機械零件加工工藝的分析與研究

曹玉峰

（大唐長春第二熱電有限責任公司 吉林長春 130031）

摘 要：通過對機械零件加工工藝的研究，針對常見的機械零件的加工進行工藝方案的分析，確定主要常見零件的加工方法等，提高工作效率和工藝水平。

關鍵詞：機械零件；加工；工藝

在機械零件制造業中，由于組成零件的材料、結構和技術要求各不相同，各種工具的用途和性能也不同，所以各種零件的加工工藝是不同的。

1 機械零件加工工藝

1.1工藝概述

在加工機械零件之前首先要選料、確定毛坯。正確選擇毛坯的刪選加工方法，這樣有利于提高機械零件加工的合格率和利用率。在選擇毛坯時，應考慮零件的復雜程度、生產批量的大小、技術要求等方面的因素。在通常情況下，主要應以生產類型來決定。對零件進行工藝分析，分析零件的材質、熱處理及機械加工的工藝性；分析零件主要加工尺寸、類型等方面的內容；分析加工零件的作用及技術要求。制訂工藝路線；選擇定位基準；確定各表面的加工方法。選擇機床及工、夾、量、刃具。加工不同的機械零件要對機床以及相關工具進行調試與校準，爭取做到開工前的設備準備充足，以免出現加工過程中的失誤與材料浪費。

1.2工藝特征

對零件的特征進行全面、系統而準確地分類可以使工作人員能夠更加方便地獲取零件的工藝和制造方面的信息等。從加工的角度來對零件的特征進行分類，可分為形狀特征、材料特征、精度特征、工藝特征、制造資源特征。

形狀特征是零件的加工特征中最主要的、種類最多的特征，主要是用來描述零件中具有一定功能的幾何形狀。材料特征主要用于材料的類型、熱處理要求與硬度值等信息的描述。精度特征用于描述加工零件的尺寸公差、形狀公差、位置公差和表面粗糙度等方面的信息。工藝特征主要是對工序步驟、裝夾定位、切削用量、加工余量和走刀路線等工藝規則的信息集合。制造資源特征是對機床設備、定位和夾具裝置的資源集合。

2主要機械零件加工工藝分析

2.1軸類零件

軸類零件是旋轉體零件，這種類型的零件在加工過程中是經常遇到的零件之一。根據軸類零件結構形狀的不同，它可分為空心軸、階梯軸、光軸和曲軸等。

2.1.1軸類零件一般加工要求

一是零件圖工藝分析，要研究產品裝配圖，要做好技術要求的相關準備工作；二是精基準選擇，盡可能選設計基準或裝配基準作為定位基準，使定位基準與測量基準重合；三是粗基準選擇，選牢固可靠表面為粗基準，應選非加工表面作為粗基準。同時，粗基準不可重復使用；四是滲碳件加工工藝路線，一定要做到加工順序正確。因此，在制訂工藝規程時，盡量采用先進加工方法，制訂出合理的工藝規程。

2.1.2軸類零件加工的工藝分析

（1）軸類零件加工的工藝路線。軸類零件加工的工藝路線主要為：一是粗車―半精車―精車；二是粗車―半精車―粗磨―精磨；三是粗車―半精車―精車―金剛石車；四是粗車―半精―粗磨―精磨―光整加工。

（2）典型加工工藝路線。主要為：毛坯及其熱處理―預加工―車削外圓―銑鍵槽―（花鍵槽、溝槽）―熱處理―磨削―終檢。

（3）軸類零件加工的定位基準和裝夾。主要包括：以工件的中心孔定位。中心孔不僅是車削時的定為基準，又符合基準統一原則。以外圓和中心孔作為定位基準。這種定位方法能承受較大的切削力矩，是軸類零件最常見的一種定位方法。以帶有中心孔的錐堵作為定位基準。錐堵和錐套心軸上的中心孔即是其本身制造的定位基準，又是空心軸外圓精加工的基準。生產中，錐堵安裝后一般不得拆下和更換，直至加工完畢。以兩外圓表面作為定位基準，可消除基準不重合而引起的誤差。在加工空心軸的內孔時，可用軸的兩外圓表面作為定位基準。

