模塊五典型零件加工工藝制訂 課題一傳動軸加工工藝制訂

1、課題一課題一 傳動軸的加工工藝規(guī)程的制訂傳動軸的加工工藝規(guī)程的制訂機械制造工藝與裝備機械制造工藝與裝備模塊五模塊五 典型零件加工典型零件加工【知識點知識點】l軸類零件的功用和種類軸類零件的功用和種類l軸類零件的材料和毛坯軸類零件的材料和毛坯l軸類零件的主要技術(shù)要術(shù)軸類零件的主要技術(shù)要術(shù)l軸類零件機械加工的主要工藝問題軸類零件機械加工的主要工藝問題【技能點】【技能點】l軸類零件加工工藝規(guī)程的制訂軸類零件加工工藝規(guī)程的制訂圖圖5-1蝸輪減速器局部裝配示意圖蝸輪減速器局部裝配示意圖 圖圖5-1所示為蝸輪所示為蝸輪蝸桿減速器局部裝配蝸桿減速器局部裝配示意圖。示意圖。 圖圖5-2所示本任務(wù)所示本任務(wù)加工

2、減速箱傳動軸。加工減速箱傳動軸。生產(chǎn)批量為小批生產(chǎn)，生產(chǎn)批量為小批生產(chǎn)，材料為材料為45熱軋圓鋼，熱軋圓鋼，試制訂其加工工藝規(guī)試制訂其加工工藝規(guī)程。程。技術(shù)要求1.未注圓角R1 2.調(diào)質(zhì)處理25-28HRC 3.保留中心孔 4.材料45 圖5-2 傳動軸（任務(wù)實施） 軸類零件是機械產(chǎn)品中的重要零件，用來支承零件、傳遞軸類零件是機械產(chǎn)品中的重要零件，用來支承零件、傳遞運動和動力。合理選擇工件材料和保證軸的加工質(zhì)量是確保軸運動和動力。合理選擇工件材料和保證軸的加工質(zhì)量是確保軸的工作質(zhì)量的前提，而正確制定加工工藝過程是保證軸加工質(zhì)的工作質(zhì)量的前提，而正確制定加工工藝過程是保證軸加工質(zhì)量的關(guān)鍵。量的關(guān)

3、鍵。二、任務(wù)分析二、任務(wù)分析1 1對軸類零件的認識對軸類零件的認識（1 1）軸類零件的功用和分類）軸類零件的功用和分類 1 1） 軸類零件的功用：軸類零件的功用： 支承傳動零件（如齒輪、帶輪、凸輪等）支承傳動零件（如齒輪、帶輪、凸輪等） 傳遞轉(zhuǎn)矩傳遞轉(zhuǎn)矩 承受載荷承受載荷 保證裝在軸上的零件保證裝在軸上的零件( (或刀具或刀具) )具有一定的回轉(zhuǎn)精度。具有一定的回轉(zhuǎn)精度。2 2）軸類零件的結(jié)構(gòu)特點：）軸類零件的結(jié)構(gòu)特點：長度大于直徑；長度大于直徑；加工表面為內(nèi)外圓柱面、圓錐面、螺紋、花鍵、溝槽等；加工表面為內(nèi)外圓柱面、圓錐面、螺紋、花鍵、溝槽等；有一定的回轉(zhuǎn)精度。有一定的回轉(zhuǎn)精度。3 3）軸類

4、零件的分類：）軸類零件的分類：按其結(jié)構(gòu)形狀可分為：光軸、階臺軸、空心軸和異形軸按其結(jié)構(gòu)形狀可分為：光軸、階臺軸、空心軸和異形軸(如曲軸、如曲軸、凸輪軸、偏心軸等凸輪軸、偏心軸等)四類。四類。按軸的長度與直徑之比值按軸的長度與直徑之比值(長徑比長徑比)又可分為：剛性軸又可分為：剛性軸(L/d12)和和撓性軸撓性軸(L/d12)兩類。兩類。 圖圖5-2各種軸類零件的結(jié)構(gòu)形狀各種軸類零件的結(jié)構(gòu)形狀光軸光軸階梯軸階梯軸齒輪軸齒輪軸曲軸曲軸花鍵軸花鍵軸軟軸軟軸凸輪軸凸輪軸輸輸出出軸軸材料材料熱處理方法熱處理方法性能性能應(yīng)用應(yīng)用中碳鋼中碳鋼4545鋼鋼調(diào)質(zhì)、調(diào)質(zhì)、表面淬火表面淬火良好的綜合機械性良好的綜合

