項(xiàng)目二典型零件加工軸類零件的加工工藝軸類零件是常見的典型零件之一，臺(tái)階軸的加工工藝較為典型，反映了軸類零件加工的大部分內(nèi)容與基本規(guī)律。下面就以一傳動(dòng)軸為例，介紹一般臺(tái)階軸的加工工藝。【加工要求】將下圖所示的軸類零件加工至達(dá)到圖紙要求。工件材料：坯料

60mm，45鋼，調(diào)質(zhì)。零件圖樣1．零件圖樣分析該零件由圓柱面、軸肩、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，各環(huán)槽的作用是使零件裝配時(shí)有一個(gè)正確的位置，并使加工中磨削外圓時(shí)退刀方便；鍵槽用于安裝鍵，以傳遞轉(zhuǎn)矩。該軸圖樣中規(guī)定了兩端軸頸、一開有鍵槽的外圓以及兩端軸肩有較高的尺寸、位置精度和較小的表面粗糙度值，并有熱處理要求。這些技術(shù)要求必須在加工中給予保證。因此，該軸的關(guān)鍵工序是兩端軸頸及一外圓的加工。

1）零件的結(jié)構(gòu)及其工藝性分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指所設(shè)計(jì)的零件在不同類型的具體生產(chǎn)條件下，零件毛坯的制造、零件的加工和產(chǎn)品的裝配所具備的可行性和經(jīng)濟(jì)性。在常規(guī)工藝條件下，零件結(jié)構(gòu)工藝性分析的實(shí)例，見表5-8。表5-8零件結(jié)構(gòu)工藝性分析實(shí)例序號(hào)零件結(jié)構(gòu)工藝性不好工藝性好1孔離箱壁太近：⑴鉆頭在圓角處易引偏；⑵箱壁高度尺寸大，需加長鉆頭方能鉆孔⑴加長箱耳，不需加長鉆頭可鉆孔⑵只要使用上允許，將箱耳設(shè)計(jì)在某一端，則不需加長箱耳，即可方便加工序號(hào)零件結(jié)構(gòu)工藝性不好工藝性好2車螺紋時(shí)，螺紋根部易打刀；工人操作緊張，且不能清根留有退刀槽，可使螺紋清根，操作相對(duì)容易，可避免打刀3插鍵槽時(shí)，底部無退刀空間，易打刀留出有退刀空間，避免打刀4鍵槽底與左孔母線齊平，插鍵槽時(shí)易劃傷左孔表面左孔尺寸稍大，可避免劃傷左孔表面，操作方便序號(hào)零件結(jié)構(gòu)工藝性不好工藝性好8錐面需磨削加工，磨削時(shí)易碰傷圓柱面，并且不能清根可方便地對(duì)錐面進(jìn)行磨削加工9加工面設(shè)計(jì)在箱體內(nèi)，加工時(shí)調(diào)整刀具不方便，觀察也困難加工面設(shè)計(jì)在箱體外部，加工方便10加工面高度不