轴类零件加工工艺课件.ppt
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- 零件 加工 工艺 课件
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1、轴类零件加工工艺规程设计一、轴类零件的分类、特点和技术要求光滑轴;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)作用:起支承传动件和传递转矩。形状:长度大于直径;加工表面为内外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、沟槽等;主要技术要求:1)尺寸精度轴径及内孔等配合有一定的尺寸精度要求.一般为IT6-IT9轴向精度较低。2)几何形状精度轴径、基准内孔等重要表面有圆度或圆柱度要求。3)位置精度重要圆柱表面有同轴度、径向圆跳动、轴心线与基准面的垂直度、端面全跳动度要求。4)表面粗糙度重要表面粗糙度值为Ra0.10.6。二、轴类零件的材料、毛坯及热处理1 材料一般采用45钢。中等精度而转
2、速较高的轴可采用40Cr等合金结构结构钢。精度较高的轴可采用GCr15和65Mn等材料。高速、重载的轴选用20CrMnTi,20Mn2B,20Cr等。2 毛坯 一般采用圆棒料和锻件。某些大型结构复杂的用铸件。3 热处理锻造毛坯在机械加工前,需正火或退火热处理。需局部表面淬火提高耐磨的轴,在淬火前安排调质处理,调质处理安排在粗车后,半精车前。表面淬火安排在精加工前。对精度较高的的轴,在局部淬火后或粗磨后,为控制尺寸稳定,需低温时效处理。对氮化钢,需在氮化前进行调质和低温时效处理。总之,轴的精度越高,对材料及热处理要求越高,热处理次数越多。机床主轴,尤其紧密机床主轴,要求严格。三、轴类零件的加工工
3、艺过程轴类零件的形状各种各样,其工艺过程也有所不同。1.长轴类零件2.短轴类零件3.套筒类零件4.盘类零件5.异形轴类1、长轴类零件(1)定位基准的选择 一般长轴以中心孔为精基准,易实现基准统一,这也满足基准重合原则。 粗加工时,为传递较大的扭矩和提高工件的刚性,一端用外圆,一端用中心孔定位。 对中心通孔的长轴,在内孔半精加工后,利用工件的内锥孔或内孔的两端加工出带锥度的工艺孔,加上锥形堵塞或锥套心轴加工。内孔精加工前不要将锥堵或锥套拆下,以避免因重新安装带耒的同轴度误差。(2)加工路线的安排1)划分加工阶段精度及表面粗糙度要求较高的重要表面(轴颈、基准内孔等)为粗加工-半精加工-精加工三个阶
4、段,对要求更高的表面还应有光整加工阶段;其余表面加工分为粗加工一半精加工两个阶段进行或一次加工完毕。2)热处理工序的安排 热处理工序一般安排在各个加工阶段之间。毛坯在锻造或铸造后,一般须安排正火或退火处理,以便消除应力,细化晶粒,改善切削性能。淬火,表面淬火,渗碳和氮化等热处理,安排在半精加工之后,精磨前。对精度很高的长轴,在淬火后精磨前,安排低温实效处理。3)确定加工顺序基准先行先外后内先大后小断面宜后(指键槽、花键、横向孔)。(3)长轴类零件的轴径表面常见工艺路线 渗碳轴类零件: 备料锻造正火钻中心孔粗车半精车、精车渗碳(或碳氮共渗)淬火、低温回火粗磨次要表面加工精磨。一般精密调质钢轴类零
5、件: 备料锻造正火(退火)钻中心孔粗车调质半精车、精车表面淬火、回火粗磨次要表面加工精磨。精密氮化钢轴类零件: 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。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。(2)加工路线的拟定特点是工序集中,在一次安装中加工多个表面,粗加工、半精加工连续进行。以下为六角车床/转塔车床加工短轴的典型工艺:1)送料,夹紧;2
6、)粗车外圆;3)精车外圆,倒角;4)钻中心孔;5)钻孔;6)铰孔;7)切槽,倒角;8)套外螺纹;9)滚花;10)切断;11)车端面。3、套筒类零件(1)定位基准的选择对尺寸较小的套类零件,一般以外圆为定位基准,用三爪卡盘夹紧后呈悬伸状切削.对内孔尺寸较大的套类零件,一般以外圆/内孔互为定位基准。对长套筒类零件,加工外圆时,用双顶尖:加工内孔时,采用夹一头,另一头用中心架托外圆。(2)加工路线的拟定一般套筒主要表面加工分在几次装夹中进行。划分出粗、半精、精加工阶段。可先加工孔,然后以孔为精基准最终加工外圆,这种方法所用夹具结构简单,定心精度高,能保证较高的位置精度,应用较广泛。也可先加工外圆,然
7、后以外圆为精基准最终加工孔,用此法工件装夹可靠,但加工精度低,为得到较高的同轴度,采用定心精度高的夹具,如弹性膜片卡盘、液性塑料夹具等。(3)防止加工中套筒变形套筒零件属薄壁件,加工中常因夹紧力、切削力、残余应力和切削热等因素的影响而产生变形。故应采取如下防止变形措施:粗、精加工分阶段举行,并将热处理工序安排在粗、精加工阶段之间,使粗加工产生的变形及热处理变形在精加工中得到纠正。对于精度要求较高精密套筒(孔圆度.0015mm):任何微小径向变形,都有可能引起失败,故应将径向夹紧改为轴向夹紧;对于普通精度的套筒,如需径向夹紧时:也应尽可能使径向夹紧力均匀,使用过渡套或弹簧套夹紧工件或作出工艺凸边