5、機械性能能一般機械一般機械中碳合金鋼中碳合金鋼（40Cr40Cr，40MnB40MnB等）等）比比4545鋼具有更好機鋼具有更好機械性能和熱處理性械性能和熱處理性能能精度和轉(zhuǎn)速要求精度和轉(zhuǎn)速要求較高的軸較高的軸低碳合金鋼低碳合金鋼（20Cr20Cr，20CrMnTi20CrMnTi等）等）滲碳、淬火、滲碳、淬火、低溫回火低溫回火心部保持良好的韌心部保持良好的韌性、表面耐磨性好性、表面耐磨性好對高轉(zhuǎn)速、重載對高轉(zhuǎn)速、重載荷條件下工作的荷條件下工作的軸軸氮化鋼氮化鋼38CrMoAl38CrMoAl調(diào)質(zhì)、滲氮調(diào)質(zhì)、滲氮具有良好的耐磨性具有良好的耐磨性和抗疲勞性和抗疲勞性要求熱處理變形要求熱處理變形小

6、的精密零件小的精密零件 1 1）軸類零件常用的材料：）軸類零件常用的材料： 光軸、直徑相差不大的階臺軸常采用熱軋或冷拉的圓光軸、直徑相差不大的階臺軸常采用熱軋或冷拉的圓 棒料；棒料； 直徑相差較大的階臺軸和比較重要的軸大都采用鍛件。直徑相差較大的階臺軸和比較重要的軸大都采用鍛件。 當軸的結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜或尺寸較大時，也有采用鑄件的。當軸的結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜或尺寸較大時，也有采用鑄件的。 （1 1）尺寸精度和幾何形狀精度）尺寸精度和幾何形狀精度 軸類零件的主要表面為軸軸類零件的主要表面為軸頸，裝配傳動零件的稱頸，裝配傳動零件的稱配合軸配合軸頸頸，裝配軸承的稱，裝配軸承的稱支承軸頸支承軸頸。 通常為通常為I

7、T8IT8IT6IT6； 高精度的軸頸為高精度的軸頸為IT5IT5。 形狀精度和位置精度的公差應(yīng)限制在直徑公差范圍內(nèi)，對形形狀精度和位置精度的公差應(yīng)限制在直徑公差范圍內(nèi)，對形狀精度要求較高時，則應(yīng)在零件圖樣上規(guī)定允許的偏差。狀精度要求較高時，則應(yīng)在零件圖樣上規(guī)定允許的偏差。 1 1）兩支承軸頸這間的）兩支承軸頸這間的同軸度要求；同軸度要求； 2 2）配合軸頸相對支承）配合軸頸相對支承軸頸軸線的圓跳動要求。軸頸軸線的圓跳動要求。 普通精度的軸，同軸度普通精度的軸，同軸度誤差為誤差為0.010.010.03mm0.03mm，高精，高精度的軸為度的軸為0.0010.0010.005 mm0.005

8、mm。 3 3）其他的相互位置精度如軸肩端面對軸線的垂直度要求等。）其他的相互位置精度如軸肩端面對軸線的垂直度要求等。 配合軸頸的表面粗糙度值配合軸頸的表面粗糙度值RaRa一般為一般為1.61.60.8m0.8m； 支承軸頸的表面粗糙度值支承軸頸的表面粗糙度值RaRa一般為一般為0.80.80.4m0.4m。 軸類零件加工時最常用的定位基準是中心孔，其次是外圓表面。軸類零件加工時最常用的定位基準是中心孔，其次是外圓表面。 “ “二頂尖二頂尖”裝夾，以裝夾，以軸兩端的中心孔作精基準軸兩端的中心孔作精基準符合基準重合原則和基準符合基準重合原則和基準統(tǒng)一原則，加工后的各外統(tǒng)一原則，加工后的各外圓表面

9、可以獲得很高的位圓表面可以獲得很高的位置精度。置精度。 粗加工時切削力很大，為提高工藝系統(tǒng)的剛度，常采粗加工時切削力很大，為提高工藝系統(tǒng)的剛度，常采用軸的外圓或外圓與中心孔共同作為定位基準，用軸的外圓或外圓與中心孔共同作為定位基準，“一夾一一夾一頂頂”裝夾。裝夾。 帶通孔的軸加工外圓時，可使用帶中心孔帶通孔的軸加工外圓時，可使用帶中心孔的錐堵或錐套心軸的錐堵或錐套心軸( (圖圖5-5)5-5)裝夾。裝夾。 通孔直徑較小時，可直接在孔口加工出寬通孔直徑較小時，可直接在孔口加工出寬度不大于度不大于2mm2mm的錐面，以代替中心孔。的錐面，以代替中心孔。圖圖5-6 5-6 兩頂尖裝夾兩頂尖裝夾 先粗