同，需兩次調(diào)整刀具加工，影響生產(chǎn)率加工面在同一高度，一次調(diào)整刀具，可加工兩個(gè)平面序號(hào)零件結(jié)構(gòu)工藝性不好工藝性好11三個(gè)空刀槽的寬度有三種尺寸，需用三把不同尺寸刀具加工同一個(gè)寬度尺寸的空刀槽，使用一把刀具即可加工12同一端面上的螺紋孔，尺寸相近，由于需更換刀具，因此加工不方便，而且裝配也不方便尺寸相近的螺紋孔，該為同一尺寸螺紋孔，方便加工和裝配13加工面加工時(shí)間長，并且零件尺寸愈大，平面度誤差愈大加工面減小，節(jié)省工時(shí)，減少刀具損耗。并且容易保證平面度要求序號(hào)零件結(jié)構(gòu)工藝性不好工藝性好14外圓和內(nèi)孔有同軸度要求，由于外圓需在兩次裝夾下加工，同軸度不易保證可在一次裝夾下加工外圓和內(nèi)孔，同軸度要求易得到保證15內(nèi)壁孔出口處有階梯面，鉆孔時(shí)易鉆偏或鉆頭折斷內(nèi)壁孔出口處平整，鉆孔方便，易保證孔中心位置度序號(hào)零件結(jié)構(gòu)工藝性不好工藝性好16加工B面時(shí)以A面為定位基準(zhǔn)，由于A面較小定位不可靠附加定位基準(zhǔn)，加工時(shí)保證A、B面平行，加工后，將附加定位基準(zhǔn)去掉17鍵槽設(shè)置在階梯軸90o方向上需兩次裝夾加工將階梯軸的兩個(gè)鍵槽設(shè)計(jì)在同一方向上，一次裝夾即可對(duì)兩個(gè)鍵槽加工18鉆孔過深，加工時(shí)間長，鉆頭耗損大，并且鉆頭易偏斜鉆孔的一端留空，鉆孔時(shí)間短，鉆頭壽命長，不易引偏2．選擇毛坯工件是由毛坯按照其技術(shù)要求經(jīng)過各種加工而最后形成的。因此，選擇毛坯種類和制造方法時(shí)應(yīng)全面考慮機(jī)械加工成本和毛坯制造成本，以達(dá)到降低零件生產(chǎn)總成本，提高質(zhì)量的目的。1）毛坯的種類毛坯的種類很多，同一種毛坯制造方法也多種多樣，機(jī)械加工中常用的毛坯種類如下：⒈鑄件形狀復(fù)雜的毛坯，如箱體、機(jī)架、底座、床身等宜采用鑄件。⒉鍛件鍛件毛坯由于能獲得纖維組織結(jié)構(gòu)的連續(xù)性和均勻分布，從而可提高零件的強(qiáng)度，所以適用于強(qiáng)度要求較高、形狀比較簡單的零件的毛坯。鑄造方法可分為：自由鍛造和模鍛。自由鍛造的鍛造精度低，生產(chǎn)率低，適合于單件、小批量生產(chǎn)及大型件的鍛造。模鍛鍛造精度高，質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，適合于批量生產(chǎn)。

