输出轴的加工工序分析

输出轴的加工工序分析 摘 要：输出轴作为一种重要的动力输出零件，在生产生活中有着非常广泛的用途。由于输出轴在生产中起着传递动力及转矩的作用，并且通过其实现了回转运动，因此，输出轴就务必要具备较高的综合性能才能够满足它在生产中的动力输出需求。文章在分析、了解了输出轴零件的作用及性能之后，对其加工工序进行分析。 关键词：输出轴；冲击载荷；抗扭强度；切削用量 中图分类号：THl62 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）14-0080-02 1 输出轴的作用性能 输出轴较为广泛的应用于我们的生产生活之中，作为重要的动力输出零件，它主要是装设在动力输出系统当中。由于输出轴的作用是传递动力，这就要求它本身要具有一定的承受冲击载荷的能力，除此之外还需要有较大的扭矩。要满足输出轴的这些机械性能要求，零件在进行表面热处理过程中就必须赋予其较高的耐磨性和足够抗扭强度。 2 输出轴工艺分析 我们以一种典型的输出轴为例来介绍一下该零件的结构特点及工艺。该输出轴的外圆柱面直径分别为55、60（55，60 的外圆的径向跳动量0.04 mm）、65、75、176，内圆柱面直径分别为50、80（80的跳动量0.04 mm）、104，其中16的键槽一个（键槽对55外圆的对称度为0.08 mm），20的孔10个（20孔的轴线的跳动量0.05 mm）。由此可以看出此输出轴的结构是一种简单的阶梯轴类零件。由于输出轴零件的作用需求，要求其在耐磨性和抗扭强度上具有较高的品质，我们在进行热处理工艺过程中需要对其进行调质处理，选择硬度为250 HBS。在输出轴零件的表面粗糙度的选择上，我们选择外圆、内圆的表面粗糙度分别为Ra1.25 um，Ra2.5 um，其余均选择Ra20 um。满足这样较高的表面粗糙度要求才可以保证其在动力输出时的速度要求以及形位精度。 3 毛胚材料的确定 在生产中，经常运用的毛坯材料有型材、锻造、铸造等。考虑到输出轴要具有较强的冲击载荷承受能力以及较大的扭矩。因此，我们在毛坯材料的选择上就应该选用韧性和刚性较大的材料。在此，我们选用锻件作为输出轴的毛坯材料。除此之外，还要从生产材料的经济性方面进行考虑选择。 4 工艺路线的确定 4.1 基准的选择以及各表面加工方法的确定 基准有粗、精两类，为了保证轴类零件的精度要求，我们将外圆设定为粗基准面。利用三爪卡盘及自动找正的原理对输出轴毛坯零件进行夹紧，之后进行对外圆以及端面、中心孔的加工。在进行完这道工序之后，我们将按照上一工序中所加工的外圆作为新的基准面，来进行中心孔的加工以及另外一个端面的加工。在加工过程中务必要使得两个中心孔在同一直线上。 精度对于输出轴零件来说是一项非常重要的性能指标，这就需要在加工过程中对精基准进行准确的选择。在此，我们设定两端的中心孔为精基准，之后进行对外圆的精加工过程。在完成外圆的精加工之后，再以外圆作为精基准来对内圆进行加工。以下是各表面加工方法的选择确定：176外圆、左端面、右端面：粗车；55外圆、60外圆、65外圆、75外圆：粗车精车；50内圆：粗铣；104内圆：车孔；80内圆：车孔-铰孔；20孔：钻孔-铰孔；键槽：粗铣-精铣。 4.2 工序分散和集中考虑 工序集中一般都具有较高的生产效率，在生产过程中大都采用各种机床来进行加工，因此也就降低了劳动强度，劳动力也相应的减少。由于工序集中具有工序少的特点，因此，工件在加工过程中需要安装的次数就少，这就确保了表面间的位置精度。工序集中虽然工序较少，但是每道工序的工作内容并不少，生产准备期间的作业量较大，而且其设备的结构大都较为复杂，这就使得维修难度增大。 