螺紋短軸零件機械加工工藝設(shè)計分析

張鑫 馮清

（江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院南京工程分院，江蘇 南京211135）

1 零件分析

1.1 螺紋短軸

紋，是指螺旋線形的凸出部分。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，由于橫截面形狀的不同，又可以分為矩形螺紋、三角形螺紋以及其他樣式的螺紋形狀。就其機械制造的功能而言，三角形螺紋承擔著聯(lián)通的功能，大多數(shù)矩形類的螺紋主要應(yīng)用于傳遞動能。螺旋線方向一般可以分為前、后兩個方向；按照螺旋線的數(shù)量分類，可以分為單線螺紋、雙線螺紋和多線螺紋。螺紋還可以按照螺紋紋牙的大小、不同使用場景等多種標準進行不同的分類。

1.2 零件分析

螺紋加工，是指在柱狀或錐狀的毛坯體上制造出螺旋狀凹槽的機械加工制造過程。螺紋零件的原材料一般選用優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)的鋼材，鋼材經(jīng)過淬火、回火兩道工序，可以使零件擁有較強的性能，螺紋零件的剛度以及強度都能獲得一大截的提升，同時零件也具有了較強的韌性和塑性。

1.3 零件的工作條件和性能要求

1.3.1 零件的工作條件

短軸螺紋零件屬于短軸類零件，連通作用和固定作用是軸上的螺紋最主要的功用，因此該零件工作時主要受到一定程度的沖擊載荷負重的影響，以及不同程度、不同方向的拉力、壓力的影響。該零件材料選擇優(yōu)質(zhì)的碳素結(jié)構(gòu)鋼材，經(jīng)過淬火的熱工藝處理后的鋼材，之后再加以回火，使得零件有了非常強的綜合性能，也在一定程度上大大地提高了零件的強度和硬度，同時，其塑性和韌性也大大提高。

1.3.2 零件的性能要求

目前，機械制造工藝水平逐漸發(fā)展，零件在經(jīng)過嚴格的加工工序和特殊的工藝處理后，能獲得比較高水平的性能。零件要求其軸徑和零件內(nèi)孔要嚴格設(shè)置一定精度的尺寸[1]。短軸螺紋零件在幾何外觀上具有一定的精度要求，對于軸柱的垂直度和粗糙度要求較高。零件的軸中心線和軸基準面必須設(shè)置有精密且準確的垂直度。另外，對于零件表面粗糙度也是有一定要求的。

2 零件的材料選擇

2.1 零件毛坯

2.1.1 零件毛坯的選擇

在對零件進行的加工之前，需要選取恰當?shù)拿饔糜诹慵募庸?。毛坯選擇得是否合適和得當，直接影響零件加工的成本以及加工的成品效果。在選擇零件的毛坯時，應(yīng)考慮如下因素：加工的場合、加工的工藝、加工的成本及成品的功用等。所以在選擇螺紋短軸零件的毛坯時，應(yīng)當根據(jù)所要加工零件的形狀和結(jié)構(gòu)來選定毛坯，如此一來，既可以滿足機械加工的成品的功用性要求，又可以提高加工的效率，同時減少了工作量以及原材料的浪費情況。

2.1.2 毛坯的分類

螺紋短軸零件的毛坯有型材、鍛件和鑄件等類型。一些工藝復(fù)雜或軸徑較大的軸類零件使用鑄件來制造，如一些大型內(nèi)燃機、柴油機的主軸即使用鑄件方式制造。而鍛件主要用于制造在機械運行過程中起重要作用的軸，型材毛坯適用于制造一些表面光潔度較高的軸類以及軸徑差距比較小的階梯軸。

2.1.3 零件毛坯選擇原則

螺紋短軸零件毛坯的選擇應(yīng)當有一定的原則和標準，品質(zhì)上乘的零件成品只有依托于優(yōu)質(zhì)的毛坯才能制作出。零件的毛坯主要包含有棒料、鍛件等，制造軸徑差距比較小的軸件，主要選擇棒料毛坯；選用鍛件則主要為了加工高低軸以及機械運行過程中相對重要的軸件。由于工廠的生產(chǎn)方式的規(guī)模大小有別，而對于生產(chǎn)規(guī)模小的工廠可以采取自由鍛方式，對于生產(chǎn)規(guī)模大的工廠而言，則可以采取模鍛方式。根據(jù)實際情況來為零件選取毛坯，不僅可以減少加工過程中原材料的浪費，同時又有利于改善零件的性能。

