zhǔn)的選擇。由于該導(dǎo)柱要求滿足兩段外圓同軸度要求，可以采用兩端面中心孔定位加工。但是，由于該零件有一外圓f13mm臺(tái)階，且該外圓沒(méi)有較高的精度要求，因此可以采用f13mm外圓作為工藝基準(zhǔn)面，用三爪卡盤(pán)一次裝夾后，加工f

和f

外圓，保證它們的同軸度要求。而由于零件有76mm長(zhǎng)且直徑較細(xì)(長(zhǎng)徑比較大)，為了夾持可靠，防止加工時(shí)懸臂端讓刀，可加工一個(gè)中心孔，工件的裝夾是“一夾一頂”方式。但是由于

f

外圓較小，且工作端面不允許留有中心孔，因此計(jì)算毛坯尺寸時(shí)應(yīng)將凸模工作部分適當(dāng)加長(zhǎng)(5mm～8mm)，以便加工中心孔。工作端面的中心孔待外圓磨削完成后切掉，并保證凸模的長(zhǎng)度。

(5)工藝過(guò)程。該沖孔凸模的加工工藝過(guò)程如表7-2所示。

表7-2沖孔凸模的加工工藝過(guò)程

3.傳動(dòng)軸的加工

(1)零件各主要部分的作用及技術(shù)要求。圖7-5所示為某機(jī)器的傳動(dòng)軸。零件的A、C兩段為軸頸，置于箱體的軸承孔內(nèi)；B、D兩軸段上裝有傳動(dòng)零件，用平鍵將軸與輪轂連接起來(lái)。各圓柱面對(duì)軸線的徑向圓跳動(dòng)允差為0.01mm，表面粗糙度Ra均為0.8μm。工件材料為45鋼，淬火硬度為40HRC～45HRC。

(2)毛坯選擇。由于生產(chǎn)類型為單件小批生產(chǎn)，故選用f35mm棒料作為毛坯。

(3)工藝分析。零件的各配合表面除有尺寸精度、表面粗糙度要求外，對(duì)軸線還有徑向圓跳動(dòng)的要求，據(jù)此可采用粗車→半精車→熱處理→粗磨→精磨的加工順序。熱處理工序放在粗磨之前。

(4)基準(zhǔn)選擇。此零件宜于用中心孔定位，按雙頂尖方式安裝。這樣，既符合基準(zhǔn)統(tǒng)一與重合的原則，也有利于生產(chǎn)率的提高。為了保證定位基準(zhǔn)的精度與表面粗糙度，熱處理后須研修中心孔。

(5)工藝過(guò)程。該傳動(dòng)軸的加工工藝過(guò)程如表7-3所示。圖7-5傳動(dòng)軸表7-3傳動(dòng)軸的單件小批生產(chǎn)量加工工藝過(guò)程任務(wù)2套筒類零件加工工藝

2.1概述

2.1.1套筒類零件的功用與結(jié)構(gòu)

套筒類零件是機(jī)械中常見(jiàn)的一種零件，它的應(yīng)用范圍很廣。如支承旋轉(zhuǎn)軸的各種形式的滑動(dòng)軸承、夾具上引導(dǎo)孔加工刀具的導(dǎo)向套、內(nèi)燃機(jī)汽缸套、液壓系統(tǒng)中的液壓缸以及一般用途的套筒等，如圖7-6所示。由于其功用不同，套筒類零件的結(jié)構(gòu)和尺寸有著很大的差別，但結(jié)構(gòu)上仍有共同特點(diǎn)：零件的主要表面為同軸度要求較高的內(nèi)外圓表面；零件壁的厚度較薄而易變形；零件長(zhǎng)度一般大于直徑等。圖7-6套筒類零件示例2.1.2套筒類零件的技術(shù)要求

套筒類零件的主要表面是孔和外圓，其主要技術(shù)要求如下。

1．孔的技術(shù)要求

孔是套筒類零件起支承或?qū)蜃饔玫淖钪饕砻?，通常與運(yùn)動(dòng)軸、刀具或活塞相配合。孔的直徑尺寸公差一般為IT7；精密軸套取IT6；汽缸和液壓缸由于與其相配的活塞上有密封圈，因此要求較低，通常取IT9。孔的形狀精度應(yīng)控制在孔徑公差以內(nèi)，一些精密套筒控制在孔徑公差的1/2～1/3，甚至更嚴(yán)。對(duì)于長(zhǎng)的套筒，除了圓度要求外，還應(yīng)注意孔的圓柱度。為了保證零件的功用和提高其耐磨性，孔的表面粗糙度Ra為0.16μm～1.6μm，有的要求更高，可達(dá)0.04μm。

2．外圓表面的技術(shù)要求

外圓是套筒類零件的支承面，常以過(guò)盈配合或過(guò)渡配合同箱體或機(jī)架上的孔相連接。外徑尺寸公差等級(jí)通常取IT7～I(xiàn)T6，形狀精度控制在外徑公差以內(nèi)，表面粗糙度Ra為

3.2μm～0.63μm。

3．孔與外圓的同軸度要求

當(dāng)孔的最終加工是將套筒裝入機(jī)座后進(jìn)行時(shí)，套筒內(nèi)外圓間的同軸度要求較低；若最終加工是在裝配前完成的，則其要求較高，一般為0.01mm～0.05mm。

4.孔軸線與端面的垂直度要求

套筒的端面(包括凸緣端面)若在工作中承受軸向載荷，或雖不承受載荷，但在裝配或加工中作為定位基準(zhǔn)時(shí)，端面與孔軸線的垂直度要求較高，一般為0.01mm～0.05mm。2.1.3套筒類零件的材料與毛坯

套筒類零件一般用鋼、鑄鐵、青銅或黃銅制成。有些滑動(dòng)軸承采用雙金屬結(jié)構(gòu)，以離心鑄造法在鋼或鑄鐵套內(nèi)壁上澆注巴氏合金等軸承合金材料，既可節(jié)省貴重的有色金屬，又能提高軸承的壽命。

套筒類的毛坯選擇與其材料、結(jié)構(gòu)、尺寸及生產(chǎn)批量有關(guān)?？讖叫〉奶淄?，一般選擇熱軋或冷拉棒料，也可采用實(shí)心鑄件?？讖捷^大的套筒，常選擇無(wú)縫鋼管或帶孔的鑄件、鍛件。大量生產(chǎn)時(shí)，采用冷擠壓和粉末冶金等先進(jìn)毛坯制造工藝，既可節(jié)約用材，又可提高生產(chǎn)率。2.1.4套筒類零件的熱處理

大多數(shù)套筒零件的加工過(guò)程中都需要熱處理，目的是消除內(nèi)應(yīng)力及改善力學(xué)性能和切削性能。熱處理一般安排在粗加工之前或粗加工之后精加工之前；對(duì)于強(qiáng)度要求高的零件則需要在粗加工之后半精加工之前進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，以改善金屬組織，提高零件的力學(xué)性能；對(duì)于由厚鋼板彎曲焊接而成的套筒件毛坯，則更需要在粗加工之前、之后分別進(jìn)行一次回火處理，以充分消除內(nèi)應(yīng)力，防止精加工后繼續(xù)變形。

