第八章 第一节 轴类零件加工工艺

第八章典型零件加工工艺CONTENTS目录123【轴类零件加工工艺】【箱体类零件加工工艺】【连杆加工工艺】01【轴类零件加工工艺】箱体类零件加工工艺一四二三概述轴类零件加工中几个主要问题车床主轴零件加工工艺过程分析轴类零件的检验

一、概述轴类零件是机器中最常见的一类零件。它主要起支承传动件(如齿轮、带轮、离合器等)、传递转矩和承受载荷的作用。轴是旋转体零件,其长度L大于直径d,若L/d≤12,通常称为刚性轴,而L/d>12则成为挠性轴。其加工表面主要由内外圆柱面、内外圆锥面、螺纹、花键及内孔等组成。轴类零件根据其结构的不同可分为光轴、空心轴、半轴、阶梯轴、花键轴、十字轴、偏心轴﹑曲轴及凸轮轴等,如图所示。箱体类零件加工工艺一切零件的技术要求总是根据其功用和工作条件制定的。轴类零件常以某两段外圆表面装配在轴承或基准件上。因此,与轴承孔相配合的两端轴颈是轴类零件的主要表面,一般也是确定各项技术要求的基准。轴类零件的主要技术要求有：

（1）尺寸精度和几何形状精度轴的轴颈是轴类零件的重要表面,它的加工质量好坏直接影响轴工作时的回转精度。轴颈直径的精度根据使用要求通常为IT6,有时可达IT5。轴颈的几何形状精度(圆度、圆柱度)应限制在直径公差之内。精度要求高的轴则应在图上专门标注形状公差。

