第四章 典型零件加工2

(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。
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(2)毛坯余量小时,调质可安排在粗车之前进行 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),
主轴主要表面的加工顺序安排如下：外圆表 面粗加工（以顶尖孔定位）→外圆表面半精 加工（以顶尖孔定位）→钻通孔（以半精加 工过的外圆表面定位）→锥孔粗加工（以半 精加工过的外圆表面定位，加工后配锥堵） →外圆表面精加工（以锥堵顶尖孔定位）→ 锥孔精加工（以精加工外圆面定位）
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主要表面加工顺序确定后，再合理地插入次 要表面加工工序
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主轴结构的设计要求：
1) 合理的结构设计； 2) 足够的刚度；
3) 有具有一定的尺寸、形状、位置精度和表面质量；
4) 足够的耐磨性、抗振性及尺寸稳定性 5) 足够的抗疲劳强度
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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； 中间支承为IT5~IT6，粗糙度 ；
硬度：硬度计
检验 方法
表面粗糙度：触针式表面粗 糙度轮廓仪或样板比较法 锥孔：着色法 尺寸精度：常规检验仪器（万能量具）
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位置精度：专用检验装置
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轴类零件的检验
2. 1)尺寸精度和几何形状精度 轴颈是轴类零件的重要表面,它的直径精度根据使用要求通常为IT6～IT9,
有时可达IT5。轴颈的几何形状精度(圆度、圆柱度)应限制在直径公差范围之
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3)
轴类零件的各加工表面均有表面粗糙度的要求。一般说来,
支承轴颈的表面粗糙度要求为Ra0.63～0.16μm。配合轴颈的表 面粗糙度Ra为2.5～0.63μm。下图为CA6140型车床主轴简图, 在该图上标明了主要技术要求。
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CA6140型车床主轴简图
3. 1) 一般轴类零件材料常用45钢;中等精度而转速较高 的轴,可选用40Cr等合金结构钢;精度较高的轴,可选用
工艺过程：分为三个阶段（参见表9-1）： 粗加工：工序 1~6 半精加工：工序 7~13（7为预备） 精加工：工序 14~26（14为预备）
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毛坯的热处理：去锻 造应力，细化晶粒
主轴的热处理
切削前正火（预备热处理）： 改善切削加工性能和机械-物 理性能；去锻造应力
螺母与轴颈的同轴度误差≤0.025 螺纹精度为6h 要有适当的硬度（HRC45以 上），以改善其装配工艺性 和装配精度
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要有较高的耐磨性
各表面的 表层要求
表面粗糙度值Ra为0.8~0.2μm
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CA6140主轴加工艺 加工工艺过程
生产类型：大批生产；材料牌号：45钢； 毛坯种类：模锻件
支承轴颈为安装轴承的支承结构，且跨度大 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；圆度误差为 0.005mm，径向跳动为0.005mm
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锥 孔
用来安装顶尖或刀具锥柄的； 是定心表面
对锥面的尺寸精度、形状精度、 粗糙度、接触精度都要求高
轴心线应与支承轴颈同轴 锥孔对轴颈的径向圆跳动近轴端为0.005， 离轴端300处为0.01，锥面接触率≥70%，
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主轴各表面的表面层要求 要有较高的耐磨性； 要有适当的硬度（HRC45以上），以改善其装配工艺性和
装配精度；
表面粗糙度 Ra 0.8 ~ 0.2m
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4. 主轴的机械加工工艺过程
主轴加工工艺过程制订的依据
主轴的结构；技术要求；生产批量；设备条件。 主轴加工工艺过程 批量：大批；材料：45钢；毛坯：模锻件
可实现基准重合、基准统一、互为基准
采用外圆表 面定位装夹
采用三爪自定心卡盘、 四爪单动卡盘 加工空心轴用带中心孔 的堵头或拉杆心轴
采用各种堵头或 拉杆心轴定位装夹 13:43
堵头与拉杆心轴
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轴类零件工艺过程示例
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CA6140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
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。
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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；