2.1.3保證加工精度的方法

采取相應的誤差預防或誤差補償等有效的工藝可以控制對零件加工精度的影響。采用合適的切削液。切削液主要包括非水溶性切削液和水溶性切削液。刀具半徑的選定。刀具較小時不能用較大的切削量加工，刀具的半徑R比工件轉角處半徑大時不能加工。

2.2箱體類零件的加工工藝分析

箱體零件的典型加工路線為：平面加工-孔系加工-次要面加工。

（1）箱體加工定位基準的選擇。一是粗基準的選擇。一般宜選箱體的重要孔的毛坯孔作粗基準。由于鑄造時內壁和軸孔是同一個型心澆鑄的，因此實際生產中，一般以軸孔為粗基準。二是精基準的選擇。精基準的選擇一般優先考慮基準重合原則和基準同一原則。

（2）主要表面的加工方法選擇。一是箱體的主要加工表面有平面和軸承支承孔。二是箱體上公差等級為IT 7級精度的軸承支承孔，一般需要經過3～4次加工。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。當孔的加工精度超過IT 6級，還應增加一道精密加工工序。

（3）箱體加工順序的安排。由于箱體上的孔分布在平面上，所以先加工平面對孔加工有利。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。車床主軸箱體的孔系也可選擇在臥式加工中心上加工，因為減少了裝夾次數，提高生產率。

2.3齒輪零件的加工工藝分析

2.3.1普通精度齒輪加工工藝分析

齒輪在加工過程中可以分為若干個加工環節。第一階段是齒坯最初進入機械加工的階段。第二階段是齒形的加工，是保證齒輪加工精度的關鍵階段。第三階段是熱處理階段，主要對齒面的淬火處理。最后階段是齒形的精加工。應對定位基準面進行修整，以修整過的基準面定位進行齒形精加工，可以使定位準確可靠，以達到精加工的目的。

2.3.2齒輪加工工藝過程分析

（1）基準的選擇。一般基準的選擇可分為：對于空心軸，用兩端孔口的斜面定位；帶軸齒輪主要采用頂點孔定位；孔徑大時則采用錐堵。對帶孔齒輪在齒面加工時常采用以下兩種定位、夾緊方式。為了減少齒輪加工過程中的定位誤差，在加工齒輪時應注意：一是需要加工的齒輪定位端面與定位孔或外圓應在一次裝夾中加工出來；二是需要加工的齒輪在內孔定位時，其配合間隙應近可能減少，以利于精確度的提高；三是需要加工的齒輪、車床應選擇基準重合、統一的定位方式。

（2）齒輪毛坯零件的加工處理。齒輪零件的加工應注意對其毛坯的加工處理，當齒輪毛坯零件以齒頂圓直徑作為測量基準時，必須嚴格控制齒頂圓的尺寸精度。保證齒輪毛坯零件定位端面和定位孔或外圓相互的垂直度。需要提高齒輪內孔的制造精度，減小與夾具心軸的配合間隙。

（3）齒形及齒端加工。齒形加工方案的選擇取決齒輪精度等級、設備條件、表面粗糙度、硬度等。齒輪的齒端加工有倒圓、倒尖、倒棱和去毛刺等方式。齒端加工必須在淬火之前進行，通常都在滾（插）齒之后，剃齒之前安排齒端加工。

3 機械加工工藝對加工精度的影響

3.1熱變形對加工精度的影響

有三種熱變形會對加工精度產生較大的影響：第一種，刀具熱變形對加工精度的影響。降低刀具熱變形常會使用以下兩個方法：在刀具上涂抹潤滑劑；選用合理的切削參數。第二種，機床熱變形對加工精度的影響。所以女要采取相應措施降低因機床熱變形對加工精度的影響。第三種，工件熱變形對加工精度的影響。

3.2受力變形對加工精度的影響

解決這類問題的方法是適當地減小作用在工藝系統上的外力，增加工藝系統的剛度，這樣就可適當緩解外力對加工工藝系統的影響。

3.3幾何精度對加工精度的影響

在對機械零件進行切削加工工藝時，主軸往往會出現回轉誤差，這種誤差會影響零件的加工精度。除此之外，刀具也會出現同樣的問題。所以，機床和刀具在使用的過程中要進行定期的檢查。

4 結論

本文通過對這幾種常見的機械零件加工工藝進行了分析與研究，采用合理的加工方法能夠提高零件加工的效率和精度。