第八章轴类零件加工

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轴类零件的加工工艺分析及工艺实施
3. 确定传动轴的加工关键表面
1．Ф30js6、Ф24g6轴颈都具有较高的尺寸精度（IT6）和位置 精度（圆跳动分别为0.01、0.02）要求，表面粗糙度（Ra值分别为 0.8μm、1.6μm）要求也较高；Ф37轴肩两端面虽然尺寸精度要求不 高，但表面粗糙度要求较高（Ra值分别为1.6μm、3.2μm）；圆角R1 精度要求并不高，但需与轴颈及轴肩端面一起加工，所以Ф30js6、 Ф24g6轴颈、Ф37轴肩端面、圆角R1均为加工的关键表面。
第八章 轴类零件加工
轴类零件的加工工艺分析及工艺实施
第一节 概述
轴类零件是机 器中最常见的一 种零件，主要用 于支承传动零件 和传递动力。
套类零件一般 安装在轴上，起 定位、联接、传 动等作用。
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轴类零件的加工工艺分析及工艺实施
（a）阶梯轴
（b）空心轴
（c）曲轴
常见轴类零件的基本形状是阶梯状的回转体，其长度大于直径， 主体由多段不同直径的回转体组成。轴上一般有轴颈、轴肩、键槽、 螺纹、挡圈槽、销孔、内孔、螺纹孔等要素，以及中心孔、退刀槽、 倒角、圆角等机械加工工艺结构。
2．选择精基准首先根据零件关键表面的加工精度（尤其是有位置精度要 求的表面），同时还要考虑所选基准的装夹是否稳定可靠、操作方便。
3．选定精基准所需用的夹具结构是否简单。 4．精基准的选择原则： （1）基准重合原则 尽量选择设计基准作为精基准，避免基准不重合而引起的定位误差。 （2）基准统一原则 尽量选择多个加工表面共享的定位基准面作为精基准，以保证各加工面 的相互位置精度，避免误差，简化夹具的设计和制造。 （3）自为基准原则 精加工或光整加工工序应尽量选择加工表面本身作为精基准，该表面与 其它表面的位置精度则由先行工序保证。
A＝0.26 L0.2 D0..5 ＝0.26×3000.2×650.5
＝6.56mm 取整数7mm。
2）绘制传动轴毛坯简图
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步骤
图
例
（1）用双点划线画 出传动轴的主视图。 只画主要结构，次要 细节简化不画，非毛 坯制造的孔不画。
（2）将加工总余量 按尺寸用粗实线画在 加工表面上。
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3. 确定传动轴的加工关键表面
3．挡圈槽、左、右端面、倒角等其余表面，尺寸及表面精 度要求都比较低，均为次要加工表面。
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学习结果
传动轴的加工关键表面
名称
结
果
关键加工表面
Ф30js6、Ф24g6轴颈及轴肩两端面
次要加工表面
其余表面
1. 看懂传动轴的零件图和装配图，明确传动 轴在产品中的作用。
2. 找出其主要技术要求，确定传动轴的加工 关键表面。
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轴类零件的加工工艺分析及工艺实施
任务实施
1.看懂传动轴的结构形状
零件图采用了主视图和移出断面图表达其形状结构。从主视图可以 看出，主体由四段不同直径的回转体组成，有轴颈、轴肩、键槽、挡圈 槽、倒角、圆角等结构，由此可以想象出传动轴的结构形状。
轴类零件的加工工艺分析及工艺实施
（4）互为基准原则 当两个表面相互位置精度以各自的形状和尺寸精度都要
求很高时，可以采取互为基准原则，反复多次进行加工。 5．在选择基准时不能同时遵循各选择原则（甚至相互矛盾）
时。应根据具体情况具体分析，以保证关键表面为主，兼顾次要 表面的加工精度。
6．轴类零件的精基准 （1）轴类零件的加工，多以轴两端的中心孔作为定位精基准。 因为轴的设计基准是中心线，这样既符合基准重合原则，又符合 基准统一原则，还能在一次装夹中最大限度地完成多个外圆及端 面的加工，易于保证各轴颈间的同轴度以及端面的垂直度。 （2）当不能用两端中心孔定位（如带内孔的轴）时，可采用 外圆表面或外圆表面和一端孔口作精基准。
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轴类零件的加工工艺分析及工艺实施
1. 选择传动轴的精基准和夹紧方案 根据基准重合原则，考虑选择传动轴的轴线作为定位精基准
是最理想的，即采用两端中心孔作为精基准，如图所示。
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轴类零件的加工工艺分析及工艺实施
1．零件已加工的表面作为定位基准，这种基准称为精基准。合理选择定 位精基准是保证零件加工精度的关键。
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轴类零件的加工工艺分析及工艺实施
