任务1-轴类零件的机械加工工艺编制

1、任务任务1 1 轴类零件的机械加工工艺编制轴类零件的机械加工工艺编制 轴类零件是机器中最常见的一种零件，主要用于支承传动零件和传递动力。 套类零件一般安装在轴上，起定位、联接、传动等作用。 1 1典型轴类零件典型轴类零件（a）阶梯轴 （b）空心轴 （c）曲轴2 2轴类零件的结构特点轴类零件的结构特点常见轴类零件的基本形状是阶梯状的回转体，其长度大于直径，主体由多段不同直径的回转体组成。轴上一般有轴颈、轴肩、键槽、螺纹、挡圈槽、销孔、内孔、螺纹孔等要素，以及中心孔、退刀槽、倒角、圆角等机械加工工艺结构。3 3轴类零件的材料轴类零件的材料轴类零件的制造材料一般多为碳钢，其中45号优质碳素钢最常用。

2、不重要或受力较小的轴，可采用Q235-A等普通碳素钢。外形复杂的轴则一般采用高强度铸铁或球墨铸铁。 机械加工工艺编制任务书机械加工工艺编制任务书任务名称任务名称编制传动轴机械加工工艺 编制依据编制依据1相关技术文件和资料（1）传动轴零件图，如图1-1所示。（2）产品装配图（局部），如图1-2所示。每台产品中传动轴的数量1件。2产品生产纲领（1）产品的生产纲领为150台/年，成批生产。（2）传动轴的备品百分率为5%、废品百分率为0.5%。3生产条件和资源（1）毛坯为外协件，生产条件可根据需要确定。（2）由机加工车间二班（两班制）负责生产。（3）现可供选用的加工设备有： CA61401000普通车

3、床多台； M131W万能外圆磨床1台； X5032普通立式铣床1台。（3）各设备均达到机床规定的工作精度要求，不再增加设备。 工作结果工作结果1传动轴毛坯简图；2传动轴机械加工工艺过程卡。 传动轴零件图 产品（传动轴部分）装配示意图 步骤1.1 分析传动轴1. 1. 看懂传动轴的零件图和装配图，明确传动看懂传动轴的零件图和装配图，明确传动轴在产品中的作用。轴在产品中的作用。2. 2. 找出其主要技术要求，确定传动轴的加工找出其主要技术要求，确定传动轴的加工关键表面。关键表面。任务目标任务目标任务实施任务实施1.1.1 1.1.1 看懂传动轴的结构形状看懂传动轴的结构形状 零件图采用了主视图和移

4、出断面图表达其形状结构。从主视图可以看出，主体由四段不同直径的回转体组成，有轴颈、轴肩、键槽、挡圈槽、倒角、圆角等结构，由此可以想象出传动轴的结构形状。1.1.2 1.1.2 明确传动轴的装配位置和作用明确传动轴的装配位置和作用 由产品（传动轴部分）装配图可知，传动轴起支承齿轮、传递扭矩的作用。两30js6外圆（轴颈）用于安装轴承,37轴肩起轴承轴向定位作用。24g6外圆及轴肩用于安装齿轮及齿轮轴向定位，采用普通平键联接，左轴端有挡圈槽，用于安装档圈，以轴向固定齿轮。 130js6、24g6轴颈都具有较高的尺寸精度（IT6）和位置精度（圆跳动分别为0.01、0.02）要求，表面粗糙度（Ra值分

5、别为0.8m、1.6m）要求也较高；37轴肩两端面虽然尺寸精度要求不高，但表面粗糙度要求较高（Ra值分别为1.6m、3.2m）；圆角R1精度要求并不高，但需与轴颈及轴肩端面一起加工，所以30js6、24g6轴颈、37轴肩端面、圆角R1均为加工的关键表面。1.1.3 1.1.3 确定传动轴的加工关键表面确定传动轴的加工关键表面 2键槽侧面（宽度）尺寸精度（IT9）要求中等，位置精度（对称度0.025约为8级）要求比较高，表面粗糙度（Ra值为3.2m）要求中等，键槽底面（深度）尺寸精度（20）和表面粗糙度（Ra值为6.3m）要求都较低，所以键槽是次要加工表面。1.1.3 1.1.3 确定传动轴的加

