軸的機(jī)械加工工藝的設(shè)計(jì)說明

1、. . . . 軸的機(jī)械加工工藝過程設(shè)計(jì)學(xué)生作品所屬學(xué)院： 專業(yè)：機(jī)械工程與自動(dòng)化小組成員： 組長： 授課教師： 提交時(shí)間： 傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作明確問題的提出與研究目的1問題提出：零件的幾何精度直接影響零件的使用性能，而機(jī)械加工工藝過程制定的是否合理將直接影響零件的加工精度。針對(duì)車床傳動(dòng)軸，應(yīng)用所學(xué)的機(jī)械制造基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行一次加機(jī)械工工藝過程設(shè)計(jì)的綜合性工程應(yīng)用訓(xùn)練。2專題研究的目的：（1）掌握零件主要部分技術(shù)要求的分析方法；（2）掌握零件材料的選擇方法和確定毛坯的制備方法與工藝；（3）掌握工藝分析方法；（4）掌握定位基準(zhǔn)的選擇方法；（5）掌握制定出合理的零件加工順序的原則和方法；（6）掌握制定

2、出合理的零件加工路線的方法。車床傳動(dòng)軸的幾何設(shè)計(jì)要求研究容圖1所示為車床的傳動(dòng)軸，軸上開有鍵槽用來安裝齒輪以傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，兩端是安裝滾動(dòng)軸承的支承軸頸。完成該傳動(dòng)軸零件的機(jī)械加工工藝過程設(shè)計(jì)。工藝設(shè)計(jì)的具體容包括：（1）進(jìn)行零件主要部分的技術(shù)要求分析研究；（2）確定傳動(dòng)軸的材料、毛坯的制備方法與工藝、熱處理工藝；（3）進(jìn)行加工工藝分析；（4）確定定位基準(zhǔn)；（6）制定傳動(dòng)軸的加工順序；EFMNPQ（6）制定傳動(dòng)軸的加工路線。圖1 傳動(dòng)軸工作安排1.查閱資料了解傳動(dòng)軸各部位的作用；2.根據(jù)相關(guān)資料與所學(xué)知識(shí)確定材料、毛坯與熱處理工藝；3.根據(jù)傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制定相應(yīng)的加工工藝路線，并確定加工工

3、序；4.總結(jié)上述過程，完成研究報(bào)告。組員分工1.查閱資料2.選材、毛坯與熱處理工藝的選擇3工藝路線的確定4.制作報(bào)告技術(shù)要求一、傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與功用：1.組成機(jī)器的一個(gè)重要零件，也是機(jī)械加工中常見的典型零件之一。在機(jī)械中，它主要用來支承傳動(dòng)零件、傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩，同時(shí)又通過軸承與機(jī)器的機(jī)架或箱體聯(lián)接。軸類零件是旋轉(zhuǎn)零件，其長度一般大于直徑，加工表面通常有外圓柱面、圓錐面、端面以與螺紋、花鍵、中心孔、橫向孔、槽溝等。 2.圖1中軸頸E、F是傳動(dòng)軸在箱體中的裝配基準(zhǔn)。公差等級(jí)IT6表面粗糙度Ra值0.8微米。外圓的M、N處為配合表面。公差等級(jí)為IT6表面粗糙度Ra為0.8微米，對(duì)準(zhǔn) A B的徑向跳

4、動(dòng)公差為 0.025mm。軸肩P、Q為安裝齒輪定位表面，對(duì)基準(zhǔn)C、D的端面跳動(dòng)公差分別為0.02mm、0.015mm。二、尺寸與公差技術(shù)要求：1.加工精度：（1）尺寸精度：軸類零件的尺寸精度主要指軸徑尺寸精度和軸長尺寸精度。直徑方向的尺寸，若有一定配合要求，其徑向尺寸精度要比其長度方向的尺寸精度要求嚴(yán)格得多。因此對(duì)于直徑的尺寸常常有嚴(yán)格的公差要求。主要軸徑的尺寸精度根據(jù)使用要求通常為IT6IT8高精密的部位為達(dá)到IT5。軸長尺寸通常為基本尺寸，未注尺寸公差，對(duì)于階梯軸的各階梯長按使用要求可相應(yīng)給定公差。（2）幾何形狀精度：軸類零件一般用兩個(gè)軸頸支承在軸承上，這兩個(gè)軸頸稱為支承軸頸，也是軸的裝配

5、基準(zhǔn)。除了尺寸精度以外，還要對(duì)支承軸頸的幾何精度圓度和圓柱度提出要求，以保證其與配合件的接觸質(zhì)量。一般軸頸的幾何形狀精度應(yīng)限制在直徑公差圍之，對(duì)幾何形狀精度要求較高時(shí)，要在零件圖上規(guī)定形狀公差。（3）相互位置：精度保證配合軸頸（裝配傳動(dòng)件的軸頸）對(duì)于支承軸頸（裝配軸承的軸頸）或兩個(gè)支承軸頸間的同軸度，是軸類零件相互位置精度的普遍要求，普通精度的軸，配合軸頸對(duì)支承軸頸的徑向圓跳動(dòng)一般為 0 010 03mm，高精度軸為0 0010 005mm。此外對(duì)于定位端面與軸心線的垂直度也有一定的要求。這些要求都是根據(jù)軸的工作性能制定的，在零件圖上注有位置公差。2.表面粗糙度：根據(jù)機(jī)器精密程度的高低、運(yùn)轉(zhuǎn)速