2.2套筒類零件的一般加工方法

2.2.1套筒類零件加工方法的選擇

套筒類零件的主要加工表面為孔和外圓表面。外圓表面的加工和軸類零件的加工工藝一樣，可根據(jù)精度的要求選擇車削、磨削、光整加工等加工方法，這里不再贅述。

套筒類零件的內(nèi)孔加工方法較多，常用的有鉆孔、擴(kuò)孔、鏜孔、鉸孔、磨孔、拉孔、珩孔、研磨孔及滾壓加工。其中鉆孔、擴(kuò)孔與鏜孔作為粗加工與半精加工(鏜孔也可作為精加工)，而鉸孔、磨孔、珩孔、研磨孔、拉孔及滾壓加工則為孔的精加工方法?？准庸し椒ǖ倪x擇比較復(fù)雜，需要考慮零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料性質(zhì)、孔徑大小、深度與孔的精度和表面粗糙度的要求及生產(chǎn)批量等各種因素?？椎募庸し桨敢?jiàn)項(xiàng)目六表6-8?？准庸し桨傅拇_定，通常要考慮以下特點(diǎn)與原則：

(1)當(dāng)孔徑較小時(shí)(f50?mm以下)，大多采用鉆→擴(kuò)→鉸方案，其精度與生產(chǎn)率均很高。

(2)當(dāng)孔徑較大時(shí)，大多采用鉆孔后鏜孔或直接鏜孔，以及進(jìn)一步精加工方案。

(3)箱體上的孔多采用精鏜、浮動(dòng)鏜孔，缸筒件的孔則多采用精鏜后珩磨或滾壓加工。

(4)淬硬套筒類零件多采用磨削孔方案?？椎哪ハ魍瑯涌色@得很高的精度和較小的表面粗糙度值。對(duì)于精密套筒，還應(yīng)增加對(duì)孔的精密加工，如高精度磨削、珩磨、研磨、拋光等方法。2.2.2深孔加工

目前，一般將孔的長(zhǎng)度與直徑比大于10的孔的加工，稱為深孔加工。由于深孔加工的特點(diǎn)決定了其與一般孔加工比較，生產(chǎn)率低，難度大，難以保證被加工孔的精度和表面粗糙度，因此對(duì)此類深孔加工需要采用特殊的加工方法。

深孔鉆削是單件小批生產(chǎn)中的深孔工藝，常采用加長(zhǎng)的麻花鉆在臥式車床上進(jìn)行；在成批生產(chǎn)中的深孔鉆削，常采用深孔鉆頭在專用深孔加工機(jī)床上進(jìn)行。加工深孔的鉆頭種類很多，可根據(jù)孔徑和孔的長(zhǎng)徑比的不同而選擇不同的鉆頭。一般鉆f2mm～f10mm深孔，多采用單刃內(nèi)排屑槍鉆；鉆f30mm～f75mm深孔，多采用雙刃內(nèi)排屑深孔鉆；噴吸鉆用于f18mm以上的深孔加工。

深孔鏜削也是一種深孔加工方法，仍使用深孔鉆床，在鉆桿上裝上深孔鏜頭進(jìn)行鏜孔。

2.3套筒類零件的裝夾

2.3.1套筒類零件的裝夾方法

加工套筒類零件的主要任務(wù)是完成同軸度要求較高的內(nèi)、外圓表面加工。套筒類零件的安裝定位方式按照其定位基準(zhǔn)可分為外圓定位和用已加工好的內(nèi)孔定位兩種。具體裝夾方法如下：

(1)用外圓(或外圓與端面)定位裝夾。通常使用三爪卡盤(pán)、四爪卡盤(pán)和彈簧夾頭等夾具進(jìn)行裝夾。當(dāng)工件為毛坯件時(shí)，以外圓為粗基準(zhǔn)定位裝夾；當(dāng)工件外圓和端面已加工時(shí)，常以外圓或外圓與端面定位裝夾。

(2)用已加工內(nèi)孔定位裝夾。為了保證零件內(nèi)、外圓同軸度，常在半精加工后以孔定位裝夾來(lái)精加工外圓(或外圓與端面)。

當(dāng)內(nèi)、外圓同軸度要求不高時(shí)，可采用圓柱形心軸或可脹式彈性心軸，如圖7-7所示。

當(dāng)內(nèi)、外圓同軸度要求較高時(shí)，可采用錐度心軸(如圖7-8所示)或液性塑料心軸。錐度心軸的錐度一般為1:1000～1:5000，其定心精度可達(dá)0.005mm～0.01mm，適用于淬硬套類零件的磨削加工。若要得到更高的定心精度，心軸錐度可取1:10000或更小，其定心精度為3μm～2μm。液性塑料心軸的定心精度可達(dá)0.003mm～0.01mm，且工件不限于淬硬鋼，在車床和磨床上均可使用。圖7-7普通心軸圖7-8錐度心軸2.3.2保證套筒類零件表面位置精度的方法

由套筒類零件的技術(shù)要求已知，其主要位置精度是內(nèi)外表面之間的同軸度及端面與孔軸線的垂直度要求。為了保證相互位置精度，通?？刹扇∠铝蟹椒ǎ?/p>

(1)在一次裝夾中完成內(nèi)、外表面及端面全部加工。

這種方法消除了工件的多次裝夾造成的誤差，因此可獲得很高的相對(duì)位置精度。在這種安裝定位方式下，影響零件內(nèi)外圓表面的同軸度和孔軸線與端面的垂直度的主要因素是機(jī)床精度。但是，這種方法的工序比較集中，適于尺寸較小軸套的加工，而且零件結(jié)構(gòu)可以滿足一次安裝便加工出全部有位置精度要求的表面。常見(jiàn)的裝夾方式如下：①在各種車床上一次安裝中完成端面、內(nèi)孔和外圓的車削，然后切斷。若另一端面的垂直度要求也高，可在平面磨床上用已車端面定位磨平。

②在萬(wàn)能外圓磨床和內(nèi)圓磨床上一次裝夾磨成內(nèi)孔和端面。萬(wàn)能外圓磨床上的砂輪端面需預(yù)先修磨，才能靠磨工件端面；在內(nèi)圓磨床上，由于小孔用磨頭的緊固螺紋往往露在砂輪前端，所以需要更換砂輪、砂輪軸才能磨端面。

(2)當(dāng)套筒類零件的尺寸較大，該套筒的主要表面加工需要分在幾次裝夾中進(jìn)行時(shí)，有兩個(gè)加工方案可供選擇：①先終加工孔，然后以孔為定位精基準(zhǔn)最終加工外圓。這種方法由于所用夾具(心軸)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定心精度高，因此可保證較高的位置精度，應(yīng)用甚廣。

只要選用的心軸夾具精度足夠高，這種方法即能保證較高的同軸度和垂直度，是套類零件加工最常用的方法。選作定位精基準(zhǔn)的孔一般是套類零件上采用拉孔、鉸孔、磨孔后精度較高的表面，而孔用心軸夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛度好，容易制造得精確，心軸用兩頂尖安裝，即使重復(fù)多次安裝也能獲得很好的定位精度，所以工件的裝夾誤差極小。②先終加工外圓，然后以外圓為定位精基準(zhǔn)最終加工內(nèi)孔。采用這種方法時(shí)，主要是要保證安裝外圓的夾具的精度足夠高，才能保證后續(xù)加工的孔的同軸度和端面的垂直度。

三爪卡盤(pán)的定心精度差，用它裝夾工件進(jìn)行加工，很難保證零件的同軸度和垂直度，若要獲得較高的位置精度，則必須采用定心精度高的夾具。生產(chǎn)中常用的夾具有：

