第六章 典型零件加工工藝 軸

1機(jī)械制造工藝學(xué)第四章典型零件加工4.1軸類零件的加工24.1.1軸類零件加工概述

軸類零件的功用與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

功用——支承傳動(dòng)件、傳遞扭矩或運(yùn)動(dòng)、承受載荷，一定的回轉(zhuǎn)精度

結(jié)構(gòu)——回轉(zhuǎn)體零件，長度大于直徑組成：圓柱面、圓錐面、端面、溝槽、圓弧、螺紋、鍵槽、花鍵、其他表面（如橫向孔等)

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）圖4-1所示。

剛性軸（L/d≤12）撓性軸（L/d＞12）

3圖4-1軸的種類

4.1.1軸類零件加工概述4

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，包括配合軸頸(齒輪、聯(lián)軸節(jié))和支承軸頸(軸承)。根據(jù)零件的使用性能要求，其主要技術(shù)要求有：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(shí),應(yīng)標(biāo)注形狀公差，取尺寸公差的1/2，1/4

。4.1.1軸類零件加工概述其他技術(shù)要求：熱處理（表面淬火、滲碳淬火等），動(dòng)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Q235Ａ，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軸類零件加工概述6

軸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(gè)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軸類零件加工概述7

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，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，一般分兩種情況：

(1)粗車毛坯余量大時(shí)，調(diào)質(zhì)安排在粗車之后、半精車之前,以便消除粗車時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。

(2)粗車毛坯余量小時(shí)，調(diào)質(zhì)可安排在粗車之前進(jìn)行。4.1.1軸類零件加工概述8

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(shí)效處理(在160℃油中進(jìn)行長時(shí)間去應(yīng)力保溫)，以保證尺寸的穩(wěn)定。對于氮化鋼(如38GrMoAl)，滲氮之前需進(jìn)行調(diào)質(zhì)和低溫時(shí)效處理。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0.8～0.10mm內(nèi)鐵素體含量不超過5％，否則會(huì)造成氮化脆性而影響其質(zhì)量。4.1.1軸類零件加工概述94.1.2傳動(dòng)軸加工工藝及其分析如圖為減速箱傳動(dòng)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(dòng)公差為0.02，軸肩H、G和I端面圓跳動(dòng)公差為0.02。

104.1.2傳動(dòng)軸加工工藝及其分析111．傳動(dòng)軸工藝分析1)傳動(dòng)軸的主要表面及其技術(shù)要求①軸頸M、N、P、Q：IT6;Ra0.8m

；P,Q對M,N軸線徑

向圓跳動(dòng)公差為0.02mm。②軸肩G、H、I：Ra0.8m

；均對M,N軸線端面圓跳動(dòng)

公差為0.02mm。③螺紋M24×1-6g：6級精度。④鍵槽8和12：IT9；側(cè)面Ra3.2m

；⑤材料40Cr，調(diào)質(zhì)220～240HBS。4.1.2傳動(dòng)軸加工工藝及其分析122)工藝方案分析

傳動(dòng)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），表面粗糙度值較小（Ra0.8μm），最終加工應(yīng)采用磨削。其加工方案：①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。②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。③兩段螺紋在半精車階段車出。④兩個(gè)鍵槽在磨削之前銑出。⑤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(yàn)3)工藝過程4.1.2傳動(dòng)軸加工工藝及其分析134.1.2傳動(dòng)軸加工工藝及其分析表4-2144.1.2傳動(dòng)軸加工工藝及其分析154.1.2傳動(dòng)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(gè)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(tái)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，最常用的是兩中心孔，符合基準(zhǔn)重合原則。

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(gè)外圓和端面，符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。4.1.2傳動(dòng)軸加工工藝及其分析

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(shí)，為提高工件剛度，應(yīng)采用一夾一頂。（2）當(dāng)軸為通孔時(shí)，加工過程中采用中心孔定位時(shí)，工藝上常采用三種方法：①通孔直徑較小時(shí)，可直接在孔口作2×60o的內(nèi)錐面來代替中心孔；②當(dāng)軸有圓柱孔時(shí)，可采用右圖a所示的錐堵，取1∶500錐度；③通孔的錐度較大時(shí)，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傳動(dòng)軸加工工藝及其分析18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(shí)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(bǔ)償工件的熱變形，如圖，

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(dòng)。

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(jī)床頂尖中心須保持一致,若跟刀架的支承爪在加工中磨損,則應(yīng)及時(shí)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(bǔ)償。

細(xì)長軸和絲杠加工20絲杠加工

(1)絲杠的長徑比為20～50,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(dòng)量的公差、中徑跳動(dòng)公差等。

細(xì)長軸和絲杠加工(2)絲杠材料。1、不淬硬絲杠——45、Y40Mn、T10A、T12A；調(diào)質(zhì)。2、淬硬絲杠——9Mn2V、CrWMn、GCr15、GCr15SiMn，硬度為HRC58～62，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(diǎn)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(diǎn)23絲杠工藝過程

24車床附件及其使用方法1.用四爪卡盤安裝工件四個(gè)爪的螺桿獨(dú)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(dòng)定心，須用劃針或百分表找正主軸中心，如圖b為用百分表找正外圓。252.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(dòng)，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(dòng)。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（0.005~0.01），心軸可以做成1/100~1/1000的微錐度，工件楔緊在心軸上。3、工件直徑小時(shí)，可采用錐度心軸（錐度1：1000～1：5000）。工件壓入、靠摩擦力與心軸固緊，對中準(zhǔn)確、加工精度很高。274.中心架和跟刀架的使用工件長徑比大于25時(shí)（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29磨削燒傷的判斷觀色法：工件磨削表面隨磨削區(qū)溫度的升高，氧化膜顏色會(huì)依序出現(xiàn)白、黃（400～500°C）、褐、紫（800～900°C）、藍(lán)、青等回火色，顏色越深燒傷越嚴(yán)重。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(huì)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）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(jī)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(jì)性加工工藝。

30作業(yè)2014.5.4一、按表6-1的做法，編制P263、習(xí)題6-17、圖6-96車床尾座套

筒的工藝過程（作出工藝簡圖）。中心孔錐堵定位見圖6-3。

二、做出外園Φ的的工序尺寸及公差表（見表3-9），

注意:粗加工IT12、,半精加工IT9、，精加工IT7、，磨加工IT6、。

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