6、度的大小，軸類零件的表面粗糙度要求也不盡一樣，一般支承軸頸的表面粗糙度為Ra0.630.16微米，配合軸頸的表面粗糙度為Ra2.50.63微米。軸一般都有兩個(gè)支承軸頸，支承軸頸是軸的裝配基準(zhǔn)，其精度和表面質(zhì)量要求一般較高。除了尺寸精度外，重要的軸還規(guī)定了圓度、圓柱度等形狀公差的要求與兩個(gè)軸頸之間的同軸度要求等。對(duì)于安裝齒輪等傳動(dòng)件的軸頸，除了本身尺寸精度和表面粗糙度外，還要求其軸線與兩支承軸頸的公共軸線同軸，用于軸向定位的軸肩對(duì)軸線的垂直度也有要求。材料與毛坯一、軸類零件的村料：1.一般軸類零件常用45鋼，并根據(jù)工作條件的不同采用不同的熱處理工藝（如正火、調(diào)質(zhì)、淬火等）以與一些表面處理（滲碳、

7、滲氮與碳氮共滲等）。對(duì)于中等精度、轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，可選用40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼。這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面淬火后，具有較高的力學(xué)性能。精度較高的軸，有時(shí)還用軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn等村料，它們通過調(diào)質(zhì)和表面淬火處理后，具有更高的耐磨性和抗疲勞性能。2.對(duì)于高轉(zhuǎn)速、重載荷等條件下工作的軸，可選用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼，加工中心主軸常采用38CrMnALA氮化鋼。低碳合金鋼經(jīng)滲碳淬火處理后，具有很高的表面硬度、耐仲擊韌性和心部強(qiáng)度，但熱處理變形較大。而氮化鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化后，有很高的心部強(qiáng)度、優(yōu)良的耐磨性和耐疲勞性能，熱處理變形卻相對(duì)較小。3.對(duì)于本次研究的傳動(dòng)軸

8、，由于傳動(dòng)軸工作時(shí)承受交變載荷，處于復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，要求調(diào)質(zhì)獲得良好的綜合機(jī)械性能，故選用45鋼。二、軸類零件的毛坯：1.零件最常用的毛坯是圓棒料和鍛件。只有某些大型的、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸，才采用鑄件。鍛件具有較高的抗拉、抗彎與扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，故除了光滑軸、直徑相差不大的階梯軸可使用熱軋和冷拉棒料外，一般比較重要的軸，大都采用鍛件。2.對(duì)于本次研究的傳動(dòng)軸，毛坯直徑相差不大，負(fù)荷一般；而且最大的直徑為32mm，未注公差，經(jīng)粗車半精車可完成加工，若單邊粗車余量為11.5mm，單邊半精車余量為0.81mm，則可選直徑為35mm的圓鋼。工藝過程分析與加工路線軸類零件的一般加工工藝路線：1.零件的主要表面是各個(gè)軸

9、頸的外圓表面，空心軸的孔精度一般要求不高，而精密軸上的螺紋、花鍵、鍵槽等次要表面的精度要求也很高，因此，軸類零件的加工工藝路線主要是考慮外圓的加工順序，并將次要表面的加工合理地穿插其中。對(duì)于一般精度的軸類零件加工，其典型機(jī)械加工工藝路線為：下料（圓棒料毛坯）車端面、打中心孔粗車各外圓表面正火或調(diào)質(zhì)修研中心孔半精車和精車各外圓表面、車螺紋銑鍵槽淬火修研中心孔粗、精磨外圓檢驗(yàn)。2.對(duì)于圖1選擇主要加工表面的加工方法：軸頸E、F和裝配基準(zhǔn)面M、N是主要加工表面，公差等級(jí)為IT6，表面粗糙度Ra為0.8微米，僅采用車削難達(dá)到要求，可選用粗車|半精車磨削的加工方法，軸向裝配基準(zhǔn)P、Q也是主要加工表面，表

10、面粗糙度Ra為0.8微米，在主要外圓表面加工的同時(shí)，通過車端面、磨端面完成加工。軸類零件加工的定位基準(zhǔn)一、一般軸類加工的定位基準(zhǔn)：1.以工件的兩中心孔定位：軸類零件的定位基準(zhǔn)，最常見的為兩中心孔。在軸加工中零件各外圓表面、錐孔、螺紋表面的同軸度、端面對(duì)旋轉(zhuǎn)軸線的垂直度是其相互位置精度的主要項(xiàng)目，這些表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般都是軸的中心線，若用兩中心孔定位符合基準(zhǔn)重合原則，而且用中心孔作定位基準(zhǔn)，能夠最大限度地在一次裝夾中加工出多個(gè)外圓和端面。中心孔不僅是車削時(shí)的定位基準(zhǔn)，也是車削后其他工序如磨削的定位基準(zhǔn)和檢驗(yàn)基準(zhǔn)，符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。2.以外圓表面和中心孔為定位基準(zhǔn)（一夾一頂）：這種定位方式在車削加

