典型零件加工工藝第四章01020304軸類零件加工工藝圓柱齒輪加工工藝箱體類零件加工工藝擴(kuò)徑頭模塊加工工藝第一節(jié)軸類零件加工工藝軸類零件在機(jī)器中用來支承傳動(dòng)零部件，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。4.1軸類零件加工工藝4.1.1軸類零件加工工藝概述1.軸類零件及其技術(shù)要求軸類零件是機(jī)器中應(yīng)用最多的零件，它是繞軸線旋轉(zhuǎn)的零件，其長(zhǎng)度大于直徑。它主要由一些常用表面構(gòu)成，通常有內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、螺紋、鍵槽、花鍵、橫向孔、溝槽等。根據(jù)其形狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可將軸類零件分為光軸、空心軸、半軸、階梯軸、花鍵軸、十字軸、偏心軸、曲軸及凸輪軸等。軸類零件的技術(shù)要求主要有以下幾方面：（1）尺寸精度和幾何形狀精度。軸的軸頸是軸類零件的主要表面，主要用來安裝軸承、帶輪、齒輪等支承件和傳動(dòng)件，它影響軸的旋轉(zhuǎn)精度與工作狀態(tài)。軸頸的直徑尺寸精度根據(jù)使用要求通常為IT6～I(xiàn)T9，甚至IT5。軸頸的幾何形狀精度（圓度、圓柱度）應(yīng)限制在直徑尺寸公差之內(nèi)；對(duì)精度要求高的軸，幾何形狀精度也可在零件圖上規(guī)定允許偏差。4.1軸類零件加工工藝4.1.1軸類零件加工工藝概述（2）相互位置精度。保證配合軸頸（軸上裝配傳動(dòng)件的軸頸）相對(duì)支承軸頸（軸上裝配軸承的軸頸）的同軸度，是軸類零件相互位置精度的普遍要求。普通精度軸的配合軸頸對(duì)支承軸頸的徑向圓跳動(dòng)一般為0.01～0.03mm，高精度軸為0.001～0.005mm。（3）表面粗糙度。支承軸頸的表面粗糙度比其他軸頸要求嚴(yán)格，其表面粗糙度Ra為0.16～0.63μm；配合軸頸的表面粗糙度Ra一般為0.63～1.6μm。例如，某一車床主軸零件各項(xiàng)技術(shù)要求如圖4-1所示。4.1軸類零件加工工藝4.1.1軸類零件加工工藝概述圖4-1某一車床主軸零件各項(xiàng)技術(shù)要求4.1軸類零件加工工藝4.1.1軸類零件加工工藝概述2.軸類零件的材料、毛坯及熱處理（1）軸類零件的材料。一般軸類零件材料常用45鋼，并根據(jù)不同的工作條件采用不同的熱處理工藝，以獲得一定的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸可選用40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面淬火處理后具有較高的綜合機(jī)械性能。精度較高的軸可選用軸承鋼材GCr15和彈簧鋼65Mn及低變形的CrMn或CrWMn等材料，通過調(diào)質(zhì)和表面淬火及其他冷、熱處理后，具有更高的耐磨性、耐疲勞或結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能。在高轉(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38CrMoAl氮化鋼。低碳合金鋼經(jīng)滲碳淬火處理后具有很高的表面硬度、沖擊韌性和心部強(qiáng)度，但熱處理變形較大。而氮化鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化后具有很高的心部強(qiáng)度，優(yōu)良的耐磨性能及耐疲勞強(qiáng)度，熱處理變形卻很小。4.1軸類零件加工工藝4.1.1軸類零件加工工藝概述（2）軸類零件的毛坯。軸類零件最常用的毛坯是軋制圓棒料和鍛件，只有某些大型的、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸才采用鑄件。因毛坯經(jīng)過加熱鍛造后能使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布，從而獲得較高的抗拉、抗彎及扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，故除光軸、直徑相差不大的階梯軸可使用熱軋圓棒料和冷拉圓棒料外，一般比較重要的軸都應(yīng)采用鍛件毛坯。其中，自由鍛造毛坯多用于軸的中小批量生產(chǎn)，模鍛毛坯則只適用于軸的大批量生產(chǎn)，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的曲軸、凸輪軸。（3）軸類零件的熱處理。軸的鍛造毛坯在機(jī)械加工前需進(jìn)行正火或退火處理，以使晶粒細(xì)化、消除鍛造內(nèi)應(yīng)力、降低硬度和改善切削加工性能。要求局部表面淬火的軸在淬火前安排調(diào)質(zhì)或正火處理。毛坯余量較大時(shí)，調(diào)質(zhì)放在粗車之后、（半）精車之前進(jìn)行；毛坯余量較小時(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，可使淬火變形在精加工后得到糾正。對(duì)于精度高的軸，在局部淬火或粗磨后需進(jìn)行低溫時(shí)效處理，以消除磨削內(nèi)應(yīng)力、淬火內(nèi)應(yīng)力和繼續(xù)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的殘余奧氏體，保持加工后尺寸的穩(wěn)定。氮化鋼需在氮化前進(jìn)行調(diào)質(zhì)和低溫時(shí)效處理，不僅要求調(diào)質(zhì)后獲得均勻細(xì)致的索氏體組織，而且要求離表面8～10mm層內(nèi)鐵素體含量不超過5%，否則會(huì)造成氮化脆性，導(dǎo)致軸的質(zhì)量低劣。由此可見，軸的精度越高，對(duì)其材料及熱處理要求越高，熱處理次數(shù)也越多。4.1軸類零件加工工藝4.1.2軸類零件加工工藝過程及分析1.車床主軸零件加工工藝過程軸類零件加工工藝因其用途、結(jié)構(gòu)形狀、技術(shù)要求、材料種類、產(chǎn)量大小等因素而有所差異?，F(xiàn)以車床空心主軸為例，討論軸類零件加工工藝。（1）主軸的技術(shù)條件分析。圖4-1所示車床主軸零件的支承軸頸A、B是裝配基準(zhǔn)。當(dāng)支承軸頸不圓或軸頸之間不同軸時(shí)，將引起主軸的回轉(zhuǎn)誤差，直接影響零件加工的幾何精度，故對(duì)A、B兩段軸頸的加工提出很高的要求。主軸前端錐孔中心線必須與支承軸頸的中心線嚴(yán)格同軸，否則會(huì)使工件加工后產(chǎn)生相對(duì)位置誤差。主軸前端外圓錐面和端面是安裝卡盤的定位表面，該圓錐表面必須與支承軸頸同軸，端面應(yīng)與主軸的旋轉(zhuǎn)中心線垂直。主軸上的螺紋用于固定與調(diào)節(jié)主軸滾動(dòng)軸承，如螺紋中徑與支承軸頸不同軸，螺母鎖緊后會(huì)造成主軸彎曲、滾動(dòng)軸承內(nèi)圈中心線傾斜，引起主軸徑向跳動(dòng)，因此必須控制螺紋中徑與支承軸頸的同軸度。主軸軸向定位面與主軸旋轉(zhuǎn)中心線不垂直時(shí)，會(huì)使主軸產(chǎn)生周期性的軸向竄動(dòng)，會(huì)造成加工工件端面對(duì)中心線的垂直度誤差；加工螺紋時(shí)，將引起工件螺距周期性誤差。