对于在高转速、重载荷条件下工作的轴, 可选用 20Cr,20MnVB,20CrMnTi等低碳合金结 构钢, 经渗碳、淬 火处理后, 具有很高的表面硬度, 耐冲击韧度和强度, 但热处理时变形较大。
特别重要的轴, 可采用38CrMoAlA氮化钢, 经调质和表面 氮化处理后, 表面硬度很高, 有优良的耐磨性和耐疲劳 性能, 氮化处理时因温度低, 又不需淬火, 故热处理变 形很小。但氮化钢的价格昂贵。
第6章 典型零件加工工艺
6.1 轴类零件加工
6.1.1 轴类零件的种类结构特点及技术要求 1．轴类零件的种类结构特点
轴类零件是用来支承传动零件(如齿轮、带轮等)传递转矩 和承受载荷, 并保证装在轴上的零件具有一定的回转精 度。 轴类零件的加工表面, 通常有内外圆柱面、圆弧面、圆 锥面、螺纹、花键、键槽、环槽、齿轮等。 轴类零件按其结构形状可分为光轴、台阶轴、花键轴、 空心轴和曲轴等。
3）花键的加工
精度不高的花键轴可在铣床上用分度头在两顶尖 中安装, 用成形铣刀铣出。精度要求较高的花键 轴须在专用的花键铣床上，用花键滚刀加工。若 花键轴表面需经淬火处理 , 则需用花键磨床进 行磨削。
（2) 花键轴的加工工艺 花键轴的加工工艺路线为： 备料→车端面、钻中心孔→粗车→钻孔(车床) →攻螺纹 (钳工)→调质→精车→粗滚花键→精 滚花键→修毛刺→磨外圆→车(去工艺夹头) → 清洗→检验入库。
齿轮磨床主轴
40Cr
调质
52～56
58～63
20CrMnTi 正火
卧式镗床主轴 38CrMoAl 调质除应力处理 高精度外圆磨床砂轮架主轴 A
氮化
65以上 （HV＞900）
2．轴类零件的毛坯
轴类零件最常用的毛坯是圆棒料和锻件, 只有某 些大型或结构复杂的轴才采用铸钢件,曲轴常采 用球墨铸铁铸件。光轴或直径相差不多的台阶轴 常用热轧或冷拉棒料。
由于毛坯经加热锻造后, 能使金属内部纤维组织 沿表面均匀分布, 从而可以得到较高的抗拉、抗 弯强度，所以一般比较重要的轴多采用锻件。
6.1.3 轴类零件加工工艺
花键轴的零件图见图所示。花键轴加工工艺过程见表所示。
花键轴的加工工艺过程
6.1.4 轴类零件加工工序分析
1．花键轴的加工工序分析
(a)光轴
（b）台阶轴
（c）花键轴
（d）空心轴
（e）曲轴
2.轴类零件的技术要求
（1) 加工精度
1）尺寸精度
主要是指轴的直径尺寸精度和长度尺寸精度。根据使用 要求主要轴颈直径尺寸的公差等级通常为IT6～IT9, 特 别精密的轴颈为IT5。长度尺寸精度一般按未注公差尺 寸的要求 , 台阶轴各台阶的长度要求较高时 , 其公差 约为 ±0.05～0.2mm。
（f） 液压套
2．套类零件的技术要求 （1）内孔
内孔是套类零件起支承或导向作用最主要的表面 , 通 常它与运动着的轴、刀具或活塞相配合。内孔直径的尺 寸公差等级一般为 IT7, 精密轴套有时取 IT6, 液压缸 的内孔一般取 IT8, 若与其相配的活塞上有密封圈 , 则可降低为 IT9 。
内孔的形状精度, 应控制在孔径公差范围内。对于某些 精密轴套的内孔可控制在孔径公差的 1/2～1/3 范围内。 长套筒零件除了对孔的圆度和圆柱度要求外, 还应注意 孔轴线的直线度要求。
6.2 套类零件加工
6.2.1 套类零件的种类结构特点及技术要求 1．套类零件的种类结构特点
套类零件主要用来支承旋转轴和轴上零件 , 在 工作时承受径向或轴向载荷 , 夹具上用的钻套 和镗套可起导向作用。常见的套类零件形状见图 所示。
（a）（b） 滑动轴承
（c） 钻套
（d） 轴承衬套
（e） 汽缸套
机床主轴常用材料及热处理方法
机床主轴种类
材料
预备热处理方法
Hale Waihona Puke 最终热处理 方法局部淬火后 回火 淬火后去应 力回火 局部淬火后 回火 渗碳淬火后 回火
表面硬度( HRC)
车床、铣床、钻床主轴
45
正火或调质 锻造后球化退火 调质
45～52
平面磨床主轴 9Mn2V 外圆磨床砂轮架、头架主轴
62
精密车床主轴
（2) 表面粗糙度 配合孔的表面粗糙度值为 Ra1.6～0.4 μ m,
配合轴颈的表面粗糙度值为 Ra0.04～0.1μ m, 一般非配合表面粗糙度约为 Ra6.3～1.6 μ m 。
6.1.2 轴类零件的材料和毛坯
1、轴类零件的材料
一般轴类零件的材料常用45 钢, 并根据不同的工作条 件采用不同的热处理规范( 如正火、调质、淬火、表面 淬火等), 以获得一定的强度、韧性和耐磨性。 对于中等精度而转速较高的轴类零件, 可选用40Cr、 4OMnVB等中碳合金结构钢。这类钢经调质和表面淬火 后 ,具有较高的综合力学性能。 精度较高的轴, 有时还用弹簧钢65Mn 和轴承钢GCr15 等材料, 通过调质和淬火(表面淬火)处理后, 具有很高 的耐磨性和耐疲劳性能。
为了保证零件的功用和提高其耐磨性, 内孔的表面粗糙 度值一般为 Ra1.6～0.1μm；要求高的内孔, 表面粗糙 度值可达 Ra0.04μm 。
（1) 花键轴的技术条件和工艺分析 1）热处理工序的安排
花键轴中的技术条件为调质处理后硬度达24OHBS。调质 处理的工序, 可安排在粗车前或粗车后, 安排在粗车后 进行调质比较合理, 因为这样可消除粗车时产生的内应 力。
2) 定位基准的选择
花键轴的各档外圆尺寸精度, 要求都比较高, 用精车或磨 削的方法都能达到。在车削和磨削外圆时, 均以两端中 心孔作为精基准定位。而加工两端面和中心孔以及左端 螺孔时, 均以外圆作为粗基准。由于热处理时中心孔易 产生变形或锈蚀, 故最好能安排研中心孔工序, 其顺序 放在车孔口倒60°和120°角之后, 半精车外圆之前。
2) 几何形状精度 主要是指轴颈的几何形状精度 (直线度、圆度、 圆柱度), 一般应限制在直径公差范围内。对几 何形状精度要求较高时, 可在零件图上标注出规 定允许的偏差值。
3) 相互位置精度
保证装配传动件的配合轴颈与装配轴承的支承轴 颈的同轴度 , 是轴类零件相互位置精度的普遍 要求。普通精度的轴, 配合轴颈对支承轴颈的径 向圆跳动一般为0.01～0.03mm; 高精度轴为 0.001～0.005mm 。