軸類零件機(jī)械加工技術(shù)探究

張國全

（哈爾濱東安發(fā)動機(jī)（集團(tuán)）有限公司 黑龍江哈爾濱 150066）

軸類零件機(jī)械加工技術(shù)探究

張國全

（哈爾濱東安發(fā)動機(jī)（集團(tuán)）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(jī)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(jì)與科技技術(shù)的高速發(fā)展，機(jī)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(jī)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(hù)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(yīng)限制在直徑公差點(diǎn)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(dá)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(fù)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(qiáng)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(jī)械加工的工作量，還可改善機(jī)械性能。

1.4 粗基準(zhǔn)選擇

有非加工表面，應(yīng)選非加工表面作為粗基準(zhǔn)。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(zhǔn)，同時，粗基準(zhǔn)不可重復(fù)使用。選擇重要表面為粗基準(zhǔn)為保證工件上重要表面的加工余量小而均勻，則應(yīng)選擇該表面為粗基準(zhǔn)。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(dǎo)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(yīng)以導(dǎo)軌面或主軸孔為粗基準(zhǔn)。

1.5 表面粗糙度

由于熱處理過程中材料的內(nèi)應(yīng)力得到釋放，由胡克定律（應(yīng)力－應(yīng)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(jìn)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?xí)胁糠盅趸っ撀?。所以，熱處理前要留加工余量，以便熱處理后加工達(dá)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?yàn)闄C(jī)器精密程度、運(yùn)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(zhǔn)選擇

采用頂尖孔作為定位基準(zhǔn)。這樣，可以實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)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(shí)心軸（鍛件或棒料毛坯），粗加工之前，應(yīng)先打頂尖孔，以后的工序都用頂尖孔定位。要符合基準(zhǔn)重合原則，盡可能選設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或裝配基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。盡可能在多數(shù)工序中用同一個定位基準(zhǔn)。盡可能使定位基準(zhǔn)與測量基準(zhǔn)重合。選擇精度高、安裝穩(wěn)定可靠表面為精基準(zhǔn)。

2 軸類零件加工的主要工藝要點(diǎn)

2.1 零件圖工藝分析要點(diǎn)

需理解零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、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(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。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(dá)到較細(xì)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(diǎn)，應(yīng)當(dāng)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(diǎn)、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(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。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(zhǔn)

軸向定位基準(zhǔn)通常為軸肩（例如鍵槽的軸向定位基準(zhǔn)），或者端面；徑向定位基準(zhǔn)通常為軸線（例如偏心軸的徑向定位基準(zhǔn)）。定位精基準(zhǔn)面中心孔應(yīng)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(zhǔn)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(zhǔn)，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(xì)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(yīng)的端面所組成。因此，加強(qiáng)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(jì)效益。

[1]龐 浩.金屬工藝學(xué).浙江：浙江大學(xué)出版社，2009，9.

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

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

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1004-7344（2016）17-0185-01

2016-5-13