2）結(jié)論：該傳動(dòng)軸材料為45鋼，各外圓直徑尺寸相差不大，故選擇￠60mm的熱軋圓鋼作毛坯。⒊型材型材的品種規(guī)格很多。常用的型材的斷面有圓形、方型、長方形、六角形，以及管材、板材、帶料等。⒋焊接件將型鋼或鋼板焊接（熔化焊，接觸焊、釬焊）成所需要的結(jié)構(gòu)件，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)重量輕、制造周期短，但焊接結(jié)構(gòu)抗震差，焊接的零件熱變形大，且須經(jīng)時(shí)效處理后才能進(jìn)行機(jī)械加工。⒌沖壓件用沖壓的方法制成的工件或毛坯。沖壓件的精度較高（尺寸誤差為0.05～0.50mm,表面粗糙3．確定主要表面的加工方法表面加工方法的選擇，就是為零件上每一個(gè)有質(zhì)量要求的表面選擇一套合理的加工方法。在選擇時(shí)，一般先根據(jù)表面精度和粗糙度要求選擇最終加工方法，然后再確定精加工前期工序的加工方法。選擇加工方法，既要保證零件表面的質(zhì)量，又要保證較高的生產(chǎn)率，主要應(yīng)考慮以下因素：⑴保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的加工要求。⑵考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。⑶工件材料的性質(zhì)。綜上所述該傳動(dòng)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(dòng)軸的主要表面的公差等級(jí)(IT6)較高，表面粗糙度Ra值(Ra=0.8um)較小，故車削后還需磨削。外圓表面的加工方案可為：粗車→半精車→磨削4．確定各工序采用的設(shè)備和工裝圖3-8CA6140型車床外形圖1-主軸箱2-刀架3-尾座4-床身5、10-床腳6-絲杠7-光杠8-操縱桿9-溜板箱11-進(jìn)給箱12-交換齒輪箱1）機(jī)床2）刀具車刀的種類和組成⒈刀具的種類2、車床加工運(yùn)動(dòng)及刀具的選擇2、刀具材料1）刀具材料應(yīng)具備以下基本要求：⑴高硬度⑵耐磨性⑶足夠的強(qiáng)度和韌性⑷高耐熱性⑸良好導(dǎo)熱性和膨脹系數(shù)⑹良好的工藝性2）常用的刀具材料常用的刀具材料分為：工具鋼（又叫鋒鋼、白鋼）、硬質(zhì)合金、陶瓷及超硬材料等。3、結(jié)論車外圓選用右偏刀、倒45°用彎頭刀、車槽用切槽刀、銑鍵槽用鍵槽銑刀。注：銑刀的選擇取決于鍵槽的形式。封閉式鍵槽，通常采用鍵槽銑刀加工，如果采用立銑刀加工，則需在鍵槽兩端預(yù)鉆出落刀孔；對(duì)于半封閉式鍵槽，可直接用立銑刀或鍵槽銑刀加工。3）裝夾方式1、車床夾具常見的車床夾具有三爪自定心卡盤、四爪單動(dòng)卡盤、花盤和頂尖等。三爪自定心卡盤四爪單動(dòng)卡盤三爪自定心卡盤及四爪卡盤可裝成正爪和反爪。必須注意，用正爪裝夾工件時(shí)，工件直徑不能太大，一般卡爪伸出卡盤圓周不超過卡爪長度的1/3，否則卡爪跟平面螺紋只有2～3牙嚙合，受力時(shí)容易使卡爪上的螺紋碎裂。反爪用來裝夾直徑較大的工件。正爪反爪花盤裝在主軸前端，它的盤面上有幾條長短不同的通槽和T形槽，以便用螺栓、壓板等將工件壓緊在它的工作面上注意：工件在花盤上的定位要用劃針盤等找正。圖4-45死頂尖a)普通頂尖b)鑲硬質(zhì)合金頂尖c)反頂尖圖4-44前頂尖死頂尖的定心精度高，剛性好，缺點(diǎn)是工件和頂針發(fā)生滑動(dòng)摩擦，發(fā)熱比較大，過熱時(shí)會(huì)把中心孔或頂針“燒”壞，所以，常用鑲硬質(zhì)合金的頂尖對(duì)工件中心孔進(jìn)行研磨，以減少摩擦，死頂尖一般用于低速、加工精度要求較高的工件。對(duì)于較長的或必須經(jīng)過多次裝夾才能加工完成的工件，或在車加工后還有銑、磨等工序的工件，為了保證重復(fù)定位精度的要求，應(yīng)采用兩頂尖裝夾工件的方法。一般前、后頂尖是不能直接帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)動(dòng)，它必須借助撥盤和雞心夾頭來帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。撥盤裝在車床主軸上，其形式有兩種：一種是帶有U形槽的撥盤，用來與彎尾雞心夾頭相配帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，如圖4-47a所示；另一種是裝有撥桿的撥盤，用來與直尾雞心夾頭相配帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，如圖4-47b所示。雞心夾頭的一端與撥盤相配，另一端裝有方頭螺釘，用來固定工件。圖4-47雞心夾頭裝夾工件2、銑床夾具⒈平口鉗a)b)圖4-51平口鉗a)回轉(zhuǎn)式b)非回轉(zhuǎn)式⒉用壓板裝夾使用壓板時(shí)，壓板的一端搭在工件上，另一端搭在墊鐵上，墊鐵的高度應(yīng)等于或略高于工件被壓緊部位的高度，壓板螺栓應(yīng)盡量靠近工件，這產(chǎn)可以增大夾緊力。3、V形塊裝夾V形塊和壓板裝夾圓形工件3、磨床⒈磨外圓⑴磨外圓工件的裝夾磨外圓時(shí)，一般都以兩端中心孔作為裝夾定位基準(zhǔn)，或者被裝夾在卡盤上。