6、工关键表面确定传动轴的加工关键表面 3挡圈槽、左、右端面、倒角等其余表面，尺寸及表面精度要求都比较低，均为次要加工表面。1.1.3 1.1.3 确定传动轴的加工关键表面确定传动轴的加工关键表面任务结果任务结果名称名称结果结果关键加工表面 30js6、24g6轴颈及轴肩两端面次要加工表面其余表面传动轴的加工关键表面传动轴的加工关键表面 步骤1.2 确定生产类型1 1计算传动轴的生产纲领；计算传动轴的生产纲领；2 2确定传动轴的生产类型及工艺特征。确定传动轴的生产类型及工艺特征。任务目标任务目标1产品的生产纲领是指企业在一年的计划期内应当生产的产品产量和进度计划。零件的生产纲领是指该零件(包括备品

7、和废品在内)的年生产总量。2零件的产量和产品的产量不一定相同。每台产品中相同零件的数量可能不止一件，所以在中批生产产品的企业，也有可能有大批生产零件的车间。3零件的生产纲领按下式计算：NQn（1a）（1b） 式中N零件的生产纲领（件/年）； Q产品的年生产纲领（台/年）； n每台产品中该零件的数量（件/台）； a零件的备品百分率； b零件的废品百分率。4零件生产类型的确定，主要取决于产品的生产纲领，但也要考虑零件质量的大小和结构的复杂程度。轻型和重型的零件、结构简单和结构复杂的零件，它们的加工难度和工艺技术都有很大差别。5不同生产类型的零件，其加工过程、加工设备和工艺装备等都有很大差别。各种机

8、加工生产类型的生产纲领及工艺特点见附表2相关知识根据任务书已知：（1）产品的生产纲领Q150台/年；（2）每台产品中传动轴的数量n1件/台；（3）传动轴的备品百分率a5%；（4）传动轴的废品百分率b0.5%；传动轴的生产纲领计算如下： NQn（1a）（1b） 1501（15%）（10.5%） 158 件/年任务实施任务实施1.2.1 1.2.1 计算传动轴的生产纲领计算传动轴的生产纲领1.2.2 1.2.2 确定传动轴的生产类型及工艺特征确定传动轴的生产类型及工艺特征 传动轴属于中型机械类零件。根据生产纲领（158件/年）及零件类型（中型机械），由附表2可查出，传动轴的生产类型为小批生产。任务

9、结果任务结果名称名称结结 果果生产纲领158件/年生产类型小批生产工艺特征（1）毛坯采用自由锻造，精度低，余量大（2）加工设备采用通用机床（3）工艺装备采用通用夹具或组合夹具、通用刀具、通用量具、标准附件；（4）工艺文件需编制简单的加工工艺过程卡片（5）加工采用划线、试切等方法保证尺寸，生产效率低，要求操作工人技术熟练传动轴的生产纲领和生产类型传动轴的生产纲领和生产类型 步骤1.3 确定传动轴的毛坯类型及其制造方法1 1选择传动轴的毛坯的类型及其制造方法；选择传动轴的毛坯的类型及其制造方法；2 2绘制传动轴的毛坯简图。绘制传动轴的毛坯简图。任务目标任务目标1毛坯的种类和制造方法主要与零件使用要

10、求和生产类型有关。2轴类零件最常用的毛坯是锻件与圆棒料，只有结构复杂的大型轴类零件（如曲轴）才采用铸件。3锻造后的毛坯，能改善金属的内部组织，提高其抗拉、抗弯等机械性能。同时，因锻件的形状和尺寸与零件相近，可以节约材料，减少切削加工的劳动量，降低生产成本。所以比较重要的轴或直径相差较大的阶梯轴，大都采用锻件。4对不重要的光轴或直径相差不大的阶梯轴，一般以圆棒料为主。5锻件的制造方法有自由锻、模锻等。不同的毛坯制造方法，其生产率和成本都不相同。在选择锻件的制造方法时，并非是制造精度越高就越好，需要综合考虑机械加工成本和毛坯制造成本，以达到零件制造总成本最低的目的。6当生产批量较小、毛坯精度要求较

