減速器低速軸的設(shè)計(jì)與加工工藝

陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)題目減速器低速軸的設(shè)計(jì)及加工工藝系別機(jī)電系專業(yè)機(jī)電一體化技術(shù)班級(jí)姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師日期設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：減速器低速軸的設(shè)計(jì)及加工工藝設(shè)計(jì)要求：原始資料：設(shè)計(jì)一級(jí)減速器低速軸,傳遞的功率P=3.42kW，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n=60r/min，載荷平穩(wěn)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，預(yù)期壽命10年（每天按300天計(jì)），單班制工作，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)。設(shè)計(jì)應(yīng)完成的任務(wù)：設(shè)計(jì)出一個(gè)符合上述要求的軸，畫出零件圖，根據(jù)軸的工作條件及性能要求確定軸的加工步驟，并寫出軸的加工工藝。設(shè)計(jì)進(jìn)度要求：第一周：確定設(shè)計(jì)題目、勾勒基本的設(shè)計(jì)思路。第二周：查找與其有關(guān)的資料。第三周：整理資料，列出論文提綱。第四周：確定設(shè)計(jì)步驟并撰寫初稿。 第五周：圖紙繪制、論文修改。第六周：完善初稿及草圖使其語(yǔ)言更加簡(jiǎn)練、布局更加合理。第七周：論文修改、圖紙修改。第八周：修改畢業(yè)設(shè)計(jì)、提請(qǐng)答辯。指導(dǎo)教師（簽名）：摘要本設(shè)計(jì)是減速器低速軸的設(shè)計(jì)及加工工藝,加工此軸用到了車削鉆削,熱處理及刀具的選折等多方面的知識(shí)。首先，本設(shè)計(jì)根據(jù)減速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出低速軸的基本尺寸和精度要求.設(shè)計(jì)出符合要求的減速器低速軸,其次,對(duì)該軸進(jìn)行分析,確定它的材料、熱處理、加工路線等等，擬訂工藝路線時(shí)我從以下幾個(gè)方面入手：1.軸的熱處理2.軸表面的加工方法3.軸的定位基準(zhǔn)4.劃分加工階段5.切削用量的選擇入手。再列出加工方案經(jīng)過(guò)，計(jì)算、查表、比較、選擇合理的加工過(guò)程，最后選擇合適的刀具，結(jié)束后再列出加工工藝卡。軸的設(shè)計(jì)問(wèn)題包括強(qiáng)度計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩方面。強(qiáng)度計(jì)算是使軸具有工作能力的根本保證，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是合理確定軸的結(jié)構(gòu)和尺寸，它除應(yīng)考慮強(qiáng)度和鋼度因素外，還要考慮使用、加工和裝配等方面的許多因素。關(guān)鍵詞：加工工藝定位基準(zhǔn)目錄TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 II1機(jī)械制造的發(fā)展 11.1機(jī)械制造的發(fā)展 11.2二十一世紀(jì)初機(jī)械制造業(yè)發(fā)展趨勢(shì)與重點(diǎn) 12軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 32.1最小軸徑的設(shè)計(jì) 32.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 33零件的工藝過(guò)程 13.1軸的材料 13.2軸的熱處理 23.3確定軸表面的加工方法 33.4確定軸的定位基準(zhǔn) 33.5劃分加工階段 43.6切削用量的選擇 53.7軸的安裝方式 63.8擬定工藝過(guò)程 64軸的加工工藝卡 125軸的檢驗(yàn) 136刀具的選擇 16結(jié)論 17致謝 18參考文獻(xiàn) 191機(jī)械制造的發(fā)展1.1機(jī)械制造的發(fā)展改革開(kāi)放30多年來(lái)，我國(guó)機(jī)械制造工業(yè)取得了很大的成績(jī)。高新技術(shù)的迅猛發(fā)展起到了推動(dòng)提升和改造的作用。