浅谈台阶轴零件机械加工工艺规程设计

刘丹青

摘要：台阶轴广泛应用于各类机械产品中，其加工工艺是否合理、可行等直接影响产品的质量。文章依据机械加工工艺规程的步骤，针对台阶轴零件的机械加工工艺规程进行设计，阐述了机械行业典型轴类零件的机械加工过程的前期准备工作，制定了机床、刀具、量具、毛坯等的选择及工艺路线，列出了相应的机械加工工艺过程卡片和刀具卡片。

关键词：台阶轴；零件机械加工；加工工艺；过程卡；刀具卡 文献标识码：A

中图分类号：TG376 文章编号：1009-2374（2016）01-0005-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.01.003

1 零件加工工艺分析

台阶轴是运动机构中常见的典型轴类零件，可以起到定位和传动扭矩的作用。如图1所示台阶轴零件图，其设计基准是轴线，选用其做精基准定位加工轴的外圆表面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的同轴度要求。以此为例，分析轴类零件的机械加工工艺（小批量生产）过程。

图1 台阶轴零件

该零件表面由3个外圆柱面、1个键槽、1个方槽、1个螺纹孔、2个端面、多处倒角等组成，其中有两个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求。零件材料为45钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求。根据以上分析，制定台阶轴加工工艺措施如下：（1）零件图纸上标注公差的尺寸的处理。长度尺寸公差值较小，加工时采用基本尺寸加工即可。轴线的尺寸?16×28有较高精度要求，加工时注意公差范围的控制；（2）基准先行。右端面为长度方向的设计基准，相应工序加工前，应先将右端面车出来，然后加工?10的外圆柱面；（3）M5螺纹孔加工。先用中心钻定位，然后用?4.2的麻花钻打底孔，最后钳工进行攻丝；（4）方槽加工。先钳工划线，在铣床上用?10键槽铣刀进行铣削宽10mm、深6mm的方槽；（5）键槽加工。先钳工划线，在铣床上用?3键槽铣刀进行铣削宽3mm、深1.8mm的A型键槽，此处因有键进行配合，加工时注意公差范围的控制。

2 装夹方案的确定

在车床上利用三爪自动定心卡盘夹持零件的左端，第一次安装车出零件的右端面，外轮廓面和车外倒角，总长度+1mm的情况下，切断。

第二次装夹，调头装夹，工件找正。车长短，保证长度尺寸51mm。用?2.5中心钻钻定位孔，再用?4.2的麻花钻钻M5的螺纹底孔，深12mm。

第三次装夹，零件装夹在分度头上，用高度划线尺在左端面划10mm×6mm的方槽位置线，在右边划键槽加工位置线。

第四次装夹，在铣床上用机用平口钳夹持尺寸为?16的外圆柱面，加工10mm×6mm方槽。

第五次装夹，在铣床上用机用平口钳夹持零件的左右两端面，加工键槽。

第六次装夹，在台钻钳，夹持尺寸为?16的外圆柱面，进行攻螺纹。

3 加工顺序的确定

加工顺序按由内到外、由粗到精、由近到远、先简单后复杂、刀具集中的原则确定，在一次装夹中尽可能加工出较多的工件表面。结合本零件的结构特征，可先加工右端面、车外表面；调头装夹，进行螺纹孔定位、钻螺纹底孔；钳工划线，铣键槽、方槽；钳工攻螺纹等顺序进行加工。此零件为车铣复合加工典型件，所以加工时注意顺序的选择，以提高最大的经济效益。

4 刀具选择

刀具及其参数的选择参见表1中台阶轴的机械加工刀具卡片。注意：车削外轮廓时，为防止副后刀面与工件表面发生干涉，应选择较大的副偏角，必要时可作图检验。螺纹底孔注意选择相应尺寸的麻花钻。

表1 台阶轴的机械加工刀具卡片

表1 台阶轴的机械加工刀具卡

5 切削用量选择

根据被加工表面质量的要求、刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或有关资料选取切削速度与每转进给量。背吃刀量的选择因粗、精加工而有所不同。粗加工时，在工艺系统刚性和机床功率允许的情况下，尽可能取较大的背吃刀量，以减少进给次数；精加工时，为保证零件表面粗糙度要求，背吃刀量一般取0.1～0.4mm较为合适。

6 机械加工工艺卡片的拟定

表2 台阶轴机械加工工艺过程卡片

汇总前面分析的各项内容综合成机械加工工艺卡片，如表2所示。此套表的编制是指导操作人员进行机械加工的指导性文件，主要内容包括工序顺序、工序内容、各种加工步骤所用的机床设备、夹具、刀具、量具等。

参考文献

[1] 孙光照，胡乃金.试探究机械加工工艺对加工精度的影响[J].中国新技术新产品，2014，（1）.

[2] 高晚生.基于机械加工工艺对零件加工精度影响对策的研究[J].科技视界，2015，（12）.

[3] 刘东凯.机械加工工艺对零部件精度的影响[J].科技创新与应用，2013，（30）.

[4] 杨兵，张卫刚，林忠钦.一种管件液压成形加载路径的设计方法[J].上海交通大学学报，2006，（6）.

[5] 刘钢，苑世剑，滕步刚.内高压成形矩形断面圆角应力分析[J].机械工程学报，2006，（6）.

[6] 李新军，周贤宾，郎利辉.薄壁管轴压胀形关键工艺参数及成形极限[J].北京航空航天大学学报，2006，（4）.

[7] 林敦文，关绍康，卢广玺，等.Al-Mg-Si基合金车身板材成形极限及数值应用[J].机械工程材料，2006，（4）.

[8] 杨连发，郭成，黄美发.管材自由胀形时极限载荷及成形极限的确定[J].塑性工程学报，2006，（1）.

（责任编辑：周 琼）