第六章 典型零件加工工艺 轴

1机械制造工艺学第四章典型零件加工4.1轴类零件的加工24.1.1轴类零件加工概述

轴类零件的功用与结构特点

功用——支承传动件、传递扭矩或运动、承受载荷，一定的回转精度

结构——回转体零件，长度大于直径组成：圆柱面、圆锥面、端面、沟槽、圆弧、螺纹、键槽、花键、其他表面（如横向孔等)

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）图4-1所示。

刚性轴（L/d≤12）挠性轴（L/d＞12）

3图4-1轴的种类

4.1.1轴类零件加工概述4

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，包括配合轴颈(齿轮、联轴节)和支承轴颈(轴承)。根据零件的使用性能要求，其主要技术要求有：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1/2，1/4

。4.1.1轴类零件加工概述其他技术要求：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Q235Ａ，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轴类零件加工概述6

轴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轴类零件加工概述7

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，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，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轴类零件加工概述8

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)，渗氮之前需进行调质和低温时效处理。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0.8～0.10mm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轴类零件加工概述94.1.2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传动轴加工工艺及其分析111．传动轴工艺分析1)传动轴的主要表面及其技术要求①轴颈M、N、P、Q：IT6;Ra0.8m

；P,Q对M,N轴线径

向圆跳动公差为0.02mm。②轴肩G、H、I：Ra0.8m

；均对M,N轴线端面圆跳动

公差为0.02mm。③螺纹M24×1-6g：6级精度。④键槽8和12：IT9；侧面Ra3.2m

；⑤材料40Cr，调质220～240HBS。4.1.2传动轴加工工艺及其分析122)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（Ra0.8µm），最终加工应采用磨削。其加工方案：①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。②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。③两段螺纹在半精车阶段车出。④两个键槽在磨削之前铣出。⑤毛坯选用Ø60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4.1.2传动轴加工工艺及其分析134.1.2传动轴加工工艺及其分析表4-2144.1.2传动轴加工工艺及其分析154.1.2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，最常用的是两中心孔，符合基准重合原则。

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。4.1.2传动轴加工工艺及其分析

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：①通孔直径较小时，可直接在孔口作2×60º的内锥面来代替中心孔；②当轴有圆柱孔时，可采用右图a所示的锥堵，取1∶500锥度；③通孔的锥度较大时，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传动轴加工工艺及其分析18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20丝杠加工

(1)丝杠的长径比为20～50,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(2)丝杠材料。1、不淬硬丝杠——45、Y40Mn、T10A、T12A；调质。2、淬硬丝杠——9Mn2V、CrWMn、GCr15、GCr15SiMn，硬度为HRC58～62，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23丝杠工艺过程

24车床附件及其使用方法1.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为用百分表找正外圆。252.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（0.005~0.01），心轴可以做成1/100~1/1000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1：1000～1：5000）。工件压入、靠摩擦力与心轴固紧，对中准确、加工精度很高。274.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29磨削烧伤的判断观色法：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（400～500°C）、褐、紫（800～900°C）、蓝、青等回火色，颜色越深烧伤越严重。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）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。

30作业2014.5.4一、按表6-1的做法，编制P263、习题6-17、图6-96车床尾座套

筒的工艺过程（作出工艺简图）。中心孔锥堵定位见图6-3。

二、做出外园Φ的的工序尺寸及公差表（见表3-9），

注意:粗加工IT12、,半精加工IT9、，精加工IT7、，磨加工IT6、。

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