第十四章汽車典型零件加工與技術分析學習目標第一節 軸類零件的加工與技術分析第二節 箱體零件加工與技術分析第三節 套筒零件加工與技術分析第四節 圓柱齒輪加工與技術分析學習目標學習目標①了解典型零件的功用及結構特點；②掌握典型零件加工的工藝范圍及加工特點；③能按圖紙要求獨立加工機械小零件，具有一定的加工基本技能。返回第一節軸類零件的加工與技術分析一、軸類零件的功能和結構特點軸類零件是機械零件中的關鍵零件之一，主要用以傳遞旋轉運動和扭矩，支撐傳動零件并承受載荷，而且是保證軸上零件回轉精度的基礎。軸類零件是回轉體零件，一般來說其長度大于直徑。軸類零件的主要加工表面是內、外旋轉表面，次要表面有鍵槽、花鍵、螺紋和橫向孔等。軸類零件按結構形狀可分為光軸、階梯軸、空心軸和異形軸（如曲軸、凸輪軸、偏心軸等）。軸類零件按其長徑比（l/d）又可分為剛性軸（l/d≤12）和撓性軸（l/d＞12）。其中，以剛性光軸和階梯軸工藝性較好。下一頁

返回第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回二、軸類零件的技術要求軸類零件的技術要求主要包括以下幾個方面。(1)尺寸精度：包括直徑尺寸精度和長度尺寸精度。精密軸頸為IT5級，重要軸頸為IT6～IT8級，一般軸頸為IT9級。軸向尺寸一般要求較低。(2)位置精度：主要指裝配傳動件的軸頸相對于支撐軸頸的同軸度及端面對軸心線的垂直度等。通常用徑向圓跳動來標注，普通精度軸的徑向圓跳動為0.01～0.03mm，高精度的軸徑向圓跳動通常為0.005～0.01mm。第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回(3)形狀精度：主要指軸頸的圓度、圓柱度，一般應符合包容原則（即形狀誤差包容在直徑公差范圍內）。當形狀精度要求較高時，零件圖上應單獨標注出規定允許的偏差。(4)表面粗糙度：軸類零件的表面粗糙度和尺寸精度應與表面工作要求相適應。通常支撐軸頸的表面粗糙度值Ra＝3.2～0.4μｍ，配合軸頸的表面粗糙度值Ra＝0.8～0.1μｍ。第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回三、軸類零件的材料與熱處理軸類零件應根據不同的工作情況，選擇不同的材料和熱處理規范。一般軸類零件常用中碳鋼，如45鋼，經正火、調質及部分表面淬火等熱處理，得到所要求的強度、韌性和硬度。對中等精度而轉速較高的軸類零件，一般選用合金鋼（如40Cr等），經過調質和表面淬火處理，使其具有較高

的綜合力學性能。對在高轉速、重載荷等條件下工作的軸類零件，可選用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼，經滲碳淬火處理后，具有很高的表面硬度，心部則獲得較高的強度和韌性。對高精度和高轉速的軸，可選用38CrMoAl鋼，其熱處理變形較小，經調質和表面滲氮處理，達到很高的心部強度和表面硬度，從而獲得優良的耐磨性和耐疲勞性。第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回四、軸類零件的毛坯軸類領件的毛坯常采用棒料、鍛件和鑄件等毛坯形式。一般光軸或外圓直徑相差不大的階梯軸采用棒料；對外圓直徑相差較大或較重要的軸常采用鍛件；對某些大型的或結構復雜的軸（如曲軸）可采用鑄件。第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回五、軸類零件加工實例下面分析車床主軸加工工藝（圖14-1所示為CA6140車床的主軸簡圖）。1.車床主軸技術條件分析主軸的支撐軸頸是主軸的裝配基準，它的制造精度直接影響主軸的回轉精度，主軸上各重要表面均以支軸承頸為設計基準，有嚴格的位置要求。支撐軸頸為了使軸承內圈能滿足軸承間隙的調整，故采用錐面結構。軸承內圈是薄壁零件，裝配時軸頸上的形狀誤差會反映到內圈的滾道上，影響主軸回轉精度，故必須涂色檢查接觸面積，嚴格控制軸頸形狀誤差。第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回2.主軸工作表面的技術要求車床主軸錐孔是用來安裝頂尖或刀具錐柄的，前端圓錐面和端面是安裝卡盤或花盤的。這些安裝夾具或刀具的定心表面均是主軸的工作表面。對于它們的要求有：內外錐面的尺寸精度、形狀精度、表面粗糙度和接觸精度；定心表面相對于支撐軸頸Ａ—Ｂ軸心線的同軸度、定位端面Ｄ相對于支撐軸頸Ａ—Ｂ軸心線的跳動等。它們的誤差會造成夾具或刀具的安裝誤差，從而影響工件的加工精度。圖14-2表示不同情況下安裝誤差的影響。第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回·

當主軸軸端外錐相對于支撐軸頸不同軸時（如圖14-2(a)

所示），會使卡盤產生安裝偏心。主軸的莫氏錐度相對于支撐軸頸表面的同軸度誤差也會使前后頂尖形成的軸心線與實際的回轉軸心線偏離（如圖14-2(b)所示）。此外主軸

端部定心表面軸心線對支撐軸頸表面的軸心線傾斜，會造成安裝在定心表面上的夾具及工件或刀具和回轉中心不同軸，而且離軸端愈遠，同軸度誤差值愈大（如圖14-2(c)所示）。因此在機床精度檢驗標準中，規定了近主軸端部和離軸端300mm處的圓跳動誤差。第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回3.空套齒輪軸頸的技術要求空套齒輪軸頸是主軸與齒輪孔相配合的表面，它對支軸承頸

應有一定的同軸度要求，否則會引起主軸傳動齒輪嚙合不良。當主軸轉速很高時，還會產生震動和噪聲，使工件外圓產生振紋，尤其在精車時，這種影響更為明顯。空套齒輪軸頸對支軸承頸Ａ—Ｂ的徑向跳動允差為

0.015mm。第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回4.螺紋的技術要求主軸上的螺紋一般用來固定零件或調整軸承間隙。螺紋的精度要求是限制壓緊螺母端面跳動量所必須的。如果壓緊螺母端面跳動量過大，在壓緊滾動軸承的過程中，會造成軸承內環軸心線的傾斜，引起主軸的徑向跳動（在一定條件下，甚至會使主軸產生彎曲變形），不但影響加工精度，而且影響軸承的使用壽命。因此主軸螺紋的精度一般為６ｈ；其軸心線與支撐軸頸軸心線Ａ—Ｂ的同軸度誤差為Φ0.025mm。第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回5.主軸各表面的表面質量要求所有機床主軸的支撐軸頸表面、工作表面及其他配合表面都受到不同程度的摩擦作用。在滑動軸承配合中，軸頸與軸瓦發生摩擦，要求軸頸表面有較高的耐磨性。在采用滾動軸承時摩擦轉移給軸承環和滾動體，軸頸可以不要求很高的耐磨性，但仍要求適當地提高其硬度，以改善它的裝配工藝性和裝配精度。定心表面（內外錐面、圓柱面、法蘭圓錐等）因相配件（頂尖、卡盤等）需經常拆卸，表面容易產生碰傷和拉毛，影響接觸精度，所以也必須有一定的耐磨性。當表面硬度

