軸類零件加工工藝過程

1、第五章 典型零件加工工藝過程1第一節(jié) 軸類零件加工一、概述1軸類零件的作用、特點及分類軸類零件的作用l支撐傳動零件；l承受載荷；l傳遞扭矩。第五章 典型零件加工工藝過程2軸類零件的特點l長度大于直徑；l加工表面為內(nèi)外圓柱面、圓錐面、螺紋、花鍵、溝槽等；l有一定的回轉(zhuǎn)精度。軸類零件的分類l光滑軸；l階梯軸；l空心軸；l異形軸（曲軸、齒輪軸、偏心軸、十字軸、凸輪軸、花鍵軸）。第五章 典型零件加工工藝過程3 圖圖5-1 軸的種類軸的種類(a) 光軸光軸 (b) 空心軸空心軸 (c) 半軸半軸 (d) 階梯軸階梯軸 (e) 花鍵軸花鍵軸(f) 十字軸十字軸 (g) 偏心軸偏心軸 (h) 曲軸曲軸 (i

2、) 凸輪軸凸輪軸 第五章 典型零件加工工藝過程42. 軸類零件的主要技術要求軸類零件的主要技術要求 加工精度加工精度 尺寸精度尺寸精度：一是支承軸頸，用于確定軸的位置：一是支承軸頸，用于確定軸的位置并支承軸，通常為并支承軸，通常為IT 5IT7；二是配合軸頸，常為；二是配合軸頸，常為IT6IT9。 形狀精度形狀精度：主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔：主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。一般應限制在尺寸公等重要表面的圓度、圓柱度。一般應限制在尺寸公差范圍內(nèi)，精密軸，另行規(guī)定其幾何形狀精度。差范圍內(nèi)，精密軸，另行規(guī)定其幾何形狀精度。 位置精度位置精度：包括內(nèi)、外表面、重要軸面的同

3、軸：包括內(nèi)、外表面、重要軸面的同軸度、圓的徑向跳動、重要端面對軸心線的垂直度、度、圓的徑向跳動、重要端面對軸心線的垂直度、端面間的平行度等。端面間的平行度等。第五章 典型零件加工工藝過程53. 3. 軸類零件的材料、毛坯及熱處理軸類零件的材料、毛坯及熱處理 (1) (1) 軸類零件的軸類零件的材料及毛坯材料及毛坯 材料材料 常用常用4545鋼，鋼， 精度較高：精度較高：40Cr40Cr、GCr15GCr15、65Mn65Mn，球墨鑄鐵；，球墨鑄鐵； 高速、重載軸：高速、重載軸：20CrMnTi20CrMnTi、20Mn2B20Mn2B、20Cr20Cr或或38CrMoAl38CrMoAl等。等

4、。 毛坯毛坯 常用圓棒料；常用圓棒料； 鍛件：毛坯經(jīng)過加熱鍛造后，可使金屬內(nèi)部鍛件：毛坯經(jīng)過加熱鍛造后，可使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布，獲得較高的抗拉、抗纖維組織沿表面均勻分布，獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強度。彎及抗扭強度。 鑄件：大型或結構復雜的軸。鑄件：大型或結構復雜的軸。第五章 典型零件加工工藝過程6 軸類零件的熱處理軸類零件的熱處理 正火正火或或退火：退火：鍛造毛坯，可以細化晶粒，消鍛造毛坯，可以細化晶粒，消除應力，降低硬度，改善切削加工性能。除應力，降低硬度，改善切削加工性能。 調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)：安排在粗車之后、半精車之前，以獲：安排在粗車之后、半精車之前，以獲得良好的物理力學性能。得良

