课题十九轴类零件加工

会计学1课题十九轴类零件加工一、概述轴类零件的功用与结构特点轴类零件主要用来支承传动零件、传递运动和扭矩。若按轴的长度和直径的比例来分，又可分为刚性轴(L/d<15)和挠性轴或细长轴(L/d>15)。第1页/共28页图4-1所示为轴类零件的常见种类第2页/共28页2.轴类零件的主要技术要求（1）加工精度1)尺寸精度轴类零件的尺寸精度主要是指直径和长度的精度。主要轴颈的直径尺寸精度根据使用要求通常为IT6～IT9，甚至为IT5。至于长度方向的尺寸要求则不那么严格，通常只规定其基本尺寸。第3页/共28页2）几何形状精度轴颈的几何形状精度是指圆度、圆柱度。这些误差将影响其与配合件的接触质量。一般轴颈的几何形状精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，要在零件图上规定形状公差。第4页/共28页３）相互位置精度普通精度的轴，配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动一般为0.01～0.03mm，高精度轴为0.001～0.005mm。第5页/共28页（2）表面粗糙度一般支承轴颈的表面粗造度为Ra0.63～0.16um，配合轴颈的表面粗造度为Ra2.5～0.63um。第6页/共28页3.轴类零件的材料和毛坯（1）轴类零件的材料一般轴类零件常用45号钢，并根据工作条件不同采用不同的热处理工艺。对于中等精度、转速较高的轴类零件，可选用40Cr等合金结构钢。精度较高的轴，有时还用轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn等材料。对于在高转速、重载荷等条件下工作的轴，可选用20CrMnTi等第7页/共28页（2）轴类零件的毛坯轴类零件最常用的毛坯是圆棒料和锻件。只有某些大型的、结构复杂的轴，才采用铸件。第8页/共28页4.轴类零件的一般加工工艺路线备料锻压后退火（正火）粗车半精车精车热处理调质处理光整处理淬火、回火磨削、珩磨注意：经淬火后的部位，不能用一般刀具切削，所以一些沟、槽、小孔等须在淬火之前加工完。第9页/共28页轴的加工实例：分析图纸：确定毛坯：确定主要加工表面：确定定位公差：划分阶段：热处理工序划分：加工尺寸和切削用量：拟定工艺过程：台阶、退刀槽、越程槽、键槽、销选择那些材料，多大尺寸？先加工哪个面？？装夹哪里？？粗、半精、精调质、淬火等每个阶段切多少制作工艺 表格 关于规范使用各类表格的通知入职表格免费下载关于主播时间做一个表格详细英语字母大小写表格下载简历表格模板下载 第10页/共28页工艺过程注意一：空心轴在磨削过程当中需要用锥堵和锥堵心轴去定位。工艺过程注意二：磨削前要对中心孔进行研磨第11页/共28页二、普通机床主轴加工工艺过程及其分析普通机床主轴常为空心轴类零件，其工艺路线较长，加工难度大，是轴类零件最有代表性的零件之一，它涉及到轴类零件加工的许多基本工艺问题。现以图19-2所示的一种车床主轴为例进行分析。１．主轴的技术条件分析主轴的支承轴颈是主轴的装配基准，它的制造精度直接影响到主轴部件的旋转精度，故对它提出很高的技术要求。主轴前端锥孔是安装顶尖等小型夹具或工具锥柄的，其中心线必须与支承轴颈中心线严格同轴。主轴前端圆锥面是安装卡盘等较大型夹具的重要表面，其中心线必须与支承轴颈中心线同轴。主轴轴向定位面与主轴旋转中心线必须垂直，否则会引起主轴周期性的轴向窜动。因此，必须控制其垂直度要求。由上面分析可知，以上各面为主轴的主要表面。其中支承轴颈的尺寸精度、几何形状精度、与其它表面相互位置精度要求更高，这是主轴加工中的关键。第12页/共28页现以图19-2所示的一种车床主轴为例进行分析。第13页/共28页2．主轴加工工艺过程该主轴所用材料为45号钢，锻件，大批量生产，因此确定图19-2所示的主轴加工工艺路线为:备料-锻造-正火-粗加工-调质-半精加工-锥孔及外锥体的局部淬火、回火-精车-粗磨-铣花键、键槽-花键淬火、回火-粗、精磨(外圆、锥孔、外锥体)。其加工工艺过程见表19-1。