第一篇：第12章典型零件加工工藝作業(yè)

第12章典型零件加工工藝作業(yè)

1．頂尖在軸類零件加工中起什么作用？在什么情況下需進(jìn)行頂尖孔的修答：軸類零件最常用兩中心孔為定位基準(zhǔn)，既符合基準(zhǔn)重合的原則，并能夠研？有哪些修研方法？

在一次裝夾中加工出全部外圓及有關(guān)端面，又符合基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則，所以頂尖在軸類零件加工中上重要的定位元件，起主要起定位作用。

當(dāng)加工高精度軸類零件時，中心孔的形狀誤差會影響到加工表面的加工精度，另一方面，當(dāng)零件進(jìn)行熱處理后，中心孔表面會出現(xiàn)一定的變形，因此，要在各個加工階段對中心孔進(jìn)行修研。

修研的方法有三種：用硬質(zhì)合金頂尖修研；用油石、橡膠砂輪或鑄鐵頂尖修研；用中心孔磨床磨削。

2．主軸的機(jī)械加工工藝路線大致過程是怎樣安排的？

答：機(jī)床主軸一般是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求較高，其機(jī)械加工工藝路線為：備料-正火-車端面和鉆中心孔-粗車各外圓-調(diào)質(zhì)-半精車-精車-表面淬火-粗、精磨外圓表面-磨內(nèi)錐孔等幾個主要工序。

3．分析主軸加工工藝過程中如何體現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一、基準(zhǔn)重合、互為基準(zhǔn)的原答：主軸在加工過程中，各主要加工表面的精加工均采用錐心軸或錐堵等代則？它們在保證主軸的精度要求中都起了什么重要作用？

替內(nèi)孔軸線，采用兩頂尖支承定位。一般在精加工完兩端的錐孔后，兩端用錐堵中心孔定位作為定位基準(zhǔn)，這樣充分體現(xiàn)了基準(zhǔn)統(tǒng)一和基準(zhǔn)重合的原則； 而在精加工兩端錐堵時，又是以軸上的精加工的主要加工外圓作為基準(zhǔn)的，體現(xiàn)了互為基準(zhǔn)的原則。通過采用這些加工措施，充分保證了主軸的軸頸相對于支承軸頸的同軸度和端面對軸心線的垂直度等相互位置精度。

4．精磨主軸內(nèi)錐孔的工序是怎樣進(jìn)行？

答：主軸錐孔對主軸支承軸頸的徑向跳動，是機(jī)床的主要精度指標(biāo)，因而錐孔的磨削是主軸加工的關(guān)鍵工序之一。在精磨主軸內(nèi)錐孔時在專用的磨主軸錐孔夾具上進(jìn)行。如圖1所示。

前后支架和底座固定在一起前支架由帶錐度的巴氏合金襯套支撐主軸工件前錐軸頸，后支架由鑲有尼龍的頂塊支撐工件。必須保證工件軸線與砂輪軸線等高，以免將錐孔母線磨成了曲線。浮動夾頭的錐柄裝在磨床主軸的錐孔內(nèi)，工件尾端夾于卡頭彈性套內(nèi)，用彈簧把彈性套連同工件向左拉，并通過鋼球壓向鑲有硬質(zhì)合金的錐柄端面以限制工件的軸向竄動。

圖1 磨主軸錐孔夾具

1一彈性套；2一鋼球；3一彈簧；4一浮動夾頭：5一底座；6一支承架

5．箱體零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及主要技術(shù)要求有哪些？這些要求對保證箱體零件答：箱體是機(jī)器中箱體部件的基礎(chǔ)零件，由它將有關(guān)軸、套和齒輪等零件組在機(jī)器中的作用和機(jī)器的性能有何影響？

裝在一起，使其保持正確的相互位置關(guān)系，彼此按照一定的傳動關(guān)系協(xié)調(diào)運(yùn)動。箱體零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：構(gòu)造比較復(fù)雜，箱壁較薄且不均勻，內(nèi)部呈腔形，在箱壁上既有許多精度較高的軸承支承孔和平面，也有許多精度較低的緊固孔。箱體類零件需要加工的部位較多，加工的難度也較大。其主要技術(shù)要求有：（1）支承孔的精度和表面粗糙度。箱體上軸承支承孔應(yīng)有較高的尺寸精度和形狀精度以及較小的表面粗糙度值，否則，將影響軸承外圈與箱體上孔的配合精度，使軸的旋轉(zhuǎn)精度降低，若是機(jī)床主軸支承孔，還會影響其加工精度。

（2）支承孔之間的孔距尺寸精度及相互位置精度。箱體上有齒輪嚙合關(guān)系的相鄰孔之間，應(yīng)有一定的孔距尺寸精度及平行度的要求，否則會使齒輪的嚙合精度降低，工作時產(chǎn)生噪聲和振動，并降低齒輪使用壽命，箱體上同軸線孔應(yīng)有一定的同軸度，否則不僅給軸的裝配帶來困難，還會使軸承磨損加劇，溫度升高，影響機(jī)器的工作精度和正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（3）主要平面精度和表面粗糙度。箱體的主要平面是裝配基準(zhǔn)面和加工中的定位基準(zhǔn)面，它們應(yīng)有較高的平面度和較小的表面粗造度數(shù)值，否則將影響箱體與機(jī)器總裝時的相對位置和接觸剛度以及加工中的定位精度。

（4）支承孔與主要平面的尺寸精度和相互位置精度。箱體上支承孔對裝配基面要有一定的尺寸精度和平行度要求，對端面要有一定的垂直度要求。如果車床床頭箱主軸孔軸心線對裝配基面在水平面內(nèi)有偏斜，則加工時會使工件產(chǎn)生錐度。

只有滿足了這些技術(shù)要求才能保證箱體上孔的配合精度、相對位置精度和接6．孔系加工方法有哪幾種？舉例說明各加工方法的特點(diǎn)及其適用性。答：孔系是指一系列具有相互位置精度要求的孔.箱體零件的孔系主要有平行（1）平行孔系的加工。平行孔系的主要技術(shù)要求是各平行孔軸心線之間及中心線與基準(zhǔn)面之間的尺寸精度和相互位置精度。加工中常用找正法，鏜模法和坐標(biāo)法。找正法是在通用機(jī)床上加工箱體類零件使用的方法，可分為劃線找正法，心軸塊規(guī)找正法和樣板找正法，適用于單件小批量生產(chǎn)。用樣板找正法時，樣板上孔系的孔距精度比工件孔系的孔距精度高，孔徑比工件的孔徑大。將樣板裝在工件上，用裝在機(jī)床主軸上的千分表定心器，按樣板逐一找正機(jī)床主軸的位置進(jìn)行加工。該方法找正快，不易出錯，工藝裝備簡單，孔距精度可達(dá)上±0．05 mm，常用于加工較大工件。

用鏜模法加工孔系時，工件裝夾在鏜模上，鏜桿由模板上的導(dǎo)套支承。加觸剛度，使軸裝配較為容易。

系、同軸系和交叉孔系。

工時，鏜桿與機(jī)床主軸浮動連接。影響孔系的加工精度主要是鏜模的精度。用鏜模法孔距精度較高，這種方法定位夾緊迅速，不需找正，生產(chǎn)效率高，普遍應(yīng)用于成批和大量生產(chǎn)中。

坐標(biāo)法鏜孔是在普通鏜床、立式銑床和坐標(biāo)鏜床上，借助測量裝置。按孔系間相互位置的水平和垂直坐標(biāo)尺寸，調(diào)整主軸的位置，來保證孔距精度的鏜孔方法?？拙嗑热Q于主軸沿坐標(biāo)軸移動的精度?？捎糜诩庸た拙嗑纫筇貏e高的孔系，如鏜模、精密機(jī)床箱體等零件的孔系。

（2）同軸孔系加工。同軸孔系的主要技術(shù)要求是孔的同軸度。保證孔的同軸度有如下方法：1）鏜模法；在成批生產(chǎn)中，采用鏜模加工，其同軸度由鏜模保證。2）利用已加工過的孔作支承導(dǎo)向法；這種方法是在前壁上加工完畢的孔內(nèi)裝入導(dǎo)向套，支承和引導(dǎo)鏜桿加工后壁上的孔，3）利用鏜床后立柱上的導(dǎo)向套支承鏜桿法；用這種方法加工時鏜桿為兩端支承，剛度好，但后立柱導(dǎo)套位置的調(diào)整復(fù)雜，且需較長的鏜桿。該方法適用于大型箱體的孔系加工。4）采用調(diào)頭鏜法。當(dāng)箱體箱壁距離較大時，可采用調(diào)頭錘法。即工件一次安裝完畢，鏜出一端孔后，將工件臺回轉(zhuǎn)1800，再鏜另一端的同軸線孔。這種加工方法錘桿懸伸短，剛性好，但調(diào)整工作臺的回轉(zhuǎn)時，保證其回轉(zhuǎn)精度較麻煩。（3）交叉孔系的加工。交叉孔系的主要技術(shù)要求是各孔的垂直度，主要采用機(jī)床本身的回轉(zhuǎn)精度和光學(xué)瞄準(zhǔn)器定位等方法加工。

7．舉例說明安排箱體加工順序時，一般應(yīng)遵循哪些主要原則？

答：為了便于安裝，箱體一般采用分離式的。分離式箱體的主要加工部位有：軸承支承孔，接合面、端面及底面等。

整個加工過程分為兩個大的階段，先對箱蓋和底座分別進(jìn)行加工，然后對裝配好的箱體進(jìn)行整體加工。第一階段主要完成平面，連接孔、螺紋孔和定位孔的加工，為箱體的對合裝配做準(zhǔn)備。第二階段為在對合裝配后的箱體上加工軸承孔及端面，在兩個階段之間安排鉗工工序，將箱蓋與底座合成箱體，用錐銷定位，使其保持一定的相互位置，以保證軸承孔的加工精度和拆裝后的精度。這樣安排符合箱體加工中的先加工平面、后加工支承孔的原則，也符合粗加工與精加工分開的原則，可以保證箱體軸承孔的加工精底和軸承孔的中心高等尺寸達(dá)到要求。

為了保證達(dá)到這些要求，加工底座的結(jié)合面時，應(yīng)以底面為精基準(zhǔn)，這樣可使結(jié)合面加工時的定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重臺，有利于保證結(jié)合面至底面的尺寸精度和位置精度。箱體對合裝配后加工軸承孔時，仍以底面為主要定位基準(zhǔn)，并與底面上的兩定位銷孔組成一面兩孔的定位方式，既符合基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則，也符合基準(zhǔn)重合的原則，有利于保證軸承孔軸心線與結(jié)合面的重合度和與安裝基面的尺寸精度及位置精度。

8．怎能樣防止薄壁套筒受力變形對加工精度的影響？

答：為防止薄壁套筒受力變形，在加工時要注意以下幾點(diǎn)：①為減少切削力和切削熱的影響，粗、精加工應(yīng)分開進(jìn)行。使粗加工產(chǎn)生的熱變形在精加工中可以得到糾正。并應(yīng)嚴(yán)格控制精加工的切削用量，以減少零件加工時的變形。

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，即變徑向夾緊為軸向夾緊，使夾緊力作用在工件剛性較好的部位；當(dāng)需要徑向夾緊時，為減少夾緊變形和使變形均勻，應(yīng)盡可能使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夾爪來滿足要求；或者制造工藝凸邊或工藝螺紋，以減少夾緊變形。

③為減少熱處理變形的影響，熱處理工序應(yīng)置于粗加工之后、精加工之前，以便使熱處理引起的變形在精加工中得以糾正。

9．深孔加工中首先應(yīng)解決哪幾個主要問題，兩種排屑方式的特點(diǎn)如何？ 答：鉆深孔時，要從孔中排出大量的切屑，同時又要向切削區(qū)注放足夠的冷卻潤滑液。普通鉆頭由于排屑空間有限，冷卻液進(jìn)出通道沒有分開，無法注入高壓冷卻液。所以，冷卻、排屑是相當(dāng)困難的。另外，孔越深，鉆頭就越長，刀桿剛性也越差，鉆頭易產(chǎn)生歪斜，影響加工精度與生產(chǎn)率的提高。所以，深孔加工中必須首先解決排屑、導(dǎo)向和冷卻毫米幾個主要問題，以保證鉆孔精度。保持刀具正常工作，提高刀具壽命和生產(chǎn)率。

常用的排屑方式有外排屑和內(nèi)排屑兩種，外排屑時，刀具結(jié)構(gòu)簡單，不需用專用設(shè)備與專用輔具，排屑空間較大，但切屑排出時易劃傷孔壁。內(nèi)排屑時，將增大刀桿外徑，提高刀桿剛度，有利于提高進(jìn)給量和生產(chǎn)率。冷卻排屑效果較好，刀桿穩(wěn)定，可提高孔的精度和降低孔的表面粗糙度值。

10．滾齒與插齒加工分別用于什么場合？

答：滾齒用于加工精度在7～9級，最高可達(dá)4～5級，齒面Ra為1.6～0.4微米的外齒輪；插齒機(jī)主要加工精度在7～8，最高可達(dá)6，齒面Ra為1.6～0.2米的外齒輪的雙連具輪和內(nèi)齒輪。滾齒是在滾齒機(jī)上進(jìn)行，主要用于滾切直齒和斜齒外嚙合圓柱齒輪及蝸輪的輪齒。滾齒的加工精度一般在7～9級，最高可達(dá)4～5級，齒面粗糙度值Ra可達(dá)1.6～0.4μm。滾齒可作為剃齒或磨齒等齒形精加工之前的粗加工和半精加工。

