带方形槽的阶梯轴零件加工工艺分析.pdfVIP

内燃机与配件 0 引言 在机械装置中 轴类零件不仅仅承担了零件的传动荷 载 更是作为传动扭矩的媒介 进而实现机械装置的连续 运动 在机械运动中 轴类零件的作用至关重要 若轴类零 件的质量不符合相关规范标准 那么极有可能机械运行会 出现异常 甚至损坏到设备 因此 在加工轴类零件时 必 须严格依照相关规范标准进行操作 确保轴类零件的精 度 表面粗糙度等都符合质量标准 2 下面研究一种带有方 形槽的阶梯轴类零件的加工工艺分析 如图 1 所示 该带 方形槽阶梯轴是由棒料经过车削而成的 材料选用 45 钢 1 轴类零件加工的工艺分析 3 轴类零件加工工艺分析包含多个环节 分别是选择毛 坯 分析技术要求 选择定位基准 热处理分析 确定加工 顺序及选择刀具和给定合适的切削用量等 轴类零件毛坯多采用锻件 曲轴类轴件采用球墨铸铁 铸件 一般来说 关于轴类零件轴向的技术要求方面不会 很高 但关于支承部位的轴颈的径向尺寸的要求较高 应 确保其形位精度和精度都符合标准 形位精度主要要求圆 度和圆柱度 而径向尺寸精度等级一般为 IT6 IT8 配合部 位的形位公差要求为同轴度和圆跳动 主要保证配合轴颈 与支承轴颈的同轴度 在选择定位基准时 由于轴上各个 结构表面的同轴度都必须符合一定标准 所以最好将这些 表面的设计基准都定为轴的中心线 因此基本上轴类零件 的定位基准都为轴的中心线 在热处理工序中 零件一般在粗车前采用正火或退火 处理 这样可以起到改善零件金相组织和切削性能 消除 残余内应力的作用 防止零件变形开裂 若某些零件对性 能的要求较高 在粗加工后 精加工前 为提高零件的综合 性能 可进行调质处理 对于互相有相对运动的接触表面 为提高接触表面的耐磨性 需要在精加工前后进行表面淬 火或进行化学热处理 轴类零件的加工顺序要按由粗到精 由远到近的原则 确定 切削用量的控制一般包含进给量 背吃刀量及主轴 转速等因素 在粗车时采用进给量和背吃刀量较大 以减 少进给次数 在精车时采用进给量和背吃刀量较小 以提 高加工精度 方形槽的加工 刀具准备 类似切断刀 刃磨要求 刀具刃磨前刀面 一定要平直 表面粗糙 度值要低 加工方法 根据刀宽度不同 当刀宽度小于 3mm 且槽的精度要求较低时 刀直接磨成需要尺寸 一次进刀 完成 当宽度较大时 需要进行二次或多次加工 当槽的精 度要求较高时 刀具刃磨精度要求要高 需要进行精加工 先粗车两端 最后一刀进给拉平 以保证表面精度 图 1 带方形槽的阶梯轴 30 右端倒角为 1 45 其他端面均为 2 45 1 1 零件分析 图中由 4 个圆柱面和 2 个方形槽组成 其中一个方形 槽宽为 3mm 另外一个方形槽的宽带为 6mm 该零件的结 构较为简单 该零件的加工精度要求较高 加工精度等级 为 IT7 高精度 表面粗糙度精度要求不高 除 36 外圆 没有要求外 其他三个外圆表面粗糙度均为 Ra6 3 36 的 圆柱两端面为 Ra12 5 1 2 毛坯的选择 选择毛坯形状和尺寸总的要求是 减少多余浪费 实 现少屑或无屑加工 因此 毛坯形状要力求接近成品形状 以减少机械加工的劳动量 本文也以常见的轴类零件材质 45 号热轧钢棒料为 原材料 依据阶梯轴的总体尺寸 确定毛坯的尺寸为 选用 为直径 40 长 195mm 1 3 工件的装夹与定位 该零件是一个实心轴 轴的长度为 189mm 因此采用 作者简介 张敬凯 1981 男 辽宁铁岭人 教务处副处长 高级 讲师 研究方向为机械工程 带方形槽的阶梯轴零件加工工艺分析 Analysis of Machining Process of Stair Shaft Parts with Square Groove 张敬凯 ZHANG Jing kai 辽宁工程职业学院 铁岭技师学院 铁岭 112008 摘要 轴类零件是车床加工中常见的零件之一 它主要支承着其它转动件回转并传递扭矩 同时又通过轴承与机器的机架 箱体 连接 1 带有方形槽的阶梯轴零件也是十分常见 分析该类零件的加工工艺有利于提高加工效率 节约加工成本具 本文主要探讨方形 槽的加工方法 结合实际案例分析带有方形槽的阶梯轴零件的加工工艺 Abstract Shaft parts are one of the common parts in lathe processing It mainly supports other rotating parts to turn and transfer torque and is connected to machine frame and box body through bearing It is also very common in the staircase shaft parts with square grooves which can be used to improve the processing efficiency