传动轴加工工艺的设计

传动轴加工工艺的设计内容摘要：

外圆表面的加工方案可为： 粗车→半精车→磨削。 确定定位基准 包括粗基准与精基准的选择。 粗基准选择 有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。 对所有表面都需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。 且选择平整光滑表面，让开浇口处。 选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。 精基准选择 要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装 配基准作为定位基准。 符合基准统一原则。 尽可能在多数工序中用同一个定位基准。 尽可能使定位基准与测量基准重合。 选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。 合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。 由于该零件的几个主要配合表面 (Q、 P、 N、 M)及轴肩面 (H、 G)对基准轴线 AB均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，所以应选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。 粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。 中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。 但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹 (有时在上工步已车外圆处搭中心架 )，车另一端面，钻中心孔。 如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。 如表 21 不同生产类型下主轴加工定位基准的选择。 江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计） 7 表 21 主轴加工基准选择 工 序 名 称 定 位 基 准 面 大 批 生 产 小 批 生 产 加工顶尖孔 毛坯外圆 划 线 粗车外圆 顶尖孔 顶尖孔 钻深孔 粗车后的支承轴颈 夹一端 ，托另一端 半精车和精车 两端锥堵的顶尖孔 夹一端，顶另一端 粗、精磨外锥 两端锥堵的顶尖孔 两端锥堵的顶尖孔 粗、精磨外国 两端锥堵的顶尖孔 两端锥堵的顶尖孔 粗、精磨难孔 两支承轴颈外表面或靠近两支承轴颈的外圆表面 夹小端，托大端 划分加工阶段 对精度要求较高的零件，其粗、精加工应分开，以保证零件的质量。 该传动轴加工划分为三个阶段：粗车 (粗车外圆、钻中心孔等 )，半精车 (半精车各处外圆、台阶和修研中心孔及次要表面等 )，粗、 精磨 (粗、精磨各处外圆 )。 各阶段划分大致以热处理为界。 顶尖孔的研磨 因热处理、切削力、重力等的影响，常常会损坏顶尖孔的精度，因此在热处理工序之后和磨削加工之前，对顶尖孔要进行研磨，以消除误差。 常用的研磨方法有以下几种。 （ 1）用铸铁顶尖研磨 （ 2）用油石或橡胶轮研磨 （ 3）用硬质合金顶尖刮研 （ 4）用中心孔磨床磨削 工序的确定要按加工顺序进行，应当掌握两个原则： （ 1） 工序中的定位基准面要安排在该工序之前加工。 例如，深孔加工所以安排在外圆表面粗车之后，是为了要有较精确的轴颈作为定位基准面，以保证深孔加工 时壁厚均匀。 （ 2）对各表面的加工要粗、精分开，先粗后精，多次加工，以逐步提高其精度和粗江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计） 8 糙度。 主要表面的精加工应安排在最后。 为了改善金属组织和加工性能而安排的热处理工序，如退火、正火等，一般应安排在机械加工之前。 为了提高零件的机械性能和消除内应力而安排的热处理工序，如调质、时效处理等，一般应安排在粗加工之后，精加工之前。 热处理工序安排 轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。 对于传动轴，正火、调质和表面淬火用得较多。 该轴要求调质处理，并安排在粗车各外圆之后，半精车各外圆之前。 综合上述分析 ，该传动轴的工艺路线如下：下料→车两端面，钻中心孔→粗车各外圆→调质→修研中心孔→半精车各外圆，车槽，倒角→车螺纹→划键槽加工线→铣键槽→修研中心孔→磨削→检验。 加工尺寸和切削用量 车削用量的选择，单件、小批量生产时，可根据加工情况由工人确定；一般可由《机械加工工艺手册》或《切削用量手册》中选取。 传动轴磨削余量可取 ，半精车余量可选用。 加工尺寸可由此而定，见该轴加工工艺卡的工序内容。 工件的装夹方法 粗加工时，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡顶法，尾座顶尖采用弹性顶尖，可以使工件在轴向自由伸长。 但是，由于顶尖弹性的限制，轴向伸长量也受到限制，因而顶紧力不是很大。 在高速、大用量切削时，有使工件脱 离顶尖的危险。 