制备汽车传动轴中某一零件所有材料及其热处理工艺_汽车传动轴加工工艺
1.汽车传动轴材料
2.汽车传动轴材料传动轴用什么材质
3.轴类零件的加工工艺及技术要求
4.轴类零件的加工工艺制订
圆钢下料--改锻成型--锻后退火--粗车毛坯(单边留量5mm)----调质处理(HB241-286)--精车成型--制齿(插齿、滚齿或铣齿)-渗碳处理(渗层3-5mm)--淬火+回火(HRc50-55),
--或套圈高频表面淬火+回火(HRc50-55)。
汽车传动轴材料
轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。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。
图 轴的种类
a)光轴 b)空心轴 c)半轴 d)阶梯轴 e)花键轴 f)十字轴 g)偏心轴
h)曲轴 i) 凸轮轴
1 轴类零件的功用、结构特点
轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。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。它主要用来支承传动零部件,传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件,其长度大于直径,一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同,轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。
轴的长径比小于5的称为短轴,大于20的称为细长轴,大多数轴介于两者之间。
1.1轴类零件的毛坯和材料
1.1.1轴类零件的毛坯
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。
根据生产规模的不同,毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻,大批大量生产时采用模锻。
1.1.2轴类零件的材料
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20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。
45钢是轴类零件的常用材料,它价格便宜经过调质(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45~52HRC。
40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件,这类钢经调质和淬火后,具有较好的综合机械性能。
轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn,经调质和表面高频淬火后,表面硬度可达50~58HRC,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。
精密机床的主轴(例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴)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,而且能保持较软的芯部,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。
2 轴类零件一般加工要求及方法
2.1 轴类零件加工工艺规程注意点
在学校机械加工实习课中,轴类零件的加工是学生练习车削技能的最基本也最重要的项目,但学生最后完工工件的质量总是很不理想,经过分析主要是学生对轴类零件的工艺分析工艺规程制订不够合理。
轴类零件中工艺规程的制订,直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。一零件可以有几种不同的加工方法,但只有某一种较合理,在制订机械加工工艺规程中,须注意以下几点。
1.零件图工艺分析中,需理解零件结构特点、精度、材质、热处理等技术要求,且要研究产品装配图,部件装配图及验收标准。
2.渗碳件加工工艺路线一般为:下料→锻造→正火→粗加工→半精加工→渗碳→去碳加工(对不需提高硬度部分)→淬火→车螺纹、钻孔或铣槽→粗磨→低温时效→半精磨→低温时效→精磨。
3.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。