插齒是在插齒機(jī)上進(jìn)行，主要用于加工直齒圓柱齒輪的輪齒，尤其適合加工內(nèi)齒輪和多聯(lián)齒輪的輪齒，還可加工斜齒輪、人字齒輪、齒條、齒扇及特殊齒形的輪齒。插齒加工精度一般在7～8級，最高可達(dá)6級，齒面粗糙度值Ra可達(dá)1.6～0.2μ m，可作為齒輪淬硬前的粗加工和半精加工。加工較大模數(shù)齒輪時，插齒因插齒機(jī)和插齒刀的剛性較差，切削時又有空行程存在，生產(chǎn)率比滾齒低；但加工較小模數(shù)齒輪，尤其是寬度較小的齒輪時，其生產(chǎn)率不低于滾齒。

11．剃齒原理是什么？它能提高齒輪工件哪些方面的精度？ 答：剃齒加工原理相當(dāng)于一對斜齒輪副的嚙合過程，能進(jìn)行剃齒切削的必要條件是齒輪副的齒面間有相對滑移，相對滑移的速度就是剃齒的切削速度。剃齒刀在加工過程中，在齒面上產(chǎn)生相對滑動，從齒面上刮下很薄的切屑，在嚙合過程中逐漸將余量切除。

剃齒能校正前一工序中留下的齒形誤差、基節(jié)誤差、相鄰周節(jié)誤差和齒圈的12．分析珩齒與磨齒有什么異同點(diǎn)？

答：珩齒的加工原理與剃齒相同，珩齒可修正齒形淬火后引起的變形，減小徑向圓跳動。

齒面表面粗糙度值，提高相鄰周節(jié)的精度，并能修正齒輪的短周期分度誤差，加工成本低、效率高。磨齒是精加工精密齒輪、特別是加工淬硬的精密齒輪的常用方法，對磨前齒輪的誤差或熱處理變形有較強(qiáng)的修正能力，但生產(chǎn)率比珩齒低得多，加工成本高，據(jù)齒面漸開線形成原理的不同，磨齒可分為成形磨齒和展成磨齒兩種。

13．對不同精度的圓柱齒輪，其齒形加工方案如何選擇？

答：齒輪加工的工藝路線一般為：毛坯制造與熱處理一齒坯加工一輪齒加工一齒端加工一輪齒熱處理一精基準(zhǔn)修正一輪齒精加工一檢驗。

對8級精度以下的調(diào)質(zhì)齒輪，用滾齒或插齒就能達(dá)到要求，對于淬火齒輪，可采用滾（或插）齒一齒端加工一熱處理一修正內(nèi)孔的方案，但淬火前應(yīng)將精度相應(yīng)提高一級，或在淬火后珩齒。

對6～7級精度的齒輪，可用剃一珩齒方案，即滾齒（或插齒）一齒端加工一剃齒一表面淬火一修正基準(zhǔn)一珩齒。也可用磨齒方案，即滾齒（或插齒）一齒端加工一滲碳淬火一修正基準(zhǔn)一磨齒。剃一珩方案生產(chǎn)率高，廣泛用于7級精度齒輪的成批生產(chǎn)中；磨齒方案生產(chǎn)率較低，一般用于6級精度以上或低于6級精度但淬火后變形較大的齒輪。

對5級以上的高精度齒輪，一般應(yīng)取磨齒方案。

第二篇：典型零件的機(jī)械加工工藝分析

第4章 典型零件的機(jī)械加工工藝分析

本章要點(diǎn)

本章介紹典型零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程制訂過程及分析，主要內(nèi)容如下： 1．介紹機(jī)械加工工藝規(guī)程制訂的原則與步驟。

2．以軸類、箱體類、撥動桿零件為例，分析零件機(jī)械加工工藝規(guī)程制訂的全過程。

本章要求：通過典型零件機(jī)械加工工藝規(guī)程制訂的分析，能夠掌握機(jī)械加工工藝規(guī)程制訂的原則和方法，能制訂給定零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程。

§4.1 機(jī)械加工工藝規(guī)程的制訂原則與步驟

§4.1.1機(jī)械加工工藝規(guī)程的制訂原則

機(jī)械加工工藝規(guī)程的制訂原則是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本，即在保證產(chǎn)品質(zhì)量前提下，能盡量提高勞動生產(chǎn)率和降低成本。在制訂工藝規(guī)程時應(yīng)注意以下問題：

1．技術(shù)上的先進(jìn)性

在制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程時，應(yīng)在充分利用本企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)條件的基礎(chǔ)上，盡可能采用國內(nèi)、外先進(jìn)工藝技術(shù)和經(jīng)驗，并保證良好的勞動條件。2．經(jīng)濟(jì)上的合理性

在規(guī)定的生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)批量下，可能會出現(xiàn)幾種能保證零件技術(shù)要求的工藝方案，此時應(yīng)通過核算或相互對比，一般要求工藝成本最低。充分利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件，少花錢、多辦事。3．有良好的勞動條件

在制訂工藝方案上要注意采取機(jī)械化或自動化的措施，盡量減輕工人的勞動強(qiáng)度，保障生產(chǎn)安全、創(chuàng)造良好、文明的勞動條件。

由于工藝規(guī)程是直接指導(dǎo)生產(chǎn)和操作的重要技術(shù)文件，所以工藝規(guī)程還應(yīng)正確、完整、統(tǒng)一和清晰。所用術(shù)語、符號、計量單位、編號都要符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。必須可靠地保證零件圖上技術(shù)要求的實現(xiàn)。在制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程時，如果發(fā)現(xiàn)零件圖某一技術(shù)要求規(guī)定得不適當(dāng)，只能向有關(guān)部門提出建議，不得擅自修改零件圖或不按零件圖去做。

§4.1.2 制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的內(nèi)容和步驟 1．計算零件年生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型。

2．對零件進(jìn)行工藝分析

在對零件的加工工藝規(guī)程進(jìn)行制訂之前，應(yīng)首先對零件進(jìn)行工藝分析。其主要內(nèi)容包括：

（1)分析零件的作用及零件圖上的技術(shù)要求。

(2)分析零件主要加工表面的尺寸、形狀及位置精度、表面粗糙度以及設(shè)計基準(zhǔn)等；

(3)分析零件的材質(zhì)、熱處理及機(jī)械加工的工藝性。

3．確定毛坯

毛坯的種類和質(zhì)量對零件加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、材料消耗以及加工成本都有密切關(guān)系。毛坯的選擇應(yīng)以生產(chǎn)批量的大小、零件的復(fù)雜程度、加工表面及非加工表面的技術(shù)要求等幾方面綜合考慮。正確選擇毛坯的制造方式，可以使整個工藝過程更加經(jīng)濟(jì)合理，故應(yīng)慎重對待。在通常情況下，主要應(yīng)以生產(chǎn)類型來決定。4．制訂零件的機(jī)械加工工藝路線

(1)確定各表面的加工方法。在了解各種加工方法特點(diǎn)和掌握其加工經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度的基礎(chǔ)上，選擇保證加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性的加工方法。

(2)選擇定位基準(zhǔn)。根據(jù)粗、精基準(zhǔn)選擇原則合理選定各工序的定位基準(zhǔn)。(3)制訂工藝路線。在對零件進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，劃分零件粗、半精、精加工階段，并確定工序集中與分散的程度，合理安排各表面的加工順序，從而制訂出零件的機(jī)械加工工藝路線。對于比較復(fù)雜的零件，可以先考慮幾個方案，分析比較后，再從中選擇比較合理的加工方案。5.確定各工序的加工余量和工序尺寸及其公差。

6.選擇機(jī)床及工、夾、量、刃具。機(jī)械設(shè)備的選用應(yīng)當(dāng)既保證加工質(zhì)量、又要經(jīng)濟(jì)合理。在成批生產(chǎn)條件下，一般應(yīng)采用通用機(jī)床和專用工夾具。7.確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗方法。8.確定各工序的切削用量和時間定額。

單件小批量生產(chǎn)廠，切削用量多由操作者自行決定，機(jī)械加工工藝過程卡片中一般不作明確規(guī)定。在中批，特別是在大批量生產(chǎn)廠，為了保證生產(chǎn)的合理性和節(jié)奏的均衡，則要求必須規(guī)定切削用量，并不得隨意改動。9.填寫工藝文件

§4.2 軸類零件的加工工藝制訂

軸類零件是機(jī)器中的常見零件，也是重要零件，其主要功用是用于支承傳動零部件（如齒輪、帶輪等），并傳遞扭矩。軸的基本結(jié)構(gòu)是由回轉(zhuǎn)體組成，其主要加工表面有內(nèi)、外圓柱面、圓錐面，螺紋，花鍵，橫向孔，溝槽等。

軸類零件的技術(shù)要求主要有以下幾個方面：

（l）直徑精度和幾何形狀精度

軸上支承軸頸和配合軸頸是軸的重要表面，其直徑精度通常為IT5~IT9級，形狀精度（圓度、圓柱度）控制在直徑公差之內(nèi)，形狀精度要求較高時，應(yīng)在零件圖樣上另行規(guī)定其允許的公差。

（2）相互位置精度

軸類零件中的配合軸頸（裝配傳動件的軸頸）對于支承軸頸的同軸度是其相互位置精度的普遍要求。普通精度的軸，配合軸頸對支承軸頸的徑向圓跳動一般為0.01~0.03mm，高精度軸為0.001~0.005mm。此外，相互位置精度還有內(nèi)外圓柱面間的同軸度，軸向定位端面與軸心線的垂直度要求等。

93（3）表面粗糙度

根據(jù)機(jī)器精密程度的高低，運(yùn)轉(zhuǎn)速度的大小，軸類零件表面粗糙度要求也不相同。支承軸頸的表面粗糙度Ra值一般為0.16~0.63μm，配合軸頸Ra值為0.63~2.5μm。

各類機(jī)床主軸是一種典型的軸類零件，圖4-1所示為車床主軸簡圖。下面以該車床主軸加工為例，分析軸類零件的工藝過程。

圖4-1 車床主軸簡圖

§4.2.1 主軸的主要技術(shù)要求分析

1．支承軸頸的技術(shù)要求 一般軸類零件的裝配基準(zhǔn)是支承軸頸，軸上的各精密表面也均以其支承軸頸為設(shè)計基準(zhǔn)，因此軸件上支承軸頸的精度最為重要，它的精度將直接影響軸的回轉(zhuǎn)精度。由圖4-1見本主軸有三處支承軸頸表面，（前后帶錐度的Ａ、Ｂ面為主要支承，中間為輔助支承）其圓度和同軸度（用跳動指標(biāo)限制）均有較高的精度要求。

2．螺紋的技術(shù)要求 主軸螺紋用于裝配螺母，該螺母是調(diào)整安裝在軸頸上的滾動軸承間隙用的，如果螺母端面相對于軸頸軸線傾斜，會使軸承內(nèi)圈因受力而傾斜，軸承內(nèi)圈歪斜將影響主軸的回轉(zhuǎn)精度。所以主軸螺紋的牙形要正，與螺母的間隙要小。必須控制螺母端面的跳動，使其在調(diào)整軸承間隙的微量移動中，對軸承內(nèi)圈的壓力方向正。

3．前端錐孔的技術(shù)要求 主軸錐孔是用于安裝頂尖或工具的莫氏錐炳，錐孔的軸線必須與支承軸頸的軸線同軸，否則影響頂尖或工具錐炳的安裝精度，加工時使工件產(chǎn)生定位誤差。

4．前端短圓錐和端面的技術(shù)要求 主軸的前端圓錐和端面是安裝卡盤的定位面，為保證安裝卡盤的定位精度其圓錐面必須與軸頸同軸，端面必須與主軸的回轉(zhuǎn)軸線垂直。

5．其它配合表面的技術(shù)要求 如對軸上與齒輪裝配表面的技術(shù)要求是：對Ａ、Ｂ軸頸連線的圓跳動公差為0.015mm，以保證齒輪傳動的平穩(wěn)性，減少噪音。

上述的（1）、（2）項技術(shù)要求影響主軸的回轉(zhuǎn)精度，而（3）、（4）項技術(shù)要求影響主軸作為裝配基準(zhǔn)時的定位精度，而第（5）項技術(shù)要求影響工作噪音，這些表面的技術(shù)要求是主軸加工的關(guān)鍵技術(shù)問題。

綜上所述，對軸類零件，可以從回轉(zhuǎn)精度、定位精度、工作噪音這三個方面分析其技術(shù)要求。

§4.2.2 主軸的材料、毛坯和熱處理

1．主軸材料和熱處理的選擇。一般軸類零件常用材料為45鋼，并根據(jù)需要進(jìn)行正火、退火、調(diào)質(zhì)、淬火等熱處理以獲得一定的強(qiáng)度、硬度、韌性和耐磨性。

對于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，可選用40Cr等牌號的合金結(jié)構(gòu)鋼，這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面淬火處理，使其淬火層硬度均勻且具有較高的綜合力學(xué)性能。精度較高的軸還可使用軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，它們經(jīng)調(diào)質(zhì)和局部淬火后，具有更高的耐磨性和耐疲勞性。

在高速重載條件下工作的軸，可以選用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等滲碳鋼，經(jīng)滲碳淬火后，表面具有很高的硬度，而心部強(qiáng)度和沖擊韌性好。

在實際應(yīng)用中可以根據(jù)軸的用途選用其材料。如車床主軸屬一般軸類零件，材料選用45鋼，預(yù)備熱處理采用正火和調(diào)質(zhì)，最后熱處理采用局部高頻淬火。