5、好的物理力學性能。 表面淬火表面淬火：安排在精加工之前，這樣可以糾：安排在精加工之前，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形。正因淬火引起的局部變形。 低溫時效處理：低溫時效處理：精度要求高的軸，在局部淬精度要求高的軸，在局部淬火或粗磨之后進行?；鸹虼帜ブ筮M行。第五章 典型零件加工工藝過程7 圖 5-2 CA6140車床主軸簡圖 第五章 典型零件加工工藝過程8車床主軸的結構特點l既是階梯軸，又是空心軸；是長徑比小于12的剛性軸；l不但傳遞旋轉(zhuǎn)運動和扭矩，而且是工件或刀具回轉(zhuǎn)精度的基礎；l主要加工表面有內(nèi)外圓柱面、圓錐面，次要表面有螺紋、花鍵、溝槽、端面結合孔等l機械加工工藝主要是車削、磨削，其次是

6、銑削和鉆削。第五章 典型零件加工工藝過程9 特別值得注意的工藝問題有：特別值得注意的工藝問題有： 1) 定位基準的選擇； 2) 加工順序的安排； 3) 深孔加工； 4) 熱處理變形。車床主軸的功用l承受扭轉(zhuǎn)力矩；l承受彎曲力矩；l保證回轉(zhuǎn)運動精度。第五章 典型零件加工工藝過程10車床主軸的設計要求l扭轉(zhuǎn)和彎曲剛度高；l回轉(zhuǎn)精度高（徑向圓跳動、端面圓跳動、回轉(zhuǎn)軸線穩(wěn)定）；l制造精度高： 1) 結構尺寸及動態(tài)特性要好； 2) 主軸本身及其軸承精度高； 3) 軸承的結構和潤滑； 4) 齒輪的布置； 5) 固定件的平衡等。第五章 典型零件加工工藝過程11主軸結構的設計要求：l1) 合理的結構設計；l2

7、) 足夠的剛度；l3) 有具有一定的尺寸、形狀、位置精度和表面質(zhì)量；l4) 足夠的耐磨性、抗振性及尺寸穩(wěn)定性l5) 足夠的抗疲勞強度第五章 典型零件加工工藝過程12 3車床主軸技術條件的分析主軸支承軸頸的技術要求l支承軸頸是主軸的裝配基準，其精度直接影響主軸的回轉(zhuǎn)精度；主軸上各重要表面又以支承軸頸為設計基準，有嚴格的位置要求；l支承軸頸為三支承結構，并且跨度大；第五章 典型零件加工工藝過程13l支承軸頸采用錐面 (1：12) 結構，接觸率70%，可用來調(diào)整軸承間隙；l中間支承為IT5IT6，粗糙度為：l支承軸頸圓度誤差為0.005mm，徑向跳動為0.005mm；l其他外圓的圓度要求，誤差小于5

8、0%尺寸公差，高精度者為510%；l軸頸與有關表面的同軸度誤差應很小。mRa63. 0第五章 典型零件加工工藝過程14主軸工作表面（錐孔）的技術要求l用來安裝頂尖或刀具錐柄的；是定心表面；l對錐面的尺寸精度、形狀精度、粗糙度、接觸精度都要求高；l軸心線應與支承軸頸同軸；l錐孔對軸頸的徑向圓跳動近軸端為0.005，離軸端300處為0.01，錐面接觸率70%，粗糙度 ，硬度HRC4850。mRa63. 0第五章 典型零件加工工藝過程15主軸軸端外錐（短錐）的技術要求l用來安裝卡盤或花盤的；也是定心表面；l對錐面的尺寸精度、形狀精度、粗糙度、接觸精度都要求高；l軸心線應與支承軸頸同軸；l對支承軸頸的

9、徑向圓跳動為0.008；端面圓跳動為0.008；l粗糙度 ，硬度為HRC4550。mRa25. 1第五章 典型零件加工工藝過程16空套齒輪軸頸的技術要求l影響傳動的平穩(wěn)性；可能導致噪聲；l有同軸度要求，對支承軸頸的徑向圓跳動為0.010.015；l尺寸精度要求為IT5IT6；第五章 典型零件加工工藝過程17螺紋的技術要求l用來固定零件或調(diào)整軸承間隙；l螺母的端面圓跳動（應0.05）會影響軸承的內(nèi)環(huán)軸線傾斜；l螺母與軸頸的同軸度誤差0.025；l螺紋精度為6h。第五章 典型零件加工工藝過程18主軸各表面的表面層要求l要有較高的耐磨性；l要有適當?shù)挠捕龋℉RC45以上），以改善其裝配工藝性和裝配精