11、低时，锻件一般采用自由锻造法生产。由于不用制造锻造模型，使用工具简单、通用性较大，生产准备周期短，灵活性大，所以应用较为广泛，特别适用于单件和小批生产。7当生产批量较大、毛坯精度要求较高时，锻件一般采用模锻法生产。模锻锻件尺寸准确，加工余量小，生产率高。因需配备锻模和相应的模锻设备，一次性投入费用较高，所以适用于较大批量的生产，而且生产批量越大，成本就越低。相关知识相关知识 根据传动轴的制造材料（45钢），查附表5可确定，毛坯类型可采用型材或锻件，现选用锻件；毛坯采用自由锻造法。任务实施任务实施1.3.1 1.3.1 选择传动轴毛坯类型及其制造方法选择传动轴毛坯类型及其制造方法1.3.2 1.

12、3.2 绘制传动轴毛坯简图绘制传动轴毛坯简图1确定传动轴毛坯的余量根据附表8中阶梯轴的自由锻造机械加工余量计算公式（D65mm时，按65mm计算,L300mm时，按300mm计算），传动轴锻件余量计算如下： A0.26 L0.2 D0.50.263000.2650.5 6.56mm取整数7mm。2绘制传动轴毛坯简图步骤图例（1）用双点划线画出传动轴的主视图。只画主要结构，次要细节简化不画，非毛坯制造的孔不画。（2）将加工总余量按尺寸用粗实线画在加工表面上。（3）标注毛坯的主要尺寸。任务结果任务结果名称名称结果结果毛坯的类型及其制造方法（1）毛坯类型为锻件（2）制造方法采用自由锻造毛坯的机械加工

13、余量及毛坯的尺寸偏差、毛坯简图传动轴的毛坯类型及其制造方法传动轴的毛坯类型及其制造方法 步骤1.4 选择定位基准和加工装备1确定传动轴的粗基准和夹紧方案：确定传动轴的粗基准和夹紧方案：2确定传动轴的精基准和夹紧方案。确定传动轴的精基准和夹紧方案。任务目标任务目标 根据基准重合原则，考虑选择传动轴的轴线作为定位精基准是最理想的，即采用两端中心孔作为精基准，如图所示。任务实施任务实施1.4.1 1.4.1 选择传动轴的精基准和夹紧方案选择传动轴的精基准和夹紧方案1零件已加工的表面作为定位基准，这种基准称为精基准。合理选择定位精基准是保证零件加工精度的关键。2选择精基准首先根据零件关键表面的加工精度

14、（尤其是有位置精度要求的表面），同时还要考虑所选基准的装夹是否稳定可靠、操作方便。3选定精基准所需用的夹具结构是否简单。4精基准的选择原则：（1）基准重合原则 尽量选择设计基准作为精基准，避免基准不重合而引起的定位误差。（2）基准统一原则 尽量选择多个加工表面共享的定位基准面作为精基准，以保证各加工面的相互位置精度，避免误差，简化夹具的设计和制造。（3）自为基准原则 精加工或光整加工工序应尽量选择加工表面本身作为精基准，该表面与其它表面的位置精度则由先行工序保证。（4）互为基准原则 当两个表面相互位置精度以各自的形状和尺寸精度都要求很高时，可以采取互为基准原则，反复多次进行加工。相关知识相关知

15、识5在选择基准时不能同时遵循各选择原则（甚至相互矛盾）时。应根据具体情况具体分析，以保证关键表面为主，兼顾次要表面的加工精度。6轴类零件的精基准（1）轴类零件的加工，多以轴两端的中心孔作为定位精基准。因为轴的设计基准是中心线，这样既符合基准重合原则，又符合基准统一原则，还能在一次装夹中最大限度地完成多个外圆及端面的加工，易于保证各轴颈间的同轴度以及端面的垂直度。（2）当不能用两端中心孔定位（如带内孔的轴）时，可采用外圆表面或外圆表面和一端孔口作精基准。 相关知识相关知识 选择毛坯51外圆作为粗基准，能方便地加工两端面和中心孔，可以尽快获得精基准，如图所示。任务实施任务实施1.4.2 1.4.2

