典型零件工艺分析PPT

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轴通过轴承支承在箱体上，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：
1、尺寸精度 2、几何形状精度 3、相互位置精度 4、表面Biblioteka Baidu糙度
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1）尺寸精度
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2、轴类零件的材料
轴类零件材料的选取，主要根据轴的强度、刚 度、耐磨性以及制造工艺性而决定，力求经济合理。
轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选 用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、 正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨 性。
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常用的轴类零件材料有 35、45、50优 质碳素钢，以45钢应用最为广泛。
锥面接触率≥70%； 表面粗糙度Ra为0.4m； 硬度要求45~50HRC。 该锥孔是用来安装顶尖或工具锥柄的，其轴心线必须
动一般为0.01～0.03mm，
高精度轴（如主轴）通常为0.001～0.005mm。
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4）表面粗糙度
轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据 加工的可能性和经济性来确定。
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。
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归纳：
轴类零件材料常用45钢， 精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15、
弹簧钢65Mn，也可选用球墨铸铁； 对高速、重载的轴，选用20CrMnTi、20Mn2B、
20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。
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（三）轴类零件的热处理
锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处 理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低 材料硬度，改善切削加工性能。
而支承轴颈1∶12锥面的接触率≥70%；
表面粗糙度Ra为0.4m；
支承轴颈尺寸精度为IT5。
因为主轴支承轴颈是用来安装支承轴承，是主轴部
件的装配基准面，所以它的制造精度直接影响到主轴部
件的回转精度。
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⑵ 端部锥孔
主轴端部内锥孔（莫氏6号）对支承轴颈的跳动在轴端 面处公差为0.005mm，离轴端面300mm处公差为0.01 mm；
第五讲 典型零件加工工艺分析
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实际中，零件的结构千差万别，但其 基本几何构成不外是外圆、内孔、平面、 螺纹、齿面、曲面等。
很少有零件是由单一典型表面所构成， 往往是由一些典型表面复合而成。
其加工方法较单一表面加工复杂，是 典型表面加工方法的综合应用。
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（二）轴类零件的毛坯和材料
1、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。
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对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主； 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。
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。
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3）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
这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，若 用两中心孔定位，符合基准重合的原则。
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中心孔不仅是车削时的定为基准，也是其它 加工工序的定位基准和检验基准，又符合基准统 一原则。
当采用两中心孔定位时，还能够最大限度地 在一次装夹中加工出多个外圆和端面。
一般以重要的外圆面作为粗基准定位，加工 出中心孔，再以轴两端的中心孔为定位精基准； 尽可能做到基准统一、基准重合、互为基准，并 实现一次安装加工多个表面。
1、轴类零件 2、盘、套类零件 —— 齿轮、轴套 3、箱体类零件
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一、轴类零件加工工艺分析
（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。它在
机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动
件，传递扭矩和承受载荷。
按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、
精车 φ 22mm 到尺寸， φ 17mm 留余量 两中心孔
0.2mm 车退刀槽及卡圈槽，倒角
两中心孔
掉头精车左侧各外圆到 φ 26mm 、 φ
20.2mm 、 φ 18mm 、 φ 16mm 及 φ
14mm 。
车退刀槽，倒角
精车蜗杆螺纹，留磨削余量 0.1mm 。
精车锥面，留余量 0.2mm 。
车螺纹 M18 × 1 、 M12
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由零件简图可知，该主轴呈阶梯状，其上有安 装支承轴承、传动件的圆柱、圆锥面，安装滑动齿 轮的花键，安装卡盘及顶尖的内外圆锥面，联接紧 固螺母的螺旋面，通过棒料的深孔等。
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⑴ 支承轴颈
主轴二个支承轴颈圆度公差为0.005mm，径向跳动公 差为0.005mm；
的特形表面，因此针对各种精度等级和表面粗糙度要求，
按经济精度选择加工方法。
对普通精度的轴类零件加工，其典型的工艺路线如
下：
毛坯及其热处理—预加工—车削外圆—铣键槽— （花键槽、沟槽）—热处理—磨削—终检。
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(1)轴类零件的预加工
轴类零件的预加工是指加工的准备工序，即 车削外圆之前的工艺。
轴类零件的主要表面常为两类：
一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈， 即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴， 尺寸精度要求较高，通常为IT 5~IT7；
另一类为与各类传动件配合的轴颈，即 配合轴颈，其精度稍低，常为IT6~IT9。
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2）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。
因此必须保证锥堵或锥套心轴上锥面与中心 孔有较高的同轴度。
在装夹中应尽量减少锥堵的安装次数，减少 重复安装误差。
实际生产中，锥堵安装后，中途加工一般不 得拆下和更换，直至加工完毕。
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轴的加工工艺过程实例 一
