轴类零件加工及工艺设计

1、轴类零件加工及工艺设计轴类零件加工工艺 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，苴长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱而、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，它们的精度和表而 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泄，通常有以下几项：（一）尺寸精度起支承作用的轴颈为了确

2、泄轴的位垃，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（IT6-IT9） o（二）几何形状精度轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥而、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X围内。对精度要求较髙的内外圆表而，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宜和功用决立的。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0.01-0.03mm,高精度轴（如 主轴）通常为0.0010.005

3、mm。（四）表而粗糙度一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.50.63pm,与轴承相配合的支承轴径的 表面粗糙度为Ra0.630.16pm.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

4、用不同的热处理规X （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，而且能获得较髙的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表而硬度可达4552HRC。40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较髙的轴类零件，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,经调质和表而髙频淬火后，表而硬度可达5058HRC, 并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较髙精度的轴。将密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标锂床主轴）可选用38CrMoAIA氮化钢。这种 钢经调质和表面氮化后，不仅

5、能获得很鬲的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击 韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。摘自JXCAD第三十讲轴类零件加工工艺传动轴机械加工工艺实例轴类零件是常见的典型零件之一。按轴类零件结构形式不同，一般可分为光轴、阶梯轴 和异形轴三类：或分为实心轴、空心轴等。它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件, 以传递转矩或运动。台阶轴的加工工艺较为典型，反映了轴类零件加工的大部分内容与基本规律。下而就以减速 箱中的传动轴为例，介绍一般台阶轴的加工工艺。1. 零件图样分析1.图A-1传动轴图A-1所示零件是减速器中的传动轴。它属于台阶轴类零件，由圆柱而、轴肩、螺纹、 螺

6、尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一般用来确左安装在轴上零件的轴向位巻，各 坏槽的作用是使零件装配时有一个正确的位巻，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便: 键槽用于安装键，以传递转矩；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。根据工作性能与条件，该传动轴图样(图A-1)规泄了主要轴颈M, N,外圆P、Q以及轴 肩G、H、I有较高的尺寸、位置精度和较小的表而粗糙度值，并有热处理要求。这些技术 要求必须在加工中给予保证。因此，该传动轴的关键工序是轴颈M、N和外圆P、Q的加工。2. 确定毛坯该传动轴材料为45钢，因英属于一般传动轴，故选45钢可满足苴要求。本例传动轴属于中、小传动轴，并且各外圆直径尺

7、寸相差不大，故选择eeomm的热轧 圆钢作毛坯。3. 确宦主要表而的加工方法传动轴大都是回转表而，主要采用车削与外圆磨削成形。由于该传动轴的主要表而M、N、 P、Q的公差等级(IT6)较髙，表而粗糙度Ra值(Ra=0.8 um)较小，故车削后还需磨削。外 圆表而的加工方案(参考表A-3)可为：粗车半精车T磨削。4确左定位基准合理地选择世位基准，对于保证零件的尺寸和位宜精度有着决立性的作用。由于该传动 轴的几个主要配合表面（Q、P、N、M）及轴肩而（H、G）对基准轴线A-B均有径向圆跳动和端 而圆跳动的要求，它又是实心轴，所以应选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以 保证零件的技术要求。粗

8、基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自左心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯 外圆，车端而、钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应 该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端而，钻中心孔，车岀一端外圆：然后以已车过的外圆 作基准，用三爪自左心卡盘装夹（有时在上工步已车外圆处搭中心架），车另一端面，钻中心 孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。5. 划分阶段对精度要求较高的零件，其粗、精加工应分开，以保证零件的质量。该传动轴加工划分为三个阶段：粗车（粗车外圆、钻中心孔等），半精车（半精车各处外圆、 台阶和修研中心孔及次要表而等），粗、精磨（粗、精磨各处外圆）。各阶段划分大致

9、以热处理 为界。6. 热处理工序安排轴的热处理要根摇其材料和使用要求确左。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，并安排在粗车各外圆之后，半精车各外圆之前。综合上述分析，传动轴的工艺路线如下：下料车两端而，钻中心孔T粗车各外圆T调质T修研中心孔-半精车各外圆，车槽， 倒角-车螺纹-划键槽加工线- 铳键槽T修研中心孔- 磨削T检验。7. 加工尺寸和切削用量传动轴磨削余量可取0.5mm,半精车余量可选用1.5mm0加工尺寸可由此而泄，见该轴 加工工艺卡的工序内容。车削用量的选择，单件、小批疑生产时，可根据加工情况由工人确左；一般可由机械 加工工艺手册或切削用量手册中选取。8.

10、 拟泄工艺过程定位精基准而中心孔应在粗加工之前加工，任调质之后和磨削之前各需安排一次修研中 心孔的工序。调质之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化皮，磨削之前修研中心 孔是为提高定位精基准而的精度和减小锥面的表而粗糙度值。拟定传动轴的工艺过程时，在 考虑主要表而加工的同时，还要考虑次要表面的加工。在半精加工44rnm及M 24mm外圆时，应车到图样规左的尺寸，冋时加工出各退刀槽、倒角和螺纹：三个键槽应在 半精车后以及磨削之前铳削加工出来，这样可保证铳键槽时有较精确的肚位基准，又可避免 在精磨后铳键槽时破坏已精加工的外圆表面。在拟定工艺过程时，应考虑检验工序的安排、检查项目及检验方法的确疋

11、。综上所述，所确泄的该传动轴加工工艺过程见表A-1.表A-1台职院机电系零件划称毛坯种类圆传动轴机械加工工艺卡机械加工工艺卡产品名称 传动轴共1页第1页C60mmx265mm具序号工种工步工序内容设备工钢材料牌号45钢毛坯尺寸夹具刃具屋具1 下料C60mmx265mm2车三爪自左心卡盘夹持工件毛坯外圆车床I 车端而见平 061402钻中心孔中心钻C2mm用尾座顶尖顶住中心孔3 粗车C46mm外圆至Z 48mm,长118mm4 粗车C35mm外圆至C37mm,长66mm5 粗车M24mm外圆至C26mm,长14mm 调头，三爪自泄心卡盘夹持C48mm处 （C44mm 外圆）6 车另一端而，保证总

12、长250 mm7钻中心孔用尾座顶尖顶住中心孔8 粗车e 52mm外圆至C 54mmA 粗车C35mm外圆至C37mm,长A3mm10 粗车C30mm外圆至a 32mm,长36mmII 粗车 M24mm 外圆至 Z：26mm.长 16mm12 检验3 热调质处理220-240HBS4钳修研两端中心孔车床5车双顶尖装夹车床1 半精车Z 46mm外圆至C46.5mm,长120mm2 半精车a 35mm外圆至e35.5mm,长68mm3 半精车 M24mm 外圆至C24-0.1-0.2 mm,长 16mm4 半精车23mmx0.5mm环槽5 半精车3mmxl.5mm环槽6 倒外角1mmx45l3处 调

13、头，双顶尖装夹7 半精车C35mm外圆至C 35.5mm,长A5mm8 半精车e30mm外圆至C 35.5mm长38mm9 半精 M24mm 外圆至C24-0.1 -0.2 mm mm,长 18mm10 半精车c 44mm至尺寸，长4mm11 车23 mmx0.5mm环槽12 车 3mmxl.5mm 环槽13 倒外角Immx45, 4处14检验6车 双顶尖装夹1 车M24mmxl.5mm6g至尺寸 车床 调头，双顶尖装夹2 车 M24mmxl.5mm6g 至尺寸3检验7钳划两个键槽及一个止动垫圈槽加工线8铳用V形虎钳装夹，按线找正1 铳键槽12mmx36mm.保证尺寸4141.25mm 立铳2

14、 铳键槽8mmxl6mmt保证尺寸2626.25mm3 铳止动垫圈槽6mmxl6mm,保证20.5mm至尺寸 4检验9钳修研两端中心孔车床10 磨1磨外圆C350.008mm至尺寸 外圆磨床2 磨轴肩而I3 磨外圆C300.0065mm至尺寸4磨轴肩而H调头，双顶尖装夹5磨外圆P至尺寸6 磨轴肩面G7磨外圆N至尺寸8磨轴肩而F9检验9. 传动轴机械加工工艺过程工序简图为了表达淸楚各工序的内容及要求，其传动轴加工工艺过程的工序简图见表A-2 表A-2传动轴加工工序简图制作、维护：XX职业技术学院用L电工程学院.HWY.欢迎多提宝贵意见 联系：(665695)电子信箱:sxhzhwy163.1.1

15、夹具的特点在机床上加工工件时，我们可以看到两种不同的情况:一种是用划针或指示表等量具,按工件 的某一表而，或者按工件表而上所划的线进行找正，使工件在机床上处于所需要的正确位置， 然后夹紧工件进行加工;另一种是把工件安装字夹具上进行加工。为了在工件的某一部位上 加工出符合规左技术要求的表而，一般都按工件的结构形状，加工方法和生产批量的不同，采 用各种不同的装置将工件准确，方便的而可靠地安装在机床上,然后进行加工这种用来安装 的工件以确泄工件与切削刀具的相对位置并将工件夹紧的装宜称为机床夹具”。在实际的生 产中，例如活塞，连杆的生产线上，几乎每道工序中都采用了夹具。十分明显，如果不采用夹具, 不但

16、工件的加工精度难以保证，而且加工生产率也会大大降低,有时甚至会造成无法加工的 情况。除了机床加工时需要使用夹具外，有时在检验，装配等的工序中也要用到夹具，因之在这 种场合中用到的夹具可分别称为检验夹具和装配夹具”。机床夹具通常是指装夹工件用的装苣:至于装夹齐种刀具用的装宜，则一般称为辅助工具”。 辅助工具有时也广义地包括在机床夹具的X朗内。按照机床夹具的应用X用,一般可分为通 用夹具，专用夹具和可调整式夹具等。通用夹具是在普通机床上一般都附有通用夹具，如车床上的卡盘,铳床上的回转工作台，分度 头，顶尖座等。它们都一标准化了，具有一左的通用性，可以用来安装一立形状尺寸X用内的各 种工件而不需要进

17、行特殊的调整。但是,在实际生产中，通用夹具常常不能够满足各种零件加 工的需要;或者因为生产率低而必须把通用夹具进行适当的改进;或者由于工件的形状，加工 的要求等的不同须专门设计制造一种专用夹具，以解决生产实际的需要。专用夹具是为了适应某一工件的某一工序加工的要求而专门设计制造的，其功用主要有下列 几个方而:1.保证工件被加工表面的位置精度，例如与苴他表而间的距离精度，平行度,同轴度 等。对于外行比较复杂,位苣精度要求比较髙的工件，使用通用夹具进行加工往往难以达到精 度要求。2缩短了工序时间，从而提髙了劳动生产率。进行某一工序所需要的时间，其中主要 包括加工工件所需要的机动时间和装卸工件等所需要

18、的辅助时间两部分。采用专用夹具后， 安装工件和转换工位的工作都可以大为简化,不再需要画线和找正，缩短了工序的辅助时间 并且节省了画线这个工序，从而提高了劳动生产率在生产中由于采用了多工件平行加工的 夹具，使同时加工的几个工件的机动时间将与加工一个工件的机动时间相同。采用回转式多 工位连续加工夹具，可以在进行切削加工某个工件的同时，进行貝它工件的装卸工作，从而使 辅助时间与机动时间相重合。总之，随着专用夹具的采用和进一步改善,可以有效地缩短工序 时间,满足生产不断发展的需要。3.采用专用夹具还能扩大机床的工艺X用。例如在普通车 床上附加镇模夹具后，便可以代替镇床工作;装上专用夹具后可以车削成型表

19、而等，以充分发 挥通用机床的作用。4.减轻劳动强度，保障安全生产。根据生产需要,采用一些气动，液压或其 它机械化,自动化程度较高的专用夹具，对于减轻工人的劳动强度，保障生产安全和产品的稳 质高产都有很大作用。加工大型工件时,例如加工车床床身上，下两面上的螺孔,需要把床身工 件翻转几次进行加工，劳动强度大而且不安全。采用电动回转式钻床家具后，就能够达到提高 生产效率,减轻劳动强度，保障生产安全的目的。专用夹具在生产上起着很大的作用，那么是不是在任何场合都要设il和采用呢!这个问题就 是具体问题具体的分析。上而说的关于专用夹具在生产中的作用，只是事物的一个方面。另 一方面，由于夹具的设计，制适和所

20、用的材料等须消耗一左的费用，增加了产品的成本。因之， 在什么情况下采用什么样的夹具才是经济合算的，这是一个大问题，特別对于重大的,设计制 造工作疑大的专用夹具需与工人师傅等三结合共同研究解决。事物总是一分为二的，专用夹 具也存在缺点，即专用夹具的专用性和产品多样性的矛盾。由于专用夹具只适用于一个工件 加工的某一个工序，因而随着产品品种的不断增多,夹具数量也不断上升，造成存放和管理上 的困难;而当某产品不再进行生产时，原来的夹具一般都无法重新利用，造成浪费同时，专用夹 具的设计生产时间周期长，与生产的迅速发展也有矛盾。但是在当前成批生产的机械工厂中, 多数还是采用通用机床加上专用夹具进行工件的机