4.1軸類零件加工工藝4.1.2軸類零件加工工藝過程及分析由上面的分析可知，主軸的支承軸頸、配合軸頸、前錐孔、前端外圓錐面及端面、鎖緊螺紋等表面是主軸的主要加工表面。其中，支承軸頸本身的尺寸精度、幾何形狀精度、相互位置精度和表面粗糙度尤為重要。（2）臥式車床主軸加工工藝過程。臥式車床主軸大批量生產(chǎn)的加工工藝過程見表4-1。4.1軸類零件加工工藝4.1.2軸類零件加工工藝過程及分析4.1軸類零件加工工藝4.1.2軸類零件加工工藝過程及分析2.臥式車床主軸加工工藝過程分析（1）加工階段劃分。主軸是帶通孔的階梯軸，在切除大量的金屬后會(huì)引起殘余應(yīng)力重新分布而變形，安排工序時(shí)應(yīng)將粗、精加工分開，主要表面的精加工應(yīng)放在最后進(jìn)行。該主軸調(diào)質(zhì)之前的工序?qū)儆诟髦饕砻娴拇旨庸るA段，調(diào)質(zhì)以后的工序則屬于半精加工和精加工階段。要求較高的支承軸頸和錐孔的精加工放在最后進(jìn)行。主軸加工工藝過程以主要表面粗加工、半精加工和精加工為主線，適當(dāng)穿插其他表面的加工工序、熱處理和檢驗(yàn)工序。（2）定位基準(zhǔn)選擇與轉(zhuǎn)換。軸類零件加工最常用的定位基準(zhǔn)是兩頂尖孔。因?yàn)檩S類零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是軸的中心線，采用頂尖孔定位能在一次安裝中加工出較多的表面，符合基準(zhǔn)重合原則和基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在上述主軸工藝中，半精車、精車、粗磨及精磨各部外圓及端面、銑花鍵、車螺紋等工序，都以頂尖孔作為定位基準(zhǔn)。但錐孔的車削及磨削只能選擇外圓表面為定位基準(zhǔn)，因此磨削錐孔時(shí)選擇主軸的裝配基準(zhǔn)（前后支承軸頸）作為定位基準(zhǔn)，可消除基準(zhǔn)不重合造成的定位誤差，使錐孔的徑向跳動(dòng)便于控制，亦符合互為基準(zhǔn)、反復(fù)加工的原則。4.1軸類零件加工工藝4.1.2軸類零件加工工藝過程及分析對(duì)于空心主軸，頂尖孔因鉆出通孔而消失。為了在通孔加工后仍能以頂尖定位，需在主軸兩端錐孔中插入帶有頂尖孔的錐堵或錐套心軸，如圖4-2所示。錐堵應(yīng)有較高的精度，必須保證錐堵錐面與頂尖孔有較高的同軸度。在使用中應(yīng)盡量減少錐堵安裝次數(shù)，因?yàn)橹匦掳惭b會(huì)引起安裝誤差。所以，對(duì)中小批量生產(chǎn)來說，錐堵安裝后一般不中途更換。圖4-2錐堵與錐套心軸4.1軸類零件加工工藝4.1.2軸類零件加工工藝過程及分析表4-1所列工藝過程中定位基準(zhǔn)的使用與轉(zhuǎn)換大體如下：工藝過程開始以支承軸頸作粗基準(zhǔn)銑兩端面、打中心孔，為粗車外圓準(zhǔn)備定位基準(zhǔn),如圖4-3所示；而粗車外圓又為深孔加工準(zhǔn)備了定位基準(zhǔn)；之后，先加工好前、后錐孔以便安裝錐堵，為半精和精加工外圓準(zhǔn)備定位基準(zhǔn)；在終磨錐孔之前，必須磨好軸頸表面，然后用支承軸頸定位磨削錐孔，以便獲得較高的錐孔位置精度。圖4-3外圓加工的基準(zhǔn)準(zhǔn)備4.1軸類零件加工工藝4.1.2軸類零件加工工藝過程及分析（3）工序安排順序。主軸加工工序的加工準(zhǔn)備階段包括毛坯制造和正火，粗加工階段為銑端面、打中心孔、粗車外圓與調(diào)質(zhì)，半精加工階段為半精車外圓、加工各輔助表面與表面淬火，精加工階段為主要表面（外圓表面與錐面）精加工。具體安排加工順序時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①基準(zhǔn)先行原則。毛坯加工過程中首先應(yīng)加工定位基準(zhǔn)面。例如，必須在工序5完成頂尖孔加工才能粗車各外圓，必須在工序11和12完成安裝錐堵工作之后才能進(jìn)行各輔助面、各外圓表面半精車，必須在完成工序17前錐孔磨削加工較準(zhǔn)確地安裝錐堵才能精磨各外圓表面，又必須在完成外圓的精加工后，以外圓為定位基準(zhǔn)精確磨前錐孔。②深孔加工安排。主軸深孔加工工序安排應(yīng)注意兩點(diǎn)：第一，鉆孔安排在調(diào)質(zhì)之后進(jìn)行。因?yàn)楣ぜ?jīng)調(diào)質(zhì)處理變形較大，如先加工深孔，孔會(huì)產(chǎn)生較大彎曲變形。第二，鉆深孔應(yīng)安排在外圓粗車或半精車之后，以便有一個(gè)較精確的軸頸做定位基準(zhǔn)，保證孔與外圓的同軸度，使主軸孔壁厚度均勻。4.1軸類零件加工工藝4.1.2軸類零件加工工藝過程及分析③次要表面加工安排。主軸上的花鍵、鍵槽等次要表面通常均安排在外圓精車、粗磨之后或精磨之前進(jìn)行加工。如果在精車前就銑出鍵槽，精車時(shí)會(huì)因斷續(xù)切削而影響加工質(zhì)量和容易損壞刀具，也難控制鍵槽的深度。但這些加工放在主要表面精磨以后進(jìn)行則會(huì)破壞主要表面精度。由于主軸上的螺紋中徑對(duì)支承軸頸同軸度要求較高，因此車螺紋工序必須安排在主軸局部淬火之后，而且車螺紋時(shí)使用的定位基準(zhǔn)與精磨外圓使用的定位基準(zhǔn)應(yīng)相同。4.1軸類零件加工工藝4.1.3軸類零件加工中的幾個(gè)主要問題1.軸類零件外圓表面的車削車削軸類零件外圓表面，粗加工、半精加工一般都在普通車床上進(jìn)行。大批生產(chǎn)可采用多刀半自動(dòng)車床及數(shù)控車床加工。多刀半自動(dòng)車床加工可縮短加工時(shí)間和測(cè)量軸向尺寸等輔助時(shí)間，從而提高生產(chǎn)率。但是調(diào)整刀具花費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)，而且切削力大，要求機(jī)床的功率和剛度較大。以數(shù)控車床為基礎(chǔ)，配備簡(jiǎn)單的機(jī)械手及零件輸送裝置組成的零件生產(chǎn)自動(dòng)線，已成為大批量生產(chǎn)軸類零件的重要方法和手段。采用車削加工中心加工軸類零件是一項(xiàng)新技術(shù)。機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展要求機(jī)床具有較大的柔性，即能快速頻繁地更換加工對(duì)象。車削加工中心，特別是車銑復(fù)合加工中心的加工柔性大，機(jī)床調(diào)整時(shí)間短，無論生產(chǎn)批量大或小都可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，能夠完成車、銑、鉆、攻絲、鏜等加工。這些機(jī)床采用工序集中方式加工，車內(nèi)外表面和端面、加工溝槽、銑鍵槽、鉆孔、加工螺紋等各種表面可以在一次安裝中完成，加工精度和效率也比臥式車床高得多。4.1軸類零件加工工藝4.1.3軸類零件加工中的幾個(gè)主要問題4.1軸類零件加工工藝4.1.3軸類零件加工中的幾個(gè)主要問題4.1軸類零件加工工藝4.1.3軸類零件加工中的幾個(gè)主要問題2.軸類零件外圓表面的磨削磨削外圓是軸類零件精加工的最主要方法，一般安排在最后進(jìn)行。磨削分粗磨、精磨、細(xì)磨及鏡面磨削。