轴类零件加工课件-PPT课件.ppt
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1、2022-7-281轴类零件加工轴类零件加工 2022-7-282一、概述一、概述1.1.轴类零件的功用与结构特点轴类零件的功用与结构特点功用:功用:轴类零件是机械加工中最常见的典型零件之一。轴类零件是机械加工中最常见的典型零件之一。它主要起支承传动件和传递转矩的作用。它主要起支承传动件和传递转矩的作用。结构特点:结构特点:轴类零件是旋转体零件轴类零件是旋转体零件,长度大于直径长度大于直径,主主要由内外圆柱面、内外圆锥面、螺纹、花键、键槽、沟槽要由内外圆柱面、内外圆锥面、螺纹、花键、键槽、沟槽及横向孔等组成。根据结构形状的不同可分为光轴、空心及横向孔等组成。根据结构形状的不同可分为光轴、空心轴
2、、半轴、阶梯轴、花键轴、十字轴、偏心轴、曲轴及凸轴、半轴、阶梯轴、花键轴、十字轴、偏心轴、曲轴及凸轮轴等轮轴等,如下图所示。如下图所示。2022-7-283轴的种类2022-7-2842.2.轴类零件的主要技术要求轴类零件的主要技术要求1)1)尺寸精度尺寸精度轴颈是轴类零件的重要表面轴颈是轴类零件的重要表面,它的直径精度根它的直径精度根据使用要求通常为据使用要求通常为IT6IT6IT9,IT9,有时可达有时可达IT5IT5。2)形状精度形状精度 轴颈的几何形状精度轴颈的几何形状精度(圆度、圆柱度圆度、圆柱度)应限制应限制在直径公差范围之内。对几何形状精度要求较高在直径公差范围之内。对几何形状精
3、度要求较高时时,则应在零件图上专门标注形状公差。则应在零件图上专门标注形状公差。2022-7-2853)3)位置精度位置精度配合轴颈配合轴颈(装配传动件的轴颈装配传动件的轴颈)相对相对支承轴颈支承轴颈(装装配轴承的轴颈配轴承的轴颈)的同轴度以及支承端面对的同轴度以及支承端面对支承轴颈支承轴颈的的垂直度通常要求较高。普通精度的轴垂直度通常要求较高。普通精度的轴,配合轴颈相对配合轴颈相对支承轴颈的径向圆跳动一般为支承轴颈的径向圆跳动一般为0.010.03mm,高精度高精度的轴为的轴为0.0010.005mm。端面圆跳动为。端面圆跳动为0.0050.01mm。2022-7-2864)4)表面粗糙度表
4、面粗糙度轴类零件的各加工表面均有表面粗糙度的轴类零件的各加工表面均有表面粗糙度的要求。一般说来要求。一般说来,支承轴颈的表面粗糙度要求支承轴颈的表面粗糙度要求为为R Ra a0.630.630.16m0.16m。配合轴颈的表面粗糙度。配合轴颈的表面粗糙度R Ra a2.52.50.63m0.63m。2022-7-287CA6140型车床主轴简图 2022-7-2882022-7-2893.3.轴类零件的材料与毛坯轴类零件的材料与毛坯1)1)轴类零件的材料轴类零件的材料一般轴类零件材料常用一般轴类零件材料常用4545钢钢;中等精度而转速较高的轴中等精度而转速较高的轴,可选用可选用40Cr40Cr
5、、40M40Mn nB B、35S35Si iM Mn n等合金结构钢等合金结构钢;精度较高的轴精度较高的轴,可选用轴承钢可选用轴承钢GCr15GCr15和弹簧钢和弹簧钢65Mn65Mn等等,也可选用球墨铸铁也可选用球墨铸铁;对对于高转速、重载荷条件下工作的轴于高转速、重载荷条件下工作的轴,选用选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或等低碳合金钢或38CrMoAlA氮化钢。氮化钢。2022-7-28102)2)轴类零件的毛坯轴类零件的毛坯轴类零件最常用的毛坯是轴类零件最常用的毛坯是圆棒料和圆棒料和锻件锻件;只有某些只有某些大型、结构复杂的轴采用铸件大型、结构复杂的轴采用铸件。
