新典型案例工艺分析

第6章典型零件加工工艺分析6.1轴类零件加工工艺分析6.2盘套类零件加工工艺分析6.3箱体支架类零件加工工艺分析1机械工程学院机械制造基础6.1轴类零件加工工艺分析6.1.1轴类零件的功用、分类及结构特点轴的作用：支承传动件、承受载荷，传递运动和扭矩。结构：一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成

轴的分类：光轴、阶梯轴、空心轴、异形轴（曲轴、凸轮轴、偏心轴等）刚性轴（L/d≤12）挠性轴（L/d＞12）2机械工程学院机械制造基础轴的分类：光轴、阶梯轴、空心轴、异形轴（曲轴、凸轮轴、偏心轴等）刚性轴（L/d≤12）挠性轴（L/d＞12）3机械工程学院机械制造基础曲轴、挠性钢丝轴4机械工程学院机械制造基础减速器中的轴转轴承受弯矩、承受转矩5机械工程学院机械制造基础自行车的前轮轴固定心轴支承转动零件6机械工程学院机械制造基础铁路机车轮轴转动心轴承受弯矩而不传递转矩7机械工程学院机械制造基础汽车中联接变速箱与后桥之间的轴传动轴用于传递转矩而不承受弯矩8机械工程学院机械制造基础6.1.2轴类零件技术条件的分析1、轴的表面粗糙度要求Ra（μm）项目一般要求轴精密轴支承轴颈滑动轴承0.20.1~0.05滚动轴承0.40.4与传动件配合轴颈0.8~0.40.4~0.2重要定位配合面0.8~0.40.4~0.05一般表面6.3~1.63.2~0.89机械工程学院机械制造基础2、尺寸精度一类支承轴颈：用于确定轴的位置并支承轴，通常为IT5～IT7；另一类配合轴颈：为与各类传动件配合的轴颈，通常为IT6~IT9。3、几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。4、相互位置精度包括内、外表面，重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。10机械工程学院机械制造基础6.1.3轴类零件的材料、毛坯和热处理

l

轴类零件的材料及热处理（1）一般轴常用45钢，热处理可根据要求选正火、调质或淬火等；（2）精度和转速较高的轴选中碳合金钢如40Cr、轴承钢如GCr15、弹簧钢如65Mn等，热处理为调质和轴颈高频淬火。（3）高速重载轴采用低碳合金钢如18CrMnTi、20Cr、20Mn2B等，热处理为正火后表面渗碳淬火；也可用38CrMoAl等氮化钢，调质后表面氮化。11机械工程学院机械制造基础l

轴类零件的毛坯（1）热轧/冷拔圆棒料：适用于中、小型强度要求不高的光轴或直径相差不大的轴。（2）锻件：机械强度要求高或直径差别较大的阶段轴、异形轴。（锻造可使金属组织均匀分布，获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。）（3）铸件：大型轴或结构复杂的轴，如铸铁轧辊、球铁曲轴等。12机械工程学院机械制造基础6.1.4轴类零件加工的工艺分析

质量

工艺13机械工程学院机械制造基础

(1)轴类零件加工的工艺路线

1)基本加工路线

外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为四条。

①粗车—半精车—精车

对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。

②粗车—半精车—粗磨—精磨

对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时，其后续工序只能用磨削而采用的加工路线。

14机械工程学院机械制造基础

③粗车—半精车—精车—金刚石车

对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因为有色金属一般比较软，容易堵塞沙粒间的空隙，因此其最终工序多用精车和金刚石车。

