轴类零件加工实例

典型表面加工实验（轴类零件加工）一、实验目的1.掌握轴类零件加工的工艺；2.学会用车床车削轴类零件的方法。

二、基本知识概述1. 轴类零件加工的工艺分析(1)轴类零件加工的工艺路线1)基本加工路线外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为四条。

① 粗车—半精车—精车对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。

② 粗车—半精车—粗磨—精磨对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时，其后续工序只能用磨削而采用的加工路线。

③ 粗车—半精车—精车—金刚石车对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因为有色金属一般比较软，容易堵塞沙粒间的空隙，因此其最终工序多用精车和金刚石车。

④ 粗车—半精—粗磨—精磨—光整加工对于黑色金属材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路线。

2)典型加工工艺路线轴类零件的主要加工表面是外圆表面，也还有常见的特特形表面，因此针对各种精度等级和表面粗糙度要求，按经济精度选择加工方法。

对普通精度的轴类零件加工，其典型的工艺路线如下：毛坯及其热处理—预加工—车削外圆—铣键槽—（花键槽、沟槽）—热处理—磨削—终检。

(1)轴类零件的预加工轴类零件的预加工是指加工的准备工序，即车削外圆之前的工艺。

校直毛坯在制造、运输和保管过程中，常会发生弯曲变形，为保证加工余量的均匀及装夹可靠，一般冷态下在各种压力机或校值机上进行校值，(2) 轴类零件加工的定位基准和装夹1）以工件的中心孔定位在轴的加工中，零件各外圆表面，锥孔、螺纹表面的同轴度，端面对旋转轴线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，若用两中心孔定位，符合基准重合的原则。

中心孔不仅是车削时的定为基准，也是其它加工工序的定位基准和检验基准，又符合基准统一原则。

当采用两中心孔定位时，还能够最大限度地在一次装夹中加工出多个外圆和端面。

2）以外圆和中心孔作为定位基准（一夹一顶）用两中心孔定位虽然定心精度高，但刚性差，尤其是加工较重的工件时不够稳固，切削用量也不能太大。

一、零件图分析;①零件名称：传动轴材料：45 调质：220-250HBS②加工表面：2x257∅的支承轴颈，基本偏差为K尺寸精度IT7 表K面粗糙度Ra=0.8-6.3um。

③357h∅的外圆表面基本偏差为h，公差等级IT7粗糙度Ra=0.8um,除此以外其配合轴颈有位置公差要求。

即以A-B为基准同轴度误差不得超过∅0.02④408h∅的外圆表面基本偏差为h公差等级IT8表面粗糙度Ra=6.3⑤键槽尺寸6H9,键与键槽采用基孔制配合，二者形成松配合。

键槽两侧面粗糙度要求Ra=3.2um⑥两退刀槽尺寸均为3mm⑦技术要求:调制后硬度值达到220-250HBS，,以及全部倒角1X45°⑧其他表面粗糙度Ra=6.3um。

综上可知零件的尺寸精度在IT7-IT9的范围内，表面粗糙度在Ra=0.8-6.3um的范围内。

采用粗车-半精车-精车-粗磨即可达到要求。

二、加工方案安排下料：196x 42的锻件—预备热处理（退火）—粗车两端面钻中心孔—调质处理—半精车外圆—精车外圆—淬火—粗磨外圆—光整加工三、装夹方案的确定外圆加工时以中心轴线定位，用三角自动定心卡盘加紧，用三爪卡盘夹紧毛坯左端，用百分表找正确定装夹正确，保证工件左右的同轴度要求。

四、基准的选择遵从设计基准与工艺基准重合原则，以及先粗后精，先面后孔基准先行的原则，减少定位误差，保证产品的加工质量。

加工轴向方向以左端面为定位基准，加工径向方向以中间轴线为定位基准。

首先以不加工的表面为粗基准（如左端面）车削其他外圆，然后以已经加工过的表面为精基准加工其他的表面。

但是尽量基准统一。

五、切削用量的确定根据被加工表面的质量要求，刀具材料及工件材料，参考切削用量手册选取切削速度和每转进给量，然后根据公式（5—1）（5—3）计算主轴转速与进给速度，计算结果填入工艺卡中背吃刀量的选择因粗精加工有所不同，粗加工时在工艺系统刚性和机床功率允许的范围内尽量选取较大的吃刀量。

