机械制造工艺学第五讲-典型零件加工及加工方法
机械制造工艺学车床所能加工的典型零件表面
机械制造工艺学车床所能加工的典型零件表面
1、圆锥面：车床可以加工出有多条斜面的圆锥面，以满足器件的密封需求。
2、圆柱面：车床可以加工出精密的圆柱面，以满足器件的连接需求。
3、无孔体零件：车床可以加工出各种各样的无孔体零件，用于装配机构以及加工零件的外形及尺寸要求。
4、内圆面：车床可以加工出内部各种圆形面，包括内部槽、内圆柱面、内轴承面等，以满足不同器件的安装需求。
5、放样圆弧面：车床可以加工出放样的直径圆弧面，以满足器件的精度要求。
6、圆柱锥面：车床可以加工出圆柱锥面的零件，用于装配各种复杂的构件。
7、圆锥孔：车床可以加工出有多条斜面的圆锥孔，以满足器件的安装需求。
8、齿轮的形面：车床可以加工出具有各种机器元件的齿轮，以满足机械传动的要求。
- 1 -。
机械制造工艺学课件
二、制定装配工艺规程的步骤
➢3．划分装配单元，确定装配顺序 无论那一级装配单元，都要选定某一零件或比它低一级 的装配单元作为装配基准件。
装配基准件通常应是产品的基体或主干零、部件。 基准件应有较大的体积和重量，有足够的支承面，以满 足陆续装入零、部件时的作业要求和稳定要求。
例如：床身零件是床身组件的装配基准零件；床身组件 是床身部件的装配基准组件；床身部件是机床产品的装配 基准部件。在划分装配单元，确定装配基准零件以后，即 可安排装配顺序，并以装配系统图的形式表示出来。具体 来说一般是先难后易、先内后外、先下后上，预处理工序 在前。图 5－7 表示卧式车床床身装配简图，图 5－8 表 示床身部件装配系统图。
零 件
机器
部部 件件
组套 件件
图5-2 机器装配系统示意图
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一、机器装配的基本概念
套件与组件
❖在一个基准零件上，装上一个或若干个零件就构成了一个 套件，它是最小的装配单元。每个套件只有一个基准零件， 它的作用是联接相关零件和确定各零件的相对位置。为形成 套件而进行的装配工作称为套装。 ❖套件可以是若干个零件永久性联接（焊接或铆接等）或是 连接在一个"基准零件"上少数零件的组合。套件组合后，可 能还要需要加工。为形成套件而进行的装配工作称为套装。
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二、制定装配工艺规程的步骤
➢4．编制装配工艺文件 单件小批生产时，通常只绘制装配系统图。装配时，按 产品装配图及装配系统图工作。 成批生产时，通常还制定部件、总装的装配工艺卡，写 明工序次序，简要工序内容，设备名称，工夹具名称与编 号，工人技术等级和时间定额等项。 在大批大量生产中，不仅要制定装配工艺卡，而且要制 定装配工序卡，以直接指导工人进行产品装配。 此外，还应按产品图样要求，制定装配检验及试验卡片。
典型零件机械加工工艺过程
典型零件机械加工工艺过程1轴类零件加工分析(1)轴类零件加工的工艺路线1)基本加工路线外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为四条。
①粗车—半精车—精车对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。
②粗车—半精车—粗磨—精磨对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时，其后续工序只能用磨削而采用的加工路线。
③粗车—半精车—精车—金刚石车对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因为有色金属一般比较软，容易堵塞沙粒间的空隙，因此其最终工序多用精车和金刚石车。
④粗车—半精—粗磨—精磨—光整加工对于黑色金属材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路线。
2)典型加工工艺路线轴类零件的主要加工表面是外圆表面，也还有常见的特特形表面，因此针对各种精度等级和表面粗糙度要求，按经济精度选择加工方法。
对普通精度的轴类零件加工，其典型的工艺路线如下：毛坯及其热处理—预加工—车削外圆—铣键槽—（花键槽、沟槽）—热处理—磨削—终检。
