第一篇：典型零件数控加工工艺分析实例.
三、典型零件数控加工工艺分析实例(一数控车削加工典型零件工艺分析实例 1.编写如图所示零件的加工工艺。(1零件图分析
如图所示零件,由圆弧面、外圆锥面、球面构成。其中Φ50外圆柱面直径处不加工,而Φ40外圆柱面直径处加工精度较高。
零件材料:45钢
毛坯尺寸:Φ50×110(2零件的装夹及夹具的选择 件伸出三爪卡盘外75mm 以外圆定位并夹紧。(3 坐标原点建立工件坐标系。
精加工分开来考虑。
加工工艺顺序为:车削右端面→复合型车削固定循环粗、精加工右端需要加工的所有轮廓(粗车Φ
44、Φ40.5、Φ34.5、Φ28.5、Φ22.5、Φ16.5外圆柱面→粗车圆弧面R14.25→精车外圆柱面Φ40.5→粗车外圆锥面→粗车外圆弧面R4.75→精车圆弧面R14→精车外圆锥面→精车外圆柱面Φ40→精车外圆弧面R5。
(4选择刀具
选择1号刀具为90°硬质合金机夹偏刀,用于粗、精车削加工。(5切削用量选择
粗车主轴转速n=630r/min,精车主轴转速V=110m/min,进给速度粗车为f=0.2mm/r,精车为f=0.07mm/r。
2.编写如图1-26所示的轴承套的加工工艺(1零件图分析
零件表面由内圆锥面,顺圆弧,逆圆弧和外螺纹等组成。有多个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求(如果加工质量要求较高的表面不多可列出。
零件材料:45号钢 毛坯尺寸:φ80×112
(2零件的装夹及夹具的选择
内孔加工时,以外圆定位,用三爪自动定心卡盘夹紧,需掉头装夹;加工外轮廓时,以圆锥心轴定位,用三爪卡盘夹持心轴左端,右端利用中心孔顶紧。
(3加工方案及加工顺序的确定
以零件右端面中心作为坐标原点建立工件坐标系。
根据零件尺寸精度及技术要求,确定先内后外,先粗后精的原则。
加工工艺顺序为:车端面→钻φ5中心孔→钻φ26内孔→粗、精镗一端内孔→掉头装夹后粗、精镗另一端内孔→粗车外轮廓→精车外轮廓→车螺纹(项目较多可用表格列出。(4选择刀具
所选定刀具参数如表1-2所示。
说明:表格中刀尖半径和备注栏可以不要;25×25指车刀刀柄的截面尺寸。(5切削用量选择
一般情况下,粗车:恒转速n=800r/min恒线速v=100m/min 进给量f=0.2mm/r以下v f=120m/min 背吃刀量a p=2mm以下
精车:恒转速n=1100r/min恒线速v=150m/min 进给量f=0.07mm/r以下v f=150m/min 背吃刀量a p=0.1mm左右
(二数控铣削加工典型零件工艺分析实例 1.编写如图所示零件的加工工艺。
(1零件图的分析 如图所示,支承部分的外 轮廓由直线和圆弧组成,其它 主要是圆孔。其中内孔Φ40H7 有较高的尺寸加工精度和表 面粗糙度要求。零件材料:HT200(切削性
能较好
毛坯尺寸:170mm×110mm ×45mm(2零件的装夹及夹具的选 择
用铣床虎钳夹毛坯两侧 面加工下表面;翻面后用下表
面定位铣床虎钳夹毛坯两侧 面,加工上表面、台阶面、钻 孔和镗孔;采用“一面两孔”
方式定位,即以底面和Φ40H7和Φ13两个孔为定位基准装夹,加工外轮廓。(3加工方案及加工顺序的确定
以零件Φ40内孔的上端面为坐标原点建立工件坐标系。加工顺序的确定按基面先行、先粗后精原则确定。
加工工艺顺序为:铣削下表面→翻面平装后铣削上表面→铣削Φ60外圆及其台阶面→钻3个φ5中心孔→钻φ38内孔→粗、精镗φ40内孔→钻2×Φ13孔→锪钻2×Φ22孔→铣削外轮廓。(走刀顺序见表所示。
(4选择刀具
Φ40H7内孔采用钻-镗,阶梯孔Φ12和Φ22选择钻-锪,零件外轮廓、Φ60mm外圆及其台阶面采用立铣刀,上、下表面采用端铣刀加工,详见表格。
(5切削用量选择 详见表格 序号刀具 编号
刀具规格名称加工表面 主轴转速 S r/min
进给量f mm/min 背吃刀量 a p mm 备 注
1T01Φ125硬质合金端面铣刀铣削上、下表面502052T02Φ63硬质合金立铣刀铣削Φ60外圆及其台阶面10030按余量3T03Φ38钻头钻Φ40孔
20040194T04Φ40镗孔刀粗精镗Φ40内孔
650/100040/300.8/0.25T05Φ13钻头钻2×Φ13孔50030 6.56T0622×14锪钻2×Φ22锪钻35025 4.57 T07 Φ25硬质合金立铣刀 铣削外轮廓 260 40 5 2.编写如图1-29所示平面槽形凸轮的加工工艺
零件的底面和外部轮廓已经加工,本工序是在铣床上加工槽与孔。1.零件图分析
凸轮内外轮廓由直线和圆弧组成。凸轮槽侧面和021.00 20+Φ、018.00 12+Φ两个内孔尺寸精
度要求较高,表面粗糙度要求也较高,R a 1.6;内孔021.0020+Φ与底面有垂直度要求。
零件材料:HT200(切削性能较好毛坯尺寸:无(基本面已经加工2.零件的装夹及夹具的选择
加工021.00 20+Φ、018.00 12+Φ两个孔时,以底面A 定位,采用螺旋压板机构夹紧;加工凸 轮槽内外轮廓时,采用“一面两孔”方式定位,即以底面A 和021.0020+Φ、018.00 12+Φ两个孔 为定位基准装夹。
3.加工方案及加工顺序的确定
以零件外轮廓的中心作为X、Y 轴的坐标原点,以A平面为Z 轴的零点建立工件坐标系。
根据零件尺寸精度及技术要求,确定基面先行(先孔后轮廓,先切削材料多的后切削材料较少的面,先粗后精的原则。
加工工艺路线为:钻φ5中心孔→钻φ19.6孔→钻φ11.6孔→铰φ20孔→铰φ12孔→重新装夹后粗铣槽的内轮廓→粗铣槽的外轮廓→精铣槽的内轮廓→精铣槽的外轮廓→翻面装夹,铣φ20孔A 面侧的倒角。4.选择刀具
所选定刀具参数如表1-2所示。
说明:铣削内、外轮廓时,铣刀直径受槽宽限制,可选择φ6的立铣刀;精铰的量通常小于0.2mm;刀刃和长度通常要比切削的深度大。5.切削用量选择
一般情况下,粗铣:恒转速n=600r/min 进给量f=180mm/min 以下背吃刀量a p =5mm 以下 精车:恒转速n=800r/min 进给量f=120mm/min 以下
背吃刀量a p=0.1mm左右注:材料为灰铸铁时切削材料要选择较小
第二篇：典型零件的机械加工工艺分析
第4章 典型零件的机械加工工艺分析
本章要点
本章介绍典型零件的机械加工工艺规程制订过程及分析，主要内容如下： 1．介绍机械加工工艺规程制订的原则与步骤。
2．以轴类、箱体类、拨动杆零件为例，分析零件机械加工工艺规程制订的全过程。
本章要求：通过典型零件机械加工工艺规程制订的分析，能够掌握机械加工工艺规程制订的原则和方法，能制订给定零件的机械加工工艺规程。
§4.1 机械加工工艺规程的制订原则与步骤
§4.1.1机械加工工艺规程的制订原则
机械加工工艺规程的制订原则是优质、高产、低成本，即在保证产品质量前提下，能尽量提高劳动生产率和降低成本。在制订工艺规程时应注意以下问题：
1．技术上的先进性
在制订机械加工工艺规程时，应在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用国内、外先进工艺技术和经验，并保证良好的劳动条件。2．经济上的合理性
在规定的生产纲领和生产批量下，可能会出现几种能保证零件技术要求的工艺方案，此时应通过核算或相互对比，一般要求工艺成本最低。充分利用现有生产条件，少花钱、多办事。3．有良好的劳动条件
在制订工艺方案上要注意采取机械化或自动化的措施，尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全、创造良好、文明的劳动条件。
由于工艺规程是直接指导生产和操作的重要技术文件，所以工艺规程还应正确、完整、统一和清晰。所用术语、符号、计量单位、编号都要符合相应标准。必须可靠地保证零件图上技术要求的实现。在制订机械加工工艺规程时，如果发现零件图某一技术要求规定得不适当，只能向有关部门提出建议，不得擅自修改零件图或不按零件图去做。
§4.1.2 制订机械加工工艺规程的内容和步骤 1．计算零件年生产纲领，确定生产类型。
2．对零件进行工艺分析
在对零件的加工工艺规程进行制订之前，应首先对零件进行工艺分析。其主要内容包括：
（1)分析零件的作用及零件图上的技术要求。
(2)分析零件主要加工表面的尺寸、形状及位置精度、表面粗糙度以及设计基准等；
(3)分析零件的材质、热处理及机械加工的工艺性。
3．确定毛坯
毛坯的种类和质量对零件加工质量、生产率、材料消耗以及加工成本都有密切关系。毛坯的选择应以生产批量的大小、零件的复杂程度、加工表面及非加工表面的技术要求等几方面综合考虑。正确选择毛坯的制造方式，可以使整个工艺过程更加经济合理，故应慎重对待。在通常情况下，主要应以生产类型来决定。4．制订零件的机械加工工艺路线
(1)确定各表面的加工方法。在了解各种加工方法特点和掌握其加工经济精度和表面粗糙度的基础上，选择保证加工质量、生产率和经济性的加工方法。
(2)选择定位基准。根据粗、精基准选择原则合理选定各工序的定位基准。(3)制订工艺路线。在对零件进行分析的基础上，划分零件粗、半精、精加工阶段，并确定工序集中与分散的程度，合理安排各表面的加工顺序，从而制订出零件的机械加工工艺路线。对于比较复杂的零件，可以先考虑几个方案，分析比较后，再从中选择比较合理的加工方案。5.确定各工序的加工余量和工序尺寸及其公差。
6.选择机床及工、夹、量、刃具。机械设备的选用应当既保证加工质量、又要经济合理。在成批生产条件下，一般应采用通用机床和专用工夹具。7.确定各主要工序的技术要求及检验方法。8.确定各工序的切削用量和时间定额。