④粗车—半精—粗磨—精磨—光整加工

对于黑色金属材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路线。

15机械工程学院机械制造基础序号加工方法经济精度(公差等级)经济粗糙度Ra值/μm使用范围1粗车IT13～IT1150～12.5适用于淬火钢以2粗车-半精车IT10～IT86.3～3.2外的其它金属3粗车-半精车-精车IT8～IT71.6～0.84粗车-半精车-精车-滚压IT8～IT70.2～0.02555粗车-半精车-磨削IT8～IT70.8～0.4主要用于淬火钢,6粗车-半精车-粗磨-精磨IT7～IT60.4～0.1也可用于未淬火钢,7粗车-半精车-粗磨-精磨-超精加工(或轮式超精磨)IT50.1～0.012(或Rz0.1)但不适用于有色金属。8粗车-半精车-精车-精细车(金刚车)T7～IT60.4～0.025用于有色金属9粗车-半精车-粗磨-精磨-超精磨(或镜面磨)IT5以上0.025～0.006(或Rz0.1)极高精度的外圆加10粗车-半精车-粗磨-精磨-研磨IT5以上0.1～0.012(或Rz0.1)工16机械工程学院机械制造基础

（2）典型加工工艺路线

对普通精度的轴类零件加工，其典型的工艺路线如下：

毛坯及其热处理—预加工—车削外圆—铣键槽—（花键槽、沟槽）—热处理—磨削—终检。

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轴类零件的预加工

轴类零件的预加工是指加工的准备工序，即车削外圆之前的工艺。

校直——毛坯在制造、运输和保管过程中，常会发生弯曲变形，为保证加工余量的均匀及装夹可靠，一般冷态下在各种压力机或校值机上进行校直。切断——按所需的长度进行。切端面打顶尖孔——得到定位基准。

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(3)轴类零件加工的定位基准和装夹

零件进行机械加工之前，为了保证加工表面的尺寸精度和相互位置精度的要求，便于合理安排加工顺序，必须正确选择定位基准。这是因为在加工阶段开始，前道工序必须为后续工序提供好定位基准面。所谓的定位基准面，是指加工时，使工件在机床或夹具中占据一正确位置所依据的零件上的点、线、面。19机械工程学院机械制造基础

(3)轴类零件加工的定位基准和装夹

1）以工件的中心孔定位在轴的加工中，零件各外圆表面，锥孔、螺纹表面的同轴度，端面对旋转轴线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，若用两中心孔定位，符合基准重合的原则。中心孔不仅是车削时的定位基准，也是其它加工工序的定位基准和检验基准，又符合基准统一原则。当采用两中心孔定位时，还能够最大限度地在一次装夹中加工出多个外圆和端面。

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2）以外圆和中心孔作为定位基准（一夹一顶）用两中心孔定位虽然定心精度高，但刚性差，尤其是加工较重的工件时不够稳固，切削用量也不能太大。粗加工时，为了提高零件的刚度，可采用轴的外圆表面和一中心孔作为定位基准来加工。这种定位方法能承受较大的切削力矩，是轴类零件最常见的一种定位方法。

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3）以两外圆表面作为定位基准在加工空心轴的内孔时，（例如：机床上莫氏锥度的内孔加工），不能采用中心孔作为定位基准，可用轴的两外圆表面作为定位基准。当工件是机床主轴时，常以两支撑轴颈（装配基准）为定位基准，可保证锥孔相对支撑轴颈的同轴度要求，消除基准不重合而引起的误差。

