作者：粟廷富
出版社：重庆大学出版社
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车工工艺与实训试读：
前言
本书以重庆上汽依维柯红岩汽车有限公司红岩汽车牙箱中的轴套零件为导向，在加工该零件的过程中系统地介绍了车床的基本知识及安全操作，以及车工应知应会的知识，重点突出新工艺、新技术，并在加工过程中注重节能减排。
本书所有内容学习完毕则该零件加工完成。
本书按产品的加工流程设计操作步骤，图文并茂、通俗易懂，适用于中等职业学校数控技术与应用专业普通车床实作实训。
本课程采用“产品”导向、项目引领、任务驱动的教学模式，小组练习与项目教学相互结合进行教学。根据中职生的能力水平安排教学学时。本课程各项目建议学时如下：项目学时项目1 车削知识应用与车床操作20项目2 轴类零件加工6060项目3 套类零件车削项目4 锥体零件加工45项目5 螺纹加工7025项目6 组合件加工机动5合计285
本书由大足职教中心粟廷富担任主编，王小洪、尹经坤担任副主编，参与编写的人员还有余强、李波。其中，项目1由谢胜编写，项目2由余强编写，项目3由尹经坤编写，项目4由粟廷富编写，项目5由李波编写，项目6由王小洪编写。
对本次参与教学大纲及教材编写指导的王硕（重庆上汽依维柯红岩汽车商用车有限公司）、陈有礼（重庆鑫龙五金厂）、李都（重庆奥博铝材）表示致谢。
由于编者水平有限，疏漏和错误在所难免，恳请广大读者批评指正。编者2014年11月导论
如图0.1、图0.2所示零件的技术要求如下：
①不允许使用纱布和锉刀修饰表面。
②未注明倒角1×45°。
③涂色检查互配部分接触面积不得小于60％。
该零件是重庆上汽依维柯红岩汽车商用车有限公司红岩汽车牙箱中的轴套零件。本书各项目的实施都围绕该零件展开。当同学们将所有的项目都完成时，该零件加工完毕。图0.1 轴套零件一图0.2 轴套零件二项目1车削知识应用与车床操作【目标任务】
1．能识记实训室安全要求。
2．能识记安全用电常识。
3．能理解“6S”管理条例。任务1.1 实训安全知识【任务要求】
1．能正确按实训要求进行操作。
2．能正确使用电气设备。
3．能正确处理电火警。
4．能做到“6S”管理要求。【任务分析】
安全文明生产是保障生产工人和机床设备的安全，防止工伤和设备事故的根本保证，同时由于仪器设备使用存在一定的危险性，必须注意人身安全，保障设备安全，保证实训课程能有序进行。【任务实施】（1）实训室安全要求
①树立“安全第一”的思想，不得违反安全操作规程。
参加实验或实训的学生必须在指导老师的指导下使用机床设备。使用者应服从安排，不得擅自启动或操作机床。
②进入实训室操作必须穿戴好防护用具，不准穿高跟鞋、拖鞋作业，不允许戴手套和围巾进行操作。
③使用机床前，必须进行全面的安全检查。装夹、测量工件时，要停机进行。
④开机床前，应仔细检查机床各部分机构是否完好，还应按要求认真对机床进行开机前的润滑保养；设备运行时，操作者不能离开岗位，如有异常情况应立即按急停开关或关掉电源，并报告指导老师。
⑤操作机床时，严禁两人同时操作。机床在正常运行时，不允许打开电气柜的门，以免发生触电危险。
⑥实训完毕离开实训室前，关好门窗，切断电源、水源、火源、气源等有安全隐患的设备设施。还应认真做好交接班工作，并作好文字记录。（2）安全用电常识
①所有电器的金属外壳都应保护接地。不能用试电笔去试高压电。使用高压电源应有专门的防护措施。
②电气设备的开关、手柄、按钮等操作元件，应无损坏；电器箱的门、盖应关严。不允许在电线和电器上搭挂物品。
