机械基础第4章.ppt

第4章　典型零件加工工艺 4.1　轴类零件的加工　　4.1.1　轴类零件的分类、技术要求　　轴是机械加工中常见的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件,以传递扭矩。按结构形式不同,轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等,如图4－1所示。其中具有等强度特征阶梯传动轴应用较广,其加工工艺能较全面地反映轴类零件的加工规律和共性。根据轴类零件的功用和工作条件,其技术要求主要在以下方面: 图4－1　常见轴的类型 　　(1)尺寸精度:轴类零件的主要表面常为两类:一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈,即支承轴颈,用于确定轴的位置并支承轴,尺寸精度要求较高,通常为IT5～IT7;另一类为与各类传动件配合的轴颈,即配合轴颈,其精度稍低,常为IT6～IT9。　　(2)几何形状精度:主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内。对于精密轴,需在零件图上另行规定其几何形状精度。　　(3)相互位置精度:包括内、外表面、重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。 　　(4)表面粗糙度:轴的加工表面都有粗糙度的要求,一般根据加工的可能性和经济性来确定。支承轴颈常为0.2～1.6μm,传动件配合轴颈为0.4～3.2μm。　　(5)其他:热处理、倒角、倒棱及外观修饰等要求。 4.1.2　轴类零件的材料、毛坯及热处理　　轴类零件材料:常用45钢,精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn,也可选用球墨铸铁;对高速、重载的轴,选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。　　轴类毛坯:常用圆棒料和锻件,大型轴或结构复杂的轴采用铸件。毛坯经过加热锻造后,可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布,获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。 　　热处理方面:锻造毛坯在加工前,均需安排正火或退火处理,使钢材内部晶粒细化,消除锻造应力,降低材料硬度,改善切削加工性能。　　调质一般安排在粗车之后、半精车之前,以获得良好的物理力学性能。　　表面淬火一般安排在精加工之前,这样可以纠正因淬火引起的局部变形。　　精度要求高的轴,在局部淬火或粗磨之后,还需进行低温时效处理。 4.1.3　轴类零件的装夹方式　　轴类零件的装夹方式有如下几类:　　(1)采用两中心孔定位:一般以重要的外圆面作为粗基准定位,加工出中心孔,再以轴两端的中心孔为定位精基准,尽可能做到基准统一、基准重合、互为基准,并实现一次装夹加工多个表面。中心孔是工件加工统一的定位基准和检验基准,它自身质量非常重要,其准备工作也相对复杂,常常以支承轴颈定位,车(钻)中心锥孔,再以中心孔定位,精车外圆,以外圆定位,粗磨锥孔,以中心孔定位,精磨外圆,最后以支承轴颈外圆定位,精磨(刮研或研磨)锥孔,使锥孔的各项精度达到要求。 　　(2)用外圆表面定位:对于空心轴或短小轴等不可能用中心孔定位的情况,可用轴的外圆面定位、夹紧并传递扭矩。一般采用三爪卡盘、四爪卡盘等通用夹具,或各种高精度的自动定心专用夹具,如液性塑料薄壁定心夹具、膜片卡盘等。　　(3)用各种堵头或拉杆心轴定位装夹:加工空心轴的外圆表面时,常用带中心孔的各种堵头或拉杆心轴来装夹工件。小锥孔时常用堵头;大锥孔时常用带堵头的拉杆心轴,如图4－2所示。 图4－2　堵头与拉杆心轴 4.1.4　轴类零件工艺过程示例　　[WTHZ]1.CA6140车床主轴技术要求及功用　　图4－3所示为CA6140车床主轴零件简图。由零件简图可知,该主轴呈阶梯状,其上有装夹支承轴承,传动件的圆柱、圆锥面,装夹滑动齿轮的花键,装夹卡盘及顶尖的内外圆锥面,联接紧固螺母的螺旋面,通过棒料的深孔等。下面介绍主轴各主要部分的作用及技术要求。 　　(1)支承轴颈。主轴二个支承轴颈A、B圆度公差为0.005mm,径向跳动公差为0.005mm;而支承轴颈1∶12锥面的接触率≥70%;表面粗糙度Ra为0.4μm;支承轴颈尺寸精度为IT5。因为主轴支承轴颈是用来装夹支承轴承,是主轴部件的装配基准面,所以它的制造精度直接影响到主轴部件的回转精度。　　(2)端部锥孔。主轴端部内锥孔(莫氏6号)对支承轴颈A、B的跳动在轴端面处公差为0.005mm,离轴端面300mm处公差为0.01mm,锥面接触率≥70%,表面粗糙度Ra为0.4μm,硬度要求45～50HRC。该锥孔是用来装夹顶尖或工具锥柄的,其轴心线必须与两个支承轴颈的轴心线严格同轴,否则会使工件(或工具)产生同轴度误差。 　　(3)端部短锥和端面。头部短锥C和端面D对主轴二个支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.005mm,表面粗糙度Ra为0.