单件小批量生产厂，切削用量多由操作者自行决定，机械加工工艺过程卡片中一般不作明确规定。在中批，特别是在大批量生产厂，为了保证生产的合理性和节奏的均衡，则要求必须规定切削用量，并不得随意改动。9.填写工艺文件
§4.2 轴类零件的加工工艺制订
轴类零件是机器中的常见零件，也是重要零件，其主要功用是用于支承传动零部件（如齿轮、带轮等），并传递扭矩。轴的基本结构是由回转体组成，其主要加工表面有内、外圆柱面、圆锥面，螺纹，花键，横向孔，沟槽等。
轴类零件的技术要求主要有以下几个方面：
（l）直径精度和几何形状精度
轴上支承轴颈和配合轴颈是轴的重要表面，其直径精度通常为IT5~IT9级，形状精度（圆度、圆柱度）控制在直径公差之内，形状精度要求较高时，应在零件图样上另行规定其允许的公差。
（2）相互位置精度
轴类零件中的配合轴颈（装配传动件的轴颈）对于支承轴颈的同轴度是其相互位置精度的普遍要求。普通精度的轴，配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动一般为0.01~0.03mm，高精度轴为0.001~0.005mm。此外，相互位置精度还有内外圆柱面间的同轴度，轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。
93（3）表面粗糙度
根据机器精密程度的高低，运转速度的大小，轴类零件表面粗糙度要求也不相同。支承轴颈的表面粗糙度Ra值一般为0.16~0.63μm，配合轴颈Ra值为0.63~2.5μm。
各类机床主轴是一种典型的轴类零件，图4-1所示为车床主轴简图。下面以该车床主轴加工为例，分析轴类零件的工艺过程。
图4-1 车床主轴简图
§4.2.1 主轴的主要技术要求分析
1．支承轴颈的技术要求 一般轴类零件的装配基准是支承轴颈，轴上的各精密表面也均以其支承轴颈为设计基准，因此轴件上支承轴颈的精度最为重要，它的精度将直接影响轴的回转精度。由图4-1见本主轴有三处支承轴颈表面，（前后带锥度的Ａ、Ｂ面为主要支承，中间为辅助支承）其圆度和同轴度（用跳动指标限制）均有较高的精度要求。
2．螺纹的技术要求 主轴螺纹用于装配螺母，该螺母是调整安装在轴颈上的滚动轴承间隙用的，如果螺母端面相对于轴颈轴线倾斜，会使轴承内圈因受力而倾斜，轴承内圈歪斜将影响主轴的回转精度。所以主轴螺纹的牙形要正，与螺母的间隙要小。必须控制螺母端面的跳动，使其在调整轴承间隙的微量移动中，对轴承内圈的压力方向正。
3．前端锥孔的技术要求 主轴锥孔是用于安装顶尖或工具的莫氏锥炳，锥孔的轴线必须与支承轴颈的轴线同轴，否则影响顶尖或工具锥炳的安装精度，加工时使工件产生定位误差。
4．前端短圆锥和端面的技术要求 主轴的前端圆锥和端面是安装卡盘的定位面，为保证安装卡盘的定位精度其圆锥面必须与轴颈同轴，端面必须与主轴的回转轴线垂直。
5．其它配合表面的技术要求 如对轴上与齿轮装配表面的技术要求是：对Ａ、Ｂ轴颈连线的圆跳动公差为0.015mm，以保证齿轮传动的平稳性，减少噪音。
上述的（1）、（2）项技术要求影响主轴的回转精度，而（3）、（4）项技术要求影响主轴作为装配基准时的定位精度，而第（5）项技术要求影响工作噪音，这些表面的技术要求是主轴加工的关键技术问题。
综上所述，对轴类零件，可以从回转精度、定位精度、工作噪音这三个方面分析其技术要求。
§4.2.2 主轴的材料、毛坯和热处理
1．主轴材料和热处理的选择。一般轴类零件常用材料为45钢，并根据需要进行正火、退火、调质、淬火等热处理以获得一定的强度、硬度、韧性和耐磨性。
对于中等精度而转速较高的轴类零件，可选用40Cr等牌号的合金结构钢，这类钢经调质和表面淬火处理，使其淬火层硬度均匀且具有较高的综合力学性能。精度较高的轴还可使用轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，它们经调质和局部淬火后，具有更高的耐磨性和耐疲劳性。
在高速重载条件下工作的轴，可以选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等渗碳钢，经渗碳淬火后，表面具有很高的硬度，而心部强度和冲击韧性好。
在实际应用中可以根据轴的用途选用其材料。如车床主轴属一般轴类零件，材料选用45钢，预备热处理采用正火和调质，最后热处理采用局部高频淬火。
2．主轴的毛坯。轴类毛坯一般使用锻件和圆钢，结构复杂的轴件（如曲轴）可使用铸件。光轴和直径相差不大的阶梯轴一般以圆钢为主。外圆直径相差较大的阶梯轴或重要的轴宜选用锻件毛坯，此时采用锻件毛坯可减少切削加工量，又可以改善材料的力学性能。主轴属于重要的且直径相差大的零件，所以通常采用锻件毛坯。
§4.2.3 主轴加工的工艺过程
一般轴类零件加工简要的典型工艺路线是：毛坯及其热处理→轴件预加工→车削外圆→铣键槽等→最终热处理→磨削。
某厂生产的车床主轴如图4-1所示，其生产类型为大批生产；材料为45钢；毛坯为模锻件。该主轴的加工工艺路线如表4-1。
§4.2.4 主轴加工工艺过程分析 1．定位基准的选择
在一般轴类零件加工中，最常用的定位基准是两端中心孔。因为轴上各表面的设计基准一般都是轴的中心线，所以用中心孔定位符合基准重合原则。
同时以中心孔定位可以加工多处外圆和端面，便于在不同的工序中都使用中心孔定位，这也符合基准统一原则。
当加工表面位于轴线上时，就不能用中心孔定位，此时宜用外圆定位，例如表4-1中的第10序钻主轴上的通孔，就是采用以外圆定位方法，轴的一端用卡盘夹外圆，另一端用中心架架外圆，即夹一头，架一头。作为定位基准的外圆面应为设计基准的支承轴颈，以符合基准重合原则。如上述工艺过程中的17和23序所用的定位面。
表4-1 车床主轴加工工艺过程
此外，粗加工外圆时为提高工件的刚度，采取用三爪卡盘夹一端（外圆），用顶尖顶一端（中心孔）的定位方式，如上述工艺过程的6、8、9序中所用的定位方式。
由于主轴轴线上有通孔，在钻通孔后（第10序）原中心孔就不存在了，为仍能够用中心孔定位，一般常用的方法是采用锥堵或锥套心轴，即在主轴的后端加工一个1：20锥度的工艺锥孔，在前端莫氏锥孔和后端工艺锥孔中配装带有中心孔的锥堵，如图4-2ａ所示，这样锥堵上的中心孔就可作为工件的中心孔使用了。使用时在工序之间不许卸换锥堵，因为锥堵的再次安装会引起定位误差。当主轴锥孔的锥度较大时，可用锥套心轴，如图4-2ｂ所示。
图4-2 锥堵与锥套心轴
为了保证以支承轴颈为基准的前锥孔跳动公差（控制二者的同轴度），采用互为基准的原则选择精基准，即第11、12序以外圆为基准定位车加工锥孔（配装锥堵），第16序以中心孔（通过锥堵）为基准定位粗磨外圆；第17序再一次以支承轴颈附近的外圆为基准定位磨前锥孔（配装锥堵），第21、22序，再一次以中心孔（通过锥堵）为基准定位磨外圆和支承轴颈；最后在第23序又是以轴颈为基准定位磨前锥孔。这样在前锥孔与支承轴颈之间反复转换基准，加工对方表面，提高相互位置精度（同轴度）。
2．划分加工阶段
主轴的加工工艺过程可划分为三个阶段：调质前的工序为粗加工阶段；调质后至表面淬火前的工序为半精加工阶段；表面淬火后的工序为精加工阶段。表面淬火后首先磨锥孔，重新配装锥堵，以消除淬火变形对精基准的影响，通过精修基准，为精加工做好定位基准的准备。
3．热处理工序的安排
45钢经锻造后需要正火处理，以消除锻造产生的应力，改善切削性能。粗加工阶段完成后安排调质处理，一是可以提高材料的力学性能，二是作为表面淬火的预备热处理，为表面淬火准备了良好的金相组织，确保表面淬火的质量。对于主轴上的支承轴颈、莫氏锥孔、前短圆锥和端面，这些重要且在工作中经常摩擦的表面，为提高其耐磨性均需表面淬火处理，表面淬火安排在精加工前进行，以通过精加工去除淬火过程中产生的氧化皮，修正淬火变形。
4．安排加工顺序的几个问题 1）深孔加工应安排在调质后进行
钻主轴上的通孔虽然属粗加工工序，但却宜安排在调质后进行。因为主轴经调质后径向变形大，如先加工深孔后调质处理，会使深孔变形，而得不到修正（除非增加工序），安排调质处理后
钻深孔，就避免了热处理变形对孔的形状的影响。
2）外圆表面的加工顺序
对轴上的各阶梯外圆表面，应先加工大直径的外圆，后加工小直径外圆，避免加工初始就降低工件刚度。
3）铣花键和键槽等次要表面的加工安排在精车外圆之后，否则在精车外圆时产生断续切削，影响车削精度，也易损坏刀具。主轴上的螺纹要求精度高，为保证与之配装的螺母的端面跳动公差，要求螺纹与螺母成对配车，加工后不许将螺母卸下，以避免弄混。所以车螺纹应安排在表面淬火后进行。
4）数控车削加工
数控机床的柔性好，加工适应性强，适用于中、小批生产。本主轴加工虽然属于大批生产，但是为便于产品的更新换代，提高时生产效率，保证加工精度的稳定性，在主轴工艺过程中的第15序也可采用数控机床加工，在数控加工工序中，自动的车削各阶梯外圆并自动换刀切槽，采用工序集中方式加工，既提高了加工精度，又保证了生产的高效率。由于是自动化加工，排除了人为错误的干扰，确保加工质量的稳定性。取得了良好的经济效益。同时采用数控加工设备为生产的现代化提供了基础。在大批生产时，一些关键工序也可以采用数控机床加工。
§4.3 箱体类零件的加工工艺
箱体零件是机器或部件的基础零件，轴、轴承、齿轮等有关零件按规定的技术要求装配到箱体上，连接成部件或机器，使其按规定的要求工作，因此箱体零件的加工质量不仅影响机器的装配精度和运动精度，而且影响机器的工作精度、使用性能和寿命。下面以图4-3所示齿轮减速箱体零件的加工为例讨论箱体类零件的工艺过程。
§4.3.1 箱体类零件的结构特点和技术要求分析
图4-3所示零件为某车床主轴箱体类零件，属于中批生产，零件的材料为HT200铸铁。一般来说，箱体零件的结构较复杂，内部呈腔形，其加工表面主要是平面和孔。对箱体类零件的技术要求分析，应针对平面和孔的技术要求进行分析。
