4章车削加工工艺基础

典型轴类零件车削加工工艺基础六、拟定工艺路线举例例：图7-14所示方头小轴，中批生产，材料为20Cr，要求12h7mm段渗碳（深0.8mm~1.1mm），淬火硬度为50HRC~55HRC，试拟定其工艺路线。图7-14方头小轴拟定工艺路线举例1.分析零件图;2.加工方法;3.拟订工艺路线。图7-14方头小轴表7-10方头小轴制造工艺路线下料：20Cr钢棒22mm×470mm若干段粗加工1车车右端面及右端外圆，留磨余量每面0.2mm(7mm不车)，按长度切断，每段切留余量(2~3)mm。2车夹右端柱段，车左端面，留余量2mm；车左端外圆至20mm。3检验4渗碳半精加工5车夹左端20mm段，车右端面，留余量1mm，打中心孔；车7mm、12mm圆柱段。6车夹12部分，车左端面至尺寸，打中心孔。7铣铣削17mm×17mm方头。8检验9淬火HRC=50~60。精加工10研中心孔粗糙度Ra0.4m11磨磨12h7mm外圆，达到图纸要求。12检验13清洗、油封、包装4.1车床概述4.1车床概述金属切削机床是制造机器的机器，车床是机床的一种，用来进行车削加工。它的功能强，用途广泛。因此，在一般机械制造工厂中，车床在各种金属切削机床中所占的比例最大。4.1.1车床结构及参数车床的种类很多，大致可分为卧式车床、立式车床、转塔车床、仿形车床、多刀车床、自动车床等。其中，CA6140型卧式车床是最常用的车床，如图4-1所示。4.1车床概述图4-1CA6140型卧式车床4.2车削加工基础知识图4-33车床加工的典型表面4.3轴类零件的加工工艺4.3轴类零件的加工工艺4.3.1定位基准的选择零件进行机械加工之前，为了保证加工表面的尺寸精度和相互位置精度的要求，便于合理安排加工顺序，必须正确选择定位基准。这是因为在加工阶段开始，前道工序必须为后续工序提供好定位基准面。对于轴类零件而言，其定位基准面的选择，通常有如下几类：4.3轴类零件的加工工艺4.3.1.1采用两中心孔这是最常用的一种方式。因为轴类零件各外圆表面、锥孔、螺纹表面的同轴度以及端面对主轴轴线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，轴的中心线的具体具现是两端面的中心孔，采用两中心孔定位，符合基准重合这一基本定位原则,再则，采用中心孔定位，能够最大限度地在一次安装中加工出多个外圆和端面，完成多道工序的切削加工，符合基准统一原则。4.3轴类零件的加工工艺4.3.1.2采用外圆表面当加工较粗、较长的轴类零件，或为了在粗加工阶段实现强力切削，则采用轴的外圆表面作为定位基准面，或是以外圆和中心孔同时作为定位基准面，其目的是为了提高工件刚度和加工生产率。4.3轴类零件的加工工艺4.3.2.2车外圆⑴车削的步骤如下：①根据图样要求检验毛坯是否合格，表面是否有缺陷。②检查车床是否运转正常，操纵手柄是否灵活。③装夹工件并校正。④安装车刀。⑤试切。试切方法与步骤如图4-40所示⑥切削。在试切的基础上，调整好背吃刀量后，扳动自动进给手柄进行自动走刀。当车刀进给到距尺寸末端3～5㎜时，应提前改为手动进给，以免走刀超长或将车刀碰到卡盘爪上。如此循环直至尺寸合格，然后退出车刀，最后停车。4.3轴类零件的加工工艺图4-40试切的方法与步骤（a）开车对刀，使车刀与工件表面轻微接触（b）向右退出车刀（c）横向进刀（d）切削1～3㎜（e）退出车刀，进行度量（f）如果尺寸不到位，再进刀4.3轴类零件的加工工艺⑵加工工艺车削轴类零件外圆表面的大致工艺顺序为：荒车→粗车→半精车→精车→精细车。在加工具体的件时，则要根据零件精度要求来选择加工工序，不一定要经过全部的加工阶段。各种加工工艺所能达到的经济精度和表面粗糙度值，以及各种典型的加工方法见表4-5所示。