數(shù)控技術(shù)-軸類(lèi)零件的加工工藝分析及夾具設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 滑表面，讓開(kāi)澆口處。選牢固可靠表面為粗基準(zhǔn)，同時(shí)，粗基準(zhǔn)不可重復(fù)使用。 （ 4）精基準(zhǔn)選擇：要符合基準(zhǔn)重合原則，盡可能選設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或裝配基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。盡可能在多數(shù)工序中用同一個(gè)定位基 準(zhǔn)。盡可能使定位基準(zhǔn)與測(cè)量基準(zhǔn)重合。選擇精度高、安裝穩(wěn)定可靠表面為精基準(zhǔn)。 第二節(jié) 軸類(lèi)零件加工的技術(shù)要求 （ 1）尺寸精度軸類(lèi)零件的主要表面常為兩類(lèi)，一類(lèi)是與軸承的內(nèi)圈配合的外圓軸頸，即支承軸頸，用于確定軸的位置并支承軸，尺寸精度要求較高，通常為 IT5～ IT7；另一類(lèi)為與各類(lèi)傳動(dòng)件配合的軸頸，即配合軸頸，其精度稍低，通常為 IT6~IT9。 （ 2）幾何形狀精度主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。其誤差一般應(yīng)限制在尺寸公差范圍內(nèi)，對(duì)于精密軸，需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀精度。 （ 3）相互位置精度包括內(nèi)、外表面，重要軸面的同軸度、圓的徑向跳動(dòng)、重要端面對(duì)軸心線的垂直度、端面間的平行度等。 （ 4）表面粗糙度軸的加工表面都有粗糙度的要求，一般根據(jù)加工的可能性 和 經(jīng)濟(jì)性 8 來(lái)確定。 第三節(jié) 軸類(lèi)零件的熱處理 （ 1）鍛造毛坯在加工前，均需安排正火或退火處理，使鋼材內(nèi)部晶粒細(xì)化，消除鍛造應(yīng)力，降低材料硬度，改善切削加工性能。 （ 2）調(diào)質(zhì)一般安排在粗車(chē)之后、半精車(chē)之前，以獲得良好的物理力學(xué)性能。 （ 3）表面淬火一般安排在精加工之前，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形。 （ 4）精度要求高的軸，在局部淬火或粗磨之后，還需進(jìn)行低溫時(shí)效處理。 9 第四章 軸類(lèi)零件工藝路線 （ 1）軸類(lèi)零件是常見(jiàn)的零件之一。按軸類(lèi)零件結(jié)構(gòu)形式不同，一般可分為光軸、階梯軸和異形軸三類(lèi)；或分為實(shí)心軸、空心軸等。它們?cè)跈C(jī)器中用來(lái)支承齒輪、帶輪等傳動(dòng)零件，以傳遞轉(zhuǎn)矩或運(yùn)動(dòng)。 （ 2）對(duì)于 7 級(jí)精度、表面粗糙度 ～ m 的一般傳動(dòng)軸，其工藝路線是：正火－車(chē)端面鉆中心孔－粗車(chē)各表面－精車(chē)各表面－銑花鍵、鍵槽－熱處理－修研中心孔－粗磨外圓－精磨外圓－檢驗(yàn) 。 （ 3）軸類(lèi)零件一般采用中心孔作為定位基準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一的方案。在單件小批生產(chǎn)中鉆中心孔工序常在普通車(chē)床上進(jìn)行。在大批量生產(chǎn)中常在銑端面鉆中心孔專(zhuān)用機(jī)床上進(jìn)行。 （ 4）中心孔是軸類(lèi)零件加工全過(guò)程中使用的定位基準(zhǔn)，其質(zhì)量對(duì)加工精度有著重大影響。所以必須安排修研中心孔工序。修研中心孔一般在車(chē)床上用金剛石或硬質(zhì)合金頂尖加壓進(jìn)行。 （ 5）對(duì)于空心軸（如機(jī)床主軸），為了能使用頂尖孔定位，一般均采用帶頂尖孔的錐套心軸或錐堵。若外圓和錐孔需反復(fù)多次、互為基準(zhǔn)進(jìn)行加工，則在重裝錐堵或心軸時(shí)，必須 按外圓找正或重新修磨中心孔。 （ 6）軸上的花鍵、鍵槽等次要表面的加工，一般安排在外圓精車(chē)之后，磨削之前進(jìn)行。因?yàn)槿绻诰?chē)之前就銑出鍵槽，在精車(chē)時(shí)由于斷續(xù)切削而易產(chǎn)生振動(dòng)，影響加工質(zhì)量，又容易損壞刀具，也難以控制鍵槽的尺寸。但也不應(yīng)安排在外圓精磨之后進(jìn)行，以免破壞外圓表面的加工精度和表面質(zhì)量。 （ 7）在軸類(lèi)零件的加工過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)安排必要的熱處理工序，以保證其機(jī)械性能和加工精度，并改善工件的切削加工性。一般毛坯鍛造后安排正火工序，而調(diào)質(zhì)則安排在粗加工后進(jìn)行，以便消除粗加工后產(chǎn)生的應(yīng)力及獲得良好 的綜合機(jī)械性能。淬火工序則安排在磨削工序之前。 （ 8）臺(tái)階軸的加工工藝較為典型，反映了軸類(lèi)零件加工的大部分內(nèi)容與基本規(guī)律。下面就以減速箱中的傳動(dòng)軸為例，介紹一般臺(tái)階軸的加工工藝。 10 一、傳承軸圖樣分析 （ 1）圖 所示零件是減速器中的傳動(dòng)軸。它屬于臺(tái)階軸類(lèi)零件，由圓柱面、軸肩、螺紋、螺尾退刀槽、砂輪越程槽和鍵槽等組成。軸肩一般用來(lái)確定安裝在軸上零件的軸向位置，各環(huán)槽的作用是使零件裝配時(shí)有一個(gè)正確的位置，并使加工中磨削外圓或車(chē)螺紋時(shí)退刀方便；鍵槽用于安裝鍵，以傳遞轉(zhuǎn)矩；螺紋 用于安裝各種鎖緊螺母和調(diào)整螺母。 （ 2）根據(jù)工作性能與條件，該傳動(dòng)軸圖樣 (圖 )規(guī)定了主要軸頸 M， N，外圓P、 Q 以及軸肩 G、 H、 I有較高的尺寸、位置精度和較小的表面粗糙度值，并有熱處理要求。這些技術(shù)要求必須在加工中給予保證。因此，該傳動(dòng)軸的關(guān)鍵工序是軸頸 M、 N 和外圓 P、 Q 的加工。 二、確定毛坯 該傳動(dòng)軸材料為 45 鋼，因其屬于一般傳動(dòng)軸，故選 45鋼可滿足其要求。本例傳動(dòng)軸屬于中、小傳動(dòng)軸，并且各外圓直徑尺寸相差不大，故選擇￠ 60mm 的熱軋圓鋼作毛坯。 圖 11 三、 確定主要表面的加工方法 傳動(dòng)軸大都是回轉(zhuǎn)表面，主要采用車(chē)削與外圓磨削成形。由于該傳動(dòng)軸的主要表面 M、 N、 P、 Q的公差等級(jí) (IT6)較高，表面粗糙度 Ra 值 (Ra= um)較小，故車(chē)削后還需磨削。外圓表面的加工方案可為：粗車(chē)→半精車(chē)→磨削。 四、確定定位基準(zhǔn) （ 1）合理地選擇定位基準(zhǔn)，對(duì)于保證零件的尺寸和位置精度有著決定性的作用。由于該傳動(dòng)軸的幾個(gè)主要配合表面 (Q、 P、 N、 M)及軸肩面 (H、 G)對(duì)基準(zhǔn)軸線 AB 均有徑向圓跳動(dòng)和端面圓跳動(dòng)的要求，它又是實(shí)心軸，所以應(yīng)選擇兩端中心孔為基準(zhǔn)，采用雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術(shù) 要求。 （ 2）粗基準(zhǔn)采用熱軋圓鋼的毛坯外圓。中心孔加工采用三爪自定心卡盤(pán)裝夾熱軋圓鋼的毛坯外圓，車(chē)端面、鉆中心孔。但必須注意，一般不能用毛坯外圓裝夾兩次鉆兩端中心孔，而應(yīng)該以毛坯外圓作粗基準(zhǔn)，先加工一個(gè)端面，鉆中心孔，車(chē)出一端外圓；然后以已車(chē)過(guò)的外圓作基準(zhǔn)，用三爪自定心卡盤(pán)裝夾 (有時(shí)在上工步已車(chē)外圓處搭中心架 )，車(chē)另一端面，鉆中心孔。如此加工中心孔，才能保證兩中心孔同軸。 五、劃分階段 對(duì)精度要求較高的零件，其粗、精加工應(yīng)分開(kāi)，以保證零件的質(zhì)量。該傳動(dòng)軸加工劃分為三個(gè)階段：粗車(chē) (粗車(chē)外圓、鉆 中心孔等 )，半精車(chē) (半精車(chē)各處外圓、臺(tái)階和修研中心孔及次要表面等 )，粗、精磨 (粗、精磨各處外圓 )。各階段劃分大致以熱處理為界。 六、熱處理工序安排 軸的熱處理要根據(jù)其材料和使用要求確定。