2．主軸的毛坯。軸類毛坯一般使用鍛件和圓鋼，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸件（如曲軸）可使用鑄件。光軸和直徑相差不大的階梯軸一般以圓鋼為主。外圓直徑相差較大的階梯軸或重要的軸宜選用鍛件毛坯，此時采用鍛件毛坯可減少切削加工量，又可以改善材料的力學(xué)性能。主軸屬于重要的且直徑相差大的零件，所以通常采用鍛件毛坯。

§4.2.3 主軸加工的工藝過程

一般軸類零件加工簡要的典型工藝路線是：毛坯及其熱處理→軸件預(yù)加工→車削外圓→銑鍵槽等→最終熱處理→磨削。

某廠生產(chǎn)的車床主軸如圖4-1所示，其生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)；材料為45鋼；毛坯為模鍛件。該主軸的加工工藝路線如表4-1。

§4.2.4 主軸加工工藝過程分析 1．定位基準(zhǔn)的選擇

在一般軸類零件加工中，最常用的定位基準(zhǔn)是兩端中心孔。因為軸上各表面的設(shè)計基準(zhǔn)一般都是軸的中心線，所以用中心孔定位符合基準(zhǔn)重合原則。

同時以中心孔定位可以加工多處外圓和端面，便于在不同的工序中都使用中心孔定位，這也符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。

當(dāng)加工表面位于軸線上時，就不能用中心孔定位，此時宜用外圓定位，例如表4-1中的第10序鉆主軸上的通孔，就是采用以外圓定位方法，軸的一端用卡盤夾外圓，另一端用中心架架外圓，即夾一頭，架一頭。作為定位基準(zhǔn)的外圓面應(yīng)為設(shè)計基準(zhǔn)的支承軸頸，以符合基準(zhǔn)重合原則。如上述工藝過程中的17和23序所用的定位面。

表4-1 車床主軸加工工藝過程

此外，粗加工外圓時為提高工件的剛度，采取用三爪卡盤夾一端（外圓），用頂尖頂一端（中心孔）的定位方式，如上述工藝過程的6、8、9序中所用的定位方式。

由于主軸軸線上有通孔，在鉆通孔后（第10序）原中心孔就不存在了，為仍能夠用中心孔定位，一般常用的方法是采用錐堵或錐套心軸，即在主軸的后端加工一個1：20錐度的工藝錐孔，在前端莫氏錐孔和后端工藝錐孔中配裝帶有中心孔的錐堵，如圖4-2ａ所示，這樣錐堵上的中心孔就可作為工件的中心孔使用了。使用時在工序之間不許卸換錐堵，因為錐堵的再次安裝會引起定位誤差。當(dāng)主軸錐孔的錐度較大時，可用錐套心軸，如圖4-2ｂ所示。

圖4-2 錐堵與錐套心軸

為了保證以支承軸頸為基準(zhǔn)的前錐孔跳動公差（控制二者的同軸度），采用互為基準(zhǔn)的原則選擇精基準(zhǔn)，即第11、12序以外圓為基準(zhǔn)定位車加工錐孔（配裝錐堵），第16序以中心孔（通過錐堵）為基準(zhǔn)定位粗磨外圓；第17序再一次以支承軸頸附近的外圓為基準(zhǔn)定位磨前錐孔（配裝錐堵），第21、22序，再一次以中心孔（通過錐堵）為基準(zhǔn)定位磨外圓和支承軸頸；最后在第23序又是以軸頸為基準(zhǔn)定位磨前錐孔。這樣在前錐孔與支承軸頸之間反復(fù)轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)，加工對方表面，提高相互位置精度（同軸度）。

2．劃分加工階段

主軸的加工工藝過程可劃分為三個階段：調(diào)質(zhì)前的工序為粗加工階段；調(diào)質(zhì)后至表面淬火前的工序為半精加工階段；表面淬火后的工序為精加工階段。表面淬火后首先磨錐孔，重新配裝錐堵，以消除淬火變形對精基準(zhǔn)的影響，通過精修基準(zhǔn)，為精加工做好定位基準(zhǔn)的準(zhǔn)備。

3．熱處理工序的安排

45鋼經(jīng)鍛造后需要正火處理，以消除鍛造產(chǎn)生的應(yīng)力，改善切削性能。粗加工階段完成后安排調(diào)質(zhì)處理，一是可以提高材料的力學(xué)性能，二是作為表面淬火的預(yù)備熱處理，為表面淬火準(zhǔn)備了良好的金相組織，確保表面淬火的質(zhì)量。對于主軸上的支承軸頸、莫氏錐孔、前短圓錐和端面，這些重要且在工作中經(jīng)常摩擦的表面，為提高其耐磨性均需表面淬火處理，表面淬火安排在精加工前進(jìn)行，以通過精加工去除淬火過程中產(chǎn)生的氧化皮，修正淬火變形。

4．安排加工順序的幾個問題 1）深孔加工應(yīng)安排在調(diào)質(zhì)后進(jìn)行

鉆主軸上的通孔雖然屬粗加工工序，但卻宜安排在調(diào)質(zhì)后進(jìn)行。因為主軸經(jīng)調(diào)質(zhì)后徑向變形大，如先加工深孔后調(diào)質(zhì)處理，會使深孔變形，而得不到修正（除非增加工序），安排調(diào)質(zhì)處理后

鉆深孔，就避免了熱處理變形對孔的形狀的影響。

2）外圓表面的加工順序

對軸上的各階梯外圓表面，應(yīng)先加工大直徑的外圓，后加工小直徑外圓，避免加工初始就降低工件剛度。

3）銑花鍵和鍵槽等次要表面的加工安排在精車外圓之后，否則在精車外圓時產(chǎn)生斷續(xù)切削，影響車削精度，也易損壞刀具。主軸上的螺紋要求精度高，為保證與之配裝的螺母的端面跳動公差，要求螺紋與螺母成對配車，加工后不許將螺母卸下，以避免弄混。所以車螺紋應(yīng)安排在表面淬火后進(jìn)行。

4）數(shù)控車削加工

數(shù)控機(jī)床的柔性好，加工適應(yīng)性強(qiáng)，適用于中、小批生產(chǎn)。本主軸加工雖然屬于大批生產(chǎn)，但是為便于產(chǎn)品的更新?lián)Q代，提高時生產(chǎn)效率，保證加工精度的穩(wěn)定性，在主軸工藝過程中的第15序也可采用數(shù)控機(jī)床加工，在數(shù)控加工工序中，自動的車削各階梯外圓并自動換刀切槽，采用工序集中方式加工，既提高了加工精度，又保證了生產(chǎn)的高效率。由于是自動化加工，排除了人為錯誤的干擾，確保加工質(zhì)量的穩(wěn)定性。取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。同時采用數(shù)控加工設(shè)備為生產(chǎn)的現(xiàn)代化提供了基礎(chǔ)。在大批生產(chǎn)時，一些關(guān)鍵工序也可以采用數(shù)控機(jī)床加工。

§4.3 箱體類零件的加工工藝

箱體零件是機(jī)器或部件的基礎(chǔ)零件，軸、軸承、齒輪等有關(guān)零件按規(guī)定的技術(shù)要求裝配到箱體上，連接成部件或機(jī)器，使其按規(guī)定的要求工作，因此箱體零件的加工質(zhì)量不僅影響機(jī)器的裝配精度和運(yùn)動精度，而且影響機(jī)器的工作精度、使用性能和壽命。下面以圖4-3所示齒輪減速箱體零件的加工為例討論箱體類零件的工藝過程。

§4.3.1 箱體類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求分析

圖4-3所示零件為某車床主軸箱體類零件，屬于中批生產(chǎn)，零件的材料為HT200鑄鐵。一般來說，箱體零件的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，內(nèi)部呈腔形，其加工表面主要是平面和孔。對箱體類零件的技術(shù)要求分析，應(yīng)針對平面和孔的技術(shù)要求進(jìn)行分析。

1．平面的精度要求

箱體零件的設(shè)計基準(zhǔn)一般為平面，本箱體各孔系和平面的設(shè)計基準(zhǔn)為G面、H面和P面，其中G面和H面還是箱體的裝配基準(zhǔn)，因此它有較高的平面度和較小表面粗糙度要求。

2．孔系的技術(shù)要求 箱體上有孔間距和同軸度要求的一系列孔，稱為孔系。為保證箱體孔與軸承外圈配合及軸的回轉(zhuǎn)精度，孔的尺寸精度為IT7，孔的幾何形狀誤差控制在尺寸公差范圍之內(nèi)。為保證齒輪嚙合精度，孔軸線間的尺寸精度、孔軸線間的平行度、同一軸線上各孔的同軸度誤差和孔端面對軸線的垂直度誤差，均應(yīng)有較高的要求。

3．孔與平面間的位置精度

箱體上主要孔與箱體安裝基面之間應(yīng)規(guī)定平行度要求。本箱體零件主軸孔中心線對裝配基面（G、H面）的平行度誤差為0.04mm。

4．表面粗糙度

重要孔和主要表面的粗糙度會影響連接面的配合性質(zhì)或

接觸剛度，本箱體零件主要孔表面粗糙度為0.8μm，裝配基面表面粗糙度為1.6μm。

§4.3.4 箱體類零件的加工工藝過程分析

一、主要表面的加工方法選擇

箱體的主要加工表面有平面和軸承支承孔。

箱體平面的粗加工和半精加工主要采用刨削和銑削，也可采用車削。當(dāng)生產(chǎn)批量較大時，可采用各種組合銑床對箱體各平面進(jìn)行多刀、多面同時銑削；尺寸較大的箱體，也可在多軸龍門銑床上進(jìn)行組合銑削，可有效提高箱體平面加工的生產(chǎn)率。箱體平面的

精加工，單件小批量生產(chǎn)時，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，多采用磨削。為提高生產(chǎn)效率和平面間的位置精度，可采用專用磨床進(jìn)行組合磨削等。

箱體上公差等級為IT 7級精度的軸承支承孔，一般需要經(jīng)過3～4次加工?？刹捎脭U(kuò)一粗鉸一精鉸，或采用粗鏜－半精鏜一精鏜的工藝方案進(jìn)行加工(若未鑄出預(yù)孔應(yīng)先鉆孔）。以上兩種工藝方案，表面粗糙度值可達(dá)Ra0.8～1.6μm。鉸的方案用于加工直徑較小的孔，鏜的方案用于加工直徑較大的孔。當(dāng)孔的加工精度超過IT 6級，表面粗糙度值Ra小于0.4μm時，還應(yīng)增加一道精密加工工序，常用的方法有精細(xì)鏜、滾壓、珩磨、浮動鏜等。

二、箱體加工定位基準(zhǔn)的選擇

1．粗基準(zhǔn)的選擇

粗基準(zhǔn)的選擇對零件主要有兩個方面影響，即影響零件上加工表面與不加工表面的位置和加工表面的余量分配。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)。本箱體零件就是宜主軸孔Ⅲ和距主軸孔較遠(yuǎn)的Ⅱ軸孔作為粗基準(zhǔn)。本箱體不加工面中，內(nèi)壁面與加工面（軸孔）間位置關(guān)系重要，因為箱體中的大齒輪與不加工內(nèi)壁間隙很小，若是加工出的軸承孔與內(nèi)壁有較大的位置誤差，會使大齒輪與內(nèi)壁相碰。從這一點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)選擇內(nèi)壁為粗基準(zhǔn)，但是夾具的定位結(jié)構(gòu)不易實現(xiàn)以內(nèi)壁定位。由于鑄造時內(nèi)壁和軸孔是同一個型心澆鑄的，以軸孔為粗基準(zhǔn)可同時滿足上述兩方的要求，因此實際生產(chǎn)中，一般以軸孔為粗基準(zhǔn)。

2．精基準(zhǔn)的選擇

選擇精基準(zhǔn)主要是應(yīng)能保證加工精度，所以一般優(yōu)先考慮基準(zhǔn)重合原則和基準(zhǔn)同一原則，本零件的各孔系和平面的設(shè)計基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)為為G、H面和P蓋，因此可采用G、H面和P三面作精基準(zhǔn)定位。

三、箱體加工順序的安排

箱體機(jī)械加工順序的安排一般應(yīng)遵循以下原則： 1．先面后孔的原則

箱體加工順序的一般規(guī)律是先加工平面，后加工孔。先加工平面，可以為孔加工提供可靠的定位基準(zhǔn)，再以平面為精基準(zhǔn)定位加工孔。平面的面積大，以平面定位加工孔的夾具結(jié)構(gòu)簡單、可靠，反之則夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、定位也不可靠。由于箱體上的孔分布在平面上，先加工平面可

以去除鑄件毛坯表面的凹凸不平、夾砂等缺陷，對孔加工有利，如可減小鉆頭的歪斜、防止刀具崩刃，同時對刀調(diào)整也方便。

2．先主后次的原則

箱體上用于緊固的螺孔、小孔等可視為次要表面，因為這些次要孔往往需要依據(jù)主要表面（軸孔）定位，所以這些螺孔的加工應(yīng)在軸孔加工后進(jìn)行。對于次要孔與主要孔相交的孔系，必須先完成主要孔的精加工，再加工次要孔，否則會使主要孔的精加工產(chǎn)生斷續(xù)切削、振動，影響主要孔的加工質(zhì)量。

3． 孔系的數(shù)控加工

由于箱體零件具有加工表面多，加工的孔系的精度高，加工量大的特點(diǎn)，生產(chǎn)中常使用高效自動化的加工方法。過去在大批、大量生產(chǎn)中，主要采用組合機(jī)床和加工自動線，現(xiàn)在數(shù)控加工技術(shù)，如加工中心、柔性制造系統(tǒng)等已逐步應(yīng)用于各種不同的批量的生產(chǎn)中。車床主軸箱體的孔系也可選擇在臥式加工中心上加工，加工中心的自動換刀系統(tǒng)，使得一次裝夾可完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、銑、攻螺紋等加工，減少了裝夾次數(shù)，實行工序集中的原則，提高了生產(chǎn)率。