6、毛坯经过加热锻造后毛坯经过加热锻造后,可使金属内部纤维组织沿表可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布面均匀分布,从而获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度从而获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度,故故一般比较重要的轴一般比较重要的轴,多采用锻件。多采用锻件。依据生产批量的大小依据生产批量的大小,毛坯的锻造方式分为自由锻毛坯的锻造方式分为自由锻造和模锻两种。自由锻造多用于中小批生产造和模锻两种。自由锻造多用于中小批生产,模锻适用于模锻适用于大批大量生产。大批大量生产。2022-7-2811 轴类零件在机械中起着突出的作用,工作中受弯曲、轴类零件在机械中起着突出的作用,工作中受弯曲、扭转和交变载荷,有时还得承受一定
7、冲击性载荷。支承轴扭转和交变载荷,有时还得承受一定冲击性载荷。支承轴颈处还要承受磨擦,产生摩擦热。为了保证轴件的正常工颈处还要承受磨擦,产生摩擦热。为了保证轴件的正常工作,轴件的加工质量至关重要。这就需要解决好轴件加工作,轴件的加工质量至关重要。这就需要解决好轴件加工的工艺问题。的工艺问题。工艺的关键问题在于防止弯曲变形、残余内应力和微工艺的关键问题在于防止弯曲变形、残余内应力和微观裂纹的产生。为了保证轴件的质量,机械加工中必须解观裂纹的产生。为了保证轴件的质量,机械加工中必须解决好以下主要工艺问题:决好以下主要工艺问题:2022-7-28122022-7-28131.1.定位基准的选择定位基
8、准的选择轴类零件的定位基准轴类零件的定位基准,最常用的是两中心孔最常用的是两中心孔。因为轴类。因为轴类零件各外圆表面、锥孔、螺纹等表面的设计基准都是轴的中零件各外圆表面、锥孔、螺纹等表面的设计基准都是轴的中心线心线,采用两中心孔定位采用两中心孔定位,既符合基准重合原则又符合基准统既符合基准重合原则又符合基准统一原则。一原则。能保证工件在多次调头装夹中获得较高的位置精度能保证工件在多次调头装夹中获得较高的位置精度。粗加工时常粗加工时常采用轴的外圆表面或外圆表面与中心孔组合采用轴的外圆表面或外圆表面与中心孔组合作为定位基准。作为定位基准。(1 1)粗加工时,为了提高生产率,切除较多的加工余量,)粗
9、加工时,为了提高生产率,切除较多的加工余量,常可采用常可采用“一夹一顶一夹一顶”方式装夹工件。方式装夹工件。此时以外圆和中心孔此时以外圆和中心孔共同作定位基准。共同作定位基准。2022-7-2814(2 2)两顶尖支承定位时,不宜用大的切削量加工。)两顶尖支承定位时,不宜用大的切削量加工。(3 3)当轴的长径比较小,轴上各圆柱面的位置精度要求不)当轴的长径比较小,轴上各圆柱面的位置精度要求不高,批量小时,精加工亦可采用高,批量小时,精加工亦可采用“一夹一顶一夹一顶”的定位方式。的定位方式。(4 4)若轴为空心轴时,在轴两端无法加工出中心孔。)若轴为空心轴时,在轴两端无法加工出中心孔。此时此时必
10、须在内圆柱面上倒出锥面必须在内圆柱面上倒出锥面(如有锥孔可直接使用如有锥孔可直接使用),用带,用带有中心孔的锥堵或锥套心轴做定位基准。有中心孔的锥堵或锥套心轴做定位基准。2022-7-2815锥堵与锥套心轴 2022-7-2816采用锥堵应注意以下几点采用锥堵应注意以下几点:锥堵应具有较高的精锥堵应具有较高的精度度,其中心孔既是锥堵本身制造的定位基准其中心孔既是锥堵本身制造的定位基准,又是磨削又是磨削空心轴的精基准空心轴的精基准,因而必须保证锥堵的锥面与中心孔因而必须保证锥堵的锥面与中心孔有较高的同轴度。有较高的同轴度。另外另外,在使用锥堵时在使用锥堵时,应尽量减少锥堵装夹次数。应尽量减少锥堵
11、装夹次数。这是因为工件锥孔与锥堵的锥角不可能完全一样这是因为工件锥孔与锥堵的锥角不可能完全一样,重重新装夹势必引起装夹误差新装夹势必引起装夹误差,故中、小批生产时故中、小批生产时,锥堵安锥堵安装后一般不中途更换。装后一般不中途更换。2022-7-2817 由于轴是多阶梯(机床主轴还带通孔)的零件由于轴是多阶梯(机床主轴还带通孔)的零件,切除大切除大量金属后量金属后,会引起残余应力重新分布而变形会引起残余应力重新分布而变形,故安排工序时故安排工序时,一定要粗精分开一定要粗精分开,先粗后精。先粗后精。(1)(1)粗加工阶段粗加工阶段:切端面钻中心孔、粗车外圆等。切端面钻中心孔、粗车外圆等。目的目的
