典型零件加工工艺

典型零件加工工艺

生产实际中，零件的结构千差万不，但其差不多几何构成不外是外圆、内孔、平面、螺纹、齿面、曲面等。专门少有零件是由单一典型表面所构成，往往是由一些典型表面复合而成，其加工方法较单一典型表面加工复杂，是典型表面加工方法的综合应用。下面介绍轴类零件、箱体类和齿轮零件的典型加工工艺。

第一节轴类零件的加工

一、轴类零件的分类、技术要求

轴是机械加工中常见的典型零件之一。它在机械中要紧用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。按结构形式不同，轴能够分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等如图6-1，其中阶梯传动轴应用较广，其加工工艺能较全面地反映轴类零件的加工规律和共性。

按照轴类零件的功用和工作条件，其技术要求要紧在以下方面：

⑴尺寸精度轴类零件的要紧表面常为两类：一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT 5~IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，常为IT6~IT9。

⑵几何形状精度要紧指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一样应限制在尺寸公差范畴内，关于周密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。

⑶相互位置精度包括内、外表面、重要轴面的同轴度、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。

⑷表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一样按照加工的可能性和经济性来确定。支承轴颈常为0.2~1.6μm，传动件配合轴颈为0.4~3. 2μm。

⑸其他热处理、倒角、倒棱及外观修饰等要求。

二、轴类零件的材料、毛坯及热处理

1．轴类零件的材料

⑴轴类零件材料常用45钢，精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr

15、弹簧钢65Mn，也可选用球墨铸铁；对高速、重载的轴，选用20CrMn Ti、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。

⑵轴类毛坯常用圆棒料和锻件；大型轴或结构复杂的轴采纳铸件。毛坯通过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿表面平均分布，获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。

2．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，使钢材内部晶粒细化，排除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。

调质一样安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。

表面淬火一样安排在精加工之前，如此能够纠正因淬火引起的局部变形。

精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。

三、轴类零件的安装方式

轴类零件的安装方式要紧有以下三种。

1．采纳两中心孔定位装夹

一样以重要的外圆面作为粗基准定位，加工出中心孔，再以轴两端的中心孔为定位精基准；尽可能做到基准统一、基准重合、互为基准，并实现一次安装加工多个表面。中心孔是工件加工统一的定位基准和检验基准，它自身质量专门重要，其预备工作也相对复杂，常常以支承轴颈定位，车（钻）中心锥孔；再以中心孔定位，精车外圆；以外圆定位，粗磨锥孔；

以中心孔定位，精磨外圆；最后以支承轴颈外圆定位，精磨（刮研或研磨）锥孔，使锥孔的各项精度达到要求。

2．用外圆表面定位装夹

关于空心轴或短小轴等不可能用中心孔定位的情形，可用轴的外圆面定位、夹紧并传递扭矩。一样采纳三爪卡盘、四爪卡盘等通用夹具，或各种高精度的自动定心专用夹具，如液性塑料薄壁定心夹具、膜片卡盘等。

3．用各种堵头或拉杆心轴定位装夹

加工空心轴的外圆表面时，常用带中心孔的各种堵头或拉杆心轴来安装工件。小锥孔经常用堵头；大锥孔经常用带堵头的拉杆心轴，如图6-2。

（沿用吴拓主编《机械制造工程》（第2版）机械工业出版社2005年9月图5-34）

图6－2 堵头与拉杆心轴

（沿用吴拓主编《机械制造工程》（第2版）机械工业出版社2005年9月图5-35）

图6－3 6140车床主轴简图

四、轴类零件工艺过程示例

1．CA6140车床主轴技术要求及功用

图6-3为CA6140车床主轴零件简图。由零件简图可知，该主轴呈阶梯状，其上有安装支承轴承、传动件的圆柱、圆锥面，安装滑动齿轮的花键，安装卡盘及顶尖的内外圆锥面，联接紧固螺母的螺旋面，通过棒料的深孔等。下面分不介绍主轴各要紧部分的作用及技术要求：

⑴支承轴颈主轴二个支承轴颈A、B圆度公差为0.005mm，径向跳动公差为0.005mm；而支承轴颈1∶12锥面的接触率≥70%；表面粗糙度R a为0.4m；支承轴颈尺寸精度为IT5。因为主轴支承轴颈是用来安装支承轴承，是主轴部件的装配基准面，因此它的制造精度直截了当阻碍到主轴部件的回转精度。

⑵端部锥孔主轴端部内锥孔（莫氏6号）对支承轴颈A、B的跳动在轴端面处公差为0.005mm，离轴端面300mm处公差为0.01 mm；锥面接触率≥70%；表面粗糙度Ra为0.4m；硬度要求45~50HRC。该锥孔是用来安装顶尖或工具锥柄的，其轴心线必须与两个支承轴颈的轴心线严格同轴，否则会使工件（或工具）产生同轴度误差。

⑶端部短锥和端面头部短锥C和端面D对主轴二个支承轴颈A、B 的径向圆跳动公差为0.008mm；表面粗糙度Ra为0.8m。它是安装卡盘的定位面。为保证卡盘的定心精度，该圆锥面必须与支承轴颈同轴，而端面必须与主轴的回转中心垂直。

⑷空套齿轮轴颈空套齿轮轴颈对支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为

0.015 mm。由于该轴颈是与齿轮孔相配合的表面，对支承轴颈应有一定的同轴度要求，否则引起主轴传动啮合不良，当主轴转速专门高时，还会阻碍齿轮传动平稳性并产生噪声。

⑸螺纹主轴上螺旋面的误差是造成压紧螺母端面跳动的缘故之一，因此应操纵螺纹的加工精度。当主轴上压紧螺母的端面跳动过大时，会使被压紧的滚动轴承内环的轴心线产生倾斜，从而引起主轴的径向圆跳动。

2．主轴加工的要点与措施

主轴加工的要紧咨询题是如何保证主轴支承轴颈的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度，主轴前端内、外锥面的形状精度、表面粗糙度以及它们对支承轴颈的位置精度。

主轴支承轴颈的尺寸精度、形状精度以及表面粗糙度要求，能够采纳周密磨削方法保证。磨削前应提升精基准的精度。

（沿用吴拓主编《机械制造工程》（第2版）机械工业出版社2005年9月图5-36）

图6-4 组合磨主轴加工示意图

a)工位Ⅰb）工位Ⅱ

保证主轴前端内、外锥面的形状精度、表面粗糙度同样应采纳周密磨削的方法。为了保证外锥面相对支承轴颈的位置精度，以及支承轴颈之间