HRC45以上時，拉毛現象可大大改善。主軸表面的粗糙度Ra值在0.8~0.2μm之間。第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回6.車床主軸的機械加工工藝過程經過對車床主軸結構特點、技術條件的分析，即可根據生產批量、設備條件等編制主軸的工藝規程。編制過程中應著重考慮主要表面（如支撐軸頸、錐孔、短錐及端面等）和加工比較困難的表面（如深孔）的工藝措施。從而正確地選擇定位基準，合理安排工序。CA6140車床主軸成批生產的工藝過程見表14-1。第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回7.車床主軸加工工藝過程分析1)主軸毛坯的制造方法毛坯的制造方法根據使用要求和生產類型而定。毛坯形式有棒料和鍛件兩種。前者適于單件小批生產，尤其適用于光滑軸和外圓直徑相差不大的階梯軸，對于直徑較大的階梯軸則往往采用鍛件。鍛件還可獲得較高的抗拉、抗彎和抗扭強度。單件小批生產一般采用自由鍛件，批量生產則采用模鍛件，大批量生產時若采用帶有貫穿孔的無縫鋼管毛坯，能極大節省材料和機械加工量。2)主軸的材料和熱處理主軸常用材料及熱處理見表14-2。45鋼是普通機床主軸的常用材料，淬透性比合金鋼差，淬火后變形較大，加工后尺寸穩定性也較差，要求較高的主軸則采用合金鋼材料為宜。第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回選擇合適的材料并在整個加工過程中安排足夠和合理的熱處理工序，對于保證主軸的力學性能、精度要求和改善其切削加工性能非常重要。車床主軸的熱處理主要包括以下內容。(1)毛坯熱處理。車床主軸的毛坯熱處理一般采用正火，其目的是消除鍛造應力，細化晶粒，并使金屬組織均勻，以利于切削加工。(2)預備熱處理。在粗加工之后半精加工之前，安排調質處理，目的是獲得均勻細密的回火索氏體組織，提高其綜合力學性能。同時，細密的索氏體金相組織有利于零件精加工后獲得光潔的

表面。(3)最終熱處理。主軸的某些重要表面（如Φ90g5軸頸、錐

孔及外錐等）需經高頻淬火。最終熱處理一般安排在半精加工之后，精加工之前，局部淬火產生的變形在最終精加工時得以糾正。第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回精密度要求高的主軸，在淬火回火后還要進行定性處理。定

性處理的目的是消除加工的內應力，提高主軸的尺寸穩定性，使它能長期保持精度。定性處理是在精加工之后進行的，如

低溫人工時效或水冷處理。熱處理次數的多少，決定于主軸的精度要求、經濟性以及熱處理效果。CA6140車床主軸一般經過正火、調質和表

面局部淬火三個熱處理工序，無需進行定性處理。第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回3)加工階段的劃分主軸加工過程中的各加工工序和熱處理工序均會不同程度地產生加工誤差和應力。為了保證加工質量，穩定加工精度，

CA6140車床主軸加工基本上劃分為下列三個階段。(1)粗加工階段。①毛坯處理：毛坯備料、鍛造和正火（工序1～

3）。②粗加工：鋸去多余部分，銑端面、鉆中心孔和粗車外圓等（工序4～

5）。這一階段的主要目的是：用大的切削用量切除大部分余量，把毛坯加工到接近工件的最終形狀和尺寸，只留下少量的加工余量。通過這階段還可以及時發現鍛件裂紋等缺陷，采取相應措施。第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回(2)半精加工階段。①半精加工前熱處理：對于45鋼一般采用調質處理，達到

220～

240HBS（工序6

）。②半精加工：車工藝錐面（定位錐孔）、半精車外圓端面和鉆深孔等（工序7～

12）。這個階段的主要目的是：為精加工作好準備，尤其為精加工作好基面準備。對于一些要求不高的表面，如大端端面各孔，在這個階段加工到圖樣規定的要求。第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回(3)精加工階段。①精加工前熱處理：局部高頻淬火（工序13）。②精加工前各種加工：粗磨定位錐面、粗磨外圓、銑鍵槽和花鍵槽，以及車螺紋等（工序14～

19）。③精加工：精磨外圓和兩處1∶12外錐面及莫氏6號內錐孔，從而保證主軸最重要表面的精度（工序20～

23）。這一階段的目的是把各表面都加工到圖樣規定的要求。由此可見，整個主軸加工的工藝過程，就是以主要表面（支撐軸頸、錐孔）的粗加工、半精加工和精加工為主，適當插入其他表面的加工工序。這就說明，加工階段的劃分起主導作用的是工件的精度要求。對于一般精度的機床主軸，精磨是最終機械加工工序。對精密機床的主軸，還要增加光整加工階段，以求獲得更高的尺寸精度和更低的表面粗糙度。第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回4)工序順序的安排由表14-1可見，主軸的工藝路線安排如下：毛坯制造—正

火—車端面鉆中心孔—粗車—調質—半精車—表面淬火—粗、精磨外圓—粗、精磨圓錐面—磨錐孔。軸類零件各表面的加工順序，與定位基準的轉換有關，即先行工序必須為后續工序準備好定位基準。粗、精基準選定后，加工順序也即排定。第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回在安排工序順序時，還應注意下面幾點。①外圓加工順序安排要照顧主軸本身的剛度，應先加工大直徑后再加工小直徑，以免一開始就降低主軸剛度。②就基準統一而言，希望始終以頂尖孔定位，避免使用錐堵，則深孔加工應安排在最后。但深孔加工是粗加工工序，要切除大量金屬，加工過程中會引起主軸變形，所以最好在粗車外圓之后就把深孔加工出來。第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回③花鍵和鍵槽加工應安排在精車之后，粗磨之前。如在精車之前就銑出鍵槽，將會造成斷續車削，既影響質量又易損

壞刀具，而且也難以控制鍵槽的尺寸精度。但這些表面也不宜安排在主要表面最終加工工序之后進行，以防在反復運輸中，碰傷主要表面。④因主軸的螺紋對支撐軸頸有一定的同軸度要求，故放在淬火之后的精加工階段進行以免受半精加工所產生的應力以及熱處理變形的影響。⑤主軸系加工要求很高的零件，需安排多次檢驗工序。檢驗工序一般安排在各加工階段前后，以及重要工序前后和花費工時較多的工序前后，總檢驗則放在最后。必要時，還應

安排探傷工序。第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回5)定位基準的選擇以兩頂尖孔作為軸類零件的定位基準，既符合基準重合原則，又能使基準統一。所以，只要有可能，就盡量采用頂尖孔作為定位基準。表14-1所列工序中的粗車、半精車、精車、粗磨、精磨各外圓表面和端面、銑花鍵和車螺紋等工序，都是以頂尖孔作為定位基準的。兩頂尖孔的質量好壞，對加工精度影響很大，應盡量做到兩頂尖孔軸線重合、頂尖接觸面積大、表面粗糙度低。否則，將會因工件與頂尖間的接觸剛度變化而產生加工誤差。因此注意保持兩頂尖孔的質量，是軸類零件加工的關鍵問題之一。深孔加工后，因頂尖孔所處的實體材料已不復存在，所以采用帶頂尖孔的錐堵作為定位基準。第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回·

為了保證支撐軸頸與兩端錐孔的同軸度要求，需要應用互為基準原則。例如CA6140主軸的車小端1∶20錐孔和大端莫氏6號內錐孔時（表14-1中工序10、11），用的是與前支撐軸頸相鄰而又是用同一基準加工出來的外圓柱表面為定位基面（直接用前支撐軸頸作為定位基準當然更好，但由于軸頸有錐度，在制造托架時會增加困難）；工序14精車各外圓包括支撐軸頸的1∶12錐度時，即是以上述前后錐孔內所配錐堵的頂尖孔作為定位基準面；在工序16粗磨莫氏6號內錐孔時，

