第四章 典型零件工艺分析

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轴的加工工艺过程实例 一

图所示为一蜗杆轴，材料选用 40Cr 钢
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该轴 φ 20j6，φ 17k5 两外圆表面为支撑轴颈；
锥体部分是装配离合器的表面；


M18 × 1处装配圆螺母来固定轴承的轴向位置。
根据外形结构其毛坯选用 φ 50mm的圆钢（棒料）， 在锯床上按240mm长度下料。



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4）表面粗糙度

轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据
加工的可能性和经济性来确定。

一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为
Ra2.5～0.63μm， 与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为 Ra0.63～0.16μm。

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（二）轴类零件的毛坯和材料


2、盘、套类零件
—— 齿轮、轴套
3、箱体类零件
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一、轴类零件加工工艺分析


（一）轴类零件的功用、结构特点及技术要求
轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在 机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动 件，传递扭矩和承受载荷。 按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、 光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等， 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。

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② 粗车—半精车—粗磨—精磨 对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙
度值要求较小、零件需要淬硬时，其后续工序只
能用磨削而采用的加工路线。

③ 粗车—半精车—精车—金刚石车 对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所 要求的表面粗糙度，因为有色金属一般比较软， 容易堵塞沙粒间的空隙，因此其最终工序多用精 车和金刚石车。
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蜗杆轴加工工艺过程
序号 工序名称
1 车削
工序内容
定位基准
车端面 外圆 钻中心孔 外圆及中心 粗车左边各外圆，留余量 2-3mm ，长度 孔 上留余量 1mm 外圆及中心 掉头车右端面到 238mm ， 孔 钻中心孔 外圆及中心 粗车右边各外圆，留余量 2-3mm 孔 粗车蜗杆螺旋部分，留余量 外圆及中心 孔 调质处理
2013-7-重载条件下工 作的轴类零件，
选用20Cr、20CrMnTi、20Mn2B等低碳钢或
38CrMoA1A渗碳钢，

这些钢经渗碳淬火或渗氮处理后，不仅有很 高的表面硬度，而且其心部强度也大大提高，因 此具有良好的耐磨性、抗冲击韧性和耐疲劳强度 的性能。
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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，获得较高的抗拉、 抗弯及抗扭强度,一般用于重要的轴。 大型轴或结构复杂的轴采用铸件。

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2、轴类零件的材料

轴类零件材料的选取，主要根据轴的强度、刚 度、耐磨性以及制造工艺性而决定，力求经济合理。
第五讲
典型零件加工工艺分析
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实际中，零件的结构千差万别，但其
基本几何构成不外是外圆、内孔、平面、 螺纹、齿面、曲面等。

很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。 其加工方法较单一表面加工复杂，是 典型表面加工方法的综合应用。

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1、轴类零件
1、轴类零件的毛坯
轴类零件可根据使用要求、生产类型、 设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形 式。
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对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；
对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常 选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作 量，还可改善机械性能。 根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由 锻和模锻两种。 中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采 用模锻。
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④ 粗车—半精—粗磨—精磨—光整加工
对于黑色金属材料的淬硬零件，精度 要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此 加工路线。
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2)典型加工工艺路线

轴类零件的主要加工表面是外圆表面，也还有常见
的特形表面，因此针对各种精度等级和表面粗糙度要求， 按经济精度选择加工方法。

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对于受力较大，轴向尺寸、重量 受限制或 者某些有特殊要求的可采用合金钢。 如40Cr合金钢可用于中等精度，转速较高的 工作场合，该材料经调质处理后具有较好的综合 力学性能；


选用 Cr15、65Mn等合金钢可用于精度较高， 工作条件较差的情况，这些材料经调质和表面淬 火后其耐磨性、耐疲劳强度性能都较好；
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3）以两外圆表面作为定位基准 —— 在加工空心轴的内孔时

例如：机床上莫氏锥度的内孔加工，不能采
用中心孔作为定位基准，可用轴的两外圆表面作 为定位基准。

当工件是机床主轴时，常以两支撑轴颈（装 配基准）为定位基准，可保证锥孔相对支撑轴颈 的同轴度要求，消除基准不重合而引起的误差。
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热处理
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车削
修研中心孔 精车 φ 22mm 到尺寸， φ 17mm 留余量 0.2mm 车退刀槽及卡圈槽，倒角 掉头精车左侧各外圆到 φ 26mm 、 φ 20.2mm 、 φ 18mm 、 φ 16mm 及 φ 14mm 。 车退刀槽，倒角 精车蜗杆螺纹，留磨削余量 0.1mm 。 精车锥面，留余量 0.2mm 。 车螺纹 M18 × 1 、 M12 淬火 修研中心孔， 磨 φ 17k5 、 φ 20j6 外圆及锥面到尺 寸， 磨蜗杆螺纹到尺寸
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2）几何形状精度

轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥
面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公 差限制在尺寸公差范围内。

对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标 注其允许偏差。
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3）相互位置精度

轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的 位置和功用决定的。
通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴 度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度， 并产生噪声。 普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳 动一般为0.01～0.03mm， 高精度轴（如主轴）通常为0.001～0.005mm。

对普通精度的轴类零件加工，其典型的工艺路线如
下： 毛坯及其热处理—预加工—车削外圆—铣键槽— （花键槽、沟槽）—热处理—磨削—终检。

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(1)轴类零件的预加工

轴类零件的预加工是指加工的准备工序，即 车削外圆之前的工艺。

“ 校直”
毛坯在制造、运输和保管过程中，常会发生 弯曲变形，为保证加工余量的均匀及装夹可靠， 一般冷态下在各种压力机或校直机上进行校直，
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(2) 轴类零件加工的定位基准和装夹


1）以工件的中心孔定位
在轴的加工中，零件各外圆表面，锥孔、螺纹 表面的同轴度，端面对旋转轴线的垂直度是其相互 位置精度的主要项目， 这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，若 用两中心孔定位，符合基准重合的原则。

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⑵ 端部锥孔

主轴端部内锥孔（莫氏6号）对支承轴颈的跳动在轴端 面处公差为0.005mm，离轴端面300mm处公差为0.01 mm；
轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选 用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、 正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨 性。

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常用的轴类零件材料有 35、45、50优 质碳素钢，以45钢应用最为广泛。 对于受载荷较小或不太重要的轴也可用 Q235、Q255等普通碳素钢。



4、表面粗糙度
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1）尺寸精度


轴类零件的主要表面常为两类：
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。

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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。
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（四）轴类零件加工的工艺分析



(1)轴类零件加工的工艺路线
1)基本加工路线
外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为
四条。 ① 粗车—半精车—精车 对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的 最主要的工艺路线。
中心孔不仅是车削时的定为基准，也是其它 加工工序的定位基准和检验基准，又符合基准统 一原则。 当采用两中心孔定位时，还能够最大限度地 在一次装夹中加工出多个外圆和端面。 一般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。
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⑴ 支承轴颈


主轴二个支承轴颈圆度公差为0.005mm，径向跳动公