③使用车间内的移动电器时，应特别注意安全，手电钻、行灯、电扇等的插头、插座、电线管、金属软管应完好无损坏。如发现损坏，应及时处理。待处理完毕后，再继续使用。
④不要任意装拆电气设备。工作中，如发现电气设备有故障，请找电工修理。修理时，应首先关掉开关，待断开电源后再进行修理。（3）认识企业“6S”管理制度
整理（SEIRI）、整顿（SEITON）、清扫（SEISO）、清洁（SETKETSU）、素养（SHTSUKE）、安全（SAFETY）6个项目，因其发音均以“S”开头，简称为“6S”。
1S——整理（SEIRI）：区分要与不要的东西，及时处理不要的东西。
目标：腾出空间，防止误用。
作业要领：
①所在的工作场（范围）全面检查，包括表面看得到和看不到的地方。
②根据工作实际需要，判定物品需要与不需要。
③立即清除不需要物品。
④制订废弃物处理方法，需要与不需要物品处理参考方案。
2S——整顿（SEITON）：要的东西定位摆放，并明确地标示出来。
目标：物品摆放整齐，存放合理，取放迅速。
作业要领：
①按生产流程、使用频率确定物品放置场所，特别关注危险品。
②按类别形态决定物品的放置方法，原则是平行、直角。
③划线分区，不超过规定的范围。
④一对一清晰标识场所物品，标识破旧、修改等须及时更新。
⑤无法按规定位置放置的物品应挂“暂放”。
⑥标识牌应注明负责人、原因、放置时间及预计放至何时。
3S——清扫（SEISO）：随时保持清洁，杜绝脏乱源头。
目标：场地、设备、工具等干净。
作业要领：
①各部门协商确认责任区域。
②部门内制作区域平面分区图，标示清扫的责任岗位和人员，张贴在看板上。
③部门制订清扫计划，建立清扫基准。
④区域责任人执行计划，清理脏污。
4S——清洁（SEIKETSU）：将前“3S”实施的做法制度化、规范化、贯彻执行并维持成果。
目标：通过制度化来维持成果，并显现“异常”之所在。
作业要领：
①落实前“3S”工作。
②制订目视管理基准。
③部门内建立巡检计划。
5S——素养（SHITSUKE）：人人养成好习惯，依规定行事，培养积极进取、团结协助的精神。
目标：人人注重秩序、严守纪律，文明礼貌，自动自发做好本职工作。
作业要领：
①持续推动前“4S”至习惯化。
②人人自觉遵守管理制度。
③教育培训，推动各种精神提升活动。
6S——安全（SAFETY）：以人为本，确保工作生产安全。
目标：建立安全生产的环境，排除各类安全隐患。
作业要领：
①上述一切活动，始终贯彻一个宗旨“安全第一”。
②重视全员安全教育，认真学习领会安全知识；遵守作业指导书和操作规程，不违章操作。
③随时检查工作过程中存在的各种安全隐患，并及时排除。（4）学生活动
①理解安全用电常识。
②安全生产规程与“6S”管理规章执行练习活动。任务1.2 车床基本操作【任务要求】
1．能识记车床操作及保养。
2．能熟练的操作。【任务分析】
车削加工是机械行业最常见的加工方法。车床是切削加工中用量最大的金属切削设备。如图1.1所示为常见的普通车床。车削加工的原理是工件作旋转运动、车刀在水平面内移动，从工件上去除多余的材料，从而获得所需的加工表面。因此，熟悉并掌握车床的基本操作是本书的主要任务。图1.1 CA6140型卧式车床【任务实施】（1）熟悉车床型号
为了能正确区分不同的机床，首先要认识机床型号。我国的机床型号是根据《金属切削机床型号编制方法》（GB/T 15375—94）编制而成。下面以CA6140为例来认识机床型号。
了解CA6140的含义如下：（2）CA6140的结构及功能图1.2 CA6140车床
1）床身
床身是一个大型基础部件，用于支承和联接车床的各个部件。
2）主轴箱