and reduce the tooling cost This paper mainly discusses the machining method of square groove and analyzes the machining process of the stair shaft parts with square groove with the actual case analysis 关键词 方形 阶梯轴 工艺分析 Key words square stair shaft process analysis 68 Internal Combustion Engine Parts 0 引言 逆向工程是一种产品设计技术的再现过程 即针对一 项目标产品进行逆向分析及演绎 从中总结出它的技术规 格 组织结构 功能特性和处理流程等设计方面的特征 再 利用制作技术做出与之有同类功能但不完全一样的产品 逆向工程的流程如图 1 所示 其根本目的是在无法获得某 产品的重要生产信息时 通过成品分析反向推倒出该产品 的设计原理 本文以小铲子模具开发过程为例介绍三坐标 测量技术与 3D 打印技术配合在逆向反求过程中的应用 图 1 逆向工程流程 1 利用三坐标测量仪采集完整的点云数据 三坐标测量仪 即基于一个六面体空间范围 能够表 现几何形状 长度及圆周分度等测量能力的仪器 三坐标 测量机的测量功能主要有尺寸精度测量 定位精度测量 几何精度测量及轮廓精度测量等 已广泛应用于机械 电 子 模具 汽车 航空航天等制造行业 三坐标测量机技术原理 将被测零件置于测量机的测 量范围内 测出该零件表面的点在空间内的三个坐标位置 的数值 将这些数值输入计算机系统 通过计算机拟合形 成曲面 圆锥等测量元素 再通过数学运算得到该零件的 作者简介 李畅 1971 男 河北秦皇岛人 一级实习指导教师 本科 研究方向为数控加工 王继武 1979 男 河北 唐山人 高级讲师 本科学历 硕士学位 研究方向为 数控加工 工件的端面 外圆进行定位 在进行工件装夹时采用三爪 自定心卡盘来实现工件的夹紧 4 1 4 刀具选用 根据零件的结构特征和加工表面特征进行加工刀具 的选用 外形轮廓多为外圆 还有端面 因此 选用 93 外 圆偏刀进行工件的粗车加工和精车加工 完成上述外形加 工 采用宽度为 3mm 的切槽刀进行工件两处槽的加工 选 用 45 车刀进行倒角 1 5 切削用量的确定 粗加工的主要目的是尽快的将工件表面多余的金 属切削掉 留够精车余量 因此 进给量和背吃刀量要大 但主轴转速相对较低 主轴转速选择 800r min 进给量选 为 0 2mm r 背吃刀量确定为 1 5mm 精车主要目的是达到尺寸精度 保证形位公差要 求和表面粗糙度要求 因此 进给量和背吃刀量要小 但 主轴转速相对要高 主轴转速选择 1000r min 进给量选 为 0 1mm r 背吃刀量确定为 0 2mm 1 6 加工工艺分析 根据先粗加工后精加工 由远到近的加工原则进行加 工 首先进行工件的粗加工 先车削工件的端面待端面车 削完成之后 车削工件的外轮廓 先车削工件的右端面 之 后对工件的外轮廓进行粗车加工 预留 0 5mm 的精车余 量 粗加工完毕之后 进行精加工 精加工依然是从右至 左进行加工 4 加工方形槽 要将刀具磨成 3mm 宽 并保证 其精度 最后进行倒角 通过以上分析 该零件加工的加工工序为 装夹外圆表面一端 装夹长度为 70mm 车削工件 的右端面 粗车 36 外圆柱面 保证长度 129mm 粗 车 30 外圆柱面 保证长度 84mm 粗车 26 外圆柱 面 保证长度 26mm 精车 26 外圆柱面 保证长度 26mm 精车 30mm 外圆柱面 保证长度 84mm 精 车 36mm 外圆柱面 保证总长度 129mm 车 6 1 方形 槽 需要分两次进给 最后一刀进给拉平 以保证表面精 度 车 36 30 26 右端面倒角 掉头装夹 36 外圆 表面 保证右端长度大于 75mm 车右端面 保证总长 189mm 11O粗车 26 外圆 保证长度 70mm 12O精车 26 外圆 保证长度 70mm 13O切 3 1 方形槽 14O车 26 36 右 端面倒角 2 结语 本文结合具体的零件 主要针对带沟槽阶梯轴零件加 工工艺进行分析 对其加工路线和加工工序进行了具体的 阐述 加工工艺往往都不是固定的 受工艺装备限制 考虑 问题的侧重点 实际经验等因素的制约 每个人编的工艺 都可能存在个别差异 本工艺也可能存在不妥之处 敬请 提出宝贵意见 望相互学习 共同提高 参考文献 1 张敬凯 试析人为因素对轴类零件加工质量的影响及预防 措施 J 工程技术 2016 01 215 2 郭志刚 试论轴类零件加工工艺 J 科技展望 2015 19 3 方强 典型轴类零件加工工艺分析 J 技术与应用 2014 08 4 姬生峰 带锥面阶梯轴零件加工工艺分析 J 机械工程师 2016 6 利用