1．平面的精度要求
箱体零件的设计基准一般为平面，本箱体各孔系和平面的设计基准为G面、H面和P面，其中G面和H面还是箱体的装配基准，因此它有较高的平面度和较小表面粗糙度要求。
2．孔系的技术要求 箱体上有孔间距和同轴度要求的一系列孔，称为孔系。为保证箱体孔与轴承外圈配合及轴的回转精度，孔的尺寸精度为IT7，孔的几何形状误差控制在尺寸公差范围之内。为保证齿轮啮合精度，孔轴线间的尺寸精度、孔轴线间的平行度、同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线的垂直度误差，均应有较高的要求。
3．孔与平面间的位置精度
箱体上主要孔与箱体安装基面之间应规定平行度要求。本箱体零件主轴孔中心线对装配基面（G、H面）的平行度误差为0.04mm。
4．表面粗糙度
重要孔和主要表面的粗糙度会影响连接面的配合性质或
接触刚度，本箱体零件主要孔表面粗糙度为0.8μm，装配基面表面粗糙度为1.6μm。
§4.3.4 箱体类零件的加工工艺过程分析
一、主要表面的加工方法选择
箱体的主要加工表面有平面和轴承支承孔。
箱体平面的粗加工和半精加工主要采用刨削和铣削，也可采用车削。当生产批量较大时，可采用各种组合铣床对箱体各平面进行多刀、多面同时铣削；尺寸较大的箱体，也可在多轴龙门铣床上进行组合铣削，可有效提高箱体平面加工的生产率。箱体平面的
精加工，单件小批量生产时，除一些高精度的箱体仍需手工刮研外，一般多用精刨代替传统的手工刮研；当生产批量大而精度又较高时，多采用磨削。为提高生产效率和平面间的位置精度，可采用专用磨床进行组合磨削等。
箱体上公差等级为IT 7级精度的轴承支承孔，一般需要经过3～4次加工。可采用扩一粗铰一精铰，或采用粗镗－半精镗一精镗的工艺方案进行加工(若未铸出预孔应先钻孔）。以上两种工艺方案，表面粗糙度值可达Ra0.8～1.6μm。铰的方案用于加工直径较小的孔，镗的方案用于加工直径较大的孔。当孔的加工精度超过IT 6级，表面粗糙度值Ra小于0.4μm时，还应增加一道精密加工工序，常用的方法有精细镗、滚压、珩磨、浮动镗等。
二、箱体加工定位基准的选择
1．粗基准的选择
粗基准的选择对零件主要有两个方面影响，即影响零件上加工表面与不加工表面的位置和加工表面的余量分配。为了满足上述要求，一般宜选箱体的重要孔的毛坯孔作粗基准。本箱体零件就是宜主轴孔Ⅲ和距主轴孔较远的Ⅱ轴孔作为粗基准。本箱体不加工面中，内壁面与加工面（轴孔）间位置关系重要，因为箱体中的大齿轮与不加工内壁间隙很小，若是加工出的轴承孔与内壁有较大的位置误差，会使大齿轮与内壁相碰。从这一点出发，应选择内壁为粗基准，但是夹具的定位结构不易实现以内壁定位。由于铸造时内壁和轴孔是同一个型心浇铸的，以轴孔为粗基准可同时满足上述两方的要求，因此实际生产中，一般以轴孔为粗基准。
2．精基准的选择
选择精基准主要是应能保证加工精度，所以一般优先考虑基准重合原则和基准同一原则，本零件的各孔系和平面的设计基准和装配基准为为G、H面和P盖，因此可采用G、H面和P三面作精基准定位。
三、箱体加工顺序的安排
箱体机械加工顺序的安排一般应遵循以下原则： 1．先面后孔的原则
箱体加工顺序的一般规律是先加工平面，后加工孔。先加工平面，可以为孔加工提供可靠的定位基准，再以平面为精基准定位加工孔。平面的面积大，以平面定位加工孔的夹具结构简单、可靠，反之则夹具结构复杂、定位也不可靠。由于箱体上的孔分布在平面上，先加工平面可
以去除铸件毛坯表面的凹凸不平、夹砂等缺陷，对孔加工有利，如可减小钻头的歪斜、防止刀具崩刃，同时对刀调整也方便。
2．先主后次的原则
箱体上用于紧固的螺孔、小孔等可视为次要表面，因为这些次要孔往往需要依据主要表面（轴孔）定位，所以这些螺孔的加工应在轴孔加工后进行。对于次要孔与主要孔相交的孔系，必须先完成主要孔的精加工，再加工次要孔，否则会使主要孔的精加工产生断续切削、振动，影响主要孔的加工质量。
3． 孔系的数控加工
由于箱体零件具有加工表面多，加工的孔系的精度高，加工量大的特点，生产中常使用高效自动化的加工方法。过去在大批、大量生产中，主要采用组合机床和加工自动线，现在数控加工技术，如加工中心、柔性制造系统等已逐步应用于各种不同的批量的生产中。车床主轴箱体的孔系也可选择在卧式加工中心上加工，加工中心的自动换刀系统，使得一次装夹可完成钻、扩、铰、镗、铣、攻螺纹等加工，减少了装夹次数，实行工序集中的原则，提高了生产率。
图4-3 某车床主轴箱体简图
§4.4 拨动杆零件机械加工工艺规程 §4.4.1 零件的工艺分析
图4-4所示零件是某机床变速箱体中操纵机构上的拨动杆，用作把转动变为拨动，实现操纵机构的变速功能。本零件生产类型为中批生产。下面对该零件进行精度分析。对于形状和尺寸（包括形状公差、位置公差）较复杂的零件，一般采取化整体为部分的分析方法，即把一个零件看作由若干组表面及相应的若干组尺寸组成的，然后分别分析每组表面的结构及其尺寸、精度要求，最后再分析这几组表面之间的位置关系。由图4-4零件图样中可以看出，该零件上有三组加工表面，这三组加工表面之间有相互位置要求，具体分析如下：
三组加工表面中每组的技术要求是：
1．以尺寸φ16H7mm为主的加工表面，包括φ25h8mm外圆、端面，及与之相距74±0.3mm的孔φ10H7mm。其中φ16H7mm孔中心与φ10H7mm孔中心的连线，是确定其它各表面方位的设计基准，以下简称为两孔中心连线。
2．粗糙度Ra6.3μm平面M，以及平面M上的角度为130°的槽。3．P、Q两平面，及相应的2－M8mm螺纹孔。对这三组加工表面之间主要的相互位置要求是：
第⑴组和第⑵组为零件上的主要表面。第⑴组加工表面垂直于第⑵组加工表面，平面M是设计基准。第⑵组面上的槽的位置度公差φ0.5mm，即槽的位置(槽的中心线)与B面轴线垂直且相交，偏离误差不大于φ0.5mm。槽的方向与两孔中心连线的夹角为22°47’±15’。第⑶组及其它螺孔为次要表面。第⑶组上的Ｐ、Ｑ两平面与第⑴组的M面垂直，P面上螺孔M8mm的轴线与两孔中心连线的夹角45°。Q面上的螺孔M8mm的轴线与两孔中心连线平行。而平面P、Q位置分别与Ｍ８的轴线垂直，Ｐ、Ｑ位置也就确定了。
§4.4.2毛坯的选择
此拨动杆形状复杂，其材料为铸铁，因此选用铸件毛坯。§4.4.3定位基准的选择
1．精基准的选择
选择基准思路的顺序是，首先考虑以什么表面为精基准定位加工工件的主要表面，然后考虑以什么面为粗基准定位加工出精基准表面，即先确定精基准，然后选出粗基准。由零件的工艺分析可以知道，此零件的设计基准是M平面和φ16mm和φ10mm两孔中心的连线，根据基准重合原则，应选设计基准为精基准，即以M平面和两孔为精基准。由于多数工序的定位基准都是一面两孔，也符合基准同一原则。
2．粗基准的选择
根据粗基准选择应合理分配加工余量的原则，应选φ25mm外圆的毛坯面为粗基准（限制四个自由度），以保证其加工余量均匀；选平面N为粗基准（限制一个自由度），以保证其有足够的余量；根据要保证零件上加工表面与不加工表面相互位置的原则，应选R14mm圆弧面为粗基准
106（限制一个自由度），以保证φ10mm孔轴线在R14mm圆心上，使R14mm处壁厚均匀。
§4.4.4工艺路线的拟定
1．各表面加工方法的选择
根据典型表面加工路线，M平面的粗糙度Ra6.3μm，采用面铣刀铣削；130°槽采用“粗刨－精刨”加工；平面P、Q用三面刃铣刀铣削；孔φ16H7mm、φ10H7mm可采用“钻－扩－铰”加工；φ25mm外圆采用“粗车－半精车－精车”，Ｎ面也采用车端面的方法加工；螺孔采用“钻底孔－攻丝加工”。
2．加工顺序的确定
虽然零件某些表面需要粗加工、半精加工、精加工，由于零件的刚度较好，不必划分加工阶段。根据基准先行、先面后孔的原则，以及先加工主要表面（M平面与φ25mm外圆和φ16mm孔），后加工次要表面（P、Q平面和各螺孔）的原则，安排机械加工路线如下所示：
①以N面和φ25mm毛坯面为粗基准，铣M平面。②以M平面定位，同时按φ25mm毛坯外圆面找正，“粗车－半精车－精车”φ25mm外圆到设计尺寸，“钻－扩－铰”φ16mm孔到设计尺寸，车端平面N到设计尺寸。
③以Ｍ面（三个自由度）、φ16mm（两个自由度）和Ｒ14mm（一个自由度）为定位基准，“钻－扩－铰”φ10mm孔到设计尺寸。
④以N平面和φ16mm、φ10mm两孔为基准，“粗刨－精刨”130°槽。⑤铣P、Q平面。（一面两孔定位）。
⑥“钻－攻丝”加工螺孔。（一面两孔定位 107
第三篇：毕业论文-零件的数控加工工艺编制
X X X X 职 业 技 术 学 院
论文题目：系 别：专 业：学 制：学 号：姓 名：指导教师：
2011
毕 业 论 文
零件的数控加工工艺编制 数控与材料工程系 数控技术 三 年
年 10 月
摘要
本次设计主要是对数控加工工艺进行分析与具体零件图的加工，首先对数控加工技术进行了简单的介绍，然后根据零件图进行数控加工分析。第一，根据本零件材料的加工工序、切削用量以及其他相关因素选用刀具及刀柄和零件的轮廓特点确定需要7把刀具分别为外圆粗车刀、外圆精车刀、外切槽刀、外螺纹刀、内镗孔刀、内切槽刀。第二，针对零件图图形进行编制程序，此零件为轴类零件，外轮廓由直线、圆弧和螺纹组成，零件的里面要镗出一个锥孔，在加工过程中，工件需要调头钻孔再镗孔，第三，早钻孔对刀时要先回参考点，要以孔中心作为对刀点，刀具的位置要以此来找正，使刀位点与换刀点重合。
关键字：刀具的确定、走刀路线的选择、刀具的对刀点、工件的定位。
-I 第1章 数控加工基础
1.1 数控机床简介
1.1.1、数控机床特点
随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。