（2）位置精度配合轴颈(装配传动件的轴颈)与相对支承轴颈(装配轴承的轴颈)的同轴度以及轴颈与支承端面的垂直度通常要求较高。普通精度轴的配合轴颈相对支承轴颈的径向圆跳动一般为0.01～0.03mm,精度高的轴为0.001～0.005mm。端面圆跳动为0.005～0.01mm。（3）表面粗糙度轴类零件的各加工表面均有表面粗糙度的要求。一般来说,支承轴颈的表面粗糙度Ra值要求最严,为Ra0.63～0.16μm,配合轴颈的表面粗糙度值次之,为Ra2.5～0.63μm。箱体类零件加工工艺1.轴类零件的材料轴类零件材料常用45钢;对于中等精度而转速较高的轴,可选用40Cr等合金结构钢;精度较高的轴,可选用轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn等;对形状复杂的轴,可选用球墨铸铁;对于高转速、重载荷条件下工作的轴,选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等合金渗碳钢或38CrMoAl氮化钢。2.轴类零件的毛坯轴类零件最常用的毛坯是圆棒料和锻件;有些大型轴或结构复杂的轴采用铸件。钢料经过加热锻造后,可使金属内部获得纤维组织,杂质的分布也比较均匀,从而获得较高强度和韧性,故一般比较重要的轴,多采用锻件。依据生产批量的大小,毛坯的锻造方式分为自由锻和模锻两种。3.轴类零件的热处理轴类零件的加工性能和使用性能除与所选钢材种类有关外,还与所采用的热处理方法有关。锻造毛坯在加工前,均需安排正火或退火处理(含碳量大于wc=0.7%的碳钢和合金钢),以使钢材内部晶粒细化,消除锻造应力,降低材料硬度,改善切削加工性能。箱体类零件加工工艺二、车床主轴零件加工工艺过程分析(一)主轴的技术条件分析支承轴颈是主轴部件的装配基准,它的制造精度直接影响到主轴部件的回转精度,所以对轴颈提出很高的加工技术要求。主轴莫氏锥孔是用来安装顶尖或工具锥柄的,其锥孔轴线必须与支承轴颈的基准轴线严格同轴,否则会使加工工件产生位置等误差。主轴前端圆锥面和端面是安装卡盘的定位表面,为了保证卡盘的定位精度,这个圆锥面也必须与支承轴颈的轴线同轴,端面与轴线垂直,否则将产生夹具安装误差。主轴上的螺纹是用来固定零件或调整轴承间隙的,当螺纹与支承轴颈的轴线歪斜时,会造成主轴部件上锁紧螺母的端面与轴线不垂直,导致拧紧螺母时使被压紧的轴承环倾斜,严重时还会引起主轴弯曲变形,因此这些次要表面也有相应的加工精度要求。箱体类零件加工工艺二、车床主轴零件加工工艺过程分析(二)车床主轴的加工工艺过程经过对主轴的结构特点与技术要求的分析后,可根据生产批量、设备条件等因素,考虑主轴的工艺过程。箱体类零件加工工艺序号工序名称设备1备料2模锻3热处理4锯头5铣端面钻中心孔中心孔机床6粗车外圆卧式车床7热处理8车大端各部卧式车床二、车床主轴零件加工工艺过程分析(二)车床主轴的加工工艺过程经过对主轴的结构特点与技术要求的分析后,可根据生产批量、设备条件等因素,考虑主轴的工艺过程。箱体类零件加工工艺序号工序名称设备9仿形车小端各部仿形多刀半自动车床CE712010钻∅48深孔深孔钻床11车小端内锥孔(配1:20锥堵)卧式车床C620B12车大端锥孔,(配莫氏6号锥堵);车外短锥及端面卧式车床C620B13钻大端端面各孔钻床Z5514热处理15精车各外圆并切槽(两端锥堵定中心)数控车床CSK616316粗磨外圆外圆磨床17粗磨莫氏6号内锥孔(重配莫氏6号锥堵)内圆磨床M2120二、车床主轴零件加工工艺过程分析(二)车床主轴的加工工艺过程经过对主轴的结构特点与技术要求的分析后,可根据生产批量、设备条件等因素,考虑主轴的工艺过程。箱体类零件加工工艺序号工序名称设备18粗铣和精铣花键半自动花键轴铣床19铣键槽铣床X2520车小端内锥孔(配1:20锥堵)卧式车床CA614021车大端内侧面,车三处螺纹(配螺母)外圆磨床22粗磨两处1:12外锥面专用组合磨床23精磨两处l∶12外锥面和D端面以及短锥面等专用组合磨床24精磨莫氏6号内锥孔(卸堵)专用主轴锥孔磨床25钳工26检查

三、轴类零件加工中几个主要问题1.中心孔的加工中心孔是主轴加工全过程中使用的定位基准,其质量对加工精度有着重大的影响。成批生产均用铣端面钻中心孔机床来加工中心孔。精密主轴的中心孔加工尤为重要,而且要多次修研,其修研方法有:(1)用油石或橡胶砂轮修研将圆柱形的油石或橡胶砂轮夹在车床卡盘上,用金刚石笔将其修整成60°圆锥体,把工件顶在油石和车床后顶尖之间,并加入少量的润滑油(柴油或轻机油),然后高速开动车床使油石转动进行修研,手持工件断续转动。(2)用铸铁顶尖修研此法与上述方法相似,不同的是用铸铁顶尖代替油石顶尖,顶尖转速略低一些,研磨时应加研磨剂。(3)用硬质合金顶尖修研﹐此法生产率高,但质量稍差,多用于普通轴中心孔修研,或作为精密轴中心孔的粗研。(4)用中心孔磨床磨削中心孔该机床加工精度高,表面粗糙度达Ra0.32μm,圆度达0.8μm。箱体类零件加工工艺

