零件加工工艺编制项目一 轴类零件的加工(相关知识)
简单轴类零件的编程及加工
① 计算圆弧起点、终点坐标。如图5-15所示，两圆弧相切于C点。
在直角三角形Rt△DIH中：
DH2= HI2+DI2 =242+112
DH=26.401 Sin∠DHI=DI/DH=11/26.401
∠DHI=24.62°
根据余弦定理：DG2=GH2+HI22DG×HI×cos∠DHG
112=26.4012+2322×26.401×12×cos∠DHG 故∠DHG=24.51°
➢说 明
① 用绝对值编程时，圆弧终点坐标为圆弧终点在工件坐标系中的坐标值，用X、Z 表 示。当用增量值编程时，圆弧终点坐标为圆弧终点相对于圆弧起点的增量值，用U、W表示。
② 圆心坐标（I, K）为圆弧起点到圆弧中心点所作矢量分别在X、Z坐标轴方向上分矢 量（矢量方向指向圆心）。本系统I、K为增量值，并带有“±”号，当矢量的方向与坐标轴 的方向不一致时取“”号。
③ R为圆弧半径，不与I、K同时使用。当用半径R指定圆心位置时，由于在同一半径R 的情况下，从圆弧的起点到终点有两个圆弧的可能性，为区别两者，规定圆心角 ≦180° 时，用“+R”表示， ≧180°时，用“R”表示。用半径R指定圆心位置时，不能描述整圆。
图5-9 圆弧的顺、逆方向
沿圆弧所在平面（如X-Z平面）的垂直坐标轴的负方向（Y）看去，顺时针方向为G02， 逆时针方向为G03。数控车床是两坐标的机床，只有X轴和Z轴，那么如何判断圆弧的顺、逆 呢？应按右手定则的方法将Y轴也加上去来考虑。观察者让Y轴的正方向指向自己（即沿Y轴 的负方向看去），站在这样的位置上就可正确判断X-Z平面上圆弧的顺、逆了。圆弧的顺、 逆方向可按如图5-9（a）所示的方向判断：沿与圆弧所在平面（如X-Z平面）相垂直的另一 坐标轴的负方向（Y）看出，顺时针为G02，逆时针为G03，如图5-9（b）所示为车床上圆 弧的顺逆方向。
轴类零件加工工艺
• 一、箱体零件的功用、结构及技术要求
1．功用、结构
功用：将机器中有关部件的轴、套、齿轮等相关零件连接成 一个整体，使这些零件保持正确的相对位置，并按一定的传动关 系协调地工作。
结构：形状复杂，壁薄且不均匀，内部呈腔形，既有精度要求 较高的孔系和平面，也有许多精度要求较低的紧固孔。
a）
b）
a)齿轮油泵箱体 b)齿轮减速箱箱体
Hale Waihona Puke 2．防止套类零件变形的工艺措施套类零件一般都存在壁较薄、径向刚度较差、容易变形等缺点。
套类零件变形的原因及工艺措施
导致变形的因素
工艺措施
夹紧力
（1）使夹紧力均匀分布，如图a所示 （2）变径向夹紧为轴向夹紧，如图b所示 （3）增加套筒毛坯的刚度，如图c所示
外力
切削力
重力 离心力
（1）增大刀具的主偏角 （2）内、外表面同时加工，如图c所示 （3）粗、精加工分开进行 增加辅助支承 配重
套类零件的毛坯类型与所用材料、结构形状和尺寸大小有关， 常采用型材、锻件或铸件。
毛坯内孔直径小于φ20mm时大多选用棒料，孔径较大、长度 较长的零件常用无缝钢管或带孔的铸、锻件。
• 三、套类零件的加工工艺分析
1．保证相互位置精度的工艺措施
轴承套毛坯采用“4件合一”的方 式加工：指棒料按四个轴承套零件尺 寸下料，四件同时加工
传动轴是轴类零件中使 用最多、结构最为典型的一 种阶梯轴，所示。该轴为小 批量生产，材料选择45钢， 淬火硬度40～45HRC。试分 析其加工工艺过程。
1．结构分析
主要结构要素有内外圆柱面、螺纹、键槽等，该轴为典型的 阶梯轴结构，有两个支承轴颈。
2．技术要求
两端轴颈的尺寸精度为IT7，表面粗糙度Ra值为0.8μm； 用于安装齿轮的轴颈的尺寸精度主IT7，表面粗糙度Ra值为 1.6μm； 右端轴颈外圆上规定了圆柱度为0.02mm； 左端轴颈外圆上规定了圆柱度为0.02mm； 轴上各配合面对两端轴颈的公共轴线的径向跳动为0.02mm， 可保证齿轮平稳传动。
轴类零件加工工艺行业相关
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（2）车床主轴的结构特点
既是阶梯轴，又是空心轴；是长径比小于12的刚性轴。不但传递旋 转运动和扭矩，而且是工件或刀具回转精度的基础。主要加工表面有内外 圆柱面、圆锥面，次要表面有螺纹、花键、沟槽、端面结合孔等。机械加 工工艺主要是车削、磨削，其次是铣削和钻削。 特别值得注意的工艺问题有： 1) 定位基准的选择； 2) 加工顺序的安排； 3) 深孔加工； 4) 热处理变形。
空套齿轮轴颈的技术要求
影响传动的平稳性；可能导致噪声；
有同轴度要求，对支承轴颈的径向圆跳动为0.01~0.015；