图所示为一蜗杆轴，材料选用 40Cr 钢
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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。
中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采 用模锻。
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毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤 维组织沿表面均匀分布，获得较高的抗拉、 抗弯及抗扭强度,一般用于重要的轴。
大型轴或结构复杂的轴采用铸件。
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调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以 获得良好的物理力学性能。
表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以 纠正因淬火引起的局部变形。
精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后， 还需进行低温时效处理。
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（四）轴类零件加工的工艺分析
(1)轴类零件加工的工艺路线
1)基本加工路线 外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为
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车削 车端面
外圆
钻中心孔
外圆及中心
粗车左边各外圆，留余量 2-3mm ，长度 孔
上留余量 1mm
外圆及中心
掉头车右端面到 238mm ，
孔
钻中心孔
外圆及中心
粗车右边各外圆，留余量 2-3mm
孔
粗车蜗杆螺旋部分，留余量
外圆及中心
孔
2 热处理
调质处理
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车削 修研中心孔
两中心孔
光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等，
其中阶梯传动轴应用较广，其加工工艺能较全面地反映
轴类零件的加工规律和共性。
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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。
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。
对于受载荷较小或不太重要的轴也可用 Q235、Q255等普通碳素钢。
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对于受力较大，轴向尺寸、重量 受限制或
者某些有特殊要求的可采用合金钢。
如40Cr合金钢可用于中等精度，转速较高的 工作场合，该材料经调质处理后具有较好的综合 力学性能；
选用 Cr15、65Mn等合金钢可用于精度较高， 工作条件较差的情况，这些材料经调质和表面淬 火后其耐磨性、耐疲劳强度性能都较好；
要求的表面粗糙度，因为有色金属一般比较软， 容易堵塞沙粒间的空隙，因此其最终工序多用精 车和金刚石车。
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④ 粗车—半精—粗磨—精磨—光整加工
对于黑色金属材料的淬硬零件，精度 要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此 加工路线。
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2)典型加工工艺路线
轴类零件的主要加工表面是外圆表面，也还有常见
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归纳：
中心孔是工件加工统一的定位基准和检验基
准，它自身质量非常重要，其准备工作也相对复
杂，常常以支承轴颈定位，车（钻）中心锥孔；
再以中心孔定位，精车外圆；以外圆定位， 粗磨锥孔；以中心孔定位，精磨外圆；
最后以支承轴颈外圆定位，精磨（刮研或研 磨）锥孔，使锥孔的各项精度达到要求。
四条。 ① 粗车—半精车—精车 对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的
最主要的工艺路线。
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② 粗车—半精车—粗磨—精磨 对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙
度值要求较小、零件需要淬硬时，其后续工序只 能用磨削而采用的加工路线。
③ 粗车—半精车—精车—金刚石车 对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所
4 热处理
淬火
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磨削 修研中心孔，
两中心孔
磨 φ 17k5 、 φ 20j6 外圆及锥面到尺寸，
磨蜗杆螺纹到尺寸
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轴的加工工艺过程实例二
CA6140车床主轴加工工艺分析
1．CA6140车床主轴技术要求及功用
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3）以两外圆表面作为定位基准 —— 在加工空心轴的内孔时
例如：机床上莫氏锥度的内孔加工，不能采 用中心孔作为定位基准，可用轴的两外圆表面作 为定位基准。
当工件是机床主轴时，常以两支撑轴颈（装 配基准）为定位基准，可保证锥孔相对支撑轴颈 的同轴度要求，消除基准不重合而引起的误差。
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若是在高速、重载条件下工 作的轴类零件， 选用20Cr、20CrMnTi、20Mn2B等低碳钢或 38CrMoA1A渗碳钢，
这些钢经渗碳淬火或渗氮处理后，不仅有很 高的表面硬度，而且其心部强度也大大提高，因 此具有良好的耐磨性、抗冲击韧性和耐疲劳强度 的性能。
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“ 校直”
毛坯在制造、运输和保管过程中，常会发生 弯曲变形，为保证加工余量的均匀及装夹可靠， 一般冷态下在各种压力机或校直机上进行校直，
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(2) 轴类零件加工的定位基准和装夹
1）以工件的中心孔定位
在轴的加工中，零件各外圆表面，锥孔、螺纹 表面的同轴度，端面对旋转轴线的垂直度是其相互 位置精度的主要项目，
该轴 φ 20j6，φ 17k5 两外圆表面为支撑轴颈；
锥体部分是装配离合器的表面； M18 × 1处装配圆螺母来固定轴承的轴向位置。
根据外形结构其毛坯选用 φ 50mm的圆钢（棒料），
在锯床上按240mm长度下料。
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蜗杆轴加工工艺过程
序号 工序名称
工序内容
定位基准
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2）以外圆和中心孔作为定位基准 ——（一夹一顶）
用两中心孔定位虽然定心精度高，但刚性差， 尤其是加工较重的工件时不够稳固，切削用量也 不能太大。
粗加工时，为了提高零件的刚度，可采用轴 的外圆表面和一中心孔作为定位基准来加工。
这种定位方法能承受较大的切削力矩，是轴 类零件最常见的一种定位方法。
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4）以带有中心孔的锥堵作为定位基准 ——在加工空心轴的外圆表面时
往往采用代中心孔的锥堵或锥套心轴作为定 位基准，见下图所示。
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锥堵或锥套心轴应具有较高的精度，锥堵和
锥套心轴上的中心孔即是其本身制造的定位基准，
又是空心轴外圆精加工的基准。