5．CA6140车床主轴加工工艺过程
表6-1列出了CA6140车床主轴的加工工艺过程。
生产类型：大批生产；材料牌号：45号钢；毛坯种类：模锻件
表6-1 大批生产CA6140车床主轴工艺过程
序号
工序名称
工序内容
定位基准
设备
1
备料
2
锻造
模锻
立式精锻机
3
热处理
正火
4
锯头
5
铣端面钻中心孔
毛坯外圆
中心孔机床
6
粗车外圆
顶尖孔
多刀半自动车床
7
热处理
调质
8
车大端各部
车大端外圆、短锥、端面及台阶
顶尖孔
卧式车床
9
车小端各部
仿形车小端各部外圆
顶尖孔
仿形车床
10
钻深孔
钻Ø48mm通孔
两端支承轴颈
深孔钻床
11
车小端锥孔
车小端锥孔（配1∶20锥堵，涂色法检查接触率≥50%）
两端支承轴颈
卧式车床
12
车大端锥孔
车大端锥孔（配莫氏6号锥堵，涂色法检查接触率≥30%）、外短锥及端面
两端支承轴颈
卧式车床
13
钻孔
钻大头端面各孔
大端内锥孔
摇臂钻床
14
热处理
局部高频淬火（Ø90g5、短锥及莫氏6号锥孔）
高频淬火设备
15
精车外圆
精车各外圆并切槽、倒角
锥堵顶尖孔
数控车床
16
粗磨外圆
粗磨Ø75h5、Ø90g5、Ø105h5外圆
锥堵顶尖孔
组合外圆磨床
17
粗磨大端锥孔
粗磨大端内锥孔（重配莫氏6号锥堵，涂色法检查接触率≥40%）
前支承轴颈及Ø75h5外圆
内圆磨床
18
铣花键
铣Ø89f6花键
锥堵顶尖孔
花键铣床
19
铣键槽
铣12f9键槽
Ø80h5及M115mm外圆
立式铣床
20
车螺纹
车三处螺纹（与螺母配车）
锥堵顶尖孔
卧式车床
21
精磨外圆
精磨各外圆及E、F两端面
锥堵顶尖孔
外圆磨床
22
粗磨外锥面
粗磨两处1∶12外锥面
锥堵顶尖孔
专用组合磨床
23
精磨外锥面
精磨两处两处1∶12外锥面、D端面及短锥面
锥堵顶尖孔
专用组合磨床
24
精磨大端锥孔
精磨大端莫氏6号内锥孔（卸堵，涂色法检查接触率≥70%）
前支承轴颈及Ø75h5外圆
专用主轴锥孔磨床
25
钳工
端面孔去锐边倒角，去毛刺
26
检验
按图样要求全部检验
前支承轴颈及Ø75h5外圆
专用检具
五、轴类零件的检验
1．加工中的检验
自动测量装置，作为辅助装置安装在机床上。这种检验方式能在不影响加工的情况下，根据测量结果，主动地控制机床的工作过程，如改变进给量，自动补偿刀具磨损，自动退刀、停车等，使之适应加工条件的变化，防止产生废品，故又称为主动检验。主动检验属在线检测，即在设备运行，生产不停顿的情况下，根据信号处理的基本原理，掌握设备运行状况，对生产过程进行预测预报及必要调整。在线检测在机械制造中的应用越来越广。
2．加工后的检验
单件小批生产中，尺寸精度一般用外径千分尺检验；大批大量生产时，常采用光滑极限量规检验，长度大而精度高的工件可用比较仪检验。表面粗糙度可用粗糙度样板进行检验；要求较高时则用光学显微镜或轮廓仪检验。圆度误差可用千分尺测出的工件同一截面内直径的最大差值之半来确定，也可用千分表借助V形铁来测量，若条件许可，可用圆度仪检验。圆柱度误差通常用千分尺测出同一轴向剖面内最大与最小值之差的方法来确定。主轴相互位置精度检验一般以轴两端顶尖孔或工艺锥堵上的顶尖孔为定位基准，在两支承轴颈上方分别用千分表测量。
第二节箱体类零件的加工
一、箱体零件概述
