輸出軸的加工工序分析

許曉明

摘 要：輸出軸作為一種重要的動(dòng)力輸出零件，在生產(chǎn)生活中有著非常廣泛的用途。由于輸出軸在生產(chǎn)中起著傳遞動(dòng)力及轉(zhuǎn)矩的作用，并且通過(guò)其實(shí)現(xiàn)了回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此，輸出軸就務(wù)必要具備較高的綜合性能才能夠滿足它在生產(chǎn)中的動(dòng)力輸出需求。文章在分析、了解了輸出軸零件的作用及性能之后，對(duì)其加工工序進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：輸出軸；沖擊載荷；抗扭強(qiáng)度；切削用量

中圖分類(lèi)號(hào)：THl62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）14-0080-02

1 輸出軸的作用性能

輸出軸較為廣泛的應(yīng)用于我們的生產(chǎn)生活之中，作為重要的動(dòng)力輸出零件，它主要是裝設(shè)在動(dòng)力輸出系統(tǒng)當(dāng)中。由于輸出軸的作用是傳遞動(dòng)力，這就要求它本身要具有一定的承受沖擊載荷的能力，除此之外還需要有較大的扭矩。要滿足輸出軸的這些機(jī)械性能要求，零件在進(jìn)行表面熱處理過(guò)程中就必須賦予其較高的耐磨性和足夠抗扭強(qiáng)度。

2 輸出軸工藝分析

我們以一種典型的輸出軸為例來(lái)介紹一下該零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工藝。該輸出軸的外圓柱面直徑分別為φ55、φ60（φ55，φ60 的外圓的徑向跳動(dòng)量<0.04 mm）、φ65、φ75、φ176，內(nèi)圓柱面直徑分別為φ50、φ80（φ80的跳動(dòng)量<0.04 mm）、φ104，其中16的鍵槽一個(gè)（鍵槽對(duì)φ55外圓的對(duì)稱(chēng)度為0.08 mm），φ20的孔10個(gè)（φ20孔的軸線的跳動(dòng)量<0.05 mm）。由此可以看出此輸出軸的結(jié)構(gòu)是一種簡(jiǎn)單的階梯軸類(lèi)零件。由于輸出軸零件的作用需求，要求其在耐磨性和抗扭強(qiáng)度上具有較高的品質(zhì)，我們?cè)谶M(jìn)行熱處理工藝過(guò)程中需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，選擇硬度為250 HBS。在輸出軸零件的表面粗糙度的選擇上，我們選擇外圓、內(nèi)圓的表面粗糙度分別為Ra1.25 um，Ra2.5 um，其余均選擇Ra20 um。滿足這樣較高的表面粗糙度要求才可以保證其在動(dòng)力輸出時(shí)的速度要求以及形位精度。

3 毛胚材料的確定

在生產(chǎn)中，經(jīng)常運(yùn)用的毛坯材料有型材、鍛造、鑄造等。考慮到輸出軸要具有較強(qiáng)的沖擊載荷承受能力以及較大的扭矩。因此，我們?cè)诿鞑牧系倪x擇上就應(yīng)該選用韌性和剛性較大的材料。在此，我們選用鍛件作為輸出軸的毛坯材料。除此之外，還要從生產(chǎn)材料的經(jīng)濟(jì)性方面進(jìn)行考慮選擇。

4 工藝路線的確定

4.1 基準(zhǔn)的選擇以及各表面加工方法的確定

基準(zhǔn)有粗、精兩類(lèi)，為了保證軸類(lèi)零件的精度要求，我們將外圓設(shè)定為粗基準(zhǔn)面。利用三爪卡盤(pán)及自動(dòng)找正的原理對(duì)輸出軸毛坯零件進(jìn)行夾緊，之后進(jìn)行對(duì)外圓以及端面、中心孔的加工。在進(jìn)行完這道工序之后，我們將按照上一工序中所加工的外圓作為新的基準(zhǔn)面，來(lái)進(jìn)行中心孔的加工以及另外一個(gè)端面的加工。在加工過(guò)程中務(wù)必要使得兩個(gè)中心孔在同一直線上。

