典型零件加工工艺

第五章典型零件的加工工艺15.1轴类零件的加工一、轴类零件的结构特点和技术要求：①长度大于直径；②加工表面为内外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、沟槽等；③有一定的回转精度。轴类零件的分类：①按其结构形状可分为光轴、阶梯轴、空心轴和异形轴(如曲轴、凸轮轴、偏心轴等)四类。②按轴的长度与直径之比值(长径比)又可分为刚性轴(L/d≤12)和挠性轴(L/d＞12)两类。23（1）尺寸精度和几何形状精度轴类零件的主要表面为轴颈，装配传动零件的称配合轴颈，装配轴承的称支承轴颈。

①轴颈的尺寸精度

通常为IT9～IT6；高精度的轴颈为IT5。

②轴颈的形状精度（圆度、圆柱度）应限制在直径公差范围内，对形状精度要求较高时，则应在零件图样上规定允许的偏差。2．轴类零件的主要技术要术4（2）相互位置精度1）配合轴颈轴线相对支承轴颈轴线的同轴度；2）配合轴颈相对支承轴颈轴线的圆跳动。

普通精度的轴，同轴度误差为0.01～0.03mm，高精度的轴为0.001～0.005mm。3）其他的相互位置精度,如轴肩端面对轴线的垂直度等。（3）表面粗糙度

配合轴颈的表面粗糙度值Ra一般为2.5～0.63µm，支承轴颈的表面粗糙度值Ra一般为0.63～0.16µm。5二、轴类零件的材料和毛坯

1、轴类零件的常用毛坯：

①光轴、直径相差不大的阶梯轴常采用热轧或冷拉的圆棒料；②直径相差较大的阶梯轴和比较重要的轴大都采用锻件。③当轴的结构形状复杂或尺寸较大时，也有采用铸件的。

毛坯锻造自由锻模锻中小批大批大量62、轴类零件的材料：1）一般轴类零件：45钢应用最多，一般须经调质、表面淬火等热处理以获得一定的强度、硬度、韧性和耐磨性。2）中等精度，而转速较高的轴：则可采用40Cr，35SiMn，38SiMnMo等合金结构钢。3）较高精度的轴：轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn等材料，调质和高频淬火后，硬度高，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性，可制造较高精度的轴。4）采用氮化钢38CrMoAl等，经调质和渗氮后，不仅具有良好的耐磨性和抗疲劳性能，其热处理变形也较小。可用精密机床的主轴，如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴。781、定位基准