10、度；l表面粗糙度 。mRa2 . 08 . 0第五章 典型零件加工工藝過程194. 主軸的機械加工工藝過程主軸加工工藝過程制訂的依據(jù)l主軸的結構；技術要求；生產(chǎn)批量；設備條件。主軸加工工藝過程l批量：大批；材料：45鋼；毛坯：模鍛件第五章 典型零件加工工藝過程20工藝過程： 分為三個階段： l粗加工：工序16l半精加工：工序713（7為預備）l精加工：工序1426（14為預備）第五章 典型零件加工工藝過程21第五章 典型零件加工工藝過程22第五章 典型零件加工工藝過程23第五章 典型零件加工工藝過程24第五章 典型零件加工工藝過程25第五章 典型零件加工工藝過程26第五章 典型零件加工工藝過程

11、27第五章 典型零件加工工藝過程28第五章 典型零件加工工藝過程29第五章 典型零件加工工藝過程30 5. 主軸加工工藝過程分析主軸毛坯的制造方法l自由鍛件：小批量或單件生產(chǎn)；l模鍛件：大批量生產(chǎn)。第五章 典型零件加工工藝過程31主軸的材料和熱處理 熱處理工序的安排l毛坯熱處理：去鍛造應力，細化晶粒；l切削前正火（預備熱處理）：改善切削加工性能和機械-物理性能；去鍛造應力；l半精加工前調(diào)質(zhì)：去應力，改善切削加工性能，提高綜合機械性能；l精加工前局部高頻淬火：提高運動表面耐磨性；l精加工后的定性處理：低溫時效和冰冷處理。第五章 典型零件加工工藝過程32加工階段的劃分 如前所述，分為三個階段。l鑒

12、于主軸的技術要求高，毛坯為模鍛件，加工余量大，精度高，故應分階段加工；l分粗、精加工階段有利于去應力并可加入熱處理；l多次切削有利于消除復映誤差；l粗、精加工二階段應間隔一定時間；l粗、精加工二階段應分粗、精加工機床進行，合理利用設備，保護機床。第五章 典型零件加工工藝過程33定位基準的選擇l應使定位基準與裝配基準重合；l一次安裝應多加工幾個面；l注意零件的主要精度指標：同軸度、圓度、徑向跳動；l主軸的定位過程較復雜：有頂尖、錐堵、支承表面等作為定位基準。第五章 典型零件加工工藝過程34加工順序的安排和工序的確定 三種方案：l1) 粗加工外圓鉆深孔精加工外圓粗加工錐孔精加工錐孔l2) 粗加工外

13、圓鉆深孔粗加工錐孔精加工錐孔精加工外圓l3) 粗加工外圓鉆深孔精加工外圓精加工外圓精加工錐孔第五章 典型零件加工工藝過程35l工序確定的兩個原則1) 工序中所用的基準應在該工序前加工；2) 各表面要粗、精基準分開，先粗后精， 多次加工，逐步提高精度。l淬硬表面的鍵槽、螺紋等應在淬火前加工；l非淬硬表面的鍵槽、螺紋等應在精車后、精磨前加工；l檢驗工序安排在適當工序之后，必要還應探傷。第五章 典型零件加工工藝過程366. 主軸加工中的幾個工藝問題錐堵和錐堵心軸的使用l錐堵和錐堵心軸的功用： 空心軸加工通孔后，定位基準頂尖孔被破壞。通孔直徑小時，可直接在孔口倒出一60錐面代替中心孔；當通孔直徑較大時

