【正文】 機(jī)械零件加工工藝20110619 23:22:06|分類： 技術(shù)交流 |標(biāo)簽： |字號(hào)大中小訂閱 軸加工工藝 介紹典型軸加工工藝 介紹典型軸加工工藝課題：軸類零件加工工藝一、 教學(xué)目的：熟悉軸類零件加工的主要工藝，其中包括 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求分析、定位基準(zhǔn)選擇用一般工藝 路線的擬定。掌握階梯軸的加工工藝分析和工藝路線 的擬訂。二、 教學(xué)重點(diǎn)：軸類零件加工工藝分析 三、 教學(xué)難點(diǎn)：軸類零件加工工藝路線的擬定 四、教學(xué)時(shí) 數(shù)： 2 五、習(xí)題： 學(xué)時(shí)，其中實(shí)踐性教學(xué) 學(xué)時(shí)。六、教學(xué)后記： 第六章 典型零件加工第一節(jié) 第一節(jié) 軸類零件加工概述 (一)、軸類零件的功用與結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 、傳動(dòng)扭矩、承受載荷，以及 功用：為支承傳動(dòng)零件（齒輪、皮帶輪等） 保證裝在主軸上的工件或刀具具有一定的回轉(zhuǎn)精度。 分類：軸類零件按其結(jié)構(gòu)形狀的特點(diǎn)，可分為光軸、階梯 軸、空心軸和異形軸（包括曲軸、凸輪軸和偏心軸等）四類。 圖 軸的種類 a)光軸 b)空心軸 c)半軸 d)階梯軸 e)花鍵軸 f)十字軸 g）偏心軸 h)曲軸 i) 凸 輪軸 若按軸的長(zhǎng)度和直徑的比例來(lái)分， 又可分為剛性軸 （L/d＜12＝和撓性軸 （L/d ＞12）兩類。 表面特點(diǎn)：外圓、內(nèi)孔、圓錐、螺紋、花鍵、橫向孔 （二）主要技術(shù)要求： 尺寸精度 軸頸是軸類零件的主要表面，它影響軸的回轉(zhuǎn)精度及工作狀態(tài)。軸頸的直 徑精度根據(jù)其使用要求通常為 IT6～9，精密軸頸可達(dá) IT5。 幾何形狀精度 軸頸的幾何形狀精度（圓度、圓柱度） ，一般應(yīng)限制在直徑公差點(diǎn)范圍內(nèi)。 對(duì)幾何形狀精度要求較高時(shí)，可在零件圖上另行規(guī)定其允許的公差。 位置精度 主要是指裝配傳動(dòng)件的配合軸頸相對(duì)于裝配軸承的支承軸頸的同軸度， 通常 是用配合軸頸對(duì)支承軸頸的徑向圓跳動(dòng)來(lái)表示的；根據(jù)使用要求，規(guī)定高精度軸 為 ～，而一般精度軸為 ～。 此外還有內(nèi)外圓柱面的同軸度和軸向定位端面與軸心線的垂直度要求等。 4．表面粗糙度 根據(jù)零件的表面工作部位的不同，可有不同的表面粗糙度值，例如普通 機(jī)床主軸支承軸頸的表面粗糙度為 ～，配合軸頸的表面粗糙度為 ～，隨著機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度的增大和精密程度的提高，軸類零件表面粗 糙度值要求也將越來(lái)越小。(三)、軸類零件的材料和毛坯 合理選用材料和規(guī)定熱處理的技術(shù)要求， 對(duì)提高軸類零件的強(qiáng)度和使用 壽命有重要意義，同時(shí)，對(duì)軸的加工過(guò)程有極大的影響。 軸類零件的材料 一般軸類零件常用 45 鋼，根據(jù)不同的工作條件采用不同的熱處理規(guī)范（如 正火、調(diào)質(zhì)、淬火等） ，以獲得一定的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。 對(duì)中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，可選用 40Cr 等合金鋼。這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì) 和表面淬火處理后，具有較高的綜合力學(xué)件能。精度較高的軸，有時(shí)還用軸承鋼 GCrls 和彈簧鋼 65Mn 等材料，它們通過(guò)調(diào)質(zhì)和表面淬火處理后，具有更高耐磨 性和耐疲勞性能。 