磨床上使用的頂尖都不隨工件轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣可減少安裝誤差，提高加工精度。磨外圓的方法a)橫磨法b)縱磨法3）結(jié)論由于該傳動(dòng)軸的一個(gè)配合表面對(duì)基準(zhǔn)軸線A-B有徑向圓跳動(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。但必須注意，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。5．加工階段的劃分為了保證零件的加工質(zhì)量和合理地使用設(shè)備、人力，零件往往不可能在一個(gè)工序內(nèi)完成全部加工工作，而通常將整個(gè)加工過程劃分為粗加工、半精加工和精加工三個(gè)階段。粗加工階段的任務(wù)是高效地切除各加工表面的大部分余量，使毛坯在形狀和尺寸上接近成品；半精加工階段的任務(wù)是消除粗加工留下的誤差，為主要表面的精加工做準(zhǔn)備，并完成一些次要表面的加工；精加工階段的任務(wù)是從工件上切除少量余量，保證各主要表面達(dá)到圖紙規(guī)定的質(zhì)量要求。另外，對(duì)零件上精度和表面粗糙度要求特別高的表面還應(yīng)在精加工后增加光整加工，稱為光整加工階段。

5．加工階段的劃分工藝過程劃分加工階段的主要原因如下：⑴保證加工質(zhì)量工件粗加工時(shí)切除的金屬層較厚，會(huì)產(chǎn)生較大的切削力和切削熱，所需的夾緊力也較大，因而工件會(huì)產(chǎn)生較大的彈性變形和熱變形；另外，粗加工后由于內(nèi)應(yīng)力重新分布，也會(huì)使工件產(chǎn)生較大的變形。劃分階段后，粗加工造成的誤差將通過半精加工和精加工予以糾正。⑵合理使用設(shè)備粗加工時(shí)可使用功率大、剛度好而精度較低的高效率機(jī)床，以提高生產(chǎn)率。而精加工則可使用高精度機(jī)床，以保證加工精度要求。這樣有利于充分發(fā)揮機(jī)床各自的性能特點(diǎn)。5．加工階段的劃分⑶及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷由于粗加工切除了各表面的大部分余量，毛坯的缺陷如氣孔、砂眼、余量不足等可及早被發(fā)現(xiàn)，及時(shí)修補(bǔ)或報(bào)廢，從而避免繼續(xù)加工而造成的浪費(fèi)。⑷避免損傷已加工表面將精加工安排在最后，可以保護(hù)精加工表面在加工過程中少受損傷或不受損傷。⑸便于安排熱處理工序可使冷、熱工序配合得更好，避免因熱處理帶來的變形。如，粗加工后殘余應(yīng)力大，可安排失效處理，消除殘余應(yīng)力；熱處理引起的變形也可在精加工種消除。5．加工階段的劃分

該傳動(dòng)軸加工劃分為三個(gè)階段：粗車(粗車外圓、鉆中心孔等)，半精車(半精車各外圓、臺(tái)階及次要表面等)，粗、精磨(粗、精磨各外圓)。各階段劃分大致以熱處理為界。6．熱處理工序安排軸的熱處理要根據(jù)其材料和使用要求確定。對(duì)于傳動(dòng)軸，正火、調(diào)質(zhì)和表面淬火用得較多。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。7、加工工藝路線綜合上述分析，傳動(dòng)軸的工藝路線如下：下料→車右端面，鉆中心孔→粗車右端外圓→調(diào)頭車左端面，鉆中心孔→粗車左端外圓→調(diào)質(zhì)→半精車各外圓→車槽→倒角→劃鍵槽加工線→銑鍵槽→磨削→檢驗(yàn)。8．加工余量一、加工余量的基本概念加工余量是指加工過程中從加工表面切除的材料層的厚度。它又分為工序加工余量和總余量。余量有單面余量和雙面余量之分。單面余量是指平面上的余量，非對(duì)稱的單邊余量。雙面余量是指回轉(zhuǎn)表面上的余量，對(duì)稱的雙邊余量。⒈工序余量工序余量是指某一表面在某一道工序中所切除的材料層的厚度，它取決于相鄰兩工序的工序尺寸之差。⑴單邊余量對(duì)于外表面，如圖5-5a所示。圖5-5單邊加工余量a)外表面單邊余量b)內(nèi)表面單邊余量對(duì)于內(nèi)表面，如圖5-5b所示。⑵雙邊余量

