(15)--5.1.1轴类零件加工工艺设计（一）.ppt

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1、5.1 轴类零件加工 工艺设计(一)主要内容轴类零件功能、特点及分类1轴类零件的一般加工路线23轴类零件的技术要求及材料5.1.1 轴类零件功能、特点及分类1.1.轴类零件的功能轴类零件的功能轴类零件是机器中常见的典型零件之一。轴类零件是机器中常见的典型零件之一。主要用来主要用来支承传动零件支承传动零件（如如齿轮、带轮、联齿轮、带轮、联轴器、离合器等）和轴器、离合器等）和传递扭矩传递扭矩。2.2.轴类零件的结构特点及加工面轴类零件的结构特点及加工面一般轴类零件是一般轴类零件是回转体回转体零件，其零件，其长度大于直径长度大于直径。轴类零件的轴类零件的主要加工表面主要加工表面是：是：内、外旋转表面

2、、内、外旋转表面、端面、轴肩端面、轴肩等。等。轴类零件的轴类零件的次要加工表面次要加工表面有：有：键槽、花键、螺键槽、花键、螺纹、退刀槽、越程槽、横向孔、倒角纹、退刀槽、越程槽、横向孔、倒角等。等。3.3.轴类零件的分类轴类零件的分类轴类零件按结构形状分：轴类零件按结构形状分：l光轴光轴l阶梯轴（多见）阶梯轴（多见）l空心轴空心轴l异型轴（如曲轴、凸轮轴、偏心轴等）异型轴（如曲轴、凸轮轴、偏心轴等）轴类零件按长径比分：轴类零件按长径比分：l刚性轴（刚性轴（L/d 12L/d 12，多见），多见）l挠性轴（挠性轴（L/d12L/d12）常见轴的种类5.1.2 轴类零件的技术要求及材料1.1.尺寸

3、精度尺寸精度l尺寸精度包括尺寸精度包括直径尺寸精度直径尺寸精度、长度尺寸精度长度尺寸精度。l精密轴颈精密轴颈为为IT5IT5级，级，重要轴颈重要轴颈为为IT6IT7IT6IT7级，级，一般轴颈一般轴颈为为IT8IT9IT8IT9级。级。l支承轴颈支承轴颈与轴承结合的尺寸精度要求比较高；与轴承结合的尺寸精度要求比较高；安装传动件的安装传动件的轴头轴头及及轴身轴身部分的尺寸精度要部分的尺寸精度要求相对低一些。求相对低一些。2.2.位置精度位置精度l位置精度主要指装配传动件的轴颈相对于支位置精度主要指装配传动件的轴颈相对于支承轴颈的承轴颈的同轴度同轴度，以及端面对轴心线的，以及端面对轴心线的垂直垂直

4、度度等。通常用等。通常用径向圆跳动径向圆跳动来体现。来体现。l普通精度轴，径向圆跳动为普通精度轴，径向圆跳动为0.01-0.03mm 0.01-0.03mm；高精度轴，径向圆跳动为高精度轴，径向圆跳动为0.006-0.01mm0.006-0.01mm。3.3.形状精度形状精度l几何形状精度主要指轴颈的几何形状精度主要指轴颈的圆度圆度、圆柱度圆柱度。一般应符合包容原则（即形状误差包容在直一般应符合包容原则（即形状误差包容在直径公差范围内）。径公差范围内）。l当几何形状精度要求较高时，零件图上应单当几何形状精度要求较高时，零件图上应单独标注出允许的偏差。独标注出允许的偏差。4.4.表面粗糙度表面粗

5、糙度l轴类零件的表面粗糙度，应与表面工作要求轴类零件的表面粗糙度，应与表面工作要求相适应。相适应。l通常通常支承轴颈支承轴颈表面粗糙度值表面粗糙度值Ra=0.8-1.6umRa=0.8-1.6um；配合轴径配合轴径表面粗糙度值表面粗糙度值Ra=1.6-3.2umRa=1.6-3.2um。5.5.轴类零件的材料、热处理轴类零件的材料、热处理轴类零件应根据不同的工作情况，选择不同的轴类零件应根据不同的工作情况，选择不同的材料和热处理方法。材料和热处理方法。一般轴类零件常用一般轴类零件常用中碳钢中碳钢，或，或合金钢合金钢。轴类零件的材料与热处理轴类零件的材料与热处理多用多用碳钢碳钢，如，如4545钢