又是以兩圓柱表面為定位基準面，這就符合互為基準原則；

在工序21和22中，粗精磨兩個支撐軸頸的1∶12錐度時，再次以粗磨后的錐孔所配錐堵的頂尖孔為定位基準；在工序23中，最后精磨莫氏6號內錐孔時，直接以精磨后的前

支撐軸頸和另一圓柱面為基準面，基準再一次轉換。隨著基準的不斷轉換，定位精度不斷提高。第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回轉換過程就是提高過程，使加工過程有一次比一次精度更高的定位基準面。基準轉換次數的多少，要根據加工精度要求而定。在精磨莫氏6號內錐孔的定位方法中，采用了專用夾具，機床主軸僅起傳遞扭矩的作用，排除了主軸組件本身的回轉誤差，因此提高了加工精度。第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回精加工主軸外圓表面也可用外圓表面本身來定位，既在安裝工件時以支撐軸頸表面本身找正。如圖14-3所示，外圓表面找正是采用一種可拆卸的軸套心軸，心軸依靠螺母４和墊圈３壓緊在主軸的兩端面上。心軸兩端有中心孔，主軸靠心軸中心孔安裝在機床的前后頂尖上。以支撐軸頸表面找正時，適當敲動工作，使支撐軸頸的徑向圓跳動在規定的范圍內（心軸和主軸靠端面上的摩擦力結合在一起，主軸和錐套并不緊配，留有間隙，允許微量調整），然后進行加工。用這種定位方法，只需要準備幾套心軸，因此簡化了工藝裝備，節省了修正中心孔工序，并可在一次安裝中磨出全部外圓。第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回8.軸類零件的檢驗軸類零件在加工過程中和加工完以后都要按工藝規程的技術要求進行檢驗。檢驗的項目包括表面粗糙度、硬度、尺寸精度、表面形狀精度和相對位置精度。1)表面粗糙度和硬度的檢驗硬度是在熱處理之后用硬度計抽檢。表面粗糙度一般用樣塊比較法檢驗，對于精密零件可采用干涉顯微鏡進行測量。2)精度檢驗精度檢驗應按一定順序進行，先檢驗形狀精度，然后檢驗尺寸精度，最后檢驗位置精度。這樣可以判明和排除不同性質誤差之間對測量精度的干擾。第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回(1)形狀精度檢驗。車床主軸的形狀誤差主要是指圓度誤差和圓柱度誤差。圓度誤差為軸的同一截面內最大直徑與最小直徑之差。一般用千分尺按照測量直徑的方法即可檢測。精度高的軸需用比較儀檢驗。圓柱度誤差是指同一軸向剖面內最大直徑與最小直徑之差，同樣可用千分尺檢測。彎曲度可以用千分表檢驗，把工件放在平板上，工件轉動一周，千分表讀數的最大變動量就是彎曲誤差值。第一節軸類零件的加工與技術分析上一頁下一頁返回(2)尺寸精確檢驗。在單件小批生產中，軸的直徑一般用外徑千分尺檢驗。精度較高（公差值小于0.01mm）時，可用杠桿卡規測量。臺肩長度可用游標卡尺、深度游標卡尺和深度千分尺檢驗。大批量生產中，為了提高生產效率常采用極限卡規檢測軸的直徑。長度不大而精度又高的工件，也可用比較儀檢驗。(3)位置精度檢驗。為提高檢驗精度和縮短檢驗時間，位置精度檢驗多采用專用檢具，如圖14-4所示。檢驗時，將主軸的兩支撐軸頸放在同一平板上的兩個Ｖ型架上，并在軸的一端用擋鐵、鋼球和工藝錐堵擋住，限制主軸沿軸向穩動。兩個Ｖ型架中有一個的高度是可調的。測量時先用千分表調整軸的中心線，使它與測量平面平行。平板的傾斜角一般是15°，使工件軸端靠自重壓向鋼球。第一節軸類零件的加工與技術分析在主軸前錐孔中插入檢驗心棒，按測量要求放置千分表，用手輕輕轉動主軸，從千分表讀數的變化即可測量各項誤差，包括錐孔及有關表面相對支撐軸頸的徑向跳動和端面跳動。錐孔的接觸精度用專用錐度量規涂色檢驗，要求接觸面積在

70%以上，分布均勻而大端接觸較“硬”，即錐度只允許偏小。這項檢驗應在檢驗錐孔跳動之前進行。圖14-4中各量表的功用如下：量表7檢驗錐孔對支撐軸頸的同軸度誤差；量表8檢查錐孔軸心線對支撐軸頸軸心線的同軸度誤差；量表3、4、5、6檢查各軸頸相對支撐軸頸的徑向跳動；量

表10、11、12檢驗端面跳動；量表9測量主軸的軸向竄動。上一頁

返回第二節

箱體零件加工與技術分析一、概述1.箱體零件的功用和結構特點箱體是機器的基礎零件，它將機器和部件中的軸、齒輪等有關零件連接成一個整體，并保持正確的相對位置，以傳遞轉矩或改變轉速來完成規定的運動。因此箱體的加工質量直接影響機器的工作精度、使用性能和壽命。圖14-5為某車床主軸箱簡圖。由圖可知，箱體類零件結構復雜，壁薄且不均勻，加工部位多，加工難度大。據統計，一般中型機床制造廠花在箱體零件的機械加工勞動量約占整

個產品加工量的15%～

20%。2.箱體零件的主要技術要求箱體類零件中以機床主軸箱的精度要求最高，現以某車床主軸箱為例，有以下五項精度要求。下一頁

返回第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回1)孔徑的尺寸精度孔徑的尺寸誤差和幾何形狀誤差會使軸承與孔配合不良。孔徑過大，配合過松，使主軸回轉軸線不穩定，并降低了支撐剛度，易產生振動和噪音；孔徑過小使配合過緊，軸承將因外界變形而不能正常運轉，壽命縮短。裝軸承的孔不圓，也使軸承外環變形而引起主軸的徑向跳動。主軸孔的尺寸精度約為IT6級，其余孔為IT7～IT6級。孔的幾何形狀精度除作特殊規定外，一般都在尺寸公差范圍內。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回2)孔與孔的位置精度同一軸線上各孔的同軸度誤差和孔端面對軸線垂直度誤差，會使軸和軸承裝配到箱體上后產生歪斜，致使主軸產生徑向跳動和軸向竄動，同時也使溫度升高，加劇軸承磨損。孔系之間的平行度誤差會影響齒輪的嚙合質量。一般同軸上各孔的同軸度約為最小孔尺寸公差的一半。3)孔和平面的位置精度一般都要規定主要孔和主軸箱安裝基面的平行度要求，它們決定了主軸與床身導軌的相對位置關系。這項精度是在總裝過程中通過刮研達到的。為減少刮研工作量，一般都要規定主軸軸線對安裝基面的平行度公差。在垂直和水平兩個方向上只允許主軸前端向上和向前偏。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回4)主要平面的精度裝配基面的平面度誤差影響主軸箱與床身連接時的接觸剛度。若在加工過程中作為定位基準時，還會影響軸孔的加工精度。因此規定底面和導向面必須平直和相互垂直。其平面度、垂直度公差等級為5級。5)表面粗糙度重要孔和主要表面的表面粗糙度會影響連接面的配合性質或接觸剛度，其具體要求一般用Ra值來評價。主軸孔為Ra＝0.4μ

ｍ，其他各縱向孔為Ra＝1.6μ

ｍ，孔的內端面為

Ra＝3.2μ

ｍ，裝配基準面和定位基準面為Ra＝

0.63～2.5μ

ｍ，其他平面為Ra＝

2.5～

10μ

ｍ。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回3.箱體的材料箱體材料一般選用HT200～HT400的各種牌號的灰鑄鐵，

最常用的為HT200，這是因為灰鑄鐵不僅成本低，而且具有較高的耐磨性、可鑄性、可切削性和阻尼特性。在單件生產某些簡易機床的箱體，為了縮短生產周期和降低成本，可采用鋼材焊接結構。此外，精度要求較高的坐標鏜床主軸箱可選用耐磨鑄鐵，負荷大的主軸箱也可采用鑄鋼件。毛坯的加工余量與生產批量、毛坯尺寸、結構、精度和鑄造方法等因素有關，有關數據可查有關資料及數據具體情況決定。毛坯鑄造時，應防止砂眼和氣孔的產生。為了減少毛坯制造時產生殘余應力，應使箱體壁厚盡量均勻，箱體鑄造后應安排退火或時效處理工序。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回4.箱體零件結構工藝性箱體零件的結構工藝性對實現機械加工優質、高產、低成本具有重要意義。箱體的基本孔可分為通孔、階梯孔、盲孔、交叉孔等幾類。通孔工藝性最好，通孔內又以孔長Ｌ與孔徑Ｄ之比L/D≤1～

1.5的短圓柱孔工藝性為最好；L/D>5的孔，稱為深孔，若深度精度要求較高、表面粗糙度值較小時，加工就很困難。階梯孔的工藝性與“孔徑比”有關。孔徑相差越小則工藝性越好；孔徑相差越大，且其中最小的孔徑又很小，則工藝性越差。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回相貫通的交叉孔的工藝性也較差，如圖14-6(a)

所示Φ1000+0.035孔與Φ700+0.03孔貫通相交，在加工主軸孔時，刀具走到貫通部分時，由于刀具徑向受力不均，孔的軸線就會偏移。為此可采取圖14-6(b)所示，Φ70孔不鑄通，加工Φ1000+0.035主孔后再加工Φ70孔即可。盲孔的工藝性最差，因為在精鉸或精鏜盲孔時，刀具送進難以控制，加工情況不便于觀察。此外，盲孔內端面的加工也特別困難，故應盡量避免。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回同一軸線上孔徑大小向一個方向遞減，便于鏜孔時鏜桿從一端伸入，逐個加工或同時加工同軸線上幾個孔，以保證較高的同軸度和生產率。單件小批生產時一般采用這種分布形式（如圖14-7(a)所示）。同孔徑大小從兩邊向中間遞減，加工時便于組合機床在兩邊同時加工，鏜桿剛度好，適合大批大量生產（如圖14-7(b)所示）。同軸線上的孔的直徑的分布形式，應盡量避免中間壁上的孔徑大于外壁的孔徑。因為加工這種孔時，要將刀桿伸進箱體后裝刀和對刀，結構工藝性差（如圖14-7(c)所示）。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回為便于加工、裝配和檢驗，箱體的裝配基面尺寸應盡量大，形狀應盡量簡單。箱體外壁上的凸臺應盡可能在一個平面上，以便可以在一次走刀中加工出來，而無須調整刀具的位置，使加工簡單方便。箱體上的緊固孔和螺孔的尺寸規格應盡量一致，以減少刀具數量和換刀次數。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回二、箱體平面及孔系的加工方法箱體零件的主要加工表面為平面及孔系。1.箱體的平面加工箱體平面加工的常用方法有刨、銑和磨三種。刨削和銑削常

用作平面的粗加工和半精加工，而磨削則用作平面的精加工。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回·

刨削加工的特點是：刀具結構簡單，機床調整方便，通用性好。在龍門刨床上可以利用幾個刀架，在工件的一次安裝中完成幾個表面的加工，能比較經濟地保證這些表面間的相對位置精度要求。精刨還可以代替刮研來精加工箱體平面。精刮時采用寬直刃精刨刀，在經過檢修和調整的刨床上，

以較低的切削速度（一般為4～12m/min），在工件表面上切去一層很薄的金屬（0.007～0.1mm）。精刨后的表面粗糙度Ra值可達2.5～0.63μｍ，平面度可達0.002mm/min。因為寬刃精刨的進給量很大（5～25mm/雙行程），生產率極高。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回銑削生產率高于刨銷，在中批以上生產中多用銑削加工平面。當加工尺寸較大的箱體平面時，常在多軸龍門銑床上，用幾把銑刀同時加工各有關平面，以保證平面間的相對位置精度并提高生產率。平面磨削的加工質量比刨和銑都高，而且還可以加工淬硬零件。磨削平面的粗糙度Ra可達1.25～

0.32μ

ｍ。生產批

量較大時，箱體的平面常用磨削來精加工。為了提高生產率和保證平面間的相對位置精度，生產實際中還經常采用組合磨削（如圖14-8所示）來精加工平面。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回2.箱體的孔系加工箱體上一系列有相互位置精度要求的孔的組合，稱為孔系。孔系可分為平行孔系、同軸孔系和交叉孔系。由于箱體功用及結構需要，箱體上的孔往往本身精度要求高，而且孔距精度和相互位置精度要求也高，所以孔系加工是箱體加工的關鍵。根據箱體生產批量不同和孔系精度要求不同，孔系加工所用的方法也不同。1)平行孔系的加工所謂平行孔系是指這樣一些孔，它們的軸線互相平行且孔距也有精度要求。因此平行孔系加工的主要技術要求是保證孔的加工精度，保證各平行孔軸心線之間以及軸心線與基面之間的尺寸精度和相對位置精度。下面主要介紹生產中保證孔距精度的方法。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回(1)找正法。找正法是工人在通用機床上利用輔助工具來找正要加工孔的正確位置的加工方法。這種方法加工效率低，一般只適用于單件小批生產。根據實施找正的具體手段不同，找正法又可分為以下幾種。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回①劃線找正法：加工前按照零件圖紙要求在毛坯上劃出各孔的加工位置線，然后按劃線進行找正和加工。劃線和找正時間較長，生產率低，而且加工出來的孔距精度也較低，一般為±0.3mm左右。②心軸和塊規找正法：如圖14-9所示，鏜第一排孔時將精密心軸插入主軸孔內（或直接利用鏜床主軸），然后根據孔和定位基準的距離組合一定尺寸的塊規來校正主軸位置。校正時用塞尺測量塊規與心軸之間的間隙，以避免塊規與心軸直接接觸而損傷塊規（如圖14-9(a)所示）。鏜第二排

孔時，分別在機床主軸和已加工孔中插入心軸，采用同樣的方法來校正主軸軸線的位置（如圖14-9(b)所示）。這

種找正法的孔心距精度可達±0.03mm。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回·

③樣板找正法：如圖14-10所示，用10～

20mm厚的鋼板按箱體的孔系關系加工樣板１樣板上的孔距精度較箱體孔系的孔距精度高（一般為±0.01mm），樣板上的孔徑較工件孔徑大，以便于鏜桿通過。樣板上孔徑尺寸精度要求不高，但有較高的形狀精度和較細的表面粗糙度。使用時將樣板準確地裝到工件上（垂直于各孔的端面），在機床主軸上裝一個千分表２，按樣板逐個找正主軸位置，換上鏜刀即可加工。此法加工中找正迅速，不易出錯，孔距精度可達±0.05mm，且樣板成本低（僅為鏜模成本的1/7～1/9），常用于小批量大型箱體的加工。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回(2)坐標法。坐標法鏜孔是加工前先將圖紙上被加工孔系間的孔距尺寸及其公差換算為以機床主軸中心為原點的相互垂直的坐標尺寸及公差，加工時借助于機床設備上的測量裝置，調整機床主軸與工件在水平與垂直方向的相對位置，從而保證孔距精度的一種鏜孔方法。坐標法鏜孔的孔距精度取決于坐標位移精度，歸根結底取決于機床坐標測量裝置的精度。目前，生產實際中采用坐標法加工孔系的機床有兩類：一類如坐標鏜床、數控鏜銑床或加工中心，自身具有精確的坐標測量系統，可進行高精度的坐標位移、定位及測量等坐標控制；另一類沒有精密坐標位移及測量裝置，如普通鏜床等。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回(3)鏜模法。鏜模法加工孔系是利用鏜模板上的孔系保證工件上孔系位置精度的一種方法，在中批生產和大批量生產中被廣泛采用。鏜孔時，工件裝夾在鏜模上，鏜桿被支撐在鏜模的導套里，由導套引導鏜桿在工件的正確位置上鏜孔。當用兩個或兩個以上的支架引導鏜桿時，鏜桿與機床主軸大多采用浮動連接，這種情況下機床主軸的回轉精度對加工精度影響很小，孔距

