典型零件加工工藝分析

軸類零件加工工藝

1．掌握軸類零件的加工工藝分析方法

2．掌握軸的加工工藝過程

3．掌握軸類零件加工典型案例學習目標

軸類零件加工工藝

一、軸類零件的功用、結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求

1.功用

軸類零件是機械加工中經(jīng)常遇到的典型零件之一。在機械設備中，它主要用于支承傳動件和傳遞扭矩，并保證安裝在其上的零件的回轉(zhuǎn)精度。

軸類零件加工工藝2.結(jié)構(gòu)

軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑，加工表面通常有內(nèi)外圓柱面、圓錐面，以及螺紋、花鍵、鍵槽、橫向孔、溝槽等。一般軸類零件根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為光軸、階梯軸、空心軸、異形軸、花鍵軸、曲軸、凸輪軸等。

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3.技術(shù)要求

（1）加工精度

軸的加工精度主要包括結(jié)構(gòu)要素的尺寸精度、形狀精度、位置精度及跳動精度。1）尺寸精度2）形狀精度3）位置精度4）跳動精度

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（2）表面粗糙度軸類零件的主要表面粗糙度是根據(jù)其運轉(zhuǎn)速度和尺寸精度等級決定的。支承軸頸的表面粗糙度Ra值一般為0.8～0.2μm，配合軸頸的表面粗糙度Ra值一般為3.8～0.8μm。

（3）其他要求

常用的熱處理工藝有正火、調(diào)質(zhì)和表面淬火等。

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二、軸類零件的材料及毛坯1．材料

對于不重要的軸，可采用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235A、Q255A等一般的軸，可采用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼如35、45、50鋼等。對于重要的軸，當精度、轉(zhuǎn)速要求較高時，采用合金結(jié)構(gòu)鋼20CrMnTi、40Cr，軸承鋼GCr15，彈簧鋼65Mn等。

軸類零件加工工藝2．毛坯

對于光軸和直徑相差不大的階梯軸，一般采用圓棒型材作為毛坯。直徑相差較大的階梯軸和比較重要的軸，應采用鍛件作毛坯，其中，大批量生產(chǎn)采用模鍛；單件小批量生產(chǎn)采用自由鍛。對于結(jié)構(gòu)復雜的軸，可采用球墨鑄鐵件或鍛件作為毛坯。

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三、軸類零件的加工工藝分析

1．劃分加工階段

按照先粗后精的原則，將粗、精加工分開進行。粗加工外圓表面時，應先加工大直徑外圓，再加工小直徑外圓。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。

2．選擇定位基準

在軸類零件的加工過程中，常用兩中心孔作定位基準。

軸類零件加工工藝如圖所示的傳動軸為小批量生產(chǎn)，材料選擇45鋼，淬火硬度40～45HRC。試分析其加工工藝過程。

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1．結(jié)構(gòu)分析傳動軸的主要結(jié)構(gòu)要素有內(nèi)外圓柱面、螺紋、鍵槽等，該軸為典型的階梯軸結(jié)構(gòu)，有兩個支承軸頸。

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2．技術(shù)要求

兩端軸頸的尺寸精度為IT7，表面粗糙度Ra值為0.8μm；用于安裝齒輪的軸頸的尺寸精度主IT7，表面粗糙度Ra值為1.6μm；右端軸頸外圓上規(guī)定了圓柱度為0.02mm；左端軸頸外圓上規(guī)定了圓柱度為0.02mm；軸上各配合面對兩端軸頸的公共軸線的徑向跳動為0.02mm；可保證齒輪平穩(wěn)傳動。

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3．材料選取傳動軸材料為45鋼，選用鍛件毛坯。

4．劃分加工階段（1）粗加工階段：鉆中心孔、粗車各處外圓。（2）半精加工階段：半精車各處外圓、車螺紋、銑鍵槽等。（3）精加工階段：修研中心孔，粗、精磨各處外圓。

軸類零件加工工藝5．定位基準選擇

傳動軸在粗加工時是以外圓表面為定位基準。在半精車加工時采用外圓表面加中心孔作為定位基準（即一夾一頂），如圖所示。a）采用限位支撐

b）利用工件臺階限位

軸類零件加工工藝精加工時，采用兩個中心孔作為定位基準。1—撥盤2、5—前頂尖3、7—雞心夾頭

4—后頂尖6—卡爪8—工件

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6.熱處理工序

由于該軸采用的是鍛件毛坯，加工前應安排退火熱處理。

最終熱處理是淬火后高溫回火，該工序應放在半精加工之后，粗精磨之前進行，即在車削螺紋和銑鍵槽之后進行。

為了保證磨削精度，在淬火后高溫回火的熱處理之后應安排修研中心孔工序。

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7．傳動軸加工工藝

綜合上述分析，傳動軸的加工工藝為：鍛造毛坯—熱處理（退火）—粗車—半精車—車螺紋—銑鍵槽—熱處理（淬火加高溫回火）—粗磨—精磨。

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8．傳動軸的加工工藝過程工序號工序名稱工序內(nèi)容工件裝夾加工設備1鍛鍛造毛坯2熱處理退火3車車端面，鉆中心孔；車另一端面并取總長140mm，鉆中心孔三爪自定心卡盤臥式車床4車（1）粗車一端外圓至φ40mm×77mm、φ22mm×22mm（2）半精車該端外圓至φ38.4mm×76mm、φ20.4mm×23mm（3）切槽3×1.5mm（4）倒角C1一夾一頂裝夾臥式車床

軸類零件加工工藝傳動軸的加工工藝過程（續(xù)表）工序號工序名稱工序內(nèi)容工件裝夾加工設備5車掉頭（1）粗車外圓至φ22mm×64mm、φ17mm×23mm（2）半精車該端外圓至φ20.4mm×65mm、φ16mm×24mm（3）切槽分別至3×1.5mm（4）倒角C1（5）車螺紋M16一夾一頂安裝臥式車床6銑粗、精銑鍵槽分別至6mm×33mm×29mm一夾一頂安裝立式銑床7熱處理淬火、回火,達到40～45HRC

軸類零件加工工藝傳動軸的加工工藝過程（續(xù)表）

工序號工序名稱工序內(nèi)容工件裝夾加工設備8鉗修研中心孔