6、钢，经正火、调质及部分表面淬火等热处理，经正火、调质及部分表面淬火等热处理，得到所要求的强度、韧性和硬度。得到所要求的强度、韧性和硬度。对中等精度、转速较高的轴类零件，一般选用对中等精度、转速较高的轴类零件，一般选用合金钢合金钢（如（如40Cr40Cr），其经过调质和表面淬火处理，使其具有较高的综合，其经过调质和表面淬火处理，使其具有较高的综合力学性能。力学性能。对在高转速、重载荷等条件下工作的轴类零件，可选用对在高转速、重载荷等条件下工作的轴类零件，可选用20CrMnTi20CrMnTi，20Mn2B20Mn2B，20Cr20Cr等等低碳合金钢低碳合金钢，其经渗碳淬火处理，其经渗碳淬火处理后

7、，具有很高的表面硬度，芯部则获得较高的强度和韧性。后，具有很高的表面硬度，芯部则获得较高的强度和韧性。对高精度、高转速的轴，可选用对高精度、高转速的轴，可选用38CrMoAI38CrMoAI，热处理变形较小，热处理变形较小，经调质和表面渗氮处理后，可达到很高的心部强度和表面硬经调质和表面渗氮处理后，可达到很高的心部强度和表面硬度，从而获得优良的耐磨性和耐疲劳性。度，从而获得优良的耐磨性和耐疲劳性。6.6.轴类零件的毛坯轴类零件的毛坯轴类零件的毛坯，常采用轴类零件的毛坯，常采用棒料棒料、锻件锻件和和铸件铸件等形式。等形式。l一般光轴或外圆直径相差不大的阶梯轴，采一般光轴或外圆直径相差不大的阶梯轴

8、，采用用棒料棒料。l对于外圆直径相差较大或较重要的轴，常采对于外圆直径相差较大或较重要的轴，常采用用锻件锻件。l对某些大型或结构复杂的轴（如曲轴），可对某些大型或结构复杂的轴（如曲轴），可采用采用铸件铸件。5.1.3 轴类零件的一般加工路线1.1.轴类零件加工轴类零件加工准备工序准备工序校直校直l毛坯在制造、运输和保管过程中，往往会发毛坯在制造、运输和保管过程中，往往会发生生弯曲变形弯曲变形。l为了保证加工余量均匀及送料装夹可靠，一为了保证加工余量均匀及送料装夹可靠，一般对较长的毛坯常需进行般对较长的毛坯常需进行校直校直。切断切断l用圆棒料做毛坯时，按所需长度切断。用圆棒料做毛坯时，按所需长度

9、切断。l切断可在切断可在弓形锯床弓形锯床、圆盘锯床圆盘锯床和和带锯床带锯床上进行。上进行。l弓形锯的切口较窄，金属损耗小，但生产率较低，多弓形锯的切口较窄，金属损耗小，但生产率较低，多用于小批量生产。用于小批量生产。l圆盘锯的切口较宽，切断后端面不平，材料损耗较大，圆盘锯的切口较宽，切断后端面不平，材料损耗较大，但由于圆盘锯是连续切削，且刀具刚性较好，生产率但由于圆盘锯是连续切削，且刀具刚性较好，生产率较高，故常用于切断黑色金属。较高，故常用于切断黑色金属。l当切断较贵重金属时，为了减少材料消耗，可采用切当切断较贵重金属时，为了减少材料消耗，可采用切口很窄的带锯。口很窄的带锯。l对高硬度棒料的

10、切断，可在带有薄片砂轮的对高硬度棒料的切断，可在带有薄片砂轮的切割机切割机上上进行。进行。l此外，还可以在此外，还可以在车床车床上切断。上切断。切端面、打中心孔切端面、打中心孔l中心孔是轴类零件加工时最常用的中心孔是轴类零件加工时最常用的定位基准定位基准。l在加工过程中，中心孔应始终保持准确和清洁。在加工过程中，中心孔应始终保持准确和清洁。l根据轴径大小，中心孔应当按照标准确定几何根据轴径大小，中心孔应当按照标准确定几何尺寸和选择中心钻。尺寸和选择中心钻。l为了使外圆加工余量均匀，中心孔应打在毛坯为了使外圆加工余量均匀，中心孔应打在毛坯同一轴线上。同一轴线上。l同一批毛坯的两端中心孔，间距应保