軸外圓表面的磨削通常以頂尖孔作為定位基準(zhǔn)，要提高外圓表面加工精度就必須提高頂尖孔的自身精度。在軸加工過程中頂尖孔可能會(huì)磨損、拉毛，熱處理后會(huì)產(chǎn)生氧化皮及變形，這需要在精磨外圓之前對(duì)頂尖孔進(jìn)行一次修研。修研頂尖孔可在車床、鉆床或?qū)Ｓ庙敿饪啄ゴ采线M(jìn)行。4.1軸類零件加工工藝4.1.3軸類零件加工中的幾個(gè)主要問題4.1軸類零件加工工藝4.1.3軸類零件加工中的幾個(gè)主要問題3.軸類零件的深孔加工通常將孔的長(zhǎng)度與直徑之比大于5的孔稱為深孔。加工深孔的難度比加工普通孔大，生產(chǎn)率低，加工方法也有所不同。深孔鉆削有以下特點(diǎn)：由于深孔加工刀具細(xì)長(zhǎng)，剛性差，加工中易產(chǎn)生引偏和振動(dòng)，因此孔的軸線易歪斜；刀具冷卻散熱條件差，切削溫度容易升高，刀具耐用度低；切屑排出困難，不僅會(huì)劃傷已加工表面，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成刀具崩刃，甚至折斷。所以深孔加工要有相應(yīng)措施，如采取工件旋轉(zhuǎn)方式，改進(jìn)刀具導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，防止引偏；采用壓力輸送切削液，既冷卻刀具又方便排屑；改進(jìn)刀具結(jié)構(gòu)以便強(qiáng)制斷屑，使切屑在磨削液的壓力下順利排出。單件小批生產(chǎn)時(shí)，常采用加長(zhǎng)柄麻花鉆在車床上加工深孔，但排屑與冷卻刀具困難，需要多次退刀操作，生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。大批量生產(chǎn)時(shí)，則采用在專用深孔鉆床上用深孔鉆頭進(jìn)行鉆削。4.1軸類零件加工工藝4.1.3軸類零件加工中的幾個(gè)主要問題4.1軸類零件加工工藝4.1.3軸類零件加工中的幾個(gè)主要問題4.主軸錐孔的精加工主軸錐孔對(duì)主軸支承軸頸的徑向跳動(dòng)是機(jī)床主要精度指標(biāo)之一，因此錐孔的磨削是主軸加工關(guān)鍵工序之一。錐孔加工通常在專用夾具上進(jìn)行。為了獲得高的同軸度，對(duì)其采用互為基準(zhǔn)原則。夾具由底座、支承架及浮動(dòng)夾頭三部分組成，支承架固定在底座上，支承架前后各有一個(gè)V形體，工件放在V形體上。工件中心與磨頭中心必須等高，否則磨出的錐孔母線會(huì)呈雙曲線形狀。后部浮動(dòng)夾頭錐柄裝在磨床頭架軸錐孔內(nèi)，它能限制工件的軸向竄動(dòng)并向工件傳遞扭矩。采用這種連接可以保證工件加工精度不受內(nèi)圓磨床主軸回轉(zhuǎn)誤差及機(jī)床振動(dòng)的影響。4.1軸類零件加工工藝4.1.3軸類零件加工中的幾個(gè)主要問題5.主軸的檢驗(yàn)主軸質(zhì)量檢驗(yàn)的內(nèi)容包括表面粗糙度、表面硬度、幾何形狀精度、相互位置精度和尺寸精度。對(duì)于表面粗糙度，可以通過外表觀察對(duì)比，還可采用輪廓儀測(cè)出表面粗糙度值。對(duì)于表面硬度，在熱處理后抽檢。一般用長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x先檢驗(yàn)表面尺寸精度和幾何形狀精度。精密主軸的圓度用圓度儀檢查。然后使用專用檢具檢驗(yàn)其相互位置精度。應(yīng)先檢驗(yàn)測(cè)量基準(zhǔn)的幾何形狀和尺寸精度。以兩支承軸頸做測(cè)量基準(zhǔn)能使測(cè)量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)重合，避免基準(zhǔn)不重合帶來測(cè)量誤差。如圖4-4所示，將主軸支承在同一個(gè)平臺(tái)上的兩塊V形塊中，并將粘在左端錐堵頂尖孔上的鋼球始終靠在左擋塊上，限制主軸軸向移動(dòng)。其中一個(gè)V形塊高度可調(diào)，使主軸的中心線與測(cè)量平面平行。檢驗(yàn)時(shí)，首先用百分表1和5校正好主軸在V形塊中的位置，使主軸中心線與測(cè)量平面平行，在主軸前端錐孔插入檢驗(yàn)棒，緩慢、均勻轉(zhuǎn)動(dòng)主軸一圈，百分表1和5讀數(shù)之差就是兩段軸頸同軸度誤差。表3、4、7、8、9分別測(cè)量各軸頸及錐孔中心相對(duì)于支承軸頸的同軸度。表2、6檢驗(yàn)M、N端面相對(duì)于支承軸頸的垂直度。表10測(cè)量主軸軸向跳動(dòng)。4.1軸類零件加工工藝4.1.3軸類零件加工中的幾個(gè)主要問題前端錐孔應(yīng)用專用錐度塞規(guī)涂色檢查接觸精度，這項(xiàng)檢查應(yīng)在上述項(xiàng)目之前進(jìn)行，因?yàn)榻佑|不好將影響錐孔相互位置精度檢驗(yàn)。圖4-4主軸的檢驗(yàn)第二節(jié)圓柱齒輪加工工藝齒輪傳動(dòng)在現(xiàn)代機(jī)器和儀器中的應(yīng)用極為廣泛，其功用是按照規(guī)定的速比傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。4.2圓柱齒輪加工工藝4.2.1圓柱齒輪加工工藝概述1.圓柱齒輪簡(jiǎn)介圓柱齒輪是各類機(jī)械中的重要零件之一，在機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用廣泛。功用不同的齒輪具有不同的尺寸和結(jié)構(gòu)形狀，但都可以看成由齒圈和輪齒兩部分構(gòu)成。按照齒圈上輪齒的分布形式，輪齒可分直齒、斜齒、圓錐齒和人字齒等。而輪齒的結(jié)構(gòu)形狀對(duì)齒輪的制造工藝過程具有決定性的影響，因此齒輪的工藝分類常以齒輪輪齒的結(jié)構(gòu)形狀為依據(jù)。常見的圓柱齒輪分為如下幾類：盤類齒輪、套類齒輪、內(nèi)齒輪、軸類齒輪、扇形齒輪（齒圈不完整的圓柱齒輪）和齒條（齒圈半徑無限大的圓柱齒輪）等。其中，盤類、套類、軸類齒輪應(yīng)用最廣。2.圓柱齒輪技術(shù)要求圓柱齒輪的加工精度對(duì)機(jī)器的工作性能、承載能力及使用壽命都有極大的影響。圓柱齒輪精度制國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T10095—2008，等效于ISO13281：1995)規(guī)定,齒輪及齒輪副有12個(gè)精度等級(jí)，其中第1級(jí)精度最高，第12級(jí)精度最低，1、2級(jí)為目前尚未達(dá)到的精度等級(jí)，通常稱3、4級(jí)為超精密級(jí)，5、6級(jí)為精密級(jí)，7、8級(jí)為普通級(jí)，8級(jí)以下為低精度級(jí)，不同機(jī)械傳動(dòng)中齒輪所用的精度等級(jí)見表4-2。4.2圓柱齒輪加工工藝4.2.1圓柱齒輪加工工藝概述4.2圓柱齒輪加工工藝4.2.1圓柱齒輪加工工藝概述圓柱齒輪的傳動(dòng)精度包括以下四個(gè)方面：（1）傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性（運(yùn)動(dòng)精度）。