4.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。
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。
2.2 轴类零件加工的技术要求
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,通常为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。
2.3 轴类零件的热处理
1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。
2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。
3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。
4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。
2.4 典型轴类零件加工工艺改进的方法
对于7级精度、表面粗糙度Ra0.8~0.4μm的一般传动轴,其工艺路线是:正火-车端面钻中心孔-粗车各表面-精车各表面-铣花键、键槽-热处理-修研中心孔-粗磨外圆-精磨外圆-检验。
由于细长轴刚性很差,在加工中极易变形,对加工精度和加工质量影响很大。为此,生产中常采用下列措施予以解决。
2.4.1 改进工件的装夹方法
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。采用卡拉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。
2.4.2采用跟刀架
跟刀架是车削细长轴极其重要的附件。采用跟刀架能抵消加工时径向切削分力的影响,从而减少切削振动和工件变形,但必须注意仔细调整,使跟刀架的中心与机床顶尖中心保持一致。
2.4.3采用反向进给
车削细长轴时,常使车刀向尾座方向作进给运动(此时应安装卡拉工具),这样刀具施加于工件上的进给力方向朝向尾座,因而有使工件产生轴向伸长的趋势,而卡拉工具大大减少了由于工件伸长造成的弯曲变形。
2.4.4采用车削细长轴的车刀
车削细长轴的车刀一般前角和主偏角较大,以使切削轻快,减小径向振动和弯曲变形。粗加工用车刀在前刀面上开有断屑槽,使断屑容易。精车用刀常有一定的负刃倾角,使切屑流向待加工面。
3 典型轴类零件的加工工艺
轴类零件是常见的典型零件之一。按轴类零件结构形式不同,一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类;或分为实心轴、空心轴等。它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件,以传递转矩或运动。
台阶轴的加工工艺较为典型,反映了轴类零件加工的大部分内容与基本规律。下面就以减速箱中的传动轴为例,介绍一般台阶轴的加工工艺。
3.1零件图样分析
3.1 传动轴
3.1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3.1)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予保证。因此,该传动轴的关键工序是轴颈M、N和外圆P、Q的加工。
3.2确定毛坯
该传动轴材料为45钢,因其属于一般传动轴,故选45钢可满足其要求。
本例传动轴属于中、小传动轴,并且各外圆直径尺寸相差不大,故选择¢60mm的热轧圆钢作毛坯。
3.3确定主要表面的加工方法
传动轴大都是回转表面,主要采用车削与外圆磨削成形。由于该传动轴的主要表面M、N、P、Q的公差等级(IT6)较高,表面粗糙度Ra值(Ra=0.8 um)较小,故车削后还需磨削。外圆表面的加工方案可为:
粗车→半精车→磨削。
3.4确定定位基准
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。由于该传动轴的几个主要配合表面(Q、P、N、M)及轴肩面(H、G)对基准轴线A-B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。
3.5划分阶段
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。