尺寸精度要求为IT5~IT6；
螺纹的技术要求
用来固定零件或调整轴承间隙；
螺母的端面圆跳动（应≤0.05）会影响轴承的内环轴线倾斜；
螺母与轴颈的同轴度误差≤0.025；
螺纹精度为6h。
主轴各表面的表面层要求
备料—锻造—正火（退火）—钻中心孔—粗车—调质——半精车、精车—低温时 效—粗磨—氮化处理—次要表面加工—精磨—光磨。 整体淬火轴类零件：
备料—锻造—正火（退火）—钻中心孔—粗车—调质——半精车、精车—次要 表面加工—整体淬火—粗磨—低温时效—精磨。
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2、短轴类零件
（1）定位基准的选择 短轴刚性大，一般以外圆柱面定位，用三爪卡盘夹紧后呈悬伸状切削。 径向力大时，用一端是工件外圆，一端中心孔定位。
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改进的短锥法兰式结构,卡盘用短锥面x(7730)和法兰端面y定位,拨销传递扭矩 优点：卡盘定位精度和连接刚度高，主轴悬伸量小，主轴制动时卡盘不会松脱。 应用：普通车床，六角车床，多刀车床、内圆磨床。 缺点：制造精度要求高。
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（2）铣床主轴轴端
轴类零件加工及工艺设计!
轴类零件加工及工艺设计轴类零件加工工艺一、轴类零件的功用、结构特点及技术要求轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。
它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。
轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。
根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。
轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。
轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。
轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项：(一)尺寸精度起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT5~IT7）。
装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6~IT9）。
(二)几何形状精度轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。
对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。
(三)相互位置精度轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。
通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。
普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01~0.03mm，高精度轴（如主轴）通常为0.001~0.005mm。
(四)表面粗糙度一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5~0.63μm，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63~0.16μm。
二、轴类零件的毛坯和材料(一)轴类零件的毛坯轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。
对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。
根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。
轴类零件的加工工艺
轴类零件的加工工艺
1. 零件分析：对轴类零件的图纸加工进行分析，包括尺寸、精度、材料等方面，确定加工工艺路线。
2. 材料准备：根据轴类零件的材料要求，选择符合要求的原材料进行加工前的准备。
3. 车削加工：轴类零件的加工主要采用车削的方式进行，通过车床加工，将材料逐步加工成符合要求的零件形状和尺寸。
