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第六章 典型零件加工工艺

生产实际中，零件的结构千差万别，但其基本几何构成不外是外圆、内孔、平面、螺纹、齿面、曲面等。很少有零件是由单一典型表面所构成，往往是由一些典型表面复合而成，其加工方法较单一典型表面加工复杂，是典型表面加工方法的综合应用。下面介绍轴类零件、箱体类和齿轮零件的典型加工工艺。

第一节 轴类零件的加工

（沿用吴拓主编《机械制造工程》（第2版）机械工业出版社2005年9月图5-33）

图6－1 常见轴的类型

一、轴类零件的分类、技术要求

轴是机械加工中常见的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等如图6-1，其中阶梯传动轴应用较广，其加工工艺能较全面地反映轴类零件的加工规律和共性。

根据轴类零件的功用和工作条件，其技术要求主要在以下方面：

⑴ 尺寸精度 轴类零件的主要表面常为两类：一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT 5~IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，常为IT6~IT9。

⑵ 几何形状精度 主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。

⑶ 相互位置精度 包括内、外表面、重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。

⑷ 表面粗糙度 轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。支承轴颈常为0.2~1.6μm，传动件配合轴颈为0.4~3.2μm。 ⑸ 其他 热处理、倒角、倒棱及外观修饰等要求。

二、轴类零件的材料、毛坯及热处理

1．轴类零件的材料

⑴ 轴类零件材料 常用45钢，精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn，也可选用球墨铸铁；对高速、重载的轴，选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。

【技术要求】

1.以凸件（下）为基准，凹件（上）配作，配合间隙，两侧错位量≦0.05

2.两孔距40±0.12对基准A（即凹件本身）的对称度误差≦0.25

【工艺分析】

本任务为镶配件加工，毛坯处理好后，首先制作凸件，达到尺寸和精度要求，再制作凹件，与凸件相配合部分应以凸件实际轮廓作为基准。用到的主要工具如右图：

【加工工艺过程】

步骤1：检查来料的外形尺寸。

步骤2：分别锉削凸、凹两件各两相邻的垂直面，保证相邻面的垂直度及与大平面的垂直度。

步骤3：依图样划线，打样冲眼。

步骤4：锉削凸件另两面，保证尺寸为60±0.06mm、35±0.02mm，与各相邻边的垂直度为0.02mm，大平面垂直度为0.02mm。

步骤5：钻Ø7.8mm孔并倒角，保证孔位置正确并与钻头轴线垂直。

步骤6：铰削Ø8mm孔。

步骤7：锉削凸件边框另两面，保证尺寸为60±0.06mm、35±0.02mm，大平面垂直度为0.02mm。

步骤8：锯削凸件垂直凸槽边开口多余部分，锉削加工，保证尺寸为17±0.02mm、44±0.03mm，与各相邻面的垂直度为0.02mm。

步骤9：锯削凸件斜凸槽边开口多余部分，锉削加工，保证尺寸为17±0.02mm、角度为120°，与大平面垂直度为0.02mm。

步骤10：锉削凹件边框另两面，保证尺寸为60±0.06mm、35±0.02mm，与各相邻边的垂直度为0.02mm，大平面垂直度为0.02mm。

步骤11：钻Ø10.2mm孔并倒角，保证孔位置正确并与钻头轴线垂直。

步骤12：攻M12螺纹。

步骤13：锯削凹件凹槽的多余部分，以凸件来配作锉削加工凹槽，保证配合间隙。 步骤14：清理工件，打标记。

步骤15：打扫卫生，提交工件。

作业一

1. 什么是机械制造工艺过程？机械制造工艺过程主要包括哪些内容？

2. 什么是工序、工步？什么是工位、安装、走刀？

3. 什么是生产纲领，如何确定企业的生产纲领？

4. 什么是生产类型？如何划分生产类型？各生产类型各有什么工艺特点？

5. 工艺规程的作用有哪些？

6. 零件的结构工艺性分析：请指出下图零件结构不合理的原因并进行改正。

(b)