3.6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,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。
3.7加工尺寸和切削用量
传动轴磨削余量可取0.5mm,半精车余量可选用1.5mm。加工尺寸可由此而定,见该轴加工工艺卡的工序内容。
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。
3.8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
汽车传动轴材料传动轴用什么材质
汽车传动轴是其中的一个部件,可以说是传递动力的装置。传动轴的作用是将变速箱的动力传递给驱动轮,使汽车能正常前进或后退。如果损坏,会有快速加速或向杀伤方向的噪音。高速行驶也会影响方向盘晃动等。接下来我们就和本站的车编一起看看汽车传动轴的材质吧。
汽车传动轴材料&mdash&mdash简介
轴类零件常用的材料包括35、45和50高质量碳钢,其中45钢使用最广泛。普通碳钢如Q235和Q255也可用于临界载荷较小或较小的轴。合金钢可用于高应力、有限的轴向尺寸和重量或一些特殊要求。例如,40Cr合金钢可用于中等精度、高转速的工作场所,这种材料经调质处理后具有良好的综合力学性能。Cr15、65Mn等合金钢可用于高精度和恶劣的工作条件。经过调质和表面淬火后,这些材料的耐磨性和疲劳强度基本良好。对于高速重载工作的轴类零件,使用20Cr、20CrMnTi、20Mn2B或38CrMoA1A渗碳钢等低碳钢。这些钢经过渗碳、淬火或渗氮后,不仅表面硬度高,而且芯部强度也大大提高,因此具有良好的耐磨性、冲击韧性和疲劳强度。球墨铸铁和高强度铸铁具有良好的铸造性能和减振性能,常用于制造形状和结构复杂的轴。尤其是中国开发的稀土&mdash&mdash镁球墨铸铁具有良好的冲击韧性、减摩性、吸振性、对应力集中的敏感性低等优点,已被用于制造汽车、拖拉机、机床等重要轴类零件。
汽车传动轴材料&mdash&mdash形式
汽车传动轴由轴管、伸缩套和万向节组成。伸缩套可以自动调节变速箱与驱动桥之间距离的变化。万向节保证了变速箱输出轴与驱动桥输入轴夹角的变化,实现了两轴的恒角速度传动。大多数万向节十字轴、十字轴承和法兰叉等。泰尔系列重卡使用的传动轴万向节采用滚子十字轴轴承,短而粗的十字轴可以传递较大的扭矩。轴承的端面上装有蝶形弹簧,用于压紧滚轮。横轴端面增加了带螺旋槽的强化尼龙垫片,在传递大夹角或大扭矩的动力时,可以避免烧结。
汽车传动轴的法兰花键轴外增加了一个管状的密封保护套,保护套末端设置了两个聚氨酯橡胶油封,通过发展变化,在伸缩套内形成了一个完全密封的空室,使伸缩花键轴不受外界灰尘的侵蚀,防尘防锈。因此,在安装配置时,花键轴和套筒一次涂抹润滑脂,完全可以满足使用要求,无需再加装润滑脂配件进行润滑,从而缩短了维护内容。
汽车传动轴材料&mdash&mdash汽车传动轴的结构特点
根据汽车的不同驱动形式选择不同类型的传动轴,4&次;2.驱动式汽车只有一个主传动轴,6倍;4.汽车的驱动类型包括中间传动轴、主传动轴、中间传动轴和后轮轴传动轴,6倍;6.驱动型汽车不仅有中间传动轴、主传动轴、中间传动轴和后轮轴传动轴,还有前轴驱动传动轴。长轴距汽车的中间传动轴大多装有传动轴中间支架,由支撑架、轴承和橡胶支架组成。
汽车传动轴的材料种类很多。我没想到会这样。经常检查传动轴吊架的紧固情况,支撑橡胶是否损坏,传动轴的连接位置是否提升,传动轴是否变形。万向节十字轴轴承应始终加注润滑脂,热天应加注3号锂基润滑脂,冬季应加注2号锂基润滑脂。希望边肖汽车分享的关于汽车传动轴材料的信息能解决问题,让朋友们更了解。
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轴类零件的加工工艺及技术要求
无锡多润德钢管有限公司 (我来答);? 合金精密钢管.无缝合金管.小口径合金管.?除了之前提到的材料,还有许多其他材料可以用于制造合金管,以下是其中一些:
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1. 不锈钢:不锈钢是一种具有高耐腐蚀性和高强度的金属材料,被广泛应用于制造合金管。不锈钢合金管具有优异的耐腐蚀性和良好的成形加工性能,适用于各种复杂的环境条件。?
2. 耐蚀合金:耐蚀合金是一种具有优异耐腐蚀性能的合金材料,能够在高温、高压、强腐蚀等恶劣环境下长期使用。耐蚀合金管具有高的强度和耐蚀性,广泛应用于石油、化工、海洋工程等领域。
