典型軸類零件加工工藝分析

1、階梯軸加工工藝過程分析圖634為減速箱傳動軸工作圖樣。表613為該軸加工工藝過程。生產(chǎn)批量為小批生產(chǎn)。材料為45熱軋圓鋼。零件需調(diào)質(zhì)。（一）結(jié)構(gòu)及技術(shù)條件分析該軸為沒有中心通孔的多階梯軸。根據(jù)該零件工作圖，其軸頸MN,外圓P,Q及軸肩GHI有較高的尺寸精度和形狀位置精度，并有較小的表面粗糙度值，該軸有調(diào)質(zhì)熱處理要求。（二）加工工藝過程分析1 .確定主要表面加工方法和加工方案。3-14傳動軸大多是回轉(zhuǎn)表面，主要是采用車削和外圓磨削。由于該軸主要表面M,N,P,Q的公差等級較高（IT6）,表面粗糙度值較?。≧a0.8d標(biāo),最終加工應(yīng)采用磨削。其加工方案可參考表2 .劃分加工階段該軸加工劃分為三個加

2、工階段，即粗車(粗車外圓、鉆中心孔)，半精車(半精車各處外圓、臺肩和修研中心孔等)，粗精磨各處外圓。各加工階段大致以熱處理為界。3 .選擇定位基準軸類零件的定位基面，最常用的是兩中心孔。因為軸類零件各外圓表面、螺紋表面的同軸度及端面對軸線的垂直度是相互位置精度的主要項目，而這些表面的設(shè)計基準一般都是軸的中心線，采用兩中心孔定位就能符合基準重合原則。而且由于多數(shù)工序都采用中心孔作為定位基面，能最大限度地加工出多個外圓和端面，這也符合基準統(tǒng)一原則。但下列情況不能用兩中心孔作為定位基面：(1)粗加工外圓時，為提高工件剛度，則采用軸外圓表面為定位基面，或以外圓和中心孔同作定位基面，即一夾一頂。(2)當(dāng)

3、軸為通孔零件時，在加工過程中，作為定位基面的中心孔因鉆出通孔而消失。為了在通孔加工后還能用中心孔作為定位基面，工藝上常采用三種方法。當(dāng)中心通孔直徑較小時，可直接在孔口倒出寬度不大于2mm勺60o內(nèi)錐面來代替中心孔； 當(dāng)軸有圓柱孔時，可采用圖635a所示的錐堵，取1：500錐度；當(dāng)軸孔錐度較小時，取錐堵錐度與工件兩端定位孔錐度相同； 當(dāng)軸通孔的錐度較大時，可采用帶錐堵的心軸，簡稱錐堵心軸，如圖635b所不o使用錐堵或錐堵心軸時應(yīng)注意，一般中途不得更換或拆卸，直到精加工完各處加工面，不再使用中心孔時方能拆卸。4 .熱處理工序的安排該軸需進行調(diào)質(zhì)處理。它應(yīng)放在粗加工后，半精加工前進行。如采用鍛件毛坯

4、，必須首先安排退火或正火處理。該軸毛坯為熱軋鋼，可不必進行正火處理。5 .加工順序安排除了應(yīng)遵循加工順序安排的一般原則，如先粗后精、先主后次等，還應(yīng)注意:(1)外圓表面加工順序應(yīng)為，先加工大直徑外圓，然后再加工小直徑外圓，以免一開始就降低了工件的剛度。(2)軸上的花鍵、鍵槽等表面的加工應(yīng)在外圓精車或粗磨之后，精磨外圓、乙N刖。軸上矩形花鍵的加工，通常采用銃削和磨削加工，產(chǎn)量大時常用花鍵滾刀在花鍵銃床上加工。以外徑定心的花鍵軸，通常只磨削外徑，而內(nèi)徑銃出后不必進行磨削，但如經(jīng)過淬火而使花鍵扭曲變形過大時，也要對側(cè)面進行磨削加工。以內(nèi)徑定心的花鍵，其內(nèi)徑和鍵側(cè)均需進行磨削加工。(3)軸上的螺紋一般

5、有較高的精度，如安排在局部淬火之前進行加工，則淬火后產(chǎn)生的變形會影響螺紋的精度。因此螺紋加工宜安排在工件局部淬火之后進行。二、帶輪軸加工工藝過程分析圖6-36為帶輪軸工作圖樣。帶輪軸中的主要技術(shù)條件有兩項：一為滲碳層深度，應(yīng)控制在1.21.5mm范圍內(nèi)；二為外圓022f7需經(jīng)滲碳淬火，其硬度為HRC5863。可以看出只有022f7處需滲碳處理，其余部分均不可滲碳。零件上不需滲碳的部分，可用加大余量待滲碳后車去滲碳層或在不需滲碳處涂防滲材料。加工余量應(yīng)單面略大于滲碳深度，故右端直徑取025mm,單面去碳余量為2.5mm，總長兩端也應(yīng)放去滲碳余量各3mm。在磨外圓前由于已經(jīng)過淬火工序，兩端中心孔在

