第六章 典型零件加工工藝 軸

1、1軸類零件的加工軸類零件的加工24.1.1 4.1.1 軸類零件加工軸類零件加工概述概述n 軸類零件的功用與結(jié)構(gòu)特點軸類零件的功用與結(jié)構(gòu)特點u 功用功用支承傳動件、傳遞扭矩或運動、承受載荷，一支承傳動件、傳遞扭矩或運動、承受載荷，一定的回轉(zhuǎn)精度定的回轉(zhuǎn)精度u 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)體零件，長度大于直徑回轉(zhuǎn)體零件，長度大于直徑 組成：組成：圓柱面、圓錐面、端面、溝槽、圓弧、螺紋、鍵圓柱面、圓錐面、端面、溝槽、圓弧、螺紋、鍵槽、花鍵、其他表面（槽、花鍵、其他表面（如橫向孔等如橫向孔等) ) 分類：光軸、階梯軸、空心軸、異形軸（曲軸、凸輪軸、分類：光軸、階梯軸、空心軸、異形軸（曲軸、凸輪軸、偏心軸和花鍵軸等）

2、偏心軸和花鍵軸等）圖圖4-14-1所示。所示。剛性軸（剛性軸（L/d12L/d12） 撓性軸（撓性軸（L/dL/d1212）3圖4-1軸的種類 4.1.1 4.1.1 軸類零件加工軸類零件加工概述概述4n 軸類零件的主要技術(shù)要求軸類零件的主要技術(shù)要求軸類零件的重要表面是軸頸和軸肩軸類零件的重要表面是軸頸和軸肩，包括配合軸頸包括配合軸頸( (齒輪、聯(lián)齒輪、聯(lián)軸節(jié)軸節(jié)) )和支承軸頸和支承軸頸( (軸承軸承) )。根據(jù)零件的使用性能要求，其主要技術(shù)要求有：主要技術(shù)要求有：u 幾何形狀精度幾何形狀精度形狀精度(圓度、圓柱度)應(yīng)限制在直徑公差范圍之內(nèi)； 要求較高時,應(yīng)標(biāo)注形狀公差，取尺寸公差的1/2，

3、1/4 。4.1.1 4.1.1 軸類零件加工軸類零件加工概述概述u其他技術(shù)要求：其他技術(shù)要求：熱處理（表面淬火、滲碳淬火等），動平衡，探傷，過渡圓角等。5軸類零件的材料、毛坯及熱處理不重要的軸：普通鋼Q235，不經(jīng)熱處理； 一般軸類零件：45鋼，正火、調(diào)質(zhì)、淬火 中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸：40Cr，調(diào)質(zhì)加表面淬火 高轉(zhuǎn)速、重載荷的軸,20Cr調(diào)質(zhì)加滲碳淬火, 38CrMoAl調(diào)質(zhì)加氮化 。也可用：軸承鋼GCr15，彈簧鋼65Mn，或球鐵QT400 （調(diào)質(zhì)和表面淬火 ）。 曲軸也可用HT400、QT400（小批量） 。4.1.1 4.1.1 軸類零件加工軸類零件加工概述概述6u 軸類零件的毛坯軸

4、類零件的毛坯軸類零件最常用的毛坯是軋制圓鋼和鍛件 光軸、直徑差小的階梯軸，采用圓鋼作為毛坯； 直徑差大的階梯軸、重要軸，應(yīng)采用鍛件; 只有個別大型、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的異形軸，才采用球墨鑄鐵鑄件。鍛造毛坯具有纖維組織，并沿表面均勻分布, 故軸多采用鍛件。 自由鍛造用于中小批生產(chǎn),模鍛用于大批大量生產(chǎn)。 4.1.1 4.1.1 軸類零件加工軸類零件加工概述概述7u 軸類零件的熱處理 鍛造毛坯在加工前,均需安排正火或退火處理，正火或退火處理，消除鍛造應(yīng)力,降低材料硬度,改善切削加工性能。通常要作調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理，一般分兩種情況： (1)粗車毛坯余量大時，調(diào)質(zhì)安排在粗車之后、半精車之前,以便消除粗車時產(chǎn)生的殘

5、余應(yīng)力。 (2)粗車毛坯余量小時，調(diào)質(zhì)可安排在粗車之前進(jìn)行。 4.1.1 4.1.1 軸類零件加工軸類零件加工概述概述8 表面淬火表面淬火一般安排在精加工之前。精度要求更高的軸，在局部淬火后或粗磨之后,還需進(jìn)行低溫時效處理(在160油中進(jìn)行長時間去應(yīng)力保溫)，以保證尺寸的穩(wěn)定。 對于氮化鋼(如38GrMoAl)，滲氮滲氮之前需進(jìn)行調(diào)質(zhì)和低溫之前需進(jìn)行調(diào)質(zhì)和低溫時效處理。時效處理。對調(diào)質(zhì)的質(zhì)量要求也很嚴(yán)格，對調(diào)質(zhì)的質(zhì)量要求也很嚴(yán)格，要求調(diào)質(zhì)索氏體組織要均勻細(xì)化，表層0.80.10mm內(nèi)鐵素體含量不超過5，否則會造成氮化脆性而影響其質(zhì)量。4.1.1 4.1.1 軸類零件加工軸類零件加工概述概述94