3. 钛及钛合金:钛及钛合金是一种轻质、高强度的金属材料,具有优异的耐腐蚀性能和良好的加工性能。钛合金管在化学工业、石油化工、海洋工程等领域得到广泛应用。
4. 镍及镍合金:镍及镍合金是一种具有高强度和良好耐腐蚀性的金属材料,被用于制造各种合金管。镍合金管具有良好的耐蚀性和高温性能,适用于各种复杂的环境条件。
5. 锆及锆合金:锆及锆合金是一种高强度、高耐蚀性的金属材料,被用于制造各种合金管。锆合金管具有良好的耐蚀性和高温性能,广泛应用于核工业、石油化工等领域。? 综上所述,除了之前提到的材料,还有许多其他材料可以用于制造合金管,如不锈钢、耐蚀合金、钛及钛合金、镍及镍合金、锆及锆合金等。这些材料具有不同的物理和化学性质,适用于不同的领域和环境条件。在选择制造合金管的材料时,需要根据实际需求和使用环境进行综合考虑,选择合适的材料以保证其长期稳定的使用性能和寿命。
轴类零件的加工工艺制订
轴类零件是在机器中用来支承齿轮、带轮等传动部件,了解其加工工艺和技术要求对机械设计有很大的帮助。下面由我向你推荐轴类零件的加工工艺及技术要求,希望你满意。
轴类零件的加工工艺
1.零件图样分析
图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予保证。因此,该传动轴的关键工序是轴颈M、N和外圆P、Q的加工。
2.确定毛坯
该传动轴材料为45钢,因其属于一般传动轴,故选45钢可满足其要求。
本例传动轴属于中、小传动轴,并且各外圆直径尺寸相差不大,故选择¢60mm的热轧圆钢作毛坯。
3.确定主要表面的加工方法
传动轴大都是回转表面,主要采用车削与外圆磨削成形。由于该传动轴的主要表面M、N、P、Q的公差等级(IT6)较高,表面粗糙度Ra值(Ra=0.8 um)较小,故车削后还需磨削。外圆表面的加工方案可为:
粗车?半精车?磨削。
4.确定定位基准
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。由于该传动轴的几个主要配合表面(Q、P、N、M)及轴肩面(H、G)对基准轴线A-B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。
5.划分阶段
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。
6.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,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。
7.加工尺寸和切削用量
传动轴磨削余量可取0.5mm,半精车余量可选用1.5mm。加工尺寸可由此而定,见该轴加工工艺卡的工序内容。
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。
8.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。
轴类零件的技术要求
(一)尺寸精度
起支承作用的轴颈为了确定轴的位置,通常对其尺寸精度要求较高(IT5~IT7)。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低(IT6~IT9)。
(二)几何形状精度
轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等,一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面,应在图纸上标注其允许偏差。
(三)相互位置精度
轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求,否则会影响传动件(齿轮等)的传动精度,并产生噪声。普通精度的轴,其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01~0.03mm,高精度轴(如主轴)通常为0.001~0.005mm。
(四)表面粗糙度
一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5~0.63?m,与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63~0.16?m。
轴类零件的简介
轴类零件是常见的典型零件之一。按轴类零件结构形式不同,一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类;或分为实心轴、空心轴等。
