探討螺紋短軸零件機械加工工藝設(shè)計

宋玲

摘要：借助于科技的不斷發(fā)展，我國在機械制造業(yè)領(lǐng)域獲得了快速的發(fā)展，具體表現(xiàn)在零件加工工藝的日益成熟，各種耐磨、可承受較大彎曲應(yīng)力的優(yōu)質(zhì)零件正廣泛應(yīng)用于機床和拖拉機等機械變速箱領(lǐng)域。零件制造工藝雖然不復(fù)雜，但其制造過程涉及多個方面，尤其是螺紋短軸零件加工工藝更具代表性。本文試圖分析螺紋軸類零件的定義，探討螺紋軸類零件加工工藝過程及應(yīng)用。

Abstract： With the continuous development of science and technology， China has achieved rapid development in the field of machinery manufacturing industry， which is manifested in the increasingly mature parts processing technology. All kinds of wear-resistant， high quality parts that can withstand greater bending stress are widely used in machine tools and tractors and other mechanical transmission fields. Although the manufacturing process of parts is not complicated， the manufacturing process involves many aspects， especially the processing technology of screw stub shaft parts is more representative. This paper tries to analyze the definition of screw shaft parts and discuss the processing process and application of screw shaft parts.

關(guān)鍵詞：螺紋短軸;零件;機械加工

Key words： screw stub shaft;parts;mechanical processing

中圖分類號：TP241? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）06-0087-02

1? 螺紋的定義

螺紋，顧名思義，是指螺旋線形的突起部分，在目前機械制造領(lǐng)域，一般存在于一些圓柱體或者圓錐體表面，因此常見的螺紋分為圓柱螺紋或者圓錐螺紋。此外，由于特定截面形狀的不同，又可以分為矩形螺紋、三角形螺紋和其他特殊的螺紋形狀。在機械制造領(lǐng)域，從功能上說，三角形螺紋承擔(dān)著聯(lián)接的功能，一些矩形類的螺紋主要應(yīng)用于傳動。螺旋線方向一般可以分為左和右兩個方向;按照螺旋線分類，可以分為單線螺紋、雙線螺紋和多線螺紋。總之，螺紋還可以從牙的大小、使用場合等方面進行多種分類。

2? 零件分析

2.1 零件分析

螺紋加工，是指在圓柱體或者圓錐體上制造出螺旋槽的整個過程。如前所述，螺紋常常應(yīng)用于連接、加固或者傳遞運動等功能。一般來說，給螺紋加工的方法有滾絲、攻絲、車削等等。比如，要加工一個應(yīng)用于連接和加固的軸類零件，應(yīng)及時考慮到拉壓應(yīng)力和沖擊載荷兩個方面的影響。該零件材料選擇一種優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)的鋼，經(jīng)過淬火、回火兩道程序，可以使這個零件擁有比較好的性能，無論是剛度還是強度都能獲得大大提升，甚至能獲得一定的韌性和塑性。這種零件就可以應(yīng)用于精密度要求較高的領(lǐng)域。

2.2 零件性能要求

以目前的機械制造工藝水平，該零件經(jīng)過一定工序處理，在各方面性能都獲得比較好的數(shù)據(jù)。在軸徑和內(nèi)孔要求上，需要設(shè)置一定的尺寸精度。[1]比如，這兩個部位的圓柱和圓柱度幾何外形需要有一定的精度要求，零件的圓柱之間有一定的精度要求，軸的中心線和基準(zhǔn)平面最好達到一個垂直的角度。因此，對于該零件來說，如果這些要求都能達到一定的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)，那就是一個可以應(yīng)用于工藝領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)零件。

3? 零件材料選擇

3.1 零件材料選擇的原則

有關(guān)軸類零件材料選擇一般有兩種，從目前的機械制造領(lǐng)域來說，工作人員的選擇一般有合金鋼和碳素鋼這兩種。工作人員在軸類零件材料的選擇上一般有以下幾種考慮，首先是制成的零件可以達到一定的強度和剛度，這是最基本的要求。[2]另外，軸的耐磨性要十分良好，如果達不到該要求，那這種材料的選擇就毫無意義;其次，關(guān)于軸的加工上需要考慮熱處理上的工序問題，如果零件的選擇在熱處理工序上會出現(xiàn)問題，那么也不能選擇這種材料。最后，這種材料的成本不能太高，如果投入與產(chǎn)出不能成正比，那么這種材料最好放棄。

