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第二节 轴类零件的工艺路线实例一、材料选择轴类零件常用的材料为锻造或轧制的碳素钢或合金钢。轴类零件之所以选用碳素钢和合金钢制造，是因为轴属于较为重要、较为精密的零件。它本身要求足够的强度和刚度（包括变形刚度和接触刚度），足够精确的尺寸和较高的表面粗糙度，与滑动轴承配合处的轴颈表面还应有高的硬度。因而材料应具有优良的综合机械性能。而碳素钢和合金钢则能满足这些要求。尤其是碳素钢，因其价格低廉，锻造工艺性能良好，对应力集中没有合金钢敏感，所以应用尤为广泛。近年来，采用球墨铸铁或合金铸铁制造形状复杂的轴已获得很大的成功。估计随着铸铁质量的进一步提高，“以铁代钢”将取得更加飞速的发展。在选择轴的材料时，对载荷不大或不太重要的场合，可用Q235A、Q255A钢；对载荷较大，较为重要的场合，以45钢最为常用；重载，且轴的尺寸和重量受到限制时，或轴的工作条件恶劣时，则采用合金钢，如此40Cr、38CrMoAl等。根据上述分析，本传动轴以选45号钢为宜。二、毛坯的选择该轴尺寸不大，但最大直径与最小直径的差值较大，因此不宜选择圆钢毛坯，应选择锻造毛坯。考虑到轴的尺寸和重量采用模型锻造是可行的。若批量较大，应选择模型锻造。若批量较小，则应采用自由锻造。三、工艺路线的拟定在拟定工艺路线之前，先分析轴的结构和精度要求。从结构上分析，轴由七段圆柱组成，上面有两个键槽和两个中心孔（其中一个中心孔带螺孔，以便安装轴端挡圈）。从精度和粗糙度分析，有四段圆柱要求达到IT6级精度，其中安装联轴器的 55段和要安装齿轮的80段两段要求粗糙度在1.6以下，安装轴承的65两段要求粗糙度在0.8以下。以上四段圆柱之间又要求有较高的位置精度。根据该轴主要由圆柱构成和多数段均要求较高的加工精度和较小的粗糙度这一特点，在拟定工艺路线时，应以外圆表面的加工贯穿始终，将全轴的加工分成粗、半精和精加工三个阶段，而将键槽和螺纹的加工穿插于各加工阶段中。至于中心孔，其作用是为加工时提供安装定位基准。根据“基准先行”的原则，应该在一开始就将其加工出来。现将大批量生产时，该轴的主要加工工艺路线安排如表32-1所示，以供参考。 表32-1 减速器传动轴的主要加工工艺路线工序号工序名称工序内容定位与夹紧1锻锻造毛坯（模型锻造）2热处理退火3铣、钻铣端面，钻中心孔外圆面4粗车粗车各段外圆中心孔、鸡心夹头5热处理调质6半精车半精车各段外圆及端面、倒角中心孔、鸡心夹头7研研中心孔外圆8精车精车、两段至要求中心孔、鸡心夹头9立铣铣两处键槽外圆10精磨精磨两段至要求中心孔、鸡心夹头11钻钻左端螺纹孔外圆热处理（调质）安排在粗加工之后，是为给热处理提供平整光滑的表面，以保证热处理的质量。安排在半精加工之前（有时也安排在精加工之前），是为了通过半精加工（或精加工）修正热处理产生的变形。在精车后铣键槽，易保证键槽深度，同时可防止精车时产生断续切削以影响精车质量。左端螺纹孔放在精磨后加工，可防止加工螺纹孔时破坏中心孔精度，从而影响精磨质量。 轴类零件加工工艺一、轴类零件的功用、结构特点及技术要求 轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，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。根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。 轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。 轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项： (一)尺寸精度 起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT5IT7）。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6IT9）。 (二)几何形状精度 轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。 (三)相互位置精度 轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.010.03mm，高精度轴（如主轴）通常为0.0010.005mm。 (四)表面粗糙度 一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.50.63m，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.630.16m。 二、轴类零件的毛坯和材料 (一)轴类零件的毛坯 轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。 根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。 (二)轴类零件的材料 轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。 45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达4552HRC。 40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。 轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达5058HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能