机械制造工艺1 轴类零件机械加工工艺路线拟定

按长径比分类：
刚性轴 L/d≤12
挠性轴 L/d > 12
(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 图1-2 轴的种类
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3. 轴类零件的主要技术要求 ⑴ 加工精度
① 尺寸精度：主要指轴的直径尺寸精度和轴的长度
（5）其他
冲压件、冷挤压件、粉末冶金等其他毛坯。
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（二）选择毛坯应考虑的因素 选择毛坯的意义：
毛坯质量的提高，对减少机械加工量，降低加工 成本，提高加工材料的利用率都是十分有利的。 • 毛坯质量的提高也将伴随着毛坯制造难度的增加， 也就意味着毛坯制造成本的增加。 • 因此，在选择毛坯材料和制造方法时，应考虑 如下几个问题。
对于承载不大或不太重要的轴 可选用Q235、Q255等普通碳素钢 ， 但最常用45钢， 这种材料经调质或正火后，能得到较好的切削性能及较 高的强度和一定的韧性，具有较好的综合力学性能。
中等精度而转速较高 40Cr等合金结构钢，经调质和表面淬火处理后具 有较好的综合力学性能。
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较高精度 轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn等材料， 经调质和表面高频感应加热淬火后再回火，表面 硬度可达50～58HRC（洛氏硬度），并具有较高的耐疲 劳性能和较好的耐磨性。 中碳合金氮化钢38CrMoAlA， 经调质和表面氮化后，变形很小，且其硬度也很 高，具有很高的心部强度，良好的耐磨性和耐疲劳 性能；
尺寸精度。 • • • 主要加工表面: 支承轴颈 与轴承内圈配合的外圆轴颈，用于确定轴的位置 并支承轴，寸精度要求较高，通常为IT7~IT5； • 配合轴颈 • 与各类传动件配合的轴颈，其精度稍低，常为 IT9~IT6。
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3. 轴类零件的主要技术要求
② 形状精度： 主要指支承轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重 要表面的圆度、圆柱度。 一般轴的形状精度应控制在直径公差之内； 精密轴颈的形状精度需在零件图上另行规定 其几何形状精度，应控制在直径公差的1/2～ 1/4之内。
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③ 相互位置精度： 包括内、外表面、重要轴径的同轴度、圆的径向跳动、 重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。 为保证轴上传动件的传动精度，必须规定支承轴颈与配合 轴颈的位置精度。配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动一般为 0.01～0.03 mm， 高精度轴为0.001～0.005 mm。
图1-1 阶梯轴零件图
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（二）选择毛坯应考虑的因素
• 1）毛坯材料及力学性能 • 毛坯材料的选择一般是根据零件在机器中的作用为 依据的。主要是考虑机器工作对零件强度、刚度、韧性、 耐磨性、耐腐蚀等方面的要求。 • 零件的材料大致确定了毛坯的种类，但也要考虑力 学性能的要求 • 2）生产类型 • 当零件产量较大时，应选择精度和生产率比较高的 毛坯制造方法。 • 在单件小批生产时，应选择精度较低和生产率较低的 毛坯生产方法。
学习情境1 轴类零件机械加工 工艺路线拟定
任务1-1 阶梯轴的机械加工 工艺规程制定 任务1-2 CA6140车床主轴的 工艺路线拟定
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学习情境一：轴类零件机械加工 工艺路线拟定
任务1

阶梯轴的机械加工工艺规程制定
给定任务 任务分析 基础理论知识 任务实施 拓展知识
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给定任务
某企业生产的、年产量达870余件的阶梯轴零件图。试 编制该零件的机械加工工艺规程，并填写工艺文件。
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（3）型材 型材按截面形状可分为：圆钢、方钢、六角钢、扁钢、角 钢、槽钢、管材、板材、带材等。 热轧的型材： 特点及应用：精度低，但价格便宜，用于一般零件的毛 坯； 冷拉的型材： 特点及应用：尺寸较小、精度高，易于实现自动送料，但 价格较高，多用于批量较大的生产，适用于自动机床加工。
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（4）焊接件 焊接件是用焊接方法而获得的结合件， 优点：制造简单、周期短、节省材料， 缺点：抗振性差、变形大，需经时效处理后才能进行机 械加工。
图1-1 阶梯轴零件图
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任务分析
1．轴类零件的功用


支撑传动零件,承受载荷；传递运动和扭矩,装夹工 件。
外圆用于安装轴承、齿轮、带轮等； 轴肩用于轴上零件和轴本身的轴向定位；
螺纹用于安装各种锁紧螺母和高速螺母；
螺尾退刀槽供加工螺纹时退刀用； 砂轮越程槽则是为了能完整地
磨削出外圆和端面；

键槽用来安装键，以传递扭矩。
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图1-1 阶梯轴零件图
2.轴类零件的结构特点
回转体零件 长度大于直径； 加工表面为内外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、沟槽等；

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图1-1 阶梯轴零件图
.轴类零件的分类（按其结构特点）
光轴； 阶梯轴； 空心轴； 异形轴（曲轴、偏心轴、 十字轴、凸轮轴、花键轴）。
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（2）锻件 特点：锻件能获得纤维组织的连续性和均匀分布，从而 提高了零件的强度，所以适用于制造强度要求较高，形状比较 简单的零件毛坯 自由锻造： 特点：加工余量较大，锻件精度低,生产率不高,而且锻 件的结构必须简单； 应用：适用于单件和小批生产，以及制造大型锻件。 模锻： 特点：精度和表面质量都比自由锻件好，而且锻件的形 状也较复杂，减少了机械加工余量。模锻的生产率比自由的中小型锻件。
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高转速和重载荷轴 20CrMnTi、 20Cr等渗碳钢，经过淬火或氮化处 理后获得更高的表面硬度、 耐磨性和心部强度。 因此，耐冲击、韧性好，但其主要缺点是热处 理变形较大。
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毛坯的选择（教材261页）
（一）毛坯的类型和特点 （1）铸件 常用作形状比较复杂的零件毛坯 铸造方法：砂型铸造、金属型铸造、压力铸造等。 木模手工造型： 特点：铸件精度低，加工表面余量大，生产率低， 应用：适用于单件小批生产或大型零件的铸造。 金属模机器造型： 特点：生产率高，铸件精度高，但设备费用高，铸件的 重量也受到限制， 应用：适用于大批量生产的中小件。 注意：少量质量要求较高的小型铸件可采用特种铸造（如 压力铸造、离心铸造、熔模铸造等）。
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(2) 表面粗糙度。 轴上的表面以支承轴颈的表面质量要求最高，其次 是配合轴颈或工作表面。这是保证轴与轴承以及轴 与轴上传动件正确可靠配合的重要因素。 表面粗糙度 R a 值，支承轴颈一般为 1.6 ～ 0.2 μm ， 配合轴颈一般为3.2-0.4
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图1-1 阶梯轴零件图
4. 轴类零件的材料、毛坯及热处理 (1) 轴类零件的材料和热处理