3.2 零件選材方法

現(xiàn)在的機械制造領(lǐng)域中，軸類零件的種類非常豐富，工作人員在選擇材料的時候，一般而言是要看這種材料載荷大小是否合適，載荷類型十分符合等等。如果是要制造受載較大的軸，或者是制造軸的外形、尺寸和重量都有要求，那么一般要用到合金鋼;如果是一些車床主軸這種受載較小的軸，一般是采用經(jīng)過處理的45鋼。在目前的機械制造領(lǐng)域，零件選材方法關(guān)乎到軸類零件成品的質(zhì)量，因此，一定要根據(jù)實際需要選擇合適的零件材料。不管選擇哪種材料，最終都要以生產(chǎn)到優(yōu)質(zhì)的成品為最終目的。

4? 零件毛坯的選擇

無論是加工哪種零件，在此之前，都要選擇與該零件相適應(yīng)的毛坯，包括螺紋短軸零件也是一樣。一個契合零件的優(yōu)質(zhì)毛坯，關(guān)注到加工該零件的速度、成本以及成品質(zhì)量。因此，毛坯的選擇對于目前的機械制造業(yè)來說，是必須予以重視的環(huán)節(jié)。一般而言，有關(guān)毛坯的選擇應(yīng)該首先考慮加工時所處的環(huán)境，環(huán)境不同，毛坯的選擇要適應(yīng)當(dāng)時周圍的環(huán)境;其次，加工零件的類型不同，毛坯也隨之變。此外，因為加工成本和性能指標(biāo)等都能影響到毛坯的選擇。[3]

因此，工作人員在選擇毛坯時，應(yīng)該根據(jù)該零件的各方面性能指標(biāo)來選擇合適毛坯，只有這樣制作出來的零件，才能達到一定的性能和使用價值以及社會效益。此外，合適的毛坯還能加快加工效率，同時減少加工過程中的經(jīng)濟成本和不必要的損失。

4.1 毛坯的分類

在目前的機械制造領(lǐng)域，工作人員面對軸類零件毛坯的選擇時，一般有型材毛坯、鍛件毛坯和鑄件毛坯可供選擇。一些復(fù)雜或軸徑比較大的軸，一般需要用到鑄件毛坯。如需制造比較重要的軸，則需要鍛件。制造一些表面光滑的軸，或者制造軸徑差距較小的軸，則會用到型材毛坯。因此，毛坯的選擇要有一定的標(biāo)準(zhǔn)和要求，合適的毛坯才能制作出品質(zhì)優(yōu)良的零件成品。

4.2 零件毛坯選擇原則

在目前的機械制造業(yè)中，軸類零件的毛坯包括有鍛件和棒料。如果需要制造外圓直徑差距不大的軸，需要用到棒料毛坯;一些相對重要的軸則需要選擇鍛件毛坯。無論選擇哪一種，都可以減少材料浪費，減輕加工過程的難度，同時還能獲得一個綜合性能比較好的零件成品。[4]在目前的工廠或者企業(yè)中，無論企業(yè)規(guī)模大小，要鍛造毛坯，無外乎自由鍛和模鍛這兩種方法，如果是規(guī)模比較小、生產(chǎn)量比較小的企業(yè)，一般采用自由鍛的方式;如果是規(guī)模較大、生產(chǎn)量比較大的企業(yè)，則一般采取模鍛方式。因此，假設(shè)需要一個該短軸且外圓直徑差異不大的軸類零件，依照上述原則，適合采用棒料毛坯。如果該軸類零件生產(chǎn)量不大，則應(yīng)該采用自由鍛造的方式對其進行加工生產(chǎn)。

5? 確定零件加工工藝

5.1 選擇定位基準(zhǔn)、確定裝夾方式

假設(shè)該零件是一個普通的螺紋短軸零件，如前所述，應(yīng)當(dāng)選取毛坯的外圓作為粗基準(zhǔn)，加工工序開始第一步，首先應(yīng)制作出一側(cè)的平面，再制作出外圓面;第二步，利用加工好的外圓面作為基準(zhǔn)，用三爪卡盤夾住已選好的合適毛坯，再制作出右端平面，選擇合適工具，切削出右端外圓，然后在右端鉆一個符合標(biāo)準(zhǔn)的中心孔，對該中心孔進行精加工，然后再用加工好的外圓和中心孔作為基準(zhǔn)。

5.2 機械加工工序安排

5.2.1 加工階段劃分

在現(xiàn)在的機械制造業(yè)，表面質(zhì)量對于零件加工至關(guān)重要，如果僅僅使用一道工序是很難獲得符合標(biāo)準(zhǔn)的零件表面的。為了使零件加工獲得更好的成品，在對該零件進行機械加工時應(yīng)包括以下三個階段：粗加工、半精加工和精加工。

