机械制造工艺学（第二版）课件：轴类零件加工工艺

典型零件加工工艺分析

轴类零件加工工艺

1．掌握轴类零件的加工工艺分析方法

2．掌握轴的加工工艺过程

3．掌握轴类零件加工典型案例学习目标

轴类零件加工工艺

一、轴类零件的功用、结构及技术要求

1.功用

轴类零件是机械加工中经常遇到的典型零件之一。在机械设备中，它主要用于支承传动件和传递扭矩，并保证安装在其上的零件的回转精度。

轴类零件加工工艺2.结构

轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，加工表面通常有内外圆柱面、圆锥面，以及螺纹、花键、键槽、横向孔、沟槽等。一般轴类零件根据结构形式的不同，可分为光轴、阶梯轴、空心轴、异形轴、花键轴、曲轴、凸轮轴等。

轴类零件加工工艺

3.技术要求

（1）加工精度

轴的加工精度主要包括结构要素的尺寸精度、形状精度、位置精度及跳动精度。1）尺寸精度2）形状精度3）位置精度4）跳动精度

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（2）表面粗糙度轴类零件的主要表面粗糙度是根据其运转速度和尺寸精度等级决定的。支承轴颈的表面粗糙度Ra值一般为0.8～0.2μm，配合轴颈的表面粗糙度Ra值一般为3.8～0.8μm。

（3）其他要求

常用的热处理工艺有正火、调质和表面淬火等。

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二、轴类零件的材料及毛坯1．材料

对于不重要的轴，可采用普通碳素结构钢Q235A、Q255A等一般的轴，可采用优质碳素结构钢如35、45、50钢等。对于重要的轴，当精度、转速要求较高时，采用合金结构钢20CrMnTi、40Cr，轴承钢GCr15，弹簧钢65Mn等。

轴类零件加工工艺2．毛坯

对于光轴和直径相差不大的阶梯轴，一般采用圆棒型材作为毛坯。直径相差较大的阶梯轴和比较重要的轴，应采用锻件作毛坯，其中，大批量生产采用模锻；单件小批量生产采用自由锻。对于结构复杂的轴，可采用球墨铸铁件或锻件作为毛坯。

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三、轴类零件的加工工艺分析

1．划分加工阶段

按照先粗后精的原则，将粗、精加工分开进行。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。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。

2．选择定位基准

在轴类零件的加工过程中，常用两中心孔作定位基准。

轴类零件加工工艺如图所示的传动轴为小批量生产，材料选择45钢，淬火硬度40～45HRC。试分析其加工工艺过程。

轴类零件加工工艺

1．结构分析传动轴的主要结构要素有内外圆柱面、螺纹、键槽等，该轴为典型的阶梯轴结构，有两个支承轴颈。

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2．技术要求

两端轴颈的尺寸精度为IT7，表面粗糙度Ra值为0.8μm；用于安装齿轮的轴颈的尺寸精度主IT7，表面粗糙度Ra值为1.6μm；右端轴颈外圆上规定了圆柱度为0.02mm；左端轴颈外圆上规定了圆柱度为0.02mm；轴上各配合面对两端轴颈的公共轴线的径向跳动为0.02mm；可保证齿轮平稳传动。

轴类零件加工工艺

3．材料选取传动轴材料为45钢，选用锻件毛坯。

4．划分加工阶段（1）粗加工阶段：钻中心孔、粗车各处外圆。（2）半精加工阶段：半精车各处外圆、车螺纹、铣键槽等。（3）精加工阶段：修研中心孔，粗、精磨各处外圆。

轴类零件加工工艺5．定位基准选择

传动轴在粗加工时是以外圆表面为定位基准。在半精车加工时采用外圆表面加中心孔作为定位基准（即一夹一顶），如图所示。a）采用限位支撑

b）利用工件台阶限位

轴类零件加工工艺精加工时，采用两个中心孔作为定位基准。1—拨盘2、5—前顶尖3、7—鸡心夹头

4—后顶尖6—卡爪8—工件

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6.热处理工序

由于该轴采用的是锻件毛坯，加工前应安排退火热处理。

最终热处理是淬火后高温回火，该工序应放在半精加工之后，粗精磨之前进行，即在车削螺纹和铣键槽之后进行。

为了保证磨削精度，在淬火后高温回火的热处理之后应安排修研中心孔工序。

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7．传动轴加工工艺

综合上述分析，传动轴的加工工艺为：锻造毛坯—热处理（退火）—粗车—半精车—车螺纹—铣键槽—热处理（淬火加高温回火）—粗磨—精磨。

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8．传动轴的加工工艺过程工序号工序名称工序内容工件装夹加工设备1锻锻造毛坯2热处理退火3车车端面，钻中心孔；车另一端面并取总长140mm，钻中心孔三爪自定心卡盘卧式车床4车（1）粗车一端外圆至φ40mm×77mm、φ22mm×22mm（2）半精车该端外圆至φ38.4mm×76mm、φ20.4mm×23mm（3）切槽3×1.5mm（4）倒角C1一夹一顶装夹卧式车床

轴类零件加工工艺传动轴的加工工艺过程（续表）工序号工序名称工序内容工件装夹加工设备5车掉头（1）粗车外圆至φ22mm×64mm、φ17mm×23mm（2）半精车该端外圆至φ20.4mm×65mm、φ16mm×24mm（3）切槽分别至3×1.5mm（4）倒角C1（5）车螺纹M16一夹一顶安装卧式车床6铣粗、精铣键槽分别至6mm×33mm×29mm一夹一顶安装立式铣床7热处理淬火、回火,达到40～45HRC

轴类零件加工工艺传动轴的加工工艺过程（续表）

工序号工序名称工序内容工件装夹加工设备8钳修研中心孔