轴类零件加工工艺120页PPT

毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织 沿表面均匀分布，从而获得较高的抗拉、抗弯及 抗扭强度，故一般比较重要的轴，多采用锻件。 毛坯的锻造方式分为:自由锻造和模锻两种。
• 只有大型轴或结构复杂的轴：铸件。
附：轴类零件的热处理
• 锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理（含碳量大 于0.7％的碳钢和合金钢），以使钢材内部晶粒细化，消除 锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。
与其它表面的位置精度则由先行工序保证。
• （4）互为基准原则
•
当两个表面相互位置精度以各自的形状和尺寸精度都要求很高时，可
以采取互为基准原则，反复多次进行加工。
相关知识
• 5．在选择基准时不能同时遵循各选择原则（甚至相互 矛盾）时。应根据具体情况具体分析，以保证关键表面 为主，兼顾次要表面的加工精度。
• 6．轴类零件的精基准
• （1）轴类零件的加工，多以轴两端的中心孔作为定位 精基准。因为轴的设计基准是中心线，这样既符合基准 重合原则，又符合基准统一原则，还能在一次装夹中最 大限度地完成多个外圆及端面的加工，易于保证各轴颈 间的同轴度以及端面的垂直度。
• （2）当不能用两端中心孔定位（如带内孔的轴）时， 可采用外圆表面或外圆表面和一端孔口作精基准。
任务实施
1.3.1 选择传动轴毛坯类型及其制造方法
•
根据传动轴的制造材料（45钢），查附表5可确定，
毛坯类型可采用型材或锻件，现选用锻件；毛坯采用自由
锻造法。
1.3.2 绘制传动轴毛坯简图
• 1．确定传动轴毛坯的余量
• 查表阶梯轴的自由锻造机械加工余量计算公式（D<65mm时， 按65mm计算,L<300mm时，按300mm计算），传动轴锻件余量计 算如下：

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4.3 轴类零件的加工工艺
③ 表面粗糙度；轴颈的表面粗糙度值Ra 应与尺寸公差等级相适应。公差等级为IT5的Ra值为 0.4 ～ 0.2µm ； 公 差 等 级 为 IT6 的 Ra 值 为 0.8 ～ 0.4µm ； 公差等 级 为 IT8 ～IT7 的 Ra 值 为0.8 ～0.6µm 。 装 配定 位 用 的 轴 肩 Ra 值 通 常 为 1.6 ～ 0.8µm 。 非 配 合 的 次 要 表 面 Ra 值 常 取 6.3µm 。 该 轴 的两 支 承 表面 及 ø22 配 合 表 面 为 0.8µm ， ø15 配 合 表 面 为 1.6µm ， 键 槽 底 孔 为 6.3µm，其余为12.5µm。
⑴ 切断毛坯表面，最好用外圆车刀先把 工件车圆，或开始时尽量减小走刀量，防止“扎刀” 而损坏车刀。
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4.3 轴类零件的加工工艺
⑵ 手动进刀时，摇动手柄应连续、均匀，避免 因切断刀与工件表面摩擦，使工件表面产生冷硬现象 而迅速磨损刀具，在即将切断时要放慢进给速度，以 免突然切断而使刀头折断。
4.3 轴类零件的加工工艺
4.3.5 切槽和切断
在车削加工中，当工件的毛坯是棒料且很长时， 需根据零件长度进行切断后再加工，避免空走刀；或 是车削完后把工件从原材料上切下来，这称为切断。
沟槽是在工件的外圆、内孔或端面上切有各种 形式的槽，沟槽的作用一般是为了退刀和装配时保证 零件有一个正确的轴向位置。
⑶ 用卡盘装夹工件时，切断位置尽可能靠近卡 盘，防止引起振动；由一夹一顶装夹工件时，工件不 完全切断，应取下工件后再敲断。
⑷ 切断过程中如需要停车，应先退刀再停。
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4.3 轴类零件的加工工艺

