轴的机械加工工艺设计

. 轴的机械加工工艺过程设轴的机械加工工艺过程设 . 计学生作品计学生作品 所属学院 专业机械工程及自动化 小组成员 组长 授课教师 提交时间 . 传动轴设计准备工作明确问题的提出及研究目的 1．问题提出 零件的几何精度直接影响零件的使用性能， 而机械加工工艺过程 制定的是否合理将直接影响零件的加工精度。 针对车床传动轴，应用 所学的机械制造基础知识进行一次加机械工工艺过程设计的综合性 工程应用训练。 2．专题研究的目的 （1）掌握零件主要部分技术要求的分析方法； （2）掌握零件材料的选择方法和确定毛坯的制备方法及工艺； （3）掌握工艺分析方法； （4）掌握定位基准的选择方法； （5）掌握制定出合理的零件加工顺序的原则和方法； （6）掌握制定出合理的零件加工路线的方法。 车床传动轴的几何设计要求研究内容 图 1 所示为车床的传动轴， 轴上开有键槽用来安装齿轮以传递运 动和动力，两端是安装滚动轴承的支承轴颈。 完成该传动轴零件的机 械加工工艺过程设计。 工艺设计的具体内容包括工艺设计的具体内容包括 （1）进行零件主要部分的技术要求分析研究； （2）确定传动轴的材料、毛坯的制备方法及工艺、热处理工艺； （3）进行加工工艺分析； . . （4）确定定位基准； （6）制定传动轴的加工顺序； （6）制定传动轴的加工路线。 Q E MNF P 图 1传动轴 工作安排 1.查阅资料了解传动轴各部位的作用； 2.根据相关资料及所学知识确定材料、毛坯及热处理工艺； 3.根据传动轴的结构特点，制定相应的加工工艺路线， 并确定加工工 序； 4.总结上述过程，完成研究报告。 组员分工 1.查阅资料 2.选材、毛坯及热处理工艺的选择 3 工艺路线的确定 . . 4.制作报告 技术要求 一、传动轴的结构特点及功用 1.组成机器的一个重要零件， 也是机械加工中常见的典型零件之 一。在机械中，它主要用来支承传动零件、传递运动和扭矩，同时又 通过轴承与机器的机架或箱体联接。 轴类零件是旋转零件，其长度一 般大于直径，加工表面通常有内外圆柱面、圆锥面、端面以及螺纹、 花键、中心孔、横向孔、槽沟等。 2.图 1 中轴颈 E、F 是传动轴在箱体中的装配基准。公差等级 IT6 表面粗糙度 Ra 值 0.8 微米。外圆的M、N 处为配合表面。公差等 级为 IT6 表面粗糙度 Ra 为 0.8 微米，对准 A－ B 的径向跳动公差为 0.025mm。轴肩 P、Q 为安装齿轮定位表面，对基准 C、D 的端面跳动 公差分别为 0.02mm、0.015mm。 二、尺寸及公差技术要求 1.加工精度 （1）尺寸精度轴类零件的尺寸精度主要指轴径尺寸精度和轴长 尺寸精度。直径方向的尺寸，若有一定配合要求，其径向尺寸精度要 比其长度方向的尺寸精度要求严格得多。 因此对于直径的尺寸常常有 严格的公差要求。 主要轴径的尺寸精度根据使用要求通常为IT6IT8 高精密的部位为达到 IT5。 轴长尺寸通常为基本尺寸， 未注尺寸公差， 对于阶梯轴的各阶梯长按使用要求可相应给定公差。 . . （2）几何形状精度轴类零件一般用两个轴颈支承在轴承上，这 两个轴颈称为支承轴颈，也是轴的装配基准。除了尺寸精度以外，还 要对支承轴颈的几何精度圆度和圆柱度提出要求， 以保证其与配 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。 （3）相互位置精度保证配合轴颈（装配传动件的轴颈）对于支 承轴颈（装配轴承的轴颈） 或两个支承轴颈间的同轴度，是轴类零件 相互位置精度的普遍要求，普通精度的轴，配合轴颈对支承轴颈的径 向圆跳动一般为 0 010 03mm，高精度轴为 0 0010 005mm。此外 对于定位端面与轴心线的垂直度也有一定的要求。 这些要求都是根据 轴的工作性能制定的，在零件图上注有位置公差。 2.表面粗糙度 根据机器精密程度的高低、运转速度的大小，轴类零件的表面粗 糙度要求也不尽相同，一般支承轴颈的表面粗糙度为 Ra0.630.16 微米，配合轴颈的表面粗糙度为 Ra2.50.63 微米。 轴一般都有两个支承轴颈，支承轴颈是轴的装配基准， 其精度和 表面质量要求一般较高。除了尺寸精度外，重要的轴还规定了圆度、 圆柱度等形状公差的要求及两个轴颈之间的同轴度要求等。 对于安装 齿轮等传动件的轴颈，除了本身尺寸精度和表面粗糙度外， 还要求其 轴线与两支承轴颈的公共轴线同轴， 用于轴向定位的轴肩对轴线的垂 直度也有要求。 . . 材料及毛坯 一、轴类零件的村料 1.一般轴类零件常用 45 钢，并根据工作条件的不同采用不同的 热处理工艺（如正火、调质、淬火等）以及一些表面处理（渗碳、渗 氮及碳氮共渗等） 。 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。这类钢经调质和表面淬火后，具有较高的力学性能。 精度较高的轴，有时还用轴承钢 GCr15 和弹簧钢 65Mn 等村料，它们 通过调质和表面淬火处理后，具有更高的耐磨性和抗疲劳性能。 2.对于高转速、重载荷等条件下工作的轴，可选用 20CrMnTi、 20Mn2B、20Cr 等低碳合金钢，加工中心主轴常采用 38CrMnALA 氮化 钢。低碳合金钢经渗碳淬火处理后，具有很高的表面硬度、耐仲击韧 性和心部强度，但热处理变形较大。而氮化钢经调质和表面氮化后， 有很高的心部强度、优良的耐磨性和耐疲劳性能，热处理变形却相对 较小。 3.对于本次研究的传动轴， 由于传动轴工作时承受交变载荷， 处 于复杂的应力状态，要求调质获得良好的综合机械性能，故选用 45 钢。 二、轴类零件的毛坯 1.零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。锻件具有较高的抗拉、抗弯及扭转强度，故除 了光滑轴、直径相差不大的阶梯轴可使用热轧和冷拉棒料外， 一般比 较重要的轴，大都采用锻件。 . . 2.对于本次研究的传动轴，毛坯直径相差不大，负荷一般；而且 最大的直径为 Φ32mm，未注公差，经粗车半精车可完成加工， 若单边粗车余量为 11.5mm，单边半精车余量为 0.81mm，则可选 直径为 Φ35mm 的圆钢。 工艺过程分析及加工路线 轴类零件的一般加工工艺路线 1.零件的主要表面是各个轴颈的外圆表面， 空心轴的内孔精度一 般要求不高，而精密轴上的螺纹、花键、键槽等次要表面的精度要求 也很高， 因此， 轴类零件的加工工艺路线主要是考虑外圆的加工顺序， 并将次要表面的加工合理地穿插其中。对于一般精度的轴类零件加 工，其典型机械加工工艺路线为 下料（圆棒料毛坯） 车端面、打中心孔粗车各外圆表面 正火或调质修研中心孔半精车和精车各外圆表面、 车螺 纹铣键槽淬火修研中心孔粗、精磨外圆检验。 2.对于图 1 选择主要加工表面的加工方法轴颈 E、F 和装配基 准面 M、N 是主要加工表面，公差等级为 IT6，表面粗糙度 Ra 为 0.8 微米，仅采用车削难达到要求，可选用粗车|半精车磨削的 加工方