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第6章典型零件加工工艺6.1轴类零件的加工6.2箱体类零件的加工6.3圆柱齿轮加工
6.1轴类零件的加工轴类零件的分类、特点及技术要求轴类零件的材料、毛坯及热处理轴类零件的装夹方式轴类零件工艺过程示例(CA6140车床主轴的工艺过程)轴类零件的检验
轴类零件的分类、特点及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,并传递扭矩。按结构形式不同可分为光轴、阶梯轴、空心轴和异形轴(包括曲轴、半轴、凸轮轴、偏心轴、十字轴和花键轴等)四类,如图6-1所示。
根据轴类零件的功用和工作条件,其技术要求如下:(1)尺寸精度;(2)几何形状精度;(3)相互位置精度;(4)表面粗糙度;(5)其他,如热处理、倒角、倒棱及外观修饰等要求。
轴类零件的材料、毛坯及热处理1.轴类零件的材料(1)轴类零件材料轴类零件材料常用45钢,也可选用球墨铸铁;精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn;对高速、重载的轴,选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。(2)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。毛坯加热锻造后可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布,从而获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。
2.轴类零件的热处理锻造毛坯在加工前均需安排正火或退火处理,以使钢材内部晶粒细化、消除锻造应力、降低材料硬度及改善切削加工性能。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。对于精度要求较高的轴,在局部淬火或粗磨之后还需进行低温时效处理。
轴类零件的装夹方式1.采用两中心孔定位装夹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;应尽可能做到基准统一、基准重合、互为基准,并实现一次安装加工多个表面。
2.用外圆表面定位装夹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,一般可采用三爪卡盘、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安装工件。小锥孔时常用堵头;大锥孔时常用带锥堵的拉杆心轴,如图6-2所示。
轴类零件工艺过程示例(CA6140车床主轴的工艺过程)
1.主轴的技术分析由零件简图可知,该主轴呈阶梯状,其上有安装支承轴承、传动件圆柱、圆锥面;安装滑动齿轮的花键;安装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。普通精度等级,材料为45钢,生产类型为大批生产。(1)主轴毛坯选择
(2)主轴各主要部分的作用及技术要求①支承轴颈。②与传动件连接的配合轴颈表面,共有φ80h5、φ89f6、φ90g5三段。③端部锥孔。④轴端部短锥C和端面D对主轴二个支承轴颈A、向圆跳动公差为0.008mm;表面粗糙度Ra为1.25mm,表面也需淬火,是安装卡盘的定位面。⑤螺纹主轴上螺旋面的误差是造成压紧螺母端面跳动的原因之一,在加工主轴螺纹过程中,应控制螺纹表面轴心线与支承轴颈轴心线的同轴度,一般规定不超过φ0.025mm。
从以上分析可以看出,主轴的主要加工表面是两个支承轴颈、锥孔、前端短锥面及其端面、以及装齿轮的各个轴颈等。保证支承轴颈本身的尺寸精度、几何形状精度、两个支承轴颈之间的同轴度、支承轴颈与其它表面的相互位置精度和表面粗糙度,是主轴加工的关键所在。
2.主轴加工定位基准选择为保证各主要表面的相互位置精度,主轴加工选择定位基准应遵循基准重合、基准统一和互为基准等原则,在一次装夹中尽可能加工出较多的表面。
3.主要加工表面加工工序(1)表面的加工工序选择①主要表面加工。主轴外圆表面粗加工(以顶尖孔定位)→外圆表面半精加工(以顶尖孔定位)→钻通孔(以半精加工过的外圆表面定位)→锥孔粗加工(以半精加工过的外圆表面定位,加工后配锥堵)→外圆表面精加工(以锥堵顶尖孔定位)→锥孔精加工(以精加工外圆面定位)。
②非主要表面加工。对主轴来说非主要表面指螺孔、花键、键槽、螺纹等。为提高产品生产率,应在确定主要表面加工顺序后,合理地插入非主要表面的加工工序。
(2)热处理安排主轴热处理安排一般为:毛坯锻造→正火→粗车→调质(预备热处理)→半精车→精车→淬火、回火(最终热处理)→粗磨→精磨。
4.CA6140车床主轴加工工艺过程生产类型为大批生产;材料牌号45号钢;毛坯种类为模锻件。CA6140车床主轴加工工艺过程见表6-1。
轴类零件的检验1.加工中的检验将自动测量装置作为辅助装置安装在机床上,可在加工中进行检验。这种检验方式能在不影响加工的情况下,根据测量结果,
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