6、淬火時易產(chǎn)生氧化皮及變形，故增加一道研磨中心孔的工序。表614為帶輪軸的加工工藝過程。三、細長軸加工工藝特點（一）細長軸車削的工藝特點1 .細長軸剛性很差，車削時裝夾不當(dāng)，很容易因切削力及重力的作用而發(fā)生彎曲變形，產(chǎn)生振動，從而影響加工精度和表面粗糙度。2 .細長軸的熱擴散性能差，在切削熱作用下，會產(chǎn)生相當(dāng)大的線膨脹。如果軸的兩端為固定支承，則工件會因伸長而頂彎。3 .由于軸較長，一次走刀時間長，刀具磨損大，從而影響零件的幾何形狀精度。4 .車細長軸時由于使用跟刀架，若支承工件的兩個支承塊對零件壓力不適當(dāng)，會影響加工精度。若壓力過小或不接觸，就不起作用，不能提高零件的剛度；若壓力過大，零件被壓

7、向車刀，切削深度增加，車出的直徑就小，當(dāng)跟刀架繼續(xù)移動后，支承塊支承在小直徑外圓處，支承塊與工件脫離，切削力使工件向外讓開，切削深度減小，車出的直徑變大，以后跟刀架又跟到大直徑圓上，又把工件壓向車刀，使車出的直徑變小，這樣連續(xù)有規(guī)律的變化，就會把細長的工件車成“竹節(jié)”形，如圖6-37所示（二）細長軸的先進車削法反向走刀車削法圖6-38為反向走刀車削法示意圖，這種方法的特點是：1 .細長軸左端纏有一圈鋼絲，利用三爪自定心卡盤夾緊，減小接觸面積，使工件在卡盤內(nèi)能自由地調(diào)節(jié)其位置，避免夾緊時形成彎曲力矩，在切削過程中發(fā)生的變形也不會因卡盤夾死而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。2 .尾座頂尖改成彈性頂尖，當(dāng)工件因切削熱發(fā)

8、生線膨脹伸長時，頂尖能自動后退，可避免熱膨脹引起的彎曲變形。3 .采用三個支承塊跟刀架，以提高工件剛性和軸線的穩(wěn)定性，避免“竹節(jié)”形。4 .改變走刀方向，使床鞍由主軸箱向尾座移動，使工件受拉，不易產(chǎn)生彈性彎曲變形。軸類零件加工工藝傳動軸機械加工工藝實例軸類零件是常見的典型零件之一。按軸類零件結(jié)構(gòu)形式不同，一般可分為光軸、階梯軸和異形軸三類；或分為實心軸、空心軸等。它們在機器中用來支承齒輪、帶輪等傳動零件，以傳遞轉(zhuǎn)矩或運動。臺階軸的加工工藝較為典型，反映了軸類零件加工的大部分內(nèi)容與基本規(guī)律。下面就以減速箱中的傳動軸為例，介紹一般臺階軸的加工工藝1 .零件圖樣分析圖A-1傳動軸圖A-1所示零件是減

9、速器中的傳動軸。它屬于臺階軸類零件，由圓柱面、軸肩、螺紋、螺尾退刀槽、砂輪越程槽和鍵槽等組成。軸肩一般用來確定安裝在軸上零件的軸向位置，各環(huán)槽的作用是使零件裝配時有一個正確的位置，并使加工中磨削外圓或車螺紋時退刀方便；鍵槽用于安裝鍵，以傳遞轉(zhuǎn)矩；螺紋用于安裝各種鎖緊螺母和調(diào)整螺母。根據(jù)工作性能與條件，該傳動軸圖樣（圖A-1）規(guī)定了主要軸頸M,N,外圓P、Q以及軸肩GHI有較高的尺寸、位置精度和較小的表面粗糙度值，并有熱處理要求。這些技術(shù)要求必須在加工中給予保證。因此，該傳動軸的關(guān)鍵工序是軸頸MN和外圓P、Q的加工。2 .確定毛坯該傳動軸材料為45鋼，因其屬于一般傳動軸，故選45鋼可滿足其要求。

10、本例傳動軸屬于中、小傳動軸，并且各外圓直徑尺寸相差不大，故選擇060mm的熱軋圓鋼作毛坯。3 .確定主要表面的加工方法傳動軸大都是回轉(zhuǎn)表面，主要采用車削與外圓磨削成形。由于該傳動軸的主要表面MN、P、Q的公差等級（IT6）較高，表面粗糙度Ra值（Ra=0.8um）較小，故車削后還需磨削。外圓表面的加工方案（參考表A-3）可為：粗車半精車”磨削。4 .確定定位基準合理地選擇定位基準，對于保證零件的尺寸和位置精度有著決定性的作用。由于該傳動軸的幾個主要配合表面（Q、P、N、M）及軸肩面（H、G）對基準軸線A-B均有徑向圓跳動和端面圓跳動的要求，它又是實心軸，所以應(yīng)選擇兩端中心孔為基準，采用雙頂尖裝