箱体类零件通常作为箱体部件装配时的基准零件。它将一些轴、套、轴承和齿轮等零件装配起来，使其保持正确的相互位置关系，以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。因此，箱体类零件的加工质量对机器的工作精度、使用性能和寿命都有直接的影响。
箱体零件结构特点：多为铸造件，结构复杂，壁薄且不均匀，加工部位多，加工难度大。
箱体零件的主要技术要求：轴颈支承孔孔径精度及相互之间的位置精度，定位销孔的精度与孔距精度；主要平面的精度；表面粗糙度等。
箱体零件材料及毛坯：箱体零件常选用灰铸铁，汽车、摩托车的曲轴箱选用铝合金作为曲轴箱的主体材料，其毛坯一般采用铸件，因曲轴箱是大批大量生产，且毛坯的形状复杂，故采用压铸毛坯，镶套与箱体在压铸时铸成一体。压铸的毛坯精度高，加工余量小，有利于机械加工。为减少毛坯铸造时产生的残余应力，箱体铸造后应安排人工时效。
⑵ 齿轮毛坯 毛坯的选择取决于齿轮的材料、形状、尺寸、使用条件、生产批量等因素，常用的毛坯种类油：
1）铸铁件：用于受力小、无冲击、低速的齿轮；
2）棒料：用于尺寸小、结构简单、受力不大的齿轮；
3）锻坯：用于高速重载齿轮；
4）铸钢坯：用于结构复杂、尺寸较大不宜锻造的齿轮。
⑶ 齿轮热处理 在齿轮加工工艺过程中，热处理工序的位置安排十分重要，它直接影响齿轮的力学性能及切削加工的难易程度。一般在齿轮加工中有两种热处理工序：
1）毛坯的热处理 为了消除锻造和粗加工造成的残余应力、改善齿轮材料内部的金相组织和切削加工性能，在齿轮毛坯加工前后通常安排正火或调质等预热处理。
2）齿面的热处理 为了提高齿面硬度、增加齿轮的承载能力和耐磨性而进行的齿面高频淬火、渗碳淬火、氮碳共渗和渗氮等热处理工序。一般安排在滚齿、插齿、剃齿之后，珩齿、磨齿之前。
二、圆柱齿轮齿面（形）加工方法
1．齿轮齿面加工方法的分类
按齿面形成的原理不同，齿面加工可以分为两类方法：
⑴ 成形法 用与被切齿轮齿槽形状相符的成形刀具切出齿面的方法，如铣齿、拉齿和成型磨齿等；
⑵ 展成法 齿轮刀具与工件按齿轮副的啮合关系作展成运动切出齿面的方法，工件的齿面由刀具的切削刃包络而成，如滚齿、插齿、剃齿、磨齿和珩齿等。
2．圆柱齿轮齿面加工方法选择
齿轮齿面的精度要求大多较高，加工工艺复杂，选择加工方案时应综合考虑齿轮的结构、尺寸、材料、精度等级、热处理要求、生产批量及工厂加工条件等。常用的齿面加工方案见表6-3。
表6-3 齿面加工方案
齿 面 加 工 方 案
齿轮精度等 级
齿面粗糙度Raμm
适 用 范 围
铣齿
9级以下
6.3~3.2
单件修配生产中，加工低精度的外圆柱齿轮、齿条、锥齿轮、蜗轮
拉齿
7级
1.6~0.4
大批量生产7级内齿轮，外齿轮拉刀制造复杂，故少用
滚齿
8~7级
3.2~1.6
各种批量生产中，加工中等质量外圆柱齿轮及蜗轮
插齿
1.6
各种批量生产中，加工中等质量的内、外圆柱齿轮、多联齿轮及小型齿条
滚（或插）齿—淬火—珩齿
0.8~0.4
用于齿面淬火的齿轮
滚齿—剃齿
7~6级
0.8~0.4
主要用于大批量生产
滚齿—剃齿—淬火—珩齿
0.4~0.2
滚（插）齿—淬火—磨齿
6~3级
0.4~0.2
用于高精度齿轮的齿面加工，生产率低，成本高
滚（插）齿—磨齿
6~3级
三、圆柱齿轮零件加工工艺过程示例
1． 工艺过程示例
圆柱齿轮的加工工艺过程一般应包括以下内容：齿轮毛坯加工、齿面加工、热处理工艺及齿面的精加工。