對(duì)于高轉(zhuǎn)速、重載荷等條件下工作的軸，可選用 20CrMnTi、20MnZB、20Cr 等低碳含金鋼或 38CrMoAIA 氮化鋼。低碳合金鋼經(jīng)滲碳淬火處理后，具有很高 的表面硬度、抗沖擊韌性和心部強(qiáng)度，熱處理變形卻很小。 軸類零件的毛坯 軸類零件的毛坯最常用的是圓棒料和鍛件，只有某些大型的、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸 才采用鑄件。 （四） 、軸類零件的預(yù)加工 輪類零件在切削加工之前，應(yīng)對(duì)其毛坯進(jìn)行預(yù)加工。預(yù)加工包括校正、切斷 和切端面和鉆中心孔。 校正：校正棒料毛坯在制造、運(yùn)輸和保管過(guò)程中產(chǎn)生的彎曲變形，以保 證加工余量均勻及送料裝夾的可靠。校正可在各種壓力機(jī)上進(jìn)行。 切斷：當(dāng)采用棒料毛坯時(shí)，應(yīng)在車削外圓前按所需長(zhǎng)度切斷。切斷叮在 弓鋸床上進(jìn)行，高硬度棒料的切斷可在帶有薄片砂輪的切割機(jī)上進(jìn)行。 切端面鉆中心孔：中心孔是軸類零件加工最常用的定位基準(zhǔn)面，為保證 鉆出的中心孔不偏斜，應(yīng)先切端面后再鉆中心孔。 荒車：如果軸的毛坯是向由鍛件或大型鑄件，則需要進(jìn)行荒車加工，以 減少毛坯外國(guó)表面的形狀誤差，使后續(xù)工序的加工余景均勻。 二、 典型主軸類零件加工工藝分析 軸類零件的加工工藝因其用途、結(jié)構(gòu)形狀、技術(shù)要求、產(chǎn)量大小的不同而有 差異。而軸的工藝規(guī)程編制是生產(chǎn)中最常遇到的工藝工作。 （一）軸類零件加工的主要問(wèn)題 軸類零件加工的主要問(wèn)題是如何保證各加工表面的尺寸精度、 表面粗糙度和 主要表面之間的相互位置精度。 軸類零件加工的典型工藝路線如下： 毛坯及其熱處理→預(yù)加工→車削外圓→銑鍵槽等→熱處理→磨削 （二）CA6140 主軸加工工藝分析 CA6140 主軸技術(shù)條件的分析 （1） 、支承軸頸的技術(shù)要求 主軸兩支承軸頸 A、B 的圓度允差 毫米，徑向跳動(dòng)允差 毫米， 兩支承軸頸的 1：12 錐面接觸率＞70%，表面粗糙度 。支承軸頸直徑按 IT57 級(jí)精度制造。 主軸外圓的圓度要求，對(duì)于一般精度的機(jī)床，其允差通常不超過(guò)尺寸公差的 50％， 對(duì)于提高精度的機(jī)床， 則不超過(guò) 25%， 對(duì)于高精度的機(jī)床， 則應(yīng)在 5～10％ 之間。 （2） 、錐孔的技術(shù)要求 主軸錐孔（莫氏 6 號(hào)）對(duì)支承軸頸 A、B 的跳動(dòng)，近軸端允差 ， 離軸端 300mm 處允差 毫米，錐面的接觸率 ＞70％，表面粗糙度 ， 硬度要求 HRC48。 （3） 、短錐的技術(shù)要求 短錐對(duì)主軸支承軸頸 A、B 的徑向跳動(dòng)允差 ，端面 D 對(duì)軸頸 A、B 的端面跳動(dòng)允差 ，錐面及端面的粗糙度均為 。 （4） 、空套齒輪軸頸的技術(shù)要求 空套齒輪的軸頸對(duì)支承軸頸 A、B 的徑向跳動(dòng)允差為 毫米。 （5） 、螺紋的技術(shù)要求 這是用于限制與之配合的壓緊螺母的端面跳動(dòng)量所必須的要求。 因此在加工 主軸螺紋時(shí)，必須控制螺紋表面軸心線與支承軸頸軸心線的同軸度，一般規(guī)定不 超過(guò) 。 從上述分析可以看出，主軸的主要加工表面是兩個(gè)支承軸頸、錐孔、前端短 錐面及其端面、以及裝齒輪的各個(gè)軸頸等。而保證支承軸頸本身的尺寸精度、幾 何形狀精度、兩個(gè)支承軸頸之間的同軸度、支承軸頸與其它表面的相互位置精度 和表面粗糙度，則是主軸加工的關(guān)鍵。 （三） 、CA6140 主軸加工工藝過(guò)程 看錄像 課題：軸類零件加工工藝 四、 四、 教學(xué)目的：熟悉軸類零件加工的主要工藝，其中包括 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求分析、定位基準(zhǔn)選擇用一般工藝 路線的擬定。掌握階梯軸的加工工藝分析和工藝路線 的擬訂。 