第四篇 典型零件的工艺过程
机器中的零件有各种不同的类型，制造时要针对其具体特征，采用适当的加工工艺。根据机器零件的使用功能、形状及其他特征将其分类，而具有某些共同特征的零件，它们的加工工艺也具有一定的特征和规律性。本章主要对常见典型零件的加工工艺进行分析。
课题一 轴类零件的工艺分析
一、任务描述
齿轮轴加工，材料40Cr，数量10件，调质和齿面淬火处理。试选择φ32f7，φ28h6，φ25h6外圆和齿形M，平键槽N的加工方案，并确定所用机床、夹具和刀具。
0.03M(m=2.8GM)1.61.60.42-B5GB145-85Aφ36h10AN0.46.3其余8N93.2φ32f7φ28h73.2231φ25h6φ30φ5锥销孔配作1、名称：齿轮轴2、材料：40Gr3、件数：10件
图4-1-1 齿轮轴类零件
二、工艺分析
该零件为长轴类零件加工，结构形状比较复杂，需要进行多工种配合加工完成。 1、零件图及尺寸公差分析
需要加工的尺寸有φ32f7、φ28h6、φ25h6以及齿形M、平键槽、沟槽等项目，尺寸公差精度要求较高。该轴上表面粗糙度要求较高Ra0.4；其他表面要求Ra1.6及3.2。而且要求调制处理和齿面表面淬火处理。 2、技术分析 （1）锻造
锻造是指利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。
通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。 （2）退火
退火是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却，有时是控制冷却)的一种金属热处理工艺。目的是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的材料或工件软化，改善塑性和韧性，使化学成分均匀化，去除残余应力，或得到预期的物理性能。 （3）调制处理
淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。高温回火是指在500-650℃之间进行回火。调质可以使钢的性能，材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能。
调质常常应用在中碳(低合金)结构钢，也用在低合金铸钢中例如立轴、丝杠、齿
轮等。 （4）校直
调质处理后因为淬火、高温回火后，零件因热力变形和冷却变形，又因零件内应力的不均匀释放，加之长轴类零件为极易应力变形的结构零件。所以，该长轴零件经过粗加工，调制处理后，势必会有轴弯曲的现象，因此要安排校直工序。 （5）珩(hang)齿
珩齿是一种齿面光整加工的方法，其工作原理与剃齿相同，都是应用交错轴斜齿轮啮合原理进行加工的，所不同的是以珩磨轮代替了剃齿刀。珩磨轮是将磨料和粘结剂等原料混合后，在轮芯（铸铁或钢材）上浇铸而成的螺旋齿轮。珩磨齿面上不做出容屑槽，只是靠磨粒本身进行研削加工。 3、工艺安排
序号 工序名称 工序内容 1 2 3 锻造 热处理 粗加工 配料 退火 车端面，钻顶尖孔 粗车零件各外圆 掉头定总长，车端面，钻顶尖孔，车外圆 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 热处理 校直 调质 半精加工外圆留磨量，长度、沟槽至要求。 磨削 磨削 滚齿 热处理 珩齿 铣键槽 修边 磨削φ32f7、 M外径、至要求，粗磨φ28h6，φ25h6留精磨余量。 精磨φ28h6，φ25h6。 粗加工 表面淬火处理 精加工齿面 键槽铣削至尺寸 齿轮修边 定位与夹紧 三爪卡盘 三爪卡盘一夹一顶 三爪卡盘 两顶尖装夹 三爪卡盘 两顶尖装夹 两顶尖装夹 两顶尖装夹 三爪卡盘一夹一顶 半精加工 修顶尖孔 两顶尖装夹 轴用虎钳装夹 思考与练习：
1、试述齿轮轴零件为什么采用锻件？ 2、什么是调质处理？
3、根据其它资料确定半精加工前的余量，粗磨、精磨的留量是多少？
课题二 普通盘类零件的工艺过程
一、任务描述
这类零件的径向尺寸较大，轴向尺寸较短。一般要求加工外圆、端面及内孔，有时还需调头加工。为保证加工要求和数控车削时工件装夹的可靠性，应注意加工顺序和装夹方式。
200.02AR2R1R1Bφ200φ70φ58φ53φ69φ75AB19393446135图4-2-1 盘类零件
二、工艺分析
该零件为盘类零件加工，结构形状比较复杂，需要进行多次掉头加工完成。 1、零件图分析
图4-2-1所示为一个比较典型的盘类零件，除端面和内孔的车削加工外，两端内孔还有同轴度要求。为保证车削加工后工件的同轴度，采取先加工左端面和内孔，并在内孔预留精加工余量0.3mm，然后将工件调头安装，在车完右端内孔后，反向车左端内孔，以保证两端内孔的同轴度。 2、技术分析
（1）数控加工工艺分析主要内容：
1）选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。
2）分析被加工零件的图样，明确加工内容及技术要求，在此基础上确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线，如工序的划分、加工顺序的安排、与传统加工工序的衔接等。 3）设计数控加工工序。如工步的划分、零件的定位于夹具的选择、刀具的选择、切削用量的确定等。
4）调整数控加工工序的程序。如对刀点、换刀点的选择、加工路线的确定、刀具的补偿。 5）分配加工中的容差。
6）处理数控机床上部分工艺指令。 （2）数控加工工艺的基本特点
在普通机床上加工零件时，是用工艺规程或工艺卡片来规定每道工序的操作程序，操作者按工艺卡上规定的“程序”加工零件。而数控机床上加工零件时，要把被加工的全部工艺过程、工艺参数和位移数据编制成程序，并以数字信息的形式控制机床加工。由此可见，数
φ85
控加工的工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同，但数控加工的整个过程是自动进行的，因而又有其特点。 1）工序的内容复杂。
这是由于数控机床比普通机床价格贵，若只加工简单工序在经济上不合算，所以在数控机床上通常安排较复杂的工序，甚至在普通机床上难以完成的工序。
该零件左端内孔φ70 、φ58是基准孔，右端内孔φ69、 φ75与基准孔有同轴度要求，在普通机床上要想达到这一要求很困难，无法进行四孔同时加工还有R圆弧的切削加工。因为数控机床自动化程度高，具有加工复杂形状零件的能力，加工精度高，质量稳定。所以，可以考虑四个孔和R圆弧在一次装夹中同时加工完毕。 2）工步的安排更为详尽。
这是由于在普通机床的加工工艺中不必考虑的问题，如工序内工步的安排、对刀点、换刀点及加工路线的确定等问题，在编制数控机床加工工艺时却不能忽略。如刀路设计。 3、工艺安排
(1)左端面的加工
左端面的加工过程如图4-2-2所示。采用数控车床加工，工件原点设置在右端。 外圆车刀：进行车端面和外圆加工。
镗孔镗刀：进行φ70 φ58孔的粗镗加工。 (2)右端的加工
右端的加工过程如图4-2-3所示。采用数控车床加工，工件原点设置在右端。 外圆车刀：进行车端面和控制总长加工。
镗孔镗刀：进行φ69 φ75孔的粗、精镗加工。 钩形镗刀：进行φ70 φ58孔的精镗加工。
图4-2-2 左端加工示意图
图4-2-3 右端加工示意图
思考与练习：
1、数控加工工艺分析主要内容是什么？
2、试述普通加工机床与数控加工机床的区别。
3、如图4-2-3所示，为什么数控机床能够实现外腔、内腔在一次装夹中镗削。