4. 磨削加工：对于需要达到精度要求较高的轴类零件，可以通过磨削的方式进行加工，如内外圆磨削、表面磨削等。
5. 热处理：对于一些需要改变材料性质的轴类零件，可以通过热处理的方式进行加工，如淬火、回火等。
6. 装配：根据轴类零件的要求，可以进行装配，使得零件能够正常地使用。
7. 检验：对加工完成的轴类零件进行检验，包括尺寸、精度、硬度等方面的检验，确保零件质量符合要求。
1.(1)轴类零件概述
1.1轴类零件加工
1.1轴类零件加工
2. CA6140车床主轴技术要求
• 支撑轴颈 • 端部锥孔 • 空套齿轮轴颈 • 螺纹 • 主轴各表面的表面层要求
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1.1轴类零件加工
主轴支承轴颈的技术要求：
– 支承轴颈圆度误差为0.005mm，径向跳动为 0.005mm；
– 支承轴颈采用锥面 (1：12) 结构，接触率≥70%， 可用来调整轴承间隙；
阶梯轴
花键轴 花花键键轴轴
曲轴 曲轴
阶梯轴
花键轴
曲曲轴轴
1.1轴类零件加工
3. 轴类零件的技术要求
• 尺寸精度 ➢一类是支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴， 尺寸精度要求较高，通常为IT5-IT7； ➢另一类为配合轴颈，其精度稍低，常为IT6-IT9。
• 几何形状精度 主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆 度、圆柱度。
序后安排热处理工序。
• 磨削工序：当外圆表面精度较高，粗糙度较小， 及淬火后工件，可用磨削加工。
1.1轴类零件加工
主轴工作表面（锥孔）的技术要求：
– 主轴端部内锥孔（莫氏6号）对支承轴颈A、 B的跳动在轴端面处公差为0.005mm，离轴 端面300mm处公差为0.1 mm；
– 锥面接触率≥70%； – 表面粗糙度Ra为0.4m； – 硬度要求48~52HRC； – 该锥孔是用来安装顶尖或工具锥柄的，其轴
– 表面粗糙度Ra为0.4m ； – 其他外圆的圆度要求，误差小于50%尺寸公差，
高精度者为5~ห้องสมุดไป่ตู้0%；
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1.1轴类零件加工
– 轴颈与有关表面的同轴度误差应很小； – 支承轴颈是主轴的装配基准，其精度直接影响
轴类零件的加工工艺
4.3.1.1 采用两中心孔 这是最常用的一种方式。因为轴类零件各外圆表面、
锥孔、螺纹表面的同轴度以及端面对主轴轴线的垂直度 是其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，轴的中心线的具体具现是两端面 的中心孔，采用两中心孔定位，符合基准重合这一基本 定位原则, 再则，采用中心孔定位，能够最大限度地在 一次安装中加工出多个外圆和端面，完成多道工序的切 削加工，符合基准统一原则。所以，应尽可能采用中心 孔作为轴类零件加工的定位基准面。
4.3 轴类零件的加工工艺
4.3.1.2 采用外圆表面 当加工较粗、较长的轴类零件 ，或为了在粗加工
阶段实现强力切削，则采用轴的外圆表面作为定位基准 面，或是以外圆和中心孔同时作为定位基准面，其目的 是为了提高工件刚度和加工生产率。 4.3.1.3 采用锥堵或锥堵心轴
当工件为通孔轴类零件时，工艺上采用带有中心孔 的锥堵（闷头）或锥堵心轴定位，如图4-34所示。当轴 孔的锥度比较小时，（如某车床的主轴锥孔分别为1： 20和莫氏6号锥度），可使用锥堵；当锥孔的锥度较大 或圆柱孔时，则用带锥堵的锥堵心轴。
4.3 轴类零件的加工工艺
⑴ 用右、左偏刀（90º主偏角）车削端面 右偏刀适于车削带有台阶和端面的工件，如一般的 轴和直径较小的端面。通常情况下，偏刀由外向中心走 刀车端面时，是由副刀刃进行切削的，如果背吃刀量较 大，向里的切削力会使车刀扎入工件，而形成凹面，如 图4-36（a）所示。当然也可反向切削，从中心向外走 刀，利用主切削刃进行切削，则不易产生凹面，如图436（b）所示。切削余量较大时，可用如图4-36（c）所 示的端面车刀车削。 在精车端面时，一般用偏刀由外向中心进刀（背吃 刀量要很小），因为这时切屑是流向待加工表面的，故
轴类零件加工工艺介绍
第六章典型零件加工第一节第一节轴类零件加工一、一、概述(一)、轴类零件的功用与结构特点1、功用：为支承传动零件（齿轮、皮带轮等）、传动扭矩、承受载荷，以及保证装在主轴上的工件或刀具具有一定的回转精度。
2、2、分类：轴类零件按其结构形状的特点，可分为光轴、阶梯轴、空心轴和异形轴（包括曲轴、凸轮轴和偏心轴等）四类。
图轴的种类a)光轴b)空心轴c)半轴d)阶梯轴e)花键轴f)十字轴g）偏心轴h)曲轴i) 凸轮轴若按轴的长度和直径的比例来分，又可分为刚性轴（L/d＜12＝和挠性轴（L/d＞12）两类。
3、表面特点：外圆、内孔、圆锥、螺纹、花键、横向孔（二）主要技术要求：1、尺寸精度轴颈是轴类零件的主要表面，它影响轴的回转精度及工作状态。
轴颈的直径精度根据其使用要求通常为IT6～9，精密轴颈可达IT5。
2、几何形状精度轴颈的几何形状精度（圆度、圆柱度），一般应限制在直径公差点范围内。
对几何形状精度要求较高时，可在零件图上另行规定其允许的公差。
3、位置精度主要是指装配传动件的配合轴颈相对于装配轴承的支承轴颈的同轴度，通常是用配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动来表示的；根据使用要求，规定高精度轴为0.001～0.005mm，而一般精度轴为0.01～0.03mm。
此外还有内外圆柱面的同轴度和轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。
4．表面粗糙度根据零件的表面工作部位的不同，可有不同的表面粗糙度值，例如普通机床主轴支承轴颈的表面粗糙度为Ra0.16～0.63um，配合轴颈的表面粗糙度为Ra0.63～2.5um，随着机器运转速度的增大和精密程度的提高，轴类零件表面粗糙度值要求也将越来越小。
(三)、轴类零件的材料和毛坯合理选用材料和规定热处理的技术要求，对提高轴类零件的强度和使用寿命有重要意义，同时，对轴的加工过程有极大的影响。
1、轴类零件的材料一般轴类零件常用45钢，根据不同的工作条件采用不同的热处理规范（如正火、调质、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。
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任务一机械制造工艺编制基础知识
6.3
1×45 R
6.3
1×45
任务一机械制造工艺编制基础知识
单件小批量生产的工艺过程
工序号 1 2 3 工序内容 车一端面，钻中心孔；调头车另一端面， 钻中心孔 设备 车床 车床 铣床
车大外圆及倒角；调头车小外圆及倒角
铣键槽、去毛刺
大批量生产的工艺过程
工序号 1 2 3 车大外圆及倒角 车小外圆及倒角 工序内容 铣端面、钻中心孔 设备 组合机床 车床 车床
4
5
铣键槽
去毛刺
键槽铣床
钳工台
任务一机械制造工艺编制基础知识
2） 安装与工位 安装：工件经一次装夹后所完成的那一部分工序内容，称为安装。
定位
关于安装的几个问题：
夹紧
卸下
（1）安装与工序的关系：一个工序中可能有几次安装
工序号 1 工序内容 车一端面，钻中心孔；调头车另一端面， 钻中心孔 两次 铣键槽、去毛刺 设备 车床
《机械零件加工工艺编制》
情景一 轴类零件加工工艺编制
实心轴的工艺路线拟定
实心轴的工艺路线拟定
一、 零件的工艺分析 图示零件是减速器中的传动轴，该零件小批生产。它属于台阶轴类零件，由 圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一 般用来确定安装在轴上零件的轴向位臵，各环槽的作用是使零件装配时 有一个正确的位臵，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便；键槽用 于安装键，以传递转矩；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。根据 工作性能与条件，该传动轴图样规定了主要轴颈M，N，外圆P、Q以及 轴肩G、H、I有较高的尺寸、位臵精度和较小的表面粗糙度值，并有热 处理要求。这些技术要求必须在加工中给予保证。因此，该传动轴的关 键工序是轴颈M、N和外圆P、Q的加工。
总装配
试车
钢板
冲压
油漆
汽车
任务一机械制造工艺编制基础知识
2）工艺过程：
生产过程中，改变生产对象的形状、尺寸、相对 位置和性质等使其成为成品或半成品的过程称为工艺 过程。 工艺过程包括： (1) 毛坯制造工艺过程 (2) 机械加工工艺过程 (3) 热处理工艺过程 (4) 装配工艺过程
任务一机械制造工艺编制基础知识
பைடு நூலகம்
实心轴的工艺路线拟定
四、工艺路线的拟定