轴类零件加工时最常用的定位基准是顶尖孔。三、轴类零件加工工艺分析采用两顶尖孔定位基准的好处？基准统一，能在一次安装中加工出各段外圆表面及其端面，保证同轴度和垂直度。夹具简单、加工效率高。9顶尖的实施对于实心轴，粗加工前，先打顶尖孔对于空心轴？通孔径较小时，可直接在孔口倒出宽度不大于2mm的60°锥面代替中心孔；不宜时，采用带有中心孔的锥堵或带锥堵的拉杆心轴。10锥堵应应具有有较高高的精精度；；在使用用过程程中，，应尽尽量减减少锥锥堵的的装拆拆次数数，以以免增增加安安装误误差。。如必必须拆拆卸，，重装装后必必须按按重要要外圆圆进行行找正正和修修磨中中心孔孔。锥堵心轴轴要求两两个锥面面应同轴轴，否则则拧紧螺螺母后会会使工件件变形。。精基准选选择另一一方案，，采用支承承轴颈定定位，可以加加工锥孔孔，两外外支承轴轴径既是是装配基基准又是是各个表表面相互互位置的的设计基基准，符符合基准准重合原原则111．以两两中心孔定定位装夹（顶两头）12一夹一顶顶1314⑶大、重重型轴一夹一托托。15（二）中中心孔的的修研中心孔的的深度：影响定定位轴向向位置；；两中心孔孔同轴度度：影响同同轴度、、影响位位置精度度；中心孔锥锥角和圆圆度误差差：直接反反映到工工件的圆圆度上。。单件小批批生产时时，中心心孔主要要是在卧卧式车床床或钻床床上钻出出，大批大量量生产时时用铣端端面打中中心孔机机床加工工中心孔孔，生产产率高，，保证两两端中心心孔在同同一轴线线，一批批工件两两端中心心孔间距距相等。。16修研中中心孔孔：2）用用铸铁铁顶尖尖研磨磨；修研时时加研研磨剂剂1）用用油石石或橡橡胶砂砂轮研研磨顶顶尖孔孔；油石消消耗量量大，，不适适合大大批量量生产产3）用用硬质质合金金顶尖尖刮研研。生产率率高，，质量量稍差差4）用用中心心孔专专用磨磨床磨磨削。。精度和和效率率都很很高17（三））花键键加工工方法法1.花键的的铣削削加工工单件小小批生生产时时，可可采用用卧式式铣床床、分分度头头与三三面刃刃铣床床加工工。加工方方便，，但加加工质质量较较差，，生产产率低低。产量稍稍大时时，可可采用用花键键滚刀刀在花花键铣铣床上上加工工。加工质质量和和生产产率较较高。。18为提高高花键键轴加加工的的质量量和生生产率率，可可采用用双飞飞刀高高速铣铣花键键。不仅能能保证证键侧侧的精精度和和表面面粗糙糙度，，而且且效率率比一一般铣铣削高高出数数倍。。192.花键的的磨削削加工工小批生生产可可采用用工具具磨床床，或或借用用分度度头在在平面面磨床床上分分两次次磨削削；大量生生产时时使用用花键键磨床床或专专用机机床，，利用用高精精度分分度板板分度度，一一次安安装下下将花花键轴轴磨完完。20(四））轴类类零件件典型型加工工工艺艺路线线毛坯准准备→→正火→加工工端面面和中中心孔孔→粗粗车→→调质→精车车→花花键、、键槽槽、螺螺纹等等加工工→表面淬淬火→修修研顶顶尖孔孔→粗粗磨→→精磨磨。21热处理理工序序的安安排结构尺尺寸不不大的的中碳碳钢普普通轴轴类锻锻件，，一般般在切切削加加工前前进行行调质质热处处理。。对于重重要的的轴类类零件件(如如机床床主轴轴)，，则：：一般在在毛坯坯锻造造后安安排正火处理，，达到到消除除锻造造应力力，改改善切切削性性能的的目的的；粗加工工后安安排调质处理，，以提提高零零件的的综合合力学学性能能，并并作为为需要要表面面淬火火或氮氮化处处理的的零件件的预预备热热处理理；轴上有有相对对运动动的轴轴颈和和经常常拆卸卸的表表面，，需要要进行行表面面淬火火处理理，安安排在在磨削削前。。或在在粗磨磨后、、精磨磨前渗渗氮处处理22四、机机床主主轴加加工工工艺及及其分分析2324（1）零件件分析析对机床床主轴轴的共共同要要求是是必须须满足足机床床的工工作性性能：：即回回转精精度、、刚度度、热热变形形、抗抗振性性、使使用寿寿命等等多方方面的的要求求。车床主主轴是是带有有通孔孔的多多阶台台轴，，普通通精度度等级级，材材料为为45钢。生产类类型为为大批批生产产。251）主主要表表面及及其精精度要要求①支承承轴颈颈是两个个锥度度为1:12的的圆锥锥面，，分别别与两两个双双列短短圆锥锥轴承承相配配合。。支承轴轴颈是是主轴轴部件件的装装配基基准，，其精精度直直接影影响主主轴部部件的的回转转精度度，尺尺寸精精度一一般为为IT5。主轴两两支承承轴颈颈的圆圆度允允差和和对其其公共共轴线线的斜斜向圆圆跳动动允差差均为为0.005mm，表表面粗粗糙度度Ra值不不大于于0.63µm。26②配合合轴颈颈是与齿齿轮传传动件件连接接的表表面，，共有有ψ80h5、、ψ89f6和和ψ90g5三三段，，前两两段与与齿轮轮分别别采用用键连连接与与花键键连接接，ψ90g5上上齿轮轮空套套，工工作时时两者者有相相对运运动，，因此此该轴轴颈表表面须须淬火火。