2.2 零件材料選擇

2.2.1 零件材料選擇的原則

選擇軸類零件材料，首先需要考慮零件材料的強度、剛度以及零件件軸的耐磨性是否滿足機械要求；其次考慮加工軸的時候應(yīng)重點關(guān)注熱處理以及工藝問題；最后還應(yīng)當考慮材料的經(jīng)濟性。滿足零件的強度和剛度以及耐磨性，這是材料選擇最基本的要求[2]。

2.2.2 零件材料選擇的方法

螺紋短軸零件種類繁多、多樣性強，各類工作人員在選材時應(yīng)聚焦負重大小、載荷類型等。合金類鋼材多用于制作承載能力較強的軸件，而制作車床或機床的主軸這種受載量較小的軸件時，一般使用經(jīng)過調(diào)質(zhì)或鋼進行加工處理。選擇零件材料，一定要從實際需要出發(fā)，以產(chǎn)出制作精良的成品為出發(fā)點和落腳點。

3 零件的加工步驟

3.1 零件的加工工藝

第一步，固定零件并確定基準，選取原材料毛坯的外接大圓面作為基準面，先制作出一邊的平面，再制作出外圓面；第二步，以制作好的外圓面為基準面，使用卡盤固定選定的毛坯材料；第三步，制作出另一邊的平面和外接圓平面，在右端打出一個尺寸一定的中心孔，使用加工好的外接圓和中心孔作為基準。

3.2 零件加工工序

3.2.1 零件加工工序的階段劃分

進行零件的機械加工時，通常分為以下三個階段：粗加工過程、半精加工過程和精加工過程。進行粗加工時，首先要除去原材料毛坯的大部分多余的材料，確保目標零件的形狀與毛坯的形狀相似。這一舉動為后面的制作打下基礎(chǔ)，減少了再次加工的耗時。精加工則是在完成粗加工工作的基礎(chǔ)上，對零部件采取進一步處理的加工方式，精加工可以保證零部件的質(zhì)量和精度符合標準。

3.2.2 零件加工工序的順序

（1）確定基準面。零件加工時，一般都先對基準面進行加工，確定基準后再加工其他零件，以確保后續(xù)的加工能夠在一定的基準上順利進行。

（2）遵循先粗后精原則。加工好基準平面之后，需要按照先粗略后精細的要求對各零部件進行加工。

（3）遵循先主要后次要原則。按照技術(shù)要求，零件表面可以有主次之分，故加工時需要按照主次順序進行。

（4）遵循先面后孔原則。對于平面尺寸較大的零件，先借助其平面基準面，對平面加工完成后，在對孔進行加工，如此做法可以確?？椎木芏确仙a(chǎn)要求。

3.2.3 零件加工中的熱處理工序

熱處理是一種機械加工工藝，這種工藝是讓零件在加熱處理后冷卻下來，使已加工的螺紋短軸零件改變其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而獲得要求的加工性能[3]。零件材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以通過這種工藝得到大大改善，分為預(yù)備、最終熱處理兩個過程。預(yù)備熱處理主要目的是更改原零件材料的組織結(jié)構(gòu)，為最終熱處理提供條件，最終的目的是大幅度提高零件的強度和剛度等參數(shù)，從而使零件獲取更高的性能。

3.2.4 零件加工的工藝路線

綜上，螺紋短軸零件的加工工藝主要可以分為以下四步：首先，根據(jù)零件的尺寸下料，然后正火處理；其次是進行粗加工處理；再次進行熱處理；最后進行精加工處理。

4 結(jié)語

隨著現(xiàn)代科技的進步與發(fā)展，螺紋短軸零件的加工工藝已經(jīng)形成了一個完善又成熟的體系，零件加工的設(shè)備也在升級換代。如今的零件機械加工的工藝已經(jīng)朝著精密加工、特種加工以及自動化加工的方向發(fā)展。未來，機械加工必須不斷進行改革和創(chuàng)新工藝，以滿足現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展對于機械加工工藝的高要求。