圖4-3 某車床主軸箱體簡圖

§4.4 撥動桿零件機(jī)械加工工藝規(guī)程 §4.4.1 零件的工藝分析

圖4-4所示零件是某機(jī)床變速箱體中操縱機(jī)構(gòu)上的撥動桿，用作把轉(zhuǎn)動變?yōu)閾軇?，實現(xiàn)操縱機(jī)構(gòu)的變速功能。本零件生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)。下面對該零件進(jìn)行精度分析。對于形狀和尺寸（包括形狀公差、位置公差）較復(fù)雜的零件，一般采取化整體為部分的分析方法，即把一個零件看作由若干組表面及相應(yīng)的若干組尺寸組成的，然后分別分析每組表面的結(jié)構(gòu)及其尺寸、精度要求，最后再分析這幾組表面之間的位置關(guān)系。由圖4-4零件圖樣中可以看出，該零件上有三組加工表面，這三組加工表面之間有相互位置要求，具體分析如下：

三組加工表面中每組的技術(shù)要求是：

1．以尺寸φ16H7mm為主的加工表面，包括φ25h8mm外圓、端面，及與之相距74±0.3mm的孔φ10H7mm。其中φ16H7mm孔中心與φ10H7mm孔中心的連線，是確定其它各表面方位的設(shè)計基準(zhǔn)，以下簡稱為兩孔中心連線。

2．粗糙度Ra6.3μm平面M，以及平面M上的角度為130°的槽。3．P、Q兩平面，及相應(yīng)的2－M8mm螺紋孔。對這三組加工表面之間主要的相互位置要求是：

第⑴組和第⑵組為零件上的主要表面。第⑴組加工表面垂直于第⑵組加工表面，平面M是設(shè)計基準(zhǔn)。第⑵組面上的槽的位置度公差φ0.5mm，即槽的位置(槽的中心線)與B面軸線垂直且相交，偏離誤差不大于φ0.5mm。槽的方向與兩孔中心連線的夾角為22°47’±15’。第⑶組及其它螺孔為次要表面。第⑶組上的Ｐ、Ｑ兩平面與第⑴組的M面垂直，P面上螺孔M8mm的軸線與兩孔中心連線的夾角45°。Q面上的螺孔M8mm的軸線與兩孔中心連線平行。而平面P、Q位置分別與Ｍ８的軸線垂直，Ｐ、Ｑ位置也就確定了。

§4.4.2毛坯的選擇

此撥動桿形狀復(fù)雜，其材料為鑄鐵，因此選用鑄件毛坯?！?.4.3定位基準(zhǔn)的選擇

1．精基準(zhǔn)的選擇

選擇基準(zhǔn)思路的順序是，首先考慮以什么表面為精基準(zhǔn)定位加工工件的主要表面，然后考慮以什么面為粗基準(zhǔn)定位加工出精基準(zhǔn)表面，即先確定精基準(zhǔn)，然后選出粗基準(zhǔn)。由零件的工藝分析可以知道，此零件的設(shè)計基準(zhǔn)是M平面和φ16mm和φ10mm兩孔中心的連線，根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，應(yīng)選設(shè)計基準(zhǔn)為精基準(zhǔn)，即以M平面和兩孔為精基準(zhǔn)。由于多數(shù)工序的定位基準(zhǔn)都是一面兩孔，也符合基準(zhǔn)同一原則。

2．粗基準(zhǔn)的選擇

根據(jù)粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)合理分配加工余量的原則，應(yīng)選φ25mm外圓的毛坯面為粗基準(zhǔn)（限制四個自由度），以保證其加工余量均勻；選平面N為粗基準(zhǔn)（限制一個自由度），以保證其有足夠的余量；根據(jù)要保證零件上加工表面與不加工表面相互位置的原則，應(yīng)選R14mm圓弧面為粗基準(zhǔn)

106（限制一個自由度），以保證φ10mm孔軸線在R14mm圓心上，使R14mm處壁厚均勻。

§4.4.4工藝路線的擬定

1．各表面加工方法的選擇

根據(jù)典型表面加工路線，M平面的粗糙度Ra6.3μm，采用面銑刀銑削；130°槽采用“粗刨－精刨”加工；平面P、Q用三面刃銑刀銑削；孔φ16H7mm、φ10H7mm可采用“鉆－擴(kuò)－鉸”加工；φ25mm外圓采用“粗車－半精車－精車”，Ｎ面也采用車端面的方法加工；螺孔采用“鉆底孔－攻絲加工”。

2．加工順序的確定

雖然零件某些表面需要粗加工、半精加工、精加工，由于零件的剛度較好，不必劃分加工階段。根據(jù)基準(zhǔn)先行、先面后孔的原則，以及先加工主要表面（M平面與φ25mm外圓和φ16mm孔），后加工次要表面（P、Q平面和各螺孔）的原則，安排機(jī)械加工路線如下所示：

①以N面和φ25mm毛坯面為粗基準(zhǔn)，銑M平面。②以M平面定位，同時按φ25mm毛坯外圓面找正，“粗車－半精車－精車”φ25mm外圓到設(shè)計尺寸，“鉆－擴(kuò)－鉸”φ16mm孔到設(shè)計尺寸，車端平面N到設(shè)計尺寸。

③以Ｍ面（三個自由度）、φ16mm（兩個自由度）和Ｒ14mm（一個自由度）為定位基準(zhǔn)，“鉆－擴(kuò)－鉸”φ10mm孔到設(shè)計尺寸。

④以N平面和φ16mm、φ10mm兩孔為基準(zhǔn)，“粗刨－精刨”130°槽。⑤銑P、Q平面。（一面兩孔定位）。

⑥“鉆－攻絲”加工螺孔。（一面兩孔定位 107

第三篇：發(fā)動機(jī)典型零件工藝分析

發(fā)動機(jī)廠典型零件的結(jié)構(gòu)及其工藝分析

汽車發(fā)動機(jī)缸體加工工藝分析

1.1 汽車發(fā)動機(jī)缸體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其主要技術(shù)要求

發(fā)動機(jī)是汽車最主要的組成部分，它的性能好壞直接決定汽車的行駛性能，故有汽車心臟之稱。而發(fā)動機(jī)缸體是發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)零件，通過它把發(fā)動機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)(包括活塞、連桿、曲軸、飛輪等零件)和配氣機(jī)構(gòu)(包括缸蓋、凸輪軸、進(jìn)氣門、排氣門、進(jìn)氣歧管、排氣歧管、氣門彈簧，氣門導(dǎo)管、挺桿、挺柱、搖臂、搖臂支座、正時齒輪)以及供油、潤滑、冷卻等機(jī)構(gòu)聯(lián)接成一個整體。它的加工質(zhì)量會直接影響發(fā)動機(jī)的性能。1.1.1缸體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

由于缸體的功用決定了其形狀復(fù)雜、壁薄、呈箱形。其上部有若干個經(jīng)機(jī)械加的穴座，供安裝氣缸套用。其下部與曲軸箱體上部做成一體，所以空腔較多，但受力嚴(yán)重，所以它應(yīng)有較高的剛性，同時也要減少鑄件壁厚，從而減輕其重量，而氣缸體內(nèi)部除有復(fù)雜的水套外，還有許多油道。1.1.2缸體的技術(shù)要求

由于缸體是發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)件，它的許多平面均作為其它零件的裝配基準(zhǔn)，這些零件之間的相對位置基本上是由缸體來保證的。缸體上的很多螺栓孔、油孔、出砂孔、氣孔以及各種安裝孔都能直接影響發(fā)動機(jī)的裝配質(zhì)量和使用性能，所以對缸體的技術(shù)要求相當(dāng)嚴(yán)格。現(xiàn)將我國目前生產(chǎn)的幾種缸體的技術(shù)要求歸納如下：

1）主軸承孔的尺寸精度一般為IT5～I(xiàn)T7，表面粗糙度為Ral6—0.8μm，圓柱度為0.007~0.02mm，各孔對兩端的同軸度公差值為￠0.025～0.04mm。

2）氣缸孔尺寸精度為IT5～I(xiàn)T7，表面粗糙度為Ral.6～0.8μm，有止口時其深度公差為0.03～0.05mm，其各缸孔軸線對主軸承孔軸線的垂直度為0.05mm。

3）各凸輪軸軸承孔的尺寸精度為IT6～I(xiàn)T7，表面粗糙度為Ra3.2～0.8μm，各孔的同軸度公差值為0.03～0.04mm。

第 1 頁

第 2 頁 4）各凸輪軸軸承孔對各主軸承孔的平行度公差值為0.05～0.1mm。5）挺桿尺寸精度為ITO~IT7，表面粗糙度為Ral.6~0.4m,且對凸輪軸軸線的垂直度為0.04～0.06mm。

6）以上各孔的位置公差為0.06～0.15mm。

7）頂面(缸蓋的安裝基面)及底面的平面度為0.05～0.10mm，頂面的表面粗糙度為Ral.6～0.8μm，且對主軸承中心線的尺寸公差為0.1~0.15mm。

8）后端面(離合器殼安裝面)粗糙度為Ra3.2～1.6μm，且與主軸承孔軸線垂直度為0.05～0.08mm

9）主軸承座接合面粗糙度為Ra3.2～1.6μm，鎖口的寬度公差為0.025～0.05mm。

1.2 缸體的材料和毛坯制造

1.2.1缸體的材料

根據(jù)發(fā)動機(jī)的原理可以知道缸體的受力情況很復(fù)雜，需要有足夠的強(qiáng)度、剛度，耐磨性及抗振性，因此對缸體材料有較高的要求。缸體的材料有普通鑄鐵、合金鑄鐵及鋁合金等。我國發(fā)動機(jī)缸體采用HT200、HT250灰鑄鐵、合金鑄鐵和鋁合金。灰鑄鐵具有足夠的韌性和良好的耐磨性，多用于不鑲缸套的整體缸體。由于價格較低，切削性能較好，故應(yīng)用較廣。近年來隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和功率的提高，為了提高缸體的耐磨性，國內(nèi)、外都努力推行鑄鐵的合金化，即在原有的基礎(chǔ)上增加了碳、硅、錳、鉻、鎳、銅等元素的比例，嚴(yán)格控制硫和磷的含量，其結(jié)果不僅提高了缸體的耐磨性和抗拉強(qiáng)度，而且改善了鑄造性能。用鋁合金制造缸體，不但重量輕、油耗少，而且導(dǎo)熱性、抗磁性、抗蝕性和機(jī)械加工性均比鑄鐵好。但由于鋁缸體需鑲嵌鑄鐵缸套或在缸孔工作表面上加以鍍層，原材料價格較貴等原因，因此其使用受到一定程度的限制。1.2.2缸體的毛坯制造

由于缸體內(nèi)部有很多復(fù)雜的型腔，其壁較薄(最薄達(dá)3～5mm)，有很多加強(qiáng)筋，所以缸體的毛坯采用鑄造方法生產(chǎn)。而鑄造過程中需用很多型芯，因此不論是造型過程還是澆注過程，都有很嚴(yán)格的要求。

鑄造缸體毛坯的主要方法有，砂型鑄造（多觸點(diǎn)高壓有箱造型），金屬型

第 3 頁 鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造等。缸體的澆注形式為臥式澆注，僅用兩個砂箱，其型芯定位較為困難，所以容易引起毛坯尺寸及位置的偏移。在機(jī)械加工以前，需經(jīng)時效處理以消除鑄件的內(nèi)應(yīng)力及改善材料的機(jī)械性能。我國大多數(shù)汽車制造工廠還要求在鑄造車間對缸體進(jìn)行初次的水套水壓試驗1～3min，不得有滲漏現(xiàn)象。

關(guān)于缸體鑄造毛坯的質(zhì)量和外觀，各廠都有自己的標(biāo)準(zhǔn)。例如對非加工面不允許有裂紋，縮孔、縮松及冷隔，缺肉、夾渣，粘砂、外來夾雜物及其它降低缸體強(qiáng)度和影響產(chǎn)品外觀的鑄造缺陷，特別是缸孔與缸套配合面，主軸承螺孔內(nèi)表面、頂面、主軸承裝軸瓦表面不允許有任何缺陷。

缸體毛坯的質(zhì)量對機(jī)械加工有很大的影響，歸納起來表現(xiàn)在以下三個方面： 1）加工余量過大，不但造成了原材料利用率降低及浪費(fèi)機(jī)加工時，而且還增加了機(jī)床的負(fù)荷，影響機(jī)床和刀具的壽命，甚至要增加生產(chǎn)面積和機(jī)床臺數(shù)，使企業(yè)投資大為增加。

2）飛邊過大會造成與加工余量過大的同樣后果。由于飛邊表面硬度較高，將導(dǎo)致刀具耐用度降低。

3）由于冷熱加工定位基準(zhǔn)不統(tǒng)一，毛坯各部分相互間酌偏移會造成機(jī)械加工時余量不均勻，甚至報廢。

1.3 缸體的結(jié)構(gòu)工藝性分析

1.3.1缸體的主要加工表面

1）缸體屬于薄壁型的殼體零件，在夾緊時容易變形，故不但要選擇合理的夾緊點(diǎn)，而且還要控制切削力的大小。

2）由于孔系的位置精度較高，故在加工時需采用相對的工序集中方法，這樣就需要高效多工位的專用機(jī)床。

3）因缸體是發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)零件，緊固孔、安裝孔特別多，需要用多面組合的組合鉆床和組合攻絲機(jī)床來加工。