8、及工艺螺纹。4、盘类零件对于毛坯为棒料或无缝钢管的盘类零件,都选用外圆表面作粗定位基准。对于毛坯为锻件或铸件的盘类零件,其粗基准选择是:如果有不加工表面,则以该表面为粗基准.如无这样的表面,则优先选择内孔作为粗基准.或设划线工序,使零件加工余量合理分配。在选择精基准时,通常采用互为基准的原则,视具体情况选择圆或内孔,外圆与端面的组合或内孔与端面的组合等定位方式。精加工,若要保证圆柱表面轴线与端面的垂直度,应以端面为基准;若要保证外圆和内孔间的同轴度,则以外圆为基准;齿轮淬火后修磨内孔,应以齿轮分度圆为基准。5、异形类零件例1、主轴加工工艺1、各种机床主轴的结构应保证夹具或刀具安装可靠、定位准确
9、、连接刚度高、装卸方便和能传递足够的转矩。由于夹具和刀具已标准化,因此通用机床主轴端部的形状和尺寸也已标准化。主轴结构取决于1)机床类型2)主轴上所安装的传动件3)轴承和密封件等零件的类型、数目、位置和安装定位方法等4)主轴加工和装配的工艺性5)为了便于装配和满足轴承、传动件等轴向定位的需要,主轴一般是阶梯形的轴6)直径从前端向后或者是从中间向两端部逐段缩小7)各阶梯之间应有退刀槽8)为了与齿轮等传动件周向连接以传递转矩,主轴上经常带有键槽或花键。(1)普通车床主轴轴端的结构圆柱面x和端面y为卡盘的定位面,用螺纹锁紧卡盘,莫氏锥孔用来安装顶尖或芯轴等。优点: 制造简单,装卸卡盘方便;缺点: 圆
10、柱面定位的精度和连接刚度均较低,主轴悬伸量大。当主轴在高速运转下迅速制动时,卡盘有自动松脱的危险。是上面的另一结构变型,定心轴颈面x移到紧固螺纹的前面,增加了径向定位精度。卡盘径向定位精度高。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。(2)铣床主轴轴端铣刀或铣刀杆由前端锥度为7:24的锥孔定位,然后用拉杆从主轴孔的后端拉紧。传递扭矩: 横键。 (3)外圆磨床砂轮主轴的轴端结构砂轮通过法兰盘安装在轴端锥度为1:5的外锥体上,
11、并用螺母拼紧位于圆锥面上的半圆键用以传递转矩。锥度:保证对中精度。(4)内圆磨床砂轮主轴轴端结构砂轮通过接长轴安装到主轴上,莫氏锥孔定位并传递扭矩,锥孔底部的螺纹紧固长轴。(5)钻镗类图主轴轴端结构钻镗类等轴向力为主的机床主轴轴端结构,刀杆或刀具用莫氏锥孔定位,锥孔或右端第一个扁孔传递扭矩,第二个扁孔用以拆卸刀具。(6)组合机床主轴轴端的结构主轴内孔为圆柱孔,前端带有莫氏锥孔的刀具接杆可安装在主轴孔中,平键传递扭矩,右端的圆螺母用来调整刀具的轴向位置。2、车床主轴的设计要求和结构特点(1)车床主轴的设计要求车床主轴的功用:1)承受扭转力矩;2)承受弯曲力矩;3)保证回转运动精度。车床主轴的设计
12、要求:1)扭转和弯曲刚度高;2)回转精度高(径向圆跳动、端面圆跳动、回转轴线稳定);3)制造精度高:结构尺寸及动态特性要好;主轴本身及其轴承精度高; 轴承的结构和润滑; 齿轮的布置; 固定件的平衡等。 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。(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
13、、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。3、车床主轴技术条件的分析(1)主轴支承轴颈的技术要求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。支承轴颈为三支承结构,并且跨度大;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;中间支承为IT5IT6,粗糙度 ;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510%;轴颈有关表面的同轴度误差应很小。mRa
14、63. 0(2)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HRC4850。mRa63. 0(3)主轴轴端外锥(短锥)的技术要求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 ,硬度为HRC4550。mRa25. 1(4)其它技术要求空套齿轮轴颈的技术要求影响传
15、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0.010.015;尺寸精度要求为IT5IT6;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 。mRa2 . 08 . 04、车床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。 主轴加工工艺过程材料:45钢;毛坯:模锻件 工艺过程: 分为三个阶段: 粗加工:工序16半精加
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