如前所述，該零件的尺寸加工數(shù)量不多，因此加工余量也不是很大?？紤]到零件實際，可以只采取粗加工和精加工就可以完成整個過程。進行粗加工時，首先要去掉毛坯的大部分余量，使毛坯的形狀跟目標(biāo)零件的形狀相差不大。之所以這樣做，是要清除表面的余量，并為后面的制作提供基準(zhǔn)，減少加工時間。在進行精加工時，只要粗加工工作完成得好，那么只需要保證表面的加工質(zhì)量和精度符合標(biāo)準(zhǔn)即可。

5.2.2 工序順序安排

第一步，保證基準(zhǔn)。在加工該零件時候，一般是要制作出基準(zhǔn)面，然后以該基準(zhǔn)面為基準(zhǔn)，再對其他表面進行加工。在進行粗車加工這道工序時，則首先要加工基準(zhǔn)面，然后再鉆一個中心孔，隨后，要以中心孔為基準(zhǔn)，在對其他表面進行加工，這個過程中要注意確保位置、精度都要符合要求。

第二步，粗精結(jié)合?；鶞?zhǔn)平面加工好之后，需要粗加工與精加工相結(jié)合，一般要求是先粗后精。在制作該零件時，首先要進行粗加工，完成粗加工再進行精加工。假如零件表面要求的精度參數(shù)較高，要在每個表面都進行精加工，讓該零件在精度上更加符合要求。

第三步，分好主次。按照技術(shù)要求，零件表面加工要分好主次。在對該零件進行加工時，要先加工出零件的主要表面，然后再加工出零件的次要表面，這個過程中要以主要表面作為標(biāo)準(zhǔn)。

第四步，先面后孔。如果這個零件表面尺寸較大的話，可以首先利用這個平面當(dāng)做精基準(zhǔn)，對孔進行加工，這樣做是為了獲得更容易的加工過程，同時還能保證孔的精度。如果采取相反措施，那么該零件成品的精度和其他方面性能要求則很難獲得。

5.2.3 熱處理工序安排

加工零件有一道非常重要的工序就是熱處理。意思是零件在進行熱處理之后，使它冷卻下來，從而使零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)得以改變，并獲得工作人員所需的性能。零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如果被改變，則有利于工作人員對其進行加工，熱處理一般分為預(yù)備熱處理和最終熱處理。

其中，預(yù)備熱處理是可以改變零件組織，獲得工作人員所需要的零件性能。如果要提高零件的強度和剛度，那么就要進行最終熱處理。

第一步，假如在還沒加工時做正火、退火的熱處理，則可以改善切削性能。第二步，進行粗加工后進行時效處理，可以去除一部分材料的內(nèi)應(yīng)力。第三步，在半精加工與精加工之間，進行熱處理，可以獲得更好的材料性能。第四步，在加工工藝過程的最后，可以進行鍍鉻、鍍鋅等操作，增強材料的耐磨性能。

如前所述，如果選用毛坯材料為45鋼，可以先進行粗加工，然后進行精加工，便可以達到要求，材料還沒進行加工時完成正火處理，然后快速完成粗加工，最后再進行調(diào)質(zhì)處理。

5.3 確定零件加工工藝路線

因此，我們可以確定，該螺紋短軸零件的加工工藝可以分成以下四步驟：第一步，根據(jù)零件尺寸下料，然后正火處理。第二步，進行粗加工。第三步，熱處理。毛坯用45鋼，再進行調(diào)質(zhì)。第四步，進行精加工。

6? 結(jié)語

機械加工工藝，是一門從古至今流傳下來的學(xué)科，我國歷史源遠流長，因此機械加工工藝也一直在傳承和發(fā)展，并不斷獲得改進與創(chuàng)新。當(dāng)前，我國在機械制造體系日漸成熟，加工設(shè)備在逐漸完善，現(xiàn)在的機械加工已經(jīng)朝著更加自動化和智能化方向發(fā)展。近年來，現(xiàn)代工業(yè)獲得了迅速發(fā)展，對機械制造業(yè)也提出了更高的要求。因此，我們需要更加努力探討一套成熟的機械加工工藝標(biāo)準(zhǔn)體系，以便能更好地適應(yīng)未來機械制造業(yè)的競爭趨勢。

參考文獻：

[1]白海清.典型零件工藝設(shè)計[M].北京大學(xué)出版社，2012.

[2]周鳳云.工程材料及應(yīng)用[M].武漢華中科技大學(xué)出版社，2012.

[3]段名揚.《現(xiàn)代機械制造工藝設(shè)計》實訓(xùn)教程[M].廣西師范大學(xué)出版社，2017.

[4]徐嘉元.機械制造工藝學(xué)[M].機械工業(yè)出版社，2014.