轴类零件的工艺设计文档格式.docx
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它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。
轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。
根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。
）
二、生产类型及毛坯选择
（一）轴类零件的毛坯轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。
对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；
而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。
根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。
中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。
（二）轴类零件的材料轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的耐磨性和强度。
40Cr是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45～52HRC。
40Cr适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。
轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50～58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。
精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoAIA氮化钢。
这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。
与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。
40Cr广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。
但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好，40Cr可以淬硬至HRC42~46。
所以如果需要表面硬度，又希望发挥40Cr优越的机械性能，常将40Cr表面渗碳淬火，这样就能得到需要的表面硬度。
该轴依据实际结构及相应技术要求，这里选择Φ40×
180的棒料作为加工用的坯料，生产准备工作简单，依据图纸要求为中批量生产
毛坯图如下：
三、加工方法的选择与工艺方案的确定
1、加工工艺路线
方案1：
5锻件
10热处理正火
15车粗车左两端面并打中心孔
20车粗车右两端面并打中心孔
25粗车粗车左端外圆各段
30粗车粗车右端外圆各段
35修研对左右端面的中心孔进行研磨
40半精车半精车左端外圆各段及倒角、退刀槽
45半精车半精车右端外圆各段及倒角、退刀槽
50铣粗铣花键
55热处理局部淬火
60铣铣键槽
65修研对两端面的中心孔进行研磨
70车车螺纹
75磨花键
80磨各轴段的外圆
85清理去毛刺
95检验
90入库
方案2：
50车车螺纹
55铣粗铣花键
60热处理局部淬火
65铣铣键槽
70修研对两端面的中心孔进行研磨
分析：
方案二相对于方案一，加工较为复杂，在实际加工中应选择方案二。
2、加工方式的选择
序号
加工方法
经济精
（公差等级）
经济粗糙度值（微米）
适用范围
1
粗车
IT11~13
12.5~50
适用于淬火钢以外的各种金属
2
粗车-半精车
IT8~10
3.2~6.3
3
粗车-半精车-精车
IT7~8
0.8~1.6
4
粗车-半精车-精车-滚压（或抛光）
0.025~0.2
5
粗车-半精车-磨削
0.4~0.8
主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜加工有色金属
6
粗车-半精车-粗磨-精磨
IT6~7
0.1~0.4
7
粗车-半精车-粗磨-精磨–超精加工（或轮式超精磨）
IT5
0.012~0.1
（或RZ0.1）
8
粗车-半精车-精车-精细车（金刚车）
0.025~0.4
主要用于要求较高的有色金属加工
9
粗车-半精车-粗磨-精磨-超精磨（或镜面磨）
IT5以上
0.006~0.025
（或RZ0.05）
极高精度的外圆加工
10
粗车-半精车-粗磨-精磨-研磨
0.006~0.1
从零件图样可以看出，该零件精度要求比较高，为使其尺寸达到要求，参照上表信息，该零件可以通过粗车、半精车、精车和磨削等加工方式对零件进行加工。
3、加工顺序安排
（1）加工顺序原则：
先大头
后小头；
先粗加工
后精加工；
先端面
中心孔
后外圆。
（2）加工步骤：
车两端面及打中心孔
车外圆
车螺纹
铣花键、键槽
磨削
四、基准的选择
（一）粗基准的选择
粗基准的选择，主要影响不加工表面与加工表面的相互位置精度以及影响加工表面的余量分配。
因此，选择粗基准要遵循一些基本原则：
（1）合理分配加工余量原则
1若工件必须首先保证某重要表面的加工余量，则应选择该表面作为粗基准。
2在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件上每个表面都要加工，则应该以加工余量最小的表面作为粗基准。
（2）保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则。