隨著信息裝備技術(shù)、工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、數(shù)控加工技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、電力電子技術(shù)、新材料技術(shù)和新型生物環(huán)保裝備技術(shù)等當(dāng)代高新技術(shù)成果的廣泛應(yīng)用，機(jī)械制造業(yè)發(fā)生了質(zhì)的飛躍。各種特種加工、計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)（ＣＮＣ)、加工中心（ＭＣ）、柔性加工系統(tǒng)（ＦＭＳ）、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ＣＡＤ）和計(jì)算機(jī)輔助制造（ＣＡＭ、）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（ＣＩＭＳ）等各種自動(dòng)控制加工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)已經(jīng)成為集機(jī)械電子、光學(xué)信息科學(xué)、材料科學(xué)、生物科學(xué)、激光學(xué)、管理學(xué)等最新成就為一體的一個(gè)新興技術(shù)與新興工業(yè)。例如大秦線10000t的重載列車裝備，三峽工程的700MW轉(zhuǎn)輪直徑10m混流式水電機(jī)組，秦山二期工程的60萬(wàn)千瓦壓水堆核電機(jī)組，500KV交流輸變電成套設(shè)備，寶鋼三期工程250t氧氣轉(zhuǎn)爐、1450mm板坯連鑄機(jī)、1420mm冷連軋機(jī)和1550mm冷連軋機(jī)，神州六號(hào)七號(hào)載人飛船的發(fā)射成功與準(zhǔn)確回收核動(dòng)力潛艇的研制與生產(chǎn)等都與機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)。在經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程中，在推動(dòng)整個(gè)社會(huì)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)中，機(jī)械制造業(yè)具有不可替代的基礎(chǔ)作用，其發(fā)展水平直接決定了一個(gè)國(guó)家的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中的地位，即決定了這個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)地位。1.2二十一世紀(jì)初機(jī)械制造業(yè)發(fā)展趨勢(shì)與重點(diǎn)1、工程機(jī)械類產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)：向節(jié)能、高效、可靠、環(huán)保型和大型化與小型化并重等方向發(fā)展，機(jī)、電、液一體化高新技術(shù)獲得廣泛應(yīng)用，配套動(dòng)力技術(shù)先進(jìn)，人機(jī)工程融為一體。發(fā)展重點(diǎn)：塔式起重機(jī)械，筑養(yǎng)路機(jī)械，工程推土機(jī)械，裝載機(jī)械，壓實(shí)機(jī)械，工程起重機(jī)械，工程挖掘機(jī)械，混凝土攪拌及運(yùn)輸機(jī)械，鏟土運(yùn)輸機(jī)械，樁工機(jī)械，內(nèi)燃鑿巖機(jī)械，叉車等。2、農(nóng)業(yè)機(jī)械類產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)：農(nóng)業(yè)機(jī)械向自動(dòng)化、節(jié)能化、智力化、無(wú)人化方向發(fā)展。發(fā)展重點(diǎn)：新型少耕、免耕機(jī)械，節(jié)水、節(jié)能設(shè)備，設(shè)施農(nóng)業(yè)設(shè)備，新型水土環(huán)保及農(nóng)作物病蟲(chóng)害防治機(jī)械，新型水稻種植及收獲機(jī)械，玉米聯(lián)合收獲機(jī)械，棉花采摘及加工設(shè)備，種子加工設(shè)備，新型糧食倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備，大型復(fù)合飼料加工設(shè)備，主要農(nóng)副產(chǎn)品深加工機(jī)械，農(nóng)村新能源與再生能源應(yīng)用設(shè)備，新型農(nóng)用運(yùn)輸車，精密農(nóng)業(yè)設(shè)備，大馬力拖拉機(jī)等。