轴类零件的加工

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热处理(表面淬火、渗碳淬火等),动平衡,探伤,过渡圆角等。
1.1 轴类零件加工概述
6
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
1.2 传动轴加工工艺及其分析
23
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。
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:
(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。
1.3 机床主轴加工工艺及其分析
25
图4-2CA6140型车床主轴简图
1.3 机床主轴加工工艺及其分析
2.
26
通过对主轴的技术要求和结构特点进行深入分析,根据生产批量、设备条
件、工人技术水平等因素,就可以拟定其机械加工工艺过程。表4-1为CA6140型
车床主轴加工工艺过程简表。
1.3 机床主轴加工工艺及其分析
堵 头 万能外圆
中心 磨 床

M1432A
1.3 机床主轴加工工艺及其分析
31
表4-1 CA6140型车床主轴加工工艺过程简表
17
外圆
柱面
粗磨 Morse No.6 锥孔(重配
Morse No.6 锥 堵)
内圆磨床 M2120
18 粗精铣花键
堵头 中心

花键铣床 YB6016
1.3 机床主轴加工工艺及其分析
1.1 轴类零件加工概述
7
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。 ➢ 自由锻造多用于中小批生产,模锻适用于大批大量生产。
1.2 传动轴加工工艺及其分析
2) 工艺方案分析
16
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。
1.1 轴类零件加工概述
8
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, ✓ (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。
大端锥 孔
Z55 钻床
14 热处理
高频淬火前后支撑轴颈,前锥孔、 90g5 外圆、短锥及 Morse No.6
锥孔,45~50HRC
高频淬火 设备
1.3 机床主轴加工工艺及其分析
30
表4-1 CA6140型车床主轴加工工艺过程简表
精车各外圆并车 15 槽
中 心 数控车床

CSK6163
16 粗磨二段外圆
1
轴类零件的加工
1.1 轴类零件加工概述
2

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)
➢ 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)图4-1所示。
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表4-1 CA6140型车床主轴加工工艺过程简表
序 号
工序名称
1 备料
2 锻造
精锻
3 热处理
正火
4 锯头
铣削切除毛坯两端
铣端面、钻顶尖 5孔
6 粗车(荒车) 粗车各外圆面
7 热处理
调质 220~240HBS
工序内容
定位 基准
加工设备
立式精锻 机
专用机床
外圆柱面 专用机床
中心孔及 卧工车床
外圆
C620B
(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。
34
3. 1) 由于主轴是多阶梯带通孔的零件,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,先粗后精。 (1)粗加工阶段:切端面钻中心孔、粗车外圆等。 毛坯处理:备料,锻造,热处理(正火),工序1~3。 粗加工:工序4~6。 目的:切除大部分余量,接近最终尺寸,只留少量余量,及时发现缺陷。
1.2 传动轴加工工艺及其分析
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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。
8 车大端名部
卧式车床 C620B
1.3 机床主轴加工工艺及其分析
表4-1 CA6140型车床主轴加工工艺过程简表
9 仿形车小端各部
中心孔、 短锥外
仿形车床

CE7120
10 钻深孔
车小端内锥孔 ( 配 1 : 20 锥 堵);用涂色法 11 检查 1:20 锥孔,
接=50触% 率
夹小端、 专用深孔 架大端 钻床
1.1 轴类零件加工概述
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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。
➢ 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。 其他技术要求
1.2 传动轴加工工艺及其分析
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如图为减速箱传动 轴工作图样。
1.2 传动轴加工工艺及其分析
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1.2 传动轴加工工艺及其分析
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1.2 传动轴加工工艺及其分析
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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。
18
1.2 传动轴加工工艺及其分析
19
1.2 传动轴加工工艺及其分析
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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。
1.1 轴类零件加工概述
9
➢ 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。 ➢ 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。

19
32
外圆
柱面
4-1CA6140
铣键槽




20



车大端内侧面及
工 艺
三段螺纹(配螺 母)



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粗精磨各外圆及 E、F 两端面
铣床 X52
堵头 中心

卧式车床 CA6140
堵头 中心
孔 万能外圆 磨床 M1432A
1.3 机床主轴加工工艺及其分析
33
表4-ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ CA6140型车床主轴加工工艺过程简表
(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
1.3 机床主轴加工工艺及其分析
24
1. 支承轴颈A、B是主轴部件的装配基准,它的制造精度直接影响主轴部件的 回转精度,故对它提出的要求很高。 主轴锥孔安装顶尖和工具锥柄,其中心线必须与支承轴颈的中心线严格同轴, 否则会使工件产生圆度和同轴度误差。 主轴前端圆锥面、端面是安装卡盘的定位表面。为保证卡盘的定心精度,主 轴前端圆锥面与支承轴颈同轴,端面与主轴的回转中心线垂直。 主轴上的螺纹是固定与调节轴承间隙的。当螺纹中径对支承轴颈歪斜时会 引起锁紧螺母的端面跳动,轴承位置发生变动,引起主轴径向圆跳动。因此对螺纹 的要求高。
1.2 传动轴加工工艺及其分析
14
1.2 传动轴加工工艺及其分析
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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。
夹大端、 卧式车床 架小端 C620B
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1.3 机床主轴加工工艺及其分析
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表4-1 CA6140型车床主轴加工工艺过程简表
车大端锥面(配
Morse No.6 号锥 堵);车前端锥
12 面及端面;用涂 色法检查 Morse
N率o.6=锥3孔0%,接触
夹小端、 卧式车床 架大端 C620B
13 钻大端端面各孔
堵头
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中心

粗精磨圆锥面
专用组合 磨床
23 精磨 Morse No.6
内 锥 孔 , Morse
No.6 内 锥 孔 用
涂色检=查30,%接触


Morse No.6 内锥
孔对主轴端面的
位移为±2mm
24 检验
按图样技术要求项目检验(终检)
外圆 柱面
主轴锥孔 磨床
1.3 机床主轴加工工艺及其分析
刚性轴(L/d≤12)
挠性轴(L/d>12)
1.1 轴类零件加工概述
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图4-1轴的种类
1.1 轴类零件加工概述
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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 。
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Ø 60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
1.2 传动轴加工工艺及其分析
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表4-2
1.2 传动轴加工工艺及其分析
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