4）一些關(guān)鍵部位的孔系尺寸精度較高，其中有相當(dāng)一部分孔須經(jīng)精密加工，這在大量生產(chǎn)條件下生產(chǎn)率和生產(chǎn)節(jié)拍也是一個很關(guān)鍵的問題，所以要安排成多道工序的加工。

5）缸體上有各個方向的深油道孔，加工時會造成排屑困難、刀具易折斷、第 4 頁 孔中心線歪斜、生產(chǎn)節(jié)拍較長等問題。因此對深孔應(yīng)采用分段加工，對交叉油道應(yīng)先加工大孔后加工小孔，也可采用槍鉆進(jìn)行加工。

6）斜面和斜孔的加工要采用較特殊的安裝方法或采用特殊的設(shè)備。7）由于缸體各個接合面面積較大，且有較高的位置精度和粗糙度的要求，一次加工不可能滿足要求，因此要劃分成幾個加工階段。

8）由于缸體的加工部位多、工藝路線長、工件輸送又較難處理、使生產(chǎn)管理上較繁雜，因而導(dǎo)致了生產(chǎn)面積和投資的增大。

9）缸體加工過程中還穿插著必要的裝配瓦蓋和飛輪殼工序，這在大批量生產(chǎn)中應(yīng)該合理地安排。

10）由于缸體加工部位較多，加工要求較高，所以檢驗工作比較復(fù)雜。11）由于缸體形狀復(fù)雜，螺孔很多，油道多面深且交叉貫通，因此清洗問題要予以足夠的重視。

12）缸體各部分尺寸的設(shè)計基準(zhǔn)不可能完全一致，故在加工時要充分考慮因基準(zhǔn)不重合而造成的誤差，必要時可考慮變更定位基準(zhǔn)。1.3.2缸體加工工藝過程應(yīng)遵循的原則

缸體形狀復(fù)雜且有厚度不同的壁和筋，加工精度又比較高，因此，必須充分注意加工過程中由于內(nèi)應(yīng)力而引起的變形。在安排工藝過程時應(yīng)遵循以下原則；

1）首先從大表面上切去多余的加工層，以便保證精加工后變形量很小。2）容易發(fā)現(xiàn)零件內(nèi)部缺陷的工序應(yīng)安排在前面。

3）把各個深油孔盡可能安排在較前面的工序，以免因較大的內(nèi)應(yīng)力而影響后續(xù)的精加工工序。

1.4 定位基準(zhǔn)的選擇

1.4.1粗基準(zhǔn)的選擇

缸體屬于箱體類零件，形狀比較復(fù)雜、加工部位較多，因此選擇粗基準(zhǔn)時應(yīng)滿足兩個基本要求，即使加工的各主要表面(包括主軸承孔、凸輪軸孔、氣缸孔、前后端面和頂、底面等)余量均勻和保證裝入缸體的運(yùn)動件(如曲軸、連桿等)與缸體不加工的內(nèi)壁間有足夠的間隙。

缸體加工的粗基準(zhǔn)，通常選取兩端的主軸承座孔和氣缸內(nèi)孔。如果毛坯的第 5 頁 鑄造精度較高，能保證缸體側(cè)面對氣缸孔軸線的尺寸精度，也可選用側(cè)面上的幾個工藝凸臺作為粗基準(zhǔn)，這樣便于定位和夾緊。

由于缸體毛坯有一定的鑄造誤差，故表面粗糙不平。如直接用粗基準(zhǔn)定位加工面積大的平面，因切削力和夾緊力較大，容易使工件產(chǎn)生變形，同時由于粗基準(zhǔn)本身精度低，也容易因振動而使工件產(chǎn)生松動。通常是采用面積很小、相距較遠(yuǎn)的幾個工藝凸臺作為過渡基準(zhǔn)。

10-5c所示為先以粗基準(zhǔn)定位加工過渡基準(zhǔn)，然后以過渡基準(zhǔn)定位加工精基準(zhǔn)。圖l0-5a表 示毛坯側(cè)面上的工藝凸臺，底面法蘭臺及60°缺口。首先在鑄造車間以第一，七主軸，承座孔和第一氣缸孔為粗基準(zhǔn)進(jìn)行定位，從第一、六氣缸孔的上部平面壓緊，銑出側(cè)面上的幾個工藝凸臺(過渡基準(zhǔn))，如圖l0-5b所示，然后在機(jī)加工車間以側(cè)面的工藝凸臺及底面法蘭中的兩個凸臺定位，初銑頂面和底面(底面為精基準(zhǔn))，如圖10-5c所示。再以底面和靠近底面的兩個工藝凸臺及法蘭上鑄出的缺口定位，鉆、鉸兩個工藝孔(精基準(zhǔn))，如圖l0-5d所示。所以，缸體加工過程中選用的粗基準(zhǔn)是第一、七主軸承座孔；第一氣缸孔、底面的兩個法蘭凸臺及60°缺口。

1.4.2精基準(zhǔn)的選擇

在選擇精基準(zhǔn)時，應(yīng)考慮如何保證加工精度和安裝方便。大多數(shù)缸體的精基準(zhǔn)都選擇底面及其上的兩個工藝孔，其優(yōu)點(diǎn)是：

1）底面輪廓尺寸大，工件安裝穩(wěn)固可靠。

2）缸體的主要加工表面，大多數(shù)都可用以作為基準(zhǔn)，符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，減少了由于基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換而引起的定位誤差。例如主軸承座孔、凸輪軸軸承孔、氣缸孔以及主軸承座孔端面等，都可用它作為精基準(zhǔn)來保證位置精度。

3）加工主軸承座孔和凸輪軸軸承孔時，便于在夾具上設(shè)置鏜桿的支承導(dǎo)套，能捉高加工精度并能捉高切削用量。

4）由于多數(shù)工序都以此作為基準(zhǔn)，各工序的夾具結(jié)構(gòu)大同小異，夾具設(shè)計、制造簡單，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低了成本。由于采用單一的定位基準(zhǔn)，可避免加工過程中經(jīng)常翻轉(zhuǎn)工件，從而減輕了勞動量。

底面作為精基準(zhǔn)也有一些缺點(diǎn)：

1）用底面定位加工頂面時，必然存在基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的定位誤差，難以保

第 6 頁 證頂面至主軸承座孔軸線的距離公差（用來保證壓縮比）。

2）加工時不便于觀察切削過程。

也有采用頂面為精基準(zhǔn)的，其優(yōu)缺點(diǎn)大致與上述相反。主軸承座孔軸線雖然是設(shè)計基準(zhǔn)，但由于其半圓孔結(jié)構(gòu)和裝夾不方便，所以當(dāng)前國內(nèi)生產(chǎn)中很少用作精基準(zhǔn)。近年來國外已開始采用主軸承座孔作為精基準(zhǔn)。

1.5 加工階段的劃分和加工順序的安排

1.5.1 加工階段的劃分

缸體的加工可劃分為四個階段：

1）粗加工階段

該階段主要是去除各個加工表面的余量并做出精基準(zhǔn)，其關(guān)鍵問題是如何提高生產(chǎn)率。

2）半精加工階段

該階段主要是為最終保證產(chǎn)品和工藝要求作好準(zhǔn)備，對于某些部位也可以由粗加工直接進(jìn)入精加工而不用半精力旺，缸體上的主要孔系的加工例如主軸承孔、凸輪軸孔、缸孔、挺桿孔等都有半精加工階段。

3）精加工階段

該階段主要是保證缸體的尺寸精度、形狀精度、位置精度及表面粗糙度，是關(guān)鍵的加工階段。缸體上大多數(shù)加工部位，經(jīng)過這一加工階段都可完成。

4）精細(xì)加工階段

當(dāng)零件上某些加工部位的尺寸、形狀要求很高，表面粗糙度值要求很低，用一般精加工手段較難達(dá)到要求時，則要用精細(xì)加工。由于精細(xì)加工的余量很小，只能提高尺寸精度和形狀精度以及表面質(zhì)量，而對位置精度的提高見效甚微。缸體上的不鑲套缸孔及主軸承座孔常有精細(xì)加工的要求。1.5.2缸體工序順序的安排

由于缸體形狀復(fù)雜，且有厚度不同的壁和筋在加工過程中由多種原因造成的內(nèi)應(yīng)力易使工件產(chǎn)生變形。因此，加工時應(yīng)遵循以下原則：

1）首先從大表面切去大部分加工余量，以保證精加工后零件的變形最小。2）切削力大、夾緊力大以及易發(fā)現(xiàn)零件內(nèi)部缺陷的工序應(yīng)安排在前面進(jìn)行。3）由于加工深油孔時容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，安排時要注意對加工精度的不利影響。

4）正確地安排密封試驗、襯套和軸承等的壓裝以及清洗檢驗等非加工工序。

第 7 頁 從表10-1可以看出，缸體加工順序的安排有下面幾個特點(diǎn)：

1）用作精基準(zhǔn)的表面(底面及兩個工藝孔)代先加工，這樣使以后的加工都有一個統(tǒng)一的工藝基準(zhǔn)，這不但對于簡化設(shè)備工裝及方使運(yùn)輸帶來好處，而且為減少工件的定位誤差提供了必要條件。

2）按照先粗后精的原則盡量把零件加工劃分成幾個階段，這樣有利于在加工過程中消除內(nèi)應(yīng)力，以限制工件在加工過程中的變形量。

3）按加工順序便于零件進(jìn)行加工。由于缸體形狀復(fù)雜，輸送比較困難，特別是在大量生產(chǎn)條件下，盡可能減少零件的轉(zhuǎn)動，以免增加裝置。

4）合理地安排檢驗工序。將其安排在粗加工階段結(jié)束之后，裝瓦蓋和裝飛輪殼之前。在自動線生產(chǎn)中每段自動線最后一個工位往往是檢驗，這樣可防止不合格的半成品流入后面的自動線。

1.6 主要加工工序的分析

1.6.1第一道工序

拉削加工：拉削平面是一種高效率、高精度的加工方法，主要用于大量生產(chǎn)中。這是因為拉刀削平面的生產(chǎn)率很高，這是因為拉刀或工件的移動速度比銑削的進(jìn)給速度要快得多。拉削速度一般為8～10m／min，而銑削時工作臺的進(jìn)給量一般小于1000mm／min。拉刀可在一次行程中去除工件的全部余量，而且粗精加工可一次完成。拉削的精度較高，這是因為拉刀各刀齒的負(fù)荷分布良好，修光齒（校準(zhǔn)齒）能在較佳的條件下工作，切削速度低，刀齒的使用壽命高。此外，拉床只有拉力(或工件)的移動，因此運(yùn)動鏈簡單，機(jī)床的剛度高。拉削平面的精度最高可達(dá)IT7，表面粗糙度為砌3.2～1.6mm。

拉削不但可以加工單一的、敞開的平面，也可以加工組合平面，在發(fā)動機(jī)零件的加工中得到了廣泛地應(yīng)用。若用拉刀加工缸體主軸承座孔分離面（對口面）和鎖口面，既滿足了高的生產(chǎn)率也保證了組合平面間的位置和尺寸精度，所以在國內(nèi)外汽車制造業(yè)中被廣泛采用。

第 8 頁

上圖是拉削EQ6100型汽油機(jī)缸體平面用的臥式雙向平面拉床示意圖，該拉床是我國自行設(shè)計和制造的，全長23m、寬7.1m、高3.6m、重230t、額定拉力為450kN、行程9m.它能自動完成裝卸缸體、定位夾緊、回轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)等工序，實現(xiàn)自動循環(huán)并附有排屑和吸塵裝置。

缸體毛坯用推料器通過上料輥道推上第一工位回轉(zhuǎn)夾具，自動夾緊后，該夾具回轉(zhuǎn)90°，刀具溜板由無極變速的電動機(jī)組通過絲杠螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動。

該機(jī)床共有刀片3000多片，拉削速度最高達(dá)到25～30m／min并實現(xiàn)無級變速，實際應(yīng)用為7～8m／min，機(jī)床主電機(jī)功率為250kW。這種平面拉床用來加工缸體其生產(chǎn)效率很高，質(zhì)量也非常穩(wěn)定。它可以替代雙面或單面組合銑床10臺以上，因此占地面積大為減少，但耗電量大、刀具制造和調(diào)整比較困難，較復(fù)雜，所以投資和生產(chǎn)費(fèi)用較大。

下拉刀全長7.55m，共分六級，對底面及鎖口面進(jìn)行粗拉，精拉，對半圓面進(jìn)行粗拉，對口面進(jìn)行半精拉及粗拉。底面拉刀采用分屑拉削法，鑲以硬質(zhì)合金不重磨刀片，共48齒，齒升量為0.2mm，切削余量為4.8mm。半精拉及精拉的部分采用不重磨刀片，共24齒，齒升量為0.2～0.05mm，包含三個修光齒，切削余量為1.7mm。對口面拉刀采用層剝法，共48齒，齒升量為0.2～0.05mm，切削余量為5.63 mm。半圓面拉刀采用兩齒一組的分屑拉削法，共54齒，每組齒升量為0.2—0.1lmm，切削余量為4.75mm。鎖口面拉刀也是采用兩齒一組的第 9 頁 分屑拉削法，共54齒，每組齒升量為0.2～0.13mm，切削余量為4.25mm。

上拉刀全長5.04m，頂面拉刀采用兩齒一組的分屑拉削法，共72齒，每組齒升量為0.25 ～0.1mm，切削余量為5.75mm。窗口面拉刀采用層剝法，共64齒，齒升量在0.1mm以下，切削余量為5.7mm。

