偏心轴的工艺规程与设计

1一、绪论偏心零件的加工是机械加工中的难点，对于象偏心轴承、凸轮等偏大心零件的加工目前普遍采用三爪、四爪卡盘，在普通机床上加工。随着科学技术的不断发展，对偏大心零件的需求越来越多，精度也越来越高，因此对该类偏心夹具的需求也相应的增加，其应用前景广阔。偏心轴类零件是常见的典型零件之一。按轴类零件结构形式不同，一般可分为光轴偏心、阶梯轴偏心和异形偏心轴等；或分为实心偏心轴、空心偏心轴等。它们在机器中同样用来支承齿轮、带轮等传动零件，以传递转矩或运动。台阶偏心轴的加工工艺较为典型，反映了偏心轴类零件的大部分内容与基本规律下面就介绍一种偏心轴常用的加工工艺。二、拟订加工工艺（一）、零件图样分析图A1MNOP2图A1所示是常见的偏心轴零件。它属于台阶轴类偏心轴，由圆柱面、轴肩、退刀槽、键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，各环槽的作用是使用零件装配里有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便：键槽用于安装键，以传递转矩。根据工作性能与条件，该传动轴图样（图A1）规定了主要轴颈M、N,，外圆P、Q以及轴肩H、I有较高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值，并有热处理要求。这些要求必须在加工中给予保证。（二）、确定毛坯3传统加工偏心件的方法偏心工件就是零件的外圆和外圆或外圆与内孔的轴线平行而不相重合，偏一个距离的工件。这两条平行轴线之间的距离称为偏心距。外圆与外圆偏心的零件叫做偏心轴或偏心盘；外圆与内孔偏心的零件叫偏心套。如图所示。在机械传动中，回转运动变为往复直线运动或往复直线运动变为回转运动，一般都是利用偏心零件来完成的。例如车床床头箱用偏心工件带动的润滑泵，汽车发动机中的曲轴等。偏心轴、偏心套一般都是在车床上加工。它们的加工原理基本相同；主要是在装夹方面采取措施，即把需要加工的偏心部分的轴线找正到与车床主轴旋转轴线相重合。一般车偏心工件的方法有5种，即在三爪卡盘上车偏心工件，在四爪卡盘上车偏心工件，在两顶尖间车偏心工件，在偏心卡盘上车偏心工件，在专用夹具上车偏心工件。该传动轴材料为45钢，因其属于一般传动轴，故选45钢可满足其要求。本例传动轴属于中、小传动轴，并且各外圆直径尺寸相差不大，故选择φ30mm的热轧圆钢作毛坯。（三）、确定主要表面的加工方法传动轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。由于该传动轴的主要表面M、N、P、Q的公著等级(IT6)较高，表面粗糙度Ra值(Ra=1.6um)较小，故车削后还需磨削外圆。表面的加工方案(参考表A-3)可为；粗车→精车→磨削。4（四）、确定定位基准合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置度有着定性的作用。出于该传动轴的几个主要配合表面(Q、P、N、M)及轴肩面(H、G)对基准轴线A-B均有径向圆跳动和端碰圆跳动的要求，它又魁实心轴，并且还有特殊的偏心的要求，所以应选择两端中心孔为基准采用顶尖装加上特制的卡罐的装夹法，以保证零件的技术要求。粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用在车床上用双顶尖装夹，三爪夹紧卡罐旋转，卡罐夹住热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆：然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹，车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。