6、.1.2 4.1.2 傳動軸加工工藝及其分析傳動軸加工工藝及其分析如圖為減速箱傳動軸工作圖樣。 左圖的技術(shù)要求 ：公差都是以軸頸M和N的公共軸線為基準(zhǔn)。外圓Q和P徑向圓跳動公差為0.02，軸肩H、G和I端面圓跳動公差為0.02。 104.1.2 4.1.2 傳動軸加工工藝及其分析傳動軸加工工藝及其分析111傳動軸工藝分析傳動軸工藝分析1) 傳動軸的主要表面及其技術(shù)要求傳動軸的主要表面及其技術(shù)要求 軸頸M、N、P、Q：IT6; Ra0.8 m ；P,Q對M,N軸線徑 向圓跳動公差為0.02mm。 軸肩G、H、I： Ra0.8 m ；均對M,N軸線端面圓跳動 公差為0.02mm。 螺紋M241-6

7、g：6級精度。 鍵槽8和12：IT9；側(cè)面 Ra3.2 m ； 材料40Cr，調(diào)質(zhì)220240HBS。4.1.2 4.1.2 傳動軸加工工藝及其分析傳動軸加工工藝及其分析122) 工藝方案分析工藝方案分析 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?。≧a0.8m），最終加工應(yīng)采用磨削。其加工方案： 軸頸M、N、P、Q和軸肩G、H、I等主要表面應(yīng)先車后磨， 主要工藝路線為：粗車調(diào)質(zhì)半精車表面淬火磨削。 車、磨均以兩端中心孔為定位精基準(zhǔn)。兩端中心孔可在粗 車之前加工出。 兩段螺紋在半精車階段車出。 兩個鍵槽在磨削之前銑出

8、。 毛坯選用60熱軋圓鋼料。 下料粗車、打中心孔調(diào)質(zhì)修研中心孔 精車 銑鍵槽表面淬火修研中心孔磨削 檢驗3) 工藝過程工藝過程4.1.2 4.1.2 傳動軸加工工藝及其分析傳動軸加工工藝及其分析134.1.2 4.1.2 傳動軸加工工藝及其分析傳動軸加工工藝及其分析表4-2144.1.2 4.1.2 傳動軸加工工藝及其分析傳動軸加工工藝及其分析154.1.2 4.1.2 傳動軸加工工藝及其分析傳動軸加工工藝及其分析162、劃分加工階段 該軸加工劃分為三個加工階段，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。3、選擇定位基準(zhǔn) 軸類零件的定位基面，最

9、常用的是兩中心孔，符合基準(zhǔn)重軸類零件的定位基面，最常用的是兩中心孔，符合基準(zhǔn)重合原則合原則。 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，符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。 4.1.2 4.1.2 傳動軸加工工藝及其分析傳動軸加工工藝及其分析 u 但下列情況不能用兩中心孔作為定位基面：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，應(yīng)采用一夾一頂。（2）當(dāng)軸為通孔時，加工過程中采用中心孔定位時，工藝上常采用三種方法：通孔直徑較小時，可直接在孔口作260的內(nèi)錐面來代替中心孔；當(dāng)軸有圓柱孔時，可采用右圖a所示的錐堵，取1500錐度；通孔的錐度較大時

10、，可采用錐堵心軸，如右圖b所示。加工中途不得更換或拆卸錐堵心軸。4.1.2 4.1.2 傳動軸加工工藝及其分析傳動軸加工工藝及其分析18細(xì)長軸加工細(xì)長軸加工長徑比20的軸為細(xì)長軸，由于剛性差,切削時間長,刀具磨損量大, 難保證加工精度和表面質(zhì)量。措施有： (1) 采用一頭夾和一頭頂?shù)难b夾，卡爪墊鋼絲，尾座頂尖采用彈性活頂尖,補償工件的熱變形，如圖， 細(xì)長軸和絲杠加工細(xì)長軸和絲杠加工19(2)采用跟刀架，提高工件剛性,防止工件彎曲，抵消徑向切削分力,減少振動。 使用跟刀架必須注意仔細(xì)調(diào)整,保證跟刀架的支承爪與工件表面保持良好的接觸,跟刀架中心高與機床頂尖中心須保持一致,若跟刀架的支承爪在加工中磨

