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1、轴的加工及钻孔工装设计摘要：机械加工在不同的条件下，加工的零件所需的技术要求是不同的。对于 回转体零件的加工是十分困难的，所以，为了更好的保证加工精度以及加工误差， 设计一套完整的工装夹具也是十分必要的，轴类零件在机械产品中起到连接的作 用，主要承受扭矩和弯矩，轴的加工过程是非常重要的，在保证硬度的同时更要 注重耐磨性。因此，在编排工艺过程中更要注意热处理的重要性。上钻孔是十分 困难的一道工序，不但要保证两孔间距，而且还要保证钻孔的垂直度，所以，钻 孔时选用立式钻镗床来加工。因此，需要设计一套工装来保证加工轴时所需的各 项技术要求。过此工装的设计，可以更好的掌握轴类零件加工时需注意的问题， 可
2、以为以后在设计类似回转体零件所需的工装时，积累更多、更好、更全面的知 识、技术和经验。关键词：轴的加工；钻孔工装；设计1 概述1.1 轴的介绍 轴是支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。一 般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。机器中作回转运动的零件就装在轴上。 根据轴线形状的不同，轴可以分为曲轴和直轴两类。轴的材料主要采用碳素钢合 金钢，也可采用球墨铸铁或合金铸铁等。轴的工作能力一般取决于强度和刚度， 转速高时还取决于振动稳定性。轴的结构设计是确定轴的合理外形和全部结构尺 寸，为轴设计的重要步骤。它由轴上安装零件类型、尺寸及其位置、零件的固定 方式，载荷的性质、方向、大
3、小及分布情况，轴承的类型与尺寸，轴的毛坯、制 造和装配工艺、安装及运输，对轴的变形等因素有关。1.2 轴的作用及轴的零件图示 轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件， 传递扭矩和承受载荷。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。如图 1 所示，即为一般 机械工程行业中所常见的轴类零件示意图。轴类零件的加工也是十分重要的环节， 必须保证加工误差、加工精度，这就需要完整的制定一套合理的加工工艺路线。 从以后的各章节中，我们会系统的分析轴的加工过程以及所需要注意的各项内容。图12 轴的加工工艺过程分析2.1 毛坯
4、和材料的选择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。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4552HRC。2.2 制定工艺路线轴类零件的加工工艺路线图可制定为：圆钢下料（或者锻造）；粗车外圆；调 质处理；车两端面、打中心孔；精车外圆；铣平面（过油面）；表面中频淬火； 低温回火；磨
5、外圆；倒角、切槽；輥輯訛钻销孔；輥輰訛清洗、涂防锈油。2.3 轴的加工 轴的加工过程应该注意基准的选择，基准可分为：粗基准和精基准。在粗车外圆时，应 选则粗基准；在精车外圆时应选择精基准。下面就可以按照轴类零件的加工工艺路线图来加 工：粗车外圆时，夹取一端，并且使端面靠紧三爪夹盘底端凸台，粗车一端外圆，平端面， 掉头，粗车另一端外圆，平端面；调质处理，将粗车完的轴进行调质处理；车两端面，将轴 一端夹紧，车一端端面，并打中心孔，掉头，车另一端端面，打中心孔；精车外圆，夹紧一 端，精车外圆，掉头，精车另一端；铣平面，将精车后的轴转到铣床前，夹紧后，铣平面 (过油面)；表面中频处理，进行轴的表面中频
6、处理，增加轴的表面硬度，使轴具有较高的 耐磨性；低温回火，主要是为了消除轴的内部残余应力，防止轴因为内部应力而裂开；磨外 圆，将磨床的顶尖顶到轴的中心孔上，开始磨轴，一定要保证轴的精度；切槽、倒角，为了 轴安装方便，在轴的两端必须切槽、倒角；钻销孔，销孔的作用主要是装配完后，为了确保 轴与其他零件不能同时转动而设计的，起到固定轴的作用；在加工过程中比较困难，属于在 回转体零件上钻孔，最加工工艺要求十分严格，必须保证两销孔之间的距离，因此，需要设 计一套工装夹具来保证加工精度，工装夹具的设计，将会在下一章主要分析和设计；最后一 道工序，清洗、涂防锈油即可入库或者直接装配。3 钻孔方式及工装的设计
7、使用依据钻头或丝锥旋转、螺母进行进给运动的思路，将钻头或丝锥安装在三爪自定心卡盘 上，设计简易工装，待加工螺母安装在工装里，将工装安装在刀架上，由刀架进行轴向移动 实现进给运动。钻孔方式和工装设计如图2 所示。图2 钻孔方式及工装设计简图1. 车床卡盘 2. 钻头 3. 支撑弯板 4. 刀架 5. 联接板 6.联接螺栓7. 紧定螺栓 8. 待加工螺母 9. 底板 10. 前端板 11. 钻套 12. 上盖板 安装螺母的工装由支撑弯板3、联接板5、联接螺栓6、定位螺栓7、钻套 11、上盖板12、 前端板10和底板9 等组成。支撑弯板3安装在车床刀架上，联接板5两侧加工长孔，由联 接螺栓 6 与支
8、撑弯板联接。由于存在长孔，联接板可以在支撑弯板上上下移动，确定加工位 置，紧定螺栓7 安装在上盖板12 上，待加工螺母安装到工装里后，拧紧螺栓，将其锁住。 钻套11 安装在前端板里，用于引导钻头或丝锥，保证加工准确。钻套采用45钢材料，淬火 处理，以保证耐磨性。上盖板 12、前端板 10、底板 9 和联接板 5 等采用焊接方式组成整体。 其宽度等于待加工螺母的六角最大尺寸。加工前，先将钻头安装在三爪自定心卡盘上锁紧。 然后将支撑板 3 安装在车床刀架上，锁紧。将工装安装到支撑板上，找平，将联接螺栓拧上 稍稍拧紧一些。首件加工，将待加工螺母从侧面放到工装里，以不超过工装宽度为宜，拧紧 紧定螺栓
9、7，将螺母固定。找正。上下移动联接板5，垂直车床轴线移动刀架中滑板，确定 钻套中心与车床回转中心的位置，确认两者重合后，拧紧联接螺栓 6，锁紧滑板，找正结束。 加工开始，主轴带动钻头旋转，向前轴向移动刀架小滑板，钻头通过钻套引导开始钻孔操作。 钻头透过联接板上的孔后，确定钻孔结束。向后移动刀架小滑板，钻头离开工装，松开紧定 螺栓 7，从侧面放入第二个螺母，首件螺母被挤出。再次拧紧紧定螺栓7，锁紧螺母。移动 刀架小滑板，第二次加工开始。整个加工过程钻头始终保持旋转，仅是刀架作轴向移动，由 于首件加工找正已完成，后续加工无需找正过程，大大提高了加工效率。参考文献1 丁庆福.曲柄轴的加工工艺研究J.机械工程师,2014(03):242-243.2 罗晋福.超长螺旋轴的加工制造J.福建轻纺,2012(09):47-50.3 张永泉，张春花,张君辉轴类零件中心孔的加工J.金属加工(冷加工),2011(04):29-30.