3、金屬加工機(jī)械產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)：數(shù)控機(jī)床向更高層次的三高（高效率、高精度、高柔性）兼有的方向發(fā)展；精密化；高速化；柔性化和系統(tǒng)化；經(jīng)濟(jì)適用的普及型數(shù)控機(jī)床；高速、高效、專用、成套數(shù)控機(jī)床；重視數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵配套產(chǎn)品。發(fā)展重點(diǎn)：數(shù)控系統(tǒng)；加工中心；虛擬軸機(jī)床；數(shù)控車床和車銑中心；數(shù)控磨床；數(shù)控齒輪加工機(jī)床；數(shù)控銑床；數(shù)控電加工機(jī)床；精密組合機(jī)床及其自動(dòng)線；數(shù)控鍛壓機(jī)械。

4、通用儀器儀表產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)：向IGBT器件及裝置，現(xiàn)場(chǎng)總線智能化儀表和自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)方向發(fā)展。發(fā)展重點(diǎn)：工業(yè)自動(dòng)化儀表中的主控裝置、變送和檢測(cè)儀表；大型工程裝置自動(dòng)化分析系統(tǒng)；執(zhí)行器；科學(xué)測(cè)試儀器中的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)；各類微機(jī)色譜儀；大型成套自動(dòng)化探傷儀器；大型試驗(yàn)機(jī)；光機(jī)電一體化大地測(cè)量?jī)x器；環(huán)保監(jiān)測(cè)儀器；生物工程用測(cè)試儀器。5、汽車產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)：提高車輛的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性，使車輛更具有易操縱性、安全性、舒適性和可靠性；降低污染排放；轎車普遍采用電子控制的供油和點(diǎn)火系統(tǒng)；底盤采用電子控制的自動(dòng)變速箱、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)、電子防盜、電子儀表、自動(dòng)導(dǎo)航、安全氣囊等新技術(shù)，電子系統(tǒng)在整車成本中的比重增加到20—30％。發(fā)展重點(diǎn)：發(fā)展安全、節(jié)能、舒適、易操作的清潔汽車；經(jīng)濟(jì)型轎車；動(dòng)力總成;關(guān)鍵零部件；高附加值專用汽車和客車。6、航空設(shè)備產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)：向安全、高效、可靠、舒適、低成本、低污染方向發(fā)展，氣動(dòng)效率、結(jié)構(gòu)效率、推進(jìn)系統(tǒng)效率、設(shè)備可靠性進(jìn)一步提高。總體來(lái)講機(jī)械制造業(yè)幾乎涉及我們生活的各個(gè)方面,可以說(shuō)沒(méi)有機(jī)械制造業(yè),我們的生活將無(wú)法維持。而在機(jī)械制造業(yè)中，軸是一個(gè)及其重要的零件，因?yàn)樗幕剞D(zhuǎn)零件，如帶輪、齒輪和凸輪等都必須用軸來(lái)支承才能進(jìn)行工作，因此軸是機(jī)械中不可缺少的零件。下面我們來(lái)研究一下軸的設(shè)工藝。2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1最小軸徑的設(shè)計(jì)按扭矩初算最小軸徑本軸是屬于中、小軸，在減數(shù)器重工作時(shí)要承受各種負(fù)荷和沖擊載荷并且要具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，因此該軸材料選用45鋼即可滿足其要求。所以選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217-255HBS.根據(jù)文獻(xiàn)P26514.4表，取c=118,又因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求P=3.42,n=60所以,d≥(P/N)1/3118=(3.42/60)1/3mm=46mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d=46(1+5%)mm=48.3mm∴選d=50mm2.