【正文】 機械零件加工工藝20110619 23:22:06|分類： 技術交流 |標簽： |字號大中小訂閱 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、 教學目的：熟悉軸類零件加工的主要工藝，其中包括 結構特點、技術要求分析、定位基準選擇用一般工藝 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、 教學重點：軸類零件加工工藝分析 三、 教學難點：軸類零件加工工藝路線的擬定 四、教學時 數(shù)： 2 五、習題： 學時，其中實踐性教學 學時。六、教學后記： 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構特點 、傳動扭矩、承受載荷，以及 功用：為支承傳動零件（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精度。 分類：軸類零件按其結構形狀的特點，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 若按軸的長度和直徑的比例來分， 又可分為剛性軸 （L/d＜12＝和撓性軸 （L/d ＞12）兩類。 表面特點：外圓、內孔、圓錐、螺紋、花鍵、橫向孔 （二）主要技術要求： 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 IT5。 幾何形狀精度 軸頸的幾何形狀精度（圓度、圓柱度） ，一般應限制在直徑公差點范圍內。 對幾何形狀精度要求較高時，可在零件圖上另行規(guī)定其允許的公差。 位置精度 主要是指裝配傳動件的配合軸頸相對于裝配軸承的支承軸頸的同軸度， 通常 是用配合軸頸對支承軸頸的徑向圓跳動來表示的；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 ～，隨著機器運轉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)定熱處理的技術要求， 對提高軸類零件的強度和使用 壽命有重要意義，同時，對軸的加工過程有極大的影響。 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、調質、淬火等） ，以獲得一定的強度、韌性和耐磨性。 對中等精度而轉速較高的軸類零件，可選用 40Cr 等合金鋼。這類鋼經調質 和表面淬火處理后，具有較高的綜合力學件能。精度較高的軸，有時還用軸承鋼 GCrls 和彈簧鋼 65Mn 等材料，它們通過調質和表面淬火處理后，具有更高耐磨 性和耐疲勞性能。 對于高轉速、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、結構復雜的軸 才采用鑄件。 （四） 、軸類零件的預加工 輪類零件在切削加工之前，應對其毛坯進行預加工。預加工包括校正、切斷 和切端面和鉆中心孔。 校正：校正棒料毛坯在制造、運輸和保管過程中產生的彎曲變形，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上進行。 切斷：當采用棒料毛坯時，應在車削外圓前按所需長度切斷。切斷叮在 弓鋸床上進行，高硬度棒料的切斷可在帶有薄片砂輪的切割機上進行。 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面，為保證 鉆出的中心孔不偏斜，應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，則需要進行荒車加工，以 減少毛坯外國表面的形狀誤差，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、結構形狀、技術要求、產量大小的不同而有 差異。而軸的工藝規(guī)程編制是生產中最常遇到的工藝工作。 （一）軸類零件加工的主要問題 軸類零件加工的主要問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 主軸技術條件的分析 （1） 、支承軸頸的技術要求 主軸兩支承軸頸 A、B 的圓度允差 毫米，徑向跳動允差 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 級精度制造。 主軸外圓的圓度要求，對于一般精度的機床，其允差通常不超過尺寸公差的 50％， 對于提高精度的機床， 則不超過 25%， 對于高精度的機床， 則應在 5～10％ 之間。 （2） 、錐孔的技術要求 主軸錐孔（莫氏 6 號）對支承軸頸 A、B 的跳動，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） 、短錐的技術要求 短錐對主軸支承軸頸 A、B 的徑向跳動允差 ，端面 D 對軸頸 A、B 的端面跳動允差 ，錐面及端面的粗糙度均為 。 （4） 、空套齒輪軸頸的技術要求 空套齒輪的軸頸對支承軸頸 A、B 的徑向跳動允差為 毫米。 （5） 、螺紋的技術要求 這是用于限制與之配合的壓緊螺母的端面跳動量所必須的要求。 因此在加工 主軸螺紋時，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 。 從上述分析可以看出，主軸的主要加工表面是兩個支承軸頸、錐孔、前端短 錐面及其端面、以及裝齒輪的各個軸頸等。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，則是主軸加工的關鍵。 （三） 、CA6140 主軸加工工藝過程 看錄像 課題：軸類零件加工工藝 四、 四、 教學目的：熟悉軸類零件加工的主要工藝，其中包括 結構特點、技術要求分析、定位基準選擇用一般工藝 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、 教學重點：軸類零件加工工藝分析 六、 六、 教學難點：軸類零件加工工藝路線的擬定 四、教學時 數(shù)： 2 五、習題： 學時，其中實踐性教學 學時。 六、教學后記： （四） 、主軸加工工藝過程分析 (1)材料 在單件小批生產中，軸類零件的毛坯往往使用熱軋棒料。 對于直徑差較大的階梯軸，為了節(jié)約材料和減少機械加工的勞動量，則往往 采用鍛件。單件小批生產的階梯軸一般采用自由鍛，在大批大量生產時則采用模 鍛。 （2）熱處理 45 鋼，在調質處理（235HBS）之后，再經局部高頻淬火，可以使局部硬度 達到 HRC62～65，再經過適當?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、機械強度和 硬度均比 45 鋼為優(yōu)。經過適當?shù)臒崽幚碇螅m用于高精度機床主軸的尺寸精 度穩(wěn)定性的要求。例如，萬能外圓磨床 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，故高精度半自動外圓磨床 MBG1432 的頭架軸和砂輪軸均采用 這種鋼材。 此外，對于中等精度而轉速較高的軸類零件，多選用 40Cr 等合金結構鋼， 這類鋼經調質和高頻淬火后，具有較高的綜合機械性能，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．這些鋼材經調質和 表面淬火后，具有極高的耐磨性和耐疲勞性能。當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，這些鋼料經滲碳淬火 后具有較高的表面硬度、沖擊韌性和心部強度，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質處理（有的鋼材則用 正火）, 當毛坯余量較大時(如鍛件)，調質放在粗車之后、半精車之前，以便因 粗車產生的內應力得以在調質時消除；當毛坯余量較小時（如棒料） ，調質可放 在粗車（相當于鍛件的半精車）之前進行。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效處理，從而使主軸的金相組織和應力狀態(tài)保持穩(wěn)定。 定位基準的選擇 對實心的軸類零件，精基準面就是頂尖孔，滿足基準重合和基準統(tǒng)一，而對 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。 加工階段的劃分 主軸加工過程中的各加工工序和熱處理工序均會不同程度地產生加工誤差 和應力，因此要劃分加工階段。主軸加工基本上劃分為下列三個階段。 （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 對于 45 鋼一般采用調質處理以達到 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 具有空心和內錐特點的軸類零件，在考慮支承軸頸、一般軸頸和內錐等主要 表面的加工順序時，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 CA6140 車床主軸的加工順序來說，可作這樣的分析比較： 第一方案：在錐孔粗加工時，由于要用已精加工過的外圓表面作精基準面， 會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，還要再插上錐堵，這樣會破壞錐孔精度。 另外，在加工錐孔時不可避免地會有加工誤差（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造成外圓表面和內錐面的不同軸，故此方案也 不宜采用。 第三方案：在錐孔精加工時，雖然也要用已精加工過的外圓表面作為精基準 面；但由于錐面精加工的加工余量已很小，磨削力不大；同時錐孔的精加工已處 于軸加工的最終階段，對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，交替使用，能逐步提高同軸度。 經過這一比較可知， 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 上與定位基準的轉換有關。當零件加工用的粗、精基準選定后，加工順序就大致 可以確定了。因為各階段開始總是先加工定位基準面，即先行工序必須為后面的 工序準備好所用的定位基準。例如 CA6140 主軸工藝過程，一開始就銑端面打中 心孔。這是為粗車和半精車外圓準備定位基準；半精車外圓又為深孔加工準備了 定位基準；半精車外圓也為前后的錐孔加工準備了定位基準。反過來，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備了定位基準；而最 后磨錐孔的定位基準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行，應當掌握兩個原則： 1） 工序中的定位基準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面，以保證深孔 加工時壁厚均勻。 2）對各表面的加工要粗、精分開，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 應安排在機械加工之前。 為了提高零件的機械性能和消除內應力而安排的熱處理工序，如調質、時效 處理等，一般應安排在粗加工之后，精加工之前。 大批生產和小批生產工藝過程的比較 （1）定位基準的選擇 表：不同生產類型下主軸加工定位基準的選擇 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 定 位