保证加工精度 的几项措施
主轴的加工质量主要体现在 主轴支承轴颈的尺寸、形状、 位置精度和表面粗糙度，主 轴前端内、外锥面的形状精 度、表面粗糙度以及它们对 支承轴颈的位置精度
支承轴颈的尺寸精度、形状精度以及表面 粗糙度要求，可以采用精密磨削方法保证。 磨削前应提高精基准的精度。 主轴前端内、外锥面的形状精度、表面粗 糙度同样应采用精密磨削的方法
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主轴锥孔相对于支承轴颈的位置精度 靠采用支承轴颈作为定位基准来保证。 主轴锥孔的磨削一般采用专用夹具
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磨主轴锥孔夹具
轴类零件的检验
表面 粗糙度
检验 项目
尺寸 精度
相互位 置精度
表面 硬度
表面几何 形状精度
检验 分类
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加工中的检验
加工后的检验
检验 顺序
几何精度→尺寸精度→位置精度
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鉴于主轴的技术要求高，毛坯为模锻件， 加工余量大，精度高，故应分阶段加工
粗、精加工分开有利于去应力并可加入热处理
多次切削有利于消除复映误差 粗、精加工二阶段应间隔一定时间 粗、精加工二阶段应分粗、精加工机床进行， 合理利用设备，保护机床
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主轴加工各主要表面总是循着以下顺序进行， 即粗车→调质（预备热处理）→半精车→精车 →淬火-回火（最终热处理）→粗磨→精磨
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主要加工表面 加工工序安排
CA6140车床主轴主要加 工表面是φ75h5、φ80h5、 φ90g5、φ105h5轴颈，两 支承轴颈及大头锥孔
主要加工表面的尺寸精度在IT5~IT6 之间，表面粗糙度值Ra为0.4~0.8µ m 加工工艺过程可划分为三个加工阶段，即 粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段 机械加工工序中间尚需插入必要的热处理工序
第四章 典 型 零 件 加 工
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第四章 典型零件加工 一、轴类零件加工
二、箱体零件加工
三、圆柱齿轮加工
四、连杆加工
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轴类 零件的 加工
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轴类零件的分类及技术要求
支撑传动零件
轴类零件的功用
承受载荷
传递扭矩 光滑轴；阶梯轴；空心 轴；异形轴（曲轴、齿 轮轴、偏心轴、十字轴、 凸轮轴、花键轴）
半精加工前调质：去应力，改善切削 加工性能，提高综合机械性能 精加工前局部高频淬火：提高运动表面耐磨性 精加工后定性处理：低温时效和冰冷处理
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定位基准的 选择与转换
为了保证各主要表面的相互 位置精度，选择定位基准时， 应遵循基准重合、基准统一 和互为基准的原则
一次装夹中应尽可能多加工几个表面 定位基准通用两中心孔；但加工过程中， 作为定位基准的中心孔因钻通孔而消失， 为须采用带有中心孔的锥堵或锥套心轴 主要精度指标：同轴度、圆度、径向跳动
粗糙度值Ra为0.4μm ，硬度为HRC48~50
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短锥和端面
用来安装卡盘或花盘的； 也是定心表面
对锥面的尺寸精度、形状精度、 粗糙度、接触精度都要求高 轴心线应与支承轴颈同轴 对支承轴颈的径向圆跳动为0.008； 端面圆跳动为0.008 粗糙度Ra为0.8μm ，硬度为HRC45~50
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4) 热处理变形。
车床主轴的功用 承受扭转力矩； 承受弯曲力矩； 保证回转运动精度。
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车床主轴的设计要求
扭转和弯曲刚度高； 回转精度高（径向圆跳动、端面圆跳动、回转轴线稳定）； 制造精度高： 1) 结构尺寸及动态特性要好； 2) 主轴本身及其轴承精度高；
3) 轴承的结构和润滑；
4) 齿轮的布置； 5) 固定件的平衡等。
支承轴颈圆度误差为0.005mm，径向跳动为0.005mm；
其他外圆的圆度要求，误差小于50%尺寸公差，高精度者为 5~10%； 轴颈与有关表面的同轴度误差应很小。
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主轴工作表面（锥孔）的技术要求
用来安装顶尖或刀具锥柄的；是定心表面；
对锥面的尺寸精度、形状精度、粗糙度、接触精度都要求高； 轴心线应与支承轴颈同轴； 锥孔对轴颈的径向圆跳动近轴端为0.005，离轴端300处为 0.01，锥面接触率≥70%，粗糙度 ，硬度为 Ra 0.63m
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。
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
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机械加工工艺主要是车削、 磨削，其次是铣削和钻削
CA6140车床主轴 各主要部分的功用及技术要求 支承轴颈
支承轴颈是主轴的装配基准，其精 度直接影响主轴的回转精度；主轴 上各重要表面又以支承轴颈为设计 基准，有严格的位置要求