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项目6.1 复杂轴的工艺过程设计 一、轴类零件的功用与结构特点 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。空压机曲轴在发动机或电动机输出的动力的驱动下转动，通过连杆将旋转运动转化为活塞的往复直线运动。它在工作过程中，承受着周期性的、复杂的交变载荷，所以曲轴要有足够的强度和刚度，轴颈要有较高的精度和耐磨性。为了提高耐磨性，通常轴颈表面经过高频淬火或氮化处理。 轴类零件是旋转体零件，长度大于直径，主要由内外圆柱面、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分为光轴、空心轴、半轴、阶梯轴、花键轴、十字轴、偏心轴、曲轴及凸轮轴等。 二、轴类零件的主要技术要求 1、尺寸精度和几何形状精度 轴颈是轴类零件的重要表面，它的直径精度根据使用要求通常为IT6～IT9，有时可达IT5。轴颈的几何形状精度（圆度、圆柱度）应限制在直径公差范围内(即形状公差小于其尺寸公差)。对几何形状精度要求较高时，则应在零件图上专门标注形状公差。（曲轴主轴颈直径φ35的公差分别为m6 和f8，圆柱度为0.005。φ35m6是与滚动轴承配合，φ35 f8与滑动轴承配合；连杆轴颈的直径公差为f7，圆柱度为0.005，与连杆配合）。 位置精度 配合轴颈（装配传动件的轴颈，如曲轴的连杆轴颈）相对支承轴颈（也叫主轴颈，装配轴承的轴颈）的同轴度或平行度，以及轴颈与支承端面的垂直度通常要求较高。普通精度的轴，配合轴颈相对支承轴颈的径向跳动或平行度一般为0.01～0.03mm，高精度的轴为0.001～0.005mm。端面跳动为0.005～0.01mm。（在满足功能要求的前提下，应该选用测量简便的项目。例如，同轴度公差常常可以用径向跳动公差或径向全跳动公差代替，这样使得测量方便。不过应注意，径向跳动是由同轴度误差与圆柱面形状误差的综合结果，故当同轴度由径向跳动代替时，给出的跳动公差值应略大于同轴度公差值，否则就会要求过严。）（看曲轴图纸上对应的平行度） 3、表面粗糙度 轴类零件的各加工表面均有表面粗糙度的要求。一般情况，支承轴颈的表面粗糙度要求为Ra0.63～0.16μm。配合轴颈的表面粗糙度为Ra2.5～0.63μm。（看曲轴图纸上对应的粗糙度） 三、轴类零件的材料、毛坯及热处理 （一）、轴类零件的材料 一般轴类零件的材料常用45＃钢；中等精度而转速较高的轴，可选用40Cr等结构钢；精度较高的轴，可选用轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn等，也可选用球墨铸铁；对于高转速、重载荷条件下工作的轴，选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。（看曲轴图纸） （二）、轴类零件的毛坯：毛坯的种类很多，同一种毛坯又有多种制造方法。 机械加工中常用的毛坯有： 1.铸件：形状复杂的毛坯，宜用铸造方法制造。根据铸造方法不同，铸件可分为： 1）砂型制铸造铸件：应用最为广泛，又可分为木模手工造型和金属模机器造型。木模手工造型铸件精度低，加工表面需留较大的加工余量，生产效率低，适用于单件小批生产或大型零件的铸造。金属模机器造型生产效率高，铸件精度也高，但设备费用高，铸造的重量也受限制，适用于大批量生产的中小型铸件。砂型铸造铸件材料不受限制，以铸铁应用最广，铸钢、有色金属铸造也有应用。 2）金属型铸造铸件：将熔融的金属浇注到金属模具中，依靠金属自重充满型腔而获得的铸件。这种铸件比砂型铸件精度高、表面质量和力学性能好，生产效率较高，但需专用的金属型腔模，适用于大批量生产中的尺寸不大的有色金属铸件。 3）离心铸造铸件：将熔融的金属注入高速旋转的铸型内，在离心力作用下，金属液充满型腔而形成的铸件。这种铸件结晶细，金属组织致密，零件的力学性能好，外圆精度及表面质量高，但内孔精度差，需专门的离心浇注机，适用于批量较大的黑色金属和有色金属的旋转体铸件。 4）压力铸造铸件：将熔融的金属，在一定压力作用下，以较高速度注入金属型腔内而获得的铸件。这种铸件精度高，可达IT11～13，表面粗糙度值较小，可达Ra3.2～0.4，铸件的力学性能好，可铸造各种结构复杂的零件，铸件上的各种孔眼、螺纹、文字及花纹图案均可铸出。但需要一套昂贵的设备和型腔模，适用于批量较大的形状复杂、尺寸较小的有色金属铸件。 5）精密铸造铸件：将石蜡通过型腔模压制成与工件一样的蜡制件，再在蜡制件周围粘上特殊砂型，凝固后将其烘干焙烧，蜡被蒸化而放出，留下工件形状的模壳，用来浇注。铸件精度高，表面质量好。一般用来铸造形状复杂的铸钢件，可节省材料，降低成本，是一项先进的毛坯制造工艺。 2.锻件：机械强度要求高的钢制件，一般要用锻件毛坯。锻件有自由锻件、模锻件。 1）自由锻件是在锻锤或压力机上用手工操作而形成的锻件。精度低，加工余量