機(jī)械091 蔡志斌 200910824126 蝸桿軸的加工工藝(1)

蝸桿軸的加工工藝摘要：主要對(duì)蝸桿軸進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，同時(shí)這類(lèi)零件的選材和監(jiān)工工藝方面盡心簡(jiǎn)要的淺析。關(guān)鍵詞：蝸桿軸 加工工藝 一、 概述蝸桿軸是組成機(jī)械的重要零件，也是機(jī)械加工中常見(jiàn)的典型零件之一。它支撐著其它轉(zhuǎn)動(dòng)件回轉(zhuǎn)并傳遞扭矩，同時(shí)又通過(guò)軸承與機(jī)器的機(jī)架連接。蝸桿軸類(lèi)零件是旋轉(zhuǎn)零件，其長(zhǎng)度大于直徑，由外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔、螺紋及相應(yīng)端面所組成。加工表面通常除了內(nèi)外圓表面、圓錐面、螺紋、端面外，還有花鍵、鍵槽、橫向孔、溝槽等。根據(jù)功用和結(jié)構(gòu)形狀，蝸桿軸類(lèi)有多種形式，如光軸、空心軸、半軸、階梯軸、花鍵軸、偏心軸、曲軸、凸輪軸等。如圖：二、 蝸桿軸類(lèi)零件的材料蝸桿軸類(lèi)零件材料的選取，主要根據(jù)軸的強(qiáng)度、剛度、耐磨性以及制造工藝性而決定，力求經(jīng)濟(jì)合理。 常用的蝸桿軸類(lèi)零件材料有 35、45、50優(yōu)質(zhì)碳素鋼，以45鋼應(yīng)用最為廣泛。對(duì)于受載荷較小或不太重要的軸也可用Q235、Q255等普通碳素鋼。對(duì)于受力較大，軸向尺寸、重量受限制或者某些有特殊要求的可采用合金鋼。如40Cr合金鋼可用于中等精度，轉(zhuǎn)速較高的工作場(chǎng)合，該材料經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有較好的綜合力學(xué)性能；選用Cr15、65Mn等合金鋼可用于精度較高，工作條件較差的情況，這些材料經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面淬火后其耐磨性、耐疲勞強(qiáng)度性能都較好；若是在高速、重載條件下工作的蝸桿軸類(lèi)零件，選用20Cr、20CrMnTi、20Mn2B等低碳鋼或38CrMoA1A滲碳鋼，這些港經(jīng)滲碳淬火或滲氮處理后，不僅有很高的表面硬度，而且其心部強(qiáng)度也大大提高，因此具有良好的耐磨性、抗沖擊韌性和耐疲勞強(qiáng)度的性能。 球墨鑄鐵、高強(qiáng)度鑄鐵由于鑄造性能好，且具有減振性能，常在制造外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸中采用。特別是我國(guó)研制的稀土鎂球墨鑄鐵，抗沖擊韌性好，同時(shí)還具有減摩、吸振，對(duì)應(yīng)力集中敏感性小等優(yōu)點(diǎn)，已被應(yīng)用于制造汽車(chē)、拖拉機(jī)、機(jī)床上的重要軸類(lèi)零件。三、 蝸桿軸加工的工藝分析1、蝸桿軸加工的工藝路線(xiàn) 實(shí)例，圖2所示為一蝸桿軸，材料選用 40Cr 鋼。產(chǎn)品屬于小批量生產(chǎn)。圖2 蝸桿軸該蝸桿軸 20j6， 17k5兩外圓表面為支撐軸頸；錐體部分是裝配離合器的表面；M18 1處裝配圓螺母來(lái)固定軸承的軸向位置。根據(jù)外形結(jié)構(gòu)其毛坯選用 50mm的圓鋼（棒料），在鋸床上按240mm長(zhǎng)度下料。1.1基本加工路線(xiàn) 外圓加工的方法很多，基本加工路線(xiàn)可歸納為四條。 粗車(chē)半精車(chē)精車(chē) ， 對(duì)于一般常用材料，這是外圓表面加工采用的最主要的工藝路線(xiàn)。 粗車(chē)半精車(chē)粗磨精磨，對(duì)于黑色金屬材料，精度要求高和表面粗糙度值要求較小、零件需要淬硬時(shí)，其后續(xù)工序只能用磨削而采用的加工路線(xiàn)。 粗車(chē)半精車(chē)精車(chē)金剛石車(chē)，對(duì)于有色金屬，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因?yàn)橛猩饘僖话惚容^軟，容易堵塞沙粒間的空隙，因此其最終工序多用精車(chē)和金剛石車(chē)。 粗車(chē)半精粗磨精磨光整加工，對(duì)于黑色金屬材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路線(xiàn)。