轴类零件加工工艺120页PPT
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轴类零件机械加工工艺设计课件
毕业论文(设计)题目轴类零件的机械加工工艺设计前言随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。
在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。
目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。
在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。
目录前言 (2)第1章零件工艺分析 (4)1.1零件的用途 (4)1.2零件图工艺分析 (4)1.3零件毛坯及材料的选择 (5)第2章加工设备及辅助工具的选择 (6)2.1机床的选择 (6)2.2刀具的选择 (7)2.3量具的选择 (7)2.4夹具的选择 (7)第3章拟定工艺方案 (8)3.1加工工序的划分 (8)3.2加工顺序的确定 (8)3.3加工路线的确定 (9)3.4零件定位基准的确定 (11)3.5装夹方式的确定 (11)3.6工作坐标原点与换刀点的确定 (12)第4章切削用量选择 (13)4.1背吃刀量的确定 (13)4.2主轴转速的确定 (14)4.3进给速度的确定 (15)第5章工艺文件的制定及程序编制 (16)5.1数控加工工艺卡 (16)5.2刀具卡 (17)5.3程序编制 (17)结论 (25)致谢语 (26)参考文献 (27)轴类零件的机械加工工艺设计内容摘要数控加工工艺是数控编程与操作的基础，合理的工艺是保证数控加工质量、发挥数控机床效能的前提条件。
轴类零件加工工艺及常用工艺装备培训教材(PPT 91页)
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。 毛坯的锻造方式分为:自由锻造和模锻两种。
• 只有大型轴或结构复杂的轴：铸件。
附：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0.7％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。
与其它表面的位置精度则由先行工序保证。
• （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。
相关知识
• 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。
任务实施
1.3.1 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。
1.3.2 绘制传动轴毛坯简图
• 1．确定传动轴毛坯的余量
• 查表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：
• 只有大型轴或结构复杂的轴：铸件。
附：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0.7％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。
与其它表面的位置精度则由先行工序保证。
• （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。
相关知识
• 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。
任务实施
1.3.1 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。
1.3.2 绘制传动轴毛坯简图
• 1．确定传动轴毛坯的余量
• 查表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：
轴类零件的加工工艺PPT课件
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4.3 轴类零件的加工工艺
③ 表面粗糙度；轴颈的表面粗糙度值Ra 应与尺寸公差等级相适应。公差等级为IT5的Ra值为 0.4 ～ 0.2µm ； 公 差 等 级 为 IT6 的 Ra 值 为 0.8 ～ 0.4µm ； 公差等 级 为 IT8 ～IT7 的 Ra 值 为0.8 ～0.6µm 。 装 配定 位 用 的 轴 肩 Ra 值 通 常 为 1.6 ～ 0.8µm 。 非 配 合 的 次 要 表 面 Ra 值 常 取 6.3µm 。 该 轴 的两 支 承 表面 及 ø22 配 合 表 面 为 0.8µm ， ø15 配 合 表 面 为 1.6µm ， 键 槽 底 孔 为 6.3µm，其余为12.5µm。
⑴ 切断毛坯表面，最好用外圆车刀先把 工件车圆，或开始时尽量减小走刀量，防止“扎刀” 而损坏车刀。