16、 选择传动轴的粗基准和夹紧方案选择传动轴的粗基准和夹紧方案1以毛坯表面作为定位基准，称为粗基准。2粗基准选择要考虑下列原则：（1）选用的粗基准必须便于加工精基准，以尽快获得精基准。（2）粗基准应选用面积较大，平整光洁，无浇口、冒口、飞边等缺陷的表面，这样工件定位才稳定可靠。（3）当有多个不加工表面时，应选择与加工表面位置精度要求较高的表面作为粗基准。（4）当工件的加工表面与某不加工表面之间有相互位置精度要求时，应选择该不加工表面作为粗基准。（5）当工件的某重要表面要求加工余量均匀时，应选择该表面作为粗基准。（6）粗基准在同一尺寸方向上应只使用一次。3轴类零件的粗加工，可选择外圆表面作为定位粗基

17、准，以此定位加工两端面和中心孔，为后续工序准备精基准，加工方法见附表23。 相关知识相关知识 根据传动轴的工艺特性，加工设备采用通用机床，即普通车床、立式铣床、万能磨床。工艺装备采用通用夹具（三爪卡盘及顶尖）、通用刀具（标准车刀、键槽铣刀、砂轮等）、通用量具（游标卡尺、外径千分尺等 任务实施任务实施1.4.3 1.4.3 选择加工装备选择加工装备任务结果任务结果名称名称结结 果果精基准粗基准加工装备（1）加工设备采用通用机床；（2）夹具主要采用三爪卡盘及顶尖；（3）刀具采用标准车刀、键槽铣刀、砂轮；（4）量具采用游标卡尺、外径千分尺等。传动轴的基准及其加工设备传动轴的基准及其加工设备 步骤1.

18、5 拟定传动轴机械加工工艺路线 1选择各表面的加工方法；选择各表面的加工方法；2初步拟定传动轴机械加工工艺路线。初步拟定传动轴机械加工工艺路线。任务目标任务目标任务实施任务实施1.5.1 1.5.1 确定各表面的加工方法确定各表面的加工方法加工表面精度要求表面粗糙度Ra/m加工方案30js6外圆轴肩及圆角IT6IT11以上0.81.6粗车半精车精车粗磨精磨24g6外圆轴肩及圆角IT6IT11以上1.63.2粗车半精车精车键槽侧面8N9底面IT9IT11以上3.26.3粗铣精铣挡圈槽22.91.3IT11以上12.5粗车各倒角IT11以上12.5粗车1.切削加工顺序的安排原则：（1）按“先基面、

19、后其他”的顺序，先加工基准表面，后加工其它表面。（2）按“先主后次、先粗后精”的原则，先加工主要表面（指装配基面、工作表面等），后加工次要表面（指沉孔、螺孔等），先安排粗加工工序，后安排半精加工、精加工工序。 （3）对于与主要表面有位置要求的次要表面，应安排在主要表面加工之后加工。 （4）热处理工序参照按附表？来安排。（5）除各工序操作者自检外，零件全部加工结束之后应单独安排检验工序。 相关知识相关知识2轴类零件键槽加工方法 键槽是轴类零件上常见的结构，其中以普通平键应用最广泛，通常在普通立式铣床上用键槽铣刀加工。 键槽一般都放在外圆精车或粗磨之后、精加工之前进行。如果安排在精车之前铣键槽，在

20、精车时由于断续切削而产生振动，既影响加工质量，又容易损坏刀具。另一方面，键槽的尺寸也较控制，如果安排在主要表面的精加工之后，则以会破坏主要表面的已有的精度。 相关知识相关知识1划分加工阶段 传动轴主要表面的加工可划分为粗加工、半精加工、精加工三个阶段。任务实施任务实施1.5.2 1.5.2 初步拟定传动轴机械加工工艺路线初步拟定传动轴机械加工工艺路线2安排加工顺序 根据机械加工的安排原则，先安排基准和主要表面的粗加工，然后再安排基准和主要表面的精加工。3. 初步拟定工艺路线 初步拟定两个机械加工工艺路线方案。 传动轴为小批生产，应优先考虑确保达到尺寸和位置精度要求，所以选择方案二。 1轴类零件