表4–5外圆柱面的车削方法序号加工方法公差等级粗糙度Ra（um）适用范围1粗车IT13～IT1150～12.5适于淬火钢以外的各种金属2粗车→半精车IT10～IT86.3～3.23粗车→半精车→精车IT8～IT71.6～0.84粗车→半精车→精车→精细车IT7～IT60.4～0.025主要用于要求较高的有色金属的加工4.3轴类零件的加工工艺⑶外圆面检验外圆表面的加工，一方面要保证零件图上要求的尺寸精度和表面粗糙度，另一方面还应保证形状和位置精度的要求。检查时，可采用钢尺、游标卡尺、千分尺或百分表等工具。①用游标卡尺测外径图4-41测量外径的方法4.3轴类零件的加工工艺②用千分尺测外径图4-41测量外径的方法测量时，工件放置于两测量面间，先直接转动微分筒。当测量面接近工件时，改用测力装置，直到发出“卡、卡”跳动声音，此时，应锁紧测微螺杆，进行读尺。4.3轴类零件的加工工艺③外圆长度尺寸的检测外圆加工结束后，一般使用钢直尺、内卡钳、游标卡尺和深度游标卡尺来测量长度，对于批量大精度较高的工件可用样板测量，如图4-43所示。图4-43外圆长度尺寸检测4.3轴类零件的加工工艺4.3.6典型轴类零件的车削加工工艺分析轴类零件的加工工艺因其用途、结构形状、技术要求、产量大小的不同而有差异，现以两个典型轴类零件进行加工工艺分析。4.3.6.1轴类零件加工的主要工艺问题轴类零件加工的主要工艺问题是如何保证各加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和主要表面之间的相互位置精度。轴类零件加工的典型工艺路线如下：毛坯及其热处理→预加工→车削外圆→铣键槽、螺纹加工等→热处理→磨削。预加工包括：校正、切断、切端面和钻中心孔。车削典型零件的加工工艺分析工艺分析和制定过程：零件图纸工艺分析确定装夹方案确定工序方案确定工步顺序确定进给路线确定所用刀具确定切削参数填写工艺文件车削加工典型零件实例（单击观看录像100秒）4.3轴类零件的加工工艺4.3.6.2典型阶梯轴加工工艺分析⑴阶梯轴的结构分析图4-67某阶梯轴的零件图齿轮轴示意图轴类零件加工的主要工艺技术要求工艺过程卡片形状精度结构分析阶梯轴加工工艺分析尺寸精度表面粗糙度热处理位置精度4.3轴类零件的加工工艺4.3.6.2典型阶梯轴加工工艺分析⑴阶梯轴的结构分析该零件的结构具有如下特点：从形状上看，该轴为多阶梯结构的实心轴；从长度与直径之比看，该工件属于刚性轴；从表面加工类型看，外圆表面有圆柱面、退刀槽、端面、倒角、台阶、螺纹及键槽等。⑵阶梯轴的技术要求分析阶梯轴的技术要求是根据其功用和工作条件制订的。4.3轴类零件的加工工艺①尺寸精度和形状精度：配合轴颈尺寸公差等级通常为IT8～IT6，该轴配合轴颈两处为IT7；支承轴颈一般为IT7～IT6，精密的为IT5，该轴支承轴颈ø17及ø15为IT6；轴颈的形状精度（圆度、圆柱度）要求限制在直径公差范围之内，要求较高的应标注在零件图上，该轴形状公差均未注出。②位置精度：配合轴颈对支承轴颈一般有径向圆跳动或同轴度要求，装配定位用的轴肩对支承轴颈一般有端面圆跳动或垂直度要求。径向圆跳动和端面圆跳动公差通常为0.01～0.03㎜，高精度轴为0.001～0.005㎜，该轴有一个同轴度要求，其值为0.032㎜.0.0140.0020.0120.0014.3轴类零件的加工工艺③表面粗糙度；轴颈的表面粗糙度值Ra应与尺寸公差等级相适应。公差等级为IT5的Ra值为0.4～0.2µm；公差等级为IT6的Ra值为0.8～0.4µm；公差等级为IT8～IT7的Ra值为0.8～0.6µm。装配定位用的轴肩Ra值通常为1.6～0.8µm。非配合的次要表面Ra值常取6.3µm。该轴的两支承表面及ø22配合表面为0.8µm，ø15配合表面为1.6µm，键槽底孔为6.3µm，其余为12.5µm。④热处理：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。该轴要求调质处理。4.3轴类零件的加工工艺⑶阶梯轴的加工工艺过程该阶梯轴的材料为40Cr钢，因为各外圆直径相差不大，且属单件生产，故毛坯可选择ø35的圆钢棒料。