主轴箱又称床头箱。它支承和传动主轴，带动工件旋转。主轴箱实际上是变带传动机构，主轴箱内的几根轴，安装在轴上的滑动齿轮和离合器组成变速机构。通过变换主轴箱外面手柄的位置，就可改变箱内的啮合位置，从而改变主轴转速，使主轴得到不同的速度，以适应加工时所要求的转速。
3）挂轮箱
挂轮箱作用是将主轴箱的运动传递给进给箱，通过更换箱内齿轮，配合变速机构，可得车削各种螺纹所需螺距的进给运动，并能满足车削加工时不同进给量的要求。
4）进给箱（走刀箱）
进给箱把挂轮箱传递过来的运动变速后，传递给丝杠可车削螺纹，传递给光杆可进行机动进给。
5）溜板部分
溜板部分包括溜板箱、溜板和刀架。
6）尾座
尾座安装于导轨上，可沿导轨纵向移动。其上可安装顶针、钻头、铰刀、锪钻等。
7）床脚
床脚用于支承安装在车床上的各个部件。
8）卡盘
车床卡盘有三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘。
①三爪自定心卡盘
三爪自定心卡盘是车床上最常见的附件之一，也是应用最为广泛的通用夹具之一。它主要由外壳体、三个卡爪、三个小锥齿轮、一个大锥齿轮等零件组成，如图1.3所示。图1.3 三爪卡盘
②四爪单动卡盘
四爪单动卡盘有4个各自独立的爪，每个卡爪背面有一瓣内螺纹与夹紧螺杆相啮合，每个夹紧螺杆的外端都有方孔，是用来安装插卡盘扳手的方楔。当用扳手转动其中一个夹紧螺杆时，与其啮合的卡爪，就能单独作径向移动，以满足不同大小的工件，如图1.4所示。图1.4 四爪卡盘（3）车削运动和切削用量
1）切削运动
要用刀具从工件毛坯上切除多余的金属，使其成为具有一定形状和尺寸的零件，刀具和工件之间必须具有一定的相对运动，这种相对运动称为切削运动。工件的旋转运动，称为主运动；车刀在水平面内的移动（纵向移动，横向移动，斜向移动），称为进给运动，如图1.5所示。
①主运动
车削时，形成的切削速度的运动，称为主运动。工件的旋转运动就是主运动。
②进给运动
使工件多余材料不断被车去的运动，称为进给运动。车外圆是纵向进给运动，车端面、切断、车槽是横向进给运动。
2）车削时工件上形成的表面
车削时，工件上有3个不断变化的表面，如图1.5所示。图1.5 车削运动和工件上的表面
①待加工表面
待加工表面是指工件上将要被车去多余金属的表面。
②已加工表面
已加工表面是指已经车去金属层而形成的新表面。
③过渡表面
过渡表面是指刀具切削刃在工件上形成的表面，即连接待加工表面和已加工表面之间的表面。
3）切削用量
切削用量是表示车削运动大小的参数，是背吃刀量、进给量和切削速度三者的总称，故又把这三者称为切削用量三要素。
①背吃刀量（ap）
车削时工件上待加工表面与已加工表面间的垂直距离，称为背吃刀量，单位为mm。切断、车槽时的背吃刀量等于车刀的主切削刃的宽度。车削外圆时，背吃刀量的计算公式为
式中 dW——工件待加工表面的直径；
dm——工件已经加工表面的直径。
②进给量f
工件或刀具每转一周时（或主运动一转时），两者沿进给方向上相对移动的距离称为进给量，单位为mm/r。
③切削速度
切削刃选定点相对于工件的主运动的瞬时速度，称为切削速度，以最大切削速度为准。其计算公式为
式中 n——主运动转速，r/min；
D——刀具或工件的最大直径，mm。
例 车削直径为50 m的外圆，若切削速度为600 r/min，试求切削速度。
解 根据公式（4）车床的润滑与保养
1）车床的润滑
为了保证车床的正常运转和减小摩擦，必须对车床上需要减小摩擦力的部分进行充分的润滑。根据车床不同的位置采用不同的润滑方式。
车床上常采用的润滑方式有浇油润滑、油润滑、直通式压注油杯润滑、旋盖油杯式润滑、溅油式润滑（车床内的零件利用齿轮的转动将润滑油飞溅到各处进行润滑）及油泵润滑。
