单件生产时轴的普通机械加工工艺设计

张宗固

摘 要：轴是机器中的一个重要零件，也是机器中必不可少的一个零件，所以生产中轴的加工是常见的。本设计通过某轴零件图的分析，加工工艺分析，设计出了在单件生产时轴的机械加工工艺规程。

关键词：工艺设计；单件生产；机械加工

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.040

1 序言

轴是机器中用来支承传动零部件，传递运动和动力的一个重要零件。轴的类型很多：按结构形状不同，轴可分为光轴、阶梯轴、空心轴和异形轴等几大类；按承受载荷不同，轴可分类转轴、心轴和传动轴。而轴的加工质量会影响到机器的性能和寿命，为了保证轴的机械加工质量，生产中，轴的加工方法可采用普通机械加工，也可以采用数控加工。采用普通机械加工方法，可有效利用设备，合理分配工时，生产成本较低。

2 零件图样分析

本文采用的零件是是某机器中的阶梯轴，其形状及结构如图1所示。从图1可知，此零件的尺寸精度要求较高。其中mm外圆的公差值为0.021mm，查手册确定其精度等级为IT7级；mm外圆的公差值为0.016mm查手册确定其精度等级为IT6级；mm外圆的公差值为0.013mm，查手册确定其精度等级为IT6级；表面粗糙度均为Ra1.6μm。在位置精度方面，mm外圆和mm外圆相对于两个mm外圆的公共轴线有同轴度公差，同轴度公差值为0.016mm；键槽有对称度公差要求，对称度公差值为0.025mm。另外，从图纸的技術要求中可知，此零件还要进行调质热处理。

3 加工工艺分析

由图1可知，该零件的材料为45钢，故零件有良好的切削加工性。零件的长径之比较小（L/d=400/44≈9<15），说明零件刚性较好，加工时不须采取增加刚性的措施，可直接进行加工。

零件的精度要求较高，最高尺寸精度等级为IT6级，还有位置公差要求，为了保证加工质量，所以加工要分阶段，粗加工基本成形；半精加工完成外圆的精加工准备，并完成各倒角、沟槽等次要表面的加工；精加工采用粗磨和精磨的加工方法，完成mm、mm、mm三个外圆加工。

另外，图纸有热处理调质的要求，为了保证调质层的深度，热处理工序应安排在粗加工之后，半精加工之前进行合适。

4 切削用量与工序尺寸及其公差的确定

切削用量是指切削速度、进给量和背吃刀量。在通常情况下，切削用量根据切削用量手册所提供的数值，以及已给定刀具的材料类型、几何参数及耐用度通过相关计算进行确定。但单件生产时为了简化工艺设计，便于操作人员加工，一般由操作人员根据图纸要求，按经验自行确定。本零件加工因是单件生产，所以切削用量由操作人员根据经验自行确定。

工序尺寸及其公差的确定方法有引用法、查表法和分析计算法。根据加工过程零件的加工余量大小对零件的加工质量、生产率和生产成本均有较大的影响，加工余量过大，不仅增加机械加工的劳动量，降低了生产率，而且增加材料，工具和电能等的消耗，从而增加成本。若零件的加工余量过小，零件在加工过程中不能保证消除前工序的各种误差和表面缺陷，甚至出现产品不合格。

以mm外圆为例，因mm外圆精度等级为IT6级，是零件精度最高的表面，确定其加工路线为粗车-半精车-粗磨-精磨。为确保加工质量，采用查手册的方法，确定其加工的余量、工序尺寸及其公差如表1。

其余主表面也采用相同的方法确定其相应的加工的余量、工序尺寸及其公差，次要表面的加工的余量、工序尺寸及其公差由操作人员自行确定，以便于加工。

5 结论

按照本工艺设计能可靠地加工出零件，并能满足图纸的设计要求。因零件是单件生产，采用本工艺设计能充分利用现有的普通车床、普通铣床及磨床等设备，提高了设备的利用率。但如果是批量生产，采用数控加工工艺，生产率会更高。

参考文献：

[1]王茂元.机械制造技术[M].北京：机械工业出版社，2001.

[2]徐灏.新编机械手册[M].北京：机械工业出版社，1995.

[3]王凡.实用机械制造工艺设计手册[M].北京：机械工业出版社，

2008（05）.