第14页/共28页表19-1主轴加工工艺过程外圆深孔钻床钻深孔10一夹一仿形车床仿形车小端各部9顶尖孔普通车床车大端各部8热处理调质220～250HBS7顶尖孔普通车床粗车各外圆面6专用机床铣端面打顶尖孔5锯头4热处理，正火3立式精锻机精锻2备料1定位基z设备工序内容工第15页/共28页顶尖孔花键铣床粗精铣花键18顶尖孔万能外圆磨粗磨外锥体17外圆内圆磨床粗磨内锥孔16顶尖孔万能外圆磨床粗磨两支承轴颈15顶尖孔数控车床精车各外圆并切槽14锥孔及外锥面局部高频淬火45～50HRC13外圆普通车床车大端锥孔（配莫氏6号锥堵），车外短12外圆普通车床车小端内锥面（配1∶20锥堵）11第16页/共28页检查按图样技术要求项目检查24外圆主轴锥孔磨精磨莫氏6号内锥孔23顶尖孔专用组合磨精磨外锥体22顶尖孔万能外圆磨粗精磨各外圆及两端面M、N21热处理：花键淬火、回火20外圆立铣铣键槽19第17页/共28页3．主轴加工工艺过程分析⑴合理选择定位基准轴类零件加工中多数工序用的定位基准是顶尖孔。本例中大部分工序均采用顶尖孔作为定位基准，由于本例中通孔加工在第10道工序，故在此之前使用顶尖孔定位，在此之后则利用锥孔配以锥堵定位，仍相当于顶尖孔定位。为了保证支承轴颈与内锥孔的同轴度要求，在最后精加工内锥孔以及锥堵配合孔口时，以支承轴颈作为定位基准，以避免基准不重合引起的加工误差。在加工其它一些内表面时，也用外圆表面定位。如本例中的第10,11,12,16,23工序。顶尖孔与轴颈外圆表面两者交替使用，互为基准。⑵合理安排热处理工序应合理地安排足够的热处理工序，以保证主轴的力学性能及加工精度要求，并改善切削加工性能。其中正火、调质属于预备热处理，锥孔及外锥体的局部淬火、回火与花键的淬火、回火属于最终热处理。为了减少变形，锥部淬火与花键淬火应分开进行，并且锥部淬火及回火后，需用粗磨纠正淬火变形。然后再进行花键的加工与淬火。最后用精磨消除总的变形，从而保证主轴的加工质量。第18页/共28页⑶划分加工阶段由于主轴的加工精度要求高，，必须将主轴的加工过程按粗、精分开的原则划分阶段，在粗加工和半精加工中产生的变形和误差在下阶段中予以消除和纠正。最好粗、精加工阶段之间要间隔一些时间，让上道工序产生的内应力逐步消失。工序7调质热处理之前为粗加工阶段，工序13表面淬火以前的工序，为各主要表面的半精加工阶段，表面淬火以后的工序，是精加工阶段；要求较高的支承轴颈和莫氏6号锥孔的精加工，放在最后进行。这样，主要表面的精加工就不会受到其它表面的加工或内应力重新分布的影响。可以看出，整个主轴的加工过程，就是以主要表面(特别是支承轴颈表面)的粗加工、半精加工、精加工为主干，适当穿插其它表面的加工工序而组成的。⑷合理安排工序顺序在安排工序顺序时，首先要与定位基准的选择相适应，当粗、精基准选定后，加工顺序就大致确定了。因为各阶段加工开始时总是先加工基准面，后加工其它面。如本例中顶尖孔、支承轴颈定位面的加工，均安排在各加工阶段开始时完成，这样，有利于加工时有比较精确的定位基准面，以减小定位误差，保证加工质量。第19页/共28页其次，安排加工顺序时，应粗、精加工分开进行，先粗后精，主要表面的精加工安排在最后。如上述工艺过程中的第23道精磨锥孔工序安排在了最后。第三，热处理工序安排要适当。为改善金属组织和加工性能而安排的热处理，如退火、正火等，一般应安排在机械加工之前；为提高零件的力学性能而安排的热处理，如调质，一般应安排在粗加工之后，精加工之前。为提高表面硬度而安排的淬火应安排在粗磨之前，氮化安排在粗磨之后，精磨之前。第四，淬硬表面上的孔、槽加工等应在淬火之前完成，淬火后要安排修正工序；对非淬硬表面上的孔、槽加工尽可能往后安排，一般应放在外圆精车（或粗磨）之后，精磨加工前进行。在轴件刚性大时，先车小直径外圆表面并按顺序向大直径处加工，然后掉头车大端外圆，这样比较方便，生产效率较高；对于刚性较差的轴类零件，则应先车大直径后车小直径，以避免轴件刚性过早地降低。第20页/共28页三、精密轴类零件加工工艺特点精密轴件不仅一些主要表面的精度和表面质量要求很高，而且要求其精度比较稳定。这就要求轴类零件在选材、工艺安排、热处理等方面具有一些特点。1．选材应选性能稳定、热处理变形小如38CrMnAlA等优质合金钢。2．主要表面加工工序分得很细如支承轴颈要经过粗车、精车、粗磨、精磨和终磨等多道工序，其中还穿插一些热处理工序，以减少内应力所引起的变形。3．要十分重视顶尖孔（定位内锥面或大倒角等）的修研精密轴加工往往需要安排数次研磨顶尖孔的工序。