21、外圆加工方法（1）车削加工车削加工是轴类零件外圆的主要加工方法。根据生产批量不同，可在卧式车床、多刀半自动车床或仿形车床上进行。外圆车削的工艺范围很广，根据毛坯的类型、制造精度以及轴的最终精度要求不同，可采用粗车、半精车、精车和细车等不同的加工阶段。对于中小型铸铁和锻件，可直接进行粗车，经过粗车后工件的精度可达到IT10IT12，表面粗糙度Ra值可12.5m25m，粗车可切除毛坯的大部分余量。对经过粗车的工件，采用半精车可达到IT9IT10级精度，表面粗糙度Ra值可6.3m12.5m。对于中等精度的工件表面，半精车可作为终加工工序，也可作为磨削或精加工的预加工工序。精车可作为最终加工工序或光整

22、工序的预加工，精车后工件表面可达IT7IT8级精度，表面粗糙度Ra值可3.2m1.6m。（2）磨削加工磨削加工是轴类零件外圆精加工的主要方法。它既能加工淬火零件，也能加工非淬火零件。通过磨削加工能有效地提高轴类零件尤其是淬硬件的加工质量。磨削加工可以达到的经济精度为IT6级，表面粗糙度Ra值可1.25m0.32m。根据不同的精度和表面质量要示，磨削可分为粗磨、精磨、细磨和镜面磨削等。粗磨后工件表面可达到IT8IT9级，表面粗糙度Ra值可1.0m1.25m；精磨后可达到IT6IT8级，表面粗糙度Ra值可1.25m0.63m。相关知识相关知识2轴类零件键槽加工方法键槽是轴类零件上常见的结构，其中以

23、普通平键应用最广泛，通常在普通立式铣床上用键槽铣刀加工。键槽一般都放在外圆精车或粗磨之后、精加工之前进行。如果安排在精车之前铣键槽，在精车时由于断续切削而产生振动，既影响加工质量，又容易损坏刀具。另一方面，键槽的尺寸也较控制，如果安排在主要表面的精加工之后，则以会破坏主要表面的已有的精度。 相关知识相关知识传动轴机械加工工艺路线方案一工序号工序名称工序内容定位基准加工设备1锻造锻造毛坯2热处理正火处理3车钻分别车两端面、钻两端中心孔，总长车至140毛坯51外圆CA61404粗车分别粗车左、右端各外圆及轴肩端面，30、24外圆和轴肩端面均留余量，37车至尺寸两中心孔CA61405热处理调质处理6

24、研修研修中心孔 两中心孔CA61407半精、精车半精车右端30外圆及轴肩端面，留磨削余量；调头半精车左端30外圆及轴肩端面，留磨削余量；半精车、精车24g6外圆及轴肩端面、圆角至尺寸，车左端槽22.31.3至尺寸两中心孔CA61408磨削粗、精磨左、右端30js6外圆及轴肩端面、圆角至尺寸两中心孔M131W9铣削铣键槽8N9至尺寸，去毛刺两中心孔X503210终检按图样技术要求全部检验优点：与方案二相比，工序少，只精车24g6外圆（不磨削），加工成本低。缺点：24g6外圆的位置精度难保证。 传动轴机械加工工艺路线方案二 工序号工序名称工序内容定位基准加工设备1锻造锻造毛坯2热处理正火处理3车钻