精度對(duì)于輸出軸零件來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)非常重要的性能指標(biāo)，這就需要在加工過(guò)程中對(duì)精基準(zhǔn)進(jìn)行準(zhǔn)確的選擇。在此，我們?cè)O(shè)定兩端的中心孔為精基準(zhǔn)，之后進(jìn)行對(duì)外圓的精加工過(guò)程。在完成外圓的精加工之后，再以外圓作為精基準(zhǔn)來(lái)對(duì)內(nèi)圓進(jìn)行加工。以下是各表面加工方法的選擇確定：φ176外圓、左端面、右端面：粗車(chē)；φ55外圓、φ60外圓、φ65外圓、φ75外圓：粗車(chē)—精車(chē)；φ50內(nèi)圓：粗銑；φ104內(nèi)圓：車(chē)孔；φ80內(nèi)圓：車(chē)孔-鉸孔；φ20孔：鉆孔-鉸孔；鍵槽：粗銑-精銑。

4.2 工序分散和集中考慮

工序集中一般都具有較高的生產(chǎn)效率，在生產(chǎn)過(guò)程中大都采用各種機(jī)床來(lái)進(jìn)行加工，因此也就降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，勞動(dòng)力也相應(yīng)的減少。由于工序集中具有工序少的特點(diǎn)，因此，工件在加工過(guò)程中需要安裝的次數(shù)就少，這就確保了表面間的位置精度。工序集中雖然工序較少，但是每道工序的工作內(nèi)容并不少，生產(chǎn)準(zhǔn)備期間的作業(yè)量較大，而且其設(shè)備的結(jié)構(gòu)大都較為復(fù)雜，這就使得維修難度增大。

工序分散一般來(lái)說(shuō)采用的生產(chǎn)設(shè)備以及相應(yīng)的加工工藝都較為容易，無(wú)需要求員工具有很高的技術(shù)水平，在產(chǎn)品的變換上很易于適應(yīng)及調(diào)整。由于工序分散的工序較多，因此，才工序分散的工藝過(guò)程中設(shè)備以及相應(yīng)的工藝裝備就多，需要的人工數(shù)量就大。

我們?cè)谶x擇工序分散以及集中的程度上面，主要是參照其生產(chǎn)的規(guī)模而定。通常，在大批量的生產(chǎn)情況下，我們采用工序分散。在小批量的生產(chǎn)情況下，我們采用工序集中。綜上所述再結(jié)合零件本身，在此我們選用工序分散。

4.3 零件的加工順序以及相應(yīng)設(shè)備的選擇

在生產(chǎn)過(guò)程中，我們首先需要對(duì)輸出軸零件毛坯進(jìn)行退火熱處理，用來(lái)消除內(nèi)應(yīng)力。再利用普通車(chē)床對(duì)各外圓和左端面進(jìn)行粗車(chē)加工，對(duì)右端面、φ176外圓以及中心孔進(jìn)行粗、精車(chē)加工。之后再利用數(shù)控車(chē)床對(duì)各圓柱面進(jìn)行粗、精車(chē)加工，對(duì)左端各外圓進(jìn)行精車(chē)加工，再鉆出φ45的孔，車(chē)φ50、φ80、φ104，鉸φ80孔。最后再利用數(shù)控銑床鉆φ20、φ8孔、鉸孔，再銑鍵槽。

以上工序中我們應(yīng)用到普通車(chē)床、數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床三種車(chē)床。在普通車(chē)床的選擇中，我們選擇CS6140型普通車(chē)床。其床身及床鞍的最大回轉(zhuǎn)直徑分別為Φ400 mm和Φ220 mm。主軸的通孔直徑以及最大工件長(zhǎng)度分別為Φ52 mm和1 000 mm。對(duì)于數(shù)控車(chē)床的選擇，我們選用的是CAK6136 V/750型數(shù)控車(chē)床。其床身及滑板最大回轉(zhuǎn)直徑分別為ф360 mm和ф180 mm。主軸的通孔直徑以及最大加工長(zhǎng)度分別為ф53 mm和650 mm。數(shù)控銑床的選擇，我們選用的是XK713型數(shù)控銑床。其X軸行程、Y軸行程以及Z軸行程分別為600 mm、320 mm和450 mm。槽數(shù)/槽寬/間距為3/14/80 mm。工作臺(tái)面到主軸端面之間的距離為100～550 mm。