最后一次以磨削外圆的磨床顶尖检查顶尖孔的接触精度，这样有利于提高加工精度。4．安排合理、足够的热处理工序精密主轴的热处理工序，除必须安排与一般轴类零件相同的热处理工序以外，特别要注意除应力处理以及保持工件精度稳定的热处理工序。5．精密轴的螺纹往往要求较高为了避免损伤螺纹，往往需要对其进行淬火处理，但淬火又会使螺纹变形。所以，精密轴上的螺纹是在外圆柱面淬完火后直接由螺纹磨床磨出，淬火前并不加工。6．精密轴的最终工序往往在精磨以后还要安排光整加工第21页/共28页图19-3所示为精密轴件，其加工工艺过程见表19-2。19-2精密主轴机械加工工艺过程60倒角修研倒角，粗磨各外圆留磨量0.8mm，Φ45mm和Φ50mm外圆备上中心架用磨9中温时效热处理860倒角，外圆，中心架研倒角，半精车各外圆和轴肩及端面留加工余量1mm,车锥孔留加工余量2mm，倒角6车7吊挂在炉内高温时效热处理6外圆，顶尖孔粗车各外圆留加工余量2mm,割试片（金相检验用），钻中心通孔留加工余量3mm，两端60倒角（工艺用）车5调质热处理4外圆，顶尖孔荒车两端面，钻顶尖孔，荒车各外圆留加工余量5mm车3退火热处理2自由锻造锻1定位及夹紧工序内容工序名称工序号第22页/共28页外圆，中心架拆去两端防氮化堵头，修光锥孔，两端装上工艺堵头车17工件与试片一起氮化，检验氮化深度0.45～0.6mm，零件上进行硬度检查氮化16锐边倒钝，两端装防氮化堵头钳15外圆，扁平面铣右端两处扁平面55mm和70mm及铣12mm深9mm铣14外圆，中心架磨锥孔及60倒角、左端内孔各处，Φ34磨至Φ33.2mm，备装堵头用磨1360倒角磨各部外圆留余量0.15mm，螺纹部分留余量0.7mm（备去氮化层用），上中心架处外圆尺寸一批要一致磨12外圆，中心架 60倒角扩孔Φ28.2mm和Φ21.5mm至尺寸，精车端面、锥孔和60倒角，精车各外圆留加工余量0.4mm，车空刀槽，车左端螺纹部分留加工余量1mm（备去氮化层用）车11磁粉探伤检验10第23页/共28页18磨精磨各外圆留磨量0.08mm，Φ50mm和Φ45mm两处一批尺寸要一致，备上中心架用，检验后拆工艺堵头两端顶尖孔19磨内磨右端锥孔留磨量0.05mm及倒角，内磨右端各孔及端面至图纸要求外圆，中心架20热处理定性处理21车精车M36×1.5-5H螺纹至图纸要求，装两端堵头外圆，中心架22磨精磨Φ46mm和M48×1.5-4h螺纹大径至图纸要求，其他外圆留磨量0.04mm两端顶尖孔23磨精磨外螺纹三处至图纸要求两端顶尖孔24磨精细磨外圆至图纸要求，两处Φ50mm和Φ45mm与轴承内环配磨至图纸要求两端顶尖孔25磨主轴与主轴套筒部装后精细磨主轴锥孔第24页/共28页四、轴类零件加工中的几个主要工艺问题1．锥堵和锥堵心轴的使用对于空心轴类零件，在深孔加工完后，为了尽可能使各工序的定位基准统一，一般采用锥堵或锥堵心轴的顶尖孔作为定位基准。当轴件锥孔锥度小时，适于采用锥堵；当锥孔锥度较大时，应采用锥堵心轴。图19-4和图19-5是锥堵和锥堵心轴的简图。使用锥堵或锥堵心轴时应注意:⑴一般不中途更换或重新安装，以避免多次更换或安装引起的误差。⑵用锥堵心轴时，两个锥堵的锥面要求同轴，否则螺母拧紧后会使工件变形。图5-5所示的结构比较合理。⑶安装锥堵或者锥堵心轴时，不能用力过大，尤其是对壁厚较薄的空心主轴，以免引起变形。使用塑料或尼龙制的心轴有良好的效果。第25页/共28页图19-4和图19-5是锥堵和锥堵心轴的简图。第26页/共28页２．顶尖孔的研磨两端顶尖孔（或两端孔口600倒角）的质量好坏，对加工精度影响很大，应尽量做到两端顶尖孔轴线相互重合，孔的锥角要准确，它与顶尖的接触面积要大，粗糙度值小。保证两端顶尖孔的质量，是轴件加工中的关键之一。顶尖孔在使用过程中的磨损及热处理后产生的变形都会影响加工精度。因此，在热处理之后，磨削加工之前，应安排修研顶尖孔工序，以消除误差。３.深孔加工零件孔的L/D≥5时，就属于深孔。由于深孔加工工艺性很差，故安排加工顺序及具体加工方法时要考虑一些特殊的问题。首先，深孔加工应安排在调质以后及外圆表面粗车或半精车之后；其次，深孔加工中，应采用工件旋转，刀具送进的方式；刀具常采用分屑和断屑措施，切削区利用喷射法进行充分冷却，并使切屑顺利排出。第27页/共28页