(1)轴类零件的预加工轴类零件的预加工是指加工的准备工序，即车削外圆之前的工艺。
校直毛坯在制造、运输和保管过程中，常会发生弯曲变形，为保证加工余量的均匀及装夹可靠，一般冷态下在各种压力机或校值机上进行校值，(2)轴类零件加工的定位基准和装夹1）以工件的中心孔定位在轴的加工中，零件各外圆表面，锥孔、螺纹表面的同轴度，端面对旋转轴线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，若用两中心孔定位，符合基准重合的原则。
中心孔不仅是车削时的定为基准，也是其它加工工序的定位基准和检验基准，又符合基准统一原则。
当采用两中心孔定位时，还能够最大限度地在一次装夹中加工出多个外圆和端面。
2）以外圆和中心孔作为定位基准（一夹一顶）用两中心孔定位虽然定心精度高，但刚性差，尤其是加工较重的工件时不够稳固，切削用量也不能太大。
第五讲内外径零件的复合循环(G71 G70)
数控车削技术
• • • • • • • • • • • 工步三：手动钻中心孔，手动钻φ 18孔。 工步四：粗、精加工内圆轮廓至要求 T0202; M03S1200; G00X18.Z2.; G71U2.R0.5; G71P170Q210U-0.5W0.2F0.2; N170G41G00X44.S1500; G01Z0F0.1; G03X22.Z-19.05R22.; G01Z-35.;
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数控车削技术
• 如图所示，毛坯为φ 55mm×80mm的棒料，材料为45# 钢，要求编制数控加工程序并完成零件的加工。
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数控车削技术
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数控车削技术
（2）工艺路线和参考程序如下： 工步一：夹φ 55毛坯伸出长60mm，车端面。 O0034 T0101; M03S1500; G00X85.Z10.; G94X-1.Z0F0.1; 工步二：用35°菱形刀粗、精加工外圆轮廓至尺寸要求 S1200 G73U12.W0.5R6; G73P60Q100U0.5W0.1F0.2; N60G00X50.S1500;
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指令功能： 切除棒料毛坯大部分加 工余量，切削是沿平行Z轴方向进行。
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G71指令使用注意事项：
①G71指令下面第一句指令，即P行指令，只能采用G00， G01指令，而且只包含X坐标指令。 ②G71可用于外径的轴向粗车，也可用于内径的轴向粗车。 ③零件轮廓要符合X轴、Z轴方向单调增大或者单调减少。 ④ns-nf程序段中，不能调用子程序。 ⑤ ns-nf程序段中制定的G96、G97及T、F、S对车削循环 均无效，而在G71指令中，或者之前的程序段里制定的这 些功能有效。
机械制造工艺学5
ydj
Fy kdj
y jj
Fy k jj
yg
Fy kg
1 1 1＋1 1 kxt k jc kdj k jj kg
工艺系统刚度分析
1 1 1＋1 1 kxt k jc kdj k jj kg
公式分析：刚度低的环节对总刚的贡献最大。 欲提高工艺系统的总刚度，应从刚度最低的环节出 发。工艺系统受力变形对加工精度的影响分析，也 应以此为原则。
刨削
车削
负刚度对加工质量不利，应尽量避免。
工艺系统的总变形
工艺系统是由机床、刀具、夹具和工件四者组成的 一个整体。
在切削力作用下，各部分都将发生变形。将各部分
在同一处的法向变形叠加，即得到工艺系统的总变
形。
yxt y jc ydj y jj yg
根据上述定义，有
y jc
Fy k jc
4 减少导轨误差的措施
（1）在机床安装时要有良好的基础，必须进行严 格的测量和校正；
（2）在机床使用期间应定期复校和调整，以减小 机床导轨的扭曲变形；
