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,機(jī)械制造工藝學(xué),第四章典型零件加工,4.1軸類零件的加工,如圖為減速箱傳動(dòng)軸工作圖樣。,4.1.1軸類零件加工概述,軸類零件的功用與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)功用——支承傳動(dòng)件、傳遞扭矩或運(yùn)動(dòng)、承受載荷，一定的回轉(zhuǎn)精度結(jié)構(gòu)——回轉(zhuǎn)體零件，長(zhǎng)度大于直徑組成：圓柱面、圓錐面、端面、溝槽、圓弧、螺紋、鍵槽、花鍵、其他表面（如橫向孔等)分類：光軸、階梯軸、空心軸、異形軸（曲軸、凸輪軸、偏心軸和花鍵軸等）剛性軸（L/d≤12）撓性軸（L/d＞12）,軸類零件的主要技術(shù)要求軸類零件的重要表面是軸頸和軸肩，包括配合軸頸(裝配傳動(dòng)件)和支承軸頸(裝配軸承)。根據(jù)零件的使用性能要求，其主要技術(shù)要求有：尺寸精度和幾何形狀精度直徑精度通常為IT6～I(xiàn)T9,有時(shí)可達(dá)IT5。幾何形狀精度(圓度、圓柱度)應(yīng)限制在直徑公差范圍之內(nèi)。要求較高時(shí),則應(yīng)在零件圖上專門標(biāo)注形狀公差，取公差的1/2，1/4。,4.1.1軸類零件加工概述,位置精度普通精度的軸,配合軸頸相對(duì)支承軸頸的徑向圓跳動(dòng)一般為0.01～0.03mm,高精度的軸為0.001～0.005mm。端面圓跳動(dòng)為0.005～0.01mm。表面粗糙度一般說來,軸類零件的各加工表面均有表面粗糙度的要求。支承軸頸的表面粗糙度要求為Ra0.16～0.8μm。配合軸頸的表面粗糙度Ra為0.63～3.2μm。其他技術(shù)要求熱處理（表面淬火、滲碳淬火等），動(dòng)平衡，探傷，過渡圓角等。,4.1.1軸類零件加工概述,軸類零件的材料、毛坯及熱處理軸類零件的材料不重要的軸：普通碳素鋼Q235Ａ、Q255Ａ、Q275Ａ等，不經(jīng)熱處理；一般軸類零件：35、40、45、50鋼等，正火、調(diào)質(zhì)、淬火中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸：40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼，調(diào)質(zhì)和表面淬火精度較高的軸：可選用軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn等，也可選用球墨鑄鐵，調(diào)質(zhì)和表面淬火對(duì)于高轉(zhuǎn)速、重載荷條件下工作的軸,選用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼或38CrMoAl氮化鋼，滲碳淬火或氮化。結(jié)構(gòu)復(fù)雜（曲軸）——HT400、QT600、QT450、QT400,4.1.1軸類零件加工概述,軸類零件的毛坯軸類零件最常用的毛坯是圓棒料和鍛件光軸、直徑相差不大的階梯軸，采用圓鋼作為毛坯；直徑相差較大的階梯軸．比較重要的軸，應(yīng)采用鍛件;只有某些大型、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的異形軸，可采用球墨鑄鐵鑄件；毛坯經(jīng)過加熱鍛造后,可使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布,從而獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強(qiáng)度,故一般比較重要的軸,多采用鍛件。自由鍛造多用于中小批生產(chǎn),模鍛適用于大批大量生產(chǎn)。,4.1.1軸類零件加工概述,軸類零件的熱處理鍛造毛坯在加工前,均需安排正火或退火處理(含碳量大于ω(C)=0.5％的碳鋼和合金鋼),以使鋼材內(nèi)部晶粒細(xì)化,消除鍛造應(yīng)力,降低材料硬度,改善切削加工性能。為了獲得較好的綜合力學(xué)性能，常要求調(diào)質(zhì)處理，一般分兩種情況：(1)毛坯余量大時(shí)，調(diào)質(zhì)安排在粗車之后、半精車之前,以便消除粗車時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。(2)毛坯余量小時(shí)，調(diào)質(zhì)可安排在粗車之前進(jìn)行。,4.1.1軸類零件加工概述,表面淬火一般安排在精加工之前，這樣可糾正因淬火引起的局部變形。對(duì)精度要求高的軸，在局部淬火后或粗磨之后,還需進(jìn)行低溫時(shí)效處理(在160℃油中進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的低溫時(shí)效)，以保證尺寸的穩(wěn)定。對(duì)于氮化鋼(如38GrMoAl)，需在滲氮之前進(jìn)行調(diào)質(zhì)和低溫時(shí)效處理。對(duì)調(diào)質(zhì)的質(zhì)量要求也很嚴(yán)格，不僅要求調(diào)質(zhì)后索氏體組織要均勻細(xì)化，而且要求離表面0.8～0.10mm層內(nèi)鐵素體含量不超過ω(C)＝5％，否則會(huì)造成氮化脆性而影響其質(zhì)量。