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2.1軸上零件的定位，固定和裝配單級(jí)減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過(guò)渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和套筒定位，則采用過(guò)渡配合固定。2.2.2確定軸各段直徑和長(zhǎng)度為了使計(jì)算方便、易懂，現(xiàn)畫草圖如下（圖上的階梯軸從左到右依次是I段、=2\*ROMANII段、=3\*ROMANIII段、Ⅳ段、Ⅴ段、Ⅵ段）2.1軸的草圖I段：d1=50mm長(zhǎng)度取L1=47mm∵h(yuǎn)=2cc=1.5mm=2\*ROMANII段:取軸肩高3.5mm，作定位用，∴d2=57mm初選用一對(duì)6213型角滾動(dòng)軸承，其內(nèi)徑為65mm,寬度為23mm.考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。取套筒長(zhǎng)為50mm，通過(guò)密封蓋軸段長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定，為此，取該段長(zhǎng)為55mm，安裝齒輪段長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂寬度小2mm,故=2\*ROMANII段長(zhǎng)：L2=85mm=3\*ROMANIII段直徑d3=65mm，L3=55mm根據(jù)軸承安裝要求，軸肩高h(yuǎn)=2.5mmⅣ段直徑d4=70mm，L4=80mmⅤ段直徑d5=82mm.長(zhǎng)度L5=9mmⅥ段直徑d6=65mm，長(zhǎng)度L6=23mm由上述軸各段長(zhǎng)度可算得軸支承跨距L=299mm2.2.3按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算1.求分度圓直徑：已知d=3×Z1=27mm2.求轉(zhuǎn)矩：已知T1=544350N·mm3.求圓周力：Ft根據(jù)參考文獻(xiàn)P267得Ft=2T1/d1=2×544350/324=3360N4.求徑向力Fr根據(jù)參考文獻(xiàn)P267得Fr=Ft·tanα=3360×tan200=1220N

2.2軸的受力圖1)繪制軸的受力圖如圖a2）FHA=FHB=Fr/2=1680N由兩邊對(duì)稱，知截面C的彎矩也對(duì)稱。截面C在垂直面彎矩為MH=FHA×64=10752(N·mm)3)FVA=FHB=64×Fr/2=534.79(N·mm)MVI=646.95×64=34226.56(N·mm)4)繪制合彎矩圖（如圖d）MI=(MH2+MV2)1/2=(1075202+34226.562)1/2=112836.199N·mm5)繪制扭矩圖（如圖e）轉(zhuǎn)矩：aT=0.6×544.35=326610N·mm6)繪制當(dāng)量彎矩圖（如圖f）轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪力按脈動(dòng)循環(huán)變化，取α=0.6，截面C處的當(dāng)量彎矩：Mec=[MC2+(αT)2]1/2=[112836.1992+3266102]1/2=345550N·mm7)校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度由式（6-3）d(Mec/0.1[σ-1])1/3=238594/0.1×551/3=39.5mm因截面C處開(kāi)有鍵槽，故將軸直徑加大5%，即為39.5×1.05=41.475mm，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖該處直徑為70mm，強(qiáng)度足夠。軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：圖2.1減速器低速3零件的工藝過(guò)程3.1軸的材料軸的失效多為疲勞破壞，所以軸對(duì)材料的要求是：具有足夠的疲勞強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性小，具有足夠的耐性，易于加工和熱處理，價(jià)格合理。軸的常用材料主要是碳素鋼、合金鋼和鑄鋼。1．碳素鋼在軸的材料中常用的有30、35、40、45、和50等優(yōu)質(zhì)碳素鋼，尤以45綱應(yīng)用最為廣泛。