（3）加强机床的日常保养和维护，保持机床的清 洁，运动部件要经常加油润滑。
(三)、机床传动误差
1）机床传动误差： 螺纹加工或用展成法加工齿轮时，必须保证
基本形式：径向圆跳动、端面圆跳动、角度摆动
径向圆跳动：影响圆柱面的精度
交点位置 固定不变
端面圆跳动：影响端面形状和轴向尺寸精度；加工 螺纹时，影响螺距精度
角度摆动：影响圆柱面与端面加工精度
实际的主轴回转误差是这三种误差的综合，周期性 的合成运动。
2、主轴回转误差的影响因素
主轴误差、轴承误差、轴承间隙、轴承与孔的配合、 主轴系统的径向不等刚度、热变形（润滑、冷却）
典型轴类零件的加工工艺
典型轴类零件的加工工艺典型轴类零件的加工工艺设计能通过运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到实践知识，正确的解决一个零件在加工过程中的定位.夹紧以及工艺路线安排.工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量本文选择了轴的加工工艺设计这一课题，主要阐述了对轴类零件的加工工艺过程,主要表现在从毛坯到成品的的过程它分为零件的热处理,大部分采用的是常见的四把火和调制处理.对典型的轴比如机床主轴、汽车半轴、内燃机曲轴、阶梯轴和CA6140主轴的热处理和加工工艺都有很明确的方案及选材。
对轴的加工工艺流程分为:下料→锻造→正火→机械加工→调质→粗车—半精车—精车—粗磨—精磨—光整加工—终检。
对工件的装夹都采取一次性装夹满足基准重合和基准统一或者互为基准。
对不同的工件采取的加工工艺有所不同。
以上此法操作简便、工效提高、节省材料，能保证加工精度。
对它的工艺性能也有明显的提高和使用寿命长等优点。
关键词：热处理工艺轴加工工艺轴的装夹定位Through the use of machinery manufacturing technology courses in basic theory and practice in the production of learned practical knowledge, the correct solution to a part in the positioning process. Clamping and routing process. Process to determine issues such as size, to ensure that the processing of parts qualityThis article has chosen the design process of the axis of the subject, the main shaft of the machining process, mainly in the finished product from rough to divide it into parts of the process of heat treatment, most commonly used is the four - to deal with fire and modulation. For example, a typical machine tool spindle axis, automotive axle, the internal combustion engine crankshaft, stepped shaft and spindle CA6140 process of heat treatment and processing of the program are very clear and material selection.Processing process of the axis is divided into: forging → → Cutting machining normalizing → → → Rough quenched - semi-refined car - Finish - coarse grinding - Grinding - Finishing - the end of the seizure. Clamping of the work