11、持一致。同一批毛坯的两端中心孔，间距应保持一致。l在按自动获得轴向尺寸的机床上加工时，为保在按自动获得轴向尺寸的机床上加工时，为保证轴的两端面及各阶台轴间尺寸一致，端面加证轴的两端面及各阶台轴间尺寸一致，端面加工余量应相近。工余量应相近。2.2.轴类零件一般加工工艺路线轴类零件一般加工工艺路线车削、磨削车削、磨削是加工轴类零件的主要加工方法。是加工轴类零件的主要加工方法。一般加工工序安排：一般加工工序安排：l准备毛坯准备毛坯正火正火切端面、打中心孔切端面、打中心孔粗车粗车调质调质半精车半精车精车精车表面淬火表面淬火粗、精粗、精磨外圆磨外圆终检。终检。l轴上的轴上的键槽、花键、越程槽、退刀槽、螺

12、纹、键槽、花键、越程槽、退刀槽、螺纹、滚花、倒角滚花、倒角等表面的加工，一般放在外圆半等表面的加工，一般放在外圆半精加工后、精磨前进行。精加工后、精磨前进行。3.3.轴类零件的装夹轴类零件的装夹用外圆表面装夹用外圆表面装夹l粗加工时切削力很大，常用轴的外圆或外圆粗加工时切削力很大，常用轴的外圆或外圆与中心孔共同作为定位基准，以提高工艺系与中心孔共同作为定位基准，以提高工艺系统的刚度。统的刚度。l当工件的长径比不大，也就是短而粗的轴，当工件的长径比不大，也就是短而粗的轴，可用外圆表面装夹，并传递扭矩。可用外圆表面装夹，并传递扭矩。l通常使用夹具是：通常使用夹具是：三爪自定心卡盘三爪自定心卡盘。l

13、四爪单动卡盘四爪单动卡盘不能自动定心，能装夹形状不不能自动定心，能装夹形状不规则的工件，夹紧力大，若精心找正，能获规则的工件，夹紧力大，若精心找正，能获得很高的装夹精度。得很高的装夹精度。用中心孔装夹用中心孔装夹l轴线是轴上各外圆表面的设计基准，以中心孔轴线是轴上各外圆表面的设计基准，以中心孔做精基准，符合做精基准，符合基准重合原则基准重合原则和和基准统一原则基准统一原则，能使各外圆表面获得较高的位置精度。能使各外圆表面获得较高的位置精度。l当工件长径比较大时，常用两中心孔装夹。中当工件长径比较大时，常用两中心孔装夹。中心孔的尺寸大小应与轴颈尺寸大小相适应，锥心孔的尺寸大小应与轴颈尺寸大小相适

14、应，锥角应准确，两端中心孔轴线应重合，并在整个角应准确，两端中心孔轴线应重合，并在整个加工过程中保持精度。加工过程中保持精度。l对于较大型的长轴零件的粗加工，常采用对于较大型的长轴零件的粗加工，常采用一夹一夹一顶一顶的装夹法，即工件的一端用车床主轴上的的装夹法，即工件的一端用车床主轴上的卡盘夹紧，另一端用尾座顶尖支承，以克服其卡盘夹紧，另一端用尾座顶尖支承，以克服其刚性差、不能承受重切削的缺点。刚性差、不能承受重切削的缺点。用内孔表面装夹用内孔表面装夹l对于空心的轴类零件，在加工出内孔后，作为对于空心的轴类零件，在加工出内孔后，作为定位基准的中心孔已不存在，为了使以后各道定位基准的中心孔已不存

15、在，为了使以后各道工序有统一的定位基准，常采用带有中心孔的工序有统一的定位基准，常采用带有中心孔的各种各种堵头堵头和和拉杆心轴拉杆心轴装夹工件。装夹工件。l当空心轴端有小锥度孔时，常使用当空心轴端有小锥度孔时，常使用锥堵锥堵（图（图a a）。若为圆柱孔时，也采用若为圆柱孔时，也采用小锥堵小锥堵定位。定位。l当锥孔的锥度较大时，可用当锥孔的锥度较大时，可用带锥堵的拉杆心轴带锥堵的拉杆心轴装夹（图装夹（图b b）。4.4.加工原则与工艺顺序加工原则与工艺顺序基准统一：设计基准与工艺基准统一。基准统一：设计基准与工艺基准统一。基准重合：设计基准与工艺基准、装配基准重合。基准重合：设计基准与工艺基准、装配基准重合。互为基准：外圆表面与中心孔互为基准。互为基准：外圆表面与中心孔互为基准。先粗后精：粗加工、半精加工、精加工。先粗后精：粗加工、半精加工、精加工。工序集中：同一工序中，有多个工步内容。工序集中：同一工序中，有多个工步内容。热处理：预备热处理、中间与最终热处理适时。热处理：预备热处理、中间与最终热处理适时。制造原则，运用合理！制造原则，运用合理！