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4）以带有中心孔的锥堵作为定位基准在加工空心轴的外圆表面时，往往还采用代中心孔的锥堵或锥套心轴作为定位基准。锥堵和锥套心轴上的中心孔即是其本身制造的定位基准，又是空心轴外圆精加工的基准23机械工程学院机械制造基础（4）工艺阶段1）粗加工阶段：加工定位基准，切除大部分余量，发现毛坯缺陷；2）半精加工阶段：完成一般精度表面及螺纹、键槽等表面加工，为轴颈等高精度表面精加工做准备。3）精加工阶段：完成高精度表面加工。特点：先粗后精先主后次先面后孔先基准后其它24机械工程学院机械制造基础外圆表面加工顺序：先加工大直径外圆→再加工小直径外圆。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，通常采用铣削和磨削加工，产量大时常用花键滚刀在花键铣床上加工。以外径定心的花键轴，通常只磨削外径，但如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。轴上的螺纹一般有较高的精度，宜安排在工件局部淬火之后进行，否则淬火后产生的变形会影响螺纹的精度。注意点25机械工程学院机械制造基础（5）轴类零件的热处理1）锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。2）调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。3）表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。4）精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。26机械工程学院机械制造基础案例：某阶梯轴加工工艺分析27机械工程学院机械制造基础⑴阶梯轴的结构分析28机械工程学院机械制造基础⑵阶梯轴的技术要求分析①尺寸精度和形状精度：配合轴颈尺寸公差等级通常为IT8～IT6，该轴配合轴颈两处为IT7；支承轴颈一般为IT7～IT6，精密的为IT5，该轴支承轴颈ø17及ø15为IT6；轴颈的形状精度（圆度、圆柱度）要求限制在直径公差范围之内，要求较高的应标注在零件图上，该轴形状公差均未注出。29机械工程学院机械制造基础②位置精度：配合轴颈对支承轴颈一般有径向圆跳动或同轴度要求，装配定位用的轴肩对支承轴颈一般有端面圆跳动或垂直度要求。径向圆跳动和端面圆跳动公差通常为0.01～0.03㎜，高精度轴为0.001～0.005㎜，该轴有一个同轴度要求，其值为0.032㎜.30机械工程学院机械制造基础③表面粗糙度；轴颈的表面粗糙度值Ra应与尺寸公差等级相适应。公差等级为IT5的Ra值为0.4～0.2µm；公差等级为IT6的Ra值为0.8～0.4µm；公差等级为IT8～IT7的Ra值为0.8～0.6µm。装配定位用的轴肩Ra值通常为1.6～0.8µm。非配合的次要表面Ra值常取6.3µm。该轴的两支承表面及ø22配合表面为0.8µm，ø15配合表面为1.6µm，键槽底孔为6.3µm，其余为12.5µm.31机械工程学院机械制造基础④热处理：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。32机械工程学院机械制造基础⑶阶梯轴的加工工艺过程下料→车两端面，钻中心孔→粗车各外圆→调质→修研中心孔→半精车各外圆，切槽，倒角→车螺纹→划键槽加工线→铣键槽→修研中心孔→磨削→检验。33机械工程学院机械制造基础34机械工程学院机械制造基础35机械工程学院机械制造基础36机械工程学院机械制造基础贵州电子信息职业技术学院机电工程系机械加工工艺过程卡产品型号零件图号共页产品名称零件名称第页材料牌号毛坯种类毛坯尺寸毛坯单件毛重（公斤）工序号工序名称工步号工序、工步内容程序号设备型号工艺装备工艺简图夹具刀具与刀号量具12

3

4

5

6

7

8

37机械工程学院机械制造基础表A-1

传动轴机械加工工艺卡贵电学院机电系产品名称

图

号

零件名称传动轴共1页第1页毛坯种类圆钢材料牌号45钢毛坯尺寸￠60mm×265mm序号工种工步工序内容设备工

具夹具刃具量具1下料

￠60mm×265mm

2车

三爪自定心卡盘夹持工件毛坯外圆

车床

1车端面见平

C6140

2钻中心孔

中心钻￠2mm

用尾座顶尖顶住中心孔

3粗车￠46mm外圆至￠48mm，长118mm

4粗车￠35mm外圆至￠37mm，长66mm

5粗车M24mm外圆至￠26mm，长14mm

调头，三爪自定心卡盘夹持￠48mm处

(￠44mm外圆)

38机械工程学院机械制造基础机床主轴序号工序名称工序内容定位基准及夹紧设备1锻造

2热处理正火

3铣端面，打中心孔

外圆专机4粗车外圆

外圆和顶尖孔普通车床39机械工程学院机械制造基础主轴加工工艺40机械工程学院机械制造基础螺钉加工41机械工程学院机械制造基础6.2盘套类零件加工工艺分析6.2.1概述

盘套类零件有轴系的大部分零件如传动轮、轴承套、轴承端盖、套筒等。42机械工程学院机械制造基础6.2.2盘套类零件的技术条件分析