①按工件外圓重新修磨的三爪自定心卡盤(pán)和軟爪；

②用小錐度彈簧夾頭；

③采用液性塑料夾具；

④四爪卡盤(pán)裝夾，用百分表進(jìn)行精確找正。2.3.3防止加工中套筒變形的措施

套筒類零件孔壁較薄，加工時(shí)常因夾緊力、切削力、殘余應(yīng)力和切削熱等因素的影響而產(chǎn)生變形。需要熱處理的薄壁套筒，如果熱處理工序安排不當(dāng)，也會(huì)造成不可校正的變形。防止薄壁套筒的變形，可以采取以下措施：

(1)減少熱變形引起的誤差。套筒類零件多為薄壁工件，在加工過(guò)程中受切削熱后溫升較快而會(huì)膨脹變形，從而影響工件的加工精度。為了減少熱變形對(duì)加工精度的影響，應(yīng)在粗、精加工之間留有充分冷卻的時(shí)間，并在加工時(shí)注入足夠的切削液。

(2)減少熱處理變形的影響。熱處理對(duì)套筒變形的影響也很大，除了改進(jìn)熱處理工藝外，還應(yīng)在精加工之前安排熱處理工序，以使熱處理產(chǎn)生的變形在以后的工序中得到糾正。

(3)減少夾緊力的影響。工藝上可采取以下措施：

①改變夾緊力的方向，即將徑向夾緊改為軸向夾緊。對(duì)于精度要求較高的精密套筒(如孔的圓度為0.0015mm)，常采用軸向夾緊的方法。如圖7-9所示，由于工件靠螺母端面沿軸向夾緊，故其夾緊力產(chǎn)生的徑向變形極小。圖7-9軸向夾緊工件②增加夾持部分的接觸面積，以分散夾持力，盡可能使工件四周受力均勻。例如工件外圓用卡盤(pán)夾緊時(shí)，可以采用弧形面寬的軟卡爪，用來(lái)增加卡爪的寬度和長(zhǎng)度，如圖7-10所示。同時(shí)軟卡爪應(yīng)采取自鏜的工藝措施，以減少安裝誤差，提高加工精度。如圖7-11所示是用開(kāi)口套筒裝夾薄壁工件，由于開(kāi)口套筒與工件接觸面大，夾緊力均勻分布在工件外圓上，因此不易產(chǎn)生變形。當(dāng)薄壁套筒以孔為定位基準(zhǔn)時(shí)，宜采用張開(kāi)式心軸。圖7-10用軟爪裝夾工件圖7-11用開(kāi)口套筒裝夾工件③在工件上做出工藝凸邊以提高其徑向剛度，減少夾緊變形，如圖7-12所示。工件加工完成后再將工藝凸邊切除。

④減小切削力對(duì)變形的影響。常用的方法有兩種：一是改變刀具的切削刃角度，減小徑向力；二是內(nèi)外表面同時(shí)加工，使徑向切削力相互抵消，如圖7-12所示。圖7-12輔助凸邊的作用

2.4套筒類零件的加工工藝過(guò)程分析及舉例

1．導(dǎo)套的加工

(1)零件的作用及技術(shù)要求。導(dǎo)柱和導(dǎo)套是保證模具工作精度的重要零件，其承受的載荷不大，但主要表面的尺寸、形狀精度、粗糙度以及相互同軸度要求都較高，導(dǎo)向孔、面還需耐磨，故需要滲碳后進(jìn)行淬火處理以獲得較高的硬度。

根據(jù)這些要求，從圖7-13所示的導(dǎo)套圖紙不難看出，內(nèi)孔f

25H6和外圓f

38r6是該零件技術(shù)要求高的位置，前者與導(dǎo)柱間隙配合，對(duì)模具進(jìn)行導(dǎo)向，后者用于導(dǎo)套的固定，與模座過(guò)盈配合，對(duì)尺寸精度和粗糙度的要求都較高；同時(shí)，兩段外圓各自的圓柱度和相互同軸度要求非常高，需控制在f

0.004mm以內(nèi)。圖7-13導(dǎo)套

(2)毛坯選擇。由于生產(chǎn)類型為單件小批生產(chǎn)，顯然毛坯類型選擇圓鋼型材較為合理，故選擇f

40mm棒料作為毛坯，毛坯長(zhǎng)度為85mm。

(3)工藝路線分析。零件的外圓面及孔的尺寸精度和表面粗糙度要求均較高，因此擬采用車削→熱處理→磨削→研磨的加工路線。擬訂加工路線時(shí)，熱處理工序應(yīng)安排在精加工磨削之前，實(shí)際滲碳深度應(yīng)考慮磨削余量在內(nèi)。

(4)定位基準(zhǔn)的選擇。在磨削導(dǎo)套時(shí)正確選擇定位基準(zhǔn)，對(duì)保證內(nèi)、外圓柱面的同軸度要求是非常重要的。由于為單件生產(chǎn)，因此可在導(dǎo)套熱處理后在萬(wàn)能外圓磨床上利用三爪自定心卡盤(pán)夾持f

37.5mm外圓柱面，一次裝夾后磨出內(nèi)孔f?25H6和外圓f?38r6，可以避免多次裝夾而造成的誤差，能保證內(nèi)外圓柱面配合表面的同軸度要求。

(5)工藝過(guò)程。該導(dǎo)套的加工工藝過(guò)程如表7-4所示。表7-4導(dǎo)套的加工工藝過(guò)程

2．套筒的加工

(1)零件的作用和主要技術(shù)要求。圖7-14所示是水平轉(zhuǎn)盤(pán)的定心套筒。外圓f

40m6與該轉(zhuǎn)盤(pán)的盤(pán)面內(nèi)孔采用過(guò)渡配合，并加平鍵連接以避免轉(zhuǎn)動(dòng)；外圓f

35g6與基準(zhǔn)件內(nèi)孔采用間隙配合，以保證轉(zhuǎn)盤(pán)繞基準(zhǔn)件精確回轉(zhuǎn)；螺紋用于轉(zhuǎn)盤(pán)與基準(zhǔn)件的軸向連接；孔f

22H7用來(lái)安裝校正心軸。因此，該零件的主要技術(shù)要求是孔和兩段外圓的尺寸精度、兩段外圓對(duì)內(nèi)孔的同軸度及臺(tái)階端面對(duì)內(nèi)孔的圓跳動(dòng)。圖7-14套筒

(2)毛坯的選擇。由于生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，此零件在力學(xué)性能上沒(méi)有更高的要求，孔徑也小，故毛坯選用f

55熱軋圓鋼，毛坯長(zhǎng)度為85mm。

(3)工藝路線的擬訂。零件的主要表面是兩段外圓和孔，尺寸精度為IT7～I(xiàn)T6級(jí)，表面粗糙度Ra為0.4μm～0.2μm，同軸度要求達(dá)到f?0.01mm；此外，臺(tái)階端面對(duì)孔的端面圓跳動(dòng)要求要達(dá)到0.01mm。故選定零件的最終加工方法是：以外圓定位精磨孔，再以孔為精基準(zhǔn)精磨兩段外圓并靠磨臺(tái)階端面。內(nèi)、外圓的預(yù)備工序是粗車、半精車和淬火。銑鍵槽應(yīng)在淬火前、半精車之后進(jìn)行，由于是中批生產(chǎn)，可將粗、精加工分開(kāi)，并采用工序集中與分散相結(jié)合的原則組合工序。故零件的工藝路線為：下料→粗車端面和內(nèi)孔→粗車外圓→半精車端面和內(nèi)孔→半精車外圓和螺紋→鍵槽劃線→銑鍵槽→去毛刺→淬火→磨孔+磨外圓并靠磨臺(tái)階端面。