配合轴轴颈的的尺寸寸精度度为IT6～IT5，表表面粗粗糙度度值Ra不不大于于0.63µm。27③莫氏6号号锥孔用于安装夹夹具或刀具具，是主轴轴的主要工工作表面之之一。其轴线必须须与支承轴轴颈的公共共轴线尽量量重合，否否则将影响响机床精度度，使工件件产生同轴轴度误差对支支承承轴轴颈颈公公共共轴轴线线的的斜斜向向圆圆跳跳动动允允差差在在轴轴端端处处为为0.005mm，，在在离离轴轴端端300mm处处为为0.01mm；；表面面粗粗糙糙度度值值不不大大于于0.63µµm。。该锥锥孔孔因因工工作作中中经经常常装装卸卸夹夹具具，，表表面面须须淬淬火火以以提提高高其其耐耐磨磨性性。。28④轴轴端端短短圆圆锥锥是安安装装通通用用夹夹具具卡卡盘盘或或拨拨盘盘的的定定位位面面，，锥锥角角(锥锥度度1:4)。。保证证锥锥面面与与支支承承轴轴颈颈公公共共轴轴线线尽尽量量同同轴轴，，端端面面与与支支承承轴轴颈颈公公共共轴轴线线尽尽量量垂垂直直，，才才能能确确保保卡卡盘盘的的定定心心精精度度此圆圆锥锥面面对对支支承承轴轴颈颈公公共共轴轴线线的的斜斜向向圆圆跳跳动动允允差差为为0.008mm，，表表面面粗粗糙糙度度值值不不大大于于1.25µm，，须须表表面面淬淬火火。。292））毛毛坯坯选选择择主轴轴是是机机床床的的重重要要零零件件，，其其质质量量直直接接影影响响机机床床的的工工作作精精度度和和使使用用寿寿命命；；结结构构为为多多阶阶梯梯空空心心轴轴，，直直径径差差很很大大(本例例最最大大外外圆圆直直径径ψ195mm，，最最小小外外圆圆直直径径ψ70mm)。从从上上述述两两方方面面考考虑虑，，使使用用锻锻造造毛毛坯坯不不仅仅能能改改善善和和提提高高主主轴轴的的力力学学性性能能，，而而且且可可以以节节省省材材料料和和切切削削工工作作量量，，由由于于属属大大批批生生产产，，因因此此，，采采用用模锻锻毛毛坯坯。。303））定定位位基基准准选选择择主要要定定位位基基准准为为两两端端中中心心孔孔。粗粗车车时时切切削削力力大大，，采采用用““一一夹夹一一顶顶””。。在在通通孔孔加加工工后后，，加加工工外外圆圆表表面面时时使使用用锥锥堵堵。。精精加加工工内内锥锥孔孔时时用用有有较较高高精精度度的的外外圆圆表表面面及及阶阶梯梯端端面面定定位位。。314））主主要要表表面面加加工工方方法法选选择择①支支承承轴轴颈颈、、配配合合轴轴颈颈短短圆圆锥锥：粗粗车车-半半精精车车-粗粗磨磨-精精磨磨。。②莫莫氏氏6号号锥锥孔孔：钻孔孔-车车内内锥锥-粗粗磨磨-精精磨磨。。③其其他他表表面面花键键：：粗铣铣-精精铣铣。。螺纹纹：：车。。5））热热处处理理安安排排①正正火火：毛毛坯坯锻锻造造后后。。②调调质质：粗粗车车后后、、半半精精车车前前。。③表表面面淬淬火火：磨磨削削前前3233粗加加工工半精精加加工工精加加工工用大大的的切切削削用用量量切切除除大大部部分分余余量量，，把把毛毛坯坯加加工工到到接接近近工工件件的的最最终终形形状状和和尺尺寸寸，，只只留留下下少少量量的的加加工工余余量量。。为精加加工做做好准准备，，尤其其为精精加工工做基基面准准备。。对于于一些些要求求不高高的表表面，，如大大端端端面各各孔，，在这这个阶阶段加加工到到图样样规定定的要要求。。把各表表面都都加工工到图图样规规定的的要求求。341、加加工阶阶段划划分整个主主轴的的加工工工艺艺过程程就是是以主要表表面（（支承承轴颈颈、锥锥孔））的粗粗加工工、半半精加加工和和精加加工为为主，适当当插入入其他他表面面的加加工工工序而而组成成的。。加工阶阶段的的划分分起主主导作作用的的是工工件的的精度度要求求。对于一一般精精度的的机床床主轴轴，精磨是是最终终机械械加工工工序序。对精密密机床床的主主轴，，还要增增加光光整加加工阶阶段，以求求获得得更高高的尺尺寸精精度和和更低低的表表面粗粗糙度度。352、定定位基基准的的选择择：用毛坯坯外圆圆表面面作为为粗基基面，，钻中中心孔孔；粗车各各外圆圆表面面和端端面（（一夹夹一顶顶）；；半精车车加工工各外外圆用用两中中心孔孔定位位钻深孔孔采用用前后后外圆圆作定定位基基准（（一夹夹一托托）用外圆圆表面面定位位，半半精加加工大大端锥锥孔和和小端端锥孔孔。