典型轴类零件加工工艺设计分析

1、阶梯轴加工工艺过程分析图634为减速箱传动轴工作图样。表 613为该轴加工工艺过程。生产批量为小批生产。材料为45热轧圆钢。零件需调质。图6-34 传动轴96-13信初卦加工工艺过程工序司工种 工序内容下科 460 x 265三爪卡拿夫传工 件，车墙面见平. 站中心孔.用网JB II尖11住.更车三 个台阶,直税、长 度均余It 2mm2车调头,三爪卡盘 光带工件另一蟠. 车嫡面保证总长 259,钻中心孔.用 尾架X尖II住.粗 车另外四个台阶, 直径、长度均由余 ft 2 mm3A调质处理HRC243g4W1修研两墙中心孔车球双甫尖装夹C华川车三个台阶. 集蚊大径车到 24二:去其余两个 台

2、除直径上卬余至 0.5mm.车槽三个. 倒用三个调头，双U尖段 里,半精车余下的 五个台阶.444及 ”2自阶车到囹抵 I规定的尺寸©螺纹 大径车到+248a.其余两个台阶直径 |上留余量0 5mm. ；车播三个.倒停四 I个T *内驿加工博圉田 «6李双常集装泉.玉 一场 M24X1 .1 -瑜*再兴.祖熊 9 A.年另一阚 我 M24X1.S-6JM/ Lj_XtHi6 、通7憎划楠曲一个止州荃原槽加建Aft蛀河T槽取一 G止动量m槽，« 槽深度比弗蚯现定 尺寸率也。.25nm. 弗为国舶的余置1J1希铁库直立幡床g柑学据阿的中心礼11悌04S_H)°

3、;年床中*府外口幻H. 并同衿轮）ft市事磨 f? H判J网米， 外困N府产, ；病旗G1帛F 。科卞-iLI .肝内o r.y, ；：,g y if>外国京席斗11悔投黠（一）结构及技术条件分析该轴为没有中心通孔的多阶梯轴。根据该零件工作图，其轴颈 M、N,外圆P,Q及轴肩G、H、I有较高的尺寸精度和形状位置精度，并有较小的表面粗糙 度值，该轴有调质热处理要求。（二）加工工艺过程分析1 .确定主要表面加工方法和加工方案。传动轴大多是回转表面，主要是采用车削和外圆磨削。由于该轴主要表面M,N,P,Q的公差等级较高（IT6）,表面粗糙度值较小（Ra0.8 m）,最终加工应采用磨削。具加工方

4、案可参考表 3-14。2 .划分加工阶段该轴加工划分为三个加工阶段，即粗车（粗车外圆、钻中心孔） ，半精车（半 精车各处外圆、台肩和修研中心孔等），粗精磨各处外圆。各加工阶段大致以热 处理为界。3 .选择定位基准轴类零件的定位基面，最常用的是两中心孔。因为轴类零件各外圆表面、螺纹 表面的同轴度及端面对轴线的垂直度是相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，采用两中心孔定位就能符合基准重合原则。 而且 由于多数工序都采用中心孔作为定位基面， 能最大限度地加工出多个外圆和端面， 这也符合基准统一原则。但下列情况不能用两中心孔作为定位基面：（1）粗加工外圆时，为提高工件刚度，则

5、采用轴外圆表面为定位基面，或以外圆和中心孔同作定位基面，即一夹一顶。(2)当轴为通孔零件时，在加工过程中，作为定位基面的中心孔因钻出通孔而消失。为了在通孔加工后还能用中心孔作为定位基面，工艺上常采用三种方法。当中心通孔直径较小时，可直接在孔口倒出宽度不大于 2mm的60o内锥面 来代替中心孔； 当轴有圆柱孔时，可采用图635a所示的锥堵，取1 : 500锥度；推堵图6-35锥堵与锥堵心轴当轴孔锥度较小时，取锥堵锥度与工件两端定位孔锥度相同；当轴通孔的锥度较大时，可采 用带锥堵的心轴，简称锥堵心轴，如图 所示。35b6 一使用锥堵或锥堵心轴时应注意，一般中途不得更换或拆卸，直到精加工完各处加工面

6、，不再使 用中心孔时方能拆卸。4 .热处理工序的安排该轴需进行调质处理。它应放在粗加工后，半精加工前进行。如采用锻件毛坯, 必须首先安排退火或正火处理。该轴毛坯为热轧钢，可不必进行正火处理。5 .加工顺序安排除了应遵循加工顺序安排的一般原则，如先粗后精、先主后次等，还应注意:(1)外圆表面加工顺序应为，先加工大直径外圆，然后再加工小直径外圆,以免一开始就降低了工件的刚度。(2)轴上的花键、键槽等表面的加工应在外圆精车或粗磨之后，精磨外圆之 前。轴上矩形花键的加工，通常采用铳削和磨削加工，产量大时常用花键滚刀在花 键铳床上加工。以外径定心的花键轴，通常只磨削外径，而内径铳出后不必进行 磨削，但如

