机械加工工艺教学课件作者武友德4.ppt

教学单元4 轴类零件的加工工艺设计 4. 1任务引入 4. 2相关知识 4. 3任务实施 复习与思考题 4. 1任务引入 如图4-1所不轴类零件，试设计其工艺规程，用于指导生产实践，完成零件加工。轴类零件的加工工艺因其用途、结构形状、技术要求、产量大小的不同而有差异。轴的工艺规程编制是生产中最常遇到的工艺工作。 要完成该项工作，必须按照工艺规程的设计原则、步骤和方法，对零件图样进行分析、选择材料和毛坯、确定热处理方式;分析研究轴类零件的常见加工表面及加工方法、确定零件的加工方案;选择合理的工艺装备、机床等;确定合理的切削用量;最后完成工艺文件的填写。 4. 2相关知识 4. 2. 1零件图样的工艺分析 一、轴类零件的功用与结构特点 (1)功用为支承传动零件(齿轮、皮带轮等)、传动扭矩、承受载荷，以及保证装在主轴上的工件或刀具具有一定的回转精度。 (2)分类轴类零件按其结构形状的特点，可分为光轴、阶梯轴、空心轴和异形轴(包括曲轴、凸轮轴和偏心轴等)四类，如图小2所不。若按轴的长度和直径的比例来分，又可分为刚性轴(L/d≤12)和挠性轴(L/d12)两类。 (3)表面特点具有外圆、内孔、圆锥、螺纹、花键及横向孔等。 4. 2相关知识 二、主要技术要求 (I)尺寸精度轴颈是轴类零件的主要表面，它影响轴的回转精度及工作状态。轴颈的直径精度根据其使用要求通常为IT6~9,精密轴颈可达IT5 。 (2)几何形状精度轴颈的几何形状精度(圆度、圆柱度)，一般应限制在直径公差点范围内。对几何形状精度要求较高时，可在零件图上另行规定其允许的公差。 4. 2相关知识 (3)位置精度主要是指装配传动件的配合轴颈相对于装配轴承的支承轴颈的同轴度，通常是用配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动来表不的;根据使用要求，规定高精度轴为0.001~0.005 mm，而一般精度轴为0.01~0.03 mm。 此外还有内外圆柱面的同轴度和轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。 (4)表面粗糙度根据零件表面工作部位的不同, 可有不同的表面粗糙度值，例如普通机床主轴支承轴颈的表面粗糙度为Ra 0.16~0. 63 μm,配合轴颈的表面粗糙度为Ra 0. 63-2. 50 μm，随着机器运转速度的增大和精密程度的提高，轴类零件表面粗糙度值要求也将越来越小。 4. 2相关知识 三、被加工零件的图样分析 图4-1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4-1)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子保证。因此，该传动轴的关键工序是轴颈M ,N和外圆P , Q的加工。 4. 2相关知识 4. 2. 2材料、毛坏及热处理方式选择 一、轴类零件的材料 合理选用材料和规定热处理的技术要求，对提高轴类零件的强度和使用寿命有重要意义，同时，对轴的加工过程有极大的影响。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。 (1)一般轴类零件常用45钢，根据不同的工作条件采用不同的热处理规范(如正火、调质、淬火等)，以获得一定的强度、韧性和耐磨性。它价格便官’，经过调质(或正火)后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45~52 HRC 4. 2相关知识 (2)对中等精度而转速较高的轴类零件可选用40Cr等合金钢。这类钢经调质和表面淬火处理后，具有较高的综合力学性能。 (3)精度较高的轴用轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn等材料，它们通过调质和表面淬火处理后，表面硬度可达50~58 HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。 (4)对于高转速、重载荷等条件下工作的轴可选用20CrMnTi、 20MnZB、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAIA氮化钢。低碳合金钢经渗碳淬火处理后，具有很高的表面硬度、抗冲击韧性和心部强度，热处理变形却很小。 (5)精密机床的主轴(例如磨床砂轮轴、坐标锁床主轴，可选用38CrMoAIA氮化钢，这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的心部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。 4. 2相关知识 二、轴