10、后精的原則，將粗、精加工分開進行。先粗后精的原則，將粗、精加工分開進行。 軸是回轉(zhuǎn)體，各外圓表面的粗、半精加工一般采用車削，軸是回轉(zhuǎn)體，各外圓表面的粗、半精加工一般采用車削，精加工采用磨削，有些精密軸類零件的軸頸表面還需要進行精加工采用磨削，有些精密軸類零件的軸頸表面還需要進行光整加工。光整加工。 粗加工外圓表面時，應(yīng)先加工大直徑外圓，再加工小直徑粗加工外圓表面時，應(yīng)先加工大直徑外圓，再加工小直徑外圓，以免因直徑差距增大而使小直徑處的剛度下降，成為外圓，以免因直徑差距增大而使小直徑處的剛度下降，成為極易引起彎曲變形和振動的薄弱環(huán)節(jié)。極易引起彎曲變形和振動的薄弱環(huán)節(jié)。 軸上的花鍵、鍵槽、螺紋等表

11、面的加工，一般都安排在外軸上的花鍵、鍵槽、螺紋等表面的加工，一般都安排在外圓半精加工以后、精加工以前進行。圓半精加工以后、精加工以前進行。見圖結(jié)構(gòu)尺寸不大或各檔軸徑相差不大的中碳鋼普通軸類鍛件，一般在結(jié)構(gòu)尺寸不大或各檔軸徑相差不大的中碳鋼普通軸類鍛件，一般在切削加工前進行調(diào)質(zhì)熱處理。切削加工前進行調(diào)質(zhì)熱處理。 對于重要的軸類零件對于重要的軸類零件( (如機床主軸如機床主軸) )，則：，則： 一般在毛坯鍛造后安排一般在毛坯鍛造后安排正火處理正火處理，達到消除鍛造應(yīng)力，改善切，達到消除鍛造應(yīng)力，改善切削性能的目的；削性能的目的； 粗加工后安排粗加工后安排調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理，以提高零件的綜合力學(xué)性能，

12、并作為需，以提高零件的綜合力學(xué)性能，并作為需要表面淬火或氮化處理的零件的預(yù)備熱處理；要表面淬火或氮化處理的零件的預(yù)備熱處理； 軸上有相對運動的軸頸和經(jīng)常拆卸的表面，需要進行表面軸上有相對運動的軸頸和經(jīng)常拆卸的表面，需要進行表面淬火處淬火處理理，安排在精加工前。，安排在精加工前。 毛坯準備毛坯準備正火正火加工端面和中心孔加工端面和中心孔粗車粗車調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)半精車半精車花鍵、鍵槽、螺紋等加工花鍵、鍵槽、螺紋等加工表面淬火表面淬火粗磨粗磨精磨。精磨。機床主軸的加工（動畫）機床主軸的檢驗（動畫） 1 1、該零件小批生產(chǎn)。、該零件小批生產(chǎn)。 2 2、屬于階梯軸類零件，由圓柱面、軸肩、螺紋、螺尾退刀槽、屬于階

13、梯軸類零件，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，越程槽的作用磨削外圓或車螺紋時退刀方便；鍵槽用軸向位置，越程槽的作用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。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。 3 3、根據(jù)工作性能與條件，該傳動軸圖樣規(guī)定了主要軸頸、根據(jù)工作性能與條件，該傳動軸圖樣規(guī)定了主要軸頸MM，N N，外圓外圓P P、Q Q以及軸肩以及軸肩G G、H H、L L有較高的尺寸、位置精度和較小的表有較

14、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。因此，傳動軸的關(guān)鍵工序是軸頸面粗糙度值，并有熱處理要求。因此，傳動軸的關(guān)鍵工序是軸頸MM、N N和外圓和外圓P P、Q Q的加工。的加工。 該傳動軸材料為該傳動軸材料為4545鋼，因其屬于一般傳動軸，故鋼，因其屬于一般傳動軸，故選選4545鋼可滿足其要求。本例傳動軸屬于中、小傳動軸，鋼可滿足其要求。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，故選擇并且各外圓直徑尺寸相差不大，故選擇60mm60mm的熱軋的熱軋圓鋼作毛坯。圓鋼作毛坯。 該傳動軸的幾個主要配合表面該傳動軸的幾個主要配合表面(Q(Q、P P、N N、M)M)及軸肩面

15、及軸肩面(H(H、G)G)對基準軸線對基準軸線A-BA-B均有徑向圓跳動和端面圓跳動的要求，它又是實心軸，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，采用雙頂尖裝夾方法，以保證零件的所以應(yīng)選擇兩端中心孔為基準，采用雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術(shù)要求。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。盤裝夾熱軋圓鋼的毛坯外圓，車端面、鉆中心孔。 但必須注意，一但必須注意，一般不能用毛坯外圓裝夾兩次鉆兩端中心孔。般不能用毛坯外圓裝夾兩次鉆兩端中心孔