用優(yōu)質(zhì)碳素鋼制造的軸，一般均應(yīng)進(jìn)行正火或調(diào)制處理，以改善材料的力學(xué)性能。不重要的或受力較小的軸可用Q235A、Q255A，Q275A等普通碳素鋼制造，一般不進(jìn)行熱處理。2．合金鋼合金鋼比碳素鋼具有更好的力學(xué)性能和熱處理性能。但對(duì)應(yīng)力集中較敏感，價(jià)格也較貴，因此多用于重載、高溫、要求尺寸小、重量輕、耐磨性好等特殊要求的場(chǎng)合。需要指出的是，合金鋼和碳素鋼的彈性摸量相差很小，因此在形狀和尺寸相同的情況下，用合金鋼來(lái)替代碳素鋼不能提高軸的鋼度。此外在設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)合金鋼軸時(shí)，必須注意從結(jié)構(gòu)上減小應(yīng)力集中和減少其表面粗糙度。3．鑄鐵球墨鑄鐵和高強(qiáng)度鑄鐵適應(yīng)于形狀復(fù)雜的軸或大型轉(zhuǎn)軸。其優(yōu)點(diǎn)是不需要鍛壓設(shè)備、價(jià)廉、吸陣性好，對(duì)應(yīng)力集中不敏感；缺點(diǎn)是沖擊韌性低，鑄造質(zhì)量不易控制。毛坯的形式有棒料和鍛造兩種，前者應(yīng)用與單件小批量生產(chǎn)，尤其是適用于光滑軸和外圓直徑相差不大的階梯軸，對(duì)于相差較大的階梯軸則往往采用鍛件。鍛件還可以獲得較高的抗拉，抗彎和抗扭強(qiáng)度。單件小批生產(chǎn)一般采用自由段，批量生產(chǎn)則采用模鍛造，大批量生產(chǎn)時(shí)若采用帶有貫穿孔的無(wú)縫鋼管毛坯，能大大節(jié)省材料和機(jī)械加工量本軸是屬于中、小軸，在減數(shù)器重工作時(shí)要承受各種負(fù)荷和沖擊載荷并且要具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，因此該軸材料選用45鋼即可滿足其要求。根據(jù)圖樣可看出外圓直徑尺寸相差不大，故選擇￠85mm的熱軋圓鋼作毛坯。3.2軸的熱處理鍛造是利用鍛壓機(jī)械對(duì)金屬坯料施加的壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得一定機(jī)械性能、一定形狀和尺寸的鍛件的加工方法。鍛造能消除金屬的鑄態(tài)疏松,焊合孔洞,鍛件的機(jī)械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件.常用的鍛造有軋制、擠壓、拉拔、自由鍛、模鍛、板料沖壓。因?yàn)檐堉票容^方便，所以我選擇軋制。在機(jī)器制造過(guò)程中，為使工件獲得良好力學(xué)性能，或改善材料的工藝性能，常采用熱處理方法。熱處理就是將固態(tài)金屬或合金，采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱、保溫和冷卻，獲得所需組織結(jié)構(gòu)與性能的一種工藝方法。熱處理是強(qiáng)化金屬材料、提高產(chǎn)品質(zhì)量和壽命主要途徑之一。通常重要的機(jī)器零件大多數(shù)要進(jìn)行熱處理。如汽車、拖拉機(jī)工業(yè)中70%-80%的零件要經(jīng)過(guò)熱處理，機(jī)床工業(yè)中60%-70%的零件要進(jìn)行熱處理，各種工具則幾乎100%要進(jìn)行熱處理。因此熱處理在機(jī)械制造工業(yè)中有切削加工十分重要的地位。根據(jù)熱處理加熱和冷卻方式的不同，熱處理可分為以下三類：1.整體熱處理：指對(duì)工件整體進(jìn)行穿透加熱的熱處理，主要有退火、正火、淬火和回火。2.表面熱處理：指對(duì)工件表層進(jìn)行熱處理，以改變表面組織和性能的熱處理，主要有火焰淬火、感應(yīng)淬火等。3.化學(xué)熱處理：指改變工件表面的化學(xué)成分、組織和性能的熱處理，主要有滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲金屬等。熱處理的種類和方法很多，但其基本過(guò)程都由加熱、保溫和冷卻三個(gè)階段組成。其過(guò)程通常用“溫度-時(shí)間”為坐標(biāo)的曲線來(lái)表示，稱熱處理工藝曲線，改變加熱溫度、保溫時(shí)間和冷卻速度等參數(shù)，都會(huì)在一定程度上發(fā)生相應(yīng)的組織轉(zhuǎn)變，進(jìn)而影響材料的性能。所以，要掌握鋼的熱處理規(guī)律，就必須研究鋼在加熱和冷卻過(guò)程中的組織.綜上所述制定主軸制造工藝路線：鍛造→正火→切削加工（粗）→調(diào)質(zhì)→（半精）→高頻感應(yīng)加熱表面淬火→低溫回火→磨削鍛造是消除毛坯的鑄態(tài)疏松，焊合孔洞，鍛件的機(jī)械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件.