11、夾方法，以保證零件的技術(shù)要求。粗基準采用熱軋圓鋼的毛坯外圓。中心孔加工采用三爪自定心卡盤裝夾熱軋圓鋼的毛坯外圓，車端面、鉆中心孔。但必須注意，一般不能用毛坯外圓裝夾兩次鉆兩端中心孔，而應(yīng)該以毛坯外圓作粗基準，先加工一個端面，鉆中心孔，車出一端外圓；然后以已車過的外圓作基準，用三爪自定心卡盤裝夾（有時在上工步已車外圓處搭中心架），車另一端面，鉆中心孔。如此加工中心孔，才能保證兩中心孔同軸。5 .劃分階段對精度要求較高的零件，其粗、精加工應(yīng)分開，以保證零件的質(zhì)量。該傳動軸加工劃分為三個階段：粗車（粗車外圓、鉆中心孔等），半精車（半精車各處外圓、臺階和修研中心孔及次要表面等），粗、精磨（粗、精磨各處

12、外圓）。各階段劃分大致以熱處理為界。6 .熱處理工序安排軸的熱處理要根據(jù)其材料和使用要求確定。對于傳動軸，正火、調(diào)質(zhì)和表面淬火用得較多。該軸要求調(diào)質(zhì)處理，并安排在粗車各外圓之后，半精車各外圓之前。綜合上述分析，傳動軸的工藝路線如下：下料“車兩端面，鉆中心孔”粗車各外圓“調(diào)質(zhì)”修研中心孔”半精車各外圓，車槽，倒角“車螺紋”劃鍵槽加工線“銃鍵槽”修研中心孔磨削”檢驗。7 .加工尺寸和切削用量傳動軸磨削余量可取0.5mm,半精車余量可選用1.5mm加工尺寸可由此而定，見該軸加工工藝卡的工序內(nèi)容。車削用量的選擇，單件、小批量生產(chǎn)時，可根據(jù)加工情況由工人確定；一般可由機械加工工藝手冊或切削用量手冊中選取

13、。8 .擬定工藝過程定位精基準面中心孔應(yīng)在粗加工之前加工，在調(diào)質(zhì)之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。調(diào)質(zhì)之后修研中心孔為消除中心孔的熱處理變形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是為提高定位精基準面的精度和減小錐面的表面粗糙度值。擬定傳動軸的工藝過程時，在考慮主要表面加工的同時，還要考慮次要表面的加工。在半精加工。52mmC44mms:M24mm卜圓時，應(yīng)車到圖樣規(guī)定的尺寸，同時加工出各退刀槽、倒角和螺紋；三個鍵槽應(yīng)在半精車后以及磨削之前銃削加工出來，這樣可保證銃鍵槽時有較精確的定位基準，又可避免在精磨后銃鍵槽時破壞已精加工的外圓表面。在擬定工藝過程時，應(yīng)考慮檢驗工序的安排、檢查項目及檢驗方法

14、的確定。綜上所述，所確定的該傳動軸加工工藝過程見表A-1機械加工工藝卡產(chǎn)品名稱圖號零件名稱傳動軸共1頁第1頁毛坯種類圓鋼材料牌號45鋼毛坯尺寸C60mrK265mm序號工種工步工序內(nèi)容設(shè)備工具夾具刃具量具1下料C60mm265mm2車三爪自定心卡盤夾持工件毛坯外圓車床1車端面見平C61402鉆中心孔中心用尾座頂尖頂住中心孔3粗車。46mm#圓至C48mm長118mm鉆C2mm4粗車。35mm#圓至C37mm長66mm5粗車M24mM卜圓至C26mm長14mm調(diào)頭，二爪自te心K盤夾持C48mn#（444mmz卜圓）6車另一端面，保證總長250mm7鉆中心孔用尾座頂尖頂住中心孔8粗車。52mm#

15、圓至C54mmA粗車。35mm#圓至C37mm長A3mm10粗車。30mm#圓至C32mm長36mm11粗車M24mm卜圓至C26mm長16mm12檢驗3熱調(diào)質(zhì)處理220240HBs4鉗修研兩端中心孔車床5車雙頂尖裝夾車床1半精車C46mn#圓至C46.5mm長120mm2半精車C35mn#圓至。35.5mm長68mm3辛精車M24mm卜圓至C24。累m,長16mm4半精車23mme0.5mm環(huán)槽5半精車3mmel.5mm環(huán)槽6倒外角1mme45,3處調(diào)頭，雙頂尖裝夾735mmz卜圓至C35.5mm,長A5mm8半精車C30mn#圓至C35.5mm長38mm9半精M24mm卜圓至C24o.2mmmm長18mm10半精車C44mms尺寸，長4mm11車23mmx0.5mm環(huán)槽12車3mmel.5mm環(huán)槽13倒外角lmmx45,4處14檢驗6車雙頂尖裝夾1車M24mm(l.5mm6g至尺寸車床調(diào)頭，雙頂尖