【文章內(nèi)容簡介】 型零件之一。它在機(jī)械中主要用于支承齒輪、帶輪、凸輪 以及連桿等傳動件，以傳遞扭矩。按結(jié)構(gòu)形式不同，軸可以分為階梯軸、錐度心軸、光軸、空心軸、曲軸、凸輪軸、偏心軸、各種絲杠等。它主要用來支承傳動零部件，傳山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院 數(shù)控系 畢業(yè)論文 11 遞扭矩和承受載荷。軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及相應(yīng)的端面所組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀的不同，軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等。 主要技術(shù)要求 軸類零件的技術(shù)要求主要是支承軸頸和配合軸頸的徑向尺寸精度和形位精度，軸向一般要求不高。幾何形狀精度主要是圓度和圓柱度，一般要求限制在直徑公差范圍之內(nèi)。相互 位置精度主要是同軸度和圓跳動；保證配合軸頸對于支承軸頸的同軸度，是軸類零件位置精度的普遍要求之一。圖為特殊零件，徑向和軸向公差和表面精度要求較高 。 加工表面及其要求 幾何形狀精度主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。其誤差一般應(yīng)限制在尺寸公差范圍內(nèi)，對于精密軸，需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀精度。 相互位置精度包括內(nèi)、外表面，重要軸面的同軸度、圓的徑向跳動、重要端面對軸心線的垂直度、端面間的平行度等。 表面粗糙度軸的加工表面都有粗糙度的要求，一般根據(jù)加工的可能性和經(jīng)濟(jì)性來確定。 零件材料 軸類零件材料 常用 45 鋼，精度較高的軸可選用 40Cr、軸承鋼 GCr1彈簧鋼 65Mn，也可選用球墨鑄鐵；對高速、重載的軸，選用 20Mn2B、 20Cr 等低碳合金鋼或 38CrMoAl氮化鋼。 45 鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械性能，淬火后表面硬度可達(dá)山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院 數(shù)控系 畢業(yè)論文 12 45～ 52HRC。 40Cr 等合金結(jié)構(gòu)鋼適用于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和淬火后，具有較好的綜合機(jī)械性能。軸承鋼 GCr15 和彈簧鋼 65Mn，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面 高頻淬火后，表面硬度可達(dá) 50～ 58HRC，并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度的軸。因其屬于一般傳動軸，故選 45 鋼可滿足其要求。 4 零件的毛坯的選擇 確定毛坯類型及制造方法 常用圓棒料和鍛件。毛坯經(jīng)過加熱鍛造后，可使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布，獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強(qiáng)度。根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產(chǎn)多采用自由鍛，大批大量生產(chǎn)時采用模鍛。 傳動軸大都是回轉(zhuǎn)表面，主要采用車削與外圓磨削成形。 表面粗糙度 Ra 值較小，故車削后還需磨削。外圓表面的加工方案可為：粗車→半精車→磨削。 確定毛坯的形狀尺寸及公差 本例傳動軸屬于中、小傳動軸，并且各外圓直徑尺寸相差不大，故選擇 160*￠ 60mm的熱軋圓鋼作毛坯，公差等級為 IT6IT8。 毛坯的技術(shù)要求 尺寸精度軸類零件的主要為兩類，一類是與軸承的內(nèi)圈配合的外圓軸頸，即支承軸頸，用于確定軸的位置并支承軸，尺寸精度要求較高，通常為 IT5～ IT7；另一類為與各類傳動件配合的軸頸，即配合軸頸，其精度稍低，通常為 IT6~IT 5 選擇基準(zhǔn) 粗基準(zhǔn) 選擇 有非加工表面，應(yīng)選非加工表面作為粗基準(zhǔn)。對所有表面都需加工的鑄件軸，根據(jù)山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院 數(shù)控系 畢業(yè)論文 13 加工余量最小表面找正。且選擇平整光滑表面，讓開澆口處。選牢固可靠表面為粗基準(zhǔn)，同時，粗基準(zhǔn)不可重復(fù)使用。 