正火的目的是為了消除和改善前一道工序即鍛造所造成的某些組織缺陷及內(nèi)應(yīng)力，也為隨后的切削加工（粗加工）及熱處理做好組和性能上的準(zhǔn)備。調(diào)質(zhì)是為以后的表面淬火作預(yù)先熱處理；調(diào)質(zhì)后的硬度不高，便于為以后的切削加工（半精加工）最好準(zhǔn)備。而高頻感應(yīng)加熱表面淬火+低溫回火作為最終熱處理，高頻感應(yīng)加熱表面淬火是為了使軸承處及錐孔表面得到高硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度；低溫回火是為了消除應(yīng)力，防止磨削時(shí)產(chǎn)生裂紋，并保持高硬度和耐磨性。3.3確定軸表面的加工方法軸大都是回轉(zhuǎn)表面，主要采取車削與外圓磨削成形。由于該軸的主要表面的公差等級(jí)較高，所以外圓表面的加工方案可為：粗車→半精車→磨削。先用夾具夾住毛坯的一端。先把￠85的毛坯粗車加工成￠83的外圓。粗車：粗車外圓￠65mm→￠67mm粗車外圓￠70mm→￠72mm粗車外圓￠65mm→￠67mm，調(diào)頭粗車外圓￠50mm→￠52mm粗車外圓￠57mm→￠59mm半精車：半精車外圓￠65mm→￠65.5mm半精車外圓￠82mm→￠82.5mm半精車外圓￠70mm→￠70.5mm調(diào)頭半精車外圓￠65mm→￠65.5mm調(diào)頭半精車外圓￠50mm→￠50.5mm半精外圓￠57mm→￠57mm。磨削：磨各外圓到各設(shè)計(jì)的尺寸,磨各軸肩到各設(shè)計(jì)的尺寸。3.4確定軸的定位基準(zhǔn)

合理地選擇定位基準(zhǔn)，對(duì)于保證零件的尺寸和位置精度有著決定性的作用。由于該軸的幾個(gè)主要配合表面及軸肩面對(duì)基準(zhǔn)軸線A-B均有徑向圓跳動(dòng)和端面圓跳動(dòng)的要求，它又是實(shí)心軸，所以應(yīng)選擇兩端中心孔為基準(zhǔn)，采用雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術(shù)要求。粗基準(zhǔn)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。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(zhǔn)，先加工一個(gè)端面，鉆中心孔，車出一端外圓；然后以已車過(guò)的外圓作基準(zhǔn)，用三爪自定心卡盤裝夾，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。3.5劃分加工階段軸類零件的加工，一般可分為三個(gè)階段：粗加工（包括銑端面打頂尖孔，粗車外圓），半精車和精加工。具體的加工工藝路線取決于軸的主要表面的加工精度和表面粗糙度要求。加工工藝路線通常是：粗車→半精車→精車→研磨→精磨。為了改善機(jī)械加工性能和提高硬度，在加工過(guò)程中，還要插入必要的熱處理工序，例如：粗加工（包括切小頭端面，打頂尖孔，粗車外圓，大端端面，鉆通孔等）→熱處理（調(diào)質(zhì)）→半精加工（包括各外圓，小端。內(nèi)孔，錐孔的半精車與半精鏜等）→熱處理（各主軸頸及錐孔高頻淬火）→精加工（包括精車小端錐孔，洗鍵槽，鉆大端面各孔，精車各檔外圓及螺紋，精磨外圓及大端錐孔等）。插入熱處理工序后，主軸的加工過(guò)程自然地被分為幾個(gè)加工階段。可以說(shuō)，軸類零件的加工階段的劃分大至以熱處理工序?yàn)榻?。由此可?jiàn)，整個(gè)主軸加工的工藝過(guò)程，就是以主要表面的粗加工，半精加工和精加工為主，適當(dāng)插入其它表面的加工工序而組成的。這就說(shuō)明，加工階段的劃分起主導(dǎo)作用的是工件的精度要求。對(duì)于一般精度的機(jī)床主軸，精度是最終工序，對(duì)精密機(jī)床的主軸，還要增加光整加工階段，以求獲得更高的尺寸精度和更低的表面粗糙度。該軸加工劃分為三個(gè)階段：粗車加工階段、半精車加工階段、磨削加工階段。如表3.1。表3.1軸的加工劃分階段表加工階段工序目的粗車加工階段將毛坯加工至接近工件要求，為半精加工作準(zhǔn)備半精車加工階段加工至為零件留有少量加工余量磨削加工階段做最后加工至符合圖紙上的要求3.6切削用量的選擇數(shù)控車削加工中的切削用量包括被吃刀量、主軸轉(zhuǎn)數(shù)、進(jìn)給量和切削速度，這些參數(shù)均應(yīng)在機(jī)床給定的允許范圍內(nèi)選取。車削用量的選擇是否合理，對(duì)于能否充分充分發(fā)揮機(jī)床潛力與刀具切削性能，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本和安全操作具有很重要的作用。