(4)定位基準(zhǔn)的選擇。選孔為統(tǒng)一的精基準(zhǔn)精加工各段外圓和臺(tái)階端面，能保證各主要表面有較高的相互位置精度。工件不長(zhǎng)，選外圓為粗基準(zhǔn)比較方便。為了保證精加工余量均勻，中間工序還應(yīng)以孔和外圓互為基準(zhǔn)進(jìn)行加工。

(5)工藝過(guò)程。該套筒的加工工藝過(guò)程如表7-5所示。表7-5套筒的加工工藝過(guò)程

任務(wù)3箱體類零件加工工藝

3.1概述

3.1.1箱體類零件的功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

箱體類零件是機(jī)器及其部件的基礎(chǔ)件。它將一些軸、套、軸承和齒輪等零件裝配起來(lái)，使其保持正確的相互位置關(guān)系，按規(guī)定的傳動(dòng)關(guān)系協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。因此，箱體類零件的加工質(zhì)量對(duì)機(jī)器的工作精度、使用性能和壽命都有直接的影響。

圖7-15所示為幾種常見(jiàn)箱體的結(jié)構(gòu)形式。由圖可知：箱體的結(jié)構(gòu)形狀一般都比較復(fù)雜，壁薄且壁厚不均勻，內(nèi)部呈腔形；在箱壁上既有許多精度要求較高的軸承支承孔和平面，也有許多精度要求較低的緊固孔。一般來(lái)說(shuō)，箱體不僅需要加工的表面較多，且加工的難度也較大。圖7-15幾種箱體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3.1.2箱體類零件的主要技術(shù)要求

箱體類零件的技術(shù)要求是根據(jù)其用途、工作條件等因素制訂的，其主要技術(shù)要求是對(duì)孔和平面的精度和表面粗糙度要求。

箱體軸承支承孔的尺寸精度、形狀精度、位置精度與表面粗糙度對(duì)軸承的工作質(zhì)量影響很大，它們直接影響著機(jī)器的回轉(zhuǎn)精度、傳動(dòng)平穩(wěn)性、噪聲和壽命。支承孔的尺寸精度一般為IT7～I(xiàn)T6級(jí)，形狀精度不超過(guò)其孔徑尺寸公差的一半，表面粗糙度Ra為1.6μm～0.4?μm；同軸線上支承孔的同軸度為f

0.01?mm～f?0.03?mm，各支承孔之間的平行度為0.03mm～0.06mm，中心距公差為?±?0.02mm～0.08mm。箱體裝配基面、定位基面的平面精度與表面粗糙度直接影響著箱體安裝時(shí)的位置精度及加工中的定位精度，并影響著機(jī)器的接觸精度和有關(guān)的使用性能，因此規(guī)定底面和導(dǎo)向面必須平直，平面度一般為0.02mm～0.1?mm，表面粗糙度Ra為3.2μm～0.8μm。頂面的平面度要求是為了保證箱蓋的密封，防止工作時(shí)潤(rùn)滑油的泄出；若生產(chǎn)中還需將其頂面用做加工孔的定位基面，對(duì)其平面度要求還要提高。

各支承孔與裝配基面間的距離尺寸及相互位置精度(平行度、垂直度)也是影響機(jī)器與設(shè)備的使用性能和工作精度的重要因素。一般支承孔與裝配基面間的平行度為0.03mm～0.1mm。3.1.3箱體類零件的材料及毛坯

箱體毛坯的制造方法有兩種，一種是采用鑄造，另一種是采用焊接。

對(duì)金屬切削機(jī)床的箱體，由于形狀較為復(fù)雜，而鑄造具有成型容易、可加工性好、吸振性好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，所以一般都采用鑄鐵。對(duì)于動(dòng)力機(jī)械中的某些箱體及減速器殼體等，除形狀復(fù)雜、要求結(jié)構(gòu)緊湊外，還具有體積小、質(zhì)量輕等特點(diǎn)，所以可采用鋁合金壓鑄。壓力鑄造毛坯，其制造質(zhì)量好、不易產(chǎn)生縮孔和疏松，應(yīng)用十分廣泛。對(duì)于承受重載和沖擊的工程機(jī)械、鍛壓機(jī)床的一些箱體，可采用鑄鋼或鋼板焊接；某些簡(jiǎn)易箱體為了縮短毛坯制造周期，也常常采用鋼板焊接而成，但焊接件的殘余應(yīng)力較難消除干凈。箱體鑄鐵材料采用最多的是各種牌號(hào)的灰鑄鐵，如HT200、HT250、HT300等。對(duì)一些要求較高的箱體，如鏜床的主軸箱、坐標(biāo)鏜床的箱體，可采用耐磨合金鑄鐵和高磷鑄鐵，以提高鑄件質(zhì)量。

鑄鐵毛坯在單件小批生產(chǎn)時(shí)，一般采用木模手工造型，毛坯精度較低，余量大；在大批量生產(chǎn)時(shí)，通常采用金屬模機(jī)器造型，毛坯精度較高，加工余量可適當(dāng)減小。單件小批生產(chǎn)直徑大于50mm的孔及成批生產(chǎn)直徑大于30mm的孔，一般都鑄出預(yù)孔，以減少加工余量。鋁合金箱體常用壓鑄制造，毛坯精度很高，余量很小，一些表面不必經(jīng)切削加工即可使用。

3.2箱體類零件的一般加工方法

箱體類零件雖然結(jié)構(gòu)和精度要求不盡相同，但在工藝上有許多共同之處：箱體類零件的加工表面雖然很多，但主要是平面和孔系的加工，因而在加工方法上有許多共同點(diǎn)；箱體類零件上的結(jié)構(gòu)形狀一般比較復(fù)雜，且壁薄而不均勻，加工精度不穩(wěn)定，因而在工藝過(guò)程中如何合理地選擇定位基準(zhǔn)、劃分加工階段和安排加工順序，以及在工藝過(guò)程中輔以適當(dāng)?shù)南齼?nèi)應(yīng)力措施等，在原則上都有共同之處。箱體類零件的主要加工表面是孔系和裝配基準(zhǔn)平面。如何保證這些表面的加工精度和表面粗糙度、孔系之間以及孔與裝配基準(zhǔn)面之間的距離尺寸精度和相互位置精度，是箱體類零件加工的主要工藝問(wèn)題。

箱體類零件的典型加工路線為：平面加工→孔系加工→次要面(緊固孔等)加工。

箱體零件的加工表面多，加工量大，必須根據(jù)不同的生產(chǎn)規(guī)模，合理地選擇定位基準(zhǔn)、加工方法及工藝裝備等，以期獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。3.2.1箱體類零件的平面加工方法

箱體平面的粗加工和半精加工主要采用刨削和銑削，也可采用鏜削和車削。當(dāng)生產(chǎn)批量較大時(shí)，可采用各種專用的組合銑床對(duì)箱體各平面進(jìn)行多刀、多面同時(shí)銑削；尺寸較大的箱體，也可在多軸龍門(mén)銑床上進(jìn)行組合銑削，有效地提高了箱體平面加工的生產(chǎn)率。箱體平面的精加工，單件小批生產(chǎn)時(shí)，除一些高精度的箱體仍需手工刮研外，一般多用精刨代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工刮研；當(dāng)生產(chǎn)批量大而精度又較高時(shí)，多采用磨削。為提高生產(chǎn)率和平面間的位置精度，可采用專用磨床進(jìn)行組合磨削。