它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件,以传递转矩或运动。
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轴类零件的加工工艺制订
轴类零件是机器中的常见零件,也是重要零件,其主要功用是用于支承传动零部件(如齿轮、带轮等),并传递扭矩。轴的基本结构是由回转体组成,其主要加工表面有内、外圆柱面、圆锥面,螺纹,花键,横向孔,沟槽等。
轴类零件的技术要求主要有以下几个方面:
(l)直径精度和几何形状精度 轴上支承轴颈和配合轴颈是轴的重要表面,其直径精度通常为IT5?IT9级,形状精度(圆度、圆柱度)控制在直径公差之内,形状精度要求较高时,应在零件图样上另行规定其允许的公差。
(2)相互位置精度 轴类零件中的配合轴颈(装配传动件的轴颈)对于支承轴颈的同轴度是其相互位置精度的普遍要求。普通精度的轴,配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动一般为0.01?0.03mm,高精度轴为0.001?0 . 005mm。此外,相互位置精度还有内外圆柱面间的同轴度,轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。
(3)表面粗糙度 根据机器精密程度的高低,运转速度的大小,轴类零件表面粗糙度要求也不相同。支承轴颈的表面粗糙度Ra值一般为0.16?0. 63?m,配合轴颈Ra值为0.63?2.5?m。
各类机床主轴是一种典型的轴类零件,图1-1所示为车床主轴简图。下面以该车床主轴加工为例,分析轴类零件的工艺过程。
A. 主轴的主要技术要求分析
1.支承轴颈的技术要求 一般轴类零件的装配基准是支承轴颈,轴上的各精密表面也均以其支承轴颈为设计基准,因此轴件上支承轴颈的精度最为重要,它的精度将直接影响轴的回转精度。由图4-1见本主轴有三处支承轴颈表面,(前后带锥度的A、B面为主要支承,中间为辅助支承)其圆度和同轴度(用跳动指标限制)均有较高的精度要求。
2.螺纹的技术要求 主轴螺纹用于装配螺母,该螺母是调整安装在轴颈上的滚动轴承间隙用的,如果螺母端面相对于轴颈轴线倾斜,会使轴承内圈因受力而倾斜,轴承内圈歪斜将影响主轴的回转精度。所以主轴螺纹的牙形要正,与螺母的间隙要小。必须控制螺母端面的跳动,使其在调整轴承间隙的微量移动中,对轴承内圈的压力方向正。
3.前端锥孔的技术要求 主轴锥孔是用于安装顶尖或工具的莫氏锥炳,锥孔的轴线必须与支承轴颈的轴线同轴,否则影响顶尖或工具锥炳的安装精度,加工时使工件产生定位误差。
4.前端短圆锥和端面的技术要求 主轴的前端圆锥和端面是安装卡盘的定位面,为保证安装卡盘的定位精度其圆锥面必须与轴颈同轴,端面必须与主轴的回转轴线垂直。
5.其它配合表面的技术要求 如对轴上与齿轮装配表面的技术要求是:对A、B轴颈连线的圆跳动公差为0.015mm,以保证齿轮传动的平稳性,减少噪音。
上述的(1)、(2)项技术要求影响主轴的回转精度,而(3)、(4)项技术要求影响主轴作为装配基准时的定位精度,而第(5)项技术要求影响工作噪音,这些表面的技术要求是主轴加工的关键技术问题。
综上所述,对轴类零件,可以从回转精度、定位精度、工作噪音这三个方面分析其技术要求。
B. 主轴的材料、毛坯和热处理
1.主轴材料和热处理的选择。一般轴类零件常用材料为45钢,并根据需要进行正火、退火、调质、淬火等热处理以获得一定的强度、硬度、韧性和耐磨性。
对于中等精度而转速较高的轴类零件,可选用40Cr等牌号的合金结构钢,这类钢经调质和表面淬火处理,使其淬火层硬度均匀且具有较高的综合力学性能。精度较高的轴还可使用轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn,它们经调质和局部淬火后,具有更高的耐磨性和耐疲劳性。
在高速重载条件下工作的轴,可以选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等渗碳钢,经渗碳淬火后,表面具有很高的硬度,而心部强度和冲击韧性好。
在实际应用中可以根据轴的'用途选用其材料。如车床主轴属一般轴类零件,材料选用45钢,预备热处理采用正火和调质,最后热处理采用局部高频淬火。
2.主轴的毛坯。轴类毛坯一般使用锻件和圆钢,结构复杂的轴件(如曲轴)可使用铸件。光轴和直径相差不大的阶梯轴一般以圆钢为主。外圆直径相差较大的阶梯轴或重要的轴宜选用锻件毛坯,此时采用锻件毛坯可减少切削加工量,又可以改善材料的力学性能。主轴属于重要的且直径相差大的零件,所以通常采用锻件毛坯。