精度主要取決于鏜模的制造精度。圖14-11所示為鏜桿與機床主軸浮動連接的一種結構形式。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回·

用鏜模法加工孔系時，工藝系統的剛度極大提高，有利于多刀同時切削，定位加緊迅速，節省了找正、調整等輔助時間，生產效率高。當然，由于鏜模自身存在制造誤差，導套與鏜桿之間存在間隙和磨損，故孔系的加工精度不會很高，孔距精度一般為±0.05mm，同軸度和平行度可達

0.02～

0.05mm。另外，鏜模精度高、制造成本高、周期長，所以鏜模法主要適合于批量生產的中小型箱體。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回2)同軸孔系的加工同軸孔系的加工主要是保證各孔的同軸度精度。成批生產中，一般采用鏜模法，所以同軸度精度由鏜模保證。單件小批量生產中，同軸度精度的保證可采取如下的工藝方法。(1)利用已加工孔作支撐導向。如圖14-12所示，當加工箱壁相距較近的同軸孔時，箱體前壁上的孔加工完畢后，在孔內裝一導向套，支撐和引導鏜桿加工后壁上的孔，以保證兩孔的同軸度要求。(2)利用鏜床后立柱上的導向套支撐導向。這種方法用鏜桿兩端支撐，剛性好，但調整麻煩，鏜桿較長，往往用于大型箱體的加工。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回(3)采用調頭鏜。當箱體箱壁上的同軸孔相距較遠時，采用調頭鏜較為合適。加工時，工件一次裝夾完，鏜好一端的孔后，將鏜床工作臺回轉180°，再鏜另一端的孔。考慮到調整工作臺回轉后會帶來誤差，所以實際加工中一般用工藝基面校正，具體方法如下：鏜孔前用裝在鏜桿上的百分表對箱體上與所鏜孔軸線平行的工藝基面進行校正。使其和鏜桿軸線平行，如圖14-13(a)所示。當加工完Ａ壁上的孔后，工作臺回轉180°，并用鏜桿上的百分表沿此工藝基面重新校正，如圖14-13(b)所示。校正時使鏜桿軸線與A壁上的孔軸線重合，再鏜B壁上的孔。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回3)交叉孔系的加工交叉孔系的加工主要技術要求是控制相關孔的垂直度誤差。成批生產中多采用鏜模法垂直度誤差主要由鏜模保證。單件小批生產時，一般靠普通鏜床工作臺上的90°對準裝置，該裝置是擋塊結構，對準精度低（

T68的出廠精度為

0.04mm/900mm，相當于8’’），所以還要借助找正來加工。找正方法如圖14-14所示，在已加工孔中插入心棒，然后將工作臺旋轉90°，搖動工作臺用百分表找正。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回三、箱體機械加工工藝過程分析1.箱體零件機械加工工藝過程箱體零件的結構復雜，加工表面多，但主要加工表面是平面和孔。通常平面的加工精度相對來說較易保證，而精度要求較高的支撐孔以及孔與孔之間、孔與平面之間的相對位置精度則較難保證，往往是箱體加工的關鍵。所以在制定箱體加工工藝過程時，應重點考慮如何保證孔的自身精度及孔與孔、平面之間的相對位置精度，尤其要注意重要孔與重要的基準平面（常作為裝配基面、定位基準、工序基準）之間的關系。當然，所制定的工藝過程還應適合箱體生產批量和工廠具備的條件。表14-3為某車床主軸箱（如圖14-5所示）的大批量生產工藝過程。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回2.箱體類零件機械加工工藝過程分析1)擬定箱體類零件機械加工工藝過程的基本原則(1)先面后孔的加工順序。箱體類零件的加工順序均為先加工面，以加工好的平面定位，再來加工孔。因為箱體孔的精度要求高，加工難度大，先以孔為粗基準加工好平面，再以平面為精基準加工孔，這樣既能為孔的加工提供穩定可靠的精基準，同時可以使孔的加工余量均勻。由于箱體上的孔一般分布在外壁和中間隔壁的平面上，可先加工平面，去除鑄件表面的凹凸不平及夾砂等缺陷，這不僅有利于后續工序的孔加工，也有利于保護刀具、對刀和調整。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回(2)加工階段粗、精分開。箱體重要加工表面都要分為粗、精加工兩個階段，這樣可減小或避免粗加工產生的內應力和切削熱對加工精度的影響，以保證加工質量；粗、精加工分開還可以根據不同的加工特點和要求，合理選擇加工設備，便于低精度、高功率設備充分發揮其功能，而高精度設備則可以延長使用壽命，提高了經濟效益；粗、精加工分開也可以及時發現毛坯缺陷，避免浪費。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回(3)工序間安排時效處理。箱體毛坯結構復雜，鑄造內應力較大。為了消除內應力，減少變形，保持精度的穩定，鑄造之后要安排人工時效處理。主軸箱體人工時效的規范為：加熱到500℃～550℃，加熱速度50～

120℃／ｈ，保溫4～

6ｈ，冷卻速度小于等于30℃／ｈ，出爐溫度小于等于200℃。普通精度的箱體，一般在鑄造之后安排一次人工時效處理。對一些高精度的箱體或形狀特別復雜的箱體，在粗加工之后還要安排一次人工時效處理，以消除粗加工所造成的殘余應力。有些精度要求不高的箱體毛坯可能不安排時效處理，而是利用粗、精加工工序間的停放和運輸時間，使之進行自然時效。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回(4)選擇箱體上的重要基準孔作粗基準。箱體零件的粗基準一般都采用它上面的重要孔作粗基準，如主軸箱都用主軸孔作粗基準。2)箱體零件加工的具體工藝問題(1)粗基準的選擇。雖然箱體類零件一般都采用重要孔為粗基準，隨著生產類型不同，實現以主軸孔為粗基準的工件裝夾方式是不同的。中小批生產時，由于毛坯精度較低，一般采用劃線裝夾，加工箱體平面時，按線找正裝夾工件即可。大批量生產時，毛坯精度較高，可采用圖14-15所示的夾具裝夾。先將工件放在支撐１、２、３上，使箱體側面緊靠支架４，箱體一端靠住擋銷５，這就完成了預定位。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回(2)精基準的選擇。箱體加工精基準的選擇與生產批量大小有關。單件小批生產用裝配基準作定位基準。圖14-15車床主軸箱單件小批加工孔系時，選擇箱體底面導軌Ｂ、Ｃ面作為定位基準。Ｂ、Ｃ面既是主軸孔的設計基準，也與箱體的主要縱向孔系、端面、側面有直接的位置關系，故選擇導軌面Ｂ、Ｃ作為定位基準，不僅消除了基準不重合誤差，而且在加工各孔時，箱口朝上，便于安裝調整刀具、更換導向套、測量孔徑尺寸、觀察加工情況和加注切削液等。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回這種定位方式的不足之處是刀具系統的剛度較差。加工箱體

中間壁上的孔時，為了提高刀具系統的剛度，應當在箱體

內部相應的部位設計鏜桿導向支撐。由于箱體底部是封閉的，中間支撐只能用如圖14-16所示的吊架從箱體頂面的開口處伸入箱體內，每加工一件需裝卸一次，吊架剛性差，制造精度較低，經常裝卸也容易產生誤差，且使加工的輔助時間增加，因此這種定位方式只適用于單件小批生產。大批量生產是采用一面雙孔作定位基準。大批量生產的主軸箱常以頂面和兩定位銷孔為精基準，如圖14-17所示。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回這種定位方式的箱口朝下，中間導向支架可固定在夾具上。由于簡化了夾具結構，提高了夾具的剛度，同時工具的裝卸也比較方便，因而提高了孔系的加工質量和勞動生產率。這種定位方式存在的問題是：由于定位基準與設計基準不重合，產生了基準不重合誤差。為保證箱體的加工精度，必須提高作為定位基準的箱體頂面和兩定位銷孔的加工精度。因此，安排了磨Ａ面工序，要求嚴格控制頂面Ａ的平面度和Ａ面至底面、Ａ面至主軸孔軸心線的尺寸精度與平行度，并將兩定位銷孔通過鉆、擴、鉸等工序使其直徑精度提高到Ｈ