1.6～0.8
4
粗车→半精车→精车→精 细车
IT7～IT6
0.4～0.025 主要用于要求较高的有色金属的加工
4.3 轴类零件的加工工艺
⑶外圆面检验 外圆表面的加工，一方面要保证零件图上要求的 尺寸精度和表面粗糙度，另一方面还应保证形状和位 置精度的要求。检查时，可采用钢尺、游标卡尺、千 分尺或百分表等工具。 ① 用游标卡尺测外径
4.1 车床概述
图4-1 CA6140型卧式车床
4.2 车削加工基础知识
图4-33 车床加工的典型表面
4.3 轴类零件的加工工艺
4.3 轴类零件的加工工艺
4.3.1 定位基准的选择
零件进行机械加工之前，为了保证加工表面的尺 寸精度和相互位置精度的要求，便于合理安排加工顺 序，必须正确选择定位基准。这是因为在加工阶段开 始，前道工序必须为后续工序提供好定位基准面。对 于轴类零件而言，其定位基准面的选择，通常有如下 几类：
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钳 修研两端中心孔
11
磨
磨外圆E、F到图样规定尺寸；调 头，磨外圆P、Q到图样规定尺寸
12
检 检验
按图样技术要求项目检验
车床
立铣 床
车床
外圆 磨床
4.3 轴类零件的加工工艺
4.3.6.3 某输出轴的加工工艺的分析 ⑴ 输出轴的结构分析 图4-68所示为大批量生产的输出轴的零件图。该
轴上有台阶、外圆柱面、退刀槽、倒角、花键、键槽、 螺纹等表面，是一根实心刚性轴。
ø35×160
锯床
车端面见平，钻中心孔；调
2
车 头，车另一端面，保证总长
154，钻中心孔
车床
4.3 轴类零件的加工工艺
粗车四个台阶，直径上均留余量3，

精品课程
学习情景1 轴轴类类零零件件加加工工工工艺艺的的设设计计与与实实施施
根据轴的长度 L 与直径 d 之比，又可分为刚性轴（ L/d ≤ 12 ）和挠性轴 （ L/d ＞ 12 ）两种。
轴类零件通常由内外圆柱面、内外圆锥面、端面、台阶面、螺纹、键槽、 花键、横向孔及沟槽等组成。 二、轴类零件的技术要求、材料和毛坯 1．轴类零件的技术要求
第三部分 学习情境
步骤一：资讯 方法：案例教学法、参观、讨论、教师指导
任务： 学生从接到的工作任务中分析完成工作的必要信息，为下一步的
决策、计划做好充分的准备，具体任务的设置如下： 1、分析轴类零件的功用和结构特点； 2、分析轴类零件的技术要求、材料与毛坯； 3、了解外圆表面的各种加工方法和加工方案； 4、了解机械加工实训中心和校外实训基地的设备及其加工性能
（1）尺寸精度：主要包括直径和长度尺寸的精度。 （2）形状精度：主要包括圆度、圆柱度、直线度。 （3）位置精度：主要包括同轴度、圆跳动、垂直度、平行度。 （4）表面粗糙度：配合面和定位面的表面粗糙度要求较高。 （5）热处理要求：根据轴的材料和需要，常进行正火、调质、淬火、表面 淬火及表面渗碳渗氮等热处理。
资 1、轴类零件的功用、结构特点、技术要求、材料与毛坯； 讯 2、轴类零件的定位基准和装夹方法； 内 3、常用普通车床的加工性能指标； 容 4、轴类零件的加工要求及工艺性。
资 讯 记 录
签名________________日期________________
精品课程
学习情景1 轴轴类类零零件件加加工工工工艺艺的的设设计计与与实实施施
2．轴类零件的材料 一般轴类零件常选用 45 钢；对于中等精度而转速较高的轴可用 40Cr ；
对于高速、重载荷等条件下工作的轴可选用 20Cr 、 20CrMnTi 等低碳合金 钢进行渗碳淬火，或用 38CrMoAlA 氮化钢进行氮化处理。 3．轴类零件的毛坯

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CA6140. 车床主轴图
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主轴的机械加工工艺过程
➢主轴加工工艺过程制订的依据 主轴的结构；技术要求；生产批量；
设备条件 ➢主轴加工工艺过程 批量：大批；材料：45钢；毛坯：模
锻件
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➢工艺过程： 分为三个阶段（参见表5-5）：
粗加工：工序 1~6 半精加工：工序 7~13（7为预备） 精加工：工序 14~26（14为预备）
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箱孔与孔的位置精度 引起轴安装歪斜，致使主轴径向跳动 和轴向窜动，加剧轴承磨损 同一轴线上各孔的同轴度误差 孔端面对轴线垂直度误差
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孔和平面的位置精度
主要是规定主要孔和主轴箱安装基 面的平行度
主要平面的精度
影响主轴箱与床身的连接刚度
规定底面和导向面必须平直和相互 垂直
平面度、垂直度公差等级为5级
第二节
典型零件加工 工艺过程
机械制造工程——第五章
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1
一、轴（杆）类零件的加工
1．轴类零件的分类、技术要求
➢轴类零件的作用 支撑传动零件； 承受载荷； 传递扭矩。
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2
➢轴类零件的特点 长度大于直径； 加工表面为内外圆柱面、圆锥面、
螺纹、花键、沟轴 阶梯轴 空心轴 异形轴（曲轴、齿轮轴、偏心轴、
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➢加工顺序的安排和工序的确定
三种方案
粗加工外圆→钻深孔→精加工外圆→ 粗加工锥孔→精加工锥孔
粗加工外圆→钻深孔→粗加工锥孔→ 精加工锥孔→精加工外圆
粗加工外圆→钻深孔→粗加工锥孔→ 精加工外圆→精加工锥孔
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工序确定的两个原则
➢工序中所用的基准应在该工序前加工