精车和和磨削削各外外圆，，统一一用锥锥堵中中心孔孔定位位精磨锥锥孔用用支承承轴颈颈定位位，获获得锥锥孔的的加工工精度度363、工序序顺序安安排考虑虑1）先安排定定位基面面加工2）后安安排其他他表面和和次要表表面的加加工：对对于主轴上的的花键、、键槽、、螺纹等等次要表表面的加加工，通通常安排排在外圆圆精车或或粗磨以以后、精精磨之前前进行，否则会会在外圆圆终加工工时产生生冲击，，不利于于保证加加工质量量和影响响刀具的的寿命，，或者会会破坏主主要表面面已经获获得的精精度3）就基基准统一一而言，，希望始始终以顶顶尖孔定定位，避避免使用用锥堵，，则深孔孔加工应应安排在在最后。。但深孔孔加工是是粗加工工工序，，要切除除大量金金属，加加工过程程中会引引起主轴轴变形，，所以安排在半半精车外外圆之后后深孔加加工出来来。374)因因主轴轴的螺纹纹对支承承轴颈有有一定的的同轴度度要求，，故放在在淬火之之后的精精加工阶阶段进行行，以免免受半精精加工所所产生的的应力以以及热处处理变形形的影响响5)外外圆加加工顺序序安排要要照顾主主轴本身身的刚度度，应先先加工大大直径后后再加工工小直径径，以免免一开始始就降低低主轴刚刚度。38典型零件件机械加加工工艺艺规程示示例一、轴类类零件的的加工过过程1.传动动轴机械械加工工工艺规程程传动轴的的材质为为40Cr，生生产数量量500件。传动轴技技术要求求为：调调质处理理HB220———240，如如图所示示。394041传动轴工工艺规程程卡片424344454647482.中间间轴机械械加工工工艺规程程中间轴的的材料为为45号号钢，生生产批量量为600件，，中间轴轴如图所所示：49中间轴工工艺规程程卡片505152535455轴类零件件的检验验检验项目目1)表表面粗糙糙度；2)尺尺寸精度度；3)相相互位置置精度；；4)表表面几何何形状精精度。5）硬度度检验顺序序尺寸精度度→几何何精度→→位置精精度56检验方法法1)硬度：硬硬度计，，主要配配合表面面的硬度度在热处处理车间间检验2)表面粗糙度度：触针式式表面粗糙糙度轮廓仪仪或样板比比较法3)锥孔：着色色法，专用用锥度量规规涂色检验验，检验锥锥孔跳动之之前进行4)尺寸精度：：常规检验验仪器千分尺检验验轴的直径径；极限卡卡规;杠杆千分尺尺或以块规规为标准进进行比较测测量。长度度尺寸可用用游标卡尺尺，深度游游标卡尺和和深度千分分尺等检验验。575)位置置精度：专专用检验装装置。58★细长轴的的加工方法法：1、采用跟跟刀架，以以提高工件件的刚度。。粗车时，跟跟刀架的支支承块装在在刀尖后面面1—2mm处；精精车时装在在刀尖的前前面，以免免划伤精车车过的表面面。2、改进工工件装夹方方式，一般般采用一夹夹一顶的方方法。一端端车出一个个缩颈。增增加工件柔柔性，消除除了由于坯坯料本身的的弯曲而在在卡盘强制制夹持下轴轴心线威胁胁的影响。。在工件端端部缠绕一一圈直径为为Φ4的钢丝，，3、尾座顶顶尖改为弹弹性顶尖，，避免工件件受热弯曲曲变形；4、采用反向进进给切削，，改变工件件受力方向向，可减少少工件的弯弯曲变形。。595、采用恰恰当的车刀刀可用大主偏偏角车刀，，一般取Kr=75°～93°；同时时采用较大大进给量，，增大轴向向力，减少少径向力。。6．采用无无进给磨削削多次无进给给磨削，直直到火花完完全消失为为止。7．合理存存放零件竖放或垂直直吊直。60二、套筒类类零件加工工61（一）概述述：1、套筒类零零件的结构构特点：功用——支承旋转轴轴，引导刀刀具等结构特点——同轴度较高高的内外回回转面；壁壁薄易变形形；长度大大于直径内孔是套筒筒类零件的的最主要表表面，起导向和和支撑作用用，通常与与旋转轴、、刀具、活活塞等相配配合。外圆是支承承表面，常常以过盈或或过渡配合合同箱体或或机架上的的孔相连接接。623、套筒类类零件的材材料及毛坯坯材料：钢、铸铁、粉末冶金、、铜及其合合金、尼龙龙和工程塑塑料。有的滑动轴轴承用离心心铸造法在在钢或铸铁铁内壁上浇铸巴士合合金材料。毛坯：孔径小的一一般选热轧轧或冷拉棒棒料，也可可以采用实实心铸件。。孔径较大的的采用无缝缝钢管或带带孔空心铸铸件或锻件件。大批量生产产可采用冷冷挤压或粉粉末冶金等等先进毛坯坯制造工艺艺。63精度与表面面粗糙度要要求均较高高。一般为IT7；精密的IT6；表面粗糙度度一般为1.6～0.1μm，油缸0.4～0.2μm。一般尺寸精精度为IT6～IT7；表面粗糙糙度Ra为6.3～0.8μm。一般要求较较高，常为为0.01～0.05mm。（主要表面面是内孔、、外圆以及及端面）机械加工工工艺性：4）端面与轴线线的垂直度度1）内孔2）外圆3）内外圆的同同轴度64外圆表面加加工：车削和磨削削。对于加工精精度要求较较高的孔，，常用的方方案是：钻孔—半精车孔或或镗孔—粗磨孔—精磨孔。若精度要求求不高、但但表面粗糙糙度要求高高时：半精车——精车——滚压。65精基准的选选择(1)以内孔作