6．当生产批量较小、毛坯精度要求较低时， 锻件一般采用自由锻造法生产。由于不用制造 锻造模型，使用工具简单、通用性较大，生产 准备周期短，灵活性大，所以应用较为广泛， 特别适用于单件和小批生产。
7．当生产批量较大、毛坯精度要求较高时， 锻件一般采用模锻法生产。模锻锻件尺寸准确， 加工余量小，生产率高。因需配备锻模和相应 的模锻设备，一次性投入费用较高，所以适用 于较大批量的生产，而且生产批量越大，成本 就越低。
3．零件的生产纲领按下式计算： N＝Qn（1＋a）（1＋b） 式中 N——零件的生产纲领（件/年）；
Q——产品的年生产纲领（台/年）； n——每台产品中该零件的数量（件/台）； a——零件的备品百分率； b——零件的废品百分率。
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轴类零件的加工工艺分析及工艺实施
4．零件生产类型的确定，主要取决于产品的生产纲领， 但也要考虑零件质量的大小和结构的复杂程度。轻型和重 型的零件、结构简单和结构复杂的零件，它们的加工难度 和工艺技术都有很大差别。
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轴类零件的加工工艺分析及工艺实施
2.明确传动轴的装配位置和作用
由产品（传动轴部分）装配图可知，传动轴起支承齿轮、 传递扭矩的作用。两Ф30js6外圆（轴颈）用于安装轴承,Ф37轴 肩起轴承轴向定位作用。Ф24g6外圆及轴肩用于安装齿轮及齿 轮轴向定位，采用普通平键联接，左轴端有挡圈槽，用于安装 档圈，以轴向固定齿轮。
5．不同生产类型的零件，其加工过程、加工设备和工 艺装备等都有很大差别。各种机加工生产类型的生产纲领 及工艺特点见附表2
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轴类零件的加工工艺分析及工艺实施
1.计算传动轴的生产纲领
根据任务书已知： （1）产品的生产纲领Q＝150台/年； （2）每台产品中传动轴的数量n＝1件/台； （3）传动轴的备品百分率a＝5%； （4）传动轴的废品百分率b＝0.5%； 传动轴的生产纲领计算如下：
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轴类零件的加工工艺分析及工艺实施
2. 选择加工装备 传动轴的工艺特性，加工设备采用通用机床，即普通车床、
立式铣床、万能磨床。工艺装备采用通用夹具（三爪卡盘及顶尖） 、通用刀具（标准车刀、键槽铣刀、砂轮等）、通用量具（游标卡 尺、外径千分尺等
N＝Qn（1＋a）（1＋b） ＝150×1（1＋5%）（1＋0.5%） ＝158 件/年 2. 确定传动轴的生产类型及工艺特征 传动轴属于中型机械类零件。根据生产纲领（158件/年）及零件 类型（中型机械），由附表2可查出，传动轴的生产类型为小批生产。
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轴类零件的加工工艺分析及工艺实施
传动轴的生产纲领和生产类型
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轴类零件的加工工艺分析及工艺实施
1. 选择传动轴的粗基准和夹紧方案 选择毛坯Ф51外圆作为粗基准，能方便地加工两端面和中心
孔，可以尽快获得精基准，如图所示。
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轴类零件的加工工艺分析及工艺实施
1．以毛坯表面作为定位基准，称为粗基准。 2．粗基准选择要考虑下列原则： （1）选用的粗基准必须便于加工精基准，以尽快获得精基准。 （2）粗基准应选用面积较大，平整光洁，无浇口、冒口、飞边等缺 陷的表面，这样工件定位才稳定可靠。 （3）当有多个不加工表面时，应选择与加工表面位置精度要求较高 的表面作为粗基准。 （4）当工件的加工表面与某不加工表面之间有相互位置精度要求时 ，应选择该不加工表面作为粗基准。 （5）当工件的某重要表面要求加工余量均匀时，应选择该表面作为 粗基准。 （6）粗基准在同一尺寸方向上应只使用一次。 3．轴类零件的粗加工，可选择外圆表面作为定位粗基准，以此定位 加工两端面和中心孔，为后续工序准备精基准，加工方法见附表23。
名称
生产纲领 生产类型
工艺特征
结
果
158件/年 小批生产
（1）毛坯采用自由锻造，精度低，余量大 （2）加工设备采用通用机床 （3）工艺装备采用通用夹具或组合夹具、通用刀具、 通用量具、标准附件； （4）工艺文件需编制简单的加工工艺过程卡片 （5）加工采用划线、试切等方法保证尺寸，生产效 率低，要求操作工人技术熟练
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轴类零件的加工工艺分源自文库及工艺实施
任务实施
1. 选择传动轴毛坯类型及其制造方法
根据传动轴的制造材料（45钢），查附表5可确定，毛坯类型 可采用型材或锻件，现选用锻件；毛坯采用自由锻造法。