1．各表面加工方法的选择 传动轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。由于该传动轴的主 要表面M、N、P、Q的公差等级(IT6)较高，表面粗糙度Ra值(Ra=0.8 um)较小，故车削后还需磨削。 外圆表面的加工方案可为：粗车→半精车→磨削。 2．加工顺序的确定 对精度要求较高的零件，其粗、精加工应分开，以保证零件的质量。该传动轴加工划分为三个阶段：粗 车(粗车外圆、钻中心孔等)，半精车(半精车各处外圆、台阶和修研中心孔及次要表面等)，粗、精磨 (粗、精磨各处外圆)。各阶段划分大致以热处理为界。 轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。对于传动轴，正火、调质和表面淬火用得较多。该轴要求调 质处理，并安排在粗车各外圆之后，半精车各外圆之前。 综合上述分析，传动轴的工艺路线如下：下料→车两端面，钻中心孔→粗车各外圆→调质→修研中心孔 →半精车各外圆，车槽，倒角→车螺纹→划键槽加工线→铣键槽→修研中心孔→磨削→检验。 定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工，在调质之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。调 质之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是为提高定位精基准面 的精度和减小锥面的表面粗糙度值。拟定传动轴的工艺过程时，在考虑主要表面加工的同时，还要考 虑次要表面的加工。在半精加工φ52mm、φ44mm及M24mm外圆时，应车到图样规定的尺寸，同时 加工出各退刀槽、倒角和螺纹；三个键槽应在半精车后以及磨削之前铣削加工出来，这样可保证铣键 槽时有较精确的定位基准，又可避免在精磨后铣键槽时破坏已精加工的外圆表面。在拟定工艺过程时， 应考虑检验工序的安排、检查项目及检验方法的确定。
实心轴的工艺路线拟定
二、毛坯的选择
该传动轴材料为45钢，因其属于一般传动轴，故选45钢可满足其要求。本例传动轴属于 中、小传动轴，并且各外圆直径尺寸相差不大，故选择φ60mm的热轧圆钢作毛坯。
三、定位基准的选择
合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位臵精度有着决定性的 作用。由于该传动轴的几个主要配合表面(Q、P、N、M)及轴肩面(H、G) 对基准轴线A-B均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，所 以应选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术 要求。 粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装 夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。但必须注意，一般不能用 毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工 一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准，用 三爪自定心卡盘装夹(有时在上工步已车外圆处搭中心架)，车另一端面， 钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。
综上所述，所确定的该传动轴加工工艺过程如下：
实心轴工艺编制示例
任务一机械制造工艺编制基础知识
一、工艺过程及其组成
1、生产过程和工艺过程
1）生产过程：
原材料
原材料供应、 运输、保存 生 产 的 技 术 准 备
成品（机器）
毛 坯 的 生产 零 件 的 加工
装配
调试
油漆包 装
成品
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2、工艺过程的组成
机械加工工艺过程是由一个或若干个顺序排列的工序组 成，而工序又分为若干个安装、工位、工步、走刀 1）工序 (1) 定义：一个或一组工人，在一个工作地（设备）对一个或几 个相同的零件所连续完成的工艺过程的一部分工作，是工艺过程的基 本单元。 (2) 要素：（工）人、（工作）地、物（工件）、连续 (3) 判别：工作地（或设备）是否变动，工艺内容是否连续 (4) 举例：阶梯轴
例、汽车产品的生产过程
钢材 锻造 锻件 铸铁 废钢 铝锭 辅 助 材 料 ┊ 铁粉 碳粉 ┊ 热处理 铸造 铸件 粉 末 冶 金 粉烧结 末冶金 件 机械加 工 缸体 曲轴 变速箱壳 体 齿轮 ┊ 部件装 配 发动机 变速器 转向器 驱动桥 ┊ 协作件、 电器系统 轮胎 其它部件 铆、焊 接 图 汽车生产过程 装配