第六章 典型零件加工工艺 轴

1、1轴类零件的加工轴类零件的加工24.1.1 4.1.1 轴类零件加工轴类零件加工概述概述n 轴类零件的功用与结构特点轴类零件的功用与结构特点u 功用功用支承传动件、传递扭矩或运动、承受载荷，一支承传动件、传递扭矩或运动、承受载荷，一定的回转精度定的回转精度u 结构结构回转体零件，长度大于直径回转体零件，长度大于直径 组成：组成：圆柱面、圆锥面、端面、沟槽、圆弧、螺纹、键圆柱面、圆锥面、端面、沟槽、圆弧、螺纹、键槽、花键、其他表面（槽、花键、其他表面（如横向孔等如横向孔等) ) 分类：光轴、阶梯轴、空心轴、异形轴（曲轴、凸轮轴、分类：光轴、阶梯轴、空心轴、异形轴（曲轴、凸轮轴、偏心轴和花键轴等）

2、偏心轴和花键轴等）图图4-14-1所示。所示。刚性轴（刚性轴（L/d12L/d12） 挠性轴（挠性轴（L/dL/d1212）3图4-1轴的种类 4.1.1 4.1.1 轴类零件加工轴类零件加工概述概述4n 轴类零件的主要技术要求轴类零件的主要技术要求轴类零件的重要表面是轴颈和轴肩轴类零件的重要表面是轴颈和轴肩，包括配合轴颈包括配合轴颈( (齿轮、联齿轮、联轴节轴节) )和支承轴颈和支承轴颈( (轴承轴承) )。根据零件的使用性能要求，其主要技术要求有：主要技术要求有：u 几何形状精度几何形状精度形状精度(圆度、圆柱度)应限制在直径公差范围之内； 要求较高时,应标注形状公差，取尺寸公差的1/2，

3、1/4 。4.1.1 4.1.1 轴类零件加工轴类零件加工概述概述u其他技术要求：其他技术要求：热处理（表面淬火、渗碳淬火等），动平衡，探伤，过渡圆角等。5轴类零件的材料、毛坯及热处理不重要的轴：普通钢Q235，不经热处理； 一般轴类零件：45钢，正火、调质、淬火 中等精度而转速较高的轴：40Cr，调质加表面淬火 高转速、重载荷的轴,20Cr调质加渗碳淬火, 38CrMoAl调质加氮化 。也可用：轴承钢GCr15，弹簧钢65Mn，或球铁QT400 （调质和表面淬火 ）。 曲轴也可用HT400、QT400（小批量） 。4.1.1 4.1.1 轴类零件加工轴类零件加工概述概述6u 轴类零件的毛坯轴

4、类零件的毛坯轴类零件最常用的毛坯是轧制圆钢和锻件 光轴、直径差小的阶梯轴，采用圆钢作为毛坯； 直径差大的阶梯轴、重要轴，应采用锻件; 只有个别大型、结构复杂的异形轴，才采用球墨铸铁铸件。锻造毛坯具有纤维组织，并沿表面均匀分布, 故轴多采用锻件。 自由锻造用于中小批生产,模锻用于大批大量生产。 4.1.1 4.1.1 轴类零件加工轴类零件加工概述概述7u 轴类零件的热处理 锻造毛坯在加工前,均需安排正火或退火处理，正火或退火处理，消除锻造应力,降低材料硬度,改善切削加工性能。通常要作调质处理调质处理，一般分两种情况： (1)粗车毛坯余量大时，调质安排在粗车之后、半精车之前,以便消除粗车时产生的残

5、余应力。 (2)粗车毛坯余量小时，调质可安排在粗车之前进行。 4.1.1 4.1.1 轴类零件加工轴类零件加工概述概述8 表面淬火表面淬火一般安排在精加工之前。精度要求更高的轴，在局部淬火后或粗磨之后,还需进行低温时效处理(在160油中进行长时间去应力保温)，以保证尺寸的稳定。 对于氮化钢(如38GrMoAl)，渗氮渗氮之前需进行调质和低温之前需进行调质和低温时效处理。时效处理。对调质的质量要求也很严格，对调质的质量要求也很严格，要求调质索氏体组织要均匀细化，表层0.80.10mm内铁素体含量不超过5，否则会造成氮化脆性而影响其质量。4.1.1 4.1.1 轴类零件加工轴类零件加工概述概述94