在選擇箱體平面加工方法時(shí)，主要是要考慮平面加工的進(jìn)度和表面粗糙度的要求，同時(shí)也要兼顧加工效率的要求。3.2.2箱體類零件的孔系加工

有相互位置精度要求的一系列孔稱為孔系?？紫悼煞譃槠叫锌紫怠⑼S孔系和交叉孔系，如圖7-16所示。由于箱體上的孔不僅本身的精度要求高，而且孔距精度和相互位置精度要求也很高，可根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和孔系的精度要求采用不同的加工方法，因此箱體加工的關(guān)鍵是孔系的加工。圖7-16孔系的分類

1.平行孔系的加工

平行孔系的加工主要是保證各孔間的位置精度，包括各孔軸心線之間、軸心線與基準(zhǔn)之間的位置尺寸精度和平行度等。平行孔系在生產(chǎn)中常采用的加工方法有找正法、鏜模法和坐標(biāo)法。

1)找正法

找正法是在通用機(jī)床上，借助一些輔助裝置去找正每一個(gè)被加工孔的正確位置。找正法包括以下幾種。

(1)劃線找正法。加工前按圖樣要求在毛坯上劃出各孔的位置輪廓線，加工時(shí)按所劃的線找正，同時(shí)結(jié)合試切法進(jìn)行加工以提高劃線找正的精度。劃線找正法設(shè)備簡(jiǎn)單，但操作難度大，生產(chǎn)率低，同時(shí)，加工精度受工人技術(shù)水平的影響較大，加工的孔距精度較低，一般為?±0.3mm左右。因此，這種方法一般只用于單件小批生產(chǎn)、孔距精度要求不高的孔系加工。如圖7-17所示為箱體利用千斤頂來(lái)進(jìn)行劃線找正。圖7-17箱體劃線找正法

(2)量塊心軸找正法。如圖7-18所示，將精密心軸分別插入機(jī)床主軸孔和已加工孔中，然后組合一定尺寸的量塊來(lái)找正主軸的位置。找正時(shí)，在量塊心軸間要用塞尺測(cè)定間隙，以免量塊與心軸直接接觸而產(chǎn)生變形。此法可達(dá)到較高的孔距精度(±0.03mm)，但生產(chǎn)率低，適用于單件小批生產(chǎn)。圖7-18量塊心軸找正法

(3)樣板找正法。如圖7-19所示，先用10mm～20mm厚的鋼板制造孔系樣板，樣板上孔系的孔距精度要求很高(一般小于?±0.01mm)，孔徑比工件的孔徑稍大，以便鏜桿通過(guò)。樣板上的孔徑尺寸要求不高，但幾何形狀精度和表面粗糙度要求較高，以便保證找正精度。使用時(shí)，將樣板裝在被加工箱體的端面上，利用裝在機(jī)床主軸上的百分表找正器，按樣板上的孔逐個(gè)找正機(jī)床主軸的位置進(jìn)行加工。此法加工孔系不易出差錯(cuò)，找正迅速，孔距精度可達(dá)?±0.02?mm，樣板成本比鏜模低得多，常用于單件中、小批生產(chǎn)中加工大型箱體的

孔系。圖7-19樣板找正法

2)鏜模法

如圖7-20所示，工件裝夾在鏜模上，鏜桿支承在鏜模的導(dǎo)套里，由導(dǎo)套引導(dǎo)鏜桿在工件的正確位置上鏜孔。

用鏜模鏜孔時(shí)，鏜桿與機(jī)床主軸多采用浮動(dòng)連接，機(jī)床精度對(duì)孔系加工精度影響很小?？拙嗑群拖嗷ノ恢镁戎饕Q于鏜模的精度，因而可以在精度較低的機(jī)床上加工出精度較高的孔系；同時(shí)鏜桿剛度大大提高，有利于采用多刀同時(shí)切削；此外，其定位夾緊迅速，生產(chǎn)率高。另一方面，鏜模的精度要求高，制造周期長(zhǎng)，成本高。因此，鏜模法加工孔系廣泛應(yīng)用于成批及大量生產(chǎn)，即使是單件小批生產(chǎn)，對(duì)一些精度要求較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的箱體孔系，往往也采用鏜模法加工。圖7-20用鏜模加工孔系由于鏜模本身的制造誤差和導(dǎo)套與鏜桿的配合間隙對(duì)孔系加工精度有影響，因此，用鏜模加工孔系不可能達(dá)到很高的加工精度。一般孔徑尺寸精度為IT7級(jí)左右，表面粗糙

度Ra為1.6μm～0.8μm；孔與孔之間的同軸度和平行度，當(dāng)從一端加工時(shí)可達(dá)0.02mm～0.03mm，當(dāng)從兩端加工時(shí)可達(dá)0.04mm～0.05mm；孔距精度一般為?±0.05mm。

用鏜模法加工孔系，既可在通用機(jī)床上加工，也可在專用機(jī)床或組合機(jī)床上加工。

3)坐標(biāo)法

坐標(biāo)法鏜孔是在普通臥式銑鏜床、坐標(biāo)鏜床等設(shè)備上，借助于測(cè)量裝置，調(diào)整機(jī)床主軸與工件間在水平和垂直方向的相對(duì)位置，以保證孔距精度的一種鏜孔方法。這種方法在單件小批生產(chǎn)及精密孔系加工中應(yīng)用較廣。圖7-21所示為在臥式銑鏜床上用百分表和量規(guī)來(lái)調(diào)整主軸垂直和水平坐標(biāo)位置。圖7-21在臥式銑鏜床上用坐標(biāo)法加工孔系采用坐標(biāo)法鏜孔之前，必須先將被加工孔系間的孔距尺寸換算成兩個(gè)互相垂直的坐標(biāo)尺寸，然后按此坐標(biāo)尺寸精確地調(diào)整機(jī)床主軸和工件在水平與垂直方向的相對(duì)位置，通過(guò)控制機(jī)床的坐標(biāo)位移尺寸和公差來(lái)間接保證孔距尺寸精度。

坐標(biāo)法鏜孔的孔距精度取決于坐標(biāo)的移動(dòng)精度，也就是取決于機(jī)床坐標(biāo)測(cè)量裝置的精度。

坐標(biāo)鏜床具有精確的坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，如精密絲杠、光屏—刻線尺、光柵、感應(yīng)同步器、磁尺、激光干涉儀等，其坐標(biāo)位移定位精度可達(dá)0.002mm～0.006mm?？拙嗑纫筇貏e高的孔系，如鏜模、精密機(jī)床箱體等零件的孔系大都是在坐標(biāo)鏜床上進(jìn)行加工的。數(shù)控鏜銑床和加工中心都具有較高的坐標(biāo)位移定位精度。

采用坐標(biāo)法加工孔系時(shí)，要特別注意選擇基準(zhǔn)孔和鏜孔順序。在選擇原始孔和考慮鏜孔順序時(shí)，要把有孔距精度要求的兩孔的加工順序緊緊地連在一起，以減小坐標(biāo)尺寸累積誤差對(duì)孔距精度的影響；同時(shí)應(yīng)盡量避免因主軸箱和工作臺(tái)的多次往返移動(dòng)而由間隙造成對(duì)定位精度的影響。此外，所選的原始孔應(yīng)有較高的精度和較小的表面粗糙度，以保證在加工過(guò)程中檢驗(yàn)鏜床主軸相對(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)位置的準(zhǔn)確性。

2.同軸孔系的加工

同軸孔系的主要技術(shù)要求為同軸線上各孔的同軸度。同軸孔系在生產(chǎn)中常采用的加工方法有鏜模法、導(dǎo)向法和找正法。

1)鏜模法

較高的單件小批生產(chǎn)，采用鏜模法加工也是合理的。

2)導(dǎo)向法

單件小批生產(chǎn)時(shí)，箱體孔系一般在通用機(jī)床上加工，不使用鏜模，鏜桿的受力變形會(huì)影響孔的同軸度，可采用導(dǎo)套導(dǎo)向加工同軸孔。

(1)用已加工孔作支承導(dǎo)向。當(dāng)箱體前壁上的孔加工后，可在孔內(nèi)裝一導(dǎo)向套，以支承和引導(dǎo)鏜桿加工后面的孔來(lái)保證兩孔的同軸度。此法適用于箱壁相距較近的同軸孔的加工，如圖7-22所示。

(2)用鏜床后立柱上的導(dǎo)向套作支承導(dǎo)向。此法鏜桿為兩端支承，剛性好，但后立柱導(dǎo)套的位置調(diào)整麻煩費(fèi)時(shí)，需心軸量塊找正，且需要較長(zhǎng)較粗的鏜桿，故一般適用于大型箱體的加工。圖7-22利用已加工孔導(dǎo)向

3)找正法

找正法是在工件一次安裝鏜出箱體一端的孔后，將鏜床工作臺(tái)回轉(zhuǎn)180°，再對(duì)箱體另一端同軸線的孔進(jìn)行找正加工。為保證同軸度，找正時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn)：首先應(yīng)確保鏜床工作臺(tái)精確回轉(zhuǎn)180°，否則兩端所鏜的孔軸線不重合；其次調(diào)頭后應(yīng)保證鏜桿軸線與已加工孔軸線的位置精確重合。如圖7-23所示，鏜孔前用裝在鏜桿上的百分表對(duì)箱體上與所鏜孔軸線平行的工藝基面進(jìn)行校正，使其與鏜桿軸線平行(見(jiàn)圖(a))，然后調(diào)整主軸位置加工箱體A壁上的孔。鏜孔后將工作臺(tái)回轉(zhuǎn)180°，重新校正工藝基面對(duì)鏜桿軸線的平行度(見(jiàn)圖(b))，再以工藝基面為統(tǒng)一測(cè)量基準(zhǔn)，調(diào)整主軸位置，使鏜桿軸線與A壁上的孔軸線重合，即可加工箱體B壁上的孔。

找正法的調(diào)整、找正較麻煩，生產(chǎn)率低，但設(shè)備及工藝裝備簡(jiǎn)單，鏜桿短且剛性較好，故適用于單件小批生產(chǎn)中加工相距較遠(yuǎn)的同軸孔系。圖7-23找正法加工同軸孔系

3.交叉孔系的加工

交叉孔系的主要技術(shù)要求為各孔間的垂直度。交叉孔系在生產(chǎn)中常采用的加工方法有鏜模法和找正法。

1)鏜模法

在成批以上生產(chǎn)中，一般采用鏜模法加工，其垂直度等由鏜模保證。

2)找正法

單件小批生產(chǎn)中，箱體孔系一般在通用機(jī)床上加工。交叉孔系間的垂直度靠找正精度來(lái)保證。普通鏜床工作臺(tái)的90°對(duì)準(zhǔn)裝置為擋塊機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)準(zhǔn)精度不高，每次需憑經(jīng)驗(yàn)保證擋塊接觸松緊程度一致，否則難以保證對(duì)準(zhǔn)精度。有些鏜床采用端面齒定位裝置(如TM617)，90°定位精度為5″(任意位置為10″)；有些鏜床則用光學(xué)瞄準(zhǔn)器，其定位精度更高。

當(dāng)普通鏜床工作臺(tái)90°對(duì)準(zhǔn)裝置精度不高時(shí)，可用心棒與百分表進(jìn)行找正，即在加工好的孔中插入心棒(如圖7-24(a)所示)，然后將工作臺(tái)回轉(zhuǎn)90°，搖動(dòng)工作臺(tái)并用百分表找正(如圖7-24(b)所示)。圖7-24找正法加工交叉孔系3.2.3箱體類零件加工工藝過(guò)程遵循的原則

箱體類零件的加工工藝過(guò)程一般應(yīng)遵循以下原則：

(1)先面后孔的加工順序。主軸箱的加工是按先面后孔的順序進(jìn)行的，這也是箱體加工的一般規(guī)律。因?yàn)橄潴w的孔比平面加工要困難得多，先以孔為粗基準(zhǔn)加工平面，再以平面為精基準(zhǔn)加工孔，不僅為孔的加工提供了穩(wěn)定可靠的精基準(zhǔn)，同時(shí)可使孔的加工余量較為均勻。此外，由于箱體上的孔大都分布在箱體的平面上，先加工平面，切除了鑄件表面的凹凸不平和夾砂等缺陷，對(duì)孔的加工也比較有利，鉆孔時(shí)可減少鉆頭引偏；而且擴(kuò)孔或鉸孔時(shí)可防止刀具崩刃，對(duì)刀調(diào)整也較方便。

(2)粗精加工分階段進(jìn)行。因?yàn)橄潴w的結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，主要表面的精度高，粗、精加工分開(kāi)進(jìn)行，可以消除由粗加工所造成的切削力、夾緊力、切削熱以及內(nèi)應(yīng)力對(duì)加工精度的影響，有利于保證箱體的加工精度；同時(shí)還能根據(jù)粗、精加工的不同要求來(lái)合理地選用設(shè)備，有利于提高生產(chǎn)率。

應(yīng)該指出，隨著粗、精加工分開(kāi)進(jìn)行，機(jī)床與工藝裝備的需要數(shù)量及工件的裝夾次數(shù)相應(yīng)增加，對(duì)單件小批生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，往往會(huì)使制造成本增加。在這種情況下，常常又將粗、精加工合并在一道工序中進(jìn)行，但應(yīng)采取相應(yīng)的工藝措施來(lái)保證加工精度。如粗加工后松開(kāi)工件，以消除夾緊變形，精加工時(shí)再以較小的夾緊力夾緊工件；粗加工完待充分冷卻后再進(jìn)行精加工，以減少切削熱引起的變形；粗加工后用空氣錘進(jìn)行人工振動(dòng)時(shí)效，以減少內(nèi)應(yīng)力的影響等。

(3)合理安排熱處理工序。箱體的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，壁厚不均，鑄造時(shí)產(chǎn)生了較大的內(nèi)應(yīng)力。為了保證其加工后精度的穩(wěn)定性，在毛坯鑄造后安排一次人工時(shí)效處理，以改善加工性能，消除內(nèi)應(yīng)力。人工時(shí)效消除應(yīng)力的工藝規(guī)范為：加熱到530℃～560℃，保溫6?h～8?h，冷卻速度小于或等于30℃/h，出爐溫度小于或等于200℃。通常，對(duì)普通精度箱體，一般在毛坯鑄造后安排一次人工時(shí)效即可；而對(duì)于一些高精度的箱體或形狀特別復(fù)雜的箱體，應(yīng)在粗加工之后再安排一次人工時(shí)效處理，以消除粗加工所造成的內(nèi)應(yīng)力，進(jìn)一步提高箱體的加工精度和穩(wěn)定性。箱體人工時(shí)效除采用加熱保溫的方法外，也可采用振動(dòng)時(shí)效。