5 走刀路線以及工序尺寸及公差的確定

走刀路線的合理性在軸類(lèi)零件的工藝加工過(guò)程中具有非一般的重要性。它直接影響到輸出軸零件表面的質(zhì)量以及加工的精度。在編程和加工的效率方面也有著較大的影響。因此，我們?cè)谧叩堵肪€的確定上，一定要以提高工作效率為基礎(chǔ)，使得走刀路線盡可能的短，走刀的空行次數(shù)盡可能的少。

在機(jī)械加工過(guò)程中，尺寸及公差的確定也是非常重要的一個(gè)步驟。此輸出軸零件經(jīng)過(guò)查表得出各部位的加工余量及公差等級(jí)。其中φ176外圓的粗車(chē)余量及公差等級(jí)為5和IT12；φ65外圓以及φ75外圓的粗車(chē)余量及公差等級(jí)為5和IT12，精車(chē)余量及公差等級(jí)為1和IT6；φ55外圓的粗車(chē)余量及公差等級(jí)為15和IT12，精車(chē)余量及公差等級(jí)為1和IT6；φ60外圓的粗車(chē)余量及公差等級(jí)為12和IT12，精車(chē)余量及公差等級(jí)為1和IT6。

6 刀具的選擇

在刀具的選用過(guò)程中，我們應(yīng)該根據(jù)所加工的零件的各種性能、不同的加工階段以及零件加工區(qū)域的特點(diǎn)等來(lái)選擇合適的刀具。這一選擇過(guò)程對(duì)于零件的數(shù)控加工過(guò)程、機(jī)床的工作效率以及所加工零件的加工質(zhì)量方面都有著重要的影響。我們根據(jù)此輸出軸的材料要求，選用硬質(zhì)合金刀。其中在對(duì)外圓進(jìn)行粗車(chē)、精車(chē)過(guò)程時(shí)分別選用

01 90 ？觷外圓車(chē)刀以及02 70 ？觷外圓車(chē)刀。在端面的加工過(guò)程中選用03 90 ？觷端面車(chē)刀。內(nèi)圓的加工選用的是06 90 ？觷內(nèi)孔刀。鍵槽的加工選用07 3.0×13鍵槽銑刀3.0×13。打孔時(shí)的鉆頭選用的是04、05 φ18、φ45高速鋼鉆。

7 切削用量的選擇

切削用量的選擇及制定是要利用已經(jīng)給定的刀具的切削性能和機(jī)床性能以及確定好的幾何角度來(lái)確定出相對(duì)合理的進(jìn)給量以及背吃刀量。擁有了合理的切削用量就可以相應(yīng)的提高生產(chǎn)率以及降低加工成本，并且保證加工質(zhì)量不受影響。在此輸出軸零件中，各外圓的粗背吃刀量為3.0，精車(chē)吃刀量0.5，進(jìn)給量為1.2 mm/r。端面的進(jìn)給量為0.5 mm/r。鍵槽的粗背吃刀量為5，精車(chē)吃刀量為2，進(jìn)給量為0.1 mm/r。鉸孔的精車(chē)吃刀量為0.1。

8 結(jié) 語(yǔ)

輸出軸零件是一個(gè)常見(jiàn)的用來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩及動(dòng)力、承受載荷以及支撐傳動(dòng)的部件。在實(shí)際的生產(chǎn)加工中，通常是在保證其質(zhì)量以及加工要求的基礎(chǔ)之上更多的考慮加工的高效性以及經(jīng)濟(jì)性。這就需要我們熟練的掌握加工工藝并合理的選擇確定加工工藝以贏得更佳的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱炎釗，陳方紅.減速器輸出軸的加工工藝[J].金屬加工（冷加工），2012，（21）.