五、 五、 教學(xué)重點(diǎn)：軸類零件加工工藝分析 六、 六、 教學(xué)難點(diǎn)：軸類零件加工工藝路線的擬定 四、教學(xué)時(shí) 數(shù)： 2 五、習(xí)題： 學(xué)時(shí)，其中實(shí)踐性教學(xué) 學(xué)時(shí)。 六、教學(xué)后記： （四） 、主軸加工工藝過(guò)程分析 (1)材料 在單件小批生產(chǎn)中，軸類零件的毛坯往往使用熱軋棒料。 對(duì)于直徑差較大的階梯軸，為了節(jié)約材料和減少機(jī)械加工的勞動(dòng)量，則往往 采用鍛件。單件小批生產(chǎn)的階梯軸一般采用自由鍛，在大批大量生產(chǎn)時(shí)則采用模 鍛。 （2）熱處理 45 鋼，在調(diào)質(zhì)處理（235HBS）之后，再經(jīng)局部高頻淬火，可以使局部硬度 達(dá)到 HRC62～65，再經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)幕鼗鹛幚?，可以降到需要的硬度（例?CA6140 主軸規(guī)定為 HRC52） 。 9Mn2V，這是一種含碳 %左右的錳釩合金工具鋼，淬透性、機(jī)械強(qiáng)度和 硬度均比 45 鋼為優(yōu)。經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚碇?，適用于高精度機(jī)床主軸的尺寸精 度穩(wěn)定性的要求。例如，萬(wàn)能外圓磨床 M1432A 頭架和砂輪主軸就采用這種材 料。 38CrMoAl，這是一種中碳合金氮化鋼，由于氮化溫度比一般淬火溫度為低 540—550℃，變形更小，硬度也很高（HRC＞65，中心硬度 HRC＞28）并有優(yōu) 良的耐疲勞性能，故高精度半自動(dòng)外圓磨床 MBG1432 的頭架軸和砂輪軸均采用 這種鋼材。 此外，對(duì)于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，多選用 40Cr 等合金結(jié)構(gòu)鋼， 這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和高頻淬火后，具有較高的綜合機(jī)械性能，能滿足使用要求。有的 軸件也選用滾珠軸承鋼如 GCr15 和彈簧鋼如 66Mn 等材料．這些鋼材經(jīng)調(diào)質(zhì)和 表面淬火后，具有極高的耐磨性和耐疲勞性能。當(dāng)要求在高速和重載條件下工作 的軸類零件，可選用 18CrMnTi、20Mn2B 等低碳含金鋼，這些鋼料經(jīng)滲碳淬火 后具有較高的表面硬度、沖擊韌性和心部強(qiáng)度，但熱處理所引起的變形比 38CrMoAl 為大。 凡要求局部高頻淬火的主軸，要在前道工序中安排調(diào)質(zhì)處理（有的鋼材則用 正火）, 當(dāng)毛坯余量較大時(shí)(如鍛件)，調(diào)質(zhì)放在粗車之后、半精車之前，以便因 粗車產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力得以在調(diào)質(zhì)時(shí)消除；當(dāng)毛坯余量較小時(shí)（如棒料） ，調(diào)質(zhì)可放 在粗車（相當(dāng)于鍛件的半精車）之前進(jìn)行。高頻淬火處理一般放在半精車之后， 由于主軸只需要局部淬硬， 故精度有一定要求而不需淬硬部分的加工， 如車螺紋、 銑鍵槽等工序，均安排在局部淬火和粗磨之后。對(duì)于精度較高的主軸在局部淬火 主軸毛坯的制造方法及熱處理 批量：大批；材料：45 鋼；毛坯：模鍛件 及粗磨之后還需低溫時(shí)效處理，從而使主軸的金相組織和應(yīng)力狀態(tài)保持穩(wěn)定。 定位基準(zhǔn)的選擇 對(duì)實(shí)心的軸類零件，精基準(zhǔn)面就是頂尖孔，滿足基準(zhǔn)重合和基準(zhǔn)統(tǒng)一，而對(duì) 于象 CA6140A 的空心主軸，除頂尖孔外還有軸頸外圓表面并且兩者交替使用， 互為基準(zhǔn)。 加工階段的劃分 主軸加工過(guò)程中的各加工工序和熱處理工序均會(huì)不同程度地產(chǎn)生加工誤差 和應(yīng)力，因此要?jiǎng)澐旨庸るA段。主軸加工基本上劃分為下列三個(gè)階段。 （1） 、粗加工階段 1）毛坯處理 毛坯備料、鍛造和正火 2）粗加工 鋸去多余部分，銑端面、鉆中心孔和荒車外圓等 （2） 、半精加工階段 １）半精加工前熱處理 對(duì)于 45 鋼一般采用調(diào)質(zhì)處理以達(dá)到 220～240HBS。 2）半精加工 車工藝錐面（定位錐孔） 半精車外圓端面和鉆深孔等。 （3） 、精加工階段 1）精加工前熱處理 局部高頻淬火 2）精加工前各種加工 粗磨定位錐面、粗磨外圓、銑鍵槽和花鍵槽，以及車 螺紋等。 3）精加工 精磨外圓和內(nèi)外錐面以保證主軸最重要表面的精度。 加工順序的安排和工序的確定 具有空心和內(nèi)錐特點(diǎn)的軸類零件，在考慮支承軸頸、一般軸頸和內(nèi)錐等主要 表面的加工順序時(shí)，可有以下幾種方案。 ①外表面粗加工→鉆深孔→外表面精加工→錐孔粗加工→錐孔精加工； ② 外表面粗加工→鉆深孔→錐孔粗加工→錐孔精加工→外表面精加工； ③ 外表面粗加工→鉆深孔→錐孔粗加工→外表面精加工→錐孔精加工。針對(duì) CA6140 車床主軸的加工順序來(lái)說(shuō)，可作這樣的分析比較： 第一方案：在錐孔粗加工時(shí)，由于要用已精加工過(guò)的外圓表面作精基準(zhǔn)面， 會(huì)破壞外圓表面的精度和粗糙度，所以此方案不宜采用。 第二方案：在精加工外圓表面時(shí)，還要再插上錐堵，這樣會(huì)破壞錐孔精度。 另外，在加工錐孔時(shí)不可避免地會(huì)有加工誤差（錐孔的磨削條件比外圓磨削條件 差人 加上錐堵本身的誤差等就會(huì)造成外圓表面和內(nèi)錐面的不同軸，故此方案也 不宜采用。 第三方案：在錐孔精加工時(shí)，雖然也要用已精加工過(guò)的外圓表面作為精基準(zhǔn) 面；但由于錐面精加工的加工余量已很小，磨削力不大；同時(shí)錐孔的精加工已處 于軸加工的最終階段，對(duì)外圓表面的精度影響不大；加上這一方案的加工順序， 可以采用外圓表面和錐孔互為基準(zhǔn)，交替使用，能逐步提高同軸度。 經(jīng)過(guò)這一比較可知， CA6140 主軸這類的軸件加工順序， 象 以第三方案為佳。 通過(guò)方案的分析比較也可看出，軸類零件各表面先后加工順序，在很大程度 上與定位基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換有關(guān)。當(dāng)零件加工用的粗、精基準(zhǔn)選定后，加工順序就大致 可以確定了。因?yàn)楦麟A段開(kāi)始總是先加工定位基準(zhǔn)面，即先行工序必須為后面的 工序準(zhǔn)備好所用的定位基準(zhǔn)。例如 CA6140 主軸工藝過(guò)程，一開(kāi)始就銑端面打中 心孔。這是為粗車和半精車外圓準(zhǔn)備定位基準(zhǔn)；半精車外圓又為深孔加工準(zhǔn)備了 定位基準(zhǔn)；半精車外圓也為前后的錐孔加工準(zhǔn)備了定位基準(zhǔn)。反過(guò)來(lái)，前后錐孔 裝上錐堵后的頂尖孔，又為此后的半精加工和精加工外圓準(zhǔn)備了定位基準(zhǔn)；而最 后磨錐孔的定位基準(zhǔn)則又是上工序磨好的軸頸表面。 工序的確定要按加工順序進(jìn)行，應(yīng)當(dāng)掌握兩個(gè)原則： 1） 工序中的定位基準(zhǔn)面要安排在該工序之前加工。例如，深孔加工所以安 排在外圓表面粗車之后，是為了要有較精確的軸頸作為定位基準(zhǔn)面，以保證深孔 加工時(shí)壁厚均勻。 2）對(duì)各表面的加工要粗、精分開(kāi)，先粗后精，多次加工，以逐步提高其精 度和粗糙度。主要表面的精加工應(yīng)安排在最后。 為了改善金屬組織和加工性能而安排的熱處理工序，如退火、正火等，一般 應(yīng)安排在機(jī)械加工之前。 為了提高零件的機(jī)械性能和消除內(nèi)應(yīng)力而安排的熱處理工序，如調(diào)質(zhì)、時(shí)效 處理等，一般應(yīng)安排在粗加工之后，精加工之前。 大批生產(chǎn)和小批生產(chǎn)工藝過(guò)程的比較 （1）定位基準(zhǔn)的選擇 表：不同生產(chǎn)類型下主軸加工定位基準(zhǔn)的選擇 工 序 名 稱 加工頂尖孔 粗車外圓 鉆深孔 半精車和精車 粗、精磨外錐 粗、精磨外國(guó) 定 位