阶梯轴加工工艺设计与编制

阶梯轴加工工艺设计与编制

——15机电2班王宇

什么是轴？

常见的轴根据轴的结构形状可分为曲轴、直轴、软轴、实心轴、空心轴、刚性轴、挠性轴（软轴）。

直轴又可分为：①转轴，工作时既承受弯矩又承受扭矩，是机械中最常见的轴，如各种减速器中的轴等。②心轴，用来支承转动零件只承受弯矩而不传递扭矩，有些心轴转动，如铁路车辆的轴等，有些心轴则不转动，如支承滑轮的轴等。③传动轴，主要用来传递扭矩而不承受弯矩，如起重机移动机构中的长光轴、汽车的驱动轴等。轴的材料主要采用碳素钢或合金钢，也可采用球墨铸铁或合金铸铁等。轴的工作能力一般取决于强度和刚度，转速高时还取决于振动稳定性。

阶梯轴虽然结构形状简单，但是加工精度要求较高。这主要是为了提高阶梯轴在工作中承受冲击载荷能力，同时为增强其耐磨性，阶梯轴表面需要高频淬火处理，是表面硬度达到48~55HRC在加工过程中，阶梯轴主要工作表面精度IT7 ,很容易满足，根据表面粗糙度确定其加工工艺一一粗车、半精车、精车的加工方法。该零件主要工作表面45、52、55、58、66的外圆表面粗糙度分别为RA1. 6，RA6.3, RA0.8, RA1.6, RA6.3在设计工艺规程时应重点予以保证。

阶梯轴是机械加工中的典型零件之一，它主要用来支撑传动零件和传递转矩。由零件图可知其材料为45钢（属于中碳钢)，它具有足够的强度，刚度

和韧性，是用于承受弯曲应力和冲击载荷作用的工作条件。对于毛坯则分为铸件、锻件、焊接件和型材等，毛坯的选择应该以生产批量的大小、零件的复杂程度、加工表面及非加工表面的技术要求等几方面的综合考虑。由于模锻适用于产量较大的中小型零件毛坯的生产，模锻是最优选择。由于阶梯轴在工作过程中要求受冲击载荷，而模锻的材料纤维呈连续性，故其机械强度较高，因此毛坯选择模锻，根据零件的尺寸和各种工序的加工余量，选择棒料φ 71 × 292mm 45号钢是优质非合金钢.含碳量是0.45%.经过热处理它具有良好的综合力学性能.主要用途主要用于制作要求强度.塑性.韧性都比较高的零件.例如，轴.齿轮.轴套等。

技术要求

(1)未注圆角R1.5 ,未注倒角C1.5O

(2)调质210— 240HB

(3)未注尺寸公差按GB×T1804-m7

(4)去毛刺。

技术关键

(1)带有键槽的两轴颈(φ 45、φ 58)的加工精度不应低于IT7 级，

而表面粗糙度应为Ra1.6.

(2)安装轴承的两支承轴颈(φ 55)的加工精度不应低于IT6级而表面粗

糙度应为Ra0.8 O

(3)主轴粗加工后应进行调质处理，消除应力，稳定尺寸和提高其综合机

械性能.

(4)主轴应经磁粉或超声波探伤，要求无任何裂纹、疏松、夹杂物等缺

陷。

(5)圆度和圆柱度和直线度应满足要求。

定位基准的选择

根据图纸及零件的使用情况分析:

该阶梯轴零件各表面的设计基准是轴的中心线，其加工的定位基准是两中心孔。采用两中心孔作为定位基准不但能在一次装夹中加工出多处外圆和端

面，而且可保证各外圆轴线的同轴度以及端面与轴线的垂直度要求，符合基准统一的原则。

在粗加工外圆和加工长轴类零件时，为了提高工件刚度，常采用一夹一顶的方式，即轴的一端外圆用卡盘夹紧，一端用尾座顶尖顶住中心孔，此时是以外圆和中心孔同作为定位基面。粗基准的选择：以毛胚的表面为粗基准车端面,再通过一夹一顶的方式粗车外圆。精基准的选择：根据基准统一原则，采用两端中心孔作精基准。

表面加工方法的的确定

切削加工方法有车、钻、镗、铣、刨、磨等，根据表面的加工要求，选定车、铣、磨。

力口工阶段的划分

1 ）表面加工质量要求较高对于φ 45k6、φ 55k6、φ 58r6的表面，将加工阶段分为粗加工、半精加工，精加工，粗磨，精磨等几个阶段。

2）其余表面对于其他表面，其加工精度相对较低，在机械加工过程中很容易保证，所以可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工等几个阶段。

工序的集中与分散

大批量生产宜采用集中原则，采用高效专用机床集中的加工方法加工阶梯轴。

供需顺序的安排

1机械加工顺序

（1）遵循先基准后其他'原则，首先加工精基准—端面和①58和①55 的表面

（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工顺序，后安排精加工顺序。

(3)遵循“先主后次”原则，先加工主要表面端面和①58和①55 的表

面，后加工次要表。

(4)遵循“先面后孔”原则。

2辅助工序

粗加工端面外圆；在半加工后安排热处理；精加工后去毛刺、清洗和终检工序。

综上所述，该阶梯轴工序的安排顺序为：基准加工—主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工一主要表面半精加工和次要表面加工一热处理一主要表面精加工。

确定工艺路线

对于本阶梯轴，其加工精度要求比较高，因此粗、精加工应该分开进行，从而保证零件的各种精度要求。未避免浪费，在粗车加工后进行探伤处理工序：

下料→正火→车端面，钻中心孔→粗车外圆→探伤→半精车→精车

→铣键槽→淬火→粗磨→精磨→检验

设计总结

刚开始我们并不清楚机械加工工艺到底是什么，学了《化工机械制造工艺》以后，虽然是学了一些相关的知识，不过与做一个工艺相比，这些知识明显的是不足。通过课上老师的知道和我们课后所查的资料知道了大概的流程，但是具体如何做我们还是很迷茫。经过小组成员的共同探讨和各抒己见之下，小组成员之间做了明确的分工，每个人做一部分，是很大的工作量得到了很好的分配，在小组成员的分工合作之下。初步做出了一个简略的工艺编制。但是在做总结时候我们发现了我们工作之中的许多不足之处。我们在许多方面忽略了实际操作难度和经济。在全体组员通过的情况下。我们又对其做了很大的改动，使其更加贴近现实。

通过此次工艺编制我们不但对课本上的知识有了深刻的理解使我们学到了思考的方法。

1、读懂零件图。只有通过熟悉和了解了该零件的作用或性能，才算是真正读了图纸。

2、熟悉机械加工方法。比如：车铣刨、拉磨研珩）、钳、镗、线切