工件首先车削成形，对于精度较高、表面粗糙度值Ra较小的外圆，在车削后还应磨削加工。车削和磨削时以两端的中心孔作为定位精基准。要求不高的外圆在半精车时加工到规定尺寸；退刀槽、倒角和螺纹在半精车时加工；键槽在半精车之后进行划线及铣削；调质处理安排在粗车和半精车之间，调质后要修研一次中心孔，以消除热处理变形和氧化皮；在磨削之前，一般还应修研一次中心孔，进一步提高定位精基准的精度。4.3轴类零件的加工工艺综上所述，阶梯轴的工艺过程如下：下料→车两端面，钻中心孔→粗车各外圆→调质→修研中心孔→半精车各外圆，切槽，倒角→车螺纹→划键槽加工线→铣键槽→修研中心孔→磨削→检验。其工艺过程如表4-7所示：表4-6某阶梯轴的工艺过程卡片工序号工种工序内容加工简图设备1下料ø35×160锯床2车车端面见平，钻中心孔；调头，车另一端面，保证总长154，钻中心孔车床3车粗车四个台阶，直径上均留余量3，调头，车另一端四个台阶直径,均留加工余量3车床4热调质，241～269HB5钳修研两端中心孔6车半精车四个台阶，ø30，ø22车到图样规定尺寸，其余直径留余量0.5；切槽2×ø15，倒角C1。调头，半精车余下的四个台阶，其中螺纹台阶车到ø20，其余直径留余量0.5；切槽2×ø20，2×ø18，2×ø14各一个，倒角C1两个，C0.5一个车床4.3轴类零件的加工工艺7车车螺纹M20×1.5车床8钳划两个键槽加工线9铣铣两个键槽，平口钳装夹立铣床10钳修研两端中心孔车床11磨磨外圆E、F到图样规定尺寸；调头，磨外圆P、Q到图样规定尺寸外圆磨床12检检验按图样技术要求项目检验4.3轴类零件的加工工艺4.3轴类零件的加工工艺4.3.6.3某输出轴的加工工艺的分析⑴输出轴的结构分析图4-68所示为大批量生产的输出轴的零件图。该轴上有台阶、外圆柱面、退刀槽、倒角、花键、键槽、螺纹等表面，是一根实心刚性轴。⑵零件的作用和主要技术要求轴上的A、B两段是支承轴颈，与滚动轴承内圈过渡配合。动力是由与直径为ø26㎜的轴段相配合的齿轮传入（两者为过渡配合并加平键联结），经装在输出端花键上的齿轮传出。4.3轴类零件的加工工艺4.3.6.3输出轴的加工工艺的分析图6–68输出轴的零件图4.3轴类零件的加工工艺从对零件工作条件的分析可知，两支承轴颈A、B是轴的装配基准面，因此技术要求中各项精度指标是以支承轴颈A、B为基准确定的，直径为ø26㎜的轴颈和花键是零件的重要表面，它们的尺寸精度、相互位置精度和表面粗糙度都有如下较高要求：①两支承轴颈为ø20㎜，尺寸精度在IT6～IT7之间，表面粗糙度Ra0.8µm。②配合轴颈为ø26㎜，尺寸精度在IT7～IT8之间，表面粗糙度Ra0.8µm，其上键槽两侧面的对称中心相对于花键大径的轴心线的对称度公差为0.05。0.0080.00800.034.3轴类零件的加工工艺③两支承轴颈为ø20㎜，尺寸精度在IT6～IT7之间，表面粗糙度Ra0.8µm。④配合轴颈为ø26㎜，尺寸精度在IT7～IT8之间，表面粗糙度Ra0.8µm，其上键槽两侧面的对称中心相对于花键大径的轴心线的对称度公差为0.05。⑤花键是大径定心的六齿花键，大径为ø33㎜，尺寸精度在IT7～IT8之间，表面粗糙度Ra0.8µm，键宽8㎜，表面粗糙度Ra1.6µm，键侧的对称中心对两支承轴颈A、B的平行度，在任意38㎜范围之内为0.03㎜。0.0080.00800.0300.030.010.064.3轴类零件的加工工艺⑥作装配定位用的三个轴肩对支承轴颈A、B有端面圆跳动的要求，其值均为0.04㎜，以保证定位精度。⑦零件材料为45钢，要求调质处理220～240HB，花键部分高频淬火40～42HRC。⑶毛坯选择该轴各外圆直径相差不大，对强度没有特殊要求，而生产类型为大批量生产，故选用棒料作毛坯。⑷定位基准的选择为了保证表面相互位置精度，选工件两端面的中心孔作定位精基准。为加工出两端面和中心孔，选择毛坯外圆作定位粗基准。4.3轴类零件的加工工艺⑸工艺路线的拟定工件精度要求最高的表面是两支承轴颈、一处配