車削用量的選擇是粗車時(shí)，首先考慮選擇盡可能大的被吃刀量其次選擇較大的進(jìn)給量,最后確定一個(gè)合適的切削速度.增大被吃刀量可使走刀次數(shù)減少,增大進(jìn)給量有利于斷屑。精車時(shí)，加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較均勻，因此選擇精車的切削用量時(shí)，應(yīng)著重考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)率。因此，精車時(shí)要選用較小的被吃刀量和進(jìn)給量并選用性能高的刀具材料和合理的參數(shù)，以盡可能提高切削速度。表3.2加工各段的切削用量加工階段加工前后軸的尺寸的變化加工速度加工余量加工長(zhǎng)度粗車Ⅵ￠83mm→￠67800r/min2mm23mm粗車Ⅳ￠83mm→￠72800r/min2mm80mm粗車Ⅲ￠83mm→￠67800r/min2mm55mm粗車Ⅰ￠83mm→￠52800r/min2mm47mm粗車Ⅱ￠83mm→￠59800r/min2mm85mm半精車Ⅵ￠67mm→￠65.5500r/min0.5mm23mm半精車Ⅴ￠83mm→￠82.5500r/min0.5mm9m半精車Ⅳ￠72mm→￠70.5500r/min0.5mm80mm半精車Ⅲ￠67mm→￠65.5500r/min0.5mm55mm半精車Ⅰ￠52mm→￠50.5500r/min0.5mm47mm半精車Ⅱ￠59mm→￠57.5500r/min0.5mm85mm磨削精磨各軸到指定尺寸符合尺寸符合尺寸3.7軸的安裝方式軸類零件的安裝方式有以下幾種: 1采用兩中心孔定位裝夾。2以重要外圓表面為粗基準(zhǔn)定位加工出中心孔，再以軸兩端的中心孔為定位精基準(zhǔn)。3盡可能基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一、互為基準(zhǔn)。4采用外圓表面定位裝夾。5采用三爪自定心卡盤、四爪單動(dòng)卡盤。6采用各種堵頭或拉桿心軸定位裝夾。本設(shè)計(jì)采用最常見(jiàn)的裝夾方式:兩中心孔定位裝夾。3.8擬定工藝過(guò)程

定位精基準(zhǔn)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(zhǔn)面的精度和減小錐面的表面粗糙度值。擬定傳動(dòng)軸的工藝過(guò)程時(shí)，在考慮主要表面加工的同時(shí)，還要考慮次要表面的加工。在半精加工￠65mm、￠82mm、￠70mm、￠65mm及￠50mm外圓時(shí)，應(yīng)車到圖樣規(guī)定的尺寸，同時(shí)加工出各退刀槽、倒角；二個(gè)鍵槽應(yīng)在半精車后以及磨削之前銑削加工出來(lái)，這樣可保證銑鍵槽時(shí)有較精確的定位基準(zhǔn)，又可避免在精磨后銑鍵槽時(shí)破壞已精加工的外圓表面。

綜合上述分析，軸的工藝路線如下：下料→鍛造→正火→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→劃鍵槽加工線→銑鍵槽→修研中心孔→淬火→磨削→檢驗(yàn)。4軸的加工工藝卡表4.1軸加工工藝卡序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容定為基準(zhǔn)加工階段示意圖或工序目的1下料鋸割￠85,長(zhǎng)度為305的45號(hào)熱軋圓鋼毛坯2鍛造拉拔毛坯至￠843粗車夾住￠84，車一頭端面，并打中心孔調(diào)頭夾住￠84，車另一頭端面，并打中心孔粗車各部外圓，均留2mm余量檢驗(yàn)￠84外圓中心孔4熱處理調(diào)質(zhì)處理220～240HB校正外圓對(duì)兩基準(zhǔn)的徑向圓跳動(dòng)小于0.02中心孔目的是為以后的表面淬火作預(yù)先熱處理,調(diào)制后的硬度不高,便于為以后的切削加工做好準(zhǔn)備5鉗修研兩端中心孔中心孔目的是消除中心孔的熱處理變形和氧化皮6半精車1.夾住￠67，車一頭端面2.調(diào)頭夾住￠50.53.半精車各部外圓，均留0.5mm量4.檢驗(yàn)中心孔7鉗劃一個(gè)鍵槽，寬20mm長(zhǎng)50mm中心孔鍵槽刀（立銑刀）8鉗修研兩端中心孔中心孔提高定位精基準(zhǔn)面的精度9熱處理淬火處理在保持心部韌性的同時(shí)，使軸的工作表面磨削后能達(dá)到要求的表面粗糙度中心孔為使軸承處得到高硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度10磨削磨各外圓及軸肩到指定尺寸中心孔5．