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4.3 轴类零件的加工工艺
⑵ 手动进刀时，摇动手柄应连续、均匀，避免 因切断刀与工件表面摩擦，使工件表面产生冷硬现象 而迅速磨损刀具，在即将切断时要放慢进给速度，以 免突然切断而使刀头折断。
4.3 轴类零件的加工工艺
4.3.5 切槽和切断
在车削加工中，当工件的毛坯是棒料且很长时， 需根据零件长度进行切断后再加工，避免空走刀；或 是车削完后把工件从原材料上切下来，这称为切断。
沟槽是在工件的外圆、内孔或端面上切有各种 形式的槽，沟槽的作用一般是为了退刀和装配时保证 零件有一个正确的轴向位置。
⑶ 用卡盘装夹工件时，切断位置尽可能靠近卡 盘，防止引起振动；由一夹一顶装夹工件时，工件不 完全切断，应取下工件后再敲断。
⑷ 切断过程中如需要停车，应先退刀再停。
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4.3 轴类零件的加工工艺
典型轴类零件车削加工工艺基础课件
1.6～0.8
4
粗车→半精车→精车→精 细车
IT7～IT6
0.4～0.025 主要用于要求较高的有色金属的加工
4.3 轴类零件的加工工艺
⑶外圆面检验 外圆表面的加工，一方面要保证零件图上要求的 尺寸精度和表面粗糙度，另一方面还应保证形状和位 置精度的要求。检查时，可采用钢尺、游标卡尺、千 分尺或百分表等工具。 ① 用游标卡尺测外径
4.1 车床概述
图4-1 CA6140型卧式车床
4.2 车削加工基础知识
图4-33 车床加工的典型表面
4.3 轴类零件的加工工艺
4.3 轴类零件的加工工艺
4.3.1 定位基准的选择
零件进行机械加工之前，为了保证加工表面的尺 寸精度和相互位置精度的要求，便于合理安排加工顺 序，必须正确选择定位基准。这是因为在加工阶段开 始，前道工序必须为后续工序提供好定位基准面。对 于轴类零件而言，其定位基准面的选择，通常有如下 几类：
10
钳 修研两端中心孔
11
磨
磨外圆E、F到图样规定尺寸；调 头，磨外圆P、Q到图样规定尺寸
12
检 检验
按图样技术要求项目检验
车床
立铣 床
车床
外圆 磨床
4.3 轴类零件的加工工艺
4.3.6.3 某输出轴的加工工艺的分析 ⑴ 输出轴的结构分析 图4-68所示为大批量生产的输出轴的零件图。该
轴上有台阶、外圆柱面、退刀槽、倒角、花键、键槽、 螺纹等表面，是一根实心刚性轴。
ø35×160
锯床
车端面见平，钻中心孔；调
2
车 头，车另一端面，保证总长
154，钻中心孔
车床
4.3 轴类零件的加工工艺
粗车四个台阶，直径上均留余量3，
情境1轴类零件加工工艺PPT课件
精品课程
学习情景1 轴轴类类零零件件加加工工工工艺艺的的设设计计与与实实施施
根据轴的长度 L 与直径 d 之比，又可分为刚性轴（ L/d ≤ 12 ）和挠性轴 （ L/d ＞ 12 ）两种。
轴类零件通常由内外圆柱面、内外圆锥面、端面、台阶面、螺纹、键槽、 花键、横向孔及沟槽等组成。 二、轴类零件的技术要求、材料和毛坯 1．轴类零件的技术要求
第三部分 学习情境
步骤一：资讯 方法：案例教学法、参观、讨论、教师指导
任务： 学生从接到的工作任务中分析完成工作的必要信息，为下一步的
决策、计划做好充分的准备，具体任务的设置如下： 1、分析轴类零件的功用和结构特点； 2、分析轴类零件的技术要求、材料与毛坯； 3、了解外圆表面的各种加工方法和加工方案； 4、了解机械加工实训中心和校外实训基地的设备及其加工性能
（1）尺寸精度：主要包括直径和长度尺寸的精度。 （2）形状精度：主要包括圆度、圆柱度、直线度。 （3）位置精度：主要包括同轴度、圆跳动、垂直度、平行度。 （4）表面粗糙度：配合面和定位面的表面粗糙度要求较高。 （5）热处理要求：根据轴的材料和需要，常进行正火、调质、淬火、表面 淬火及表面渗碳渗氮等热处理。
资 1、轴类零件的功用、结构特点、技术要求、材料与毛坯； 讯 2、轴类零件的定位基准和装夹方法； 内 3、常用普通车床的加工性能指标； 容 4、轴类零件的加工要求及工艺性。
资 讯 记 录
签名________________日期________________
精品课程
学习情景1 轴轴类类零零件件加加工工工工艺艺的的设设计计与与实实施施
2．轴类零件的材料 一般轴类零件常选用 45 钢；对于中等精度而转速较高的轴可用 40Cr ；
对于高速、重载荷等条件下工作的轴可选用 20Cr 、 20CrMnTi 等低碳合金 钢进行渗碳淬火，或用 38CrMoAlA 氮化钢进行氮化处理。 3．轴类零件的毛坯
学习情景1 轴轴类类零零件件加加工工工工艺艺的的设设计计与与实实施施
根据轴的长度 L 与直径 d 之比，又可分为刚性轴（ L/d ≤ 12 ）和挠性轴 （ L/d ＞ 12 ）两种。
轴类零件通常由内外圆柱面、内外圆锥面、端面、台阶面、螺纹、键槽、 花键、横向孔及沟槽等组成。 二、轴类零件的技术要求、材料和毛坯 1．轴类零件的技术要求
第三部分 学习情境
步骤一：资讯 方法：案例教学法、参观、讨论、教师指导