齒輪作為傳動(dòng)零件應(yīng)能準(zhǔn)確地傳遞運(yùn)動(dòng)，即主動(dòng)輪轉(zhuǎn)過一定的角度時(shí)，從動(dòng)輪應(yīng)按傳動(dòng)比準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)過相應(yīng)的角度，要求齒輪在旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的過程中，傳動(dòng)比的變化盡量小。（2）傳動(dòng)的平穩(wěn)性。在齒輪傳動(dòng)過程中要求傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、沖擊和振動(dòng)小、噪聲低。這就要限制齒輪傳動(dòng)瞬時(shí)傳動(dòng)比的變化，也就是要限制齒輪瞬時(shí)轉(zhuǎn)角誤差的變化。（3）載荷分布的均勻性（接觸精度）。為保證齒輪在傳動(dòng)過程中齒面所受載荷分布的均勻性，要求齒面間的接觸痕跡均勻，并保證有足夠的接觸面積，以避免載荷集中而引起齒輪過早局部磨損或折斷。4.2圓柱齒輪加工工藝4.2.1圓柱齒輪加工工藝概述（4）適當(dāng)?shù)凝X側(cè)間隙。在齒輪傳動(dòng)中，互相嚙合的一對(duì)齒輪的非工作面間應(yīng)留有一定的間隙，以便儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，減少磨損。齒側(cè)間隙還可補(bǔ)償齒輪誤差和受力、受熱變形，以防止齒輪傳動(dòng)發(fā)生卡死或齒面燒蝕現(xiàn)象。影響齒輪及齒輪副精度的誤差有許多種，根據(jù)齒輪各項(xiàng)誤差對(duì)齒輪傳動(dòng)性能的主要影響將齒輪各項(xiàng)公差分為三組，可根據(jù)齒輪精度等級(jí)不同，從三個(gè)組中各選定1、2項(xiàng)控制和檢驗(yàn)齒輪前三項(xiàng)傳動(dòng)精度的項(xiàng)目。因?yàn)辇X坯的外圓、端面或內(nèi)孔是齒形加工、測(cè)量和裝配的基準(zhǔn)，所以根據(jù)齒輪的精度等級(jí)確定齒坯的加工精度。4.2圓柱齒輪加工工藝4.2.1圓柱齒輪加工工藝概述3.齒輪的材料、熱處理和毛坯（1）齒輪的材料和熱處理。速度較高的齒輪傳動(dòng)，齒面易產(chǎn)生點(diǎn)蝕，應(yīng)選用淬硬層較厚的高硬度材料；有沖擊載荷的齒輪傳動(dòng)，輪齒易折斷，應(yīng)選用韌性較好的材料；低速重載的齒輪傳動(dòng)，輪齒既易折斷又易磨損，應(yīng)選擇機(jī)械強(qiáng)度大、經(jīng)熱處理后齒面硬度高的材料。當(dāng)前生產(chǎn)中常用的材料及熱處理如下：中碳結(jié)構(gòu)鋼（如45鋼）進(jìn)行調(diào)質(zhì)或表面淬火，常用于低速、輕載或中載的普通精度齒輪。中碳合金結(jié)構(gòu)鋼（如40Cr）進(jìn)行調(diào)質(zhì)或表面淬火，適用于制造速度較高、載荷較大、精度較高的齒輪。滲碳鋼（如20Cr、20CrMnTi等）經(jīng)滲碳后淬火，齒面硬度可達(dá)58~63HRC，而芯部又有較好的韌性，既耐磨又能承受沖擊載荷，這種材料適于制作高速、中載或具有沖擊載荷的齒輪。氮化鋼（如38CrMoAlA）經(jīng)氮化處理后，比滲碳淬火齒輪具有更高的耐磨性與耐蝕性，由于變形小，可以不磨齒，常用于制作高速傳動(dòng)的齒輪。鑄鐵及其他非金屬材料（如夾布膠木與尼龍等）強(qiáng)度低，容易加工，適于制造輕載荷的傳動(dòng)齒輪。4.2圓柱齒輪加工工藝4.2.1圓柱齒輪加工工藝概述（2）齒輪的毛坯。齒輪毛坯的制造形式取決于齒輪的材料、結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、使用條件及生產(chǎn)類型等因素。齒輪毛坯形式有軋鋼件、鍛件和鑄件。一般尺寸較小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且對(duì)強(qiáng)度要求不高的鋼制齒輪，可采用軋制棒料做毛坯。強(qiáng)度、耐磨性和耐沖擊性要求較高的齒輪多采用鍛件，生產(chǎn)批量小或尺寸大的齒輪采用自由鍛造，生產(chǎn)批量較大的中小齒輪采用模鍛。尺寸較大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的齒輪常采用鑄造毛坯。小尺寸且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的齒輪常采用精密鑄造或壓鑄方法制造毛坯。4.2圓柱齒輪加工工藝4.2.2圓柱齒輪加工工藝過程及分析圓柱齒輪的加工工藝過程常因齒輪結(jié)構(gòu)形狀、精度等級(jí)、生產(chǎn)類型等的不同而不同。不同的齒輪精度等級(jí)和齒面粗糙度要求常采用表4-3所示的加工方法。4.2圓柱齒輪加工工藝4.2.2圓柱齒輪加工工藝過程及分析4.2圓柱齒輪加工工藝4.2.2圓柱齒輪加工工藝過程及分析圖4-5所示為典型的成批生產(chǎn)的中、小尺寸淬硬齒面雙聯(lián)齒輪（材料為40Cr，精度為7級(jí)），它的工藝過程見表4-4。可以看出加工一個(gè)精度較高的齒輪大致要經(jīng)過如下工藝過程：毛坯制造及熱處理—齒坯加工—檢驗(yàn)—齒形加工—齒端加工—齒面熱處理—精基準(zhǔn)修正—齒形精加工—檢驗(yàn)。4.2圓柱齒輪加工工藝4.2.2圓柱齒輪加工工藝過程及分析（1）齒坯加工。齒坯的外圓、端面或內(nèi)孔常作為齒形加工、測(cè)量和裝配的基準(zhǔn)，齒坯精度對(duì)整個(gè)齒輪的精度有重要影響。齒坯加工的主要內(nèi)容包括齒坯的孔加工（對(duì)于盤類、套類齒輪）和頂尖孔加工（對(duì)于軸類齒輪），以及齒輪圈外圓和端面加工。齒坯的孔加工主要采用下述幾種方案：鉆—擴(kuò)—鉸，鉆—擴(kuò)—鏜，鉆—擴(kuò)—拉，鉆—擴(kuò)—拉—磨，鏜—拉—磨。大批量生產(chǎn)時(shí)，常采用高生產(chǎn)率的機(jī)床（如多軸或多工位、多刀半自動(dòng)機(jī)床）加工齒坯。單件小批量生產(chǎn)時(shí)，一般采用通用車床加工齒坯，但必須注意內(nèi)孔和基準(zhǔn)端面的精加工應(yīng)在一次安裝內(nèi)完成，并在基準(zhǔn)端面上做記號(hào)。（2）齒形加工。齒圈上齒形加工是整個(gè)齒輪加工的核心與關(guān)鍵。齒輪加工過程盡管有許多工序，但都是為齒形加工做準(zhǔn)備的，以便最終獲得符合精度要求的齒輪。齒形加工按其加工原理可分為成型法和范成（展成）法，常見的齒形加工方法和適用范圍見表4-3。4.2圓柱齒輪加工工藝4.2.2圓柱齒輪加工工藝過程及分析圖4-5淬硬齒面雙聯(lián)齒輪4.2圓柱齒輪加工工藝4.2.2圓柱齒輪加工工藝過程及分析4.2圓柱齒輪加工工藝4.2.2圓柱齒輪加工工藝過程及分析4.2圓柱齒輪加工工藝4.2.2圓柱齒輪加工工藝過程及分析齒形加工方案主要取決于齒輪精度等級(jí)、生產(chǎn)類型、齒輪熱處理方法及生產(chǎn)工廠的現(xiàn)有條件，對(duì)于不同精度的齒輪，常用的齒形加工方案也不相同。①8級(jí)精度以下齒輪。調(diào)質(zhì)齒輪用滾齒或插齒就能滿足要求。對(duì)于淬硬齒輪可采用滾（插）齒—齒端加工—齒面淬火—修正內(nèi)孔的加工方案，但在淬火前齒形加工精度應(yīng)提高一級(jí)。