25、分别车两端面、钻两端A6.3中心孔，总长车至140毛坯51外圆CA61404粗车分别粗车左、右端各外圆及轴肩端面,37车至尺寸,30、24外圆和轴肩端面均留余量两中心孔CA61405热处理调质处理6研修研修中心孔CA61407半精车分别半精车左、右端各外圆及轴肩端面，均留磨削余量 两中心孔CA61408磨削粗、精磨左、右端30js6、24g6外圆及轴肩端面、圆角至尺寸两中心孔M131W9铣削，去毛刺两中心孔X503210车削车左端槽22.31.3至尺寸，去毛刺两中心孔11终检按图样技术要求全部检验优点：24g6外圆的尺寸和位置精度容易保证。缺点：比方案一多一道工序，又磨削24g6外圆，加工成本

26、比方案一稍高。 1中心孔的应用与加工（1）中心孔的形式与应用范围见附表21、附表22。（2）车床上常用加工中心孔的方法见附表23。（3）两端中心孔（或两端孔口60倒角）作为工件车削和磨削加工的定位基准，其误差会直接影响工件的加工精度。相关知识相关知识a）中心孔为椭圆b）中心孔过深c）中心孔太浅d）中心孔钻偏e）两端不同轴f）、g）锥角有偏差（4）中心孔在使用过程中的磨损及热处理后产生的变形都会影响加工精度。因此，在热处理之后、精加工之前，应安排研修中心孔工序，以削除误差。相关知识相关知识相关知识相关知识方法研修要点用铸铁顶尖研修 将铸铁顶尖夹在车床卡盘上，将工件顶在铸铁顶尖和尾架顶尖之间研磨。

27、研修时加研磨剂用油石或橡胶砂轮研修 方法同上，油石或橡胶砂轮代替铸铁顶尖。研修时加少量润滑剂（如轻机油）用成形内圆砂轮修磨 主要用于研修淬火变形和尺寸较大的中心孔。将工件夹在内外圆磨床卡盘上，校正外圆后，用成形内圆砂轮修磨用硬质合金顶尖刮研 在立式中心孔研磨机上，用四棱硬质合金顶尖进行刮研。刮研时加入氧化铬磨剂用中心孔磨床修磨 修磨时，砂轮作行星运动，并沿30方向进给，适于修磨淬硬的精密零件中心孔，圆度可达0.8m相关知识相关知识2轴类零件的一般加工工艺路线（1）一般精度调质钢的轴类零件锻造正火或退火钻中心孔粗车调质半精车、精车表面淬火粗磨加工次要表面精磨。（2）一般精度整体淬火的轴类零件锻造

28、正火或退火钻中心孔粗车调质半精车、精车加工次要表面整体淬火粗磨精磨。（3）一般精度渗碳钢的轴类零件锻造正火或退火钻中心孔粗车调质半精车、精车渗碳（或碳氮共渗）淬火粗磨加工次要表面精磨。（4）精密渗碳钢的轴类零件锻造正火或退火钻中心孔粗车调质半精车、精车低温时效粗磨氮化处理加工次要表面精磨光磨。 任务结果任务结果名名 称称结结 果果加工工艺路线方案传动轴机械加工工艺路线方案二 步骤1.6 加工工序设计 1确定各工序加工余量及工序尺寸。确定各工序加工余量及工序尺寸。2计算工时定额计算工时定额 。任务目标任务目标1时间定额的概念 时间定额是在一定的生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所消耗的时

29、间。时间定额是安排作业计划、进行成本核算、确定设备数量和人员编制、规划生产面积的重要依据。2时间定额及其组成 时间定额由下列部分组成：（1）基本时间 直接改变生产对象的尺寸、形状、性能和相对位置关系的时间称为基本时间。（2）辅助时间 为配合基本加工工作完成各种辅助动作所消耗的时间。确定辅助时间的方法与零件生产类型有关。基本时间与辅助时间的总和称为作业时间。（3）布置工作地时间 为使加工正常进行，照管工作地所消耗的时间，称为布置工作地时间，又称工作地点服务时间，一般按作业时间的2%7%估算。（4）休息和生理需要时间 工人在工作班内为恢复体力和满足生理需要所消耗的时间，一般按作业时间的2估算。（5）准备与终结时间 工人为生产一批工件进行准备和结束工作所消耗的时间称为准备与终结时间.相关知识相关知识3时间定额的制定方法