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1、典型轴类零件的加工工艺设计3摘 要能通过运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到实践知识,正确的解决一个零件在加工过程中的定位.夹紧以及工艺路线安排.工艺尺寸确定等问题,保证零件的加工质量本文选择了轴的加工工艺设计这一课题,主要阐述了对轴类零件的加工工艺过程,主要表现在从毛坯到成品的的过程它分为零件的热处理,大部分采用的是常见的四把火和调制处理.对典型的轴比如机床主轴汽车半轴内燃机曲轴阶梯轴和CA6140主轴的热处理和加工工艺都有很明确的方案及选材对轴的加工工艺流程分为:下料锻造正火机械加工调质粗车半精车精车粗磨精磨光整加工终检对工件的装夹都采取一次性装夹满足基准重合和基准统一或
2、者互为基准对不同的工件采取的加工工艺有所不同以上此法操作简便工效提高节省材料,能保证加工精度对它的工艺性能也有明显的提高和使用寿命长等优点关键词:热处理工艺 轴加工工艺 轴的装夹定位AbstractThrough the use of machinery manufacturing technology courses in basic theory and practice in the production of learned practical knowledge, the correct solution to a part in the positioning process. C
3、lamping and routing process. Process to determine issues such as size, to ensure that the processing of parts qualityThis article has chosen the design process of the axis of the subject, the main shaft of the machining process, mainly in the finished product from rough to divide it into parts of th
4、e process of heat treatment, most commonly used is the four - to deal with fire and modulation. For example, a typical machine tool spindle axis, automotive axle, the internal combustion engine crankshaft, stepped shaft and spindle CA6140 process of heat treatment and processing of the program are v
5、ery clear and material selection.Processing process of the axis is divided into: forging Cutting machining normalizing Rough quenched - semi-refined car - Finish - coarse grinding - Grinding - Finishing - the end of the seizure. Clamping of the work piece clamping has been taken to meet the benchmar
6、k one-time overlap and complement each other or to benchmark the benchmark reunification. Different parts of the process taken to be different. Above this method is simple, to improve work efficiency, saving materials, can guarantee the processing precision. The performance of its technology has imp
7、roved and the advantages of long life.Key words: heat treatment process processing shaft axis positioning of the clamping目录第一章 前 言1第二章 轴类零件的分类和技术要求2第一节 轴类零件的功用与结构特点2第二节 主要技术要求3第三节 轴类零件的材料和毛坯3第四节 轴类零件的预加工4第三章 典型主轴类零件加工工艺分析5第一节 轴类零件加工的工艺路线5第二节 轴类零件加工的定位基准和装夹5第四章 轴类零件选材及工艺设计7第一节 机床主轴7第二节 汽车半轴9第三节 内燃机曲轴