轴类零件的工艺路线实例一、材料选择轴类零件常用的材料为锻造或轧制的碳素钢或合金钢。

轴类零件之所以选用碳素钢和合金钢制造，是因为轴属于较为重要、较为精密的零件。

它本身要求足够的强度和刚度（包括变形刚度和接触刚度），足够精确的尺寸和较高的表面粗糙度，与滑动轴承配合处的轴颈表面还应有高的硬度。

因而材料应具有优良的综合机械性能。

而碳素钢和合金钢则能满足这些要求。

尤其是碳素钢，因其价格低廉，锻造工艺性能良好，对应力集中没有合金钢敏感，所以应用尤为广泛。

近年来，采用球墨铸铁或合金铸铁制造形状复杂的轴已获得很大的成功。

估计随着铸铁质量的进一步提高，“以铁代钢”将取得更加飞速的发展。

在选择轴的材料时，对载荷不大或不太重要的场合，可用Q235A、Q255A钢；对载荷较大，较为重要的场合，以45钢最为常用；重载，且轴的尺寸和重量受到限制时，或轴的工作条件恶劣时，则采用合金钢，如此40Cr、38CrMoAl等。

根据上述分析，本传动轴以选45号钢为宜。

二、毛坯的选择该轴尺寸不大，但最大直径与最小直径的差值较大，因此不宜选择圆钢毛坯，应选择锻造毛坯。

考虑到轴的尺寸和重量采用模型锻造是可行的。

若批量较大，应选择模型锻造。

若批量较小，则应采用自由锻造。

三、工艺路线的拟定在拟定工艺路线之前，先分析轴的结构和精度要求。

从结构上分析，轴由七段圆柱组成，上面有两个键槽和两个中心孔（其中一个中心孔带螺孔，以便安装轴端挡圈）。

从精度和粗糙度分析，有四段圆柱要求达到IT6级精度，其中安装联轴器的55段和要安装齿轮的80段两段要求粗糙度在1.6以下，安装轴承的65两段要求粗糙度在0.8以下。

以上四段圆柱之间又要求有较高的位置精度。

根据该轴主要由圆柱构成和多数段均要求较高的加工精度和较小的粗糙度这一特点，在拟定工艺路线时，应以外圆表面的加工贯穿始终，将全轴的加工分成粗、半精和精加工三个阶段，而将键槽和螺纹的加工穿插于各加工阶段中。

至于中心孔，其作用是为加工时提供安装定位基准。

实训项目四轴类零件的加工模块一外圆轮廓加工课题一单一指令加工一、实训目的与要求1．运用单一指令，掌握轴类零件的外圆轮廓车削加工工艺的制定2．掌握零件加工程序的调试和图形校验二、实训难点与重点1．掌握数控车床外圆轮廓车削加工的单一指令的应用2．能够正确地对零件进行数控车削工艺分析3．通过对轴类零件外圆轮廓车削的加工，掌握数控车床的编程技巧三、实训内容（一）实训内容编制如图4-1所示零件的加工程序，零件图上的螺纹和切槽不加工。

材料为尼龙棒或45钢，毛坯尺寸 40×90mm。

图4-1（二）工艺分析1．刀具设置1号刀：机夹车刀（硬质合金可转位刀片）；2号刀：机夹车刀（硬质合金可转位刀片）；2．工艺路线（1）棒料伸出卡盘外约90mm，找正后夹紧。

（2）用1号刀，进行零件的轮廓粗加工。

（3）用2号刀，进行零件的轮廓精加工。

3．加工工艺卡片1．FANUC0i mate-TC系统（1）粗加工程序O1000 程序名G54G98G21；采用G54坐标系，分进给，公制单位S600M3；主轴正转，600r/minT0101；换1号外圆粗加工刀G0X42Z0；G1X-1F100；车端面Z2；G0X39；G1Z-80F100；粗车Φ39外圆X45；G0Z2；G1X31F100；粗车Φ31外圆Z-40；X45；G0Z2；G1X23F100；粗车Φ23外圆Z-20；X26；X31Z-40；粗车螺纹右倒角X45；G0Z2；G1X19F100；G3X23Z-2R11；第一次粗车R11圆弧X35；G0Z2；G1X15F100；G3X23Z-4R11；第二次粗车R11圆弧X35；G0Z2；G1X11F100；G3X23Z-6R11；第三次粗车R11圆弧X35；G0Z2；G1X7F100；G3X23Z-8R11；第四次粗车R11圆弧X35；G0Z2；G1X3F100；G3X23Z-10R11；第五次粗车R11圆弧X35；G0X100；快速退刀M05；主轴停M30；主程序结束（2）精加工程序O1001 程序名G54G98G21；采用G54坐标系，分进给，公制单位S1000M3；主轴正转，1000r/minT0202；换2号外圆精加工刀G0X45Z2；X0；G1Z0F60；G3X22Z-11R11；精车R11圆弧G1Z-20；X25；精车台阶X30Z-40；精车圆锥X34；精车台阶X37.8Z-42；精车倒角Z-80；精车Φ38外圆X50；退出加工范围G0X100；快速退刀Z100；M05；主轴停M30；主程序结束2．华中HNC-21T/22T系统指令编程与FANUC—0i编程基本一致，把“G98”改成“G94”或者省略“G98”。