7、经过淬火而使花键扭曲变形过大时， 也要对侧面进行磨削加工。以内 径定心的花键，其内径和键侧均需进行磨削加工。(3)轴上的螺纹一般有较高的精度，如安排在局部淬火之前进行加工，则淬火后产生的变形会影响螺纹的精度。因此螺纹加工宜安排在工件局部淬火之后进 行。二、带轮轴加工工艺过程分析图6 36为带轮轴工作图样。带轮轴中的主要技术条件有两项：一为渗碳层深度，应控制在1.2 1.5 mm范围内；二为外圆。22 f 7需经渗碳淬火，其硬度为HRC5863 。可以看出只有。22 f 7处需渗碳处理，其余部分均 不可渗碳。零件上不需渗碳的部分，可用加大余量待渗碳后车去渗碳层或在不需 渗碳处涂防渗材料。加工余量

8、应单面略大于渗碳深度，故右端直径取。25 mm ,单面去碳余量为2.5 mm，总长两端也应放去渗碳余量各 3 mm 。在磨外圆前由于已经过淬火工序，两端中心孔在淬火时易产生氧化皮及变形，故增加一道研磨中心孔的工序。14为带轮轴的加工工艺过程。一 表6衰带轮触加工工艺过程工*mjii 工_但由容 1H传女工三图校车弱L _ _t130 "一 曲1一L车康工序号工祚内容 工作地点2事深度t.Smm.热处裳军闾3去磷,车静魁西京总长19slnm、在翼啤年去寿邦等，右端骷中心孔半扑倒 *20罡故第0一3一。一421.毛舞就亚力7rtlm并展flK 0t.全尺 寸:车麻4疑甲向104X0/至尺

9、寸.深度在除去或磨It5幅也钻孔MHT至41 8m：内声X82再办至尺寸* *6用至薛S稗火器度HRC 6560热处埋聿翱7车两注鼻蚊M16至尺寸车床K"",L 制中心几中心孔研廉机9修孔也H7k$及抬出至尺寸_ _1 钳工白L0外画建£7及*19一7|（5至尺寸.光出席液三、细长轴加工工艺特点（一）细长轴车削的工艺特点很容易因切削力及重力的作用而发车削时装夹不当，1 .细长轴刚性很差， 生弯曲变形，产生振动，从而影响加工精度和表面粗糙度。.细长轴的热扩散性能 差，在切削热作用下，会产生相当大的线膨胀。如2果轴的两端为固定支承，则工件会因伸长而顶弯。3 .由于轴较

10、长，一次走刀时间长，刀具磨损大，从而影响零件的几何形状精 度。4 .车细长轴时由于使用跟刀架，若支承工件的两个支承块对零件压力不适当， 会影响加工精度。若压力过小或不接触，就不起作用，不能提高零件的刚度；若 压力过大，零件被压向车刀，切削深度增加，车出的直径就小，当跟刀架继续移 动后，支承块支承在小直径外圆处，支承块与工件脱离，切削力使工件向外让开， 切削深度减小，车出的直径变大，以后跟刀架又跟到大直径圆上， 又把工件压向 车刀，使车出的直径变小，这样连续有规律的变化，就会把细长的工件车成“竹 节”形，如图6 37所示工件12因跟刀架初始压方过大j H件轴载偏向车力而车出口心让车刀产生鼓肚整）

11、因工件轴级偏离车刀而车出鼓肚眼刀架的压力产生凹心仁:因怛工I架压力过大，工件驰蟆偏向车71而车出凹心因工件轴艘偏离车刀而车出鼓RL如此循环而形成"竹节"形 图6-37车细长工件时，"竹节“形的形成过程示意图（二）细长轴的先进车削法反向走刀车削法图6 - -38为反向走刀车削法示意图，这种方法的特点是:1 .细长轴左端缠有一圈钢丝，利用三爪自定心卡盘夹紧，减小接触面积，使工件在卡盘内能自由地调节其位置， 避免夹紧时形成弯曲力矩，在切削过程中发 生的变形也不会因卡盘夹死而产生内应力。2 .尾座顶尖改成弹性顶尖，当工件因切削热发生线膨胀伸长时， 顶尖能自动后退，可避免热

12、膨胀引起的弯曲变形。3 .采用三个支承块跟刀架，以提高工件刚性和轴线的稳定性，避免“竹节”形。4 .改变走刀方向，使床鞍由主轴箱向尾座移动，使工件受拉，不易产生弹性 弯曲变形。图6-38反向走刀孥削法轴类零件加工工艺传动轴机械加工工艺实例轴类零件是常见的典型零件之一。 按轴类零件结构形式不同，- 般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类；或分为实心轴、空心轴等。它 们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件，以传递转矩或运动。台阶轴的加工工艺较为典型，反映了轴类零件加工的大部分内容与基 本规律。下面就以减速箱中的传动轴为例， 介绍一般台阶轴的加工工 艺。1.零件图样分析端普ft-图A-1传动轴图A-1所示