采用卡顶法可避免这种现象的产生。 精车时，采用双顶尖法（此时尾座应采用弹性顶尖）有利于提高精度，其关键是提高中心孔精度。 拟定工艺过程 定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工，在调质之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。 调质之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化皮 ，磨削之前修研中心孔是为提高定位精基准面的精度和减小锥面的表面粗糙度值。 拟定传动轴的工艺过程时，在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工。 在半精加工￠ 52mm、￠44mm 及 M24mm 外圆时，应车到图样规定的尺寸，同时加工出各退刀槽、倒角和螺纹；三个键槽应在半精车后以及磨削之前铣削加工出来，这样可保证铣键槽时有较精确的定位江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计） 9 基准，又可避免在精磨后铣键槽时破坏已精加工的外圆表面。 在拟定工艺过程时，应考虑检验工序的安排、检查项目及检验方法的确定。 工艺规程制订得是否合理，直接影响工件的质量、劳动生产率和经 济效益。 一个零件可以用几种不同的加工方法制造，但在一定的条件下，只有某一种方法是较合理的。 因此，在制订工艺规程时，必须从实际出发，根据设备条件、生产类型等具体情况，尽量采用先进加工方法，制订出合理的工艺规程。 综上所述，所确定的该传动轴加工工艺过程见表 22。 表 22 传动轴机械加工工艺卡 工序号 工序名称 工序内容 定位基准 加工设备 1 锻造 锻造毛坯 2 车钻 1. 三爪卡盘夹持工件，车端面见平，钻中心孔，用尾架顶尖顶住，粗车三个台阶，直径长度均留余量2mm 2. 调头，三爪卡盘夹持工件另一端，车端面 保证 .总长 259，钻中心孔，用尾架顶尖顶住，粗车另外四个台阶，直径长度均留余量 2mm 毛坯￠ 60 外圆 车床 3 热处理 调制处理 HRC2438 4 研修 研修中心孔 车床 江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计） 10 5 半精车 1. 双顶尖装夹。 半精车三个台阶，螺纹大径车到￠ 24，其余两个台阶直径上留余量 ，车槽三个，倒角三个 ，双顶尖装夹，半精车余下的五个台阶，￠ 44 及￠52台阶车到图纸规定的尺寸。 螺纹大径车到￠ 24=8： 1／ 2，其余两个台阶直径上留余量，槽三个，倒角四个 两中心孔 车床 6 车削 双顶尖装夹 ，车一端螺纹 M24 ，调头，双顶尖装夹，车另一端螺纹 M24 两中心孔 车床 7 钳 划键槽及一个止动垫圈槽加工线 两中心孔 车床 8 铣削 划键槽两个及一个止动垫圈槽，键槽深度比图纸规定尺寸多铣 ，作为磨削的余量 两中心孔 键槽铣床或立铣床 9 钳 研修两端中心孔 两中心孔 车床 10 磨削 粗，精磨外圆及轴肩端面至尺寸 两中心孔 外圆磨床 11 检验 按图样技术要求全部检验 江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计） 11 3. 选择设备和加工工序 设备的选择 数控车床，是一种高精度、高效率的自动化机床。 它具有广泛的加工工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹。 具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。 合理选用数控车床，应遵循如下原则： ①确定典型零件的工艺要求、加工工件的批量。 ②满足典型零件的工艺要求 典型零件的工艺要求主要是零件的结构尺寸、加工范围和精度要求。 根据精度要求，即工件的尺寸精度、定位精度和表面粗糙度的要求来选择数控车床的控制精度。 ③根据可靠性来选择 可靠性是提高产品质量和生产效率的保证。 数控机床的可靠性是指机床在规定条件下执行其功能时，长时间稳定运行而不出故障。 即平均无故障时间长，即使出了故障，短时间内能恢复，重新投入使用。 选择结构合理、制造精良，并已批量生产的机床。 本论文根据被加工零件的外形和材料等条件，选用 CK400 数控车床。 确定加工顺序及进给路线 加工顺序的确定按由内到外、由粗到精、由近到远的原则确定，在一次装夹中尽可能加工出较多的工件表面。 结合本零件的结构特征，可先加工内孔各表面，然后加工外轮廓表 面。 由于该零件 为单件小批量生产，走刀路线设计不必考虑最短进给路线或最短空行程路线，外轮廓表面车削走刀路线可沿零件轮廓顺序进行。 刀具选择 对刀具的要求 数控车床能兼作粗、精加工。 为使粗加工能以较大切削深度、较大进给速度地加工，要求粗车刀具强度高、耐用度好。 精车首先是保证加工精度，所以要求刀具的精度高、耐用度好。 为减少换刀时间和方便对刀，应可能多地采用机加工车刀。 数控车床还要求刀片耐用度的一致性好，以便于使用刀具寿命管理功能。 在使用刀具寿命管理时，刀片耐用度的设定 原则是以该批刀片中耐用度最低的刀片作为依据的。 在这种情况下，刀片耐用度的一致性甚至比其平均寿命更重要。 为了表达清楚各工序的内容及要求，其传。