1）具有高度柔性、适应性强 2）生产准备周期短 3）工序高度集中
4）生产效率和加工精高、质量稳定 5）能完成复杂型面的加工 6）技术含量高
7）减轻劳动强度、改善劳动条件 8）有利于生产管理
1.1.2、数控机床的分类
数控设备的种类很多，各行业都有自己的数控设备和分类方法。在机床行业，数控机床通常从以下不同角度进行分类。
1．按工艺用途分类
按其工艺用途可以划分为以下四大类：
（1）金属切削类 指采用车、铣、镗、钻、铰、磨、刨等各种切削工艺的数控机床。它又可分为两类：
①普通数控机床 ②数控加工中心（2）金属成形类 指采用挤、压、冲、拉等成形工艺的数控机床，常用的
第2章 数控车削加工工艺及程序编制
工艺分析是工艺员的中心工作也是设计者设计的一个重要环节，它是对工件进行数控加工的前期准备。合理正确的工艺分析也是编制数控加工程序的重要依据。故工艺分析是数控加工不可缺少的。
正确合理的工艺分析需完成如下工作步骤和内容。
零件尺寸的正确标注：由于加工程序是以准确的坐标点来编制的，因此，各图形几何元素间的相互关系一定要明确；各种几何元素的条件要充分，应无引起冲突的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等；构成零件轮廓的几何尺寸的条件应充分。
识读零件：零件图纸直接反映零件的结构，而零件的结构决定工艺分析的合理性，所以我们要保证良好的零件结构。
工艺步骤：制定数控加工程序、划分工步、工序，确定对刀点、换刀点，刀具补偿，选择切削刀具、冷却液，编制工艺文件等。
编制加工程序：将工艺分析融入加工程序，并对其程序进行校验和优化。
2.1 零件工艺分析
零件结构分析
1.如图所示零件便面由柱面，圆锥面，顺圆弧，逆圆弧及外螺纹构成，外螺纹绞复杂其中多个直径尺寸由较高的精度，表面粗糙，零件图尺寸编注完整，符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整，零件材料为45钢，毛胚为ф
刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取re=0.15～0.2mm。
2.3刀具卡片
2.4确定工件的定位与装夹方案
在数控车床上工件定位安装的基本原则与普通机床相同。工件的装夹方法影响工件的加工精度和效率，为了充分发挥数控机床的工作特点，在装夹工件时，应考虑以下几种因素：
1.尽可能采用通用夹具，必须时才设计制造专用夹具； 2.结构设计要满足精度要求； 3.易于定位和装夹； 4.易于切削的清理；
5.抵抗切削力由足够的刚度；
工件的定位与基准应与设计基准保持一致，应防止过定位，对与箱体工件最好选择“一面两销”作为定位基准，定位基准在数控机床上要仔细找正。
由于这个工件是个实心轴，末端要镗一个30的锥孔，因轴的长度不是很长，所以采用工件的右端面和48的外圆作定位基准，使用普通三爪卡盘夹紧工件，取工件的右端面中心为工件坐标的原点，对刀点在（100.1000）处。
2.5 切削加工顺序的安排
①先粗后精 先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加
切槽
螺纹加工
速度，以v(m/min)表示。其计算公式：
v=πdn/1000(m/min)式中：d——工件待加工表面的直径（mm）n——车床主轴每分钟的转速（r/min）
根据零件的结构特点，外轮廓用采用90度外圆车刀，轮廓粗加工时留1mm的精车余量，粗加工时选主轴转速为s=800r/min，精加工选择1000 r/min，由公式计算得：切削速度v 粗加工：v=150(m/min)精加工：v=188(m/min)
2.7 数控加工工艺文件的填写
2.7.1.工艺过程卡片
2.7.2.机械加工工序卡片
2.8 保证加工精度的方法
为了保证和提高加工精度，必须根据生产加工误差的主要原因，采取相应的误差预防或误差补偿等有效的工艺途径措施来直接控制原始误差或控制原始误差对零件加工精度的影响。
2.8.1刀具半径的选定
1.刀具的半径R比工件转角处半径大时不能加工。2.刀具较小时不能用较大的切削量加工（刀具刚性差）。
2.8.2采用合适的切削液
1.切削液主要用来减少切削过程中的摩擦和降低切削温度。合理使用切削液，对提高刀具耐用度和加工表面质量、加工精度起重要的作用。
2.非水溶性切削液：切削油、固体润滑剂，非溶性切削液主要起润滑作用。3.水溶性切削液：水溶液、乳化液，水溶性切削液有良好的冷却作用和清洗作用。
故本设计加工时采用水溶液进行冷却。
2．9数控加工程序
本零件采用电脑软件编程，由于程序过多，这里只打出一部分，这里只展示左端部分的程序
O1234 T0404 M03 S1200 M08 F1500 G00 X77.917 Z13.100 G00 Z6.549 G00 X71.414
G01 X56.600 Z5.841 G01 Z-15.700 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-14.993 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X57.014 F5.000 G01 X55.600 Z5.841 G01 Z-16.200 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-15.493 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X56.014 F5.000 G01 X54.600 Z5.841 G01 Z-16.700 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-15.993 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X55.014 F5.000 G01 X53.600 Z5.841
G01 X0.000 Z5.300 G01 X50.600 F10.000 G01 Z-18.700 G01 X58.600 G01 Z-36.000 G01 X60.014 Z-35.293 F20.000 G01 X70.014 G00 Z5.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z4.800 G01 X49.600 F10.000 G01 Z-19.200 G01 X57.600 G01 Z-36.000 G01 X59.014 Z-35.293 F20.000 G01 X69.014 G00 Z5.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z4.300 G01 X48.600 F10.000 G01 Z-19.700 G01 X56.600
G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z2.800 G01 X45.600 F10.000 G01 Z-21.200 G01 X53.600 G01 Z-36.000 G01 X55.014 Z-35.293 F20.000 G01 X65.014 G00 Z3.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z2.300 G01 X44.600 F10.000 G01 Z-21.700 G01 X52.600 G01 Z-36.000 G01 X54.014 Z-35.293 F20.000 G01 X64.014 G00 Z2.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z1.800 G01 X43.600 F10.000 G01 Z-22.200
G00 Z1.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z0.300 G01 X40.600 F10.000 G01 Z-23.700 G01 X48.600 G01 Z-36.000 G01 X50.014 Z-35.293 F20.000 G01 X71.414 G00 X77.917 G00 Z13.100 G00 X100 Z100 T0404 M03 S1200 G00 X70.318 Z11.144 G00 Z0.707 G00 X59.414 G01 X-1.414 F5.000 G01 X0.000 Z0.000 G01 X40.000 F10.000 G01 Z-24.000 G01 X48.000
9X23.84 G1 Z-23.8 X21.52 X18.692 Z-22.386 G0 Z2.5 X25.76 G1 Z-14.341 X24.6 Z-15.965 Z-23.8 X23.44 X20.612 Z-22.386 G0 Z2.5 X27.68 G1 Z-11.653 X25.36 Z-14.901 X22.532 Z-13.487 G0 Z2.5 X29.6 G1 Z-8.965 X27.28 Z-12.213 X24.452 Z-10.799 G0 X19.5
第3章 加工成果
3.1仿真软件介绍
3.1.1软件简介