②6、7級(jí)精度齒輪。對(duì)于齒面不需淬硬的6、7級(jí)精度齒輪采用滾（插）齒—齒端加工—剃齒的加工方案。對(duì)于淬硬齒面的6、7級(jí)精度齒輪可采用滾（插）齒—齒端加工—剃齒—齒面淬火—修正基準(zhǔn)—珩齒的加工方案。這種方案生產(chǎn)率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、成本較低，適于成批或大批大量生產(chǎn)齒輪。對(duì)于淬硬齒面的4～7級(jí)精度齒輪還可以采用滾（插）齒—齒端加工—齒面淬火—修正基準(zhǔn)—磨齒的加工方案。這種方案生產(chǎn)率低、設(shè)備復(fù)雜、成本較高，一般只用于單件小批生產(chǎn)。③5級(jí)以上精度的齒輪。對(duì)于5級(jí)以上高精度的齒輪，一般采用粗滾齒—精滾齒—齒端加工—齒面淬火—修正基準(zhǔn)—粗磨齒—精磨齒的加工方案。4.2圓柱齒輪加工工藝4.2.2圓柱齒輪加工工藝過程及分析（3）齒端加工。齒輪的齒端加工形式有倒圓、倒尖、倒棱和去毛刺。經(jīng)倒圓、倒尖和倒棱處理后的齒輪，在沿軸向移動(dòng)時(shí)容易與其他齒輪嚙合，多用于變速的滑移齒輪。倒棱后齒端去掉了銳邊，防止了在熱處理時(shí)因應(yīng)力集中而產(chǎn)生微裂紋。齒端加工必須安排在滾（插）齒之后、齒形淬火之前進(jìn)行。（4）齒輪的熱處理。齒輪的熱處理可分為齒坯熱處理和齒面熱處理。齒坯熱處理通常為正（退）火和調(diào)質(zhì)，正火一般安排在粗加工之前，調(diào)質(zhì)則多安排在齒坯粗加工之后，目的是使齒坯具有良好的切削性能和力學(xué)機(jī)械性能。為延長(zhǎng)齒輪壽命，提高齒面強(qiáng)度和耐磨性，常進(jìn)行齒輪表面淬火熱處理。根據(jù)齒輪材料與技術(shù)要求不同，安排滲碳淬火或表面淬火等熱處理工序。（5）修正基準(zhǔn)。精度較高的齒輪齒面淬火后存在變形，需要通過精加工加以消除，通常是通過磨齒提高齒輪精度。由于輪齒的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是軸線，因此在磨齒前需對(duì)磨齒的定位基準(zhǔn)進(jìn)行修整（修正）。這時(shí)應(yīng)注意高頻淬火的齒面淬硬層較薄，磨削余量常常要求小而均勻，選擇精基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)遵循互為基準(zhǔn)原則，這就得先以齒面為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔（圖4-6），再以孔為基準(zhǔn)磨齒面，以保證齒面加工余量均勻。4.2圓柱齒輪加工工藝4.2.2圓柱齒輪加工工藝過程及分析圖4-6工件以漸開線齒面定位1—夾具體;2—彈性薄膜盤;3—卡爪;4—保持架;5—工件（齒輪）;6—定位圓柱;7—彈簧;8—螺釘;9—推桿4.2圓柱齒輪加工工藝4.2.2圓柱齒輪加工工藝過程及分析4.2圓柱齒輪加工工藝4.2.2圓柱齒輪加工工藝過程及分析第三節(jié)箱體類零件加工工藝箱體是機(jī)器的基礎(chǔ)零件，它將軸、套、軸承、齒輪等零件有機(jī)地組裝在一起，保證其正確的相互位置關(guān)系和運(yùn)動(dòng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)彼此協(xié)調(diào)工作，傳遞動(dòng)力和扭矩的作用。其加工質(zhì)量對(duì)機(jī)器工作精度、性能和壽命都有直接關(guān)系。4.3箱體類零件加工工藝4.3.1箱體類零件加工工藝概述1.箱體類零件的功用及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)箱體類零件結(jié)構(gòu)一般都比較復(fù)雜，整體呈封閉或半封閉狀，壁薄且不均勻，其上有許多精度高的孔和平面需要加工。箱體類零件一般加工部位且有位置精度要求的表面較多，工藝路線長(zhǎng)，有一定的加工難度。2.箱體類零件的主要技術(shù)要求箱體類零件的主要技術(shù)要求有以下幾個(gè)：（1)孔本身的精度要求。箱體上的孔大都是軸承支承孔，對(duì)孔徑尺寸、幾何形狀及表面粗糙度均有較嚴(yán)格的要求，以確保軸承外圈與箱體孔配合正確和防止外圈變形。（2)孔與孔、孔與平面的相互位置要求。兩個(gè)以上的同軸線孔應(yīng)具有同軸度要求，通常規(guī)定不大于其中最小孔徑的尺寸公差之半。有齒輪嚙合關(guān)系的相鄰孔之間，應(yīng)有一定的孔距尺寸精度和孔軸線的平行度要求。對(duì)主要孔來說，它對(duì)裝配基準(zhǔn)平面應(yīng)有一定的尺寸精度和平行度，或與端面有一定的垂直度要求。例如，車床床頭箱（主軸箱）上的主軸孔與裝配基面間的尺寸精度影響主軸與尾架的等高性，其平行度誤差影響主軸軸心線與導(dǎo)軌的平行度。4.3箱體類零件加工工藝4.3.1箱體類零件加工工藝概述（3)平面本身精度要求。無論是箱體的裝配基準(zhǔn)平面還是加工中的定位基準(zhǔn)平面，均有較高的平面度和較小的表面粗糙度要求。CA6140車床床頭箱的各項(xiàng)主要技術(shù)要求如圖4-7所示。4.3箱體類零件加工工藝4.3.1箱體類零件加工工藝概述3.箱體類零件的材料、毛坯及熱處理（1）箱體類零件的材料和毛坯。鑄鐵的鑄造工藝性好，易切削，價(jià)格低，且抗振性和耐磨性好，大多數(shù)箱體均采用鑄鐵鑄造而成，一般為HT200或HT250灰鑄鐵。當(dāng)載荷較大時(shí)可采用HT300、HT350高強(qiáng)度灰鑄鐵；對(duì)于承受沖擊載荷的箱體，一般選用ZG25、ZG35鑄鋼件。對(duì)于批量小、尺寸大、形狀復(fù)雜的箱體，采用木模砂型地坑鑄造毛坯；對(duì)于尺寸中等以下的箱體，采用砂箱造型；對(duì)于批量較大的箱體，選用金屬模造型；對(duì)于受力大或受沖擊載荷的箱體，應(yīng)盡量采用整體鑄件做毛坯。在單件小批情況下，為了縮短生產(chǎn)周期，箱體也可采用鑄—焊、鑄—鍛—焊、鍛—焊、型材焊接等結(jié)構(gòu)，但需注意箱體鑄件應(yīng)具有良好的焊接性能。

4.3箱體類零件加工工藝4.3.1箱體類零件加工工藝概述（2）箱體類零件的熱處理。根據(jù)生產(chǎn)批量、精度要求及材料性能，箱體類零件采用不同的熱處理方法。通常在毛坯未進(jìn)行機(jī)械加工之前，為消除毛坯鑄造或焊接殘余應(yīng)力，對(duì)鑄鐵件、鑄鋼件、焊接結(jié)構(gòu)件須進(jìn)行自然時(shí)效或人工時(shí)效處理。對(duì)批量不大的生產(chǎn)，人工時(shí)效處理可安排在粗加工之后進(jìn)行。對(duì)大型毛坯和易變形、精度要求高的箱體，在機(jī)械加工后也可安排第二次時(shí)效處理。4.3箱體類零件加工工藝4.3.2普通車床主軸箱加工工藝過程分析CA6140車床床頭箱(圖4-7)大批量生產(chǎn)的工藝過程見表4-5。4.3箱體類零件加工工藝4.3.2普通車床主軸箱加工工藝過程分析1.箱體加工定位基準(zhǔn)的選擇（1）精基準(zhǔn)的選擇。一般箱體的外形上有多個(gè)平面需要加工，且其上孔系的加工要求高，需經(jīng)過多次安裝。