對(duì)于軸，如圖5-6a所示。對(duì)于孔，如圖5-6b所示。圖5-6單邊加工余量a)軸單邊余量b)孔單邊余量⒉總余量總余量是指零件從毛坯變?yōu)槌善返恼麄€(gè)加工過程中某一表面所切除材料層的總厚度，即零件上同一表面毛坯尺寸與零件尺寸之差?？偧庸び嗔康扔诟鞴ば蚣庸び嗔恐?，即：二、加工余量的確定方法確定加工余量的方法有三種，分別是查表修正法、經(jīng)驗(yàn)估算法和分析計(jì)算法。⒈查表修正法根據(jù)有關(guān)手冊(cè)提供的加工余量數(shù)據(jù)，再結(jié)合本廠生產(chǎn)實(shí)際情況加以修正后確定加工余量。⒉經(jīng)驗(yàn)估算法根據(jù)工藝人員本身積累的經(jīng)驗(yàn)確定加工余量。一般為了防止余量過小而產(chǎn)生廢品，所估計(jì)的余量總是偏大。常用于單件、小批量生產(chǎn)。⒊分析計(jì)算法根據(jù)理論公式和經(jīng)驗(yàn)資料，對(duì)影響加工余量的各因素進(jìn)行分析、計(jì)算來確定加工余量。這種方法較合理，但需要全面可靠的試驗(yàn)資料，計(jì)算也較復(fù)雜。一般只在材料十分貴重或少數(shù)大批、大量生產(chǎn)的工廠中采用。加工余量確定確定加工余量時(shí)，一般應(yīng)先確定最終工序的加工余量，然后依次逆推確定各工序的加工余量。各工序的加工余量之和就是總加工余量。這樣，毛坯的尺寸就可確定。對(duì)于單件小批生產(chǎn)中加工的中小型零件，其單邊機(jī)械加工余量參考數(shù)據(jù)見表5-11和表5-12。表5-11總加工余量mm毛坯類型手工造型鑄件自由鍛件模鍛件圓鋼料總加工余量3.5～72.5～71.5～31.5～2.5表5-12工序余量

mm加工方法粗

車半精車高速精車低速精車磨

削研

磨工序余量1～1.50.8～10.4～0.50.1～0.150.15～0.250.003～0.0258．加工余量由此可得：磨削余量可取0.5mm，半精車余量可選用1.5mm。加工尺寸可由此而定，見該軸加工工藝卡的工序內(nèi)容。車削用量的選擇，單件、小批量生產(chǎn)時(shí)，可根據(jù)加工情況由工人確定；一般可由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》或《切削用量手冊(cè)》中選取。9．?dāng)M定工藝過程擬定傳動(dòng)軸的工藝過程時(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￠52mm、￠44mm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；鍵槽應(yīng)在半精車后以及磨削之前銑削加工出來，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。在擬定工藝過程時(shí)，應(yīng)考慮檢驗(yàn)工序的安排、檢查項(xiàng)目及檢驗(yàn)方法的確定。綜上所述，所確定的該軸加工工藝過程見下表10、機(jī)械加工工藝卡機(jī)械加工工藝卡產(chǎn)品名稱圖號(hào)零件名稱軸共5頁第1頁毛坯種類圓鋼材料牌號(hào)45鋼毛坯尺寸￠55X225mm序號(hào)工種工步工序內(nèi)容設(shè)備工具夾具刀具量具1下料￠55mmX225mm2車三爪自動(dòng)定心卡盤夾工件毛坯車外圓車床1車端面平右偏刀2鉆中心孔￠2中心鉆3粗車￠46的外圓至￠48，長118mm右偏刀10、機(jī)械加工工藝卡序號(hào)工種工步工序內(nèi)容設(shè)備工具夾具刀具量具4粗車￠35的外圓至￠37，長66mm右偏刀調(diào)頭夾￠48處5車另一端面平，保持總長215mm右偏刀6鉆中心孔￠2中心鉆用尾座頂尖頂住中心孔7粗車￠52的外圓至￠54右偏刀8粗車￠35的外圓至￠37，長53mm右偏刀9檢驗(yàn)10、機(jī)械加工工藝卡序號(hào)工種工步工序內(nèi)容設(shè)備工具夾具刀具量具3熱處理調(diào)質(zhì)處理HB220-2504車兩頂尖裝夾車床1半精車￠46的外圓至￠46.5，長120mm右偏刀2半精車￠35的外圓至￠35.5，長68mm3半精車2~3X0.5的槽切槽刀4倒角1X45°,2處彎頭刀調(diào)頭,兩頂尖裝夾5半精車￠35的外圓至￠35.5，長55mm右偏刀10、機(jī)械加工工藝卡序號(hào)工種工步工序內(nèi)容設(shè)備工具夾具刀具量具6半精車￠44的外圓至尺寸，長4mm右偏刀7車3X0.5的槽切槽刀