市面上的仿真软件有很多，例如：南京斯沃和上海宇龙、斐克，这里我们选用斯沃，南京斯沃软件技术有限公司开发的，是结合机床厂家实际加工制造经验与高校教学训练一体所开发的国内第一款自动免费下载更新的数控仿真软件。通过该软件可以使学生达到实物操作训练的目的，又可大大减少昂贵的设备投入。斯沃数控仿真(数控模拟)软件包括16大类，66个系统，121个控制面板。具有FANUC、SIEMENS(SINUMERIK)、MITSUBISHI、FAGOR、美国哈斯HAAS、PA、广州数控GSK、华中世纪星HNC、北京凯恩帝KND系统、大连大森DASEN、南京华兴WA、江苏仁和RENHE、南京四开、天津三英、成都广泰GREAT、巨森数控JNC编程和加工功能，学生通过在PC机上操作该软件，能在很短时间内掌握各系统数控车、数控铣及加工中心的操作，可手动编程或读入CAM数控程序加工，教师通过网络教学，可随时获得学生当前操作信息。斯沃数控仿真软件也是目前国内唯一自动免费下载更新的数控仿真软件。
3.1.2 斯沃界面
打开软件，选择GSK980TD
工作界面
3.对刀，输入刀补
4.开始加工
车外轮廓
钻孔
钻一个ф20深度为29的孔
完成内轮廓加工
至此整个零件仿真加工完成。
参考文献
[1]《数控加工编程及操作》，顾京主编，高等教育出版社，2003 [2]《数控机床编程与加工技术》，李年芬，北京科技出版社 2005 [3]《数控机床加工工艺与编程》杨琳，北京中国劳动社会出版社 2005
第四篇：波浪形轴类零件的数控加工工艺分析
波浪形轴类零件的数控加工工艺分析
摘要：在数控机床上加工零件，首先遇到的问题就是零件的工艺处理。制定出细致、优化的加工工艺，是数控加工应用中应重视的问题。本文介绍波浪形轴类零件的数控加工工艺分析。
关键词：波浪形轴类零件 数控加工 工艺分析
制定细致、优化的加工工艺，是数控加工工艺编制人员、数控加工操作人员常需分析的问题，必须在编程之前正确确定加工方案，进行工艺设计，再考虑编程。波浪形轴类零件泛指轴径外大内小的轴类零件，本类零件的加工是轴类零件中的难点。本文以典型波浪形轴类零件为例，对数控加工中的工艺处理进行分析。
1、数控加工中的典型工艺处理方法
1)改局部分散标注法尺寸为集中引注或坐标式尺寸。在数控编程中，所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基础的。因此，零件图中最好直接给出坐标尺寸，或尽量以同一基准引注尺寸。这种标注法，既便于编程，也便于尺寸之间的相互协调，在保持设计、工艺、检测基准与编程原点设置的一致性方面带来很大方便。但是由于零件设计人员往往在尺寸标注中较多地考虑装配等使用特性方面，而不得不采取局部分散的标注方法，这样会给工序安排与数控加工带来诸多不便。事实上，由于数控加工精度及重复定位精度都很高，不会因产生较大的累积误差而破坏零件的使用性能，因而改动局部的分散标注法尺寸为集中引注或坐标式尺寸是完全可以的。
2)刀路应尽量简单。具体要求就是尽量选用 0°或 90°方向切削。因为单轴插补加工的物理意义在于不存在轮廓误差，两轴或两轴以上插补加工，在两轴位置增益不相同时，存在轮廓误差，且平行刀路要选择较长边作为进给方向。单轴插补加工不存在轮廓误差，故对于数控铣床加工零件，必须使零件的直线轮廓平行或垂直于坐标轴，以提高零件的加工精度。
3)拐点的处理要合理，避免采用直角过渡。在外角加工中选用圆角过渡，走刀方向不会因突然改变而损坏刀具，零件的拐角轮廓误差也得以有效控制。如果确需直角过渡的，可在轮廓交接处加入G04指令，延时数十至数百毫秒，在这段时间里前段轮廓加工时的跟随误差会迅速得以修正，如车削轴类零件台肩等。在现代数控加工中可以用CAM软件来很好地处理这类问题。有些数控系统也可采用尖角过渡G07指令。
4)刀路的材料去除量要均匀，减小冲击产生。材料切削量的突然改变会对刀具和机床产生冲击，特别是在留精加工余量时更应注意，大多在使用复合固定循环时，易出现该现象。
2、波浪形轴类零件的车削加工
如图1a所示零件，在车削类零件中属于非单调类，加工时具有较高的难度，必须合理制定其加工工艺。该零件加工所用坯料设为Ø66mm的棒料，批量生产，加工时用一台数控车床，图形的数字处理及数控加工工艺如下。
2.1 图形的数学处理 曲线用 35°外圆切削刀 加工点 C刀具必须具备的最小副偏角 Kr′的计算: kr/arcsinCQ23arcsin39.71 O1C361 第 页
故采用封闭粗切削循环时,刀具须选用副偏角大于39.71°的外圆车刀。点B坐标的计算(固定坐标系以点A为中心): O1QO1C2CQ236223227.6948
所以点 B的坐标X=2(36-27.6948+20)=56.61，Z=-35.17。封闭粗切削循环时总退刀量的计算: O2PO2D2DP230215225.981
故采用G73指令加工X轴上的总退刀量: i30O2P(56.6140)/23025.9818.30512.324
2.2 数控加工的工艺制定
工步1：夹棒料外圆柱面，车端面。
工步2：如图1b所示，采用外圆粗切削循环 G71、精加工 G70指令，加工轨迹A→B→F→H→J→G。第 页
工步3：如图 1c所示,采用55°外圆车刀，封闭粗切削循环G73、精加工G70指令，加工图中轨迹 B→C→D→G。55°外圆车刀能保证点C的副偏角 Kr′为6230，大于3970，不产生刀具干涉。循环起始点O3一般位于点 C基于R36圆弧的切线以左，Ø64mm圆柱右侧端面以右，以防循环切削时的碰刀和过切。
工步4：如图 1c所示,沿轨迹D→E→K，采用纵向切削循环 G90指令,车削Ø40mm圆柱。
工步5：如图 1d所示，调头，夹持Ø64mm外圆柱面，按总长157.17mm要求，车削Ø20mm圆柱右端面。
工步6：如图 1d所示，采用纵向切削循环G90指令,车削Ø20mm圆柱。2.3工艺制定中易出现的几种问题
问题一：整个手柄曲线按一次精车处理。此加工工艺切削量太大，若刀具选择不当，易在点 A或点 C处产生刀具干涉，无法加工。
问题二：整个手柄曲线按 G71指令外圆粗切削循环G70指令精加工。此加工工艺Ø40mm圆柱、R30圆弧处切削量太大，两圆弧交点 C处附近刀具易干涉无法加工。
问题三：整个手柄用割断刀粗车至手柄轮廓，然后精加工。此加工工艺割断刀的径向坐标尺寸计算非常繁琐，不易采用此方案进行实际加工。
问题四：如图 2所示，夹棒料外圆柱面，整个手柄曲线用 35°外圆切削刀具，按 G73指令封闭粗切削循环、G70指令精加工，X轴上的总退刀量为 i =33。第 页
图2 加工工艺的不合理表现
实际退刀量将由循环起始点 O3位置的变化而减小，点O3一般位于点C基于 R36圆弧的切线以左，点A居工件端面以右，否则G73切削循环时易出现碰刀和过切现象。此加工工艺在加工棒料零件时，所用循环次数非常多，不利于提高加工生产率。
3、数控仿真软件下的刀具的干涉实验
在图1c中，需用55°外圆尖刀，采用封闭粗切削循环G73、精加工G70指令车削轨迹B→C→D→G。封闭粗切削循环是对铸造、锻造成型毛坯或已粗车成型工件的切削，这里用于处理非单调轴类零件的加工。
通过计算可知，点C处刀具不引起干涉的副偏角Kr′要大于 39.71°，除用55°外圆尖刀具加工外，还可用35°外圆车刀。用35°外圆车刀车削时，必须保证副偏角Kr′大于39.71°，副偏角Kr′可在39.71°～50°范围中调节(副偏角 Kr′为50°时，主偏角Kr为95°，这里不应靠主偏角Kr小于95°来增大副偏角 Kr′)，若刀具安装不当，出现副偏角Kr′小于39.71°，将出现刀具干涉。图 3所示是在仿真软件下,刀具副偏角 Kr′为20°时在点C的干第 页
涉试验，明显表明在点C刀具的后刀面与零件已发生严重干涉。图4所示是55°外圆尖刀具在点C的切削状况，没有发生干涉现象。
图3 图4
4、结论
对于坯料为棒料的波浪形轴类零件(轴径外大内小)，一般的加工方法是先右侧去除直径单调部分材料(直径外小内大部分)，按零件情况选择，然后对非单调部分，通常是采用局部G73指令和割槽处理，并采用通用加工方法补充。为解决此类零件的高精度加工，可以按上述方法进行粗加工(留0.1～0.25mm精车余量)，最后进行一次完整的精加工(精加工时必须特别注意刀具的副偏角，以防干涉)。
参考文献
1、严爱珍，李宏胜.机床数控原理与系统 [M ].北京:机械工业出版社 ,2003
2、程淑重.数控加工工艺 [M ].杭州:浙江大学出版社 ,2003 第 页
第五篇：发动机典型零件工艺分析
发动机厂典型零件的结构及其工艺分析
汽车发动机缸体加工工艺分析
1.1 汽车发动机缸体结构特点及其主要技术要求
发动机是汽车最主要的组成部分，它的性能好坏直接决定汽车的行驶性能，故有汽车心脏之称。而发动机缸体是发动机的基础零件，通过它把发动机的曲柄连杆机构(包括活塞、连杆、曲轴、飞轮等零件)和配气机构(包括缸盖、凸轮轴、进气门、排气门、进气歧管、排气歧管、气门弹簧，气门导管、挺杆、挺柱、摇臂、摇臂支座、正时齿轮)以及供油、润滑、冷却等机构联接成一个整体。它的加工质量会直接影响发动机的性能。1.1.1缸体的结构特点
由于缸体的功用决定了其形状复杂、壁薄、呈箱形。其上部有若干个经机械加的穴座，供安装气缸套用。其下部与曲轴箱体上部做成一体，所以空腔较多，但受力严重，所以它应有较高的刚性，同时也要减少铸件壁厚，从而减轻其重量，而气缸体内部除有复杂的水套外，还有许多油道。1.1.2缸体的技术要求
由于缸体是发动机的基础件，它的许多平面均作为其它零件的装配基准，这些零件之间的相对位置基本上是由缸体来保证的。缸体上的很多螺栓孔、油孔、出砂孔、气孔以及各种安装孔都能直接影响发动机的装配质量和使用性能，所以对缸体的技术要求相当严格。现将我国目前生产的几种缸体的技术要求归纳如下：
1）主轴承孔的尺寸精度一般为IT5～IT7，表面粗糙度为Ral6—0.8μm，圆柱度为0.007~0.02mm，各孔对两端的同轴度公差值为￠0.025～0.04mm。