所以，在選擇基準(zhǔn)時(shí)要采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，以保證達(dá)到各加工表面的相互位置精度。4.3箱體類零件加工工藝4.3.2普通車床主軸箱加工工藝過程分析在選取定位基準(zhǔn)時(shí)，根據(jù)定位原理和具體加工條件可以采用兩種定位方案。①以裝配基面為定位基準(zhǔn)。圖4-7所示的床頭箱選擇裝配基面(底面W、導(dǎo)向面N)為精基準(zhǔn)來加工各平面及孔系。這樣就能使定位基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)大部分重合，消除了基準(zhǔn)不重合帶來的定位誤差。而且在加工時(shí)，箱體頂面開口向上，便于安裝調(diào)整刀具、更換導(dǎo)向套、測(cè)量加工孔徑尺寸等各項(xiàng)。這種定位方式在單件和中小批生產(chǎn)中得到較廣的應(yīng)用。但由于箱體底部是封閉的，中間支承與導(dǎo)向支架只能從箱體開口處伸入箱體內(nèi)，每加工一件需裝卸一次。由于安裝誤差大，吊架剛性差，孔系加工精度低，且加工中輔助時(shí)間長(zhǎng)，影響生產(chǎn)效率，因此該方式不適應(yīng)大批量生產(chǎn)。吊架式鏜模夾具如圖4-8所示。4.3箱體類零件加工工藝4.3.2普通車床主軸箱加工工藝過程分析圖4-8吊架式鏜模夾具4.3箱體類零件加工工藝4.3.2普通車床主軸箱加工工藝過程分析②采用頂面及兩個(gè)銷孔做定位基準(zhǔn)。由于吊架式鏜模存在上述問題，因而批量大的生產(chǎn)都應(yīng)采用以頂面及其上的兩定位銷孔為精基準(zhǔn)。定位時(shí)，箱口向下，又稱為扣箱鏜孔（圖4-9）。中間導(dǎo)向支架固定在夾具體上，這樣使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、剛性高，加工時(shí)工件裝卸方便，提高了孔系加工質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率。但這種定位方式還存在一些需要解決的問題，如由于定位基準(zhǔn)與W、N等設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差，為了保證箱體加工精度，必須提高作為定位基準(zhǔn)的箱體頂面和兩定位銷孔的加工精度。箱口向下加工也不便于直接觀察加工情況,加工中調(diào)整刀具與測(cè)量尺寸，需要采用定尺寸刀具以直接獲得工件尺寸。由于這種定位方式簡(jiǎn)便，限制了工件的六個(gè)自由度，定位穩(wěn)定可靠，并且可以加工除定位面之外的所有五個(gè)平面及平面上的孔系，作為從粗加工到精加工大部分工序的定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”。因此，在組合機(jī)床、自動(dòng)線及加工中心上加工箱體時(shí)，多采用這種定位方式。4.3箱體類零件加工工藝4.3.2普通車床主軸箱加工工藝過程分析圖4-9車床主軸箱的扣箱鏜孔1、3—鏜模架;2—主軸箱;4—定位銷;5—支承板4.3箱體類零件加工工藝4.3.2普通車床主軸箱加工工藝過程分析（2）粗基準(zhǔn)的選擇。箱體加工粗基準(zhǔn)應(yīng)滿足以下要求：在保證各加工表面均有加工余量的前提下，應(yīng)使重要孔（如主軸孔）的加工余量均勻，保證加工后的箱體在裝入零件（如齒輪、撥叉等）后與箱體內(nèi)壁有足夠的間隙，注意保持箱體必要的外形美觀（如凸臺(tái)面高度均勻）。粗基準(zhǔn)應(yīng)保證定位方便，夾緊可靠。大批量加工箱體時(shí)，常常選擇專用夾具（圖4-10），以主軸的毛坯孔和距其較遠(yuǎn)的另一孔為粗基準(zhǔn)面，這樣可保證各表面均有加工余量，重要孔加工余量均勻，并可保證裝入箱體的傳動(dòng)件與箱體內(nèi)壁不相碰。圖4-10主軸孔為粗基準(zhǔn)銑頂面的夾具1、3、5—支承;2—輔助支承;4—支架;6—擋銷;7—短軸;8—活動(dòng)支柱;9、10—操縱手柄;11—夾緊塊4.3箱體類零件加工工藝4.3.2普通車床主軸箱加工工藝過程分析2.箱體加工階段的劃分大批量生產(chǎn)普通精度箱體的工藝過程一般分為粗加工階段和精加工階段。表4-5中工序4～8為粗加工階段，在該階段內(nèi)完成基準(zhǔn)面加工，然后對(duì)各主要平面和孔系進(jìn)行一次粗加工，高效率地切除大部分金屬。工序9～14為箱體精加工階段，進(jìn)一步提高各孔、面的精度，達(dá)到圖紙要求的尺寸。經(jīng)過兩個(gè)階段的劃分和停頓，鑄件經(jīng)粗加工后大部分殘余應(yīng)力已基本消除，零件得到充分冷卻和變形，再對(duì)箱體各主要孔精鏜、各平面精磨，使其達(dá)到圖樣要求。4.3箱體類零件加工工藝4.3.2普通車床主軸箱加工工藝過程分析3.箱體加工順序安排原則箱體加工順序的安排通常要遵循以下幾個(gè)原則：（1）先面后孔的原則。先加工平面，后加工孔，是箱體加工的一般規(guī)律。先加工平面，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)可使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。先加工平面，還可以消除鑄件表面的凹凸不平、黑皮及夾砂等缺陷，有利于孔的加工，調(diào)整尺寸也較為方便。對(duì)于一些特殊的平面，如對(duì)于大量生產(chǎn)時(shí)的定位基準(zhǔn)（圖4-7）W、N平面，外觀平面B、P、Q等，為防止運(yùn)輸中磕碰損壞，應(yīng)將磨削加工放在最后來完成。4.3箱體類零件加工工藝4.3.2普通車床主軸箱加工工藝過程分析（2）熱處理工序的安排原則。為了消除毛坯殘余應(yīng)力，防止加工變形，使箱體長(zhǎng)期保持精度，需進(jìn)行消除應(yīng)力的熱處理。自然時(shí)效方法效果好，但周期長(zhǎng)，只適用于部分精密箱體。為提高生產(chǎn)效率，通常在普通精度的箱體鑄造后安排一次人工時(shí)效。高精度的箱體或形狀、結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜的箱體，在粗加工后需再安排一次人工時(shí)效處理，以消除加工變形，提高加工精度的穩(wěn)定性。（3）緊固螺孔等起次要作用的小孔加工安排在主要孔加工后。因?yàn)橛行┚o固孔要以軸孔定位，使用鉆模板加工，所以應(yīng)在主要孔完成后進(jìn)行加工。主要孔與次要孔相交的孔系，必須先完成主要孔的精加工后再加工出次要孔。否則，主要孔精加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生斷續(xù)切削與振動(dòng)。4.3箱體類零件加工工藝4.3箱體類零件加工工藝4.3.3箱體類零件的孔系加工一組有相互位置精度要求的孔稱為孔系?？拙嗑群拖嗷ノ恢镁仁强紫导庸さ年P(guān)鍵。1.平行孔系的加工平行孔系加工的主要技術(shù)要求是各孔軸心線的平行度、孔距尺寸精度、孔軸心線與基面之間的距離精度和平行度。由于生產(chǎn)批量、尺寸結(jié)構(gòu)不同，平行孔系加工采用不同方法。單件或小批加工箱體時(shí)多采用普通機(jī)床，利用簡(jiǎn)單夾緊裝置，依靠操作者的技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)，采用試切法、找正法逐個(gè)加工箱體上的孔。