(4)組合式箱體應(yīng)先組裝后鏜孔。當(dāng)箱體是兩個(gè)零件以上的組合式箱體時(shí)，若孔系位置精度高，又分布在各組合件上，則應(yīng)先加工各接合面，再進(jìn)行組裝，然后鏜孔，以避免裝配誤差對(duì)孔系精度的影響。

(5)采用組合機(jī)床集中工序。在大批大量生產(chǎn)時(shí)，孔系加工可采用組合機(jī)床集中工序進(jìn)行，以保證質(zhì)量、提高效率、降低成本。此時(shí)要考慮的是將相同或相似的加工工序以及有相互位置關(guān)系的工序，盡量集中在一臺(tái)機(jī)床或一個(gè)工位上完成；當(dāng)工件剛性差時(shí)，可把集中工序的—些加工內(nèi)容從時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)，而不是同時(shí)加工；粗、精加工應(yīng)盡可能不在同一臺(tái)機(jī)床上、同一工位上進(jìn)行。

3.3箱體類零件的裝夾

3.3.1箱體類零件的裝夾方法

箱體類零件的主要工藝任務(wù)是加工平面和各種內(nèi)孔，通常是在刨床(或銑床和平面磨床)、鏜床(或車床)上進(jìn)行。其常見(jiàn)的裝夾方法有以下幾種。

1.按劃線找正裝夾

當(dāng)毛坯形狀復(fù)雜、誤差較大時(shí)，可用劃線分配余量，按劃線找正裝夾。工件先根據(jù)粗基準(zhǔn)劃線，然后安放在機(jī)床工作臺(tái)上，用劃針(裝在機(jī)床主軸或床頭上)按劃線位置，用墊鐵、壓板、螺栓等工具將它夾壓在工作臺(tái)上，進(jìn)行平面或孔加工。圖7-25所示是工件在鏜床上按1、2、3三個(gè)劃線方向校正裝夾。

劃線找正裝夾增加了劃線工序，而且需要技術(shù)水平較高的工人，操作費(fèi)事費(fèi)時(shí)，加工誤差也大，故只適用于單件小批生產(chǎn)。圖7-25工件按三個(gè)劃線方向校正裝夾

2.用簡(jiǎn)單定位元件裝夾

簡(jiǎn)單定位元件是指定位用平板、平尺、角鐵和V形鐵等。工作前先將定位元件裝在機(jī)床工作臺(tái)上，用表校正(使定位元件工作面與機(jī)床縱橫進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向平行或垂直)或裝上工件試刀以調(diào)整定位元件的位置并緊固。以后工件的加工，就只需按簡(jiǎn)單定位元件定位，再用壓板、螺栓等工具壓緊即可。圖7-26所示為在銑床上用平板和平尺以兩個(gè)已加工面定位加工垂直面。

這種裝夾方法一般用在工件已有1～3個(gè)已加工表面的情況下。它簡(jiǎn)單、方便、成本低，一套定位元件對(duì)多種工件都可使用，但定位的可靠性差，工件的裝卸比較費(fèi)時(shí)，適用于單件小批生產(chǎn)。圖7-26工件用簡(jiǎn)單定位元件在銑床上定位

3.劃線與簡(jiǎn)單定位元件配合使用裝夾

這種方法通常是以一個(gè)已加工表面作主要定位基準(zhǔn)，將工件安放在簡(jiǎn)單定位元件上，再用裝在機(jī)床主軸或機(jī)頭上的劃針，按劃線找正工件其余方向的位置，然后夾緊。圖7-27所示為將工件已加工面裝在平板上，按劃線找正后壓緊進(jìn)行鏜孔。

4.采用夾具裝夾

采用夾具裝夾時(shí)，工件定位可靠，裝卸迅速方便，但箱體類零件夾具一般比較復(fù)雜、龐大、成本高，且制造周期長(zhǎng)，因此只適用于成批大量生產(chǎn)、精度要求較高的箱體類零件。圖7-27劃線與簡(jiǎn)單定位元件配合使用裝夾3.3.2箱體類零件加工的定位基準(zhǔn)選擇

1.精基準(zhǔn)的選擇

箱體上的孔與孔、孔與平面及平面與平面之間都有較高的距離尺寸精度和相互位置精度要求，這些要求的保證與精基準(zhǔn)的選擇有很大的關(guān)系。因此，箱體的定位基準(zhǔn)常用以下兩種方案：

(1)單件小批生產(chǎn)用裝配基準(zhǔn)作精基準(zhǔn)。箱體加工常用三個(gè)相互垂直的平面作定位基準(zhǔn)。箱體上的裝配基準(zhǔn)一般為平面，它們往往又是箱體上其他要素的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，為保證主要表面間的相互位置精度，也必須要考慮“基準(zhǔn)重合”原則，使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)重合，避免基準(zhǔn)不重合誤差，有利于提高箱體各主要表面的相互位置精度。

(2)大批量生產(chǎn)時(shí)采用“一面兩孔”作精基準(zhǔn)。箱體加工通常優(yōu)先考慮“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，使具有相互位置精度要求的大部分加工表面的大部分工序，盡可能用同一組基準(zhǔn)定位，以避免因基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來(lái)的累積誤差，有利于保證箱體各主要表面的相互位置精度。并且，由于多道工序采用同一基準(zhǔn)，使夾具有相似的結(jié)構(gòu)形式，因此可減少夾具設(shè)計(jì)與制造的工作量，減少生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，降低生產(chǎn)成本。

2.粗基準(zhǔn)的選擇

由于箱體的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，加工表面多，粗基準(zhǔn)選擇得恰當(dāng)與否，對(duì)加工面與不加工面間的相互位置關(guān)系及各加工面的加工余量分配有很大影響，必須全面考慮，通常應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求：第一，在保證各加工面均有加工余量的前提下，應(yīng)使重要孔的加工余量均勻；第二，裝入箱體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)零件(如齒輪、軸套等)應(yīng)與箱體內(nèi)壁有足夠的間隙；第三，注意保持箱體必要的外形尺寸。此外，還應(yīng)保證定位、夾緊可靠。為了滿足上述要求，一般宜選箱體的重要孔的毛坯孔作粗基準(zhǔn)。這樣可以使主要支承孔的余量較均勻，加工質(zhì)量較好。又由于鑄造時(shí)，箱體內(nèi)腔型芯與各孔型芯是連成一體的，彼此間有一定的位置精度，因此以主要支承孔作粗基準(zhǔn)可使主要孔與箱體內(nèi)壁的位置較準(zhǔn)確，保證今后裝上回轉(zhuǎn)零件(如齒輪)時(shí)不至于碰到內(nèi)壁。

根據(jù)生產(chǎn)類型的不同，實(shí)現(xiàn)以主軸孔為粗基準(zhǔn)的工件安裝方式也不一樣。單件及中小批生產(chǎn)時(shí)，由于毛坯制造精度較低，一般采用劃線找正法安裝工件。加工箱體時(shí)，按所劃的線找正安裝工件，則體現(xiàn)了以重要孔作為粗基準(zhǔn)。