,4.1.1軸類零件加工概述,4.1.2傳動(dòng)軸加工工藝及其分析,如圖為減速箱傳動(dòng)軸工作圖樣。左圖的技術(shù)要求：公差都是以軸頸M和N的公共軸線為基準(zhǔn)。外圓Q和P徑向圓跳動(dòng)公差為0.02，軸肩H、G和I端面圓跳動(dòng)公差為0.02。,4.1.2傳動(dòng)軸加工工藝及其分析,1．傳動(dòng)軸工藝分析,1)傳動(dòng)軸的主要表面及其技術(shù)要求①軸頸M、N、P、Q：IT6;Ra0.8?m；P,Q對(duì)M,N軸線徑向圓跳動(dòng)公差為0.02mm。②軸肩G、H、I：Ra0.8?m；均對(duì)M,N軸線端面圓跳動(dòng)公差為0.02mm。③螺紋M241-6g：6級(jí)精度。④鍵槽8和12：IT9；側(cè)面Ra3.2?m；⑤材料40Cr，調(diào)質(zhì)220～240HBS。,4.1.2傳動(dòng)軸加工工藝及其分析,2)工藝方案分析,傳動(dòng)軸大多是回轉(zhuǎn)表面，主要是采用車削和外圓磨削。由于該軸主要表面M,N,P,Q的公差等級(jí)較高（IT6），表面粗糙度值較?。≧a0.8m），最終加工應(yīng)采用磨削。其加工方案：①軸頸M、N、P、Q和軸肩G、H、I等主要表面應(yīng)先車后磨，主要工藝路線為：粗車—?調(diào)質(zhì)—?半精車—?磨削。②車、磨均以兩端中心孔為定位精基準(zhǔn)。兩端中心孔可在粗車之前加工出。③兩段螺紋在半精車階段車出。④兩個(gè)鍵槽在磨削之前銑出。⑤毛坯選用60熱軋圓鋼料。,下料—?粗車—?調(diào)質(zhì)—?修研中心孔—?銑鍵槽—?修研中心孔—?磨削—?檢驗(yàn),3)工藝過程,4.1.2傳動(dòng)軸加工工藝及其分析,4.1.2傳動(dòng)軸加工工藝及其分析,表4-2,4.1.2傳動(dòng)軸加工工藝及其分析,4.1.2傳動(dòng)軸加工工藝及其分析,2、劃分加工階段該軸加工劃分為三個(gè)加工階段，即粗車（粗車外圓、鉆中心孔），半精車（半精車各處外圓、臺(tái)肩和修研中心孔等），粗精磨各處外圓。各加工階段大致以熱處理為界。3、選擇定位基準(zhǔn)軸類零件的定位基面，最常用的是兩中心孔。因?yàn)檩S類零件各外圓表面、螺紋表面的同軸度及端面對(duì)軸線的垂直度是相互位置精度的主要項(xiàng)目，而這些表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般都是軸的中心線，采用兩中心孔定位就能符合基準(zhǔn)重合原則。而且由于多數(shù)工序都采用中心孔作為定位基面，能最大限度地加工出多個(gè)外圓和端面，這也符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。,4.1.2傳動(dòng)軸加工工藝及其分析,,,但下列情況不能用兩中心孔作為定位基面：（1）粗加工外圓時(shí)，為提高工件剛度，則采用軸外圓表面為定位基面，或以外圓和中心孔同作定位基面，即一夾一頂。（2）當(dāng)軸為通孔零件時(shí)，在加工過程中，作為定位基面的中心孔因鉆出通孔而消失。為了在通孔加工后還能用中心孔作為定位基面，工藝上常采用三種方法。①當(dāng)中心通孔直徑較小時(shí)，可直接在孔口倒出寬度不大于2mm的60內(nèi)錐面來代替中心孔；②當(dāng)軸有圓柱孔時(shí)，可采用圖右所示的錐堵，取1∶500錐度；當(dāng)軸孔錐度較小時(shí)，取錐堵錐度與工件兩端定位孔錐度相同；③當(dāng)軸通孔的錐度較大時(shí)，可采用帶錐堵的心軸，簡(jiǎn)稱錐堵心軸，如右圖b所示。使用錐堵或錐堵心軸時(shí)應(yīng)注意，一般中途不得更換或拆卸，直到精加工完各處加工面，不再使用中心孔時(shí)方能拆卸。,4.1.2傳動(dòng)軸加工工藝及其分析,4、熱處理工序的安排該軸需進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。它應(yīng)放在粗加工后，半精加工前進(jìn)行。如采用鍛件毛坯，必須首先安排退火或正火處理。該軸毛坯為熱軋鋼，可不必進(jìn)行正火處理。,4.1.2傳動(dòng)軸加工工藝及其分析,5、加工順序安排除了應(yīng)遵循加工順序安排的一般原則，如先粗后精、先主后次等，還應(yīng)注意：（1）外圓表面加工順序應(yīng)為，先加工大直徑外圓，然后再加工小直徑外圓，以免一開始就降低了工件的剛度。,4.1.2傳動(dòng)軸加工工藝及其分析,（2）軸上的花鍵、鍵槽等表面的加工應(yīng)在外圓精車或粗磨之后，精磨外圓之前。軸上矩形花鍵的加工，通常采用銑削和磨削加工，產(chǎn)量大時(shí)常用花鍵滾刀在花鍵銑床上加工。以外徑定心的花鍵軸，通常只磨削外徑鍵側(cè)，而內(nèi)徑銑出后不必進(jìn)行磨削，但如經(jīng)過淬火而使花鍵扭曲變形過大時(shí)，也要對(duì)側(cè)面進(jìn)行磨削加工。以內(nèi)徑定心的花鍵，其內(nèi)徑和鍵側(cè)均需進(jìn)行磨削加工。,4.1.2傳動(dòng)軸加工工藝及其分析,（3）軸上的螺紋一般有較高的精度，如安排在局部淬火之前進(jìn)行加工，則淬火后產(chǎn)生的變形會(huì)影響螺紋的精度。因此螺紋加工宜安排在工件局部淬火之后進(jìn)行。該軸的加工工藝過程見表4-2,4.1.2傳動(dòng)軸加工工藝及其分析,