其加工時(shí)間長(zhǎng)，質(zhì)量不穩(wěn)定，但設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低。如果采用帶數(shù)顯裝置的坐標(biāo)鏜床或數(shù)控機(jī)床單件或小批加工箱體，可采用坐標(biāo)法或數(shù)控編程來加工孔系。坐標(biāo)法是將孔的位置用x、y坐標(biāo)值表示，然后按坐標(biāo)值精確控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)的位置，以加工出合格孔系的方法。這樣輔助時(shí)間可大為縮短，質(zhì)量穩(wěn)定。4.3箱體類零件加工工藝4.3.3箱體類零件的孔系加工在大批量生產(chǎn)時(shí)采用鏜模法加工平行孔系。如圖4-11所示，將工件固定在鏜模底板上，左右兩側(cè)是鏜模，鏜桿被支承在鏜模的導(dǎo)向套中，由導(dǎo)向套引導(dǎo)鏜桿在工件準(zhǔn)確位置上鏜孔。鏜桿與機(jī)床主軸采用浮動(dòng)連接，使機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差與導(dǎo)軌的直線度誤差不影響加工精度。其加工精度僅取決于鏜桿、鏜套和鏜模的精度。由于鏜桿采用了雙支承，提高了剛度，有利于使用多軸、多刀加工，且在加工中不需要找正，因而生產(chǎn)率高，質(zhì)量穩(wěn)定，適于中批和大批生產(chǎn)。對(duì)于大量生產(chǎn)，可采用多軸、多刀及雙向加工，如采用組合機(jī)床加工。圖4-11應(yīng)用鏜模鏜孔4.3箱體類零件加工工藝4.3.3箱體類零件的孔系加工2.同軸線孔系的加工同軸線孔系的主要技術(shù)要求是在同一軸線上的各孔滿足同軸度要求，其加工方法有下列幾種：（1）懸臂鏜孔法。如圖4-12所示，采用懸臂鏜桿，不加支承，從一端進(jìn)行鏜孔，由于懸臂刀桿剛性差，因而只適用于中小型箱體或箱壁距離小、孔徑大的情況。其特點(diǎn)是操作方便，生產(chǎn)率高。圖4-12（a）為鏜桿進(jìn)給，隨著鏜桿的逐漸伸長(zhǎng)，鏜桿的撓度增大，加工后的孔呈現(xiàn)在直徑上左小右大的尺寸誤差和形狀誤差；同時(shí)，受鏜桿重力的影響，鏜出孔的軸線與定位基面存在平行度誤差。圖4-12（b）為工件進(jìn)給，由于鏜桿在加工過程中長(zhǎng)度不變，鏜桿的撓度變化是常值，加工后的孔直徑減小，只存在尺寸誤差。4.3箱體類零件加工工藝4.3.3箱體類零件的孔系加工圖4-12懸臂鏜孔法加工同軸線孔系4.3箱體類零件加工工藝4.3.3箱體類零件的孔系加工（2）導(dǎo)向支承鏜孔法。如圖4-13所示，在箱體壁上加工第一個(gè)孔后，便在孔內(nèi)裝上一個(gè)導(dǎo)向套，以支承鏜桿繼續(xù)加工前面的孔，從而減少鏜桿變形，提高兩個(gè)孔的同軸度。此方法適用于加工箱壁相距較近的同軸線孔。（3）雙導(dǎo)向支承鏜孔法。采用這種方法的鏜桿兩端均有導(dǎo)向套支承（圖4-11），剛性好，加工精度高。前面敘述的鏜模法加工，即屬于這種方法由前、后導(dǎo)向套的同軸度保證各加工孔的同軸度。圖4-13導(dǎo)向支承鏜孔法4.3箱體類零件加工工藝4.3.3箱體類零件的孔系加工（4）從孔壁兩端進(jìn)行鏜孔。對(duì)于批量大的生產(chǎn)，為了提高生產(chǎn)率、縮短加工時(shí)間，可利用專用機(jī)床（如雙面加工組合機(jī)床，見圖4-14）雙向鏜孔法。該法將左右兩個(gè)多軸、多刀動(dòng)力頭安裝到要求位置，從左、右兩個(gè)方向同時(shí)進(jìn)行多刀加工，這樣不僅可同時(shí)保證孔的距離精度和同軸度，生產(chǎn)效率也大為提高。圖4-14加工箱體的雙面加工組合機(jī)床4.3箱體類零件加工工藝4.3.3箱體類零件的孔系加工3.垂直孔系與交叉孔系的加工小型箱體可使用專用夾具在普通機(jī)床上加工，中等尺寸以上箱體通常在臥式鏜床上加工。加工時(shí)先鏜削同一軸線上的孔，再將工件隨工作臺(tái)轉(zhuǎn)90°，調(diào)整好主軸中心坐標(biāo)位置后，加工另一軸線上的孔。4.3箱體類零件加工工藝4.3.4箱體的檢驗(yàn)1.箱體的主要檢驗(yàn)內(nèi)容箱體的主要檢驗(yàn)內(nèi)容包括孔與平面的尺寸精度及外觀檢查、各加工表面幾何形狀精度與表面粗糙度檢查，以及各加工表面的相互位置精度檢驗(yàn)，如孔距尺寸精度、同軸線孔的同軸度、不同軸線孔的平行度和垂直度、孔的軸心線與平面的平行度、垂直度及孔至平面的距離精度等。對(duì)于表面粗糙度，可采用對(duì)比法或輪廓儀測(cè)量法。對(duì)于孔的尺寸，通常采用塞規(guī)檢驗(yàn)。當(dāng)需確定誤差值時(shí)，可選用長(zhǎng)度量?jī)x測(cè)定（如內(nèi)徑千分尺或內(nèi)徑千分表），只有精密箱體才用圓度儀或三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量。平面的直線度一般采用平尺和塞尺檢驗(yàn)，也可用水平儀與橋板檢驗(yàn)。完成上述檢驗(yàn)后，便可進(jìn)行孔相互位置精度的檢驗(yàn)。4.3箱體類零件加工工藝4.3.4箱體的檢驗(yàn)2.孔系相互位置精度檢驗(yàn)（1）孔的距離精度檢驗(yàn)。孔距精度不高時(shí)，可直接用游標(biāo)卡尺檢驗(yàn)；當(dāng)孔距精度較高時(shí)，用心軸與千分尺檢驗(yàn)或使用心軸、塊規(guī)檢驗(yàn)。（2）同軸度的檢驗(yàn)。使用綜合量規(guī)檢查是一種簡(jiǎn)便的同軸度檢驗(yàn)方法，如圖4-15所示。量規(guī)的直徑尺寸為孔的實(shí)效尺寸。若量規(guī)能通過被測(cè)零件的同軸線孔，即說明其同軸度在允差之內(nèi)。圖4-15同軸度的檢驗(yàn)4.3箱體類零件加工工藝4.3.4箱體的檢驗(yàn)（3）孔軸線相互平行度的檢驗(yàn)?？椎妮S心線對(duì)基面平行度的檢驗(yàn)方法如圖4-16（a）所示。將被測(cè)零件放在平板上，在被測(cè)孔內(nèi)插入一根心軸，用百分表測(cè)量心軸兩端，其差值即為測(cè)量長(zhǎng)度內(nèi)孔的軸心線對(duì)基面的平行度。孔系軸心線之間平行度的檢驗(yàn)方法如圖4-16（b)所示。將被測(cè)零件放在等高支承上，或放在可調(diào)支承上將其調(diào)至等高。在基準(zhǔn)孔與被測(cè)孔內(nèi)插入心軸，用百分表分別在水平與垂直心軸（工件需轉(zhuǎn)90°）上測(cè)量其平行度。圖4-16孔軸心線平行度的檢驗(yàn)4.3箱體類零件加工工藝4.3.4箱體的檢驗(yàn)（4）兩孔軸心線垂直度的檢驗(yàn)。兩孔軸心線垂直度檢驗(yàn)如圖4-17所示，將工件放在可調(diào)支承上，讓基準(zhǔn)孔軸心線與平板面垂直。然后用百分表測(cè)量放于被測(cè)孔內(nèi)的心軸的兩處，其差值即為測(cè)量長(zhǎng)度內(nèi)兩孔中心線的垂直度誤差。圖4-17兩孔軸心線垂直度檢驗(yàn)4.3箱體類零件加工工藝4.3.4箱體的檢驗(yàn)（5）孔軸心線與端面垂直度的檢驗(yàn)。