任务： 学生从接到的工作任务中分析完成工作的必要信息，为下一步的
决策、计划做好充分的准备，具体任务的设置如下： 1、分析轴类零件的功用和结构特点； 2、分析轴类零件的技术要求、材料与毛坯； 3、了解外圆表面的各种加工方法和加工方案； 4、了解机械加工实训中心和校外实训基地的设备及其加工性能
（1）尺寸精度：主要包括直径和长度尺寸的精度。 （2）形状精度：主要包括圆度、圆柱度、直线度。 （3）位置精度：主要包括同轴度、圆跳动、垂直度、平行度。 （4）表面粗糙度：配合面和定位面的表面粗糙度要求较高。 （5）热处理要求：根据轴的材料和需要，常进行正火、调质、淬火、表面 淬火及表面渗碳渗氮等热处理。
资 1、轴类零件的功用、结构特点、技术要求、材料与毛坯； 讯 2、轴类零件的定位基准和装夹方法； 内 3、常用普通车床的加工性能指标； 容 4、轴类零件的加工要求及工艺性。
资 讯 记 录
签名________________日期________________
精品课程
学习情景1 轴轴类类零零件件加加工工工工艺艺的的设设计计与与实实施施
2．轴类零件的材料 一般轴类零件常选用 45 钢；对于中等精度而转速较高的轴可用 40Cr ；
对于高速、重载荷等条件下工作的轴可选用 20Cr 、 20CrMnTi 等低碳合金 钢进行渗碳淬火，或用 38CrMoAlA 氮化钢进行氮化处理。 3．轴类零件的毛坯
典型零件加工工艺过程PPT课件
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CA6140. 车床主轴图
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主轴的机械加工工艺过程
➢主轴加工工艺过程制订的依据 主轴的结构；技术要求；生产批量；
设备条件 ➢主轴加工工艺过程 批量：大批；材料：45钢；毛坯：模
锻件
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24
➢工艺过程： 分为三个阶段（参见表5-5）：
粗加工：工序 1~6 半精加工：工序 7~13（7为预备） 精加工：工序 14~26（14为预备）
.
63
箱孔与孔的位置精度 引起轴安装歪斜，致使主轴径向跳动 和轴向窜动，加剧轴承磨损 同一轴线上各孔的同轴度误差 孔端面对轴线垂直度误差
.
64
孔和平面的位置精度
主要是规定主要孔和主轴箱安装基 面的平行度
主要平面的精度
影响主轴箱与床身的连接刚度
规定底面和导向面必须平直和相互 垂直
平面度、垂直度公差等级为5级
第二节
典型零件加工 工艺过程
机械制造工程——第五章
.
1
一、轴（杆）类零件的加工
1．轴类零件的分类、技术要求
➢轴类零件的作用 支撑传动零件； 承受载荷； 传递扭矩。
.
2
➢轴类零件的特点 长度大于直径； 加工表面为内外圆柱面、圆锥面、
螺纹、花键、沟轴 阶梯轴 空心轴 异形轴（曲轴、齿轮轴、偏心轴、
.
38
➢加工顺序的安排和工序的确定
三种方案
粗加工外圆→钻深孔→精加工外圆→ 粗加工锥孔→精加工锥孔
粗加工外圆→钻深孔→粗加工锥孔→ 精加工锥孔→精加工外圆
粗加工外圆→钻深孔→粗加工锥孔→ 精加工外圆→精加工锥孔
.
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工序确定的两个原则
➢工序中所用的基准应在该工序前加工
轴类零件加工工艺 PPT
（1）车床主轴的设计要求
车床主轴的功用：1）承受扭转力矩；2）承受弯曲力矩；3） 保证回转运动精度。 车床主轴的设计要求：1）扭转和弯曲刚度高；2）回转精度 高（径向圆跳动、端面圆跳动、回转轴线稳定）；3）制造 精度高：①结构尺寸及动态特性要好；②主轴本身及其轴承 精度高； ③轴承的结构和润滑； ④齿轮的布置； ⑤固定件 的平衡等。 主轴结构的设计要求：1）合理的结构设计；2） 足够的刚 度；3）有具有一定的尺寸、形状、位置精度和表面质量； 4)）足够的耐磨性、抗振性及尺寸稳定性；5)）足够的抗疲 劳强度。
3、车床主轴技术条件的分析
（1）主轴支承轴颈的技术要求
支承轴颈是主轴的装配基准，其精度直接影响主轴的回转精度；主 轴上各重要表面又以支承轴颈为设计基准，有严格的位置要求。 支承轴颈为三支承结构，并且跨度大； 支承轴颈采用锥面 (1：12) 结构，接触率≥70%，可用来调整轴承间隙；
中间支承为IT5~IT6，粗糙度 Ra 0.63m；
一端用中心孔定位。 对中心通孔的长轴，在内孔半精加工后，利用工件的内锥孔或内
孔的两端加工出带锥度的工艺孔，加上锥形堵塞或锥套心轴加工。内 孔精加工前不要将锥堵或锥套拆下，以避免因重新安装带耒的同轴度 误差。
（2）加工路线的安排 1)划分加工阶段
精度及表面粗糙度要求较高的重要表面(轴颈、基准内孔等)为粗加 工---半精加工---精加工三个阶段，对要求更高的表面还应有光整加工阶段； 其余表面加工分为粗加工一半精加工两个阶段进行或一次加工完毕。
5、异形类零件
例1、主轴加工工艺
1、各种机床主轴的结构