2）气缸孔尺寸精度为IT5～IT7，表面粗糙度为Ral.6～0.8μm，有止口时其深度公差为0.03～0.05mm，其各缸孔轴线对主轴承孔轴线的垂直度为0.05mm。
3）各凸轮轴轴承孔的尺寸精度为IT6～IT7，表面粗糙度为Ra3.2～0.8μm，各孔的同轴度公差值为0.03～0.04mm。
第 1 页
第 2 页 4）各凸轮轴轴承孔对各主轴承孔的平行度公差值为0.05～0.1mm。5）挺杆尺寸精度为ITO~IT7，表面粗糙度为Ral.6~0.4m,且对凸轮轴轴线的垂直度为0.04～0.06mm。
6）以上各孔的位置公差为0.06～0.15mm。
7）顶面(缸盖的安装基面)及底面的平面度为0.05～0.10mm，顶面的表面粗糙度为Ral.6～0.8μm，且对主轴承中心线的尺寸公差为0.1~0.15mm。
8）后端面(离合器壳安装面)粗糙度为Ra3.2～1.6μm，且与主轴承孔轴线垂直度为0.05～0.08mm
9）主轴承座接合面粗糙度为Ra3.2～1.6μm，锁口的宽度公差为0.025～0.05mm。
1.2 缸体的材料和毛坯制造
1.2.1缸体的材料
根据发动机的原理可以知道缸体的受力情况很复杂，需要有足够的强度、刚度，耐磨性及抗振性，因此对缸体材料有较高的要求。缸体的材料有普通铸铁、合金铸铁及铝合金等。我国发动机缸体采用HT200、HT250灰铸铁、合金铸铁和铝合金。灰铸铁具有足够的韧性和良好的耐磨性，多用于不镶缸套的整体缸体。由于价格较低，切削性能较好，故应用较广。近年来随着发动机转速和功率的提高，为了提高缸体的耐磨性，国内、外都努力推行铸铁的合金化，即在原有的基础上增加了碳、硅、锰、铬、镍、铜等元素的比例，严格控制硫和磷的含量，其结果不仅提高了缸体的耐磨性和抗拉强度，而且改善了铸造性能。用铝合金制造缸体，不但重量轻、油耗少，而且导热性、抗磁性、抗蚀性和机械加工性均比铸铁好。但由于铝缸体需镶嵌铸铁缸套或在缸孔工作表面上加以镀层，原材料价格较贵等原因，因此其使用受到一定程度的限制。1.2.2缸体的毛坯制造
由于缸体内部有很多复杂的型腔，其壁较薄(最薄达3～5mm)，有很多加强筋，所以缸体的毛坯采用铸造方法生产。而铸造过程中需用很多型芯，因此不论是造型过程还是浇注过程，都有很严格的要求。
铸造缸体毛坯的主要方法有，砂型铸造（多触点高压有箱造型），金属型
第 3 页 铸造、压力铸造、低压铸造等。缸体的浇注形式为卧式浇注，仅用两个砂箱，其型芯定位较为困难，所以容易引起毛坯尺寸及位置的偏移。在机械加工以前，需经时效处理以消除铸件的内应力及改善材料的机械性能。我国大多数汽车制造工厂还要求在铸造车间对缸体进行初次的水套水压试验1～3min，不得有渗漏现象。
关于缸体铸造毛坯的质量和外观，各厂都有自己的标准。例如对非加工面不允许有裂纹，缩孔、缩松及冷隔，缺肉、夹渣，粘砂、外来夹杂物及其它降低缸体强度和影响产品外观的铸造缺陷，特别是缸孔与缸套配合面，主轴承螺孔内表面、顶面、主轴承装轴瓦表面不允许有任何缺陷。
缸体毛坯的质量对机械加工有很大的影响，归纳起来表现在以下三个方面： 1）加工余量过大，不但造成了原材料利用率降低及浪费机加工时，而且还增加了机床的负荷，影响机床和刀具的寿命，甚至要增加生产面积和机床台数，使企业投资大为增加。
2）飞边过大会造成与加工余量过大的同样后果。由于飞边表面硬度较高，将导致刀具耐用度降低。
3）由于冷热加工定位基准不统一，毛坯各部分相互间酌偏移会造成机械加工时余量不均匀，甚至报废。
1.3 缸体的结构工艺性分析
1.3.1缸体的主要加工表面
1）缸体属于薄壁型的壳体零件，在夹紧时容易变形，故不但要选择合理的夹紧点，而且还要控制切削力的大小。
2）由于孔系的位置精度较高，故在加工时需采用相对的工序集中方法，这样就需要高效多工位的专用机床。
3）因缸体是发动机的基础零件，紧固孔、安装孔特别多，需要用多面组合的组合钻床和组合攻丝机床来加工。
4）一些关键部位的孔系尺寸精度较高，其中有相当一部分孔须经精密加工，这在大量生产条件下生产率和生产节拍也是一个很关键的问题，所以要安排成多道工序的加工。
5）缸体上有各个方向的深油道孔，加工时会造成排屑困难、刀具易折断、第 4 页 孔中心线歪斜、生产节拍较长等问题。因此对深孔应采用分段加工，对交叉油道应先加工大孔后加工小孔，也可采用枪钻进行加工。
6）斜面和斜孔的加工要采用较特殊的安装方法或采用特殊的设备。7）由于缸体各个接合面面积较大，且有较高的位置精度和粗糙度的要求，一次加工不可能满足要求，因此要划分成几个加工阶段。
8）由于缸体的加工部位多、工艺路线长、工件输送又较难处理、使生产管理上较繁杂，因而导致了生产面积和投资的增大。
9）缸体加工过程中还穿插着必要的装配瓦盖和飞轮壳工序，这在大批量生产中应该合理地安排。
10）由于缸体加工部位较多，加工要求较高，所以检验工作比较复杂。11）由于缸体形状复杂，螺孔很多，油道多面深且交叉贯通，因此清洗问题要予以足够的重视。
12）缸体各部分尺寸的设计基准不可能完全一致，故在加工时要充分考虑因基准不重合而造成的误差，必要时可考虑变更定位基准。1.3.2缸体加工工艺过程应遵循的原则
缸体形状复杂且有厚度不同的壁和筋，加工精度又比较高，因此，必须充分注意加工过程中由于内应力而引起的变形。在安排工艺过程时应遵循以下原则；
1）首先从大表面上切去多余的加工层，以便保证精加工后变形量很小。2）容易发现零件内部缺陷的工序应安排在前面。
3）把各个深油孔尽可能安排在较前面的工序，以免因较大的内应力而影响后续的精加工工序。
1.4 定位基准的选择
1.4.1粗基准的选择
缸体属于箱体类零件，形状比较复杂、加工部位较多，因此选择粗基准时应满足两个基本要求，即使加工的各主要表面(包括主轴承孔、凸轮轴孔、气缸孔、前后端面和顶、底面等)余量均匀和保证装入缸体的运动件(如曲轴、连杆等)与缸体不加工的内壁间有足够的间隙。
缸体加工的粗基准，通常选取两端的主轴承座孔和气缸内孔。如果毛坯的第 5 页 铸造精度较高，能保证缸体侧面对气缸孔轴线的尺寸精度，也可选用侧面上的几个工艺凸台作为粗基准，这样便于定位和夹紧。
由于缸体毛坯有一定的铸造误差，故表面粗糙不平。如直接用粗基准定位加工面积大的平面，因切削力和夹紧力较大，容易使工件产生变形，同时由于粗基准本身精度低，也容易因振动而使工件产生松动。通常是采用面积很小、相距较远的几个工艺凸台作为过渡基准。
10-5c所示为先以粗基准定位加工过渡基准，然后以过渡基准定位加工精基准。图l0-5a表 示毛坯侧面上的工艺凸台，底面法兰台及60°缺口。首先在铸造车间以第一，七主轴，承座孔和第一气缸孔为粗基准进行定位，从第一、六气缸孔的上部平面压紧，铣出侧面上的几个工艺凸台(过渡基准)，如图l0-5b所示，然后在机加工车间以侧面的工艺凸台及底面法兰中的两个凸台定位，初铣顶面和底面(底面为精基准)，如图10-5c所示。再以底面和靠近底面的两个工艺凸台及法兰上铸出的缺口定位，钻、铰两个工艺孔(精基准)，如图l0-5d所示。所以，缸体加工过程中选用的粗基准是第一、七主轴承座孔；第一气缸孔、底面的两个法兰凸台及60°缺口。
1.4.2精基准的选择
在选择精基准时，应考虑如何保证加工精度和安装方便。大多数缸体的精基准都选择底面及其上的两个工艺孔，其优点是：
1）底面轮廓尺寸大，工件安装稳固可靠。
2）缸体的主要加工表面，大多数都可用以作为基准，符合基准统一原则，减少了由于基准转换而引起的定位误差。例如主轴承座孔、凸轮轴轴承孔、气缸孔以及主轴承座孔端面等，都可用它作为精基准来保证位置精度。
3）加工主轴承座孔和凸轮轴轴承孔时，便于在夹具上设置镗杆的支承导套，能捉高加工精度并能捉高切削用量。
4）由于多数工序都以此作为基准，各工序的夹具结构大同小异，夹具设计、制造简单，缩短了生产准备周期，降低了成本。由于采用单一的定位基准，可避免加工过程中经常翻转工件，从而减轻了劳动量。
底面作为精基准也有一些缺点：
1）用底面定位加工顶面时，必然存在基准不重合产生的定位误差，难以保
第 6 页 证顶面至主轴承座孔轴线的距离公差（用来保证压缩比）。
2）加工时不便于观察切削过程。
也有采用顶面为精基准的，其优缺点大致与上述相反。主轴承座孔轴线虽然是设计基准，但由于其半圆孔结构和装夹不方便，所以当前国内生产中很少用作精基准。近年来国外已开始采用主轴承座孔作为精基准。
1.5 加工阶段的划分和加工顺序的安排
1.5.1 加工阶段的划分
缸体的加工可划分为四个阶段：
1）粗加工阶段
该阶段主要是去除各个加工表面的余量并做出精基准，其关键问题是如何提高生产率。
2）半精加工阶段
该阶段主要是为最终保证产品和工艺要求作好准备，对于某些部位也可以由粗加工直接进入精加工而不用半精力旺，缸体上的主要孔系的加工例如主轴承孔、凸轮轴孔、缸孔、挺杆孔等都有半精加工阶段。
3）精加工阶段
该阶段主要是保证缸体的尺寸精度、形状精度、位置精度及表面粗糙度，是关键的加工阶段。缸体上大多数加工部位，经过这一加工阶段都可完成。
4）精细加工阶段
当零件上某些加工部位的尺寸、形状要求很高，表面粗糙度值要求很低，用一般精加工手段较难达到要求时，则要用精细加工。由于精细加工的余量很小，只能提高尺寸精度和形状精度以及表面质量，而对位置精度的提高见效甚微。缸体上的不镶套缸孔及主轴承座孔常有精细加工的要求。1.5.2缸体工序顺序的安排
由于缸体形状复杂，且有厚度不同的壁和筋在加工过程中由多种原因造成的内应力易使工件产生变形。因此，加工时应遵循以下原则：
1）首先从大表面切去大部分加工余量，以保证精加工后零件的变形最小。2）切削力大、夹紧力大以及易发现零件内部缺陷的工序应安排在前面进行。3）由于加工深油孔时容易产生内应力，安排时要注意对加工精度的不利影响。
4）正确地安排密封试验、衬套和轴承等的压装以及清洗检验等非加工工序。
