轴类零件的加工工艺规程示例

➢ 分类：光轴、阶梯轴、空心轴、异形轴（曲轴、凸轮轴、 偏心轴和花键轴等）
刚性轴（L/d≤12）
挠性轴（L/d＞12）
4.1.1 轴类零件加工概述
轴类零件的主要技术要求
轴类零件的重要表面是轴颈和轴肩，包括配合轴颈(装 配传动件)和支承轴颈(装配轴承)。根据零件的使用性能要 求，其主要技术要求有： 尺寸精度和几何形状精度 ➢ 直径精度通常为IT6～IT9,有时可达IT5。 ➢ 几何形状精度(圆度、圆柱度)应限制在直径公差范围之 内。 ➢ 要求较高时,则应在零件图上专门标注形状公差，取公 差的1/2，1/4 。
4.1Hale Waihona Puke Baidu2 传动轴加工工艺及其分析
4.1.2 传动轴加工工艺及其分析
2、划分加工阶段 该轴加工划分为三个加工阶段，即粗车（粗车外圆、钻中
心孔），半精车（半精车各处外圆、台肩和修研中心孔等）， 粗精磨各处外圆。各加工阶段大致以热处理为界。 3、选择定位基准
轴类零件的定位基面，最常用的是两中心孔。因为轴类零 件各外圆表面、螺纹表面的同轴度及端面对轴线的垂直度是 相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是 轴的中心线，采用两中心孔定位就能符合基准重合原则。而 且由于多数工序都采用中心孔作为定位基面，能最大限度地 加工出多个外圆和端面，这也符合基准统一原则。
其他技术要求 热处理（表面淬火、渗碳淬火等），动平衡，探伤，过渡
圆角等。
4.1.1 轴类零件加工概述
轴类零件的材料、毛坯及热处理
轴类零件的材料
➢不重要的轴：普通碳素钢Q235Ａ、Q255Ａ、Q275Ａ等，不经热处理； ➢ 一般轴类零件：35、40、45、50钢等，正火、调质、淬火 ➢ 中等精度而转速较高的轴：40Cr等合金结构钢，调质和表面淬火 ➢ 精度较高的轴：可选用轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn等，也可选用球墨铸 铁，调质和表面淬火 ➢ 对于高转速、重载荷条件下工作的轴,选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr 等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢，渗碳淬火或氮化 。 ➢ 结构复杂（曲轴）——HT400、QT600、QT450、QT400
② 车、磨均以两端中心孔为定位精基准。两端中心孔可在粗 车之前加工出。
③ 两段螺纹在半精车阶段车出。 ④ 两个键槽在磨削之前铣出。 ⑤毛坯选用Ø60热轧圆钢料。
3) 工艺过程
下料—粗车—调质—修研中心孔 —铣键槽—修研中心孔—磨削 —检验
4.1.2 传动轴加工工艺及其分析
表4-2
4.1.2 传动轴加工工艺及其分析
4.1.1 轴类零件加工概述
位置精度 ➢ 普通精度的轴,配合轴颈相对支承轴颈的径向圆跳动一般为 0.01～0.03mm, ➢ 高精度的轴为0.001～0.005mm。 ➢ 端面圆跳动为0.005～0.01mm。 表面粗糙度 ➢ 一般说来,轴类零件的各加工表面均有表面粗糙度的要求。
➢ 支承轴颈的表面粗糙度要求为Ra0.16～0.8μm。 ➢ 配合轴颈的表面粗糙度Ra为0.63～3.2μm。
4.1.2 传动轴加工工艺及其分析
4.1.2 传动轴加工工艺及其分析
1．传动轴工艺分析 1) 传动轴的主要表面及其技术要求 ① 轴颈M、N、P、Q：IT6; Ra0.8 m ；P,Q对M,N轴线径
向圆跳动公差为0.02mm。 ② 轴肩G、H、I： Ra0.8 m ；均对M,N轴线端面圆跳动
公差为0.02mm。 ③ 螺纹M24×1-6g：6级精度。 ④ 键槽8和12：IT9；侧面 Ra3.2 m ； ⑤ 材料40Cr，调质220～240HBS。
✓ (1)毛坯余量大时，调质安排在粗车之后、半精车之前, 以便消除粗车时产生的残余应力。
✓ (2)毛坯余量小时，调质可安排在粗车之前进行。
4.1.1 轴类零件加工概述
➢ 表面淬火一般安排在精加工之前，这样可纠正因淬火引 起的局部变形。对精度要求高的轴，在局部淬火后或粗磨 之后,还需进行低温时效处理(在160℃油中进行长时间的低 温时效)，以保证尺寸的稳定。
机械制造工艺学
第四章 典型零件加工
4.1 轴类零件的加工