1.2 典型加工工藝路線(xiàn) 蝸桿軸的主要加工表面是外圓表面，也還有常見(jiàn)的特特形表面，因此針對(duì)各種精度等級(jí)和表面粗糙度要求，按經(jīng)濟(jì)精度選擇加工方法。 對(duì)普通精度的蝸桿軸加工，其典型的工藝路線(xiàn)如下： 毛坯及其熱處理預(yù)加工車(chē)削外圓銑鍵槽（花鍵槽、溝槽）熱處理磨削終檢。 1.21 蝸桿軸的預(yù)加工 軸類(lèi)零件的預(yù)加工是指加工的準(zhǔn)備工序，即車(chē)削外圓之前的工藝。 校直 毛坯在制造、運(yùn)輸和保管過(guò)程中，常會(huì)發(fā)生彎曲變形，為保證加工余量均勻及裝夾可靠，一般冷態(tài)下在各種壓力機(jī)或校值機(jī)上進(jìn)行校直。1.22 蝸桿軸加工的定位基準(zhǔn)和裝夾 以工件的中心孔定位 在軸的加工中，零件各外圓表面，錐孔、螺紋表面的同軸度，端面對(duì)旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的垂直度是其相互位置精度的主要項(xiàng)目，這些表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般都是軸的中心線(xiàn)，若用兩中心孔定位，符合基準(zhǔn)重合的原則。中心孔不僅是車(chē)削時(shí)的定為基準(zhǔn)，也是其它加工工序的定位基準(zhǔn)和檢驗(yàn)基準(zhǔn)，又符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。當(dāng)采用兩中心孔定位時(shí)，還能夠最大限度地在一次裝夾中加工出多個(gè)外圓和端面。 以外圓和中心孔作為定位基準(zhǔn)（一夾一頂） 用兩中心孔定位雖然定心精度高，但剛性差，尤其是加工較重的工件時(shí)不夠穩(wěn)固，切削用量也不能太大。粗加工時(shí)，為了提高零件的剛度，可采用軸的外圓表面和一中心孔作為定位基準(zhǔn)來(lái)加工。這種定位方法能承受較大的切削力矩，是軸類(lèi)零件最常見(jiàn)的一種定位方法。 以?xún)赏鈭A表面作為定位基準(zhǔn) 在加工空心軸的內(nèi)孔時(shí)，（例如：機(jī)床上莫氏錐度的內(nèi)孔加工），不能采用中心孔作為定位基準(zhǔn)，可用軸的兩外圓表面作為定位基準(zhǔn)。當(dāng)工件是機(jī)床主軸時(shí)，常以?xún)芍屋S頸（裝配基準(zhǔn)）為定位基準(zhǔn)，可保證錐孔相對(duì)支撐軸頸的同軸度要求，消除基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。 以帶有中心孔的錐堵作為定位基準(zhǔn) 在加工空心軸的外圓表面時(shí)，往往還采用代中心孔的錐堵或錐套心軸作為定位基準(zhǔn)。2熱處理工藝2.1 工作條件以及材料與熱處理要求2.11條件: 負(fù)荷不大,斷面較小的蝸桿 要求: 45 調(diào)質(zhì),HB220-2502.12條件: 有精度要求(螺紋磨出)而速度2m/s.要求: 45 淬火,回火,HRC45-502.13條件: 滑動(dòng)速度較高,負(fù)荷較輕的中小尺寸蝸桿要求: 15 滲碳,淬火,低溫回火,HRC56-622.14條件: 滑動(dòng)速度2m/s(最大7-8m/s);精度要求很高,表面粗糙度為0.4的蝸桿,如立車(chē)中的主要蝸桿 要求: 20Cr 20Mn2B 900-950滲碳,800-820油淬，180-200低溫回火，HRC56-622.15條件: 要求高耐磨性、高精度及尺寸大的蝸桿要求: 18CrMnTi、20SiMnVB處理同上,HRC56-622.16條件: 要求足夠耐磨性和硬度的蝸桿要求: 40Cr、42SiMn、45MnB 油淬,回火,HRC5-502.17條件: 中載、要求高精度并與青銅蝸輪配合使用(熱處理后再加工絲扣)之蝸桿要求: 35CrMo調(diào)質(zhì), HB255-303(850-870油淬,600-650回火)2.18條件: 要求高硬度和最小變形的蝸桿要求: 38CrMoAlA、38CrAlA正火或調(diào)質(zhì)后氮,硬度HV8502.19條件: 汽車(chē)轉(zhuǎn)向蝸桿要求: 35Cr 815氰化、200回火,滲層深度0.35-0.40mm,表面銼力硬度,心部硬度HRC352.2 備注