机械制造工艺第4章_典型零件加工工艺(1)

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2．轴类零件的主要技术要术
（1）尺寸精度和几何形状精度 轴类零件的主要表面为轴颈，装配传动零件的
称配合轴颈，装配轴承的称支承轴颈。 ①轴颈的尺寸精度 通常为IT8～IT6； 高精度的轴颈为IT5。 ②轴颈的形状精度（圆度、圆柱度）应限制在
直径公差范围内，对形状精度要求较高时，则应在 零件图样上规定允许的偏差。
的工作性能：即回转精度、刚度、热变形、 抗振性、使用寿命等多方面的要求。
车床主轴是带有通孔的多阶台轴，普通 精度等级，材料为45钢。
生产类型为大批生产。
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1）主要表面及其精度要求 ①支承轴颈
是两个锥度为1:12的圆锥面，分别与两个双列 短圆锥轴承相配合。
支承轴颈是主轴部件的装配基准，其精度直接 影响主轴部件的回转精度，尺寸精度一般为IT5。
淬火等热处理以获得一定的强度、硬度、韧性和耐磨 性。
2）中等精度而转速较高的轴则可采用中碳合金 钢，如40Cr，40MnB，35SiMn，38SiMnMo等。
3） 轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn等材料，调质和 高频淬火后，硬度高，并具有较高的耐疲劳性能和较 好的耐磨性，可制造较高精度的轴。
4）采用氮化钢38CrMoAl等，经调质和渗氮后， 不仅具有良好的耐磨性和抗疲劳性能，其热处理变形 也较小。可用精密机床的主轴，如磨床砂轮轴、坐标 镗床主轴。
第四章 典型零件的加工工艺
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4.1 轴类零件的加工 一、轴类零件的结构特点和技术要求： ①长度大于直径； ②加工表面为内外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、 沟槽等； ③有一定的回转精度。 轴类零件的分类： ①按其结构形状可分为光轴、阶梯轴、空心轴和 异形轴(如曲轴、凸轮轴、偏心轴等)四类。 ②按轴的长度与直径之比值(长径比)又可分为刚性 轴(L/d≤12)和挠性轴(L/d＞12)两类。
加工方便，但加工质 量较差，生产率低。
➢ 产量稍大时，可采用花 键滚刀在花键铣床上加工。
加工质量和生产率较高。 18
➢ 为提高花键轴加工的质 量和生产率，可采用双飞 刀高速铣花键。
不仅能保证键侧的精度 和表面粗糙度，而且效率 比一般铣削高出数倍。
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2. 花键的磨削加工 ➢ 小批生产可采用工具磨床，或借用分度头在平面 磨床上分两次磨削； ➢ 大量生产时使用花键磨床或专用机床，利用高精 度分度板分度，一次安装下将花键轴磨完。
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三、轴类零件加工工艺分析 1、定位基准
轴类零件加工时最常用的定位基准是顶尖孔。 采用两顶尖孔定位基准的好处？
➢ 基准统一，能在一次安装中加工出各段外 圆表面及其端面，保证同轴度和垂直度。
➢ 夹具简单、加工效率高。
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顶尖的实施
对于实心轴，粗加工前，先打顶尖孔 对于空心轴？
通孔径较小时，可直接在孔口倒出宽度不大于 2mm的60°锥面代替中心孔；
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二、轴类零件的材料和毛坯
1、轴类零件的常用毛坯：
①光轴、直径相差不大的阶梯轴常采用热轧或 冷拉的圆棒料；
②直径相差较大的阶梯轴和比较重要的轴大都 采用锻件。
③当轴的结构形状复杂或尺寸较大时，也有采
用铸件的。
自由锻
中小批
毛坯锻造
模锻
大批大量
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2、轴类零件的材料： 1）中碳钢45钢应用最多，一般须经调质、表面
粗加工后安排调质处理，以提高零件的综合力 学性能，并作为需要表面淬火或氮化处理的零件的 预备热处理；
轴上有相对运动的轴颈和经常拆卸的表面，需 要进行表面淬火处理，安排在磨削前。或在粗磨后、 精磨前渗氮处理
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四、 机床主轴加工工艺及其分析
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（1）零件分析 对机床主轴的共同要求是必须满足机床
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1．以两中心孔定位装夹（顶两头）
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一夹一顶
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⑶大、重型轴 一夹一托。
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（二）中心孔的修研 中心孔的深度：影响定位轴向位置； 两中心孔同轴度：影响同轴度、影响位置精度； 中心孔锥角和圆度误差：直接反映到工件的圆度上。
➢单件小批生产时，中心孔主要是在卧式车床或钻 床上钻出， ➢大批大量生产时用铣端面打中心孔机床加工中心 孔，生产率高，保证两端中心孔在同一轴线，一批 工件两端中心孔间距相等。
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（2）相互位置精度 1）配合轴颈轴线相对支承轴颈轴线的同轴度； 2）配合轴颈相对支承轴颈轴线的圆跳动。 普通精度的轴，同轴度误差为0.01～0.03mm，
高精度的轴为0.001～0.005 mm。 3）其他的相互位置精度如轴肩端面对轴线的垂
直度等。 （3）表面粗糙度
配合轴颈的表面粗糙度值Ra一般为1.6～0.8µm， 支承轴颈的表面粗糙度值Ra一般为0.8～0.4µm。
主轴两支承轴颈的圆度允差和对其公共轴线的 斜向圆跳动允差均为0.005 mm，表面粗糙度Ra值不 大于0.63µm。
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②配合轴颈 是与齿轮传动件连接的表面，共有ψ80h5、
ψ 89f6和ψ90g5三段，前两段与齿轮分别采用键连 接与花键连接， ψ90g5上齿轮空套，工作时两者 有相对运动，因此该轴颈表面须淬火。
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修研中心孔： 1）用油石或橡胶砂轮研磨顶尖孔；油石消耗量 大，不适合大批量生产
2）用铸铁顶尖研磨；修研时加研磨剂 3）用硬质合金顶尖刮研。生产率高，质量稍差 4）用中心孔专用磨床磨削。精度和效率都很高
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（三）花键加工方法 1. 花键的铣削加工 ➢ 单件小批生产时，可采 用卧式铣床、分度头与三 面刃铣床加工。
不宜时，采用带有中心孔的锥堵或带锥堵的拉 杆心轴。
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• 锥堵应具有较高的精度； • 在使用过程中，应尽量减少锥堵的装拆次数，
以免增加安装误差。如必须拆卸，重装后必须 按重要外圆进行找正和修磨中心孔。 • 锥堵心轴要求两个锥面应同轴，否则拧紧螺母 后会使工件变形。
➢精基准选择另一方案，采用支承轴颈定位，可 以加工锥孔，两外支承轴径既是装配基准又是各 个表面相互位置的设计基准，符合基准重合原则
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(四）轴类零件典型加工工艺路线 毛坯准备→正火→加工端面和中心孔→粗车 →调质→精车→花键、键槽、螺纹等加工→ 表面淬火→ 修研顶尖孔→粗磨→精磨。
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热处理工序的安排
➢结构尺寸不大的中碳钢普通轴类锻件，一般在切削 加工前进行调质热处理。
➢对于重要的轴类零件(如机床主轴)，则：
一般在毛坯锻造后安排正火处理，达到消除锻 造应力，改善切削性能的目的；