piece clamping has been taken to meet the benchmark one-time overlap and complement each other or to benchmark thebenchmark reunification. Different parts of the process taken to be different. Above this method is simple, to improve work efficiency, saving materials, can guarantee the processing precision. The performance of its technology has improved and the advantages of long life.Key words: heat treatment process processing shaft axis positioning of the clamping目录第一章前言 (1)第二章轴类零件的分类和技术要求 (2)第一节轴类零件的功用与结构特点 (2)第二节主要技术要求 (3)第三节轴类零件的材料和毛坯 (3)第四节轴类零件的预加工 (4)第三章典型主轴类零件加工工艺分析 (5)第一节轴类零件加工的工艺路线 (5)第二节轴类零件加工的定位基准和装夹 (5)第四章轴类零件选材及工艺设计 (7)第一节机床主轴 (7)第二节汽车半轴 (9)第三节内燃机曲轴 (10)第四节阶梯轴的加工工艺过程 (10)第五节CA6140主轴加工工艺过程 (11)第五章检验 (17)第一节加工中的检验 (17)第二节加工后的检验 (17)结束语 (18)谢辞 (19)参考文献 (20)［1］邱宣怀.机械设计[M].北京:高等教育出版社,1997.. (20)［2］范文慧谭建荣.基于图形单元技术的轴类零件的设计[J].机械设计2001 (20)［3］西北工业大学机械原理及机械零件教研室．机械原理［M］.北京：高等教育出版社，１９８７. 20 ［4］机械设计手册编委会．机械设计册[M]．北京：接写工业出版社2004 (20)第一章前言在机床、汽车、拖拉机等制造工业中，轴类零件是另一类用量很大，且占有相当重要地位的结构件。
机械制造工艺学PPT课件
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5.2.3 工艺规程设计的步骤
工艺规程设计所需的原始资料：
（1）产品装配图、零件图；
（2）产品验收质量标准；
（3）产品的生产纲领及生产批量；
（4）毛坯材料与毛坯生产条件；
（5）制造厂的生产条件，包括机床设备、工艺装备的规
格性能及使用状况，工人技术水平以及自制工艺装
备能力、能源状况等资料；
③ 展成法(范成法)
利用刀具和工件作展成运动时，刀刃在被加工表面上的包络面形成 成形 表面。
形状精度主要取决于机床展成运动的传动链精度与刀具的制造精度
举例：齿轮加工。
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5.3.3 定位基准的选择
定位基准选择得正确与否是关系到工艺路线和夹具结构设计是否合理 的主要因素之一，并将影响工件的加工精度、生产率和加工成本。
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(5)工位
工件在一次安装中，在机床上占据每一个位置所连续完 成的那部分工序。
为了减少工件的安装次数, 提高生产效率，常采用多 工位夹具或多轴（或多工 位）机床，使工件在一次 安装后先后经过若干个不 同位置顺次进行加工。
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10
工序、安装、工位、工步和走刀之间的关系如下：
机械制造工艺学
授课教师：杨 军
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1
第5章 机械加工工艺规程的制定
5.1 零件制造的工艺过程 5.1.1 生产过程
生产过程：
制造机器或零部件所经历的劳动过程（相互关联） 的总和。
包括 产品设计、生产准备、原材料的运输和保管、 毛坯制造、机械加工、热处理、装配和调试、检验和试 车、喷漆和包装等子过程。
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《机械制造工艺学(第三版)》模块五 典型零件的加工工艺分析
任务1 轴类零件的加工工艺分析
任务实施
3. 材料选取 该传动轴为小批量生产, 材料为45 钢, 形状简单, 精度要求中等, 各段轴颈直径 尺寸相差较大, 因此选用锻件毛坯。
4. 划分加工阶段 (1) 粗加工阶段 车端面, 钻中心孔, 粗车各处外圆。 (2) 半精加工阶段 半精车各处外圆, 车螺纹, 铣键槽等。 (3) 精加工阶段 修研中心孔, 粗、精磨各处外圆。
二、套类零件的材料及毛坯 套类零件一般用钢、铸铁、青铜、黄铜等材料制成, 材料的选择主要取决于工
作条件。套类零件的毛坯类型与所用材料、结构形状和尺寸大小有关, 常采用型材、 锻件或铸件。毛坯孔直径小于20mm 时, 大多选用棒料; 孔径较大、长度较长的零 件常用无缝钢管或带孔的铸、锻件。
任务2 套类零件的加工工艺分析
任务2 套类零件的加工工艺分析
相关知识
任务2 套类零件的加工工艺分析
任务2 套类零件的加工工艺分析
相关知识 3. 套类零件在加工时应注意的问题
套类零件的主要加工方法是车削和磨削, 加工的表面大多是具有同一回转轴线 的内孔、外圆和端面, 在一次装夹中完成加工, 容易保证内外表面的同轴度、端面 对轴线的垂直度以及外圆、端面对轴线的圆跳动要求。对于精度要求较高的套类 零件, 可在粗车或半精车后,以外圆和内孔互为基准反复磨削, 满足其同轴度、垂直 度和圆跳动的要求。
7. 传动轴加工工艺 综合上述分析, 传动轴的加工工艺为锻造毛坯→热处理(退火)→粗车→半精车 →车螺纹→铣键槽→热处理(淬火后高温回火)→粗磨→精磨。
任务1 轴类零件的加工工艺分析
任务实施 8. 传动轴的加工工艺过程
任务1 轴类零件的加工工艺分析
任务实施 8. 传动轴的加工工艺过程
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加工设备
卧式车床 C620 B 仿形车床 CE7120 专用深孔钻床
9
仿形车小端各部
10
钻深孔
11
车小端内锥孔（配1：20锥堵）
卧式车床 C620 B
9
3.1 轴类零件加工
3.1.2 CA6140车床主轴的加工工艺
序 号 工序名称 车大端锥孔（配Morse No.6锥堵）；车前端圆 锥面及端面 工序简图 加工设备
12
卧式车床 C620 B
13
钻大端端面各孔
钻模，Z55钻床
14
热处理
高频淬火f90g6mm，短 锥及Morse No.6锥孔， HRC45～50
15 16
精车各外圆并车槽 粗磨外圆二段
数控车床 CSK6163
万能外圆磨床M1432
10
3.1 轴类零件加工
3.1.2 CA6140车床主轴的加工工艺
5
3.1 轴类零件加工
3.1.1 概述
轴类零件应根据不同工作条件和使用要求选用不同的材料和不 同的热处理，以获得一定的强度、韧性和耐磨性。
一般轴类零件的材料常用45号钢。对于中等精度而转速较高的 轴，可选用40Cr等合金结构钢。轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn可制造 较高精度的轴。对于高转速、重载荷等条件下工作的轴，可选用 20CrMnTi、20Mn2B等低碳合金钢或38CrMoAl中碳合金渗氮钢。。 轴类零件最常用的毛坯有圆棒料和锻件，只有某些大型、结构 复杂的轴使用铸件。 轴的质量除与所选钢材种类有关外，还与毛坯形式及热处理有 关。凡精度要求较高的轴，常在粗加工后、淬火前安排调质处理。 轴类零件的最终热处理，一般包括局部淬火后回火、渗碳淬火、氮 化等。
序 号 17 工序名称 粗磨Morse No.6锥孔 工序简图 加工设备 内圆磨床M2120
18 19
粗精铣花键 铣键槽 车大端内侧面及三段螺纹（配 螺母） 粗精磨各外圆及E、F两端面
花键铣床YB6016 铣床X52 卧式车床 CA6140 万能外圆磨床M1432A
20 21
11
3.1 轴类零件加工
6
3.1 轴类零件加工
3.1.2 CA6140车床主轴的加工工艺
主轴的支承轴颈、配合轴颈、锥孔、前端圆锥面及端面、锁紧螺母的螺纹等 表面要求较高，是轴的主要加工表面。其中，支承轴颈本身的尺寸精度、几何形 状精度、相互位置精度以及表面粗糙度要求更高，这是主轴加工中的主要矛盾。
7
3.1 轴类零件加工
3.1 轴类零件加工
3.1.2 CA6140车床主轴的加工工艺
3）热处理工序的安排 （1）毛坯热处理：主轴锻造后安排正火或退火。 （2）预备热处理：通常采用调质或正火处理，安排在粗加工后。 （3）最终热处理：包括局部淬火后回火、渗碳淬火和氮化等。最 终热处理视主轴材料而异，一般安排在精加工前进行。 （4）定性处理：对于精密主轴，在淬火后还要进行定性处理。定 性处理一般采用冰冷处理。 4）工序安排顺序 一般主轴加工工序的安排可归纳为：备料→锻造毛坯→正火→车 端面打中心孔→粗车→调质→半精车→精车→表面淬火→粗、精磨外 圆表面→磨内锥孔。但在具体安排工序时，还应注意以下几点。 （1）基准先行。 （2）深孔加工：应安排在调质以后进行。 （3）外圆表面的加工顺序：先加工大直径外圆，然后再加工小直 径外圆。 （4）次要表面加工顺序：次要表面的加工穿插在各个加工阶段。
3.1.2 CA6140车床主轴的加工工艺
序 号 22 工序名称 粗精磨圆锥面 工序简图 加工设备 专用组合磨床
23 24
精磨Morse No.6内锥孔 检查 按图样技术要求项目检查
主轴锥孔磨床
12
3.1 轴类零件加工
3.1.2 CA6140车床主轴的加工工艺
在拟定主轴零件加工工艺过程时，应考虑下列共性问题。 1）加工阶段的划分 主轴加工通常以主要表面加工为主线，划分为三个阶段：粗加工阶 段，包括粗车各挡外圆、钻中心通孔等；半精加工阶段，包括半精车各 挡外圆及两端锥孔、精镗中心通孔等；精加工阶段，包括粗、精磨各挡 外圆或锥孔，其他次要表面适当穿插在各个阶段进行。各阶段的划分大 致以热处理为界。一般精度的主轴，精磨为最终工序。对于精密主轴， 还应有光整加工阶段。 2）定位基准的加工选择 轴类零件加工的定位基准，最常用的为两顶尖孔。采用两中心孔作 为定位基准，能最大限度地在一次安装中加工出多个外圆，且位置精度 易于保证，又符合基准统一原则。 CA6140车床主轴属于空心主轴，在其加工过程中，作为定位基准 的中心孔将因钻出通孔而消失，因此必须交替使用中心孔和外圆表面作 为定位基面。为了在通孔加工以后还能使用中心孔作为定位基准，一般 13 都采用带中心孔的锥堵或锥套心轴
第 3 章 典型零件加工与加工方法
1
内容提纲
3.1 3.2 3.3
轴类零件加工
圆柱齿轮加工 箱体加工
2
3.1 轴类零件加工
3.1.1 概述
轴类零件是各种机器中常见的典型零件之一，其主要功用是支 承传动零部件（齿轮、皮带轮、离合器等）、传递扭矩和承受载荷。 根据其形状结构特点可分为光轴、空心轴、半轴、阶梯轴、花键轴、 十字轴、偏心轴、曲轴和凸轮轴等。
3.1.2 CA6140车床主轴的加工工艺
序 号 1 2
工序名称 备料 精锻
工序简图
加工设备
立式精锻机
3
4
热处理
铬头
正火
5
铣端面和钻中心孔
专用机床
6
荒车
车各外圆面
卧式车床
8
3.1 轴类零件加工
3.1.2 CA6140车床主轴的加工工艺
序 号
7 8
工序名称
热处理 车大端各部
工序简图ห้องสมุดไป่ตู้
调质220～240HBS
3
3.1 轴类零件加工
3.1.1 概述
轴类零件的技术要求是根据其主要功用和工作条件制定的，下面以 CA6140型车床主轴为例进行分析。
4
3.1 轴类零件加工
3.1.1 概述 轴类零件的技术要求：
（ 1）尺寸精度。轴的支承轴颈、配合轴颈是轴类零件的主要表 面，它影响轴的旋转精度与工作状态。支承轴颈和配合轴颈的尺寸精 度通常为IT6～9级公差，特别精密的轴颈为IT5级，甚至更高。 （2）几何形状精度。轴的形状精度主要指圆度、圆柱度，一般 应限制在直径公差范围内。对支承轴颈、配合轴颈来说，圆度、圆柱 度公差一般为6～9级形状公差。 （3）相互位置精度。轴的位置精度的基本要求是保证配合轴颈 相对支承轴颈的同轴度、径向圆跳动，以及定位端面与轴心线的垂直 度，一般为5～10级位置公差。 （4）表面粗糙度。轴的表面大都有粗糙度的要求。