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1、机械制造工艺研修报告机械制造工艺研修报告 典型轴类零件的加工工艺 轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸 轮以及连杆等传动件以传递扭矩。 按结构形式不同轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等。 轴的种类分为：a)光轴b)空心轴 c)半轴d)阶梯轴 e)花键轴 f)十字轴g）偏心轴h)曲轴 i) 凸轮轴。 一、轴类零件的功用、结构特点 轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件以传递扭矩。按结构形式不同轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝
2、杠等。它主要用来支承传动零部件传递扭矩和受 载荷。轴类零件是旋转体零件其长度大于直径一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔 和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴 和曲轴等。 轴的长径比小于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。 1.1轴类零件的毛坯和材料 1.1.1轴类零件的毛坯 轴类毛坯 常用圆棒料和锻件；大型轴或结构复杂的轴采用铸件。毛坯经过加热锻造后可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。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。 1.1.2轴类零件的
3、材料 45钢是轴类零件的常用材料它价格便宜经过调质（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45652HRC。 40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件这类钢经调质和淬火后具有 较好的综合机械性能。 轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn经调质和表面高频淬火后表面硬度可达5058HRC并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能可制造较高精度的轴。 精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoAIA氮化钢。 二、轴类零件一般加工要求及方法 2.1 轴类零件加工工艺规程注意点 轴类零件中工艺规程的制订直接关系到工件质量、劳动生
4、产率和经济效益。一零件可以有几种不同的加工方法但只有某一种较合理在制订机械加工工艺规程中须注意以下几点。 1.零件图工艺分析中需理解零件结构特点、精度、材质、热处理等技术要求且要研究产品装配图部件装配图及验收标准。 2.渗碳件加工工艺路线一般为：下料锻造正火粗加工半精加工渗碳去碳加工（对不需提高硬度部分）淬火车螺纹、钻孔或铣槽粗磨低温时效半精磨低温时效精磨。 3.粗基准选择：有非加工表面应选非加工表面作为粗基准。对所有表面都需加工的铸件轴根据加工余量最小表面找正。且选择平整光滑表面让开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准同时粗基准不可重复使用。 4.精基准选择：要符合基准重合原则尽可能选设计基准或装
5、配基准作为定位基准。符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可能使定位基准与测量基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。 2.2 轴类零件加工的技术要求 1 尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈即支承轴颈用于确定轴的位置并支承轴尺寸精度要求较高通常为IT5IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈即配合轴颈其精度稍低通常为IT6IT9。 2 几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内对于精密轴需在零件图上另行规定其几何形状精度。 3 相互位置精度包括内、外表面重要轴面的同轴度、圆的径向跳
6、动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。 4 表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求一般根据加工的可能性和经济性来确定。 2.3 轴类零件的热处理 1锻造毛坯在加工前均需安排正火或退火处理使钢材内部晶粒细化消除锻造应力降低材料硬度改善切削加工性能。 2调质一般安排在粗车之后、半精车之前以获得良好的物理力学性能。 3表面淬火一般安排在精加工之前这样可以纠正因淬火引起的局部变形。 4精度要求高的轴在局部淬火或粗磨之后还需进行低温时效处理。 2.4 典型轴类零件加工工艺改进的方法 对于7级精度、表面粗糙度Ra0.80.4m的一般传动轴其工艺路线是：正火车端面钻中心孔粗车各表面精车各表面铣花键
7、、键槽热处理修研中心孔粗磨外圆精磨外圆检验。 由于细长轴刚性很差在加工中极易变形对加工精度和加工质量影响很大。为此生产中常采用下列措施予以解决。 1)改进工件的装夹方法 2)采用跟刀架 3)采用反向进给 4)采用车削细长轴的车刀轴类零件是常见的典型零件之一。按轴类零件结构形式不同一般可分为光轴、阶梯轴和异 形轴三类；或分为实心轴、空心轴等。它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件以传递转矩或运动。台阶轴的加工工艺较为典型反映了轴类零件加工的大部分内容与基本规律。下面就以减速箱中的传动轴为例介绍一般台阶轴的加工工艺。 3.1零件图样分析 图3.1所示零件是减速器中的传动轴。它属于台阶轴类零件由圆
8、柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便；键槽用于安装键以传递转矩；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。 根据工作性能与条件该传动轴图样(3.1)规定了主要轴颈MN外圆P、Q以及轴肩G、H、I有较高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值并有热处理要求。这些技术要求必须在加工中给予保证。因此该传动轴的关键工序是轴颈M、N和外圆P、Q的加工。 3.2确定毛坯 该传动轴材料为45钢因其属于一般传动轴故选45钢可满足其要求。本例传动轴属于中、小传动轴并且各外圆直径尺寸相差不
9、大故选择60mm的热轧圆钢作毛坯。 3.3确定主要表面的加工方法 传动轴大都是回转表面主要采用车削与外圆磨削成形。由于该传动轴的主要表面M、N、P、Q的公差等级(IT6)较高表面粗糙度Ra值(Ra=0.8 um) 较小故车削后还需磨削。外圆表面的加工方案可为：粗车半精车磨削。 3.4确定定位基准 合理地选择定位基准对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。由于该传动轴的几个主要配合表面(Q、P、N、M)及轴肩面(、G)对基准轴线A-B均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求它又是实心轴所以应选择两端中心孔为基准采用双顶尖装夹方法以保证零 件的技术要求。 粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用
10、三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外 圆车端面、钻中心孔。但必须注意一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔而应该以毛坯外圆作粗基准先加工一个端面钻中心孔车出一端外圆；然后以已车过的外圆作 基准用三爪自定心卡盘装夹(有时在上工步已车外圆处搭中心架)车另一端面钻中心孔。 如此加工中心孔才能保证两中心孔同轴。 3.5划分阶段 对精度要求较高的零件其粗、精加工应分开以保证零件的质量。 该传动轴加工划分为三个阶段：粗车(粗车外圆、钻中心孔等)半精车(半精车各处外圆、台阶和修研中心孔及次要表面等)粗、精磨(粗、精磨各处外圆)。各阶段划分大致以热处理为界。 3.6热处理工序安排 轴的热处理要根据其材料和使用要
11、求确定。对于传动轴正火、调质和表面淬火用得较多。该轴要求调质处理并安排在粗车各外圆之后半精车各外圆之前。 综合上述分析传动轴的工艺路线如下： 下料车两端面钻中心孔粗车各外圆调质修研中心孔半精车各外圆车槽倒角车螺纹划键槽加工线铣键槽修研中心孔磨削检验。 3.7加工尺寸和切削用量 传动轴磨削余量可取0.5mm半精车余量可选用1.5mm。加工尺寸可由此而定见该轴加工工艺卡的工序内容。 车削用量的选择单件、小批量生产时可根据加工情况由工人确定；一般可由机械加工工艺手册或切削用量手册中选取。 3.8拟定工艺过程 定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工在调质之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。调质之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化皮磨削之前修研中心孔是 为提高定位精基准面的精度和减小锥面的表面粗糙度值。拟定传动轴的工艺过程时在考虑主要表面加工的同时还要考虑次要表面的加工。在半精加工52mm、44mm及M24mm外圆时应车到图样规定的尺寸同时加工出各退刀槽、倒角和螺纹；三个键槽应在半精车后以及磨削之前铣削加工出来这样可保证铣键槽时有较精确的定位基准又可避免在精磨后铣键槽时破坏已精加工的外圆表面。 在拟定工艺过程时应考虑检验工序的安排、检查项目及检验方法的确定第 页 共 页