应保证夹具或刀具安装可靠、定位准确、连接刚度高、装卸方便 和能传递足够的转矩。由于夹具和刀具已标准化，因此通用机床主轴 端部的形状和尺寸也已标准化。主轴结构取决于 1）机床类型 2）主轴上所安装的传动件 3）轴承和密封件等零件的类型、数目、位置和安装定位方法等 4）主轴加工和装配的工艺性 5）为了便于装配和满足轴承、传动件等轴向定位的需要，主轴一般是阶 梯形的轴 6）直径从前端向后或者是从中间向两端部逐段缩小 7）各阶梯之间应有退刀槽 8）为了与齿轮等传动件周向连接以传递转矩，主轴上经常带有键槽或花 键。
轴类零件加工课件-PPT课件
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5
4)表面粗糙度 轴类零件的各加工表面均有表面粗糙度的 要求。一般说来,支承轴颈的表面粗糙度要求
为Ra0.63～0.16μm。配合轴颈的表面粗糙度 Ra2.5～0.63μm。
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CA6140型车床主轴简图
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8
3.轴类零件的材料与毛坯
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2
轴的种类
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3
2.轴类零件的主要技术要求
1)尺寸精度 轴颈是轴类零件的重要表面,它的直径精度根 据使用要求通常为IT6～IT9,有时可达IT5。 2) 形状精度 轴颈的几何形状精度(圆度、圆柱度)应限制 在直径公差范围之内。对几何形状精度要求较高 时,则应在零件图上专门标注形状公差。
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32
(3)减小表面粗糙度值。因为每颗磨粒切削厚度变小,表 面切痕深度浅,表面粗糙度值小,作用在工件上的法向磨削力 也相应减小,所以又可提高加工精度。
但高速磨削对砂轮、机床均有一些特殊要求,应予充分 注意。
• 必须提高砂轮的强度,以免砂轮因离心力而破裂,按切 削速度规范选用砂轮。
• 砂轮主轴的轴承间隙要适当加大,冷态间隙为0.04～ 0.05mm,热态间隙为0.03mm左右。
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16
2.加工阶段的划分
由于轴是多阶梯（机床主轴还带通孔）的零件,切除大 量金属后,会引起残余应力重新分布而变形,故安排工序时, 一定要粗精分开,
(1)粗加工阶段: 目的:切除大部余量,提高生产率,留足够余量,及时发
现缺陷。
粗加工之后安排调质处理：提高综合机械性能，为后 续热处理做准备；去除内应力。
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4)表面粗糙度 轴类零件的各加工表面均有表面粗糙度的 要求。一般说来,支承轴颈的表面粗糙度要求
为Ra0.63～0.16μm。配合轴颈的表面粗糙度 Ra2.5～0.63μm。
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3.轴类零件的材料与毛坯
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轴的种类
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2.轴类零件的主要技术要求
1)尺寸精度 轴颈是轴类零件的重要表面,它的直径精度根 据使用要求通常为IT6～IT9,有时可达IT5。 2) 形状精度 轴颈的几何形状精度(圆度、圆柱度)应限制 在直径公差范围之内。对几何形状精度要求较高 时,则应在零件图上专门标注形状公差。
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(3)减小表面粗糙度值。因为每颗磨粒切削厚度变小,表 面切痕深度浅,表面粗糙度值小,作用在工件上的法向磨削力 也相应减小,所以又可提高加工精度。
但高速磨削对砂轮、机床均有一些特殊要求,应予充分 注意。
• 必须提高砂轮的强度,以免砂轮因离心力而破裂,按切 削速度规范选用砂轮。
• 砂轮主轴的轴承间隙要适当加大,冷态间隙为0.04～ 0.05mm,热态间隙为0.03mm左右。
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2.加工阶段的划分
由于轴是多阶梯（机床主轴还带通孔）的零件,切除大 量金属后,会引起残余应力重新分布而变形,故安排工序时, 一定要粗精分开,
(1)粗加工阶段: 目的:切除大部余量,提高生产率,留足够余量,及时发
现缺陷。
粗加工之后安排调质处理：提高综合机械性能，为后 续热处理做准备；去除内应力。
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