11、損,則應(yīng)及時調(diào)整。(3)采用反向進(jìn)給。車削由車頭向尾座進(jìn)行，如圖。刀具的軸向力朝向尾座,工件已加工部位受拉伸,未加工部分的軸向變形由尾座彈性頂尖補償。 細(xì)長軸和絲杠加工細(xì)長軸和絲杠加工20絲杠加工絲杠加工(1)絲杠的長徑比為2050,剛性很差。其結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜,，加工過程中易變形。按JB2884-81規(guī)定,絲杠及螺母的精度根據(jù)使用要求分為六級:4、5、6、7、8、9(精度依次降低)。各級精度的絲杠,除規(guī)定有螺紋大徑、中徑和小徑的公差外,還規(guī)定了螺距公差、牙形半角的極限偏差、表面粗糙度、全長中徑尺寸變動量的公差、中徑跳動公差等。 細(xì)長軸和絲杠加工細(xì)長軸和絲杠加工(2) 絲杠材料。1、不淬硬絲杠4

12、5、Y40Mn、T10A、T12A；調(diào)質(zhì)。2、淬硬絲杠9Mn2V、CrWMn、GCr15、GCr15SiMn，硬度為 HRC5862，耐磨性好。調(diào)質(zhì)+表面淬火。21圖4-9臥式車床母絲杠零件簡圖 4.1.4 其它軸類零件的加工工藝特點其它軸類零件的加工工藝特點22圖4-10萬能螺紋磨床絲杠零件簡圖 4.1.4 其它軸類零件的加工工藝特點其它軸類零件的加工工藝特點23絲杠工藝過程絲杠工藝過程 24車床附件及其使用方法車床附件及其使用方法1.用四爪卡盤安裝工件用四爪卡盤安裝工件 四個爪的螺桿獨立。能裝夾方形、長方形、偏心等復(fù)雜零件，夾緊力大，不能自動定心，須用劃針或百分表找正主軸中心，如圖b為用百

13、分表找正外圓。252.用頂尖安裝工件用頂尖安裝工件長徑比大于5則需用頂尖。同軸度要求高且需要調(diào)頭加工的軸件，用雙頂尖，如圖2，前頂尖為普通頂尖，插在主軸孔內(nèi)，隨主軸轉(zhuǎn)動，后頂尖為活頂尖插在尾架套筒內(nèi)。工件通過撥盤和卡箍（雞心夾頭）隨主軸一起轉(zhuǎn)動。撥盤上有內(nèi)螺紋擰在主軸的外螺紋上。263.用心軸安裝工件用心軸安裝工件1 、配合為H7/h6、H7/g6的間隙配合，間隙較大，同軸度0.02左右。2 、為消除間隙，提高定位精度（0.0050.01），心軸可以做成1/1001/1000的 微錐度，工件楔緊在心軸上。3 、工件直徑小時，可采用錐度心軸（錐度1：10001：5000）。工件壓入、靠摩擦力與心

14、軸固緊，對中準(zhǔn)確、加工精度很高。274.中心架和跟刀架的使用中心架和跟刀架的使用工件長徑比大于25時（雙頂尖），需要用跟刀架或中心架來支承工件。285.用花盤、彎板、壓板、螺栓安裝工件用花盤、彎板、壓板、螺栓安裝工件29磨削燒傷的判斷磨削燒傷的判斷觀色法：觀色法：工件磨削表面隨磨削區(qū)溫度的升高，氧化膜顏色會依序出現(xiàn)白、黃（400500C）、褐、紫（800900C）、藍(lán)、青等回火色，顏色越深燒傷越嚴(yán)重。酸洗法：酸洗法：不同的材料和金相組織對酸的反應(yīng)不同，酸洗后會有不同的顏色，可根據(jù)材料查磨削燒傷顏色表確定。硬車（以車代磨）硬車（以車代磨）20世紀(jì)90年代前，淬火后只能采用磨削工藝，車削只能加工硬度不大于 HRC55的工件。隨著高硬度刀具和相關(guān)機床的發(fā)展，在淬硬鋼車削中利用PCBN、陶瓷和或新型硬質(zhì)合金刀具，質(zhì)量達(dá)到精磨水平，加工硬度達(dá)到HRC68，是代替磨削的經(jīng)濟性加工工藝。 作業(yè) 2014.5.4一、一、按表按表6-1 的做法，編制的做法，編制P263、習(xí)題、習(xí)題6-17、圖、圖6-96車床尾座套車床尾座套 筒的工藝過程（作出工藝簡圖）。筒的工藝過程（作出工藝簡圖）。 中心孔錐堵定位見中心孔錐堵定位見 圖圖6-3。 二、做出外園二、做出外園 的的 的的 工序尺寸及公差表（見表工序尺寸及公差表（見表3-9），）， 注意注意: