模块五典型零件加工工艺制订 课题一传动轴加工工艺制订

1、课题一课题一 传动轴的加工工艺规程的制订传动轴的加工工艺规程的制订机械制造工艺与装备机械制造工艺与装备模块五模块五 典型零件加工典型零件加工【知识点知识点】l轴类零件的功用和种类轴类零件的功用和种类l轴类零件的材料和毛坯轴类零件的材料和毛坯l轴类零件的主要技术要术轴类零件的主要技术要术l轴类零件机械加工的主要工艺问题轴类零件机械加工的主要工艺问题【技能点】【技能点】l轴类零件加工工艺规程的制订轴类零件加工工艺规程的制订图图5-1蜗轮减速器局部装配示意图蜗轮减速器局部装配示意图 图图5-1所示为蜗轮所示为蜗轮蜗杆减速器局部装配蜗杆减速器局部装配示意图。示意图。 图图5-2所示本任务所示本任务加工

2、减速箱传动轴。加工减速箱传动轴。生产批量为小批生产，生产批量为小批生产，材料为材料为45热轧圆钢，热轧圆钢，试制订其加工工艺规试制订其加工工艺规程。程。技术要求1.未注圆角R1 2.调质处理25-28HRC 3.保留中心孔 4.材料45 图5-2 传动轴（任务实施） 轴类零件是机械产品中的重要零件，用来支承零件、传递轴类零件是机械产品中的重要零件，用来支承零件、传递运动和动力。合理选择工件材料和保证轴的加工质量是确保轴运动和动力。合理选择工件材料和保证轴的加工质量是确保轴的工作质量的前提，而正确制定加工工艺过程是保证轴加工质的工作质量的前提，而正确制定加工工艺过程是保证轴加工质量的关键。量的关

3、键。二、任务分析二、任务分析1 1对轴类零件的认识对轴类零件的认识（1 1）轴类零件的功用和分类）轴类零件的功用和分类 1 1） 轴类零件的功用：轴类零件的功用： 支承传动零件（如齿轮、带轮、凸轮等）支承传动零件（如齿轮、带轮、凸轮等） 传递转矩传递转矩 承受载荷承受载荷 保证装在轴上的零件保证装在轴上的零件( (或刀具或刀具) )具有一定的回转精度。具有一定的回转精度。2 2）轴类零件的结构特点：）轴类零件的结构特点：长度大于直径；长度大于直径；加工表面为内外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、沟槽等；加工表面为内外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、沟槽等；有一定的回转精度。有一定的回转精度。3 3）轴类

4、零件的分类：）轴类零件的分类：按其结构形状可分为：光轴、阶台轴、空心轴和异形轴按其结构形状可分为：光轴、阶台轴、空心轴和异形轴(如曲轴、如曲轴、凸轮轴、偏心轴等凸轮轴、偏心轴等)四类。四类。按轴的长度与直径之比值按轴的长度与直径之比值(长径比长径比)又可分为：刚性轴又可分为：刚性轴(L/d12)和和挠性轴挠性轴(L/d12)两类。两类。 图图5-2各种轴类零件的结构形状各种轴类零件的结构形状光轴光轴阶梯轴阶梯轴齿轮轴齿轮轴曲轴曲轴花键轴花键轴软轴软轴凸轮轴凸轮轴输输出出轴轴材料材料热处理方法热处理方法性能性能应用应用中碳钢中碳钢4545钢钢调质、调质、表面淬火表面淬火良好的综合机械性良好的综合

5、机械性能能一般机械一般机械中碳合金钢中碳合金钢（40Cr40Cr，40MnB40MnB等）等）比比4545钢具有更好机钢具有更好机械性能和热处理性械性能和热处理性能能精度和转速要求精度和转速要求较高的轴较高的轴低碳合金钢低碳合金钢（20Cr20Cr，20CrMnTi20CrMnTi等）等）渗碳、淬火、渗碳、淬火、低温回火低温回火心部保持良好的韧心部保持良好的韧性、表面耐磨性好性、表面耐磨性好对高转速、重载对高转速、重载荷条件下工作的荷条件下工作的轴轴氮化钢氮化钢38CrMoAl38CrMoAl调质、渗氮调质、渗氮具有良好的耐磨性具有良好的耐磨性和抗疲劳性和抗疲劳性要求热处理变形要求热处理变形小

6、的精密零件小的精密零件 1 1）轴类零件常用的材料：）轴类零件常用的材料： 光轴、直径相差不大的阶台轴常采用热轧或冷拉的圆光轴、直径相差不大的阶台轴常采用热轧或冷拉的圆 棒料；棒料； 直径相差较大的阶台轴和比较重要的轴大都采用锻件。直径相差较大的阶台轴和比较重要的轴大都采用锻件。 当轴的结构形状复杂或尺寸较大时，也有采用铸件的。当轴的结构形状复杂或尺寸较大时，也有采用铸件的。 （1 1）尺寸精度和几何形状精度）尺寸精度和几何形状精度 轴类零件的主要表面为轴轴类零件的主要表面为轴颈，装配传动零件的称颈，装配传动零件的称配合轴配合轴颈颈，装配轴承的称，装配轴承的称支承轴颈支承轴颈。 通常为通常为I

7、T8IT8IT6IT6； 高精度的轴颈为高精度的轴颈为IT5IT5。 形状精度和位置精度的公差应限制在直径公差范围内，对形形状精度和位置精度的公差应限制在直径公差范围内，对形状精度要求较高时，则应在零件图样上规定允许的偏差。状精度要求较高时，则应在零件图样上规定允许的偏差。 1 1）两支承轴颈这间的）两支承轴颈这间的同轴度要求；同轴度要求； 2 2）配合轴颈相对支承）配合轴颈相对支承轴颈轴线的圆跳动要求。轴颈轴线的圆跳动要求。 普通精度的轴，同轴度普通精度的轴，同轴度误差为误差为0.010.010.03mm0.03mm，高精，高精度的轴为度的轴为0.0010.0010.005 mm0.005

8、mm。 3 3）其他的相互位置精度如轴肩端面对轴线的垂直度要求等。）其他的相互位置精度如轴肩端面对轴线的垂直度要求等。 配合轴颈的表面粗糙度值配合轴颈的表面粗糙度值RaRa一般为一般为1.61.60.8m0.8m； 支承轴颈的表面粗糙度值支承轴颈的表面粗糙度值RaRa一般为一般为0.80.80.4m0.4m。 轴类零件加工时最常用的定位基准是中心孔，其次是外圆表面。轴类零件加工时最常用的定位基准是中心孔，其次是外圆表面。 “ “二顶尖二顶尖”装夹，以装夹，以轴两端的中心孔作精基准轴两端的中心孔作精基准符合基准重合原则和基准符合基准重合原则和基准统一原则，加工后的各外统一原则，加工后的各外圆表面

9、可以获得很高的位圆表面可以获得很高的位置精度。置精度。 粗加工时切削力很大，为提高工艺系统的刚度，常采粗加工时切削力很大，为提高工艺系统的刚度，常采用轴的外圆或外圆与中心孔共同作为定位基准，用轴的外圆或外圆与中心孔共同作为定位基准，“一夹一一夹一顶顶”装夹。装夹。 带通孔的轴加工外圆时，可使用带中心孔带通孔的轴加工外圆时，可使用带中心孔的锥堵或锥套心轴的锥堵或锥套心轴( (图图5-5)5-5)装夹。装夹。 通孔直径较小时，可直接在孔口加工出宽通孔直径较小时，可直接在孔口加工出宽度不大于度不大于2mm2mm的锥面，以代替中心孔。的锥面，以代替中心孔。图图5-6 5-6 两顶尖装夹两顶尖装夹 先粗

10、后精的原则，将粗、精加工分开进行。先粗后精的原则，将粗、精加工分开进行。 轴是回转体，各外圆表面的粗、半精加工一般采用车削，轴是回转体，各外圆表面的粗、半精加工一般采用车削，精加工采用磨削，有些精密轴类零件的轴颈表面还需要进行精加工采用磨削，有些精密轴类零件的轴颈表面还需要进行光整加工。光整加工。 粗加工外圆表面时，应先加工大直径外圆，再加工小直径粗加工外圆表面时，应先加工大直径外圆，再加工小直径外圆，以免因直径差距增大而使小直径处的刚度下降，成为外圆，以免因直径差距增大而使小直径处的刚度下降，成为极易引起弯曲变形和振动的薄弱环节。极易引起弯曲变形和振动的薄弱环节。 轴上的花键、键槽、螺纹等表

11、面的加工，一般都安排在外轴上的花键、键槽、螺纹等表面的加工，一般都安排在外圆半精加工以后、精加工以前进行。圆半精加工以后、精加工以前进行。见图结构尺寸不大或各档轴径相差不大的中碳钢普通轴类锻件，一般在结构尺寸不大或各档轴径相差不大的中碳钢普通轴类锻件，一般在切削加工前进行调质热处理。切削加工前进行调质热处理。 对于重要的轴类零件对于重要的轴类零件( (如机床主轴如机床主轴) )，则：，则： 一般在毛坯锻造后安排一般在毛坯锻造后安排正火处理正火处理，达到消除锻造应力，改善切，达到消除锻造应力，改善切削性能的目的；削性能的目的； 粗加工后安排粗加工后安排调质处理调质处理，以提高零件的综合力学性能，

12、并作为需，以提高零件的综合力学性能，并作为需要表面淬火或氮化处理的零件的预备热处理；要表面淬火或氮化处理的零件的预备热处理； 轴上有相对运动的轴颈和经常拆卸的表面，需要进行表面轴上有相对运动的轴颈和经常拆卸的表面，需要进行表面淬火处淬火处理理，安排在精加工前。，安排在精加工前。 毛坯准备毛坯准备正火正火加工端面和中心孔加工端面和中心孔粗车粗车调质调质半精车半精车花键、键槽、螺纹等加工花键、键槽、螺纹等加工表面淬火表面淬火粗磨粗磨精磨。精磨。机床主轴的加工（动画）机床主轴的检验（动画） 1 1、该零件小批生产。、该零件小批生产。 2 2、属于阶梯轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、属于阶

13、梯轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，越程槽的作用磨削外圆或车螺纹时退刀方便；键槽用轴向位置，越程槽的作用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。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。 3 3、根据工作性能与条件，该传动轴图样规定了主要轴颈、根据工作性能与条件，该传动轴图样规定了主要轴颈MM，N N，外圆外圆P P、Q Q以及轴肩以及轴肩G G、H H、L L有较高的尺寸、位置精度和较小的表有较

14、高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值，并有热处理要求。因此，传动轴的关键工序是轴颈面粗糙度值，并有热处理要求。因此，传动轴的关键工序是轴颈MM、N N和外圆和外圆P P、Q Q的加工。的加工。 该传动轴材料为该传动轴材料为4545钢，因其属于一般传动轴，故钢，因其属于一般传动轴，故选选4545钢可满足其要求。本例传动轴属于中、小传动轴，钢可满足其要求。本例传动轴属于中、小传动轴，并且各外圆直径尺寸相差不大，故选择并且各外圆直径尺寸相差不大，故选择60mm60mm的热轧的热轧圆钢作毛坯。圆钢作毛坯。 该传动轴的几个主要配合表面该传动轴的几个主要配合表面(Q(Q、P P、N N、M)M)及轴肩面

15、及轴肩面(H(H、G)G)对基准轴线对基准轴线A-BA-B均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，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。技术要求。 粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。 但必须注意，一但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔。般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔

16、。 而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；一端外圆； 然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹( (有时在上有时在上工步已车外圆处搭中心架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，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。孔，才能保证两中心孔同轴。 传动轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。由传动轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。由于该传动轴的主要表面于该传动轴的主要表面MM、N N、P P、Q Q

17、的公差等级的公差等级(IT6)(IT6)较高，表面较高，表面粗糙度粗糙度RaRa值值(Ra=0.8 um)(Ra=0.8 um)较小，故车削后还需磨削。较小，故车削后还需磨削。 对精度要求较高的零件，其粗、精加工应分开，以保证零件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。的质量。 该传动轴加工划分为三个阶段：粗车该传动轴加工划分为三个阶段：粗车( (粗车外圆、钻中心孔等粗车外圆、钻中心孔等) )，半精车半精车( (半精车各处外圆、台阶和修研中心孔及次要表面等半精车各处外圆、台阶和修研中心孔及次要表面等) )，粗、，粗、精磨精磨( (粗、精磨各处外圆粗、精磨各处外圆) )。各阶

18、段划分大致以热处理为界。各阶段划分大致以热处理为界。 轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。对于传对于传动轴，正火、调质和表面淬火用得较多。动轴，正火、调质和表面淬火用得较多。该轴要求调质该轴要求调质处理，并安排在粗车各外圆之后，半精车各外圆之前。处理，并安排在粗车各外圆之后，半精车各外圆之前。工序号工序号工种工种工步工步工序内容工序内容加工简图加工简图设备设备1锯锯下料下料602652车车1三爪卡盘夹持工件，三爪卡盘夹持工件，车端面，钻中心孔，车端面，钻中心孔，用尾架顶尖顶住，用尾架顶尖顶住，粗车三个外圆，直粗车三个外圆，直径、长度均留余量径、长度均留余

19、量2mm，倒角，倒角4个个车床车床2调头，三爪卡盘夹调头，三爪卡盘夹持工件另一端，车持工件另一端，车端面总长保持端面总长保持250mm，钻中心孔，钻中心孔，用尾座顶尖顶住，用尾座顶尖顶住，粗车另外四个外圆，粗车另外四个外圆，直径、长度均留余直径、长度均留余量量2mm，倒角，倒角4个。个。工序号工序号工种工种工步工步工序内容工序内容加工简图加工简图设备设备3热热调质处理调质处理2428HRC 4钳钳修研两端中心孔修研两端中心孔车床车床5车车1双顶尖装夹。半精车双顶尖装夹。半精车三个外圆，螺纹大经三个外圆，螺纹大经车到车到24，其余两个，其余两个外圆直径上留余量外圆直径上留余量0.5mm，车槽三个

20、，车槽三个，倒角三个倒角三个车床车床2调头，双顶尖装夹。调头，双顶尖装夹。半精车余下的五个外半精车余下的五个外圆，圆，44及及52外圆车外圆车到图纸规定的尺寸，到图纸规定的尺寸，螺螺 纹纹 大经车到大经车到24，其余两个外圆上留余其余两个外圆上留余量量0.5mm，L车槽三车槽三个，倒角四个个，倒角四个 车床车床（续上页）（续上页）工序号工序号工种工种工步工步工序内容工序内容加工简图加工简图设备设备6 车车 双顶尖装夹。车一端双顶尖装夹。车一端螺纹螺纹M241.5，调头，调头，车另一端螺纹车另一端螺纹M241.57铣铣铣两个键槽及一个止铣两个键槽及一个止动垫圈槽，健槽深度动垫圈槽，健槽深度比图纸规定尺寸多铣比图纸规定尺寸多铣0.25mm，作为磨削的，作为磨削的余量余量 车床车床（续上页）（续上页）工序号工序号工种工种工步工步工序内容工序内容加工简图加工简图设备设备8钳钳双顶尖装夹。车一端双顶尖装夹。车一端螺纹螺纹M241.5，调，调头，车另一端螺纹头，车另一端螺纹M241.59磨磨 磨外圆磨外圆Q和和M，并用，并用砂轮端面靠磨砂轮端面靠磨