2）车床的保养
车工不仅仅是要操作车床，还要爱护车床，保养车床。车床保养的好坏直接影响到加工质量和生产效率。为了保证车床的精度、延长车床的使用寿命，必须对车床进行合理的保养。
当车床运行500 h后，就需要进行一级保养。一级保养应该是以操作工人为主、维修工人配合进行的。保养的主要内容是清洗、润滑和进行必要的调整。任务1.3 车削加工的常用刀具【任务要求】
1．能正确选择产品加工所需的刀具。
2．能正确刃磨产品加工常用的车刀。【任务分析】
企业常说：车工是三分技术七分刀具的工种。可见刀具在车削加工中占有举足轻重的地位。掌握刀具的材料及刃磨方法是每一位车工必备的技能。【任务实施】（1）认识常用车刀的材料
车刀切削部分的常用材料有高速钢和硬质合金两大类。
①高速钢。是含有W,V等合金元素的工具钢，常温硬度一般要在60 HRC以上。高速钢又分为普通高速钢、高性能高速钢、粉末冶金高速钢及涂层高速钢。
②硬质合金。由硬度和熔点很高的碳化物和金属通过粉末冶金工艺制成，它在常温硬度能达到74～81 HRG，耐磨性好，红硬性高，在800～-1000℃仍能保持良好的切削性能。因此，可采用比高速钢高几倍甚至十几倍的切削速度，并能切削高速钢无法切削的难加工材料。其缺点是韧性较差、怕冲击，刃口磨得不如高速钢刀具锋利。（2）常用车刀的种类
车刀按其用途不同，可分为外圆车刀、端面车刀、切断刀、内孔车刀、螺纹车刀及成形刀等，如图1.6所示。图1.6 车刀的种类（3）车刀的组成
车刀由刀体和刀柄两部分组成，刀体担负切削任务，故又称为切削部分。刀柄的作用是把车刀装夹在刀架上。如图1.7所示为车刀的组成。图1.7 车刀组成
①前面（又称为前刀面）。是指刀具上切削排出时经过的表面。
②后刀面。可分为主后面和副后刀面。主后刀面是与工件上过渡表面相对的车刀刀面；副后刀面是与工件上已加工表面相对的车刀刀面。
③主切削刃。是指前刀面和主后面相交部位，担负着主要的切削工件。
④副切削面。是指前刀面和副后面相交部位。配合主切削刃完成少量的切削工件。
⑤刀尖。是指主切削刃和副切削刃相交的部位。为提高刀尖的强度，常把刀尖部分磨成圆弧形或直线形。圆弧或直线部分的刀刃称为过渡刃。（4）确定车刀角度的辅助平面
为了便于确定和测量车刀的几何角度，应假设3个辅助平面，即基面、切削平面和截面，如图1.8所示。图1.8 车刀的辅助平面
①基面Pr。是指通过切削刃上一选定点，垂直于该点切削速度方向的平面。
②切削平面Ps。是指通过切削刃上一个选定点，并与工件过渡表面相切的平面。
③截面Po。是指通过切削刃上一选定点，垂直于过该点的切削平面与基面的平面。（5）车刀的角度
在主截面内测量的角度如下：
①前角。前刀面与基面的夹角，称为前角。
②后角。后刀面与切削平面之间的夹角，称为后角。在主截面内测量的，称为主后角；在副截面内测量的后角，称为副后角。
③楔角。前刀面与后刀面之间的夹角，称为楔角。可以得出λo＋αo＋βo=90°，如图1.9所示。图1.9 车刀的角度
在基面内测量的角度如下：
①主偏角。主切削刃在基面内的投影与进给方向的夹角，称为主偏角。
②副偏角。副切削刃在基面的投影与背离进给方向的夹角，称为副偏角。
③刀尖角。主切削刃与副切削刃在基面内的投影之间的夹角，称为刀尖角。（6）车刀刃磨
1）车刀刃磨的原因
切削过程中，车刀的前面和后面处于剧烈的摩擦和切削高温的作用中，使车刀的切削刃口变钝而失去切削能力，必须通过刃磨来恢复切削刃口的锋利和正确的车刀几何角度。
2）砂轮的选择