軸類零件的檢驗(yàn)5.1精度的檢驗(yàn)精度的檢驗(yàn)應(yīng)按一定的順序進(jìn)行，先檢驗(yàn)形狀精度，然后檢驗(yàn)尺寸精度，最后驗(yàn)證位置精度，這樣可以判明和排除不同的性質(zhì)誤差之間對(duì)測(cè)量精度的干擾。軸類零件在加工過(guò)程中和加工完了以后都要按工藝規(guī)程的要求進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)的項(xiàng)目主要包括表面粗糙度、表面硬度、尺寸精度、表面形狀精度和相互位置精度等。1形狀精度的檢驗(yàn)圓度為軸的同一橫截面內(nèi)最大值與最小值的誤差。一般用千分尺按照測(cè)量直徑的方法即可檢測(cè)，也可將工件放在精密測(cè)量平板上用千分表來(lái)檢驗(yàn)，或用千分表借助V形塊來(lái)測(cè)量，精度高的軸需用比較儀或圓度儀來(lái)檢驗(yàn)。圓柱度是指同一軸最大直徑與最小直徑之差，同樣可用千分尺檢測(cè)。彎曲度可以用千分表檢驗(yàn)，把工件放在平板上工件轉(zhuǎn)動(dòng)一周，千分表讀數(shù)的最大變動(dòng)量就是彎曲誤差值。2尺寸精度的檢驗(yàn)在單件小批量的生產(chǎn)中，軸的直徑一般用外徑千分尺檢驗(yàn)。精度較高時(shí)，可用杠桿卡規(guī)測(cè)量，臺(tái)肩長(zhǎng)度可用游標(biāo)卡尺，深度游標(biāo)卡尺和深度千分尺的檢驗(yàn)。大批大量生產(chǎn)中，常采用界限卡規(guī)檢驗(yàn)軸的直徑。長(zhǎng)度不大而精度高的工件，也可用比較儀檢驗(yàn)。為了減少精密量具的磨損，縮短檢驗(yàn)時(shí)間，可采用卡規(guī)檢驗(yàn)軸的直徑與臺(tái)肩長(zhǎng)度。3位置精度的檢驗(yàn)一般用兩支承軸頸作為測(cè)量基準(zhǔn)面，可使測(cè)量、裝配及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)都重合，避免因基準(zhǔn)不重合而引起的測(cè)量誤差。為提高檢驗(yàn)精度和縮短檢驗(yàn)時(shí)間，位置精度檢驗(yàn)多采用多用檢具，檢驗(yàn)時(shí)將主軸的兩支承軸頸放在同一平板上的兩個(gè)V型架上，并在軸的一端用擋鐵，鋼球和工藝錐堵?lián)踝。拗浦鬏S沿軸向穩(wěn)定，兩個(gè)V型架中有一個(gè)的高度是可調(diào)的，測(cè)量時(shí)先用千分表調(diào)整軸的中心線，使它與測(cè)量平面平行，平板的傾斜角一般為15度，使工件軸端靠自重壓力鋼球。在主軸前錐孔中插入檢驗(yàn)心棒，按測(cè)量要求放置千分表，用手輕輕動(dòng)主軸，從千分表讀數(shù)的變化既可測(cè)量各項(xiàng)誤差，包括錐孔及有關(guān)的表面相對(duì)支承軸頸的頸向跳動(dòng)與端面跳動(dòng)。錐孔的接觸精度用專用錐度量規(guī)涂色檢驗(yàn)，要求接觸面積在70%以上，分布均勻而大端接觸較“硬”，即錐度只允許偏小，這項(xiàng)檢驗(yàn)應(yīng)在檢驗(yàn)錐孔跳動(dòng)之前進(jìn)行。6刀具的選擇機(jī)械加工中常用的刀具材料主要有高速鋼、硬質(zhì)合金、立方氮化硼(CBN)、陶瓷等。由于重型切削的特點(diǎn)(切削深度大，余量不均，表面有硬化層)，刀具在粗加工階段的磨損形式主要是磨粒磨損。由于切削溫度高，盡管切削速度處于積屑瘤發(fā)生區(qū)，但高溫可以使切屑與前刀面的接觸部位處于液態(tài)，減小了摩擦力，抑制了積屑瘤的生成，所以刀具材料的選擇應(yīng)要求耐磨損、抗沖擊，刀具涂層后硬度可達(dá)80HRC，具有高的抗氧化性能和抗粘結(jié)性能，因而有較高的耐磨性和抗月牙洼磨損能力。硬質(zhì)合金涂層具有較低的摩擦系數(shù)，可降低切削時(shí)的切削力及切削溫度，可以大大提高刀具耐用度(涂層硬質(zhì)合金刀片的耐用度至少可提高1倍)等優(yōu)點(diǎn)，但由于涂層刀片的鋒利性、韌性、抗剝落和抗崩刃性能均不及未涂層刀片，故不適用高硬度材料和重載切削的粗加工。只有硬質(zhì)合金刀具適合于重型切削的粗加工。硬質(zhì)合金分為鎢鈷類(YG)、鎢鈷鈦類(YT)和碳化鎢類(YW)。加工鋼料時(shí)，由于金屬塑性變形大，摩擦劇烈，切削溫度高，YG類硬質(zhì)合金雖然強(qiáng)度和韌性較好，但高溫硬度和高溫韌性較差，因此在重型切削中很少應(yīng)用。與之相比，YT類硬質(zhì)合金刀具適于加工鋼料，由于YT類合金具有較高的硬度和耐磨性，尤其是具有高的耐熱性，抗粘結(jié)擴(kuò)散能力和抗氧化能力也很好，在加工鋼料時(shí)刀具磨損較小，刀具耐用度較高，因此YT類硬質(zhì)合金是