７，增加了箱體加工的工作量。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回(3)所用設備因批量不同而異。單件小批生產一般都在通用機床上加工，各工序原則上靠工人技術熟練程度和機床工作精度來保證。除個別必須用專用夾具才能保證質量的工序（如孔系加工）外，一般很少采用專用夾具。而大批量箱體的加工則廣泛采用組合加工機床、專用鏜床等。專用夾具也用得很多，這就極大地提高了生產率。第二節

箱體零件加工與技術分析上一頁下一頁返回四、箱體零件的數控加工箱體零件大量生產時，多采用由組合機床與輸送裝置組成的自動線進行加工，我國目前在汽車、拖拉機、柴油機等行業中，較廣泛地采用了自動線加工工藝。現代機械制造業中，多品種、小批量的生產已逐步占據主

導地位。像機床制造行業，為了適應市場需要，品種與規

格需經常變化。顯然，品種與規格的變化必然導致箱體零件結構與尺寸的改變，這樣就不能采用高效率的自動線加工工藝。但如果采用普通機床加工，則占用設備多，生產周期

長，生產效率低，生產成本高。為了解決這一矛盾，現代機械制造企業大多利用功率大、功能多的精密“加工中心”機床組織生產。第二節

箱體零件加工與技術分析所謂“加工中心”，就是帶有自動換刀裝置的數控鏜銑床。圖14-18是立式與臥式加工中心外形示意圖。各種刀具都存放在刀庫內。工序轉換、刀具和切削參數選擇、各執行部件的運動都由程序控制來自動進行。加工中心可對工件各個表面連續完成鉆、擴、鏜、銑、锪、鉸、攻螺紋等多種工序，而且各工序理論上可以按任意順序安排。箱體零件的數控加工與普通機床加工工藝原則上是一致的，如先面后孔的加工順序、粗精基準選擇原則等，都與普通加工一樣。但數控機床或加工中心具有位移、定位精度高、能自動按程序運行的優點，箱體零件的數控加工與普通加工也有不同之處，有關問題讀者可查閱相關參考資料。上一頁

返回第三節

套筒零件加工與技術分析一、概述1.套筒類零件的功用與結構特點機器中套筒零件的應用非常廣泛，常見的套筒零件有液壓系統中的液壓缸、內燃機上的汽缸套、支撐回轉軸的各種形式的滑動軸承、夾具中的導向套等，如圖14-19所示。套

筒類零件的一般功用是作支撐和導向。套筒零件由于用途不同，其結構和尺寸有較大的差異，但仍有其共同特點：零件結構不太復雜，主要表面為同軸度要求較高的內、外旋轉表面；多為薄壁件，容易變形；零件尺寸大小各異，但長度一般大于直徑，長徑比大于5的深孔比較多。下一頁

返回第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回2.套筒類零件的技術要求套筒零件各主要表面在機器中所起的作用不同，其技術要求差別較大，主要技術要求大致如下。1)內孔的技術要求內孔是套筒零件起支撐和導向作用的最主要表面，通常與運動的軸、刀具或活塞相配合。其直徑尺寸精度一般為IT7，精密軸承套為IT6。形狀公

差一般應控制在孔徑公差以內，較精密的套筒應控制在孔徑公差的1/3～

1/2，甚至更小。對長套筒除了有圓度要求外，還對孔的圓柱度有要求。套筒零件的內孔表面粗糙度Ra為2.5～

0.16μ

ｍ，某些精密套筒要求更高，Ra值可達0.04μ

ｍ。第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回2)外圓的技術要求外圓表面一般起支撐作用，通常以過渡或過盈配合與箱體或機架上的孔相配合。外圓表面直徑尺寸精度一般為IT7～IT6，形狀公差應控制在外徑公差以內，表面粗糙度Ra為5～0.63μ

ｍ。3)各主要表面間的相對位置精度(1)內外圓之間的同軸度。若套筒是裝入機座上的孔之后再進行最終加工，這時對套筒內外圓間的同軸度要求較低；若套筒是在裝配前進行最終加工則同軸度要求較高，一般為0.01～

0.05mm。第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回(2)孔軸線與端面的垂直度。套筒端面如果在工作中承受軸向載荷，或是作為定位基準和裝配基準，這時端面與孔軸線有較高的垂直度或端面圓跳動要求，一般為0.02～

0.05mm。(3)套筒類零件的材料要求與毛坯的選擇。套筒零件常用材料是鑄鐵、青銅、鋼等。有些要求較高的滑動軸承，為節省貴重材料而采用雙金屬結構，即用離心鑄造法在鋼或鑄鐵套筒內部澆注一層巴氏合金等材料，用來提高軸承壽命。第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回·

套筒零件毛坯的選擇，與材料、結構尺寸、生產批量等因素有關。直徑較小（如ｄ＜20mm）的套筒一般選擇熱軋或冷拉棒料，或實心鑄件。直徑較大的套筒，常選用無縫鋼管或帶孔鑄、鍛件。生產批量較小時，可選擇型材、砂型鑄件或自由鍛件；大批量生產則應選擇高效率、高精度毛坯，必要時可采用冷擠壓和粉末冶金等先進的毛坯制造工藝。第三節

套筒零件加工與技術分析二、套筒類零件加工工藝分析下面以液壓缸為例，來說明套筒零件的加工工藝過程及其特點。1.套筒零件的機械加工工藝過程液壓系統中液壓缸體是比較典型的長套筒零件，結構簡單，壁薄容易變形。圖14-20所示為某液壓缸體，其主要技術要求為：①內孔必須光潔，無縱向刻痕；②內孔圓柱度誤差不大于0.04mm；③內孔軸線的直線度誤差不大于0.15mm；④端面與內孔軸線的垂直度不大于0.03mm；⑤內孔對兩端支撐外圓的同軸度誤差不大于0.04mm；⑥若為鑄件，組織應緊密，不得有砂眼、針孔及疏松，必要時要用泵驗漏。上一頁下一頁返回第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回該液壓缸體加工面比較少，加工方法變化不大，其加工工藝過程見表14-4。2.套筒零件機械加工工藝分析1）液壓油缸體的技術要求該液壓缸體主要加工表面為Φ70H11的內孔和Φ82h6兩端外圓，尺寸精度、形狀精度要求較高。為保證活塞在液壓缸體內移動順利且不漏油，還特別要求內孔光潔無劃痕，

