阶梯轴的加工工艺

平顶山工业职业技术学院

阶梯轴的加工工艺

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目录

一零件的工艺分析 (6)

二生产纲领的计算与生产类型的确定 (10)

三确定毛坯、绘制毛坯图 (11)

四拟定轴的工艺路线 (12)

五选择加工设备及工艺装备 (16)

六加工工序设计 (17)

七加工后零件的三维图 (24)

八设计小结 (26)

摘要

我国社会主义现代化要求机械制造工业为国民经济个部门的技术进步，技术改造提供先进高效的技术装备，他首先要为我国正在发展的产业包括农业，重工业，轻工业以及其他的产业提供质量优良先进的技术设备，同时还要为新材料新能源机械工程等新技术的生产和应用提供基础设备。

随着科学技术和工业生产的飞速发展，国民经济个部门迫切需要各种各样质量优、性能好、效率高、能耗低、价格廉的机械产品。其中产品设计师决定产品性能，质量水平市场竞争力和经济效益的重要环节，因此采用数控加工就成了首选，因为他工作效率高，质量好，加工精度高

一零件的工艺分析

1、轴的用途：

轴是组成机器的主要零件之一。一切作回转运动的传动零件（如齿轮、蜗杆登），都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此轴的主要作用是支承回转零件及传递运动和动力。按照轴的承受载荷不同，轴可分为转轴、心轴和传动轴三类。工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴成为转轴，只承受弯矩的轴称为心轴，只承受扭矩而不承受弯矩的轴称为传动轴。

该轴主要采用40Cr钢能承受一定的载荷与冲击。此轴为台阶类零件，尺寸精度，形位精度要求均较高。Φ16，φ18，φ17为主要配合面，精度均要求较高，需通过磨削得到。轴线直线度为φ0.01，两键槽有同轴度要求。在加工过程中须严格控制。

2、技术要求：

轴通常是由支承轴颈支承在机器的机架或箱体上，实现运动传递和动力传递

的功能。支承轴颈表面的精度及其与轴上传动件配合表面的位置精度对轴的工作状态和精度有直接的影响。其技术要求包括以下内容：

尺寸精度

轴段1，2，4，5为主要配合面，尺寸精度要求较高。

2.形状精度

该轴公共轴线的直线度公差为。其圆度及圆柱度无特殊要求，但应控制在尺寸公差范围内。

3.位置精度

零件对位置精度要求较低，无特别要求。故可按一般规定普通精度轴的配合轴径对支承轴径的径向圆跳动取为0.01~0.03mm。

4.表面粗糙度

具有配合要求的各轴颈表面粗糙度为1.6µm，轴肩侧面表面粗糙度为3.2µm，键槽底面粗糙度要求较低，为3.2µm，侧面为3.2µm。其余为12.5µm.

5.热处理:锻造后应对毛坯安排正火处理,为消除内应力粗加工之后安排退火处理，为改善材料的力学物理性质半精加工之后，精加工之前安排调质处理(850℃油淬加520℃持续2小时回火)。

零件图一

轴的表面粗糙度、形状和位置精度要求与表面粗糙度要求见表一

加工表面尺寸及偏差

（mm）公差及精度

等级

表面粗糙度

Ra（µm）

形位公差

轴段1IT6 1.6轴线直线度为轴段2IT8 1.6轴线直线度为

轴段2端面 3.2

轴段322未注12.5轴线直线度为

轴段3端面 3.2

轴段4IT6 1.6轴线直线度为

轴段4端面 3.2

轴段516 未注 1.6轴线直线度为

键槽2IT7 3.2

键槽5IT7 3.2

3、审查轴的工艺性：

1.结构工艺

轴类零件为其长度大于直径的回转体类零件，是机器中的主要零件之一。其主要功能是支承传动件（齿轮、带轮、离合器等）和传递扭矩。本次设计中的轴为阶梯轴，其主要表面元素为圆柱面及键槽。该轴轴段2与齿轮配合，通过平键以传递扭矩，轴段1 及轴段4与滚动轴承配合，轴段5连接半联轴器，将扭矩输出。（零件图见图一所示）

2.加工工艺

（1）该轴采用合金结构钢40Cr，中等精度，转速较高。经调质处理后具有良好的综合力学性能，具有较高的强度、较好的韧性和塑性。

（2）该轴为阶梯轴，其结构复杂程度中等，其有多个过渡台阶，根据表

面粗糙度要求和生产类型，表面加工分为粗加工、半精加工和精加工。加工时应把精加工、半精加工和粗加工分开，这样经多次加工以后逐渐减少了零件的变形误差。

（3）零件毛坯采用自由锻，锻造后安排正火处理。

（4）该轴的加工以车削为主，车削时应保证外圆的同轴度。

（5）在精车前安排了热处理工艺，以提高轴的疲劳强度和保证零件的内应力减少，稳定尺寸、减少零件变形。并能保证工件变形之后能在半精车时纠正。

（6）同一轴心线上各轴孔的同轴度误差会导致轴承装置时歪斜，影响轴的同轴度和轴承的使用寿命。在两端面钻中心孔进行固定装夹可以有效防止径向圆跳动、保证其同轴度。

三确定毛坯、绘制毛坯图

1、选择毛坯：

零件材料为40Cr钢，要求强度较高，且工件的形状比较简单，毛坯精度低，加工余量大，生产类型为单件小批量生产。综上考虑，采用锻件，其锻造方法为自由锻，毛坯的尺寸精度要求为IT12以下。

2、确定毛坯的尺寸公差

1、毛坯尺寸

由工艺人员手册可查得锻件单边余量厚度方向1.5-2mm，取2mm，水平方向为2.0-2.7mm，取2.5mm.锻件质量小于1kg，长度小于120mm，取其上偏差+0.17mm，下偏差-0.08mm。锻件厚度尺寸小于40mm，取其上偏差+0.12mm，下偏差-0.04mm。B/H<1,故取起偏角为5度。则锻件毛坯长度尺寸为

，直径尺寸为。

2、毛坯公差等级

根据零件图各部分的加工精度要求，锻件的尺寸公差等级为8-12级，加工余量等级为普通级，故取IT=12级。

3、零件表面粗糙度

根据零件图可知该轴各加工表面的粗糙度至少为12.5µm。

综上，锻件毛坯图如下所示。

四拟定轴的工艺路线

1、定位基准的选择

正确的选择定位基准是设计工艺过程中的一项重要的内容，也是保证加工精度的关键，定位基准分为精基准和粗基准，以下为定位基准的选择。

粗基准的选择

（1）粗基准的选择

应能保证加工面与非加工面之间的位置精度，合理分配各加工面的余量，为后续工序提供精基准。所以为了便于定位、装夹和加工，可选轴的外圆表面为定