第 7 页 从表10-1可以看出，缸体加工顺序的安排有下面几个特点：
1）用作精基准的表面(底面及两个工艺孔)代先加工，这样使以后的加工都有一个统一的工艺基准，这不但对于简化设备工装及方使运输带来好处，而且为减少工件的定位误差提供了必要条件。
2）按照先粗后精的原则尽量把零件加工划分成几个阶段，这样有利于在加工过程中消除内应力，以限制工件在加工过程中的变形量。
3）按加工顺序便于零件进行加工。由于缸体形状复杂，输送比较困难，特别是在大量生产条件下，尽可能减少零件的转动，以免增加装置。
4）合理地安排检验工序。将其安排在粗加工阶段结束之后，装瓦盖和装飞轮壳之前。在自动线生产中每段自动线最后一个工位往往是检验，这样可防止不合格的半成品流入后面的自动线。
1.6 主要加工工序的分析
1.6.1第一道工序
拉削加工：拉削平面是一种高效率、高精度的加工方法，主要用于大量生产中。这是因为拉刀削平面的生产率很高，这是因为拉刀或工件的移动速度比铣削的进给速度要快得多。拉削速度一般为8～10m／min，而铣削时工作台的进给量一般小于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。拉削的精度较高，这是因为拉刀各刀齿的负荷分布良好，修光齿（校准齿）能在较佳的条件下工作，切削速度低，刀齿的使用寿命高。此外，拉床只有拉力(或工件)的移动，因此运动链简单，机床的刚度高。拉削平面的精度最高可达IT7，表面粗糙度为砌3.2～1.6mm。
拉削不但可以加工单一的、敞开的平面，也可以加工组合平面，在发动机零件的加工中得到了广泛地应用。若用拉刀加工缸体主轴承座孔分离面（对口面）和锁口面，既满足了高的生产率也保证了组合平面间的位置和尺寸精度，所以在国内外汽车制造业中被广泛采用。
第 8 页
上图是拉削EQ6100型汽油机缸体平面用的卧式双向平面拉床示意图，该拉床是我国自行设计和制造的，全长23m、宽7.1m、高3.6m、重230t、额定拉力为450kN、行程9m.它能自动完成装卸缸体、定位夹紧、回转、翻转等工序，实现自动循环并附有排屑和吸尘装置。
缸体毛坯用推料器通过上料辊道推上第一工位回转夹具，自动夹紧后，该夹具回转90°，刀具溜板由无极变速的电动机组通过丝杠螺母机构驱动。
该机床共有刀片3000多片，拉削速度最高达到25～30m／min并实现无级变速，实际应用为7～8m／min，机床主电机功率为250kW。这种平面拉床用来加工缸体其生产效率很高，质量也非常稳定。它可以替代双面或单面组合铣床10台以上，因此占地面积大为减少，但耗电量大、刀具制造和调整比较困难，较复杂，所以投资和生产费用较大。
下拉刀全长7.55m，共分六级，对底面及锁口面进行粗拉，精拉，对半圆面进行粗拉，对口面进行半精拉及粗拉。底面拉刀采用分屑拉削法，镶以硬质合金不重磨刀片，共48齿，齿升量为0.2mm，切削余量为4.8mm。半精拉及精拉的部分采用不重磨刀片，共24齿，齿升量为0.2～0.05mm，包含三个修光齿，切削余量为1.7mm。对口面拉刀采用层剥法，共48齿，齿升量为0.2～0.05mm，切削余量为5.63 mm。半圆面拉刀采用两齿一组的分屑拉削法，共54齿，每组齿升量为0.2—0.1lmm，切削余量为4.75mm。锁口面拉刀也是采用两齿一组的第 9 页 分屑拉削法，共54齿，每组齿升量为0.2～0.13mm，切削余量为4.25mm。
上拉刀全长5.04m，顶面拉刀采用两齿一组的分屑拉削法，共72齿，每组齿升量为0.25 ～0.1mm，切削余量为5.75mm。窗口面拉刀采用层剥法，共64齿，齿升量在0.1mm以下，切削余量为5.7mm。
缸体拉削后，底面和顶面的平面度均不超过0.05mm／50mm,底面全长不超过0.lmm，顶面全长不超过0.2mm，所有加工尺寸精度均不超过±0.15mm范围。
下图所示为该机床拉削缸体各表面位置图。下拉刀拉削机体底面
1、锁口面
2、对口面3及半圆面4，然后第一工位回转夹具复位，由另一个推料器推入翻转装置，回转180°后被推入第二工位回转夹具。定位、夹紧后回转90°，刀具溜板作反向行程拉削，由上拉刀加工顶面5及窗口面6。加工以后第二工位回转夹具复位，机体被推出，由辊道送至下一道工序。
1.6.2孔及孔系加工
缸体主要加工的孔是缸孔、主轴承孔、凸轮轴孔及挺杆孔等，这些孔的直径较大、孔较深、尺寸精度和表面质量要求较高，这些孔所组成的孔系均有较严格的位置精度要求，因此给加工带来较大的困难。另一方面缸体中还有很多纵横交叉的油道孔，虽然其尺寸精度、位置精度及表面质量要求不高，但孔深较大，在大量生产条件下也成为一大难题。
第 10 页 缸孔的加工：缸孔的质量对发动机基本性能有很大影响，其尺寸精度为IT5～7，表面 粗糙度为Ral.6～0.8mm，各缸孔轴线对主轴承孔的垂直度0.05mm，有止口的深度公差为0.03～0.05mm，所以缸孔加工是难度较大的加工部位。加工时应注意以下几点：
一是缸孔的粗加工工序应尽量提前，以保证精加工后零件变形最小并及早发现缸孔内的铸造缺陷，最大限度减少机械加工的损失。
二是缸孔的精加工或最终加工应尽量后移，以避免其它表面加工时会导致缸体零件的 变形。其三是为保证工作表面的质量和生产效率，珩磨余量要小。缸孔的加工分为：
（1）粗镗缸孔： 其主要目的是从缸孔表面切去大部分余量，因此要求机床刚性足、动力性好。常采用镶有四片或六片硬质合金刀片的镗刀头，切削深度较大，在其直径方向上为3～6mm，因此容易产生大量的切削热，使工件和机床主轴温度升高。为防止这种情况的发生，有的工厂为减小切深将缸孔分为二次或三次加工，冷却主轴，以便减少缸体的变形。在大批量生产中，多采用多轴同时加工四缸或六缸，因此切削扭矩较大。为了改善切削条件，新设计的组合镗床已采用不同向旋转的镗杆和立式或斜置式刚性主轴。
（2）半精镗缸孔： 加工时使用装有多片硬质合金刀片的镗刀头，在镗杆上部设有一个辅助夹持器，其上装有倒角刀片。当半精镗缸孔的工作行程接近结束时，倒角刀片在缸孔上部倒角。
（3）精镗缸孔： 精镗时通常采用单刀头，目前在进口的机床中已普遍采用自动测量与刀具磨损补偿装置，使测量与补偿有机的联系，且由机床内部自动完成。如图10-12所示为某厂引进的缸孔精镗刀具，加工时第一把作为半精镗的刀头由刀杆中固定镗削缸孔，切削深度为总余量的2／3～3／4，行程终了时刀杆上部的刀头在缸孔上端倒角，然后楔块经液压缸驱动使第二把作为精镗的刀头伸出，并在镗削主轴返回行程中对缸孔精镗加工，其切削，深度为0.15mm左右。
（4）缸孔的珩磨： 珩磨是保证缸孔质量和获得表面特性的重要工序。它不仅可以降低加工表面的粗糙度，而且在一定的条件下还可以提高工件的尺寸及形状精度。
缸孔珩磨的工作原理如图10-13所示，珩磨加工时工件固定不动，圆周上
第 11 页 装有磨条并与机床主轴浮动连接的珩磨头作为工具，在一定压力下通过珩磨头对工件内孔表面的相对运动，从加工表面上切除一层极薄的金属。加工时，珩磨头上的磨条有三个运动，即回转运动、轴向往复运动和垂直加工表面的径向进给运动。前两个运动的合成使磨粒在加工表面上的切削轨迹呈交叉而又不重复的网纹。
为了提高珩磨效率，在珩磨缸孔时采用8～10个磨条替代过去的4～6个磨条，这样就可很快地去除珩磨余量，作用于孔壁上的压力较小也较均匀，所以珩磨时发热少，可提高磨条的寿命。当珩磨余量较大时，也可分为粗珩和精珩。粗珩余量为0.05～0.07mm，使用较软的磨料，自励性好，切削作用强、生产率较高，但加工表面易划伤。精珩时余量为5～7mm，选用硬的磨条，可用120#～280#或W28~W14，当然也可采用价格较贵的金刚石磨条。珩磨时，采用煤油作为冷却润滑液。
用金刚石磨条珩磨铸铁缸孔时，为了减少珩磨时的发热量和改善磨条与工件表面的摩擦，使用煤油作为冷却液。近年来国内外已逐步采用水来代替油巳取得了相同的效果，不仅降低了珩磨成本，珩磨后还不需清洗。汽车变速箱体加工工艺分析
2.1 汽车变速箱体及其工艺特点
汽车变速箱体是变速箱的基础零件。它把变速箱中的轴和齿轮等有关零件和机构联接为一整体，使这些零件和机构保持正确的相对位置，以便其上各个机构和零件能正确、协调一致地工作。变速箱体的加工质量直接影响变速器的装配质量，进而影响汽车的使用性能和寿命。
变速箱体属平面型(非回转体型)薄壁壳体零件，尺寸较大，结构复杂，其上有若干个精度要求较高的平面和孔系，以及较多的联接螺纹孔。其主要技术要求如下：
(1)主要轴承孔的尺寸精度不低于IT7。
(2)孔与平面、孔与孔的相互位置公差。
①前端面T1为变速箱的安装基面，它对O1轴的端面全跳动公差为0.08mm。后端面T2为安装轴承盖用，要求稍低，它对O1轴的端面圆跳动公差为0.1mm。
第 12 页 ②取力窗口面T4对O2轴的平行度公差为0.08mm，其公差等级为IT8～IT9级.③三对轴承孔中心线间的平行度公差为0.06mm，其公差等级约为IT6～IT7级,它与齿轮传动精度及齿宽等因素有关。
(3)主要孔中心距偏差为±0.05mm．由齿轮传动中心距离偏差标准规定。(4)主要轴承孔表面粗糙度为Ra1.6μm。装配基面、定位基面及其余各平面的表面粗糙度为Ra3.2μm。
(5)各表面上螺孔位置度公差为￠0.15mm。
2.2 变速箱体的材料和毛坯
该变速箱体的材料为HT150。由于灰铸铁具有较好的耐磨性、减振性和良好的铸造性、可加工性，而且价格低廉，所以它是箱体类零件广泛采用的材料。
分型面如图所示为平直面，比阶梯分型面造型简单，但由于分型面未通过O1、O2轴承孔中心线，因而毛坯孔有两段1°～3°的拔模斜度，使毛坯孔不圆，导致余量不匀。由于孔的余量较大(单边余量为4.0mm）经过四次切削，毛坯复映误差对加工精度影响不大。