在编制齿轮加工工艺过程中，常因齿轮结构、精度等级、生产批量以及生产环境的不同，而采用各种不同的方案。
图6-8为一直齿圆柱齿轮的简图，表6-4列出了该齿轮机械加工工艺过程。从中可以看出，编制齿轮加工工艺过程大致可划分如下几个阶段：
1）齿轮毛坯的形成：锻件、棒料或铸件；
2）粗加工：切除较多的余量；
3）半精加工：车，滚、插齿面；
4）热处理：调质、渗碳淬火、齿面高频淬火等；
5）精加工：精修基准、精加工齿面（磨、剃、珩、研齿和抛光等）。
（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5-40）
图6－8 直齿圆柱齿轮零件图
表6－4 直齿圆柱齿轮加工工艺过程
工序号
工序名称
工序内容
定位基准
1
锻造
毛坯锻造
2
热处理
正火
3
粗车
粗车外形、各处留加工余量2mm
外圆和端面
4
精车
精车各处，内孔至Ø84.8,留磨削余量0.2mm，其余至尺寸
外圆和端面
5
滚齿
滚切齿面，留磨齿余量0.25～0.3mm
内孔和端面A
6
倒角
倒角至尺寸（倒角机）
内孔和端面A
7
钳工
去毛刺
8
热处理
齿面：HRC52
9
插键槽
至尺寸
内孔和端面A
10
磨平面
靠磨大端面A
内孔
11
磨平面
平面磨削B面
端面A
12
磨内孔
磨内孔至Ø85H5
内孔和端面A
13
磨齿
齿面磨削
内孔和端面A
14
检验
终结检验
2．齿轮加工工艺过程分析
⑴ 定位基准的选择 对于齿轮定位基准的选择常因齿轮的结构形状不同，而有所差异。带轴齿轮主要采用顶尖定位，孔径大时则采用锥堵。顶尖定位的精度高，且能做到基准统一。带孔齿轮在加工齿面时常采用以下两种定位、夹紧方式：
1）以内孔和端面定位 即以工件内孔和端面联合定位，确定齿轮中心和轴向位置，并采用面向定位端面的夹紧方式。这种方式可使定位基准、设计基准、装配基准和测量基准重合，定位精度高，适于批量生产。但对夹具的制造精度要求较高。
2）以外圆和端面定位 工件和夹具心轴的配合间隙较大，用千分表校正外圆以决定中心的位置，并以端面定位；从另一端面施以夹紧。这种方式因每个工件都要校正，故生产效率低；它对齿坯的内、外圆同轴度要求高，而对夹具精度要求不高，故适于单件、小批量生产。
⑵ 齿轮毛坯的加工 齿面加工前的齿轮毛坯加工，在整个齿轮加工工艺过程中占有很重要的地位，因为齿面加工和检测所用的基准必须在此阶段加工出来；无论从提高生产率，还是从保证齿轮的加工质量，都必须重视齿轮毛坯的加工。
在齿轮的技术要求中，应注意齿顶圆的尺寸精度要求，因为齿厚的检测是以齿顶圆为测量基准的，齿顶圆精度太低，必然使所测量出的齿厚值无法正确反映齿侧间隙的大小。所以，在这一加工过程中应注意下列三个问题：
1）当以齿顶圆直径作为测量基准时，应严格控制齿顶圆的尺寸精度；
2）保证定位端面和定位孔或外圆相互的垂直度；
3）提高齿轮内孔的制造精度，减小与夹具心轴的配合间隙。
⑶ 齿端的加工 齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺等方式。倒圆、倒尖后的齿轮在换档时容易进人啮合状态，减少撞击现象。倒棱可除去齿端尖边和毛刺。倒圆时，铣刀高速旋转，并沿圆弧作摆动，加工完一个齿后，工件退离铣刀，经分度再快速向铣刀靠近加工下一个齿的齿端。齿端加工必须在齿轮淬火之前进行，通常都在滚（插）齿之后，剃齿之前安排齿端加工。