C. 主轴加工的工艺过程
一般轴类零件加工简要的典型工艺路线是:毛坯及其热处理?轴件预加工?车削外圆?铣键槽等?最终热处理?磨削。
某厂生产的车床主轴如图4-1所示,其生产类型为大批生产;材料为45钢;毛坯为模锻件。该主轴的加工工艺路线如表4-1。
D.主轴加工工艺过程分析
1.定位基准的选择
在一般轴类零件加工中,最常用的定位基准是两端中心孔。因为轴上各表面的设计基准一般都是轴的中心线,所以用中心孔定位符合基准重合原则。同时以中心孔定位可以加工多处外圆和端面,便于在不同的工序中都使用中心孔定位,这也符合基准统一原则。
当加工表面位于轴线上时,就不能用中心孔定位,此时宜用外圆定位,例如表4-1中的第10序钻主轴上的通孔,就是采用以外圆定位方法,轴的一端用卡盘夹外圆,另一端用中心架架外圆,即夹一头,架一头。作为定位基准的外圆面应为设计基准的支承轴颈,以符合基准重合原则。如上述工艺过程中的17和23序所用的定位面。
此外,粗加工外圆时为提高工件的刚度,采取用三爪卡盘夹一端(外圆),用顶尖顶一端(中心孔)的定位方式,如上述工艺过程的6、8、9序中所用的定位方式。
由于主轴轴线上有通孔,在钻通孔后(第10序)原中心孔就不存在了,为仍能够用中心孔定位,一般常用的方法是采用锥堵或锥套心轴,即在主轴的后端加工一个1:20锥度的工艺锥孔,在前端莫氏锥孔和后端工艺锥孔中配装带有中心孔的锥堵,如图4-2a所示,这样锥堵上的中心孔就可作为工件的中心孔使用了。使用时在工序之间不许卸换锥堵,因为锥堵的再次安装会引起定位误差。当主轴锥孔的锥度较大时,可用锥套心轴,如图4-2b所示。
为了保证以支承轴颈为基准的前锥孔跳动公差(控制二者的同轴度),采用互为基准的原则选择精基准,即第11、12序以外圆为基准定位车加工锥孔(配装锥堵),第16序以中心孔(通过锥堵)为基准定位粗磨外圆;第17序再一次以支承轴颈附近的外圆为基准定位磨前锥孔(配装锥堵),第21、22序,再一次以中心孔(通过锥堵)为基准定位磨外圆和支承轴颈;最后在第23序又是以轴颈为基准定位磨前锥孔。这样在前锥孔与支承轴颈之间反复转换基准,加工对方表面,提高相互位置精度(同轴度)。
2.划分加工阶段
主轴的加工工艺过程可划分为三个阶段:调质前的工序为粗加工阶段;调质后至表面淬火前的工序为半精加工阶段;表面淬火后的工序为精加工阶段。表面淬火后首先磨锥孔,重新配装锥堵,以消除淬火变形对精基准的影响,通过精修基准,为精加工做好定位基准的准备。
3.热处理工序的安排
45钢经锻造后需要正火处理,以消除锻造产生的应力,改善切削性能。粗加工阶段完成后安排调质处理,一是可以提高材料的力学性能,二是作为表面淬火的预备热处理,为表面淬火准备了良好的金相组织,确保表面淬火的质量。对于主轴上的支承轴颈、莫氏锥孔、前短圆锥和端面,这些重要且在工作中经常摩擦的表面,为提高其耐磨性均需表面淬火处理,表面淬火安排在精加工前进行,以通过精加工去除淬火过程中产生的氧化皮,修正淬火变形。
4.安排加工顺序的几个问题
1) 深孔加工应安排在调质后进行 钻主轴上的通孔虽然属粗加工工序,但却宜安排在调质后进行。因为主轴经调质后径向变形大,如先加工深孔后调质处理,会使深孔变形,而得不到修正(除非增加工序),安排调质处理后钻深孔,就避免了热处理变形对孔的形状的影响。
2) 外圆表面的加工顺序 对轴上的各阶梯外圆表面,应先加工大直径的外圆,后加工小直径外圆,避免加工初始就降低工件刚度。
3) 铣花键和键槽等次要表面的加工安排在精车外圆之后,否则在精车外圆时产生断续切削,影响车削精度,也易损坏刀具。主轴上的螺纹要求精度高,为保证与之配装的螺母的端面跳动公差,要求螺纹与螺母成对配车,加工后不许将螺母卸下,以避免弄混。所以车螺纹应安排在表面淬火后进行。
4) 数控车削加工 数控机床的柔性好,加工适应性强,适用于中、小批生产。本主轴加工虽然属于大批生产,但是为便于产品的更新换代,提高时生产效率,保证加工精度的稳定性,在主轴工艺过程中的第15序也可采用数控机床加工,在数控加工工序中,自动的车削各阶梯外圆并自动换刀切槽,采用工序集中方式加工,既提高了加工精度,又保证了生产的高效率。由于是自动化加工,排除了人为错误的干扰,确保加工质量的稳定性。取得了良好的经济效益。同时采用数控加工设备为生产的现代化提供了基础。在大批生产时,一些关键工序也可以采用数控机床加工。 ;
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