不許用研磨劑研磨。兩端面對內孔有垂直度要求，外圓面中間為非加工面，但Ａ、Ｂ兩端外圓要求加工至Φ82h6，且Ａ、Ｂ兩端外圓的中心線要作為內孔的基準。第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回2)加工方法的選擇從上述工藝過程中可見套筒零件主要表面的加工多采用車或鏜削加工，為提高生產率和加工精度也可采用磨削加工。孔加工方法的選擇比較復雜，需要考慮生產批量，零件結構，尺寸、精度和表面質量的要求，長徑比等因素。對于精度要求較高的孔往往需要采用多種方法順次進行加工，如根據該液壓缸的精度需要，內孔的加工方法及加工順序為半精車（半精推鏜孔）—精車（精推鏜孔）—精鉸（浮動鏜）—滾壓孔。第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回3)保證套筒零件表面位置精度的方法套筒零件主要加工表面為內孔、外圓表面，其加工中主要需解決的問題是如何保證內孔和外孔的同軸度以及端面對孔軸線的垂直度要求。因此，套筒零件加工過程中的安裝是一個十分重要的問題。為保證各表面間的相對位置精度通常要注意以下幾個問題。第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回(1)加工方式。套筒零件的粗精車（鏜）內外圓一般在臥式車床或立式車床上進行，精加工也可以在磨床上進行。此時，常用三爪卡盤或四爪卡盤裝夾工件（如圖14-21(a)、(b)所示），且經常在一次安裝中完成內外表面的全部加工。這種安裝方式可以消除由于多次安裝而帶來的安裝誤差，保證零件內外圓的同軸度及端面與軸心線的垂直度。對于凸緣的短套筒，可先車凸緣端然后調頭夾壓凸緣端，這種裝夾方式可防止因套筒剛度降低而產生變形（如圖14-21(c)所示）。但是，這種方法由于工序比較集中，對尺寸較大的（尤其是長徑比較大）套筒安裝不方便，故多用于尺寸較小套筒的車削加工。第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回(2)以內孔與外孔互為基準，反復加工以提高同軸度。①以精加工好的內孔作為定位基面，用心軸裝夾工件并用頂尖支撐軸心。由于夾具（心軸）結構簡單，而且制造安裝誤差比較小，因此可以保證比較高的同軸度要求，是套筒

加工中常見的裝夾方法。②以外圓作精基準最終加工內孔。采用這種方法裝夾工件迅速可靠，但因卡盤定心精度不高，且易使套筒產生夾緊變

形，故加工后工件的形狀與位置精度較低。若要獲得較高的同軸度，則必須采用定心精度高的夾具，如彈性膜片卡盤、液性塑料夾具，經過修磨的三爪卡盤和“軟爪”等。第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回4)防止套筒變形的工藝措施套筒零件由于壁薄，加工中常因夾緊力、切削力、內應力和切削熱的作用而產生變形。故在加工時應注意以下幾點。①為減少切削力和切削熱的影響，粗、精加工應分開進行，使粗加工產生的熱變形在精加工中得到糾正。并應嚴格控制

精加工的切削用量，以減小零件加工時的形變。②減少夾緊力的影響，工藝上可以采取以下措施：改變夾緊力的方向，即將徑向夾緊為軸向夾緊，使夾緊力作用在工件剛性較強的部位；當需要徑向夾緊時，為減小夾緊變形和使變形均勻，應盡可能使用徑向夾緊力沿圓周均勻分布，加工中可用過渡套或彈性套及扇形爪來滿足要求；或者制造工藝凸邊或工藝螺紋，以減小夾緊變形。③為減少熱處理變形的影響，熱處理工序應置于粗加工之后、精加工之前，以便使熱處理引起的形變在精加工中得以糾正。第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回3.套筒零件內孔表面的加工1)鉆孔用鉆頭在實體材料上加工孔叫鉆孔。在鉆床上鉆孔時，一般情況下，鉆頭應同時完成兩個運動：主運動，即鉆頭繞軸線的旋轉運動（切削運動）；輔助運動，即鉆頭沿著軸線方向對著工件的直線運動（進給運動）。鉆孔時，主要由于鉆頭結構上存在的缺點，影響加工質量，加工精度一般在IT10級以下，表面粗糙度Ra＝

12.5μ

ｍ左右、屬粗加工。由于麻花鉆長度較長，鉆芯直徑小而剛性差，又有橫刃的影響，故鉆孔有以下工藝特點。第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回·

①鉆頭容易偏斜：由于橫刃的影響定心不準，切入時鉆頭容易引偏，且鉆頭的剛性和導向作用較差，切削時鉆頭容易彎曲。在鉆床上鉆孔時，容易引起孔的軸線偏移和不直，但孔徑無顯著變化；在車床上鉆孔時，容易引起孔徑的變化，但孔的軸線仍然是直的。因此，在鉆孔前應先加工端面，并用鉆頭或中心鉆預鉆一個錐坑，以便鉆頭定心。鉆小孔和深孔時，為了避免孔的軸線偏移和不直，應盡可能采用工件回轉方式進行鉆孔。第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回②孔徑容易擴大：鉆削時鉆頭兩切削刃徑向力不等將引起孔徑擴大；臥式車床鉆孔時的切入引偏也是孔徑擴大的重要原因；此外鉆頭的徑向跳動等也是造成孔徑擴大的原因。③孔的表面質量較差：鉆削切屑較寬，在孔內被迫卷為螺旋狀，流出時與孔壁發生摩擦而刮傷已加工表面。④鉆削時軸向力大：這主要是由鉆頭的橫刃引起的。試驗表明，鉆孔時50%的軸向力和15%的扭矩是由橫刃產生的。因此，當鉆孔直徑ｄ＞30mm時，一般分兩次進行鉆削。第一次鉆出（

0.5～

0.7）

ｄ，第二次鉆到所需的孔徑。由于橫刃第二次不參加切削，故可采用較大的進給量，使孔的表面質量和生產率均得到提高。第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回2)擴孔擴孔用以擴大已加工出的孔（鑄出、鍛出或鉆出的孔），它可以校正孔的軸線偏差，并使其獲得正確的幾何形狀和較小的表面粗糙度，其加工精度一般為IT10～IT9級，表面粗糙度Ra＝

6.3～

3.2μ

ｍ。擴孔的加工余量一般為0.2～4mm，屬于粗加工。擴孔是用擴孔鉆對已鉆出的孔做進一步加工，以擴大孔徑并提高精度和降低表面粗糙度值。擴孔可達到的尺寸公差等級為IT11～IT10，表面粗糙度值Ra＝

6.3～

12.5μ

ｍ，屬于孔的半精加工方法，常作鉸削前的預加工，也可作為精度不高的孔的終加工。擴孔時可用鉆頭擴孔，但當孔精度要求較高時常用擴孔鉆。擴孔鉆的形狀與鉆頭相似，不同之處是：擴孔鉆有３～４個切削刃，且沒有橫刃，其頂端是平的，螺旋槽較淺，故鉆芯粗實、剛性好，不易變形，導向性好。第三節

套筒零件加工與技術分析3)鉸孔鉸孔是用鉸刀從工件壁上切除微量金屬層，以提高孔的尺寸精度和表面質量的加工方法。鉸孔是應用較普遍的孔的精加工方法之一，其加工精度可達IT7～IT6級，表面粗糙度

Ra＝0.8～

0.4μ

ｍ。鉸刀是多刃切削刀具，有6～

12個切削刃和較小頂角。鉸

孔時導向性好。鉸刀刀齒的齒槽很寬，鉸刀的橫截面大，

因此剛性好。鉸孔時因為余量很小，每個切削刃上的負荷都小于擴孔鉆，且切削刃的前角γ=0°，所以鉸削過程實際

上是修刮過程。特別是手工鉸孔時，切削速度很低，不會受到切削熱和振動的影響，因此使孔加工的質量較高。上一頁下一頁返回第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回鉸孔按使用方法分為手用鉸刀和機用鉸刀兩種。手用鉸刀的頂角較機用鉸刀小，其柄為直柄（機用鉸刀為錐柄）。鉸刀的工作部分由切削部分和修光部分組成。鉸孔時鉸刀不能倒轉，否則會卡在孔壁和切削刃之間，而使孔壁劃傷或切削刃崩裂。鉸孔時常用適當的冷卻液來降低刀具和工件的溫度，防止產生切屑瘤，并減少切屑細末黏附在鉸刀和孔壁上，從而提高孔的質量。第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回4)鏜孔鏜孔是用鏜刀對已鉆出、鑄出或鍛出的孔做進一步的加工。可在車床、鏜床或銑床上進行。鏜孔是常用的孔加工方法之一，可分為粗鏜、半精鏜和精鏜。粗鏜的尺寸公差等級為