由于偏心，这里需加上一个特殊的装置-卡罐，将卡罐装在轴的两端，卡罐偏心方向应一致，通过卡罐的槽与轴的扁10H7/h6的配合，控制了偏心的方向：通过调节卡罐上的压紧螺钉可调节偏心量；使卡罐的端面与轴的台阶面压紧，保证轴的中心与卡罐中心平行。（五）、划分阶段对精度要求较高的零件，其粗、精加工应分开，以保证零件的质量。该偏心轴加工和普通传动轴加工一样划分为三个阶段：粗车(粗车外圆、钻中心孔等)，半精车（半精车各处外圆、台阶和修研中心孔及次要表面等），粗、精磨（粗、精磨各处外圆）。不一样的是加工偏心部分时候需以A基准两端外圆用表测量,调整卡罐上的螺钉，调整至不同的偏心量，车削各偏心外圆至尺寸各阶段划分大致以热处理为界。（六）、热处理工序安排轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。对于传动轴，正火、调质和表面淬火用得较多。该5轴要求调质处理，并安排粗车各外圆之后，半精车各外圆之前。综合上述分析，传动轴的工艺路线如下：下料→粗车端面和外圆→在轴的两端均留工艺夹头→粗车精车工艺夹头→钻中空心→调整卡罐上螺钉→粗车各外圆→调质→修研中心空→半精车各外圆，车槽，倒角→划键槽加工线→铣键槽→修研中心空→磨削→检验。（七）、加工尺寸和切削用量创定州磨削余量可取0.5mm，半精车余量可选用1.5mm。加工尺寸可由此而定，见该轴加工工艺的工序内容。车削用量的选择，单件、小批量生产时，可根据加工情况由工人确定；一般可由《机械加工工艺手册》或《切削用量手册》中选取。（八）、拟定工艺过程定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工，在调质后和磨削之前各需安排一次研修中心孔的工序。调质之后研修中心空为消除中心孔的热处理变形和氧化皮，磨削之前研修中心孔为提高定位精基准面的精度和减小锥面的表面粗糙度值。拟定传动轴的工艺过程时，在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工。在半精加工Φ20mm、Φ16mm、φ14mm及φ12mm外圆时，应车到图样规定的尺寸，同时加工出各退刀槽、倒角：键槽应在半精车以后以及磨削之前铣削加工出来，这样可保证铣健槽时有较精确的定位基准，又可避免在精磨后铣键槽时破环已精加工的外圆表面。在拟定工艺过程时，应考虑检验工序的安排、检查项目及检验方法的确定。综上所述，所确定的该传动轴加工工艺过程见表A1偏心轴机械加工工艺卡6赣西学院机械加工工艺卡产品名称图号A1零件名称偏心轴共一页第一页毛坯种类圆钢材料牌号45钢毛坯尺寸φ30mmX160mm序号工种工步工序内容设备工具夹具刀具量具1下料φ30mmX160mm2车三爪自定心卡盘夹持毛坯外圆C61401车端面见平，粗车外圆C6140三爪卡盘粗车刀2钻中心孔，用尾座顶尖顶住中心孔三爪卡盘中心钻φ2mm3粗车外圆，车工艺夹头（在轴的两端均留φ12mm长20mm的工艺夹头C6140三爪卡盘90度外圆车刀游标卡尺4粗车φ20mm外圆至φ22mm,长120mmmC6140三爪卡盘90度外圆车刀游标卡尺5装夹卡罐，调整螺丝至合适的偏心量，粗车偏心φ16mm外圆至φ18mm，长42mmC6140特制卡罐90度外圆车刀游标卡尺卸下卡罐，三爪装夹三爪卡盘6粗车φ12mm外圆至φ14mm，长14mmC6140三爪卡盘90度外圆车刀游标卡尺调头，三爪自定心卡盘夹特另一端工艺夹头C6140三爪卡盘90度外圆车刀游标卡尺7车另一端面，保证加上工艺夹头长度卡尺7后总长160mm8钻中心孔，用尾座顶尖顶住中心孔三爪卡盘9粗车φ16mm外圆至φ18mm，长23mmC6140三爪卡盘90度外圆车刀游标卡尺10检验3热调质处理234～237HBS4钳修研两端中心孔C61405车双顶尖加上卡罐装夹好零件C61401调整卡罐螺丝至合适偏心量，半精车偏心φ16mm外圆φ16.5mm,长28mmC6140特制卡罐精车刀百分表卸下卡罐，三爪装夹2半精车φ12mm外圆至φ12.5mm,长14mmC6140三爪