轴类零件工艺分析与加工仿真

刘静

摘要：轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。台阶轴的加工工艺较为典型，反映了轴类零件加工的大部分内容与基本规律。文章以一简单的台阶轴为例，介绍轴类零件的加工工艺与加工仿真技术。

关键词：轴类零件  数控加工工艺  仿真加工

1.零件图样及要求

以下图轴零件为例

（一）.零件图如图所示

（二）. 技术要求如下：（1）以中批量生产条件编程。（2）不准用砂布及锉刀修饰表面。（3）未注倒角1X45，锐边倒钝0.2X45。（4）未注公差尺寸按GB1804—M。（5）端面允许打中心孔。

2、  毛坯的分析和选择。毛坯种类的选择决定与零件的实际作用、材料、形状、生产性质及在生产中遇到的可能性有关，本例中传动轴属于中、小传动轴，故选择45钢可满足其要求，图中各外圆直径尺寸相差不大，根据零件图所示尺寸所以选择Φ55X150的热轧圆钢作为毛坯。

3、零件图加工工艺分析

（一）零件几何要素分析。从结构上看该零件主要由圆柱面、圆锥面、圆弧面、内孔及螺纹等表面组成，其结构形状复杂，很适合数控车床的车削加工。

（二）精度分析

1.尺寸精度分析

该零件件精度要求较高的尺寸有：右端内孔直径Φ28+0.04  0内孔深Φ26+ -0.02、球面圆弧SΦ48+ -0.02、凹圆弧R9+ -0.02、凸圓弧左端面直径Φ35 0 -0.03 、凸圆弧直径Φ42 0 -0.03、左端大圆外圆柱面直径Φ52 0 -0.03、槽宽3 0 -0.03、相邻槽间距4+0.03  0、左端Φ30圆柱面的长度33+ -0.02、零件总长Φ145+ -0.08。需仔细对刀和认真调整机床，并采用合理的加工方案。

2.形位精度分析

主要的形位精度有：外圆Φ52轴线对基准轴线A的同轴度公差要求。

3.表面粗糙度分析

Φ52圆柱面、Φ35圆柱面、20o圆椎面、Φ28内孔表面，加工后的表面粗糙度为Ra1.6um，其他表面的粗糙度为Ra3.2um。要保证零件的加工精度和表面粗糙度，就要通过制定合适的加工工艺，合理选择工件的装夹方式，通过选用合适的刀具及几何参数，正确的粗、精加工路线，合理的切削用量等措施来保证。

（三）加工方案的拟订

由于该零件比较复杂，加工部位较多，因而采用两次装夹后完成粗、精加工的加工方案。手动钻中心孔后，先加工工件左端外形，完成粗精加工后，掉头加工工件右端。进行数控加工时尽可能采用沿轴向切削的方式进行加工，以提高加工过程中工件与刀具的刚性.

（四）工件的定位及装夹

为了减小工件加工过程中的定位误差，工件在CKY400型数控车床上采用三爪卡盘进行定位与装夹。当掉头加工工件右端时，采用一夹一顶的装夹方式。工件装夹过程中，应对工件进行找正，以保证工件轴线与主轴轴线同轴。

4、确定加工工艺路线

（一）工序一

手动钻孔：Φ4mm中心钻（二）工序二

调用刀具T02外圆粗车刀，粗车右端面、台阶面

主轴转速600（r/min）、进给量0.2（mm/r）、背吃刀量1.5（mm），留精加工余量X0.2mm、Z0.2mm。

工步（二）：调用刀具T03外圆精车刀，精加工右端面、台阶面

主轴转速1200（r/min）、进给量0.1（mm/r）、背吃刀量0.1（mm），加工到标注要求尺寸。

工步（三）：调用T04螺纹刀，车螺纹至要求尺寸

主轴转速400（r/min）、进给量2.0（mm/r）、背吃刀量0.9～0.1（mm）。螺纹刀的背吃刀量应按照螺纹加工手册查表，逐渐减小。螺纹刀在最后一次走刀的时候，重复多走一次，确保螺纹的光滑。

（三）工序三

工步（一）：工件调头装夹，调用T05粗车右端外圆锥面、曲面

主轴转速600（r/min）、进给量0.17（mm/r）、背吃刀量1.3（mm），圆锥面、曲面各留精加工余量X0.2mm、Z0.2mm。

工步（二）：调用T06粗精车右端外圆锥面、曲面至要求尺

主轴转速1000（r/min）、进给量0.07（mm/r）、背吃刀量0.08（mm），加工到标注要求尺寸。

工步（三）：调用T07切槽刀，切圆锥面、右端面至要求尺寸

主轴转速400（r/min）、进给量0.1（mm/r），加工到标注要求尺寸。切槽刀在加工到最标注尺寸的时候，应在底部停留几秒，保证槽底光滑。

（四）工序四

工步（一）：调用T08钻头，钻直径为Φ25的孔

主轴转速300（r/min）、进给量0.1（mm/r），加工到标注要求尺寸。

工步（二）：调用T09内孔车刀，镗内孔至要求尺寸。

粗车时主轴转速400（r/min）、进给量0.1（mm/r），进给量1.2（mm）

精车时主轴转速800（r/min）、进给量0.08（mm/r），进给量0.1（mm），加工到标注要求尺寸

5、仿真加工

根据编写出来的程序，在宇龙数控仿真软件上验证，并通过实际加工，符合工艺要求，获得合格工件]。

毛坯设置：Φ55X150

材料：45#

机床选择：华中数控车床

参考文献

[1]冯之敬.机械制造工程原理. 清华大学出版社，2007.

[2]田萍.数控机床加工工艺及设备[M].北京：电子工业出版社，2003

[3]姚瑛.公差配合与测量技术[M].北京：机械工业出版社，2002

[4]王骏.数控编程与操作.机械工业出版社.2012