工序分散一般来说采用的生产设备以及相应的加工工艺都较为容易，无需要求员工具有很高的技术水平，在产品的变换上很易于适应及调整。由于工序分散的工序较多，因此，才工序分散的工艺过程中设备以及相应的工艺装备就多，需要的人工数量就大。 我们在选择工序分散以及集中的程度上面，主要是参照其生产的规模而定。通常，在大批量的生产情况下，我们采用工序分散。在小批量的生产情况下，我们采用工序集中。综上所述再结合零件本身，在此我们选用工序分散。 4.3 零件的加工顺序以及相应设备的选择 在生产过程中，我们首先需要对输出轴零件毛坯进行退火热处理，用来消除内应力。再利用普通车床对各外圆和左端面进行粗车加工，对右端面、176外圆以及中心孔进行粗、精车加工。之后再利用数控车床对各圆柱面进行粗、精车加工，对左端各外圆进行精车加工，再钻出45的孔，车50、80、104，铰80孔。最后再利用数控铣床钻20、8孔、铰孔，再铣键槽。 以上工序中我们应用到普通车床、数控车床、数控铣床三种车床。在普通车床的选择中，我们选择CS6140型普通车床。其床身及床鞍的最大回转直径分别为400 mm和220 mm。主轴的通孔直径以及最大工件长度分别为52 mm和1 000 mm。对于数控车床的选择，我们选用的是CAK6136 V/750型数控车床。其床身及滑板最大回转直径分别为360 mm和180 mm。主轴的通孔直径以及最大加工长度分别为53 mm和650 mm。数控铣床的选择，我们选用的是XK713型数控铣床。其X轴行程、Y轴行程以及Z轴行程分别为600 mm、320 mm和450 mm。槽数/槽宽/间距为3/14/80 mm。工作台面到主轴端面之间的距离为100550 mm。 5 走刀路线以及工序尺寸及公差的确定 走刀路线的合理性在轴类零件的工艺加工过程中具有非一般的重要性。它直接影响到输出轴零件表面的质量以及加工的精度。在编程和加工的效率方面也有着较大的影响。因此，我们在走刀路线的确定上，一定要以提高工作效率为基础，使得走刀路线尽可能的短，走刀的空行次数尽可能的少。 在机械加工过程中，尺寸及公差的确定也是非常重要的一个步骤。此输出轴零件经过查表得出各部位的加工余量及公差等级。其中176外圆的粗车余量及公差等级为5和IT12；65外圆以及75外圆的粗车余量及公差等级为5和IT12，精车余量及公差等级为1和IT6；55外圆的粗车余量及公差等级为15和IT12，精车余量及公差等级为1和IT6；60外圆的粗车余量及公差等级为12和IT12，精车余量及公差等级为1和IT6。 6 刀具的选择 在刀具的选用过程中，我们应该根据所加工的零件的各种性能、不同的加工阶段以及零件加工区域的特点等来选择合适的刀具。这一选择过程对于零件的数控加工过程、机床的工作效率以及所加工零件的加工质量方面都有着重要的影响。我们根据此输出轴的材料要求，选用硬质合金刀。其中在对外圆进行粗车、精车过程时分别选用 01 90 ？?外圆车刀以及02 70 ？?外圆车刀。在端面的加工过程中选用03 90 ？?端面车刀。内圆的加工选用的是06 90 ？?内孔刀。键槽的加工选用07 3.013键槽铣刀3.013。打孔时的钻头选用的是04、05 18、45高速钢钻。 7 切削用量的选择 切削用量的选择及制定是要利用已经给定的刀具的切削性能和机床性能以及确定好的几何角度来确定出相对合理的进给量以及背吃刀量。拥有了合理的切削用量就可以相应的提高生产率以及降低加工成本，并且保证加工质量不受影响。在此输出轴零件中，各外圆的粗背吃刀量为3.0，精车吃刀量0.5，进给量为1.2 mm/r。端面的进给量为0.5 mm/r。键槽的粗背吃刀量为5，精车吃刀量为2，进给量为0.1 mm/r。铰孔的精车吃刀量为0.1。 8 结 语 输出轴零件是一