常用的砂轮有氧化铝砂轮和碳化硅砂轮。氧化铝砂轮砂粒的韧性，比较锋利但硬度较低，适用于刃磨高速钢车刀及硬质合金刀的刀柄部分。碳化硅砂轮呈绿色，它的砂粒硬度高，切削性能好，但比较脆，适用于刃磨硬质合金车刀。
3）车刀的刃磨（见图1.10）图1.10 车刀刃磨
①刃磨车刀的姿势和方法
a．磨车刀时，操作者应站在砂轮机的侧面，以防止砂轮碎裂时，碎片飞出伤人。
b．两手握车刀的位置应分开，两肘夹紧腰部，这样可减少刃磨时的抖动。
c．刃磨进，车刀应放在砂轮的水平中心，刀尖略微上翘，车刀接触砂轮后应作左右水平移动。
②刃磨的步骤
a．粗磨主后面、副后面。
b．粗、精磨前刀面。
c．精磨主后面、副后面。
d．修磨刀尖圆弧。
③刃磨的注意事项
a．刃磨刀具时，必须戴好防护眼镜。
b．站立位置不可正面对着砂轮，应站在砂轮的侧面。
c．砂轮须有防护罩。
d．砂轮托架与砂轮间隙应大于3 mm。
e．刃磨时，双手握刀，用力要均匀，并左右移动，防止用力过猛，使车刀打滑而伤手。
f．一个砂轮不可两人同时使用。任务1.4 游标卡尺和千分尺的使用方法【任务要求】
1．能正确使用游标卡尺、千分尺。
2．能正确测量工件。【任务准备】
1．游标卡尺、千分尺各1把。
2．不同尺寸的工件若干。【知识链接】（1）游标卡尺
1）游标卡尺特点
①结构简单轻巧、使用方便、测量范围大、用途广泛、保养方便。
②游标卡尺的测量范围很广，可测量工件外径、孔径、长度、深度以及沟槽宽度等。测量工件的姿势和方法如图1.11所示。图1.11 游标卡尺
2）游标卡尺结构
由图1.12（a）可知，游标卡尺由主尺、副尺、自动螺钉、量爪、深度测量杆等组成。
3）游标卡尺原理
游标卡尺的刻线原理如图1.12（b）所示。主尺上每小格1 mm，副尺刻度总长49 mm并等分为50小格，因此，副尺的每小格长度为49 mm/50＝0.98 mm，最小测量精度为：1 mm－0.98 mm＝0.02 mm。图1.12 游标卡尺结构图1—外量爪；2—锁紧螺钉；3—游标；4—主尺；5—测深杆；6—尺框；7—副尺
4）游标卡尺读数
游标卡尺读数如图1.13所示。图1.13 游标卡尺读数
①两条重合是整数
副尺的第一条零线与主尺的任意一条刻度线重合，并且副尺的最后一条零线与主尺的任意一条刻度线重合。此时，读数为副尺的第一条零线所对应的主尺的刻度线，该读数是整数。
②一条重合是偶数（小数）
副尺的第一条零线所对应的主尺的左边最近的一条刻度线作为整数部分，并且在副尺上找到与主尺重合最好的一条刻度线，以该刻度线向左数到第一条零线时的格数乘上0.02后作为小数部分。
③没有重合是奇数（小数）
副尺的第一条零线所对应的主尺的左边最近的一条刻度线作为整数部分，副尺上相邻的两条刻度线被主尺上对应的相邻两条刻度线所包容，从副尺上该两条刻度线的左边一条向左数到第一条零线时的格数乘上0.02再加0.01后作为小数部分。（2）千分尺
1）千分尺特点
测量精度比游标卡尺更高，规格种类繁多、制造难度大。
2）千分尺结构
如图1.14所示为外径分度千分尺。其结构主要由固定套筒2、尺架1、微分筒9、测微螺杆6以及测力棘轮13等构成。图1.14 千分尺
3）千分尺原理
外径千分尺的刻线原理如图1.15所示。活动套筒旋转360°，在轴向上移动0.5 mm。把活动套筒等分为50小格，每小格为：0.5/50＝0.01 mm。其最小测量精度为0.01 mm。图1.15 外径千分尺的剖线原理
4）千分尺读数
千分尺读数步骤如下：
①读出活动套筒左边端面线在固定套筒上的刻度。
②把活动套筒上其中一条刻度线与固定套筒上零基准线对齐，读出刻度。
③把以上两个刻度的读数相加。
如图1.16所示为千分尺读数示例。图1.16 千分尺读数示例