12、:切除大部分余量切除大部分余量,提高生产率提高生产率,留足够余量留足够余量,及时发及时发现缺陷。现缺陷。2022-7-2818(2)(2)半精加工阶段半精加工阶段:精车外圆精车外圆 各次要表面的加工各次要表面的加工(铣键槽、铣花键、车螺纹等铣键槽、铣花键、车螺纹等)表面淬火表面淬火目的目的:主要表面的精度进一步提高,为精加工留有小而主要表面的精度进一步提高,为精加工留有小而均匀的余量;次要表面达到图纸要求。均匀的余量;次要表面达到图纸要求。(3)(3)精加工阶段精加工阶段:主要表面主要表面(指支承面、装配定位面等指支承面、装配定位面等)的精加工。的精加工。磨削、精密磨削或光整加工各主要表面。磨
13、削、精密磨削或光整加工各主要表面。目的目的:各表面都加工到图纸要求。各表面都加工到图纸要求。2022-7-2819先粗后精、粗精分开;基准先行、防止变形先粗后精、粗精分开;基准先行、防止变形(1)(1)基准先行。在安排机械加工工艺时基准先行。在安排机械加工工艺时,总是先加工好定位总是先加工好定位基准面基准面,即基准先行。轴件加工也总是首先安排铣端面钻中心即基准先行。轴件加工也总是首先安排铣端面钻中心孔孔,以便为后续工序准备好定位基准。以便为后续工序准备好定位基准。(2)(2)轴中心深孔加工的安排。为了使中心孔能够在多道工轴中心深孔加工的安排。为了使中心孔能够在多道工序中使用序中使用,希望深孔加
14、工安排在最后。但是希望深孔加工安排在最后。但是,深孔加工属粗加工深孔加工属粗加工,余量大余量大,发热多发热多,变形也大变形也大,会使得加工精度难以保持会使得加工精度难以保持,故不能放故不能放到最后(轴端小孔可放在最后加工)。到最后(轴端小孔可放在最后加工)。一般深孔加工安排在外一般深孔加工安排在外圆粗车之后圆粗车之后,以便有一个较为精确的轴径作定位基准用来搭中以便有一个较为精确的轴径作定位基准用来搭中心架心架,这样加工出的孔容易保证壁厚均匀。这样加工出的孔容易保证壁厚均匀。2022-7-2820(3)(3)先加工外圆先加工外圆,再以外圆定位加工内孔。再以外圆定位加工内孔。加工阶梯外圆时加工阶梯
15、外圆时,先加工直径较大的先加工直径较大的,后加工直径较小的后加工直径较小的,这样可避免过早地削弱工件的刚度。这样可避免过早地削弱工件的刚度。加工阶梯深孔时加工阶梯深孔时,先加工直径较大的先加工直径较大的,后加工直径较小的后加工直径较小的,这样便于使用刚度较大的孔加工工具。这样便于使用刚度较大的孔加工工具。2022-7-2821(4)(4)轴上的花键、键槽、螺纹等次要表面加工轴上的花键、键槽、螺纹等次要表面加工,通常均安排通常均安排在外圆精车或粗磨之后、精磨外圆之前进行。在外圆精车或粗磨之后、精磨外圆之前进行。如果精车前就铣出键槽如果精车前就铣出键槽,精车时因断续切削而易产生振动精车时因断续切削
16、而易产生振动,既影响加工质量既影响加工质量,又容易损坏刀具又容易损坏刀具,也难控制键槽的深度。也难控制键槽的深度。次要表面加工也不能放到主要表面精磨之后次要表面加工也不能放到主要表面精磨之后,否则会破坏否则会破坏主要表面已获得的精度。主要表面已获得的精度。2022-7-2822(5)(5)(6)防止加工过程中的变形,防止加工过程中的变形,(7)2022-7-2823轴类零件的使用性能除与所选钢材种类有关外轴类零件的使用性能除与所选钢材种类有关外,还与所还与所采用的热处理关系密切。采用的热处理关系密切。作用:作用:改善切削性能改善切削性能 去除内应力去除内应力 提高机械性能提高机械性能(1 1)
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