11、工中常用。3.以外圓表面作為定位基準(zhǔn)：在加工空心軸的孔時(shí)，不能采用中心孔作為定位基準(zhǔn)時(shí)，可用軸的外圓表面作定位基準(zhǔn)。4.以帶有中心孔的錐堵作定位基準(zhǔn)：在加工空心軸的外圓表面時(shí)，往往采用帶有中心孔的錐堵或錐套心軸作定位基準(zhǔn)。二、本次研究的定位基準(zhǔn)選擇： 基準(zhǔn)選擇為保證各主要外圓表面和端面的相互位置精度，選用兩端的頂尖孔作為粗、精加工定位基準(zhǔn)，這樣既符合基準(zhǔn)統(tǒng)一也符合基準(zhǔn)重合的原則，同時(shí)提高了生產(chǎn)率。為保證磨削質(zhì)量，熱處理后應(yīng)修研頂尖孔。加工工序:考慮主要加工表面E、F、M、N、P、Q等需要磨削加工才能達(dá)到技術(shù)要求，所以傳動(dòng)軸的加工過程應(yīng)劃分為粗加工、半精加工和精加工三個(gè)階段。 （1）考慮到兩頂尖

12、孔為主要定位基準(zhǔn)，根據(jù)基準(zhǔn)先行的原則，應(yīng)首先加工，則第一道工序的容為車端面、鉆中心孔。（2）為保證傳動(dòng)軸良好的綜合機(jī)械性能，保留一定量的回火索氏體組織，所以調(diào)質(zhì)處理工序應(yīng)安排在粗加工之后半精加工之前。 （3）考慮到熱處理變形、氧化現(xiàn)象對(duì)精基準(zhǔn)的影響和精加工時(shí)對(duì)基準(zhǔn)精度要求，在調(diào)質(zhì)處理后，磨削加工前應(yīng)安排修研中心孔的工序。（4）次要表面如最大直徑外圓、各退刀槽、倒角、兩處鍵槽等都應(yīng)穿插在半精加工階段中完成。 綜合上述，傳動(dòng)軸的機(jī)械加工順序如下： 下料車端面、鉆中心孔粗車各外圓調(diào)質(zhì)修研中心孔半精車各外圓、切槽、倒角劃線銑鍵槽修研中心孔磨主要外圓表面和靠磨軸肩檢驗(yàn)。設(shè)計(jì)結(jié)果一、車床傳動(dòng)軸的材料、毛坯

13、的制備方法與工藝、熱處理工藝 ：本次研究選擇的傳動(dòng)軸，其材料選擇用直徑為35mm的45號(hào)調(diào)質(zhì)處理圓鋼。二、定位基準(zhǔn)選擇： 本次研究的傳動(dòng)軸選用兩端的頂尖孔作為粗、精加工定位基準(zhǔn)。三、加工工序、線路： 本次研究的傳動(dòng)軸加工工序?yàn)椋?下料車端面、鉆中心孔粗車各外圓調(diào)質(zhì)修研中心孔半精車各外圓、切槽、倒角劃線銑鍵槽修研中心孔磨主要外圓表面和靠磨軸肩檢驗(yàn)。傳動(dòng)軸機(jī)械加工工藝過程序號(hào)工序名稱工序容定位與夾緊設(shè)備備注1下料45鋼35mm鋸床2粗車安裝1（1）車端面見平，鉆中心孔。（2）粗車三臺(tái)階（直徑、長度留2mm）外圓三爪卡盤后頂尖車床安裝2（1）調(diào)頭，車端面保證總長，鉆中心孔（2）粗車另兩個(gè)臺(tái)階（直徑、長度留2mm）外圓三爪卡盤后頂尖車床3熱處理調(diào)質(zhì) 220-240HBS4鉗修研中心孔外圓車床5車安裝1（1）半精車三臺(tái)階，車32mm（2）其余兩臺(tái)階直徑留余量0.5mm（3）切槽（4）倒角兩頂尖定位車床安裝2（1）調(diào)頭，半精車另外兩個(gè)臺(tái)階，直徑留余量0.5mm（2）切槽（3）倒角兩頂尖定位車床6鉗劃鍵槽加工線7銑銑兩鍵槽，深度比圖紙深0.25mm作為磨削余量外圓平口鉗立式銑床 8 鉗修研兩頂尖孔車床9 磨安裝1：磨外圓F、N到尺寸，靠磨軸肩Q安裝2：調(diào)頭，磨外圓E、M到尺寸，磨軸肩P兩頂尖定位外圓磨床 10檢驗(yàn)按圖紙要求檢驗(yàn)參考文獻(xiàn)1武榮.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)M.職工職業(yè)培