三、轴类零件加工中几个主要问题2.外圆的加工外圆车削是粗加工和半精加工外圆表面应用最广泛的加工方法。成批生产时采用转塔车床、数控车床;大批量生产时,采用多刀半自动车床,液压仿形半自动车床等。磨削是外圆表面主要的精加工方法,适于加工精度高、表面粗糙度值较小的外圆表面，特别适用于加工淬火钢等高硬度材料。当生产批量较大时,常采用组合磨削,成形砂轮磨削及无心磨削等高效磨削方法。3.主轴锥孔的磨削主轴锥孔对主轴支承轴颈的径向圆跳动,是一项重要的精度指标,因此锥孔加工是关键工序。主轴锥孔磨削通常均采用专用夹具。如图7-4所示,夹具由底座、支架及浮动夹头三部分组成。支架固定在底座上,支承前后各有一个V形块,其上镶有硬质合金(提高耐磨性),工件放在V形块上,工件中心与磨头中心必须等高,否则会出现双曲线误差，影响其接触精度。后端的浮动夹头锥柄装在磨床主轴锥孔内,工件尾部插入弹性套内，用弹簧将夹头外壳连同主轴向左拉,通过钢球压向带有硬质合金的锥柄端面,限制工件轴向窜动。这种磨削方式,可使主轴锥孔磨削精度不受内圆磨床头架主轴回转误差的影响。箱体类零件加工工艺

三、轴类零件加工中几个主要问题4．花键加工花键是轴类零件上的典型表面之一,它与单键比较,具有定心精度高,导向性能好、传递转矩大,易于互换等优点。现将轴类零件花键加工方法简介如下:(1)在单件小批生产中,轴上花键通常在卧式通用铣床上加工,工件装夹在分度头上,用三面刃铣刀进行切削。这种方法加工质量较差,且生产率也低。如产量较大,则可采用花键滚刀在花键铣床上用展成法加工,如图7-5所示(图中花键滚刀为示意图)。其加工质量与生产率均比用三面刃铣刀高。为了提高花键轴加工的质量和生产率,还可采用双飞刀高速铣花键。铣削时，飞刀高速回转,花键轴只作轴向移动,如图7-6所示。(2)以大径定心的花键轴,通常只磨削大径,键侧及内径铣出后一般不再磨削,若因淬火而变形过大,则也要对键侧面进行磨削加工。箱体类零件加工工艺

三、轴类零件加工中几个主要问题5．主轴深孔的加工卧式车床主轴上的通孔属于深孔。深孔加工比一般孔加工难度大,生产效率低。深孔加工的难度一方面在于加工过程中,由于刀具刚性差,易使其位置偏斜;另一方面排屑、散热和冷却润滑条件都很差。针对这些问题所采取的措施一般为:(1)工件作回转运动,钻头作进给运动,使钻头具有自动定心能力。(2)采用切削性能优良的深孔钻系统,例如新出现的双进液器深孔钻。(3)在钻削深孔前,先加工出一个与深孔直径相同的导向孔,该孔要求有较高的加工精度,至少不低于m7,其深度为(0.1~1.5)d(d——钻头直径)。导向孔的加工可在卧式车床CW6163上进行。深孔钻削若为大批量生产,可在深孔钻床上进行;若为单件小批生产,则仍然选用卧式车床。箱体类零件加工工艺

四、轴类零件的检验轴类零件在加工过程中和完工后都要按工艺规程的要求进行检验。检验的项目包括表面粗糙度,硬度、尺寸精度、表面形状精度和相互位置精度。1.加工中的检验自动测量装置,作为辅助装置安装在机床上。这种检验方式能在不影响加工的情况下，根据测量结果,主动地控制机床的工作过程,如改变进给量,自动补偿刀具磨损,自动退刀、停车等,使之适应加工条件的变化,防止产生废品,故又称为主动检验。主动检验属在线检测,即在设备运行,生产不停顿的情况下,根据信号处理的基本原理,掌握设备运行状况,对生产过程进行预测预报及必要调整。在线检测在机械制造中的应用越来越广。2.加工后的检验通常在专用检验夹具上进行检验。单件小批生产中,尺寸精度一般用外径千分尺检验;大批大量生