轴类零件工艺制定实例

一、轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩

和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。

轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。

轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项：

(一)尺寸精度起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高

（IT5～IT7）。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6～IT9）。

(二)几何形状精度轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的

圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。

(三)相互位置精度轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定

的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01～0.03mm，高精度轴（如主轴）通常为0.001～0.005mm。

(四)表面粗糙度一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5～0.63μm，与轴承相

配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63～0.16μm。

一、概述

(一)、轴类零件的功用与结构特点

1、功用：为支承传动零件（齿轮、皮带轮等）、传动扭矩、承受载荷，以及保证装在主轴上的工件或刀具具有一定的回转精度。

2、2、分类：轴类零件按其结构形状的特点，可分为光轴、阶梯轴、空心

轴和异形轴（包括曲轴、凸轮轴和偏心轴等）四类。

图轴的种类

a)光轴b)空心轴c)半轴d)阶梯轴e)花键轴f)十字轴g）偏心轴

h)曲轴i) 凸轮轴

若按轴的长度和直径的比例来分，又可分为刚性轴（L/d＜12＝和挠性轴（L/d＞12）两类。

3、表面特点：外圆、内孔、圆锥、螺纹、花键、横向孔

（二）主要技术要求：

1、尺寸精度

轴颈是轴类零件的主要表面，它影响轴的回转精度及工作状态。轴颈的直径精度根据其使用要求通常为IT6～9，精密轴颈可达IT5。

2、几何形状精度

轴颈的几何形状精度（圆度、圆柱度），一般应限制在直径公差点范围内。对几何形状精度要求较高时，可在零件图上另行规定其允许的公差。

3、位置精度

主要是指装配传动件的配合轴颈相对于装配轴承的支承轴颈的同轴度，通常是用配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动来表示的；根据使用要求，规定高精度轴为0.001～0.005mm，而一般精度轴为0.01～0.03mm。

此外还有内外圆柱面的同轴度和轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。

4．表面粗糙度

根据零件的表面工作部位的不同，可有不同的表面粗糙度值，例如普通机床主轴支承轴颈的表面粗糙度为Ra0.16～0.63um，配合轴颈的表面粗糙度为Ra0.63～2.5um，随着机器运转速度的增大和精密程度的提高，轴类零件表面粗糙度值要求也将越来越小。(三)、轴类零件的材料和毛坯

合理选用材料和规定热处理的技术要求，对提高轴类零件的强度和使用寿命有重要意义，同时，对轴的加工过程有极大的影响。

1、轴类零件的材料

一般轴类零件常用45钢，根据不同的工作条件采用不同的热处理规范（如正火、调质、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。

对中等精度而转速较高的轴类零件，可选用40Cr等合金钢。这类钢经调质和表面淬火处理后，具有较高的综合力学件能。精度较高的轴，有时还用轴承钢GCrls和弹簧钢65Mn等材料，它们通过调质和表面淬火处理后，具有更高耐磨性和耐疲劳性能。

对于高转速、重载荷等条件下工作的轴，可选用20CrMnTi、20MnZB、20Cr等低碳含金钢或38CrMoAIA氮化钢。低碳合金钢经渗碳淬火处理后，具有很高的表面硬度、抗冲击韧性和心部强度，热处理变形却很小。

2、轴类零件的毛坯

轴类零件的毛坯最常用的是圆棒料和锻件，只有某些大型的、结构复杂的轴才采用铸件。

（四）、轴类零件的预加工

轮类零件在切削加工之前，应对其毛坯进行预加工。预加工包括校正、切断和切端面和钻中心孔。

1、校正：校正棒料毛坯在制造、运输和保管过程中产生的弯曲变形，以保证加工余量均匀及送料装夹的可靠。校正可在各种压力机上进行。

2、切断：当采用棒料毛坯时，应在车削外圆前按所需长度切断。切断叮在弓锯床上进行，高硬度棒料的切断可在带有薄片砂轮的切割机上进行。

3、切端面钻中心孔：中心孔是轴类零件加工最常用的定位基准面，为保证钻出的中心孔不偏斜，应先切端面后再钻中心孔。

4、荒车：如果轴的毛坯是向由锻件或大型铸件，则需要进行荒车加工，以减少毛坯外国表面的形状误差，使后续工序的加工余景均匀。

二、二、典型主轴类零件加工工艺分析

轴类零件的加工工艺因其用途、结构形状、技术要求、产量大小的不同而有差异。而轴的工艺规程编制是生产中最常遇到的工艺工作。

（一）（一）轴类零件加工的主要问题

轴类零件加工的主要问题是如何保证各加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和主要表面之间的相互位置精度。

轴类零件加工的典型工艺路线如下：

毛坯及其热处理→预加工→车削外圆→铣键槽等→热处理→磨削

（二）（二）CA6140主轴加工工艺分析

1、CA6140主轴技术条件的分析

（1）、支承轴颈的技术要求

主轴两支承轴颈A、B的圆度允差0.005毫米，径向跳动允差0.005毫米，两支承轴颈的1：12锥面接触率＞70%，表面粗糙度Ra0.4um。支承轴颈直径按IT5-7级精度制造。

主轴外圆的圆度要求，对于一般精度的机床，其允差通常不超过尺寸公差的50％，对于提高精度的机床，则不超过25%，对于高精度的机床，则应在5～10％之间。

（2）、锥孔的技术要求

主轴锥孔（莫氏6号）对支承轴颈A、B的跳动，近轴端允差0.005mm，离轴端300mm 处允差0.01毫米，锥面的接触率＞70％，表面粗糙度Ra0.4um，硬度要求HRC48。（3）、短锥的技术要求

短锥对主轴支承轴颈A、B的径向跳动允差0.008mm，端面D对轴颈A、B的端面跳动允差0.008mm，锥面及端面的粗糙度均为Ra0.8um。

（4）、空套齿轮轴颈的技术要求

空套齿轮的轴颈对支承轴颈A、B的径向跳动允差为0.015毫米。

（5）、螺纹的技术要求

这是用于限制与之配合的压紧螺母的端面跳动量所必须的要求。因此在加工主轴螺纹时，必须控制螺纹表面轴心线与支承轴颈轴心线的同轴度，一般规定不超过0.025mm。

从上述分析可以看出，主轴的主要加工表面是两个支承轴颈、锥孔、前端短锥面及其端面、以及装齿轮的各个轴颈等。而保证支承轴颈本身的尺寸精度、几何形状精度、两个支承轴颈之间的同轴度、支承轴颈与其它表面的相互位置精度和表面粗糙度，则是主轴加工的关键。主轴加工工艺过程分析

1、1、主轴毛坯的制造方法及热处理

批量：大批；材料：45钢；毛坯：模锻件

(1)材料

在单件小批生产中，轴类零件的毛坯往往使用热轧棒料。

对于直径差较大的阶梯轴，为了节约材料和减少机械加工的劳动量，则往往采用锻件。单件小批生产的阶梯轴一般采用自由锻，在大批大量生产时则采用模锻。

（2）热处理

45钢，在调质处理（235HBS）之后，再经局部高频淬火，可以使局部硬度达到HRC62～65，再经过适当的回火处理，可以降到需要的硬度（例如CA6140主轴规定为HRC52）。

9Mn2V，这是一种含碳0.9%左右的锰钒合金工具钢，淬透性、机械强度和硬度均比45钢为优。经过适当的热处理之后，适用于高精度机床主轴的尺寸精度稳定性的要求。例如，万能外圆磨床M1432A头架和砂轮主轴就采用这种材料。