缸體拉削后，底面和頂面的平面度均不超過0.05mm／50mm,底面全長不超過0.lmm，頂面全長不超過0.2mm，所有加工尺寸精度均不超過±0.15mm范圍。

下圖所示為該機(jī)床拉削缸體各表面位置圖。下拉刀拉削機(jī)體底面

1、鎖口面

2、對口面3及半圓面4，然后第一工位回轉(zhuǎn)夾具復(fù)位，由另一個推料器推入翻轉(zhuǎn)裝置，回轉(zhuǎn)180°后被推入第二工位回轉(zhuǎn)夾具。定位、夾緊后回轉(zhuǎn)90°，刀具溜板作反向行程拉削，由上拉刀加工頂面5及窗口面6。加工以后第二工位回轉(zhuǎn)夾具復(fù)位，機(jī)體被推出，由輥道送至下一道工序。

1.6.2孔及孔系加工

缸體主要加工的孔是缸孔、主軸承孔、凸輪軸孔及挺桿孔等，這些孔的直徑較大、孔較深、尺寸精度和表面質(zhì)量要求較高，這些孔所組成的孔系均有較嚴(yán)格的位置精度要求，因此給加工帶來較大的困難。另一方面缸體中還有很多縱橫交叉的油道孔，雖然其尺寸精度、位置精度及表面質(zhì)量要求不高，但孔深較大，在大量生產(chǎn)條件下也成為一大難題。

第 10 頁 缸孔的加工：缸孔的質(zhì)量對發(fā)動機(jī)基本性能有很大影響，其尺寸精度為IT5～7，表面 粗糙度為Ral.6～0.8mm，各缸孔軸線對主軸承孔的垂直度0.05mm，有止口的深度公差為0.03～0.05mm，所以缸孔加工是難度較大的加工部位。加工時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

一是缸孔的粗加工工序應(yīng)盡量提前，以保證精加工后零件變形最小并及早發(fā)現(xiàn)缸孔內(nèi)的鑄造缺陷，最大限度減少機(jī)械加工的損失。

二是缸孔的精加工或最終加工應(yīng)盡量后移，以避免其它表面加工時會導(dǎo)致缸體零件的 變形。其三是為保證工作表面的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，珩磨余量要小。缸孔的加工分為：

（1）粗鏜缸孔： 其主要目的是從缸孔表面切去大部分余量，因此要求機(jī)床剛性足、動力性好。常采用鑲有四片或六片硬質(zhì)合金刀片的鏜刀頭，切削深度較大，在其直徑方向上為3～6mm，因此容易產(chǎn)生大量的切削熱，使工件和機(jī)床主軸溫度升高。為防止這種情況的發(fā)生，有的工廠為減小切深將缸孔分為二次或三次加工，冷卻主軸，以便減少缸體的變形。在大批量生產(chǎn)中，多采用多軸同時加工四缸或六缸，因此切削扭矩較大。為了改善切削條件，新設(shè)計的組合鏜床已采用不同向旋轉(zhuǎn)的鏜桿和立式或斜置式剛性主軸。

（2）半精鏜缸孔： 加工時使用裝有多片硬質(zhì)合金刀片的鏜刀頭，在鏜桿上部設(shè)有一個輔助夾持器，其上裝有倒角刀片。當(dāng)半精鏜缸孔的工作行程接近結(jié)束時，倒角刀片在缸孔上部倒角。

（3）精鏜缸孔： 精鏜時通常采用單刀頭，目前在進(jìn)口的機(jī)床中已普遍采用自動測量與刀具磨損補(bǔ)償裝置，使測量與補(bǔ)償有機(jī)的聯(lián)系，且由機(jī)床內(nèi)部自動完成。如圖10-12所示為某廠引進(jìn)的缸孔精鏜刀具，加工時第一把作為半精鏜的刀頭由刀桿中固定鏜削缸孔，切削深度為總余量的2／3～3／4，行程終了時刀桿上部的刀頭在缸孔上端倒角，然后楔塊經(jīng)液壓缸驅(qū)動使第二把作為精鏜的刀頭伸出，并在鏜削主軸返回行程中對缸孔精鏜加工，其切削，深度為0.15mm左右。

（4）缸孔的珩磨： 珩磨是保證缸孔質(zhì)量和獲得表面特性的重要工序。它不僅可以降低加工表面的粗糙度，而且在一定的條件下還可以提高工件的尺寸及形狀精度。

缸孔珩磨的工作原理如圖10-13所示，珩磨加工時工件固定不動，圓周上

第 11 頁 裝有磨條并與機(jī)床主軸浮動連接的珩磨頭作為工具，在一定壓力下通過珩磨頭對工件內(nèi)孔表面的相對運(yùn)動，從加工表面上切除一層極薄的金屬。加工時，珩磨頭上的磨條有三個運(yùn)動，即回轉(zhuǎn)運(yùn)動、軸向往復(fù)運(yùn)動和垂直加工表面的徑向進(jìn)給運(yùn)動。前兩個運(yùn)動的合成使磨粒在加工表面上的切削軌跡呈交叉而又不重復(fù)的網(wǎng)紋。

為了提高珩磨效率，在珩磨缸孔時采用8～10個磨條替代過去的4～6個磨條，這樣就可很快地去除珩磨余量，作用于孔壁上的壓力較小也較均勻，所以珩磨時發(fā)熱少，可提高磨條的壽命。當(dāng)珩磨余量較大時，也可分為粗珩和精珩。粗珩余量為0.05～0.07mm，使用較軟的磨料，自勵性好，切削作用強(qiáng)、生產(chǎn)率較高，但加工表面易劃傷。精珩時余量為5～7mm，選用硬的磨條，可用120#～280#或W28~W14，當(dāng)然也可采用價格較貴的金剛石磨條。珩磨時，采用煤油作為冷卻潤滑液。

用金剛石磨條珩磨鑄鐵缸孔時，為了減少珩磨時的發(fā)熱量和改善磨條與工件表面的摩擦，使用煤油作為冷卻液。近年來國內(nèi)外已逐步采用水來代替油巳取得了相同的效果，不僅降低了珩磨成本，珩磨后還不需清洗。汽車變速箱體加工工藝分析

2.1 汽車變速箱體及其工藝特點(diǎn)

汽車變速箱體是變速箱的基礎(chǔ)零件。它把變速箱中的軸和齒輪等有關(guān)零件和機(jī)構(gòu)聯(lián)接為一整體，使這些零件和機(jī)構(gòu)保持正確的相對位置，以便其上各個機(jī)構(gòu)和零件能正確、協(xié)調(diào)一致地工作。變速箱體的加工質(zhì)量直接影響變速器的裝配質(zhì)量，進(jìn)而影響汽車的使用性能和壽命。

變速箱體屬平面型(非回轉(zhuǎn)體型)薄壁殼體零件，尺寸較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其上有若干個精度要求較高的平面和孔系，以及較多的聯(lián)接螺紋孔。其主要技術(shù)要求如下：

(1)主要軸承孔的尺寸精度不低于IT7。

(2)孔與平面、孔與孔的相互位置公差。

①前端面T1為變速箱的安裝基面，它對O1軸的端面全跳動公差為0.08mm。后端面T2為安裝軸承蓋用，要求稍低，它對O1軸的端面圓跳動公差為0.1mm。

第 12 頁 ②取力窗口面T4對O2軸的平行度公差為0.08mm，其公差等級為IT8～I(xiàn)T9級.③三對軸承孔中心線間的平行度公差為0.06mm，其公差等級約為IT6～I(xiàn)T7級,它與齒輪傳動精度及齒寬等因素有關(guān)。

(3)主要孔中心距偏差為±0.05mm．由齒輪傳動中心距離偏差標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。(4)主要軸承孔表面粗糙度為Ra1.6μm。裝配基面、定位基面及其余各平面的表面粗糙度為Ra3.2μm。

(5)各表面上螺孔位置度公差為￠0.15mm。

2.2 變速箱體的材料和毛坯

該變速箱體的材料為HT150。由于灰鑄鐵具有較好的耐磨性、減振性和良好的鑄造性、可加工性，而且價格低廉，所以它是箱體類零件廣泛采用的材料。

分型面如圖所示為平直面，比階梯分型面造型簡單，但由于分型面未通過O1、O2軸承孔中心線，因而毛坯孔有兩段1°～3°的拔模斜度，使毛坯孔不圓，導(dǎo)致余量不勻。由于孔的余量較大(單邊余量為4.0mm）經(jīng)過四次切削，毛坯復(fù)映誤差對加工精度影響不大。

上蓋面與前、后端面T1，T2的最大加工余量為4.5mm；兩側(cè)窗口面余量為3mm；各主要軸承孔均鑄出，直徑余量為8mm。倒檔孔、油塞孔和加油孔等其孔徑在30mm以內(nèi)，均不預(yù)先鑄出毛坯孔。所有加工余量的偏差為土2.0mm。汽車發(fā)動機(jī)連桿加工工藝分析

3.1 汽車發(fā)動機(jī)連桿結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其主要技術(shù)要求

連桿是汽車發(fā)動機(jī)中的主要傳力部件之一，其小頭經(jīng)活塞銷與活塞聯(lián)接，大頭與曲軸連桿軸頸聯(lián)接．氣缸燃燒室中受壓縮的油氣混合氣體經(jīng)點(diǎn)火燃燒后急劇膨脹，以很大的壓力壓向活塞頂面，連桿則將活塞所受的力傳給曲軸，推動曲軸旋轉(zhuǎn)。

連桿部件由連桿體，連桿蓋和螺栓、螺母等組成。在發(fā)動機(jī)工作過程中，連桿要承受膨脹氣體交變壓力和慣性力的作用，連桿除應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度外，還應(yīng)盡量減小連桿自身的重量，以減小慣性力。連桿桿身的橫截面為工字形，從大頭到小頭尺寸逐漸變小。

第 13 頁 為了減少磨損和便于維修，在連桿小頭孔中壓入青銅襯套，大頭孔內(nèi)襯有具有鋼質(zhì)基底的耐磨巴氏合金軸瓦。

為了保證發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)均衡，同一發(fā)動機(jī)中各連桿的質(zhì)量不能相差太大。因此，在連桿部件的大、小頭端設(shè)置了去不平衡質(zhì)量的凸塊，以便在稱重后切除不平衡質(zhì)量。

連桿大、小頭兩端面對稱分布在連桿中截面的兩側(cè)。考慮到裝夾、安放、搬運(yùn)等要求，連桿大、小頭的厚度相等。

連桿小頭的頂端設(shè)有油孔，發(fā)動機(jī)工作時，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動，氣缸體下部的潤滑油可飛濺到小頭頂端的油孔內(nèi)，以潤滑連桿小頭銅襯套與活塞銷之間的擺動運(yùn)動副。

連桿上需進(jìn)行機(jī)械加工的主要表面為：大、小頭孔及其兩端面，連桿體與連桿蓋的結(jié)合面及連桿螺栓定位孔等．連桿總成的技術(shù)要求如下：

（1）為了保證連桿大、小頭孔運(yùn)動副之間有良好的配合，大頭孔的尺寸公差等級為IT6，表面粗糙度Ra值應(yīng)不大于0.4μm，小頭孔的尺寸公差等級為IT5，表面粗糙度Ra值應(yīng)不大于0.4μm。對兩孔的圓柱度也提出了較高的要求，大頭孔的圓柱度公差為0.006mm，小頭孔的圓柱度公差為0.00125mm。

（2）因為大、小頭孔中心距的變化將會使氣缸的壓縮比發(fā)生變化，從而影響發(fā)動機(jī)的效率，因此要求兩孔中心距公差等級為IT9。大、小頭孔中心線在兩個相互垂直方向上的平行度誤差會使活塞在氣缸中傾斜，致使氣缸壁唐攢不均勻，縮短發(fā)動機(jī)的使用壽命，同時也使曲軸的連桿軸頸磨損加劇，因此也對其平行度公差提出了要求。

（3）連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度誤差過大，將加劇連桿大頭兩端面與曲軸連桿軸頸兩端面之間的磨損，甚至引起燒傷，所以必須對其提出要求。

（4）連桿大、小頭兩端面間距離的基本尺寸相同，但其技術(shù)要求不同。大頭孔兩端面間的尺寸公差等級為IT9，表面粗糙度Ra值應(yīng)不大于0.8μm；小頭兩端面間的尺寸公差等級為ITl2，表面粗糙度Ra應(yīng)不大于6.3μm。這是因為連桿大頭兩墻面與曲軸連桿軸頸兩軸肩端面間有配合要求，而連桿小頭兩端面與活塞銷孔座內(nèi)檔之間投有配合要求。連桿大頭端面間距離尺寸的公差帶正好落在連桿小頭端面距離尺寸的公差帶中，這將給連桿的加工帶來許多方便。

第 14 頁（5）為了保證發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)干穩(wěn)，對連桿小頭(約占連桿全長2/3)的質(zhì)量差和大頭(約占全長的1/3)的質(zhì)量差分別提出了要求。為了保證上述連桿總成的技術(shù)要求，必須對連桿體和連桿蓋的螺栓孔、結(jié)合面等提出要求。

3.2 汽車發(fā)動機(jī)連桿的材料和毛坯

連桿在工作中承受多向交變載荷的作用，要具有很高的強(qiáng)度。因此，連桿材料一般都采用高強(qiáng)度碳鋼和合金鋼，如45鋼、65鋼、40Cr、40MnB等。近年來也有采用球墨鑄鐵和粉末冶金材料的。