大批量生產(chǎn)時(shí)，毛坯的制造精度較高，可直接以箱體的重要孔在專用夾具上定位，工件安裝迅速，生產(chǎn)率高。

3.4箱體類零件的加工工藝過(guò)程分析及舉例

圖7-28是變速箱箱座，以下對(duì)其工藝過(guò)程進(jìn)行分析。

1.變速箱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求

該變速箱箱體為剖分式結(jié)構(gòu)。C面為與箱蓋接合的剖分面，通過(guò)12個(gè)f

17?mm的螺栓孔用螺栓與箱蓋連接，用兩個(gè)f10mm的定位銷定位。D面為箱座底面，有4個(gè)地腳螺栓孔。Ⅰ—Ⅰ、Ⅱ—Ⅱ、Ⅲ—Ⅲ分別為安裝高速軸、中間軸、低速軸部件的軸承孔中心線位置。圖7-28變速箱箱座簡(jiǎn)圖其主要技術(shù)要求有：

①軸承孔的圓度、圓柱度不大于直徑公差的一半；

②剖分面C的平面度不大于0.03mm；

③軸承孔中心線平面對(duì)剖分面C的不重合度不大于0.3mm；

④軸承孔中心線Ⅰ—Ⅰ和Ⅱ—Ⅱ間，在水平方向平行度不大于0.077mm，在垂直方向平行度不大于0.039mm，Ⅱ—Ⅱ和Ⅲ—Ⅲ間在水平方向平行度不大于0.058mm，在垂直方向平行度不大于0.029mm；

⑤表面粗糙度要求，剖分面C的Ra為1.6?μm，三對(duì)軸承孔的Ra為1.6μm，M、N面的Ra為6.3μm。

2.毛坯的選擇

從圖紙可以得知，該箱體類零件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，要求有良好的剛度、減振性和密封性，因此零件材料選用HT200，零件毛坯選擇砂型鑄造成型，鑄造后應(yīng)進(jìn)行去應(yīng)力退火。

3.加工工藝過(guò)程分析

加工剖分面時(shí)，采用非加工面A、B為粗基準(zhǔn)(無(wú)法以軸承孔的毛坯面作粗基準(zhǔn))，以保證剖分面邊緣厚度的均勻一致。為保證箱座剖分面與底面(裝配基準(zhǔn))及軸承孔中心線與底面的尺寸精度和位置精度要求，加工箱座底面時(shí)，應(yīng)以剖分面C為精基準(zhǔn)，使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合。軸承孔的加工是將箱蓋與底座組合后，以底面為主要定位基準(zhǔn)。擬訂變速箱箱座加工工藝時(shí)，應(yīng)遵循箱體加工的一般原則，但由于該變速箱的結(jié)構(gòu)是剖分式的，所以整個(gè)加工過(guò)程分為兩個(gè)階段：首先對(duì)箱蓋和箱座的剖分面、底面、螺栓孔、定位銷孔進(jìn)行加工，為箱蓋與箱座的裝配做準(zhǔn)備；然后在裝配好的箱體上加工軸承孔及端面。

變速箱箱座的加工工藝過(guò)程見(jiàn)表7-6。表7-6變速箱箱座的加工工藝過(guò)程

任務(wù)4板類零件加工工藝

4.1概述

4.1.1板類零件的功用與結(jié)構(gòu)

板類零件是機(jī)械中常見(jiàn)的一種零件，它的應(yīng)用范圍很廣。如機(jī)器的支撐固定板、各類鍵及模具零件等。在這些板類應(yīng)用中，模具零件中的板類零件比較常見(jiàn)，如冷沖模的模板、墊板、凹凸模等，還有塑料模中的定模板、動(dòng)模板、墊塊、側(cè)型芯滑塊等，如圖7-29所示。模具中這類零件的主要功能是支承、安裝模具的工作零件或直接作為工作零件。圖7-29板類零件示例模具板類零件的結(jié)構(gòu)是以平面為主的平板狀、塊狀零件，零件中有眾多不同的孔組成的對(duì)位置精度和尺寸精度要求嚴(yán)格的孔系。由于不同種類的板類零件的形狀、材料、尺寸、精度及性能要求不同，但每一塊板類零件都是由平面和孔系組成的，因此，板類零件的加工主要就是各種平面及各類孔的加工。4.1.2板類零件的技術(shù)要求

板類零件的主要表面是平面和孔，其主要技術(shù)要求如下。

1．尺寸精度要求

一般對(duì)板類零件的板厚及長(zhǎng)、寬尺寸等形狀尺寸精度要求不高(有特殊配合要求的外表面除外)，螺栓通孔的尺寸要求也不高，一般要求能達(dá)到IT13～I(xiàn)T11。銷孔、安裝孔精度要求較高，為IT8～I(xiàn)T7。對(duì)于模具成型零部件，型腔或型孔的尺寸精度取決于所生產(chǎn)產(chǎn)品的精度要求。

2．形狀精度要求

幾何形狀精度主要指平面的平面度及孔的圓度和圓柱度。一般平面度的要求為0.02～0.1，孔的圓度和圓柱度應(yīng)在直徑公差的范圍內(nèi)。

3．位置精度要求

相互位置精度主要指板上、下表面間的平行度及與側(cè)面的垂直度，孔與板平面之間的垂直度以及孔與孔之間的同軸度。一般，冷沖模板上、下表面平行度公差等級(jí)要求為

0.01mm～0.05mm，孔的軸線對(duì)上、下模板平面的垂直度要求為0.01mm～0.05mm。注塑模模板的上、下表面間的平行度公差等級(jí)要求為0.02mm～0.1mm。

4．表面粗糙度要求

板類零件的表面粗糙度應(yīng)與其尺寸精度、表面工作要求相適應(yīng)。一般條件下，模板表面粗糙度Ra為1.6μm～0.8μm，銷孔、安裝孔表面粗糙度Ra為0.8μm～0.4μm。4.1.3板類零件的材料與毛坯

板類零件的選材一般根據(jù)零件的使用性能要求決定，一般用鋼、鑄鐵制成。對(duì)于鑄鐵板類零件，例如冷沖模模座，要求承受一定的沖擊力，但是由于外形較復(fù)雜，因此采用鑄造毛坯可以減少加工工作量。

板類零件的毛坯選擇與其材料、結(jié)構(gòu)、尺寸及生產(chǎn)批量有關(guān)。對(duì)于一般受力零件，選擇熱軋鋼板直接加工；對(duì)于使用性能要求高的模具成型零件，一般選擇棒料，然后進(jìn)行鍛造加工成板狀，能改善材料的組織和性能。4.1.4板類零件的熱處理

板類零件的熱處理與零件的材料及使用性能有關(guān)。對(duì)于鑄造毛坯，需要進(jìn)行退火處理，消除內(nèi)應(yīng)力及改善組織。對(duì)于普通鋼制毛坯，如果是機(jī)械性能要求一般的零件，可不進(jìn)行熱處理而直接使用；如果是機(jī)械性能要求高的模具成型零件，由于使用專用模具鋼生產(chǎn)，要求有高的硬度和耐磨性，則需要進(jìn)行熱處理。一般情況下，在毛坯鍛造后進(jìn)行球化退火，可改善組織、降低硬度、消除內(nèi)應(yīng)力，在進(jìn)行粗加工、半精加工后，進(jìn)行最終熱處理，從而獲得零件工作時(shí)需要的高硬度和高的耐磨性。

4.2板類零件的一般加工方法

4.2.1板類零件加工方法的選擇

板類零件的主要加工表面為平面和各種形狀的孔。在加工過(guò)程中為了保證技術(shù)要求和