6、.1.2 4.1.2 传动轴加工工艺及其分析传动轴加工工艺及其分析如图为减速箱传动轴工作图样。 左图的技术要求 ：公差都是以轴颈M和N的公共轴线为基准。外圆Q和P径向圆跳动公差为0.02，轴肩H、G和I端面圆跳动公差为0.02。 104.1.2 4.1.2 传动轴加工工艺及其分析传动轴加工工艺及其分析111传动轴工艺分析传动轴工艺分析1) 传动轴的主要表面及其技术要求传动轴的主要表面及其技术要求 轴颈M、N、P、Q：IT6; Ra0.8 m ；P,Q对M,N轴线径 向圆跳动公差为0.02mm。 轴肩G、H、I： Ra0.8 m ；均对M,N轴线端面圆跳动 公差为0.02mm。 螺纹M241-6

7、g：6级精度。 键槽8和12：IT9；侧面 Ra3.2 m ； 材料40Cr，调质220240HBS。4.1.2 4.1.2 传动轴加工工艺及其分析传动轴加工工艺及其分析122) 工艺方案分析工艺方案分析 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（Ra0.8m），最终加工应采用磨削。其加工方案： 轴颈M、N、P、Q和轴肩G、H、I等主要表面应先车后磨， 主要工艺路线为：粗车调质半精车表面淬火磨削。 车、磨均以两端中心孔为定位精基准。两端中心孔可在粗 车之前加工出。 两段螺纹在半精车阶段车出。 两个键槽在磨削之前铣出

8、。 毛坯选用60热轧圆钢料。 下料粗车、打中心孔调质修研中心孔 精车 铣键槽表面淬火修研中心孔磨削 检验3) 工艺过程工艺过程4.1.2 4.1.2 传动轴加工工艺及其分析传动轴加工工艺及其分析134.1.2 4.1.2 传动轴加工工艺及其分析传动轴加工工艺及其分析表4-2144.1.2 4.1.2 传动轴加工工艺及其分析传动轴加工工艺及其分析154.1.2 4.1.2 传动轴加工工艺及其分析传动轴加工工艺及其分析162、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。3、选择定位基准 轴类零件的定位基面，最

9、常用的是两中心孔，符合基准重轴类零件的定位基面，最常用的是两中心孔，符合基准重合原则合原则。 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，符合基准统一原则符合基准统一原则。 4.1.2 4.1.2 传动轴加工工艺及其分析传动轴加工工艺及其分析 u 但下列情况不能用两中心孔作为定位基面：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，应采用一夹一顶。（2）当轴为通孔时，加工过程中采用中心孔定位时，工艺上常采用三种方法：通孔直径较小时，可直接在孔口作260的内锥面来代替中心孔；当轴有圆柱孔时，可采用右图a所示的锥堵，取1500锥度；通孔的锥度较大时

10、，可采用锥堵心轴，如右图b所示。加工中途不得更换或拆卸锥堵心轴。4.1.2 4.1.2 传动轴加工工艺及其分析传动轴加工工艺及其分析18细长轴加工细长轴加工长径比20的轴为细长轴，由于刚性差,切削时间长,刀具磨损量大, 难保证加工精度和表面质量。措施有： (1) 采用一头夹和一头顶的装夹，卡爪垫钢丝，尾座顶尖采用弹性活顶尖,补偿工件的热变形，如图， 细长轴和丝杠加工细长轴和丝杠加工19(2)采用跟刀架，提高工件刚性,防止工件弯曲，抵消径向切削分力,减少振动。 使用跟刀架必须注意仔细调整,保证跟刀架的支承爪与工件表面保持良好的接触,跟刀架中心高与机床顶尖中心须保持一致,若跟刀架的支承爪在加工中磨