如圖4-18(a)所示，在心軸上裝上百分表，心軸左端使用鋼球支承在直角鐵上，將心軸旋轉(zhuǎn)一周，即可測(cè)出直徑D范圍內(nèi)孔與端面的垂直度。圖4-18(b)則表示將帶有檢驗(yàn)圓盤的心軸插入孔中，用著色法檢查圓盤與端面的接觸情況，或者用塞尺檢查圓盤與端面之間的間隙Δ，即可測(cè)出圓盤范圍內(nèi)孔軸心線與端面的垂直度。圖4-18孔軸心線與端面垂直度檢驗(yàn)第四節(jié)擴(kuò)徑頭模塊加工工藝大直徑直縫埋弧焊管被廣泛地用于石油、天然氣、礦漿和煤漿的輸送。UOE法是制造大直徑直縫埋弧焊管的方法之一，它是以熱軋寬厚鋼板為原料，通過彎邊、U成型、O成型和埋弧焊接管坯后擴(kuò)徑等成型工序制造大口徑厚壁直縫埋弧焊管的一種制管工藝?，F(xiàn)在，大直徑直縫埋弧焊管的校圓擴(kuò)徑廣泛采用機(jī)械式擴(kuò)徑機(jī)，機(jī)械式擴(kuò)徑機(jī)用于直縫埋弧焊管的機(jī)械擴(kuò)徑、校直、均布應(yīng)力和提高機(jī)械強(qiáng)度等方面。而擴(kuò)徑頭則是機(jī)械式擴(kuò)徑機(jī)的核心部件。4.4擴(kuò)徑頭模塊加工工藝4.4.1擴(kuò)徑頭模塊加工工藝概述1.擴(kuò)徑頭的用途及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圖4-19為機(jī)械式擴(kuò)徑機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。機(jī)械式擴(kuò)徑只能是一段一段地進(jìn)行的，所以鋼管是分步逐段送入擴(kuò)徑機(jī)頭部（件2、3）的。由圖4-19可知，擴(kuò)徑機(jī)頭部（以下簡(jiǎn)稱擴(kuò)徑頭）是擴(kuò)徑機(jī)的關(guān)鍵部件，由錐體、斜塊（圖中未標(biāo)出）和模塊等零件組成。其中擴(kuò)徑頭上的若干個(gè)模塊直接與鋼管的內(nèi)壁接觸，而錐體固定在液壓缸的活塞桿上，當(dāng)液壓缸活塞桿帶動(dòng)錐體向右移動(dòng)時(shí)，構(gòu)成擴(kuò)徑頭表面的若干個(gè)模塊向外擴(kuò)張，使擴(kuò)徑頭圓周增大。錐體的力借助斜塊通過模塊作用在鋼管上，從而使擴(kuò)徑頭表面與接觸的一段鋼管得到擴(kuò)徑。當(dāng)活塞和錐體向左移動(dòng)時(shí)，擴(kuò)徑后的鋼管與擴(kuò)徑頭脫離開來，以便實(shí)現(xiàn)鋼管的再次送進(jìn)，進(jìn)行下一段鋼管的繼續(xù)擴(kuò)徑。4.4擴(kuò)徑頭模塊加工工藝4.4.1擴(kuò)徑頭模塊加工工藝概述圖4-19機(jī)械式擴(kuò)徑機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1—直縫埋弧焊管;2—錐體;3—模塊;4—連接體;5—活塞體;6—保護(hù)套;7—主油缸;8—行程控制器;9—軸承座;10—鋼管輸送裝置;11—支承輥4.4擴(kuò)徑頭模塊加工工藝4.4.1擴(kuò)徑頭模塊加工工藝概述由于模塊直接與鋼管的內(nèi)壁接觸，因而其加工質(zhì)量直接影響鋼管擴(kuò)徑以后的性能。由于模塊屬于易損件，要求具有互換性。因此，模塊加工工藝的合理與否對(duì)模塊加工質(zhì)量有著重要影響。根據(jù)模塊的工況和模塊零件圖紙（圖4-20），模塊圓弧工作面有較高的直線度、圓柱度，頭尾兩端具有過渡圓弧段。與斜塊結(jié)合面的平面度要求較高，工作面、結(jié)合面具有較低的粗糙度。為保證模塊具有較高的耐磨性和熱處理后較小的變形，模塊材料采用Cr12MoV，淬火硬度到55～60HRC。4.4擴(kuò)徑頭模塊加工工藝4.4.1擴(kuò)徑頭模塊加工工藝概述4.4擴(kuò)徑頭模塊加工工藝4.4.1擴(kuò)徑頭模塊加工工藝概述2.模塊的主要技術(shù)要求（1）截面的形狀要求。模塊的橫截面呈梯形圓弧面，其圓弧部分高度尺寸為保證互換性，要求各模塊尺寸一致，且工作圓弧母線與底面平行；梯形兩側(cè)面與中心對(duì)稱。（2）孔的精度要求。模塊上的3×?40H8孔是模塊與連接斜塊連接的定位銷孔，從理論上說，存在過定位的問題，因此對(duì)孔徑尺寸、孔距、幾何形狀和表面粗糙度均有較嚴(yán)格要求，以確保模塊與斜塊在裝配過程中能夠較順利地完成定位連接，防止模塊與斜塊在工作時(shí)產(chǎn)生相對(duì)位移而影響擴(kuò)徑尺寸。（3）孔與平面的相互位置要求。3×?40H8定位連接銷孔不僅要求在同一直線上，而且三個(gè)孔的軸線應(yīng)保證平行度要求。另外，定位連接銷孔與底面有一定垂直度要求。（4）平面、曲面的精度要求。為防止在擴(kuò)徑過程中，由于模塊底面和斜塊之間的結(jié)合面接觸不良而造成兩者之一因受壓過大而開裂，模塊底面要求有較高的平面度和較低的粗糙度。工作圓弧面上圓柱段的直線度也有較高要求，且兩端有圓滑的過渡圓弧。4.4擴(kuò)徑頭模塊加工工藝4.4.1擴(kuò)徑頭模塊加工工藝概述3.模塊的材料、毛坯及熱處理模塊要求有較高的強(qiáng)度和耐磨性，淬火后變形小。模塊選用Cr12MoV，毛坯自由鍛造而成，為改善切削性能，在粗加工之前安排有退火處理。為消除粗加工殘余應(yīng)力，使模塊獲得較好的綜合力學(xué)性能，粗加工之后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。在調(diào)質(zhì)處理之后、半精加工之前安排穩(wěn)定處理，其目的是穩(wěn)定其內(nèi)部組織，減少模塊的形狀、尺寸發(fā)生大的變形，提高抗晶間腐蝕能力及模塊的綜合力學(xué)性能。淬火的目的是提高工件的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，安排在模塊的半精加工之后。4.4擴(kuò)徑頭模塊加工工藝4.4.2模塊加工工藝過程分析模塊(圖4-20)單件小批生產(chǎn)的工藝過程見表4-6。4.4擴(kuò)徑頭模塊加工工藝4.4.2模塊加工工藝過程分析4.4擴(kuò)徑頭模塊加工工藝4.4.2模塊加工工藝過程分析4.4擴(kuò)徑頭模塊加工工藝4.4.2模塊加工工藝過程分析1.模塊加工精基準(zhǔn)的選擇分析模塊零件圖后可以看出，模塊的橫截面是對(duì)稱中心的，而中心線又是以三個(gè)定位連接孔體現(xiàn)的。因此，在工序17、工序22、工序24，加工圓弧面、30°斜面時(shí)均要以定位連接孔為定位基準(zhǔn)。所以，在選擇基準(zhǔn)時(shí)，有關(guān)表面加工應(yīng)采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，以保證達(dá)到各相關(guān)加工表面的相互位置精度。工序14、工序21鏜三個(gè)定位連接孔時(shí)是以圓弧面為定位基準(zhǔn)，精基準(zhǔn)的選擇又遵循互為基準(zhǔn)的原則。2.模塊加工階段的劃分模塊加工屬于單件小批生產(chǎn)類型，但模塊的高精度、高硬度和較低的粗糙度決定了模塊加工工藝過程應(yīng)劃分為粗加工、半精加工和精加工三個(gè)階段。表4-6中工序2～3為粗加工階段，在該階段完成基準(zhǔn)面加工，然后對(duì)各主要平面進(jìn)行一次粗加工，高效率地切除大部分金屬。工序5～18為模塊半精加工階段，完成部分重要表面的半精加工，進(jìn)一步提