2. 绘制传动轴毛坯简图
1）确定传动轴毛坯的余量 根据附表8中阶梯轴的自由锻造机械加工余量计算公式（ D<65mm时，按65mm计算,L<300mm时，按300mm计算），传动 轴锻件余量计算如下：
轴类零件的制造材料一般多为碳钢，其中45号优质碳素钢最常用。 不重要或受力较小的轴，可采用Q235-A等普通碳素钢。外形复杂的轴 则一般采用高强度铸铁或球墨铸铁。
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轴类零件的加工工艺分析及工艺实施
机械加工工艺编制任务书
任务名称 编制依据
编制传动轴机械加工工艺
1．相关技术文件和资料 （1）传动轴零件图，如图1-1所示。 （2）产品装配图（局部），如图1-2所示。每台产品中传动轴的数量1件。 2．产品生产纲领 （1）产品的生产纲领为150台/年，成批生产。 （2）传动轴的备品百分率为5%、废品百分率为0.5%。 3．生产条件和资源 （1）毛坯为外协件，生产条件可根据需要确定。 （2）由机加工车间二班（两班制）负责生产。 （3）现可供选用的加工设备有： ① CA6140×1000普通车床多台； ② M131W万能外圆磨床1台； ③ X5032普通立式铣床1台。
（3）标注毛坯的主 要尺寸。
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轴类零件的加工工艺分析及工艺实施
传动轴的毛坯类型及其制造方法
名称 毛坯的类型及其 制造方法
结
果
（1）毛坯类型为锻件 （2）制造方法采用自由锻造
毛坯的机械加工 余量及毛坯的尺 寸偏差、毛坯简 图
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轴类零件的加工工艺分析及工艺实施
选择定位基准和加工装备
1．确定传动轴的粗基准和夹紧方案； 2．确定传动轴的精基准和夹紧方案。
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轴类零件的加工工艺分析及工艺实施
确定生产类型
1．计算传动轴的生产纲领； 2．确定传动轴的生产类型及工艺特征。
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轴类零件的加工工艺分析及工艺实施
1．产品的生产纲领是指企业在一年的计划期内应当生产的产品产量 和进度计划。零件的生产纲领是指该零件(包括备品和废品在内)的年生产 总量。
2．零件的产量和产品的产量不一定相同。每台产品中相同零件的数 量可能不止一件，所以在中批生产产品的企业，也有可能有大批生产零 件的车间。
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轴类零件的加工工艺分析及工艺实施
3. 确定传动轴的加工关键表面
2．键槽侧面（宽度）尺寸精度（IT9）要求中等，位置精 度（对称度0.025约为8级）要求比较高，表面粗糙度（Ra值为 3.2μm）要求中等，键槽底面（深度）尺寸精度（20）和表面粗 糙度（Ra值为6.3μm）要求都较低，所以键槽是次要加工表面。
（3）各设备均达到机床规定的工作精度要求，不再增加设备。
1．传动轴毛坯简图；
工作结果
2．传动轴机械加工工艺过程卡。
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轴类零件的加工工艺分析及工艺实施
传动轴零件图
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轴类零件的加工工艺分析及工艺实施
产品（传动轴部分）装配示意图
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轴类零件的加工工艺分析及工艺实施
第二节 传动轴的结构与工艺分析
学习目标
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轴类零件的加工工艺分析及工艺实施
确定传动轴的毛坯类型及其制造方法
1．选择传动轴的毛坯的类型及其制造方法； 2．绘制传动轴的毛坯简图。
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轴类零件的加工工艺分析及工艺实施
1．毛坯的种类和制造方法主要与零件使用要求和生产类型有关。
2．轴类零件最常用的毛坯是锻件与圆棒料，只有结构复杂的大型 轴类零件（如曲轴）才采用铸件。
3．锻造后的毛坯，能改善金属的内部组织，提高其抗拉、抗弯等 机械性能。同时，因锻件的形状和尺寸与零件相近，可以节约材料， 减少切削加工的劳动量，降低生产成本。所以比较重要的轴或直径相 差较大的阶梯轴，大都采用锻件。
4．对不重要的光轴或直径相差不大的阶梯轴，一般以圆棒料为主 。
5．锻件的制造方法有自由锻、模锻等。不同的毛坯制造方法，其 生产率和成本都不相同。在选择锻件的制造方法时，并非是制造精度 越高就越好，需要综合考虑机械加工成本和毛坯制造成本，以达到零 件制造总成本最低的目的。