對(duì)于傳動(dòng)軸，正火、調(diào)質(zhì)和表面淬火用得較多。該軸要求調(diào)質(zhì)處理，并安排在粗車(chē)各外圓之后，半精車(chē)各外圓之前。 綜合上述分析，傳動(dòng)軸的工藝路線如下： 下料→車(chē)兩端面，鉆中心孔→粗車(chē)各外圓→調(diào)質(zhì)→修研中心孔→半精車(chē)各外圓，車(chē)槽，倒角→車(chē)螺紋→劃鍵槽加工線→銑鍵槽→修研中心孔→磨削→檢驗(yàn)。 12 七、加工尺寸和切削用量 （ 1）傳動(dòng)軸磨削余量可取 ，半精車(chē)余量可選用 。加工尺寸可由此而定，見(jiàn)該軸加工工藝卡的工序內(nèi)容。 （ 2）車(chē)削用量的選擇，單件、小批量生產(chǎn)時(shí)，可根據(jù)加工情況由工人確定；一般可由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》或《切削用量手冊(cè)》中選取。 八、 擬定工藝過(guò)程 定位精基準(zhǔn)面中心孔應(yīng)在粗加工之前加工，在調(diào)質(zhì)之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。調(diào)質(zhì)之后修研中心孔為消除中心孔的熱處理變形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是為提高定位精基準(zhǔn)面的精度和減小錐面的表面粗糙度值。擬定傳動(dòng)軸的工藝過(guò) 程時(shí)，在考慮主要表面加工的同時(shí)，還要考慮次要表面的加工。在半精加工￠52mm、￠ 44mm 及 M24mm 外圓時(shí)，應(yīng)車(chē)到圖樣規(guī)定的尺寸，同時(shí)加工出各退刀槽、倒角和螺紋；三個(gè)鍵槽應(yīng)在半精車(chē)后以及磨削之前銑削加工出來(lái)，這樣可保證銑鍵槽時(shí)有較精確的定位基準(zhǔn)，又可避免在精磨后銑鍵槽時(shí)破壞已精加工的外圓表面。 在擬定工藝過(guò)程時(shí)，應(yīng)考慮檢驗(yàn)工序的安排、檢查項(xiàng)目及檢驗(yàn)方法的確定。綜上所述，所確定的該傳動(dòng)軸加工工藝過(guò)程見(jiàn)表 。 13 第 五章 細(xì)長(zhǎng)軸加工工藝特點(diǎn) 一、 改進(jìn)工件的裝夾方法 粗加工時(shí)，由于切削 余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡頂法，尾座頂尖采用彈性頂尖，可以使工件在軸向自由伸長(zhǎng)。但是，由于頂尖彈性的限制，軸向伸長(zhǎng)量也受到限制，因而頂緊力不是很大。在高速、大用量切削時(shí)，有使工件脫離頂尖的危險(xiǎn)。采用卡拉法可避免這種現(xiàn)象的產(chǎn)生。 精車(chē)時(shí)，采用雙頂尖法（此時(shí)尾座應(yīng)采用彈性頂尖）有利于提高精度，其關(guān)鍵是提高中心孔精度。 二、采用跟刀架 跟刀架是車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸極其重要的附件。采用跟刀架能抵消加工時(shí)徑向切削分力的影響，從而減少切削振動(dòng)和工件變形，但必須注意仔細(xì)調(diào)整，使跟刀架的中心與機(jī)床頂尖中心保持一致。 三、采用反向進(jìn)給 車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，常使車(chē)刀向尾座方向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（此時(shí)應(yīng)安裝卡拉工具），這樣刀具施加于工件上的進(jìn)給力方向朝向尾座，因而有使工件產(chǎn)生軸向伸長(zhǎng)的趨勢(shì)，而卡拉工具大大減少了由于工件伸長(zhǎng)造成的彎曲變形。 四、采用車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸的車(chē)刀 車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸的車(chē)刀一般前角和主偏