卡盘精车刀百分表3半精车φ20mm外圆至φ20.5mm,长53mmC6140三爪卡盘精车刀百分表调头，三爪自定心卡盘夹特另一端工艺夹头C6140三爪卡盘精车刀百分表4半精车φ16mm外圆至φ16.5mm,长23mmC6140三爪卡盘精车刀百分表5半精车2mmX0.5mm退刀槽C6140三爪卡盘精车刀6半精车φ14mm外圆至φ14.5，长4.5mmC6140三爪卡盘精车刀百分表7倒外角1mmX45度，共3处C6140三爪卡盘精车刀百分表8检验6铣用V形虎钳装夹，按线找正1铣键槽φ5X16mm立铣V形虎钳82检验9钳修研两端中心孔车床10磨1磨外圆N至尺寸外圆磨床砂轮千分表2磨轴肩面H砂轮千分表3磨外圆Q至尺寸磨床砂轮千分表4磨轴肩面I磨床砂轮千分表5磨外圆P至尺寸磨床砂轮千分表6磨外圆M至尺寸磨床砂轮千分表7磨外圆Φ14mm至尺寸磨床砂轮千分表8检验表A1三、确定夹具零件图及部分零件设计（一）、设计卡盘零件利用均布在卡盘体上的活动卡爪和卡罐，把工件夹紧在机床上。卡盘一般由卡盘体、活动卡爪和卡爪驱动机构3部分组成。卡盘体直径最小为65毫米，最大可达1500毫米，中央通孔，以便通过工件或棒料；背部有圆柱形或短锥形结构，直接或通过法兰盘与机床主轴端部相联接。通过特制的卡罐在卡爪上组装成特制的夹具总图，用来加工一定范围内偏心轴，卡罐的偏心和轴的偏心方向相反，用来抵消偏心量。9工序2车偏心轴P,N两旋转面的夹具总图（二）、设计卡盘中卡罐的零件图图2：卡罐（三）、确定零件工艺整个工装1.首先将A基准的所有外圆加工好，在轴的两端均留&200mm长25mm的工艺夹头，要求夹头与A基准同轴且台阶面与A基准垂直。2.将轴的两端夹头铣成10h6，见图1，要求扁与A基准中心对称且两端平行。103.工装制作：卡罐两件，如图2所示，要求槽10H7与中心孔B5对称，槽的端面与中心孔垂直。4.将卡罐装在轴的两端，卡罐偏心方向应一致，通过卡罐的槽与轴的扁10H7/h6的配合，控制了偏心的方向：通过调节卡罐上的压紧螺钉可调节偏心量:使卡罐的端面与轴的台阶面压紧，保证轴的中心与卡罐中心平行。5.在车床上用双顶尖装夹，三爪夹紧卡罐旋转，以Ａ基准两端外圆用表测量，调整卡罐上的螺钉，调整至不同的偏心量，车削各偏心外圆至尺寸。６．当偏心轴加工完后切去两端工艺夹头。此种加工方法简便、可靠，避免了原有加工方法的繁琐（镗床打中心孔），可应用于要求方向一致的多个偏心的偏心加工。小结偏心轴的机械加工工艺规程设计及夹具设计中，我们要根据生产批量和生产实际情况，工序的安排采用了工序集中和工序分散相结合的办法，并且设计了一条自动化生产线。当按工序集中原则组织过程时，还普遍的采用了自动化程度较高的高效机床和工艺装备。这样大大地提高了生产率。参考文献11[1]、肖智清主编.机械制造基础.机械工业出版社，2003；[2]、金大鹰主编.机械制图-2.机械工业出版社区，2008；[3]、王先逵主编.机械制造工艺学.机械工业出版社，2003；[4]、林党养主编.AutoCAD2008机械绘图.人民邮电出版社，2009；[5]、黄森彬主编.机械设计基础.机械工业出片社，2001；[6]、刘越主编.机械制造技术.化学工业出版社，2003；[7]、刘文剑主编.夹具工程师设计手册.黑龙江科技出版社，1992；[8]、肖继德主编.机床夹具设计.机械工业出版社，2003；致谢12时间如梭，转眼就要毕业了，千言万语不知道如何表达。随着毕业设计的结束，大学生活也即将画上圆满的句号。我们也即将离开这个培养我们，教育我们的母校，想象大学几年的生活和进步，心中有太多的感激和不舍。首先，要感谢我的指导老师——胡涛红，他对我的毕业设计给予了很多的帮助，使我能成功的完成毕业设计！在此，对胡涛红老师的指导和关怀致以最诚挚的感谢和最崇高的敬意！其次，感谢这三年来，学校对我的关心与培养，感谢各位老师对我的栽培与照顾，也感谢同窗陪我度过这短暂而美好的三年。最后再一次真诚的说一声：谢谢！谢谢老师！谢谢同学！谢谢母校！