某汽車發(fā)動機(jī)連桿采用40MnB鋼，用模緞法成型，將桿體和桿蓋鍛成一體。對于這種整體鍛造的毛坯，要在以后的機(jī)械加工過程中將其切開。為了保證切開孔的加工余量均勻，一般將連桿大頭孔鍛成橢圓形。相對于分體鍛造而言，整體鍛造的連桿毛坯具有材料損耗少、鍛造工時少、模具少等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是所需鍛造設(shè)備動力大及存在金屬纖維被切斷等問題。

連桿毛坯的鍛造工藝過程是將棒料在爐中加熱至1140～1200°C。先在輥鍛機(jī)上通過四個型槽進(jìn)行輥鍛制坯，然后在鍛壓機(jī)上進(jìn)行預(yù)鍛和終鍛，最后在壓床上沖連桿大頭孔并切除飛邊。鍛造好的連桿毛坯需經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，使之得到細(xì)致均勻的回火索氏體組織，從而改善性能，減少毛坯內(nèi)應(yīng)力。此外，為提高毛坯的精度，還需進(jìn)行熱校正、外觀缺陷檢查、內(nèi)部探傷、毛坯尺寸檢查等工序，最終獲得合格的毛坯。典型的連桿毛坯采用工字形斷面截形，材料為40MnB鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理后，要求硬度大于HB 220，大、小頭厚度為39.6～40.0mm，毛坯總重量2.340～2.520Kg。此外，對兩端面有形狀誤差要求．

3.3 汽車發(fā)動機(jī)連桿的主要工序分析

3.3.1 定位基準(zhǔn)的加工 3.3.2 大頭孔的加工 3.3.2 小頭孔的加工

第 15 頁

第 17 頁 4 汽車發(fā)動機(jī)曲軸加工工藝分析

4.1 汽車發(fā)動機(jī)曲軸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其主要技術(shù)要求

曲軸是汽車發(fā)動機(jī)的主要零件之一，用于將活塞的往復(fù)運(yùn)動變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動，以輸出發(fā)動機(jī)的功率，曲軸工作時要承受很大的轉(zhuǎn)矩及大小和方向都發(fā)生變化的彎矩，因此曲軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，支承剛度及耐磨性。曲軸的質(zhì)量分布要平衡，防止因不平衡產(chǎn)生離心力，使曲軸承受附加載荷。

曲軸的形狀和曲柄的相互位置，決定于發(fā)動機(jī)氣缸的數(shù)目、行程數(shù)、排列情況及各氣缸的工作順序。在單列式多缸發(fā)動機(jī)中，連桿軸頸的數(shù)目與氣缸數(shù)相同，主軸頸的數(shù)目由發(fā)動機(jī)的型式和用途決定．多主軸頸曲軸的優(yōu)點(diǎn)是：提高了曲軸承載能力，減少了軸頸載荷。但也使曲軸長度增加，材料滑牦增加，機(jī)械加工勞動量也隨之增加。

上圖為六缸汽車發(fā)動機(jī)的曲軸零件簡圖。主軸頸和連桿軸頸不在同一軸線上。它具有七個主軸頸；六個連桿軸頸分別位于三個互成120°角的平面內(nèi)。曲軸在六個連桿軸頸處形成了六個開擋，因此曲軸是一個結(jié)構(gòu)復(fù)雜、剛性差的零件。

為了保證曲軸正常工作，對曲軸規(guī)定了嚴(yán)格的技術(shù)要求。主要技術(shù)要求如下：

（1）主軸頸和連桿軸頸的尺寸精度為0.02mm；軸頸的圓度誤差和軸頸軸線間的平行度誤差均不大于0.015mm；軸頸表面粗糙度不大于Ra0.32μm。

（2）連桿軸頸與主軸頸軸線間的平行度誤差在每100mm長度上不大于0.02mm。

（3）以1，7主軸頸支承時，第4主軸頸的徑向圓跳動誤差不大于0.03mm；裝飛輪法蘭盤的端面竄動誤差不大于0.02mm；法蘭盤的端面只允許凹入，以保證和飛輪端面可靠貼合，凹入量不大于0.1mm。

（4）曲柄半徑尺寸精度為±0.05mm。

（5）連桿軸頸之間的角度偏差不大于土30°。

（6）主軸頸、連桿軸頸與曲柄連接圓角的表面粗糙度不大于Ra0.4μm。（7）曲軸軸頸表面熱處理后硬度不低于46HRC。

第 18 頁（8）曲軸需徑動平衡，動平衡精度小于100g·cm。（9）曲軸需要進(jìn)行磁力探傷。

在曲軸的機(jī)械加工過程中，遇到的主要問題是工件的剛性差，因此需要采取措施克服剛性差對加工過程的影響，以達(dá)到曲軸的技術(shù)要求。常采取的措施有：

（1）用兩端傳動和中間傳動的方式驅(qū)動曲軸，改善曲軸的支承方式和縮短支承距離，減小加工中的彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形。

（2）在加工中增加輔助支承，提高剛性。

（3）使定位支承基準(zhǔn)靠近被加工表面，減少切削力引起的變形。（4）增設(shè)校直工序，減小前道工序的彎曲變形對后道工序的影響。在曲軸加工中，需要選擇徑向、軸向基準(zhǔn)及圓周方向上的角向基準(zhǔn)。各基準(zhǔn)的選擇如下：

（1）徑向基準(zhǔn)： 加工中選毛坯兩端主軸頸為粗基準(zhǔn)銑兩端面并鉆兩端中心孔，再以兩端中心孔作徑向定位基準(zhǔn)。此基準(zhǔn)也是曲軸的設(shè)計基準(zhǔn)．曲軸加工中所有主軸頸及其它同軸線軸頸的粗、半精、精加工都用中心孔定位。加工連桿軸頸時一般采用兩個主軸頸外圓表面作定位基準(zhǔn)，以提高支承剛性。

（2）軸向基準(zhǔn)： 曲軸軸向的設(shè)計、安裝基準(zhǔn)都是第4主軸頸的兩側(cè)端面。加工連桿軸頸時選用該軸頸的止推軸肩端面作軸向定位基準(zhǔn)。曲軸本身不需要精確的軸向定位，在磨削加工工序中采用中心孔作軸向基準(zhǔn)，用定寬砂輪靠火花磨削加工軸頸側(cè)端面，軸向尺寸精度取決于磨削前的加工精度和磨削中的自動測量系統(tǒng)。

（3）角向基準(zhǔn)： 采用在曲柄臂上銑定位面和在法蘭盤端面鉆定位工藝孔的方法來實現(xiàn)角向定位。曲柄臂上的工藝定位面周向定位精度低，用于粗加工工序，法蘭盤上的工藝孔定位精度高，用于磨削和拋光等精加工工序。

第 19 頁

第 20 頁 4.2 汽車發(fā)動機(jī)曲軸的材料和毛坯

由于曲軸要有高的強(qiáng)度、剛度和良好的耐磨性，因此一般都選用優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵或合金鑄鐵等材料制作。對于鋼制曲軸，主要采用模鍛方法制作毛坯．模鍛毛坯的金屬纖維分布合理，有利于提高曲軸強(qiáng)度。近年來稀土球墨鑄鐵應(yīng)用廣泛，它有很多優(yōu)點(diǎn)，能滿足一般功率發(fā)動機(jī)的工作要求。其特點(diǎn)如下：

（1）鑄造性好，曲軸可設(shè)計成較合理的結(jié)構(gòu)形狀，適應(yīng)于精密鑄造?？蓽p少加工余量，縮短加工工藝過程，降低成本。

（2）球墨鑄鐵曲軸有較高的強(qiáng)度和較小的缺口敏感性，較好的減振性及耐磨性。

（3）球墨鑄鐵中加入了銅元素，起到了細(xì)化組織、穩(wěn)定珠光體和提高強(qiáng)度的作用，使曲軸可直接進(jìn)行機(jī)械加工，省去了毛坯的正火處理工序。

毛坯鑄造技術(shù)要求為：

（1）曲柄拔模斜度為1°～l°30′其余鑄造拔模斜度為1°～30°。

（2）毛坯加工余量為：主軸頸、連桿軸頸4mm，軸頸臺肩3mm，余量偏差為。

（3）主軸頸、連桿軸頸鑄造圓角R5，其它鑄造圓角R3～R5。（4）鑄件不得有砂眼、疏松、縮孔、雜質(zhì)等內(nèi)部缺陷。

1.5（5）第4主軸頸擺差≤2.5mm，其它未注明加工余量偏差為??1.0mm：

4.3 汽車發(fā)動機(jī)曲軸主要工序分析

4.3.1 定位基準(zhǔn)的加工

4.3.2 主軸頸的加工

4.3.3 連桿軸頸的加工

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第四篇：典型儀表殼體類零件的數(shù)控加工工藝研究

典型儀表殼體類零件的數(shù)控加工工藝研

究

以安裝體典型儀表殼體類零件為例，研究其數(shù)控加工工藝，提出數(shù)控加工過程中的加工工藝路線的確定原則、選擇要點(diǎn)及數(shù)控加工工藝設(shè)計的方法，以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率。

儀表殼體類零件，大都是整塊儀表裝配的支撐骨架，對整塊儀表的使用性能有著重要的影響。它們都具有復(fù)雜的外型、內(nèi)腔，嚴(yán)格的尺寸公差和形狀位置公差，壁薄且壁厚不均勻，極易發(fā)生變形。隨著工廠的發(fā)展要求及新產(chǎn)品、新材料的出現(xiàn)，對儀表殼體類零件的要求也越來越高，要提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，必須采用數(shù)控設(shè)備進(jìn)行綜合加工，并確定優(yōu)化的數(shù)控加工工藝方案。本文以上安裝體零件為例，分析并討論了數(shù)控加工工藝規(guī)程設(shè)計中遇到的問題，為更多從事儀表殼體類零件加工領(lǐng)域的工作人員提供一定的幫助，以提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)率。1 零件結(jié)構(gòu)分析

上安裝體材料為LYl2CZ，屬單件小批量生產(chǎn)，毛坯采用型材，以降低其成本提高生產(chǎn)效率，節(jié)約研制時間。對零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，主要包括以下幾個方面：

(1)零件主次表面的區(qū)分和主要表面的保證。對底面

孔屬于6級精度，粗糙度Ra0．8μm，需要采用粗車、半精車、精車加工才能達(dá)到要求。

(2)重要技術(shù)條件的分析?？?/p>

有同軸度φ0．02的要求，關(guān)系到裝配位置，其精度直接影響到組件的安裝及儀表的使用性能。

(3)零件圖上表面位置尺寸的標(biāo)注。上安裝體的長度尺寸都以φ73的右端面為基準(zhǔn)，所以在工藝規(guī)程的編制中工序長度尺寸盡量與其保持一致。

(4)零件技術(shù)要求的分析。零件技術(shù)要求主要是指尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面粗糙度及熱處理等。圖1所示為上安裝體零件的三維造型圖。

圖1 三維造型圖

工藝規(guī)程制定

零件的數(shù)控加工工藝流程通常為：零件圖→分析圖樣確定加工工藝過程→編寫工藝規(guī)程→確定NC加工工序→數(shù)值計算→編寫程序單→機(jī)械CAD→機(jī)械CAM→程序校驗→制備控制介質(zhì)→首件試切→調(diào)整程序及機(jī)床→成批加工→成品。

2．1工藝路線的制定

劃分工序與加工路線的確定直接關(guān)系到數(shù)控機(jī)床的使用效率、加工精度、刀具數(shù)量和經(jīng)濟(jì)性等問題，應(yīng)盡量作到工序相對集中，工藝路線最短，機(jī)床的停頓時間和輔助時間最少。安排工藝路線時除通常的工藝要求外，本例重點(diǎn)考慮以下因素：

(1)保證加工質(zhì)量，劃分加工階段

工件在粗加工時，切除的金屬層較厚，切削力和夾緊力都比較大，切削溫度也比較高，將會引起較大的變形。按加工階段加工，粗加工造成的加工誤差可以通過半精加工和精加工來糾正，從而保證零件的加工質(zhì)量。同時合理使用設(shè)備，既能提高生產(chǎn)率，又能延長精密設(shè)備的使用壽命。

(2)合理安排熱處理及表面處理工序

熱處理可提高材料的機(jī)械性能，改善金屬的加工性能及消除內(nèi)應(yīng)力。鞍支架的熱處理工序安排在粗車和銑削加工去除余量以后進(jìn)行高溫時效、低溫時效，主要目的是消除材料加工后產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。為了提高零件的抗蝕能力、耐磨性、抗高溫能力和導(dǎo)電率等，一般都采用表面處理的方法，表面處理一般安排在過程的最后進(jìn)行。對于精度要求高的表面，表面處理后會影響其尺寸精度，一般表面處理后進(jìn)行精加工工序，以保證尺寸精度和表面粗糙度。上安裝體的表面處理工序在對(3)數(shù)控加工工藝與普通工序的銜接

進(jìn)行精加工工序之前。

數(shù)控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序，如銜接得不好就容易產(chǎn)生矛盾。因此在熟悉整個加工工藝內(nèi)容的同時，要清楚數(shù)控加工工序與普通加工工序各自的技術(shù)要求、加工目的、加工特點(diǎn)，如要不要留加工余量，留多少；定位面與孔的精度要求及形位公差；對校形工序的技術(shù)要求；對毛坯的熱處理狀態(tài)等，這樣才能使各工序達(dá)到相互滿足加工需要，且質(zhì)量目標(biāo)及技術(shù)要求明確，交接驗收有依據(jù)。