在与
（1）相同的前提条件下，若零件上有的表面不需要加工，则应该以不加工的表面中雨技工表面的位置精度要求较高的表面作为粗基准以达到厚壁均匀外形对称等要求。
（3）便于装夹原则。
选用粗基准的表面应尽量平整光滑，不应该有飞边、浇口、冒口及其他缺陷，这样可减少定位误差，并能保证零件夹紧可靠。
（4）粗基准一般不得重复使用原则
当毛坯是精密铸件时，毛坯的质量很高，如果工件的加工精度要求不高，这时可以重复使用某一粗基准。
（二）精基准的选择
精基准的选择应从保证零件的加工精度、特别是加工表面的相互位止精度来考虑，同时也要照顾到装夹方便，夹具结构简单。
选择精基准一般应该遵循以下原则
（1）基准重合原则
选用设计基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。
（2）基准统一原则
应采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面，这就是基准统一原则。
这样做可以简化工艺规程的制订工作，减少夹具设计、制造工作量和成本，缩短生产准备周期；
由于减少了基准转换，便于保证各加工表面的相互位置精度
（3）自为基准原则
某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，选择加工表面本身作为定位基准，称为自为基准原则。
（4）互为基准原则
当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时，需要用两个表面互相作为基准，反复进行加工，以保证位置精度要求。
（5）便于装夹原则
所选精基准应保证工件安装可靠，夹具设计简单、操作方便。
根据以上原则，粗基准：
以外圆柱面为粗基准；
精基准：
以两中心孔为精基准。
五、加工余量与工序和工序尺寸的计算与选择
毛坯余量：
单边余量及公差为3±
2，L=180
加工表面
加工内容
加工余量
精度等级
基本尺寸
工序尺g寸及公差
Φ33
精车
2mm
IT11
36
Φ36
半精车
1mm
IT9
34
Φ34
0.6mm
IT8
33.4
Φ33.4
精铣
0.4
IT7
33
表1
总加工余量是毛坯尺寸和零件设计尺寸之差。
加工总余量的大小取决于加工过程中各个工序切除金属厚度的总和。
工序余量是每一工序所切除的金属厚度（即相邻两个工序尺寸之差）。
其关系可用下式表示：
式中：
—加工总余量；
—工序余量；
N—机械加工工序数目。
由于加工中不可避免地存在误差，所以工序尺寸也有公差，这种公差称为工序公差。
其公差大小等于本道工序尺寸与上道工序尺寸之和。
余量公差可表示为：
—工序余量公差；
—工序最大余量；
—工序最小余量；
—加工面在本道工序上的尺寸公差；
—加工面在上道工序上的尺寸公差。
六、机床及夹具的选择
a、机床的加工规格范围应与零件的外部形状、尺寸相适应。
b、机床的精度应与工序要求的加工精度相适应。
c、机床的生产率应与被加工零件的生产类型相适应。
单件小批量生产宜选择通用机床，大批量生产宜选高生产率的专用机床，组合机床或自己机床。
d、机床的选择应与现有条件相适应。
做到尽量发挥现有设备的作用，并尽量做到设备负荷平衡
卧式车床CA6140:
该机床为普通精度级，机床能达到的加工精度：
精车外圆为0.01mm，精车外圆的圆柱度为0.01mm/100mm，精车螺纹的螺距精度为0.06mm/300mm，精车的表面粗糙度为1.25-2.5μm。
其主要技术性能：
床身上最大回转直径（mm）400
刀架上最大回转直径（mm）210
加工最大工件长度（mm）750-2000
主轴转速（r/min）正转10-1400反转14-1580
进给量（r/min）纵向0.028-6.33横向0.014-3.16
车螺纹范围（mm）1-192
加工精度：
IT7
花键轴铣床Y631K：
Y631K型花键轴铣床是用滚铣方法加工直槽花键轴的专用机床,其加工基本参数如下:
最大加工直径（mm）80
最大加工长度（mm）600
顶尖距（mm）640
加工键槽数（个）4~10
最大安装铣刀直径（mm）140
铣刀主轴转速（r/min）180-250
工件中心线到铣刀中心线间的距离（mm）50~185
立式数控铣床XK6325：
本机床采用台湾光机，是一种具有高效率、高精度、高强度的万能摇臂数控铣床，配以国产数控系统（也可配西门子等进口系统）。
系统采用64位处理器，运行速度快，分辨率高，具有图形模拟等丰富的、先进的数控功能，8.4"
彩色液晶显示,支持计算机通讯等功能。
其主要技术参数如下：
工作台尺寸（mm）：
1270×
254
工作台行程（mm）：
X650Y350Z400
伸出臂行程（mm）：
458
主轴转速（r/min）：
80-5440
快速移动速度（mm/min）：
X4500Y4500Z3000
最大铣刀直径（mm）：
20
最小设定单位（mm）：
0.001
重复定位精度（mm）：
±
0.01
外圆磨床M131W：
其主要技术参数如下：
可磨直径（外圆/内圆）8~320/30~100mm
中心高180mm
工作台速度0.1~4m/min
砂轮架快速移动量50mm
砂轮线速度35m/sec
进给手轮每格刻度值精/粗0.0025/0.01mm
内圆砂轮转速10000—15000r/min
（1）选择机床：
CA6140、X52K、M131W。
（2）选择夹具
夹具有：
铣床专用夹具、车床专用夹具、卡盘，V型块。
七、刀具的选择
1）在车床上加工，一般都选用硬质合金车刀，加工钢质零件采用YT类硬质合金，粗加工用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT30,为提高生产率及经济性，可选用可转位车刀，切槽宜选用高速钢。
2）SN型刀片的45°
外圆车刀，左切车刀：
SSNL2020-09.