上盖面与前、后端面T1，T2的最大加工余量为4.5mm；两侧窗口面余量为3mm；各主要轴承孔均铸出，直径余量为8mm。倒档孔、油塞孔和加油孔等其孔径在30mm以内，均不预先铸出毛坯孔。所有加工余量的偏差为土2.0mm。汽车发动机连杆加工工艺分析
3.1 汽车发动机连杆结构特点及其主要技术要求
连杆是汽车发动机中的主要传力部件之一，其小头经活塞销与活塞联接，大头与曲轴连杆轴颈联接．气缸燃烧室中受压缩的油气混合气体经点火燃烧后急剧膨胀，以很大的压力压向活塞顶面，连杆则将活塞所受的力传给曲轴，推动曲轴旋转。
连杆部件由连杆体，连杆盖和螺栓、螺母等组成。在发动机工作过程中，连杆要承受膨胀气体交变压力和惯性力的作用，连杆除应具有足够的强度和刚度外，还应尽量减小连杆自身的重量，以减小惯性力。连杆杆身的横截面为工字形，从大头到小头尺寸逐渐变小。
第 13 页 为了减少磨损和便于维修，在连杆小头孔中压入青铜衬套，大头孔内衬有具有钢质基底的耐磨巴氏合金轴瓦。
为了保证发动机运转均衡，同一发动机中各连杆的质量不能相差太大。因此，在连杆部件的大、小头端设置了去不平衡质量的凸块，以便在称重后切除不平衡质量。
连杆大、小头两端面对称分布在连杆中截面的两侧。考虑到装夹、安放、搬运等要求，连杆大、小头的厚度相等。
连杆小头的顶端设有油孔，发动机工作时，依靠曲轴的高速转动，气缸体下部的润滑油可飞溅到小头顶端的油孔内，以润滑连杆小头铜衬套与活塞销之间的摆动运动副。
连杆上需进行机械加工的主要表面为：大、小头孔及其两端面，连杆体与连杆盖的结合面及连杆螺栓定位孔等．连杆总成的技术要求如下：
（1）为了保证连杆大、小头孔运动副之间有良好的配合，大头孔的尺寸公差等级为IT6，表面粗糙度Ra值应不大于0.4μm，小头孔的尺寸公差等级为IT5，表面粗糙度Ra值应不大于0.4μm。对两孔的圆柱度也提出了较高的要求，大头孔的圆柱度公差为0.006mm，小头孔的圆柱度公差为0.00125mm。
（2）因为大、小头孔中心距的变化将会使气缸的压缩比发生变化，从而影响发动机的效率，因此要求两孔中心距公差等级为IT9。大、小头孔中心线在两个相互垂直方向上的平行度误差会使活塞在气缸中倾斜，致使气缸壁唐攒不均匀，缩短发动机的使用寿命，同时也使曲轴的连杆轴颈磨损加剧，因此也对其平行度公差提出了要求。
（3）连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度误差过大，将加剧连杆大头两端面与曲轴连杆轴颈两端面之间的磨损，甚至引起烧伤，所以必须对其提出要求。
（4）连杆大、小头两端面间距离的基本尺寸相同，但其技术要求不同。大头孔两端面间的尺寸公差等级为IT9，表面粗糙度Ra值应不大于0.8μm；小头两端面间的尺寸公差等级为ITl2，表面粗糙度Ra应不大于6.3μm。这是因为连杆大头两墙面与曲轴连杆轴颈两轴肩端面间有配合要求，而连杆小头两端面与活塞销孔座内档之间投有配合要求。连杆大头端面间距离尺寸的公差带正好落在连杆小头端面距离尺寸的公差带中，这将给连杆的加工带来许多方便。
第 14 页（5）为了保证发动机运转干稳，对连杆小头(约占连杆全长2/3)的质量差和大头(约占全长的1/3)的质量差分别提出了要求。为了保证上述连杆总成的技术要求，必须对连杆体和连杆盖的螺栓孔、结合面等提出要求。
3.2 汽车发动机连杆的材料和毛坯
连杆在工作中承受多向交变载荷的作用，要具有很高的强度。因此，连杆材料一般都采用高强度碳钢和合金钢，如45钢、65钢、40Cr、40MnB等。近年来也有采用球墨铸铁和粉末冶金材料的。
某汽车发动机连杆采用40MnB钢，用模缎法成型，将杆体和杆盖锻成一体。对于这种整体锻造的毛坯，要在以后的机械加工过程中将其切开。为了保证切开孔的加工余量均匀，一般将连杆大头孔锻成椭圆形。相对于分体锻造而言，整体锻造的连杆毛坯具有材料损耗少、锻造工时少、模具少等优点。其缺点是所需锻造设备动力大及存在金属纤维被切断等问题。
连杆毛坯的锻造工艺过程是将棒料在炉中加热至1140～1200°C。先在辊锻机上通过四个型槽进行辊锻制坯，然后在锻压机上进行预锻和终锻，最后在压床上冲连杆大头孔并切除飞边。锻造好的连杆毛坯需经调质处理，使之得到细致均匀的回火索氏体组织，从而改善性能，减少毛坯内应力。此外，为提高毛坯的精度，还需进行热校正、外观缺陷检查、内部探伤、毛坯尺寸检查等工序，最终获得合格的毛坯。典型的连杆毛坯采用工字形断面截形，材料为40MnB钢，进行调质处理后，要求硬度大于HB 220，大、小头厚度为39.6～40.0mm，毛坯总重量2.340～2.520Kg。此外，对两端面有形状误差要求．
3.3 汽车发动机连杆的主要工序分析
3.3.1 定位基准的加工 3.3.2 大头孔的加工 3.3.2 小头孔的加工
第 15 页
第 17 页 4 汽车发动机曲轴加工工艺分析
4.1 汽车发动机曲轴结构特点及其主要技术要求
曲轴是汽车发动机的主要零件之一，用于将活塞的往复运动变为旋转运动，以输出发动机的功率，曲轴工作时要承受很大的转矩及大小和方向都发生变化的弯矩，因此曲轴应有足够的强度，支承刚度及耐磨性。曲轴的质量分布要平衡，防止因不平衡产生离心力，使曲轴承受附加载荷。
曲轴的形状和曲柄的相互位置，决定于发动机气缸的数目、行程数、排列情况及各气缸的工作顺序。在单列式多缸发动机中，连杆轴颈的数目与气缸数相同，主轴颈的数目由发动机的型式和用途决定．多主轴颈曲轴的优点是：提高了曲轴承载能力，减少了轴颈载荷。但也使曲轴长度增加，材料滑牦增加，机械加工劳动量也随之增加。
上图为六缸汽车发动机的曲轴零件简图。主轴颈和连杆轴颈不在同一轴线上。它具有七个主轴颈；六个连杆轴颈分别位于三个互成120°角的平面内。曲轴在六个连杆轴颈处形成了六个开挡，因此曲轴是一个结构复杂、刚性差的零件。
为了保证曲轴正常工作，对曲轴规定了严格的技术要求。主要技术要求如下：
（1）主轴颈和连杆轴颈的尺寸精度为0.02mm；轴颈的圆度误差和轴颈轴线间的平行度误差均不大于0.015mm；轴颈表面粗糙度不大于Ra0.32μm。
（2）连杆轴颈与主轴颈轴线间的平行度误差在每100mm长度上不大于0.02mm。
（3）以1，7主轴颈支承时，第4主轴颈的径向圆跳动误差不大于0.03mm；装飞轮法兰盘的端面窜动误差不大于0.02mm；法兰盘的端面只允许凹入，以保证和飞轮端面可靠贴合，凹入量不大于0.1mm。
（4）曲柄半径尺寸精度为±0.05mm。
（5）连杆轴颈之间的角度偏差不大于土30°。
（6）主轴颈、连杆轴颈与曲柄连接圆角的表面粗糙度不大于Ra0.4μm。（7）曲轴轴颈表面热处理后硬度不低于46HRC。
第 18 页（8）曲轴需径动平衡，动平衡精度小于100g·cm。（9）曲轴需要进行磁力探伤。
在曲轴的机械加工过程中，遇到的主要问题是工件的刚性差，因此需要采取措施克服刚性差对加工过程的影响，以达到曲轴的技术要求。常采取的措施有：
（1）用两端传动和中间传动的方式驱动曲轴，改善曲轴的支承方式和缩短支承距离，减小加工中的弯曲变形和扭转变形。
（2）在加工中增加辅助支承，提高刚性。
（3）使定位支承基准靠近被加工表面，减少切削力引起的变形。（4）增设校直工序，减小前道工序的弯曲变形对后道工序的影响。在曲轴加工中，需要选择径向、轴向基准及圆周方向上的角向基准。各基准的选择如下：
（1）径向基准： 加工中选毛坯两端主轴颈为粗基准铣两端面并钻两端中心孔，再以两端中心孔作径向定位基准。此基准也是曲轴的设计基准．曲轴加工中所有主轴颈及其它同轴线轴颈的粗、半精、精加工都用中心孔定位。加工连杆轴颈时一般采用两个主轴颈外圆表面作定位基准，以提高支承刚性。
（2）轴向基准： 曲轴轴向的设计、安装基准都是第4主轴颈的两侧端面。加工连杆轴颈时选用该轴颈的止推轴肩端面作轴向定位基准。曲轴本身不需要精确的轴向定位，在磨削加工工序中采用中心孔作轴向基准，用定宽砂轮靠火花磨削加工轴颈侧端面，轴向尺寸精度取决于磨削前的加工精度和磨削中的自动测量系统。
（3）角向基准： 采用在曲柄臂上铣定位面和在法兰盘端面钻定位工艺孔的方法来实现角向定位。曲柄臂上的工艺定位面周向定位精度低，用于粗加工工序，法兰盘上的工艺孔定位精度高，用于磨削和抛光等精加工工序。
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第 20 页 4.2 汽车发动机曲轴的材料和毛坯
由于曲轴要有高的强度、刚度和良好的耐磨性，因此一般都选用优质碳素钢、合金钢、球墨铸铁、可锻铸铁或合金铸铁等材料制作。对于钢制曲轴，主要采用模锻方法制作毛坯．模锻毛坯的金属纤维分布合理，有利于提高曲轴强度。近年来稀土球墨铸铁应用广泛，它有很多优点，能满足一般功率发动机的工作要求。其特点如下：
（1）铸造性好，曲轴可设计成较合理的结构形状，适应于精密铸造。可减少加工余量，缩短加工工艺过程，降低成本。
（2）球墨铸铁曲轴有较高的强度和较小的缺口敏感性，较好的减振性及耐磨性。
（3）球墨铸铁中加入了铜元素，起到了细化组织、稳定珠光体和提高强度的作用，使曲轴可直接进行机械加工，省去了毛坯的正火处理工序。
毛坯铸造技术要求为：
（1）曲柄拔模斜度为1°～l°30′其余铸造拔模斜度为1°～30°。
（2）毛坯加工余量为：主轴颈、连杆轴颈4mm，轴颈台肩3mm，余量偏差为。
（3）主轴颈、连杆轴颈铸造圆角R5，其它铸造圆角R3～R5。（4）铸件不得有砂眼、疏松、缩孔、杂质等内部缺陷。
1.5（5）第4主轴颈摆差≤2.5mm，其它未注明加工余量偏差为1.0mm：
4.3 汽车发动机曲轴主要工序分析
4.3.1 定位基准的加工
4.3.2 主轴颈的加工
4.3.3 连杆轴颈的加工
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