1、第三十讲 轴类零件加工工艺传动轴机械加工工艺实例轴类零件是常见的典型零件之一。按轴类零件结构形式不同，一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类；或分为实心轴、空心轴等。它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件，以传递转矩或运动。台阶轴的加工工艺较为典型，反映了轴类零件加工的大部分内容与基本规律。下面就以减速箱中的传动轴为例，介绍一般台阶轴的加工工艺。 1零件图样分析图 A-1 传动轴图 A-1 所示零件是减速器中的传动轴。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置，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工中磨削外
2、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(图 A-1)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、位置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。2确定毛坯该传动轴材料为 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60mm 的热轧圆钢作毛坯。3确定主要表面的加工方法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
3、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(参考表 A-3)可为：粗车半精车磨削。4确定定位基准合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置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
4、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。5划分阶段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。6热处理工序安排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
5、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。7加工尺寸和切削用量传动轴磨削余量可取 0.5mm，半精车余量可选用 1.5mm。加工尺寸可由此而定，见该轴加工工艺卡的工序内容。车削用量的选择，单件、小批量生产时，可根据加工情况由工人确定；一般可由机械加工工艺手册或切削用量手册中选取。8拟定工艺过程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
6、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52mm、44mm 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。综上所述，所确定的该传动轴加工工艺过程见表 A-1。表 A-1 传动轴机械加工工艺卡产品名称 图 号 机电学院电气工程系机械加工工艺卡零件名称传动轴 共 1 页 第 1 页毛坯种类
7、 圆 钢材料牌号45 钢 毛坯尺寸 60mm265mm工 具序号工种 工步 工 序 内 容 设备 夹 具刃 具量 具1 下料 60mm265mm 2 车 三爪自定心卡盘夹持工件毛坯外圆 车床 1 车端面见平 C6140 2 钻中心孔 用尾座顶尖顶住中心孔 3 粗车46mm 外圆至48mm，长 118mm 中心钻2mm4 粗车35mm 外圆至37mm，长 66mm 5 粗车 M24mm 外圆至26mm，长 14mm 调头，三爪自定心卡盘夹持48mm 处 (44mm 外圆) 6 车另一端面，保证总长 250 mm 7 钻中心孔 用尾座顶尖顶住中心孔 8 粗车52mm 外圆至54mm A 粗车35m
8、m 外圆至37mm，长 A3mm 10 粗车30mm 外圆至32mm，长 36mm 11 粗车 M24mm 外圆至26mm，长 16mm 12 检验 3 热 调质处理 220240HBS 4 钳 修研两端中心孔 车床 5 车 双顶尖装夹 车床 1 半精车46mm 外圆至46.5mm，长 120mm 2 半精车35mm 外圆至35.5mm，长 68mm 3半精车 M24mm 外圆至24 0.1 0.2 mm，长 16mm 4 半精车 23mm0.5mm 环槽 5 半精车 3mml.5mm 环槽 6 倒外角 1mm45,3 处 调头，双顶尖装夹 7 半精车35mm 外圆至35.5mm,长 A5mm
9、 8 半精车30mm 外圆至30.5mm 长 38mm 9半精 M24mm 外圆至24 0.1 0.2 mm mm,长 18mm 10 半精车44mm 至尺寸，长 4mm 11 车 23 mm0.5mm 环槽 12 车 3mml.5mm 环槽 13 倒外角 lmm45, 4 处 14 检验 6 车 双顶尖装夹 1 车 M24mml.5mm6g 至尺寸 车床 调头，双顶尖装夹 2 车 M24mm1.5mm6g 至尺寸 3 检验 7 钳 划两个键槽及一个止动垫圈槽加工线 8 铣 用 V 形虎钳装夹，按线找正 1铣键槽 12mm36mm，保证尺寸4141.25mm立铣 2 铣键槽 8mml6mm，保证尺寸 2626.25mm 3铣止动垫圈槽 6mml6mm，保证 20.5mm 至尺寸 4 检验 9 钳 修研两端中心孔 车床 10 磨 1 磨外圆350.008mm 至尺寸 2 磨轴肩面 I 外圆磨床 3 磨外圆300.0065mm 至尺寸 4 磨轴肩面 H 调头，双顶尖装夹 5 磨外圆 P 至尺寸 6 磨轴肩面 G 7 磨外圆 N 至尺寸 8 磨轴肩面 F 9 检验 9传动轴机械加工工艺过程工序简图为了表达清楚各工序的内容及要求，其传动轴加工工艺过程的工序简图见表 A-2。表 A-2 传动轴加工工序简图