传动轴机械加工工艺实例分析轴类零件是常见的典型零件之一。

按轴类零件结构形式不同，一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类；或分为实心轴、空心轴等。

它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件，以传递转矩或运动。

台阶轴的加工工艺较为典型，反映了轴类零件加工的大部分内容与基本规律。

下面就以减速箱中的传动轴为例，介绍一般台阶轴的加工工艺。

1．零件图样分析图A-1 传动轴图A-1所示零件是减速器中的传动轴。

它属于台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。

轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便；键槽用于安装键，以传递转矩；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。

根据工作性能与条件，该传动轴图样(图A-1)规定了主要轴颈M，N，外圆P、Q以及轴肩G、H、I有较高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值，并有热处理要求。

这些技术要求必须在加工中给予保证。

因此，该传动轴的关键工序是轴颈M、N和外圆P、Q的加工。

2．确定毛坯该传动轴材料为45钢，因其属于一般传动轴，故选45钢可满足其要求。

本例传动轴属于中、小传动轴，并且各外圆直径尺寸相差不大，故选择￠60mm的热轧圆钢作毛坯。

3．确定主要表面的加工方法传动轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。

由于该传动轴的主要表面M、N、P、Q的公差等级(IT6)较高，表面粗糙度Ra 值(Ra=0.8 um)较小，故车削后还需磨削。

外圆表面的加工方案(参考表A-3)可为：粗车→半精车→磨削。

4．确定定位基准合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。

由于该传动轴的几个主要配合表面(Q、P、N、M)及轴肩面(H、G)对基准轴线A-B均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，所以应选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。

粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。

轴类零件工艺过程示例1．CA6140车床主轴技术要求及功用图6-3为CA6140车床主轴零件简图。

由零件简图可知，该主轴呈阶梯状，其上有安装支承轴承、传动件的圆柱、圆锥面，安装滑动齿轮的花键，安装卡盘及顶尖的内外圆锥面，联接紧固螺母的螺旋面，通过棒料的深孔等。

下面分别介绍主轴各主要部分的作用及技术要求：⑴支承轴颈主轴二个支承轴颈A、B圆度公差为0.005mm，径向跳动公差为0.005mm；而支承轴颈1∶12锥面的接触率≥70%；表面粗糙度R a为0.4μm；支承轴颈尺寸精度为IT5。

因为主轴支承轴颈是用来安装支承轴承，是主轴部件的装配基准面，所以它的制造精度直接影响到主轴部件的回转精度。

⑵端部锥孔主轴端部内锥孔（莫氏6号）对支承轴颈A、B的跳动在轴端面处公差为0.005mm，离轴端面300mm处公差为0.01 mm；锥面接触率≥70%；表面粗糙度R a为0.4μm；硬度要求45~50HRC。

该锥孔是用来安装顶尖或工具锥柄的，其轴心线必须与两个支承轴颈的轴心线严格同轴，否则会使工件（或工具）产生同轴度误差。

⑶端部短锥和端面头部短锥C和端面D对主轴二个支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.008mm；表面粗糙度R a为0.8μm。

它是安装卡盘的定位面。

为保证卡盘的定心精度，该圆锥面必须与支承轴颈同轴，而端面必须与主轴的回转中心垂直。

⑷空套齿轮轴颈空套齿轮轴颈对支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.015 mm。

由于该轴颈是与齿轮孔相配合的表面，对支承轴颈应有一定的同轴度要求，否则引起主轴传动啮合不良，当主轴转速很高时，还会影响齿轮传动平稳性并产生噪声。

⑸螺纹主轴上螺旋面的误差是造成压紧螺母端面跳动的原因之一，所以应控制螺纹的加工精度。

当主轴上压紧螺母的端面跳动过大时，会使被压紧的滚动轴承内环的轴心线产生倾斜，从而引起主轴的径向圆跳动。

2．主轴加工的要点与措施主轴加工的主要问题是如何保证主轴支承轴颈的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度，主轴前端内、外锥面的形状精度、表面粗糙度以及它们对支承轴颈的位置精度。