綜合以上原則，鞍支架的工藝路線安排如下：

2．2加工誤差分析

就制造工藝過程而言，產(chǎn)品質(zhì)量主要取決于零件的制造質(zhì)量和裝配質(zhì)量。零件的制造質(zhì)量一般用幾何參數(shù)(如形狀、尺寸、表面粗糙度)、物理參數(shù)(如導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性、導(dǎo)熱性等)、機(jī)械參數(shù)(如強(qiáng)度、硬度等)及化學(xué)參數(shù)(如耐蝕性等)來表示。上安裝體加工誤差產(chǎn)生的原因主要有：

(1)機(jī)床誤差的影響 影響機(jī)床加工精度的主要因素有主軸的回轉(zhuǎn)精度、移動部件的直線運(yùn)動精度以及成形運(yùn)動的相對關(guān)系。主軸的回轉(zhuǎn)精度通常反映在主軸徑向跳動、軸向竄動和角度擺動上，它在很大程度上決定著被加工表面的形狀精度。本例采用的銑式加工中心機(jī)床是UMC600萬能加工中心，它的機(jī)床精度目前是國際上機(jī)械加工類機(jī)床中頂尖級的，其各項技術(shù)指標(biāo)都在0．001mm之內(nèi)。對于上安裝體的加工精度影響較小。

(2)夾具定位誤差分析

上安裝體的加工用夾具采用1個大平面和1個定位銷(菱形銷)及1個圓柱銷定位。1個圓柱銷限制x和y的移動及1個大平面限制z的轉(zhuǎn)動和移動，定位銷(菱形銷)限制了x和y的轉(zhuǎn)動，滿足了六點(diǎn)定位原理。經(jīng)定位誤差分析計算，能滿足零件加工精度要求。夾具簡圖如圖2所示。

2．3規(guī)劃加工刀具路徑

規(guī)劃上安裝體幾何圖形外形加工刀具路徑包括加工坯料、對刀點(diǎn)的確定、加工幾何圖形的選擇、加工刀具的選擇及刀具參數(shù)的設(shè)置等內(nèi)容。2．3．1加工坯料及對刀點(diǎn)的確定

在規(guī)劃上安裝體幾何圖形外形加工刀具路徑前，先利用Mastercam系統(tǒng)提供的邊界框命令確定加工幾何圖形所需要的坯料尺寸，并將圖形中心移到系統(tǒng)坐標(biāo)原點(diǎn)，便于加工時以圖形中心對刀。在加工時，工件在機(jī)床加工尺寸范圍內(nèi)的安裝位置是任意的，要正確執(zhí)行加工程序，必須確定工件在機(jī)床坐標(biāo)系中的確切位置。對刀點(diǎn)是工件在機(jī)床上定位裝夾后，設(shè)置在工件坐標(biāo)系中，用于確定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系空間位置的參考點(diǎn)。在工藝設(shè)計和程序編制時，應(yīng)以操作簡單、對刀誤差小為原則，合理設(shè)置對刀點(diǎn)。

2．3．2規(guī)劃加工刀具路徑

規(guī)劃上安裝體幾何圖形加工刀具路徑主要包括刀具的選擇、刀具參數(shù)的設(shè)定、加工順序的選擇、加工參數(shù)(安全高度、下刀方式、補(bǔ)償方式、補(bǔ)償量、切削量等)的設(shè)定。

銑刀類型應(yīng)與工件的表面形狀和尺寸相適應(yīng)。根據(jù)被加工工件材料的熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量，選擇剛性好、耐用度高的銑刀，是充分發(fā)揮數(shù)控銑床的生產(chǎn)效率并獲得滿意加工質(zhì)量的前提條件。加工路線的選擇主要應(yīng)考慮：

(1)盡量縮短走刀路線，減少空走刀行程，提高生產(chǎn)率；

(2)保證加工零件的精度和表面粗糙度的要求；

(3)有利于簡化數(shù)值計算，減少程序段的數(shù)目和編程工作量；

(4)切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)數(shù)控機(jī)床使用說明書的規(guī)定，被加工工件材料、加工工序以及其它工藝要求，并結(jié)合實際經(jīng)驗來確定。實體加工模擬

在對上安裝體幾何圖形進(jìn)行實際加工前，利用Mastercam9．0計算機(jī)軟件提供的實體加工模擬功能進(jìn)行電腦實體加工模擬，最大限度的降低能源和材料消耗，提高加工效率。

MasterCAM系統(tǒng)對上安裝體幾何圖形所規(guī)劃的加工刀具路徑及刀具參數(shù)設(shè)置等資料產(chǎn)生的一個刀具路徑文件，MasterCAM系統(tǒng)稱其為NCI文件。它是一個AscII文字格式文件，含有生成的NC代碼的全部資料，包括一系列刀具路徑的坐標(biāo)值、進(jìn)給量、主軸轉(zhuǎn)速、冷卻液控制指令等，但它無法直接應(yīng)用于CNC機(jī)床，必須先通過后處理程序P0ST轉(zhuǎn)成NC代碼后才能被CNC機(jī)床所使用。

結(jié)束語 復(fù)雜儀表殼體類零件的加工在機(jī)械制造業(yè)中占有很重要的地位，為提高零件加工精度和生產(chǎn)效率，應(yīng)采用先進(jìn)的加工方法。對于數(shù)控加工技術(shù)來說，工藝處理是其應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)，它關(guān)系到所加工出來零件的正確性與合理性，本文以典型零件上安裝體為例，探討數(shù)控加工的工藝規(guī)程設(shè)計問題，選擇合理高效的加工方法和加工路線，對保證零件的加工質(zhì)量，提高數(shù)控機(jī)床的使用效益和使用質(zhì)量都有重要意義。

第五篇：典型零件數(shù)控加工工藝分析實例.

三、典型零件數(shù)控加工工藝分析實例(一數(shù)控車削加工典型零件工藝分析實例 1.編寫如圖所示零件的加工工藝。(1零件圖分析

如圖所示零件,由圓弧面、外圓錐面、球面構(gòu)成。其中Φ50外圓柱面直徑處不加工,而Φ40外圓柱面直徑處加工精度較高。

零件材料:45鋼

毛坯尺寸:Φ50×110(2零件的裝夾及夾具的選擇 件伸出三爪卡盤外75mm 以外圓定位并夾緊。(3 坐標(biāo)原點(diǎn)建立工件坐標(biāo)系。

精加工分開來考慮。

加工工藝順序為:車削右端面→復(fù)合型車削固定循環(huán)粗、精加工右端需要加工的所有輪廓(粗車Φ

44、Φ40.5、Φ34.5、Φ28.5、Φ22.5、Φ16.5外圓柱面→粗車圓弧面R14.25→精車外圓柱面Φ40.5→粗車外圓錐面→粗車外圓弧面R4.75→精車圓弧面R14→精車外圓錐面→精車外圓柱面Φ40→精車外圓弧面R5。

(4選擇刀具

選擇1號刀具為90°硬質(zhì)合金機(jī)夾偏刀,用于粗、精車削加工。(5切削用量選擇

粗車主軸轉(zhuǎn)速n=630r/min,精車主軸轉(zhuǎn)速V=110m/min,進(jìn)給速度粗車為f=0.2mm/r,精車為f=0.07mm/r。

2.編寫如圖1-26所示的軸承套的加工工藝(1零件圖分析

零件表面由內(nèi)圓錐面,順圓弧,逆圓弧和外螺紋等組成。有多個直徑尺寸與軸向尺寸有較高的尺寸精度和表面粗糙度要求(如果加工質(zhì)量要求較高的表面不多可列出。

零件材料:45號鋼 毛坯尺寸:φ80×112

(2零件的裝夾及夾具的選擇

內(nèi)孔加工時,以外圓定位,用三爪自動定心卡盤夾緊,需掉頭裝夾;加工外輪廓時,以圓錐心軸定位,用三爪卡盤夾持心軸左端,右端利用中心孔頂緊。

(3加工方案及加工順序的確定

以零件右端面中心作為坐標(biāo)原點(diǎn)建立工件坐標(biāo)系。

根據(jù)零件尺寸精度及技術(shù)要求,確定先內(nèi)后外,先粗后精的原則。

加工工藝順序為:車端面→鉆φ5中心孔→鉆φ26內(nèi)孔→粗、精鏜一端內(nèi)孔→掉頭裝夾后粗、精鏜另一端內(nèi)孔→粗車外輪廓→精車外輪廓→車螺紋(項目較多可用表格列出。(4選擇刀具

所選定刀具參數(shù)如表1-2所示。

說明:表格中刀尖半徑和備注欄可以不要;25×25指車刀刀柄的截面尺寸。(5切削用量選擇

一般情況下,粗車:恒轉(zhuǎn)速n=800r/min恒線速v=100m/min 進(jìn)給量f=0.2mm/r以下v f=120m/min 背吃刀量a p=2mm以下

精車:恒轉(zhuǎn)速n=1100r/min恒線速v=150m/min 進(jìn)給量f=0.07mm/r以下v f=150m/min 背吃刀量a p=0.1mm左右

(二數(shù)控銑削加工典型零件工藝分析實例 1.編寫如圖所示零件的加工工藝。

(1零件圖的分析 如圖所示,支承部分的外 輪廓由直線和圓弧組成,其它 主要是圓孔。其中內(nèi)孔Φ40H7 有較高的尺寸加工精度和表 面粗糙度要求。零件材料:HT200(切削性

能較好

毛坯尺寸:170mm×110mm ×45mm(2零件的裝夾及夾具的選 擇

用銑床虎鉗夾毛坯兩側(cè) 面加工下表面;翻面后用下表

面定位銑床虎鉗夾毛坯兩側(cè) 面,加工上表面、臺階面、鉆 孔和鏜孔;采用“一面兩孔”

方式定位,即以底面和Φ40H7和Φ13兩個孔為定位基準(zhǔn)裝夾,加工外輪廓。(3加工方案及加工順序的確定

以零件Φ40內(nèi)孔的上端面為坐標(biāo)原點(diǎn)建立工件坐標(biāo)系。加工順序的確定按基面先行、先粗后精原則確定。

加工工藝順序為:銑削下表面→翻面平裝后銑削上表面→銑削Φ60外圓及其臺階面→鉆3個φ5中心孔→鉆φ38內(nèi)孔→粗、精鏜φ40內(nèi)孔→鉆2×Φ13孔→锪鉆2×Φ22孔→銑削外輪廓。(走刀順序見表所示。

(4選擇刀具

Φ40H7內(nèi)孔采用鉆-鏜,階梯孔Φ12和Φ22選擇鉆-锪,零件外輪廓、Φ60mm外圓及其臺階面采用立銑刀,上、下表面采用端銑刀加工,詳見表格。

(5切削用量選擇 詳見表格 序號刀具 編號

刀具規(guī)格名稱加工表面 主軸轉(zhuǎn)速 S r/min

進(jìn)給量f mm/min 背吃刀量 a p mm 備 注

1T01Φ125硬質(zhì)合金端面銑刀銑削上、下表面502052T02Φ63硬質(zhì)合金立銑刀銑削Φ60外圓及其臺階面10030按余量3T03Φ38鉆頭鉆Φ40孔

20040194T04Φ40鏜孔刀粗精鏜Φ40內(nèi)孔

650/100040/300.8/0.25T05Φ13鉆頭鉆2×Φ13孔50030 6.56T0622×14锪鉆2×Φ22锪鉆35025 4.57 T07 Φ25硬質(zhì)合金立銑刀 銑削外輪廓 260 40 5 2.編寫如圖1-29所示平面槽形凸輪的加工工藝

零件的底面和外部輪廓已經(jīng)加工,本工序是在銑床上加工槽與孔。1.零件圖分析

凸輪內(nèi)外輪廓由直線和圓弧組成。凸輪槽側(cè)面和021.00 20+Φ、018.00 12+Φ兩個內(nèi)孔尺寸精

度要求較高,表面粗糙度要求也較高,R a 1.6;內(nèi)孔021.0020+Φ與底面有垂直度要求。

零件材料:HT200(切削性能較好毛坯尺寸:無(基本面已經(jīng)加工2.零件的裝夾及夾具的選擇

加工021.00 20+Φ、018.00 12+Φ兩個孔時,以底面A 定位,采用螺旋壓板機(jī)構(gòu)夾緊;加工凸 輪槽內(nèi)外輪廓時,采用“一面兩孔”方式定位,即以底面A 和021.0020+Φ、018.00 12+Φ兩個孔 為定位基準(zhǔn)裝夾。

3.加工方案及加工順序的確定

以零件外輪廓的中心作為X、Y 軸的坐標(biāo)原點(diǎn),以A平面為Z 軸的零點(diǎn)建立工件坐標(biāo)系。

根據(jù)零件尺寸精度及技術(shù)要求,確定基面先行(先孔后輪廓,先切削材料多的后切削材料較少的面,先粗后精的原則。

加工工藝路線為:鉆φ5中心孔→鉆φ19.6孔→鉆φ11.6孔→鉸φ20孔→鉸φ12孔→重新裝夾后粗銑槽的內(nèi)輪廓→粗銑槽的外輪廓→精銑槽的內(nèi)輪廓→精銑槽的外輪廓→翻面裝夾,銑φ20孔A 面?zhèn)鹊牡菇恰?.選擇刀具

所選定刀具參數(shù)如表1-2所示。

說明:銑削內(nèi)、外輪廓時,銑刀直徑受槽寬限制,可選擇φ6的立銑刀;精鉸的量通常小于0.2mm;刀刃和長度通常要比切削的深度大。5.切削用量選擇

一般情況下,粗銑:恒轉(zhuǎn)速n=600r/min 進(jìn)給量f=180mm/min 以下背吃刀量a p =5mm 以下 精車:恒轉(zhuǎn)速n=800r/min 進(jìn)給量f=120mm/min 以下

背吃刀量a p=0.1mm左右注:材料為灰鑄鐵時切削材料要選擇較小