13、零件是减速器中的传动轴。它属于台阶轴类零件，由圆柱 面、轴肩、螺纹、螺尾退刀梢、砂轮越程梢和键梢等组成。轴肩一般 用来确定安装在轴上零件的轴向位置，各环梢的作用是使零件装配时 有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便；键梢用于安装键，以传递转矩；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。根据工作性能与条件，该传动轴图样（图A-1）规定了主要轴颈M, N,外圆P、Q以及轴肩G、H、I有较高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值，并有热处理要求。这些技术要求必须在加工中给予 保证。因此，该传动轴的关键工序是轴颈 M、N和外圆P、Q的加工, 2.确定毛坯该传动轴材料为45钢，因其属于一般传动轴

14、，故选 45钢可满 足其要求。本例传动轴属于中、小传动轴，并且各外圆直径尺寸相差不大， 故选择C 60mm的热轧圆钢作毛坯。3 .确定主要表面的加工方法传动轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。由于该传动 轴的主要表面M、N、P、Q的公差等级（IT6）较高，表面粗糙度 Ra 值（Ra=0.8 um）较小，故车削后还需磨削。外圆表面的加工方案（参考 表A-3）可为：粗车一半精车一磨削。4 .确定定位基准合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定 性的作用。由于该传动轴的几个主要配合表面 （Q、P、N、M）及轴肩 面（H、G）对基准轴线A-B均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，

15、它 又是实心轴，所以应选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡 盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。但必须注意，一般 不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔， 而应该以毛坯外圆作粗基准, 先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作 基准，用三爪自定心卡盘装夹（有时在上工步已车外圆处搭中心架）, 车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。5 .划分阶段对精度要求较高的零件，具粗、精加工应分开，以保证零件的质量。该传动轴加工划分为三个阶段：粗车（粗车外圆、钻中心孔等）, 半精车（

16、半精车各处外圆、台阶和修研中心孔及次要表面等 ），粗、精磨（粗、 精磨各处外圆）。各阶段划分大致以热处理为界。6 .热处理工序安排轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。对于传动轴，正火、 调质和表面淬火用得较多。该轴要求调质处理，并安排在粗车各外圆 之后，半精车各外圆之前。综合上述分析，传动轴的工艺路线如下：下料一车两端面，钻中心孔一粗车各外圆一调质一修研中心孔一 半精车各外圆，车梢，倒角一车螺纹一划键梢加工线一铳键梢一修研 中心孔一磨削一检验。7 .加工尺寸和切削用量传动轴磨削余量可取0.5mm,半精车余量可选用1.5mm。加工 尺寸可由此而定，见该轴加工工艺卡的工序内容。车削用量的选择，单

17、件、小批量生产时，可根据加工情况由工人 确定；一般可由机械加工工艺手册或切削用量手册中选取。 8.拟定工艺过程定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工， 在调质之后和磨削之前各 需安排一次修研中心孔的工序。调质之后修研中心孔为消除中心孔的 热处理变形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是为提高定位精基准面的 精度和减小锥面的表面粗糙度值。 拟定传动轴的工艺过程时，在考虑 主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工。在半精加工C 52mm、C44mm及M24mm外圆时，应车到图样规定的尺寸，同时 加工出各退刀梢、倒角和螺纹；三个键梢应在半精车后以及磨削之前 铳削加工出来，这样可保证铳键梢时有较精确的定位基准

18、， 又可避免 在精磨后铳键梢时破坏已精加工的外圆表面。在拟定工艺过程时，应考虑检验工序的安排、检查项目及检验方 法的确定。综上所述，所确定的该传动轴加工工艺过程见表A-1。机械加工工艺卡产品名称图 号零件名称传动轴1共页1页第毛坯不恢圆钢材料牌 号45钢毛坯尺 寸。60mm x265mm序 号工种工步工序内容设备工且 /、夹 具刃 具里且/、1下 料060mm x 265mm2车三爪自定心卡盘夹持工件毛坯外圆车 床1车端面见平C61402钻中心孔中心用尾座顶尖顶住中心孔3118mm 外圆至。48mm ,长粗车。46mm钻。2mm4粗车0 35mm 外圆至。37mm66mm ,长5粗车M24mm 外圆至。26mm ,长14mm48mm处调头，二爪自止心K盘夹持。44mm。）外圆（6250 mm车另一端面，保证总长7钻中心孔用尾座顶尖顶住中心孔8外圆至。54mm 粗车0 52mmA,长A3mm 粗车。35mm外圆至。37mm10,长36mm 30mm 外圆至。32mm 粗车。11,长16mm M24mm 外圆至。26mm 粗车12检验3热240HBS调质处理2204钳修例两端中心孔车 床5车双顶尖装夹车 床1120mm长外圆至。46.5mm46mm268mm 35.5mm35mm外圆至。，长301