IT13～IT12，表面粗糙度值Ra＝

6.3～

12.5μ

ｍ；半精鏜的尺寸公差等級為IT10～

IT9，表面粗糙度值Ra＝3.2～

6.3μ

ｍ；精鏜的尺寸公差等級為IT8～

IT7，表面粗糙度值為Ra＝

0.8～

1.6μ

ｍ。·鏜床主要用于鏜削大中型支架或箱體的支撐孔、內槽和孔的端面，也可用來鉆孔、擴孔、鉸孔、銑槽和銑平面。鏜床鏜孔主要有以下三種方式。第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回①鏜床主軸帶動刀桿和鏜刀旋轉，工作臺帶動工件做縱向進給運動，如圖14-22所示。這種方式鏜削的孔徑一般小于

120mm左右。圖14-22(a)所示為懸伸式刀桿，不宜伸出過長，以免彎曲變形過大，一般用以鏜削深度較小的孔。圖14-22(b)所示的刀桿較長，用以鏜削箱體兩壁相距較遠

的同軸孔系。為了增加刀桿剛性，其刀桿另一端支撐在鏜床后立柱的導套座里。②鏜床主軸帶動刀桿和鏜刀旋轉，并做縱向進給運動，如圖

14-23所示。這種方式主軸懸伸的長度不斷增大，剛性隨之減弱，一般只用來鏜削長度較短的孔。第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回上述兩種鏜削方式，孔徑的尺寸和公差要由調整刀頭伸出的長度來保證，需要進行調整、試鏜和測量，孔徑合格后方能正式鏜削，其操作技術要求較高。③鏜床平旋盤帶動鏜刀旋轉，工作臺帶動工件做縱向進給運動。鏜床平旋盤可隨主軸箱上、下移動，自身又能做旋轉運動。其中部的徑向刀架可做徑向進給運動，也可處于所需的任一位置上。第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回)5拉孔拉孔是一種高效率的精加工方法。除拉削圓孔外，還可拉削各種截面形狀的通孔及內鍵槽，如圖14-24所示。拉削圓孔可達的尺寸公差等級為IT9～

IT7，表面粗糙度值Ra＝0.4～

1.6μ

ｍ。拉削可看作是按高低順序排列的多把刨刀同時進行的刨削，如圖14-25所示。第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回6)磨孔磨孔是孔的精加工方法之一，可達到的尺寸公差等級為

IT8～IT6，表面粗糙度值Ra＝0.4～0.8μ

ｍ。磨孔可在內圓磨床或萬能外圓磨床上進行，如圖14-26所

示。使用端部具有內凹錐面的砂輪可在一次裝夾中磨削孔和孔內臺肩面，如圖14-27所示。第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回7)深孔加工孔的長度與直徑之比Ｌ／Ｄ＞５時，一般稱為深孔。深孔按長徑比又可分為以下三類。Ｌ／Ｄ＝５～２０屬一般深孔，如各類液壓剛體的孔。這類孔在臥式車床、鉆床上用深孔刀具或接長的麻花鉆就可以加工。Ｌ／Ｄ＝２０～３０屬中等深孔，如各類機床主軸孔。這類孔臥式車床上必須用深孔刀具加工。Ｌ／Ｄ＝３０～１００屬特殊深孔，如槍管、炮管、電機轉等。這類孔必須使用深孔機床或專用設備，并使用深孔刀具加工。第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回(1)深孔加工方式。深孔加工時、由于工件較長，工件安裝常采用“一夾一托” 的方式，工件與刀具的運動形式有以下三種。①工件旋轉、刀具不轉只作進給。這種加工方式多在臥式車床上用深孔刀具或用接長的麻花鉆加工中小型套筒類與軸類零件的深孔。②工件旋轉、刀具旋轉并作進給。這種加工方式大多在深孔鉆鏜床上用深孔刀具加工大型套筒類零件及軸類零件的深孔。這種加工方式由于鉆削速度高，因此鉆孔精度及生產率較高。③工件不轉、刀具旋轉并作進給。這種鉆孔方式主要應用在工件特別大且笨重，工件不宜轉動或孔的中心線不在旋轉中心上的情況。這種加工方式易產生孔軸線的歪斜，鉆孔精度較差。第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回(2)深孔加工的特點。鉆深孔時，要從孔中排出大量切屑，同時又要向切削區注入足夠的切削液。普通鉆頭由于排屑空間有限，切削液進出通道沒有分開，無法注入高壓切削液，所以，冷卻、排屑是相當困難的。另外，孔越深，鉆頭就越長，刀桿剛性也越差，鉆頭易產生歪斜，影響加工精度和生產率的提高。所以，深孔加工中必須首先解決排屑、導向和冷卻等幾個主要問題。第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回(3)深孔加工時的排屑方式。外排屑方式，高壓冷卻液從鉆桿內孔注入，由刀桿與孔壁之間的空隙與切屑一起排出，如圖14-28(a)所示。內排屑方式，高壓切削液從刀桿外圍與工件孔壁間流入，在鉆桿內孔與切屑一同排出，如圖14-28(b)所示。第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回4.孔的精密加工1)精細鏜孔精細鏜與鏜孔方法基本相同，由于最初是使用金剛石作鏜刀，所以又稱金剛鏜。這種方法常用于材料為有色金屬合金和鑄鐵的套筒零件孔的終加工，或作為珩磨和滾壓前的預加工。精細鏜孔可獲得精度高和表面質量好的孔，其加工的經濟精度為IT7～IT6，表面粗糙度值為Ra＝

0.05～

0.4μ

ｍ。第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回2)珩磨珩磨是低速大面積接觸的磨削加工，與磨削原理基本相同。珩磨所用的磨具是由幾根粒度很細的油石條組成的珩磨頭。珩磨時，珩磨頭的油石有三種運動：旋轉運動、往復直線運動和施加壓力的徑向運動，如圖14-29(a)所示。旋轉和往復直線運動是珩磨的主要運動，這兩種運動的組合，使油石上的磨粒在孔的內表面上的切削軌跡成交叉而不重復的網紋，如圖14-29(b)所示。徑向加壓運動是油石的進給運動，施加壓力愈大，進給量就愈大。第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回珩磨的加工精度高，尺寸公差等級為IT7～IT6，表面粗糙度值Ra＝

0.05～

0.2μ

ｍ。珩磨的應用范圍很廣，可加工鑄鐵件、淬硬和不淬硬的鋼件以及青銅等，但不宜加工易堵塞油石的塑性金屬。珩磨加工的孔徑為Φ5~500mm，也可加工L/D>10的深孔，因此廣泛應用于加工發動機的汽缸、液壓裝置的油缸以及各種炮筒的孔。第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回3)研磨研磨也是孔常用的一種光整加工方法，需在精鏜、精鉸或精磨后進行。研磨后孔的尺寸公差等級可提高到IT6～

IT5，表面粗糙度值Ra＝

0.1～

0.08μ

ｍ，孔的圓度和圓柱度亦相應提高。研磨孔所用的研具材料、研磨劑、研磨余量等均與研磨外圓類似。套筒零件孔的研磨方法如圖14-30所示。圖中的研具為可調式研磨棒，由錐度心棒和研套組成。擰動兩端的螺母，即可在一定范圍內調整直徑的大小。研套上的槽和缺口，在調整時研套能均勻地張開或收縮，并可存儲研磨劑。第三節

套筒零件加工與技術分析上一頁下一頁返回研磨前，套上工件，將研磨棒安裝在車床上，涂上研磨劑，調整研磨棒直徑使其對工件有適當的壓力，即可進行研磨。研磨時，研磨棒旋轉，手握工件往復移動。固定式研磨棒多用于單件生產。其中帶槽研磨棒（如圖

14-31(a)所示）便于存儲研磨劑，用于粗研；光滑研磨棒（