21、械加工。可调整夹具是为了扩大夹具的使用X I札弥补专用夹具只适用与一个工件的某一特定工序的 缺点，正在逐步推广使用可调整式的夹具。可调整式夹具一般可分为标准化夹具，成组夹具和 组合夹具等。1.标准化夹具:标准化夹具就是利用本厂已规格化了的部分或全部标准零件装 配成的专用夹具。专用夹具中的大件，如夹具体,以及泄位元件，夹紧件和机械夹紧用的气缸部 件等，经过标准化，尺寸规格化后有利于工厂成批准备配件，成批加工，这样可使夹具的设il，制 造工作加快，节省费用。另外，当产品更改，夹具不再使用时可以拆开，把标准零件保存起来，备 以后使用。2.成组夹具:多品种，小批量生产的机械加工车间中,往往可以采用成组

22、加工法。采 用成组加工法，是把多种产品的零件按加工所用的机床和刀具，夹具等工艺装备的共性分组， 同一组的零件能在同一台机床上用共同的工艺装备和调整方法进行加工。例如分成轴类，套 类，盘类，齿轮，杠杆，支架类等各种零件。成组夹具就是根据一组安装方法相类似的零件而设 计的，只要稍作调整或更换夹具上的某些左位，夹紧件，就可以从加工某一工件转为加工另一 工件。3.组合夹具:组合夹具是有一套专门设计制造，便于组装和拆卸的有各种不同的形状，不 同尺寸规格并且有完全互换性和耐磨性的标准元件和合件所组成。利用这些元件和合件，根 拯加工工件的需要可以组装成车，磨僦，刨，钻傩等工序用的各种不同的机床夹具。夹具使用

23、 完毕，可以方便的拆开，洗净元件存放起来，留待以后组装新夹具时再用。因之组合夹具是具有 高度标准化和系列化元件的新型工艺装备。关于组合夹具的问题，其设计原理基本相同。 在实际生产中应用的夹具很多，分类方法也有很多种。通常还可按使用夹具的工序不同分为 车床夹具，铳床夹具等;还可以根据在机床上运动的特点归并成以下几类,（1）车床类夹具: 包括车床，内外圆磨床，螺纹磨床用夹具，其特点是夹具与工件一起作旋转运动。（2）铳床类夹 具:包括铳床，刨床，平而磨床等机床用夹具，其特点是夹具固左字工作台上，只作纵向或横向往 复运动或回转运动。（3）钻，镇床类夹具:用于在钻床上钻，扩，狡等工序或在镇孔工序，其实就

24、是 夹具固定在机床上，刀具通过夹具上的导向装置进行送进运动。上述的各种夹具都是固立在机床上的,但是在自动线加工中，有的夹具带着工件由生产线的 输送装置,挨着每台机床逐步向前输送，这类夹具通常称为随行夹具”。自动线上的随行夹具 除了完成工件的左位，支承和夹紧外,还带着工件沿自动线的加工机床进行左位（相对于每台 机床的刀具位豊），夹紧，待加工完了再自动送至下一台机床加工，以便通过自动线的各台机床, 完成工件的全部工序加工。随行夹具主要适用于采用组合机床自动线加工，但又无良好的输 送基而和定位基而的工件，以便将这种畸形工件先装夹于基而完整的随行夹具上，然后在通 过自动线进行加工。对一些有色金属等软件

25、性材料的工件，虽然具有良好的输送基面，但为了 保护工件的基而不受划伤，有时也采用随行夹具。通用可调夹具，若产品中有若F零件具有相似性，有选用通用可调整夹具的可能，应进一步探 索,应用下而三方而分析判断（1）工件结构要素的相似性,主要是被加工表而形式和部位的相 似，工序内容和技术要求基本相似;能有相似或相同的定位基准和左位方式。（2）有可能采用功 能相同的定位方式和夹紧方式（包括夹紧动力源）。（3）工件尺寸要素相似，如泄位基准和外廓 尺寸的近似程度，看能否使用，可调夹具结构紧凑，布局协调的夹具。综上所述，机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展 的重要工艺措施之一。随着我国机械工业生产的不断发展，机床夹具的改进和创造已成为广 大机械工人和