8、10第四节 阶梯轴的加工工艺过程10第五节 CA6140主轴加工工艺过程11第五章 检 验17第一节 加工中的检验17第二节 加工后的检验17结束语18谢辞19参考文献201邱宣怀.机械设计M.北京:高等教育出版社,1997.202范文慧 谭建荣.基于图形单元技术的轴类零件的设计J.机械设计2001203西北工业大学机械原理及机械零件教研室.机械原理M.北京:高等教育出版社,1987204机械设计手册编委会.机械设计册M.北京:接写工业出版社 200420第一章 前 言 在机床汽车拖拉机等制造工业中,轴类零件是另一类用量很大,且占有相当重要地位的结构件轴类零件的主要作用是支承传动零件并传递动和
9、动力,它们在工作时受多种应力的作用,因此从选材角度看,材料应有较高的综合机械性能.局部承受摩擦的部位如车床主轴的花键曲轴轴颈等处,要求有一定的硬度,以提高其抗磨损能力要求以综合机械性能为主的一类结构零件的选材,还需根据其应力状态和负荷种类考虑材料的淬透性和抗疲劳性能实践证明,受交变应力的轴类零件连杆螺栓等结构件,其损环形式不少是由于疲劳裂纹引起的轴类零件工艺结构的合理性材料质量的稳定性,往往影响着整台设备的正常运转和使用寿命对那些已经损坏或产生了严重缺陷的轴类零件,不能只是盲目地更换,还应对其破坏的频率原因进行跟踪分析,找出问题所在,从工艺或结构上进行改进,用以提高轴类零件的使用寿命和整台设备
10、的机械性能第二章 轴类零件的分类和技术要求第一节 轴类零件的功用与结构特点 轴类零件主要用于支承传动零件(齿轮带轮等),承受载荷传递专矩及保证在轴上零件的圆转精度根据轴的结构形状,轴的分类如下所示:一 轴的分类轴类零件按其结构形状的特点,可分为光轴阶梯轴空心轴和异形轴(包括曲轴凸轮轴和偏心轴等)四类(图1) 轴的种类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 1) 凸 轮轴若按轴的长度和直径的比例来分,又可分为刚性轴(L/d12)两类二 按承载分:转轴心轴传动轴(一)转轴工作中既承受弯矩又承受转矩的轴(二)心轴工作中承受弯距而不传递转矩的轴(固定心轴
11、转动心轴)(三)传动轴工作中只传递转矩而不承受弯矩或很小弯矩的轴三 按轴线形状分:直轴曲轴钢丝软轴(一)直轴轴心线为直线 (二)曲轴轴心线为曲线 (三)钢丝软轴轴心线柔软可变的曲线 四 按轴的形状分:光轴阶梯轴实轴空心轴 (一)光轴外径相同的轴 (二)阶梯轴不同外径组成有台肩的轴 (三)实心轴轴心有材料 (四)空心轴轴心无材料 五 按刚柔性分:硬轴和软轴 (一)硬轴刚性轴 (二)软轴挠性轴 根据轴的长度L与直径d之比,又可分为刚性轴(L /d12)和挠性轴(L /d12)两种轴类零件通常由内外圆柱锥面端面台阶面螺纹键槽花键横向孔及沟槽等组成六功用为支承传动零件(齿轮皮带轮等)传动扭矩承受载荷,
12、以及保证装在主轴上的工件或刀具具有一定的回转精度第二节 主要技术要求一 尺寸精度轴颈是轴类零件的主要表面,它影响轴的回转精度及工作状态轴颈的直径精度根据其使用要求通常为IT69,精密轴颈可达IT5二几何形状精度轴颈的几何形状精度(圆度圆柱度),一般应限制在直径公差点范围内对几何形状精度要求较高时,可在零件图上另行规定其允许的公差三位置精度主要是指装配传动件的配合轴颈相对于装配轴承的支承轴颈的同轴度,通常是用配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动来表示的;根据使用要求,规定高精度轴为0.0010.005mm,而一般精度轴为0.010.03mm此外还有内外圆柱面的同轴度和轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等
13、四表面粗糙度根据零件的表面工作部位的不同,可有不同的表面粗糙度值,例如普通机床主轴支承轴颈的表面粗糙度为Ra0.160.63um,配合轴颈的表面粗糙度为Ra0.632.5um,随着机器运转速度的增大和精密程度的提高,轴类零件表面粗糙度值要求也将越来越小第三节 轴类零件的材料和毛坯合理选用材料和规定热处理的技术要求,对提高轴类零件的强度和使用寿命有重要意义,同时,对轴的加工过程有极大的影响一轴类零件的材料一般轴类零件常用45钢,根据不同的工作条件采用不同的热处理规范(如正火调质淬火等),以获得一定的强度韧性和耐磨性对中等精度而转速较高的轴类零件,可选用40Cr等合金钢这类钢经调质和表面淬火处理后
14、,具有较高的综合力学件能精度较高的轴,有时还用轴承钢GCrls和弹簧钢65Mn等材料,它们通过调质和表面淬火处理后,具有更高耐磨性和耐疲劳性能对于高转速重载荷等条件下工作的轴,可选用20CrMnTi20MnZB20Cr等低碳含金钢或38CrMoAIA氮化钢低碳合金钢经渗碳淬火处理后,具有很高的表面硬度抗冲击韧性和心部强度,热处理变形却很小二轴类零件的毛坯轴类零件的毛坯最常用的是圆棒料和锻件,只有某些大型的结构复杂的轴才采用铸件第四节 轴类零件的预加工轮类零件在切削加工之前,应对其毛坯进行预加工预加工包括校正切断和切端面和钻中心孔一校正校正棒料毛坯在制造运输和保管过程中产生的弯曲变形,以保证加工余量均匀及送料装夹的可靠校正可在各种压力机上进行二切断当采用棒料毛坯时,应在车削外圆前按所需长度切断切断叮在弓锯床上进行,高硬度棒料的切断可在带有薄片砂轮的切割机上进行三切端面钻中心孔中心孔是轴类零件加工最常用的定位基准面,为保证钻出的中心孔不偏斜,应先切端面后再钻中心孔四荒车 如果轴的毛坯是向由锻件或大型铸件,则需要进行荒车加工,以减少毛坯外国表面的形状误差,使后续工序的加工余景均匀第三章 典型主轴类零件加工工艺分析 第一节 轴类零件