5）注意事项
①使用游标卡尺测量时，测量平面要垂直于工件中心线，不许敲打卡尺或拿游标卡尺勾铁屑。
②工件转动中禁止测量。
③使用千分尺要与游标卡尺配合测量，即：卡尺量大数，千分尺量小数。
④测量时，左右移动找最小尺寸，前后移动找最大尺寸。当测量头接触工件时，可使用棘轮，以免造成测量误差。
⑤用前须校对“零”位，用后擦净涂油放入盒内。
⑥不要把游标卡尺、千分尺与其他工具混放，更不要把卡尺、千分尺当卡规使用，以免降低精度。
⑦千分尺不允许测量粗糙的表面。【任务实施】
用游标卡尺先测量笔筒的直径、厚度，用千分尺测量自己头发的直径、一张纸的厚度及工件的尺寸，然后再测量工件。【评一评】
每位学生分别使用游标卡尺、千分尺进行自测、互测，把测量的数值写在下列表格中。项目2轴类零件加工【目标任务】
按如图2.1所示的要求加工轴类零件。图2.1 轴类零件
技术要求如下：
①不允许使用纱布和锉刀修饰表面。
②倒角为C1。
③表面粗糙度Ra为3.2 μm。【知识链接】（1）轴类零件的功用、结构特点及技术要求
1）轴类零件的功用及特点
轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。轴类零件一般由圆柱面、阶台、端面、退刀槽、倒角及圆弧组成。轴类零件按用途不同，可分为光轴、阶台轴、空心轴及偏心轴等。如图2.1所示为阶台轴。
轴的长度与直径之比小于5的，称为短轴；大于20的，称为细长轴。大多数轴介于两者之间。
2）技术要求
轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制订，通常有以下4项：
①尺寸精度
起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（如）。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT9—IT6）。
②几何形状精度
几何形状精度主要包括圆度、圆柱度直线度、平面度等。应将其公差限制在尺寸公差范围内。
③位置精度
轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01～0.03 mm，高精度轴（如主轴）通常为0.001～0.005 mm
④表面粗糙度
在普通车床加工金属时，表面粗糙度Ra可达到1.6～0.8 μm。（2）轴类零件的毛坯和材料
1）轴类零件的毛坯
轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件。这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。
根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。
2）轴类零件的材料
轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料，并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。
45钢是轴类零件的常用材料，其价格便宜。经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能。淬火后表面硬度可达45～52HRC。（3）工件的装夹方式
1）在三爪自定心卡盘装夹
三爪自定心卡盘适用于装夹外形规则的中小型工件。它装夹方便、
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