(c) (d)

(e) (f)

作业二

1. 什么是加工余量、工序余量和总余量？

2. 影响加工余量的因素有哪些？

3. 确定加工余量的方法有哪些？

4. 在镗床上镗削某主轴箱孔（参见下图）。镗孔分半精镗和精镗两个工序。已知半精镗工序的基本尺寸D1=Φ179.4，能达到9级精度（IT9），公差1.0T；精镗工序的基本尺寸为D2，精镗公称余量Z2=0.6，能达到6级精度（IT6），公差04.0T。

（1）按“入体原则”分别确定该主轴箱孔的半精镗和精镗工序的尺寸及偏差。

（2）试确定精镗工序的最大余量和最小余量是多少？

5. 有一小轴，毛坯为热轧棒料，大量生产的工艺路线为粗车—半精车—淬火—粗磨—精磨，外圆设计尺寸为 0013.030，已知各工序的加工余量和经济精度，试确定各工序尺寸及其偏差、毛坯尺寸及粗车余量，并填入下表（余量为双边余量）。

单位（mm）

工序名称 工序余量 经济精度 工序尺寸及偏差

精磨 0.1 0.013（IT6）

粗磨 0.4 0.033 (IT8)

半精车 1.1 0.084(IT10)

粗车 0.21(IT12)

毛坯尺寸 4(总余量) 1

6. 某一箱体（材料为HT200）的主轴孔设计尺寸为Φ120H7（+0.035）。大量生产的工艺路线为粗镗—半精镗—精镗—精密镗，已知各工序的加工余量和经济精度，试确定各工序尺寸及其偏差、毛坯尺寸及粗车余量，填入下表（余量为双边余量）。

模块二 典型零件的机械加工

项目二 阶梯轴零件加工

工作任务 按工艺完成图2-1所示阶梯轴加工。

图2-1

任务分析：轴类零件是机械结构中用于传递运动和动力的重要零件之一，其加工质量直接影响到机械的使用性能和运动精度。轴类零件的主要表面是外圆，车削是外圆加工的主要方法。

任务一：选择刀具、机床和安装方式

1、车刀类型与选用

（1）车刀的类型

车刀是金属切削加工中应用最广的一种刀具，它可在各种类型的车床上加工外圆、内孔、倒角、切槽与切断、车螺纹以及其它成形面。

按用途可大致分 ：

偏刀——如图a，用来车削外圆、台阶、端面。

弯头刀——如图b，用来车削外圆、端面、倒角。切断刀

（切槽刀）——如图c，用来切断工件或在工件上加工沟槽。

镗刀——如图d，用来加工内孔。

圆头刀——如图e，用来车削工件台阶处的圆角和圆弧槽。

螺纹车刀——如图f，用来车削螺纹。

除此之外，还有端面车刀、直头外圆车刀和成形车刀等等。

按材料分：

整体式高速钢车刀 硬质合金焊接式车刀

可转位车刀

（2）车刀几何角度的标注和工作角度

主偏角Кr。

副偏角Кr′。

前角γ0。

后角α0。

刃倾角λs。

副后角α0′。

（3）车刀的安装要求

１）车刀刀尖应与工件中心等高

２）刀杆偏斜对工作主、副偏角的影响。刀杆偏斜会使车刀的工作主偏角增大，工作副偏角减小。

3）车刀装夹在刀架上伸出部分应尽量短以增强其刚性

（4）车刀的材料及选用

１）高速钢：

是含有W、Mo、Cr、V等合金元素较多的合金工具钢

高速钢分类

普通高速钢

高性能高速钢

粉末冶金高速钢

涂层高速钢。

２）硬质合金

由硬度和熔点很高的碳化物（硬质相，如WC、TiC、TaC、NbC等）和金属（粘结相，如Co、Ni、Mo等）通过粉末冶金工艺制成的。