精基準(zhǔn)選擇 要符合基準(zhǔn)重合原則，盡可能選 設(shè)計 基準(zhǔn)或裝配基準(zhǔn)作為 定位 基準(zhǔn)。符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。盡可能在多數(shù)工序中用同一個定位基準(zhǔn)。盡可能使定位基準(zhǔn)與測量基準(zhǔn)重合。選擇精度高、安裝穩(wěn)定可靠表面為精基準(zhǔn)。 基準(zhǔn)選擇 合理地選擇定位基準(zhǔn)，對于保證零件的尺寸和位置精度有著決定性的作用。由于該傳動軸的幾個主要配合表面 (Q、 P、 N、 M)及軸肩面 (H、 G)對基準(zhǔn)軸線 AB 均有徑向圓跳動和端面圓跳動的要求，它又是實心軸，所以應(yīng)選擇兩端中心孔為基 準(zhǔn)，采用雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術(shù)要求。 使用到的夾具選擇 6 機(jī)械加工工藝 擬定機(jī)械加工工藝路線 外圓加工的方法很多，基本加工路線可歸納為四條。 ① 粗車 — 半精車 — 精車 對于一般常用材料，這是外圓表面加工采用的最主要的工藝路線。 ② 粗車 — 半精車 — 粗磨 — 精磨 對于黑色金屬材料，精度要求高和表面粗糙度值要求較小、零件需要淬硬時，其后續(xù)工序只能用磨削而采用的加工路線。 ③ 粗車 — 半精車 — 精車 — 金剛石車 山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院 數(shù)控系 畢業(yè)論文 14 對于有色金屬，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因為有色金屬一般比較軟，容易堵塞沙粒間的空隙，因此其最終工序多用精車和金剛石車。 ④ 粗車 — 半精 — 粗磨 — 精磨 — 光整加工 對于黑色金屬材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路線。 對于本文所加工的典型軸類零件，將采用“粗車 — 精車”的車削方式，即分別對本零件的兩個端面、外圓、螺紋、 外圓錐度、切槽、圓弧、鏜孔七個步驟進(jìn)行粗加工和精加工。 加工順序按粗到精、由近到遠(yuǎn)（由右到左）的原則確定。工件右端加工：既先從右到左進(jìn)行外輪廓粗車，然后從右到左進(jìn)行外輪廓精車，最后切槽；工件調(diào)頭，工件左端加工：粗加工外輪廓、精加工外輪廓，切退刀槽，最后螺紋粗加工、螺紋精加工。 確定機(jī)械加工余量、工序尺寸 傳動軸磨削余量可取 ，半精車余量可選用 。加工尺寸可由此而定，見該軸加工工藝卡的工序內(nèi)容。 該典型軸類零件長度為 60mm，螺紋大徑為 14mm、長度為 13mm. 山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院 數(shù)控系 畢業(yè)論文 15 在加工該軸類零件 時，需采用粗車與精車結(jié)合的方法，在粗加工零件表面輪廓時，必須保證 的精加工余量，必要時需使用刀偏表，對刀具進(jìn)給時進(jìn)行誤差的控制，有效地減小誤差，方能確定該零件在加工精度方面的各種要求。 選擇機(jī)床及工藝設(shè)備 . 選擇機(jī)床 數(shù)控車床與其他類型的車床相比有下列特點： 1）通用性強(qiáng)，生產(chǎn)率高，加工精度高且穩(wěn)定，操作者勞動強(qiáng)度低。 2）適合于復(fù)雜零件的加工。 3）換批調(diào)整方便，適合于多種中小批柔性自動化生產(chǎn)。 4）便于實現(xiàn)信息流自動化，在數(shù)控車床基礎(chǔ)上，可實現(xiàn) CIMS（計算機(jī)集成制造系統(tǒng)）。 CNC6140D：該車床可以實現(xiàn)軸類、盤類的內(nèi)外表面，錐面、圓弧、螺紋、鏜孔、鉸孔加工，也可以實現(xiàn)非圓曲線加工。 FANUC 公司的數(shù)控系統(tǒng)具有高質(zhì)量、高性能、全功能，適用于各種機(jī)床和生產(chǎn)機(jī)械的特點 ： 根據(jù)工件的加工要求，可選擇三種鏜削方案。 在一根鏜桿上安排粗、精切 鏜刀 來分擔(dān)余量的切除，鏜 孔后再倒角。為了不影響生產(chǎn)節(jié)拍，兩把粗、精切鏜刀需同時工作。由于是在鏜桿上鉆孔及攻絲，進(jìn)一步削弱了鏜桿的剛性及強(qiáng)度。而鏜削余量的不均勻分布使得切削力很大，兩把鏜刀同時工作使機(jī)床功率不足，因此不可避免地要引起切削振動，無法滿足工件加工精度和表面粗糙度要求。 在同一根鏜桿上安排粗、精切鏜刀來分擔(dān)余量的去除：其中任何兩把刀都不得同時工作。采用該方案雖然可降低切削力，但鏜桿長度增加了兩倍，造成鏜桿剛性不足；同時單件加工工時也增加了一倍，保證不了生產(chǎn)節(jié)拍。 安排兩臺機(jī)床，即增加一臺半精鏜床來分擔(dān)余量的精加工。該方案 雖可解決問題，但工件加工成本太高。 對于本零件中的孔，