（1）车床主轴的设计要求
车床主轴的功用：1）承受扭转力矩；2）承受弯曲力矩；3） 保证回转运动精度。 车床主轴的设计要求：1）扭转和弯曲刚度高；2）回转精度 高（径向圆跳动、端面圆跳动、回转轴线稳定）；3）制造 精度高：①结构尺寸及动态特性要好；②主轴本身及其轴承 精度高； ③轴承的结构和润滑； ④齿轮的布置； ⑤固定件 的平衡等。 主轴结构的设计要求：1）合理的结构设计；2） 足够的刚 度；3）有具有一定的尺寸、形状、位置精度和表面质量； 4)）足够的耐磨性、抗振性及尺寸稳定性；5)）足够的抗疲 劳强度。
3、车床主轴技术条件的分析
（1）主轴支承轴颈的技术要求
支承轴颈是主轴的装配基准，其精度直接影响主轴的回转精度；主 轴上各重要表面又以支承轴颈为设计基准，有严格的位置要求。 支承轴颈为三支承结构，并且跨度大； 支承轴颈采用锥面 (1：12) 结构，接触率≥70%，可用来调整轴承间隙；
中间支承为IT5~IT6，粗糙度 Ra 0.63m；
一端用中心孔定位。 对中心通孔的长轴，在内孔半精加工后，利用工件的内锥孔或内
孔的两端加工出带锥度的工艺孔，加上锥形堵塞或锥套心轴加工。内 孔精加工前不要将锥堵或锥套拆下，以避免因重新安装带耒的同轴度 误差。
（2）加工路线的安排 1)划分加工阶段
精度及表面粗糙度要求较高的重要表面(轴颈、基准内孔等)为粗加 工---半精加工---精加工三个阶段，对要求更高的表面还应有光整加工阶段； 其余表面加工分为粗加工一半精加工两个阶段进行或一次加工完毕。
5、异形类零件
例1、主轴加工工艺
1、各种机床主轴的结构
应保证夹具或刀具安装可靠、定位准确、连接刚度高、装卸方便 和能传递足够的转矩。由于夹具和刀具已标准化，因此通用机床主轴 端部的形状和尺寸也已标准化。主轴结构取决于 1）机床类型 2）主轴上所安装的传动件 3）轴承和密封件等零件的类型、数目、位置和安装定位方法等 4）主轴加工和装配的工艺性 5）为了便于装配和满足轴承、传动件等轴向定位的需要，主轴一般是阶 梯形的轴 6）直径从前端向后或者是从中间向两端部逐段缩小 7）各阶梯之间应有退刀槽 8）为了与齿轮等传动件周向连接以传递转矩，主轴上经常带有键槽或花 键。

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4)表面粗糙度 轴类零件的各加工表面均有表面粗糙度的 要求。一般说来,支承轴颈的表面粗糙度要求
为Ra0.63～0.16μm。配合轴颈的表面粗糙度 Ra2.5～0.63μm。
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CA6140型车床主轴简图
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3.轴类零件的材料与毛坯
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轴的种类
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2.轴类零件的主要技术要求
1)尺寸精度 轴颈是轴类零件的重要表面,它的直径精度根 据使用要求通常为IT6～IT9,有时可达IT5。 2) 形状精度 轴颈的几何形状精度(圆度、圆柱度)应限制 在直径公差范围之内。对几何形状精度要求较高 时,则应在零件图上专门标注形状公差。
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(3)减小表面粗糙度值。因为每颗磨粒切削厚度变小,表 面切痕深度浅,表面粗糙度值小,作用在工件上的法向磨削力 也相应减小,所以又可提高加工精度。
但高速磨削对砂轮、机床均有一些特殊要求,应予充分 注意。
• 必须提高砂轮的强度,以免砂轮因离心力而破裂,按切 削速度规范选用砂轮。
• 砂轮主轴的轴承间隙要适当加大,冷态间隙为0.04～ 0.05mm,热态间隙为0.03mm左右。
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2.加工阶段的划分
由于轴是多阶梯（机床主轴还带通孔）的零件,切除大 量金属后,会引起残余应力重新分布而变形,故安排工序时, 一定要粗精分开,
(1)粗加工阶段: 目的:切除大部余量,提高生产率,留足够余量,及时发
现缺陷。
粗加工之后安排调质处理：提高综合机械性能，为后 续热处理做准备；去除内应力。
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