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第 4 章典型表面加工分析
机器是由零件组成的,零件表面的结构形状各式各样,常见的典型表面有以下几种:
外圆表面、内孔表面、平面、成形表面、螺纹表面等。这些表面按其在机器中的作用不
同,即完成的功能不同,可分为两类:一是功能性表面,二是非功能性表面。功能性表面
与其他零件表面有配合要求,它的精度和表现质量在机器运转中起重要作用,决定着机器
的使用性能,设计时需视其功能要求确定合理的精度和表面质量要求。非功能性表面与其
他零件表面无配合要求,其加工精度和表面质量要求不高。
零件表面的类型和要求不同,采用的加工方法也不一样,但无论何种表面,在设计其
加工工艺时,都需遵循以下两个基本原则:
1. 粗、精加工分开
为保证零件表面的加工质量和生产效率,需将粗、精加工分开,以达到各自的目的与
要求。
粗加工的目的是要求生产率高,在尽量短的时间内切除大部分余量,并为进一步加工
提供定位基准及合适的余量。粗加工时,由于背吃刀量和进给量较大,产生的切削力和所
需夹紧力也较大,故工艺系统的受力变形较大。又因粗加工切削温度高,也将引进工艺系
统较大的热变形。此外,毛坯有内应力存在,还会因切除较厚一层金属,使内应力重新分
布而发生变形。这都将破坏已加工表面的精度。
精加工的目的是对零件的主要表面进行最终加工,使其获得符合精度和表面粗糙度要
求的表面。因此,只有粗、精加工分开,在粗加工后再进行精加工,才能保证工件表面的
质量要求。
另外,先安排粗加工,可及时发现毛坯的缺陷(如铸铁的砂眼、气孔、裂纹、局部余
量不足等),以便及时报废或修补充,避免继续加工造成浪费。
2. 几种不同加工方法相配合
实际生产中,对于某一种零件的加工,往往不是在一台机床用一种加工方法完成的,
而要根据零件的尺寸、形状、技术要求和生产批量,结合各种加工方法的工艺方法特点和
适用范围及现有设备条件,综合考虑生产效率和经济效益,拟定合理的加工方案,将几种
加工方法相配合,逐步完成零件各种表面的加工。
本章将讨论几种常见典型表面加工方法的综合运用。
外圆表面的加工
机器中常有轴类、套筒类、圆盘类零件,这些零件都有外圆柱表面,简称外圆表面。
各种不同零件上的外圆表面或同一零件上不同部位的外圆表面,由于所起作用不同,技术
要求也不一样,加工时,需要拟定合理的加工方案。
·2· 机械制造基础
外圆表面的技术要求
外圆表面的技术要求,一般分为四个方面:
1. 尺寸精度
指外圆表面直径和长度的尺寸精度。
2. 形状精度
指外圆信表面的圆度、圆柱度、素线直线度和轴线直线度。
3. 位置精度
指外圆表面与其他表面(外圆表面或内孔表面)间的同轴度、对称度、位置度、径向
圆跳动;与规定平面(端平面)间的垂直度、倾斜度等。
4. 表面质量
指表面粗糙度,对某些重要零件的表面,还要求表层硬度、残余应力、显微组织等。
外圆面加工方案的分析
对于一般钢铁零件,外圆面加工的主要方法是车削和磨削。要求精度高、粗糙度小
时,往往还要进行研磨、超级光磨等光整加工。对于某些精度要求不高,仅要求光亮的表
面,可以通过抛光来获得,但在抛光前要达到较小的粗糙度。对于塑性较大的有色金属
(如铜、铝合金等)零件,由于其精加工不宜用磨削,故常采用精细车削。
根据各种零件外圆表面的精度和表面粗糙度要求,其加工方案大致可分如下几类:
1. 低精度外圆表面的加工
对于加工精度要求低、表面粗糙度值较大的各种零件的外圆表面(淬火钢件除外)。
经粗车即可达到要求。尺寸精度达 IT10~IT9,表面粗糙度 Ra 值不大于 50~。
2. 中等精度外圆表面的加工
对于非淬火钢件、铸铁件及有色金属件外圆表面,粗车后再经一次半精车即可达到要
求。尺寸精度达 IT10~IT9,表面粗糙度 Ra 值不大于 ~。
3. 较高精度外圆表面的加工
视工件材料和技术要求不同可有两个加工方案:
(1)粗车—半精车—粗磨此方案适用于加工精度较高的淬火钢件、非淬火钢件和铸
铁件外圆表面。尺寸精度达 IT8~IT7,表面粗糙度 Ra 值不大于 ~。
(2)粗车—半精车—精车此方案适用于铜、铝等有色金属件外圆表面的加工。由于
有色金属塑性较大,其切屑易堵塞砂轮表面,影响加工质量,故以精车代替磨削。其加工
精度与(1)同。
4. 高精度外圆表面的加工
与上述“3”类似,视工件材料有两个方案:
(1)粗车—半精车—粗磨—精磨此方案适用于加工各种淬火、非淬火钢件和