H*h*b*l=20*20*20*125,前角为6°
，刃倾角为4°
到6°
3）切槽刀。
H*B*L=20*20*125,a=刃宽，最小为6.但这个花键轴的槽宽为2，所以需自己磨出刃宽为2的切槽刀。
4）螺纹车刀。
装TN型刀片的60°
直头车刀。
型号：
TENN2020-16
H*h*b*l=20*20*20*125
5）打中心孔，B型中心钻。
6）铣键槽，直柄键槽铣刀。
D*L*l*d=6*45*10*6
7）磨外圆，磨花键用P2A400X50X203A80M4V35
8）矩形花键铣刀。
八、量具的选择
该零件属于中批量生产，一般情况下尽量采用通用量具，根据零件表面的精度要求和形状特点，参考有关资料选择如下：
外圆表面的公差等级为７级，在粗车＼半精车中使用读数值0.02、测量范围为0~500的游标卡尺，在精车中因为批量较大，为提高测量效率，故采用专用卡规量具。
本零件属于成批生产，一般均采用通用量具，选择量具的方法有两种：
一是按计量器具的不确定度选择；
二是按计量器具的测量方法极限误差选择。
a.选择各外圆加工面的量具：
加工面尺寸
尺寸公差
量具
20
0.016
分度值为0.01，测量范围在0～25的外径千分尺
26
0.03
分度值为0.01，测量范围在25～50的外径千分尺
25
19、20、24
——
分度值为0.02，测量范围在0～150的游标卡尺
b.选择加工轴向尺寸所用量具：
加工尺寸
166
0.08
分度值为0.01，测量范围为125～200的外径百分表
分度值为0.02，测量范围为0～150的游标卡尺
95
0.6
57
c.选择加工槽、花键轴所用量具：
槽经粗铣、半精铣两次加工。
槽宽及槽深的尺寸公差等级为粗铣时均为IT14,半精铣时，槽宽IT13，槽深IT14。
均可以选用分度值为0.02mm,测量范围为0~150mm游标卡尺进行测量。
d.螺纹的检测：
M24×
1.5的通止规。
十、切削参数及工时定额的确定
因表面粗糙度和尺寸有一定的要求故分粗车，半精车，精铣花键，磨花键
⑴选择切削深度：
单边总余量为4，粗车工序中AP=3留下1给半精车，0.8给粗铣，0.3给磨；
⑵选择进给量：
考虑刀杆尺寸，工件直径及一定的切削深度。
从表3—13中选f=0.5mm/r;
⑶选择切削速度：
根据工件材料40cr热处理（正火）及选定切削深度和进给量，从表3—19中选u=1.4（85m/min）；
⑷确定机床主轴转速：
机床主轴转速n的计算值为n=1000v/3.14*43=630r/min
从表4.3—1机床主轴箱表牌上查得实际的主轴转速去710r/min，固实际的速度切削速度为1.6m/s（95.8m/min）；
⑸计算切削工时：
取切入长度L1=2mm,切出长度L2=2mm，则切削工时：
tm=2×
72=2+2/710×
0.5=25s
2，半精车
ap=1mm
⑵选择进给速度：
根据工件材料及选定切削深度及进给量等,中选取v=1.7m/s
⑶定机床主轴转速：
n=1000*1.7*60/3.14*（43-6）=877.9r/min从主轴箱表牌上查实际主轴转速取为900r/min
⑷算切削工时：
/nf=76/900*0.3-=16.8min
3.粗铣花键
⑴定铣削深度：
由于加工余量不大，故可一次走刀完成，则ae=zb=0.7mm
⑵确定每齿进给量：
af=0.1mm
⑶计算切削速度：
从参考资料中选刀具耐用度t=7.8*1000
cv=68.5,zv=0.25,xv=0.3,yv=0.2,uv=0.1,m=0.2,V=81.68m/min
4.选定机床主轴转速
N=1000v/3.14*d=1000*81.68/3.14*100=260。
n=255r/mm实际切削速度为v=80.07m/min
5.计算基本工时
首先计算每分钟进给量fm=afzn=0.1*6*25153mm/min根据机床说明书选fm=165m/min.基本工时：
T机=L/fm=72+8.5+8.5/165=0.55min
十一、机械加工工艺过程卡
机械加工工艺过程卡
零件
名称
花键轴
材料名称
40Cr
产量
中批量
材料规格
模锻
工序号
工序
工序内容
设备
工艺设备
锻件
模锻零件毛坯
热处理
正火
15
车
粗车左端面并打中心孔
CA6140
三抓卡盘，
90度外圆车刀
粗车右端面并打中心孔
粗车左端外圆各段
三抓卡盘，顶尖，
30
粗车右端外圆各段
35
修研
对左右端面的中心孔进行研磨
40
半精车左端外圆各段及倒角、退刀槽
三抓卡盘，顶尖
切断刀
45
半精车右端外圆各段及倒角、退刀槽
50
铣
粗铣花键
Y631K
铣刀
55
局部淬火
60
铣键槽
XK6325
65
对两端面的中心孔进行研磨
70
磨
各轴段的外圆
M131W
75
花键
80
螺纹车刀
85
清理
去毛刺
90
检验
入库
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