如图为减速箱 传动轴工作图 样。
4.1.1 轴类零件加工概述
轴类零件的功用与结构特点
功用——支承传动件、传递扭矩或运动、承受载荷，一 定的回转精度
结构——回转体零件，长度大于直径
➢ 组成：圆柱面、圆锥面、端面、沟槽、圆弧、螺纹、键 槽、花键、其他表面（如横向孔等)
4.1.1 轴类零件加工概述
轴类零件的毛坯 轴类零件最常用的毛坯是圆棒料和锻件
➢ 光轴、直径相差不大的阶梯轴，采用圆钢作为毛坯； ➢ 直径相差较大的阶梯轴．比较重要的轴，应采用锻件; ➢ 只有某些大型、结构复杂的异形轴，可采用球墨铸铁铸 件；
➢ 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,从而获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度,故一般比较 重要的轴,多采用锻件。
4.1.2 传动轴加工工艺及其分析
4、热处理工序的安排
该轴需进行调质处理。它应放在粗加 工后，半精加工前进行。如采用锻件毛坯， 必须首先安排退火或正火处理。该轴毛坯 为热轧钢，可不必进行正火处理。
4.1.2 传动轴加工工艺及其分析
5、加工顺序安排
除了应遵循加工顺序安排的一般原则，如先 粗后精、先主后次等，还应注意：
4.1.2 传动轴加工工艺及其分析
（3）轴上的螺纹一般有较高的精度，如安排 在局部淬火之前进行加工，则淬火后产生 的变形会影响螺纹的精度。因此螺纹加工 宜安排在工件局部淬火之后进行。
该轴的加工工艺过程见表4-2
4.1.2 传动轴加工工艺及其分析
但下列情况不能用两中心孔作为定位基面： （1）粗加工外圆时，为提高工件刚度，则采用轴外圆表面为定位基面， 或以外圆和中心孔同作定位基面，即一夹一顶。 （2）当轴为通孔零件时，在加工过程中，作为定位基面的中心孔因钻出 通孔而消失。为了在通孔加工后还能用中心孔作为定位基面，工艺上常采 用三种方法。 ①当中心通孔直径较小时，可直接在孔口倒出 宽度不大于2mm的60º内锥面来代替中心孔； ②当轴有圆柱孔时，可采用图右所示的锥堵， 取1∶500锥度；当轴孔锥度较小时，取锥堵 锥度与工件两端定位孔锥度相同； ③当轴通孔的锥度较大时，可采用带锥堵的 心轴，简称锥堵心轴，如右图b所示。使用 锥堵或锥堵心轴时应注意，一般中途不得更 换或拆卸，直到精加工完各处加工面，不再 使 用中心孔时方能拆卸。
➢ 对于氮化钢(如38GrMoAl)，需在渗氮之前进行调质和低 温时效处理。对调质的质量要求也很严格，不仅要求调质 后索氏体组织要均匀细化，而且要求离表面0.8～0.10mm层 内铁素体含量不超过ω(C)＝5％，否则会造成氮化脆性而影 响其质量。
4.1.2 传动轴加工工艺及其分析
如图为减速箱传动轴工作图 样。 左图的技术要求 ： 公差都是以轴颈M和N的公 共轴线为基准。 外圆Q和P径向圆跳动公差 为0.02， 轴肩H、G和I端面圆跳动公 差为0.02。
➢ 自由锻造多用于中小批生产,模锻适用于大批大量生产。
4.1.1 轴类零件加工概述
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(含碳量大
于ω(C)=0.5％的碳钢和合金钢),以使钢材内部晶粒细化,
消除锻造应力,降低材料硬度,改善切削加工性能。
➢ 为了获得较好的综合力学性能，常要求调质处理，一般 分两种情况：
4.1.2 传动轴加工工艺及其分析
2) 工艺方案分析
传动轴大多是回转表面，主要是采用车削和外圆磨削。由于该轴主要表面 M,N,P,Q的公差等级较高（IT6），表面粗糙度值较小（Ra0.8µm），最终加 工应采用磨削。其加工方案：
① 轴颈M、N、P、Q和轴肩G、H、I等主要表面应先车后磨， 主要工艺路线为：粗车—调质—半精车—磨削。
（1）外圆表面加工顺序应为，先加工大直径 外圆 ，然后再加工小直径外圆，以免一开 始就降低了工件的刚度。
4.1.2 传动轴加工工艺及其分析
（2）轴上的花键、键槽等表面的加工应在外圆精车 或粗磨之后，精磨外圆之前。 轴上矩形花键的加工，通常采用铣削和磨削加 工，产量大时常用花键滚刀在花键铣床上加工。 以外径定心的花键轴，通常只磨削外径键侧，而 内径铣出后不必进行磨削，但如经过淬火而使花 键扭曲变形过大时，也要对侧面进行磨削加工。 以内径定心的花键，其内径和键侧均需进行磨削 加工。