16、。 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；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( (有時在上有時在上工步已車外圓處搭中心架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，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?？?，才能保證兩中心孔同軸。 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于該傳動軸的主要表面MM、N N、P P、Q Q

17、的公差等級的公差等級(IT6)(IT6)較高，表面較高，表面粗糙度粗糙度RaRa值值(Ra=0.8 um)(Ra=0.8 um)較小，故車削后還需磨削。較小，故車削后還需磨削。 對精度要求較高的零件，其粗、精加工應(yīng)分開，以保證零件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。的質(zhì)量。 該傳動軸加工劃分為三個階段：粗車該傳動軸加工劃分為三個階段：粗車( (粗車外圓、鉆中心孔等粗車外圓、鉆中心孔等) )，半精車半精車( (半精車各處外圓、臺階和修研中心孔及次要表面等半精車各處外圓、臺階和修研中心孔及次要表面等) )，粗、，粗、精磨精磨( (粗、精磨各處外圓粗、精磨各處外圓) )。各階

18、段劃分大致以熱處理為界。各階段劃分大致以熱處理為界。 軸的熱處理要根據(jù)其材料和使用要求確定。軸的熱處理要根據(jù)其材料和使用要求確定。對于傳對于傳動軸，正火、調(diào)質(zhì)和表面淬火用得較多。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)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。處理，并安排在粗車各外圓之后，半精車各外圓之前。工序號工序號工種工種工步工步工序內(nèi)容工序內(nèi)容加工簡圖加工簡圖設(shè)備設(shè)備1鋸鋸下料下料602652車車1三爪卡盤夾持工件，三爪卡盤夾持工件，車端面，鉆中心孔，車端面，鉆中心孔，用尾架頂尖頂住，用尾架頂尖頂住，粗車三個外圓，直粗車三個外圓，直徑、長度均留余量徑、長度均留余

19、量2mm，倒角，倒角4個個車床車床2調(diào)頭，三爪卡盤夾調(diào)頭，三爪卡盤夾持工件另一端，車持工件另一端，車端面總長保持端面總長保持250mm，鉆中心孔，鉆中心孔，用尾座頂尖頂住，用尾座頂尖頂住，粗車另外四個外圓，粗車另外四個外圓，直徑、長度均留余直徑、長度均留余量量2mm，倒角，倒角4個。個。工序號工序號工種工種工步工步工序內(nèi)容工序內(nèi)容加工簡圖加工簡圖設(shè)備設(shè)備3熱熱調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理2428HRC 4鉗鉗修研兩端中心孔修研兩端中心孔車床車床5車車1雙頂尖裝夾。半精車雙頂尖裝夾。半精車三個外圓，螺紋大經(jīng)三個外圓，螺紋大經(jīng)車到車到24，其余兩個，其余兩個外圓直徑上留余量外圓直徑上留余量0.5mm，車槽三個

20、，車槽三個，倒角三個倒角三個車床車床2調(diào)頭，雙頂尖裝夾。調(diào)頭，雙頂尖裝夾。半精車余下的五個外半精車余下的五個外圓，圓，44及及52外圓車外圓車到圖紙規(guī)定的尺寸，到圖紙規(guī)定的尺寸，螺螺 紋紋 大經(jīng)車到大經(jīng)車到24，其余兩個外圓上留余其余兩個外圓上留余量量0.5mm，L車槽三車槽三個，倒角四個個，倒角四個 車床車床（續(xù)上頁）（續(xù)上頁）工序號工序號工種工種工步工步工序內(nèi)容工序內(nèi)容加工簡圖加工簡圖設(shè)備設(shè)備6 車車 雙頂尖裝夾。車一端雙頂尖裝夾。車一端螺紋螺紋M241.5，調(diào)頭，調(diào)頭，車另一端螺紋車另一端螺紋M241.57銑銑銑兩個鍵槽及一個止銑兩個鍵槽及一個止動墊圈槽，健槽深度動墊圈槽，健槽深度比圖紙規(guī)定尺寸多銑比圖紙規(guī)定尺寸多銑0.25mm，作為磨削的，作為磨削的余量余量 車床車床（續(xù)上頁）（續(xù)上頁）工序號工序號工種工種工步工步工序內(nèi)容工序內(nèi)容加工簡圖加工簡圖設(shè)備設(shè)備8鉗鉗雙頂尖裝夾。車一端雙頂尖裝夾。車一端螺紋螺紋M241.5，調(diào)，調(diào)頭，車另一端螺紋頭，車另一端螺紋M241.59磨磨 磨外圓磨外圓Q和和M，并用，并用砂輪端面靠磨砂輪端面靠磨