張國全

（哈爾濱東安發(fā)動機（集團）有限公司 黑龍江哈爾濱 150066）

軸類零件機械加工技術(shù)探究

張國全

（哈爾濱東安發(fā)動機（集團）有限公司 黑龍江哈爾濱 150066）

軸類零件主要用來支承傳動零部件，傳遞扭矩和承受載荷。軸類零件加工是機械加工中經(jīng)常遇到的典型零件加工之一。主要用于支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動件，以傳遞扭矩。隨著世界經(jīng)濟與科技技術(shù)的高速發(fā)展，機械制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也愈發(fā)迅猛，而其中軸類零件加工技術(shù)也得到了很大的提高，為機械零件的生產(chǎn)帶來了許多的便利。

零件；加工；技術(shù)

1 軸類零件加工的技術(shù)要求

1.1 幾何形狀精度和尺寸精度

在工業(yè)產(chǎn)品中，軸類零件適用于一個或多個數(shù)控基床加工零件維護操作中。軸類零件是五金配件中經(jīng)常遇到的典型零件之一。①軸頸的幾何形狀精度（圓度、圓柱度），一般應限制在直徑公差點范圍內(nèi)。對幾何形狀精度要求較高時，可在零件圖上另行規(guī)定其允許的公差。②軸頸是軸類零件的主要表面，它影響軸的回轉(zhuǎn)精度及工作狀態(tài)。軸頸的直徑精度根據(jù)其使用要求通常為IT6～9，精密軸頸可達IT5。

1.2 材料選擇

軸類零件一般常用的材料有45鋼、40Cr合金鋼、軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，還有20CrMoTi、20Mn2B、20Cr等。軸類零件最常用的毛坯是棒料和鍛件，只有一些大型或結(jié)構(gòu)復雜的軸，在質(zhì)量允許時才采用鑄件。由于毛坯經(jīng)過鍛造后，能使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布，可獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強度。

1.3 軸類零件的毛坯

軸類零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類型、設(shè)備條件及結(jié)構(gòu)，選用棒料、鍛件等毛坯形式。對于外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主；而對于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸，常選用鍛件，這樣既節(jié)約材料又減少機械加工的工作量，還可改善機械性能。

1.4 粗基準選擇

有非加工表面，應選非加工表面作為粗基準。對所有表面都需加工的鑄件軸，根據(jù)加工余量最小表面找正。且選擇平整光滑表面，讓開澆口處。選牢固可靠表面為粗基準，同時，粗基準不可重復使用。選擇重要表面為粗基準為保證工件上重要表面的加工余量小而均勻，則應選擇該表面為粗基準。所謂重要表面一般是工件上加工精度以及表面質(zhì)量要求較高的表面，如床身的導軌面，車床主軸箱的主軸孔，都是各自的重要表面。因此，加工床身和主軸箱時，應以導軌面或主軸孔為粗基準。

1.5 表面粗糙度

由于熱處理過程中材料的內(nèi)應力得到釋放，由胡克定律（應力－應變關(guān)系定律）可知必然會發(fā)生變形，軸類零件一般會發(fā)生彎曲變形。為消除故熱處理變形，一般需要再進行半精加工和精加工。另一方面，如果軸的材料是碳鋼或合金鋼，熱處理加熱和冷卻過程中，其表面會形成氧化皮，甚至會有部分氧化皮脫落。所以，熱處理前要留加工余量，以便熱處理后加工達到圖紙規(guī)定的尺寸、表面粗糙度及形位公差要求。支承軸頸的表面粗糙度為0.16～0.63um，配合軸頸為0.63～2.5um。因為機器精密程度、運轉(zhuǎn)速度等因素，致使軸類零件的表面粗糙度的要求也是不同的。

1.6 精基準選擇

采用頂尖孔作為定位基準。這樣，可以實現(xiàn)基準統(tǒng)一，能在一次安裝中加工出各段外圓表面及其端面，可以很好的保證各外圓表面的同軸度以及外圓與端面的垂直度，加工效率高并且所用夾具結(jié)構(gòu)簡單。所以對于實心軸（鍛件或棒料毛坯），粗加工之前，應先打頂尖孔，以后的工序都用頂尖孔定位。要符合基準重合原則，盡可能選設(shè)計基準或裝配基準作為定位基準。符合基準統(tǒng)一原則。盡可能在多數(shù)工序中用同一個定位基準。盡可能使定位基準與測量基準重合。選擇精度高、安裝穩(wěn)定可靠表面為精基準。

2 軸類零件加工的主要工藝要點

2.1 零件圖工藝分析要點

需理解零件結(jié)構(gòu)特點、精度、材質(zhì)、熱處理等技術(shù)要求，且要研究產(chǎn)品裝配圖，部件裝配圖及驗收標準。為保證中心孔精度，工件中心孔也不允許淬硬。為保證工件外圓的磨削精度，熱處理后須安排研磨中心孔的工序，并要求達到較細的表面粗糙度。外圓磨削時，影響工件的圓度主要是由于二頂尖孔的同軸度，及頂尖孔的圓度誤差。制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。

2.2 滲碳件加工工藝路線

滲碳件加工需理解零件結(jié)構(gòu)特點、精度、材質(zhì)、熱處理等技術(shù)要求，且要研究產(chǎn)品裝配圖，部件裝配圖及驗收標準。一般為下料→鍛造→正火→粗加工→半精加工→滲碳→去碳加工（對不需提高硬度部分）→淬火→車螺紋、鉆孔或銑槽→粗磨→低溫時效→半精磨→低溫時效→精磨。

2.3 不同材料加工軸零件

精密氮化鋼軸類零件的加工工藝路線：備料-鍛造-正火（退火）-打頂尖孔-粗車-捌質(zhì)-半精車、精車-低溫時效-粗磨-氮化處理-次要表面加工-精磨-光磨。一般滲碳鋼的軸類零件加工工藝路線：備料-鍛造-正火-打頂尖孔-粗車-半精車、精車-滲碳（或碳氮共滲）-淬火、低溫回火-粗磨-次要表面加工-精磨。一般精度調(diào)質(zhì)鋼的軸類零件加工工藝路線：備料-鍛造-正火（退火）-打頂尖孔-粗車-調(diào)質(zhì)-半精車、精車-表面淬火、回火-粗磨-次要表面加工-精磨。

2.4 常用的定位基準

軸向定位基準通常為軸肩（例如鍵槽的軸向定位基準），或者端面；徑向定位基準通常為軸線（例如偏心軸的徑向定位基準）。定位精基準面中心孔應在粗加工之前加工，在調(diào)質(zhì)之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。調(diào)質(zhì)之后修研中心孔為消除中心孔的熱處理變形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是為提高定位精基準面的精度和減小錐面的表面粗糙度值。擬定傳動軸的工藝過程時，在考慮主要表面加工的同時，還要考慮次要表面的加工。選擇產(chǎn)品圖重要的面（此時是毛坯面）作為粗基準，加工其它的面，以保證下一工序時，重要的面的加工余量均勻、能保留組織細密的表面，位置尺寸容易保證。

3 結(jié)束語

軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及相應的端面所組成。因此，加強軸類零件加工技術(shù)的研究直接關(guān)系到工件質(zhì)量、勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益。

[1]龐 浩.金屬工藝學.浙江：浙江大學出版社，2009，9.

[2]艾興，肖詩綱，主編.《切削用量手冊》.北京：機械工業(yè)出版社，2010，4.

[3]夏鳳芳.數(shù)控機床加工工藝.江西：高等教育出版社，2008，7.

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2016-5-13