14、，要采用錐堵或錐堵心軸。l設計錐堵和錐堵心軸時應注意的問題 1) 不中途更換或拆裝，以免增加安裝誤差 2) 錐堵和錐堵心軸要求兩個錐面同軸第五章 典型零件加工工藝過程37第五章 典型零件加工工藝過程38頂尖孔的研磨 研磨的必要性l1) 頂尖孔是定位基準，對精度和質(zhì)量有直接影響l2) 頂尖孔的深度：影響定位軸向位置，因而影響余量分布 (批量生產(chǎn)時)l3) 兩頂尖孔同軸度：影響同軸度、影響位置精度第五章 典型零件加工工藝過程39l4) 頂尖孔錐角和圓度誤差：直接反映到工件的圓度上l5) 熱處理、切削力、重力等的影響，會損壞頂尖孔的精度l6) 熱處理后和磨削加工前需要消除誤差 研磨方法l1) 用鑄鐵

15、頂尖研磨；l2) 用油石或橡膠砂輪夾在車床的卡盤上，用金剛鉆研磨；l3) 用硬質(zhì)合金頂尖刮研。第五章 典型零件加工工藝過程40第五章 典型零件加工工藝過程41外圓表面的車削加工 車削加工的工藝作用l1) 粗加工：切除大部分余量；l2) 半精加工：修整預備熱處理后的變形；l3) 精加工：使磨削前各表面具有一定的同軸度和合理的磨削余量；精加工螺紋及各端面等。第五章 典型零件加工工藝過程42車削加工值得考慮的問題l1) 生產(chǎn)效率；l2) 工序精度（復映誤差）；l3) 勞動強度。 車削加工的設備l1) 單件、小批：普通車床l2) 成批生產(chǎn)：液壓仿形車床l3) 大批量生產(chǎn)：液壓仿形、多刀半自動車床第五章

16、 典型零件加工工藝過程43主軸深孔的加工 深孔加工的難點l刀具細長，剛性差，易振動，易引偏；l排屑困難；l鉆頭散熱條件差，冷卻困難，易失去切削能力。第五章 典型零件加工工藝過程44 采取措施l采用工件旋轉(zhuǎn)、刀具進給的加工方法，使鉆頭自定中心；l采用特殊結構的深孔鉆；l預先加工一導向孔，防止引偏；l采用壓力輸送切削潤滑液，既使冷卻充分，又使切屑排出。第五章 典型零件加工工藝過程45主軸錐孔的加工 主軸錐孔的作用及要求l主軸錐孔是安裝頂尖的定位面；l主軸支承軸頸及主軸前端短錐的同軸度要求較高。第五章 典型零件加工工藝過程46 磨削主軸錐孔一般以支承軸頸作為定位基準，有三種安裝方式：l前支承裝于中心

17、架，后支承用卡盤裝夾l前、后支承裝于兩個中心架，用萬向節(jié)與主軸相聯(lián)；l采用專用夾具。第五章 典型零件加工工藝過程47第五章 典型零件加工工藝過程48 剖分軸承、V型夾具、浮動卡頭等，使磨頭誤差及機床振動不影響工件。l由底座、支承架及浮動卡頭三部分組成；前、后兩支架與底座連成一體l作為工件定位的V形架鑲有硬質(zhì)合金，以提高耐磨性l工件的中心高應與磨頭砂輪軸中心等高l后端的浮動卡頭裝在磨床主軸的錐孔內(nèi)第五章 典型零件加工工藝過程49l工件尾部插入彈性套內(nèi)l通過彈簧將彈性套（浮動卡頭外殼）連同工件向后拉l鋼球1壓向鑲有硬質(zhì)合金的錐柄3端面，依靠彈簧2的漲力限制工件的軸向竄動l該聯(lián)接方式只傳遞扭矩，排除磨頭和機床誤差對加工精度的干擾第五章 典型零件加工工藝過程50主軸各外圓表面的精加工和光整加工 主軸的精加工l主要采用磨削加工；l應在熱處理之后進行，糾正熱處理后的變形；l磨削加工能達到的精度為IT6，表面粗糙度為 。mRa2 . 08 . 0第五章 典型零件加工工藝過程51 光整加工的作用及特點l用于精密主軸上尺寸公差等級為IT5以上或表面粗糙度的加工表面；l采用很小的切削用量