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,如圖為減速箱傳動(dòng)軸工作圖樣。,4.1.1 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(zhǎng)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） 剛性軸（L/d12） 撓性軸（L/d12）,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(裝配傳動(dòng)件)和支承軸頸(裝配軸承)。根據(jù)零件的使用性能要求，其主要技術(shù)要求有： 尺寸精度和幾何形

2、狀精度 直徑精度通常為IT6IT9,有時(shí)可達(dá)IT5。 幾何形狀精度(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),則應(yīng)在零件圖上專門標(biāo)注形狀公差，取公差的1/2，1/4 。,4.1.1 軸類零件加工概述,位置精度 普通精度的軸,配合軸頸相對(duì)支承軸頸的徑向圓跳動(dòng)一般為 0.010.03mm, 高精度的軸為0.0010.005mm。 端面圓跳動(dòng)為0.0050.01mm。 表面粗糙度 一般說來,軸類零件的各加工表面均有表面粗糙度的要求。 支承軸頸的表面粗糙度要求為Ra0.160.8m。 配合軸頸的表面粗糙度Ra為0.633.2m。 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，

3、過渡圓角等。,4.1.1 軸類零件加工概述,軸類零件的材料、毛坯及熱處理 軸類零件的材料 不重要的軸：普通碳素鋼Q235、Q255、Q275等，不經(jīng)熱處理； 一般軸類零件：35、40、45、50鋼等，正火、調(diào)質(zhì)、淬火 中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸：40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼，調(diào)質(zhì)和表面淬火 精度較高的軸：可選用軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn等，也可選用球墨鑄鐵，調(diào)質(zhì)和表面淬火 對(duì)于高轉(zhuǎn)速、重載荷條件下工作的軸,選用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼或38CrMoAl氮化鋼，滲碳淬火或氮化 。 結(jié)構(gòu)復(fù)雜（曲軸）HT400、QT600、QT450、QT400,4.1.1 軸類零件加工概述,

4、軸類零件的毛坯 軸類零件最常用的毛坯是圓棒料和鍛件 光軸、直徑相差不大的階梯軸，采用圓鋼作為毛坯； 直徑相差較大的階梯軸比較重要的軸，應(yīng)采用鍛件; 只有某些大型、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的異形軸，可采用球墨鑄鐵鑄件； 毛坯經(jīng)過加熱鍛造后,可使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布,從而獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強(qiáng)度,故一般比較重要的軸,多采用鍛件。 自由鍛造多用于中小批生產(chǎn),模鍛適用于大批大量生產(chǎn)。,4.1.1 軸類零件加工概述,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(含碳量大于(C)=0.5的碳鋼和合金鋼),以使鋼材內(nèi)部晶粒細(xì)化,消除鍛造應(yīng)力,降低材料硬度,改善切削加工性能。 為了獲得較好的綜合

5、力學(xué)性能，常要求調(diào)質(zhì)處理，一般分兩種情況： (1)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)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,表面淬火一般安排在精加工之前，這樣可糾正因淬火引起的局部變形。對(duì)精度要求高的軸，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(zhǎng)時(shí)間的低溫時(shí)效)，以保證尺寸的穩(wěn)定。 對(duì)于氮化鋼(如38GrMoAl)，需在滲氮之前進(jìn)行調(diào)質(zhì)和低溫時(shí)效處理。對(duì)調(diào)質(zhì)的質(zhì)量要求也很嚴(yán)格，不僅要求調(diào)質(zhì)后索氏體組織要均勻細(xì)化，而且要求離表面0.80.10mm層內(nèi)鐵素體含量不超過(C)5，否則會(huì)造成氮化脆性

6、而影響其質(zhì)量。,4.1.1 軸類零件加工概述,4.1.2 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。,4.1.2 傳動(dòng)軸加工工藝及其分析,1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 軸頸M、N、P、Q：IT6; Ra0.8 m ；P,Q對(duì)M,N軸線徑 向圓跳動(dòng)公差為0.02mm。 軸肩G、H、I： Ra0.8 m ；均對(duì)M,N軸線端面圓跳動(dòng) 公差為0.02mm。 螺紋M241-6g：6級(jí)精度。 鍵槽8和12：IT9；側(cè)面 Ra3.2 m

7、 ； 材料40Cr，調(diào)質(zhì)220240HBS。,4.1.2 傳動(dòng)軸加工工藝及其分析,2) 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(jí)較高（IT6），表面粗糙度值較小（Ra0.8m），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(gè)鍵槽在磨削之前銑出。 毛坯選用60熱軋圓鋼料。,下料粗車調(diào)質(zhì)修研中心孔 銑鍵槽修研中心孔磨削 檢驗(yàn),3) 工藝過程,4.1.2 傳

8、動(dòng)軸加工工藝及其分析,4.1.2 傳動(dòng)軸加工工藝及其分析,表4-2,4.1.2 傳動(dòng)軸加工工藝及其分析,4.1.2 傳動(dòng)軸加工工藝及其分析,2、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。各加工階段大致以熱處理為界。 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。因?yàn)檩S類零件各外圓表面、螺紋表面的同軸度及端面對(duì)軸線的垂直度是相互位置精度的主要項(xiàng)目，而這些表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般都是軸的中心線，采用兩中心孔定位就能符合基準(zhǔn)重合原則。而且由于多數(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

9、端面，這也符合基準(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，則采用軸外圓表面為定位基面，或以外圓和中心孔同作定位基面，即一夾一頂。 （2）當(dāng)軸為通孔零件時(shí)，在加工過程中，作為定位基面的中心孔因鉆出通孔而消失。為了在通孔加工后還能用中心孔作為定位基面，工藝上常采用三種方法。 當(dāng)中心通孔直徑較小時(shí)，可直接在孔口倒出 寬度不大于2mm的60內(nèi)錐面來代替中心孔； 當(dāng)軸有圓柱孔時(shí)，可采用圖右所示的錐堵， 取1500錐度；當(dāng)軸孔錐度較小時(shí)，取錐堵 錐度與工件兩端定位孔錐度相同； 當(dāng)軸通孔的錐度較大時(shí)，可采用帶錐堵的 心軸，簡(jiǎn)

10、稱錐堵心軸，如右圖b所示。使用 錐堵或錐堵心軸時(shí)應(yīng)注意，一般中途不得更 換或拆卸，直到精加工完各處加工面，不再 使 用中心孔時(shí)方能拆卸。,4.1.2 傳動(dòng)軸加工工藝及其分析,4、熱處理工序的安排 該軸需進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。它應(yīng)放在粗加工后，半精加工前進(jìn)行。如采用鍛件毛坯，必須首先安排退火或正火處理。該軸毛坯為熱軋鋼，可不必進(jìn)行正火處理。,4.1.2 傳動(dòng)軸加工工藝及其分析,5、加工順序安排 除了應(yīng)遵循加工順序安排的一般原則，如先粗后精、先主后次等，還應(yīng)注意： （1）外圓表面加工順序應(yīng)為，先加工大直徑外圓 ，然后再加工小直徑外圓，以免一開始就降低了工件的剛度。,4.1.2 傳動(dòng)軸加工工藝及其分析,（2）軸上的花鍵、鍵槽等表面的加工應(yīng)在外圓精車或粗磨之后，精磨外圓之前。 軸上矩形花鍵的加工，通常采用銑削和磨削加工，產(chǎn)量大時(shí)常用花鍵滾刀在花鍵銑床上加工。以外徑定心的花鍵軸，通常只磨削外徑鍵側(cè)，而內(nèi)徑銑出后不必進(jìn)行磨削，但如經(jīng)過淬火而使花鍵扭曲變形