11、损,则应及时调整。(3)采用反向进给。车削由车头向尾座进行，如图。刀具的轴向力朝向尾座,工件已加工部位受拉伸,未加工部分的轴向变形由尾座弹性顶尖补偿。 细长轴和丝杠加工细长轴和丝杠加工20丝杠加工丝杠加工(1)丝杠的长径比为2050,刚性很差。其结构形状较复杂,，加工过程中易变形。按JB2884-81规定,丝杠及螺母的精度根据使用要求分为六级:4、5、6、7、8、9(精度依次降低)。各级精度的丝杠,除规定有螺纹大径、中径和小径的公差外,还规定了螺距公差、牙形半角的极限偏差、表面粗糙度、全长中径尺寸变动量的公差、中径跳动公差等。 细长轴和丝杠加工细长轴和丝杠加工(2) 丝杠材料。1、不淬硬丝杠4

12、5、Y40Mn、T10A、T12A；调质。2、淬硬丝杠9Mn2V、CrWMn、GCr15、GCr15SiMn，硬度为 HRC5862，耐磨性好。调质+表面淬火。21图4-9卧式车床母丝杠零件简图 4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点22图4-10万能螺纹磨床丝杠零件简图 4.1.4 其它轴类零件的加工工艺特点其它轴类零件的加工工艺特点23丝杠工艺过程丝杠工艺过程 24车床附件及其使用方法车床附件及其使用方法1.用四爪卡盘安装工件用四爪卡盘安装工件 四个爪的螺杆独立。能装夹方形、长方形、偏心等复杂零件，夹紧力大，不能自动定心，须用划针或百分表找正主轴中心，如图b为用百

13、分表找正外圆。252.用顶尖安装工件用顶尖安装工件长径比大于5则需用顶尖。同轴度要求高且需要调头加工的轴件，用双顶尖，如图2，前顶尖为普通顶尖，插在主轴孔内，随主轴转动，后顶尖为活顶尖插在尾架套筒内。工件通过拨盘和卡箍（鸡心夹头）随主轴一起转动。拨盘上有内螺纹拧在主轴的外螺纹上。263.用心轴安装工件用心轴安装工件1 、配合为H7/h6、H7/g6的间隙配合，间隙较大，同轴度0.02左右。2 、为消除间隙，提高定位精度（0.0050.01），心轴可以做成1/1001/1000的 微锥度，工件楔紧在心轴上。3 、工件直径小时，可采用锥度心轴（锥度1：10001：5000）。工件压入、靠摩擦力与心

14、轴固紧，对中准确、加工精度很高。274.中心架和跟刀架的使用中心架和跟刀架的使用工件长径比大于25时（双顶尖），需要用跟刀架或中心架来支承工件。285.用花盘、弯板、压板、螺栓安装工件用花盘、弯板、压板、螺栓安装工件29磨削烧伤的判断磨削烧伤的判断观色法：观色法：工件磨削表面随磨削区温度的升高，氧化膜颜色会依序出现白、黄（400500C）、褐、紫（800900C）、蓝、青等回火色，颜色越深烧伤越严重。酸洗法：酸洗法：不同的材料和金相组织对酸的反应不同，酸洗后会有不同的颜色，可根据材料查磨削烧伤颜色表确定。硬车（以车代磨）硬车（以车代磨）20世纪90年代前，淬火后只能采用磨削工艺，车削只能加工硬度不大于 HRC55的工件。随着高硬度刀具和相关机床的发展，在淬硬钢车削中利用PCBN、陶瓷和或新型硬质合金刀具，质量达到精磨水平，加工硬度达到HRC68，是代替磨削的经济性加工工艺。 作业 2014.5.4一、一、按表按表6-1 的做法，编制的做法，编制P263、习题、习题6-17、图、图6-96车床尾座套车床尾座套 筒的工艺过程（作出工艺简图）。筒的工艺过程（作出工艺简图）。 中心孔锥堵定位见中心孔锥堵定位见 图图6-3。 二、做出外园二、做出外园 的的 的的 工序尺寸及公差表（见表工序尺寸及公差表（见表3-9），）， 注意注意: