轴类零件加工工艺及夹具设计探讨

2014-10-30赵印岐

中国科技纵横 2014年18期

关键词：轴类铣床轴颈

赵印岐

(沧州师范学院机电工程系,河北沧州 061001)

轴类零件加工工艺及夹具设计探讨

赵印岐

(沧州师范学院机电工程系,河北沧州 061001)

轴类零件是整个机械运转系统中的基础部件,也是最为典型的机器零件之一,轴类零件加工工艺对于整个工件的质量以及整个机械系统生产效率具有直接的影响,因此提高轴类零件加工的科学合理性显得尤为重要。本文主要分析了轴类零件加工的技术要求及其加工工艺规程,并且分析了夹具设计方法,希望能够为提高工件加工质量给予一定指导。

轴类零件加工工艺分析夹具设计

在机械运转过程中，轴类零件是机械连杆、凸轮、齿轮等部分的重要传动部件，轴类零件根据轴类零件的结构划分为锥度心轴、空心轴、阶梯轴等几大类型；根据轴长径长度可分为长轴(长径在20mm)、短轴(长径在5mm以下)两种。轴承是所有轴类零件的主要支撑部分，而配合轴承的轴断也被称为轴颈，轴颈是轴类零件装配的主要基准。为了进一步提高零件图工艺水平，应注意加强轴类零件的加工工艺，根据具体工件的需求，选择最佳的轴类零件加工方法以及夹具设计的方法。

1 轴类零件的加工技术要求

1.1 应明确轴类零件尺寸的精度

在轴类零件轴颈选择过程中，为了确保其支撑作用，应选择IT5-7精度较高的轴颈；如果主要是作为装配传动件，应选择IT6-9精确度较低的轴颈。

1.2 应注意几何形状精度

外锥面、轴颈等轴型的圆柱度以及圆度也即是轴类零件几何形状精度，一般的轴类零件正常的话会将轴类零件几何形状精度控制在允许的尺寸公差范围内。如果是内外圆表面，对轴类零件的几何形状精度具有较高的要求，应在工艺图纸中将有效的误差范围明确表示出来。

1.3 注意相互位置精度

轴类零件在整个机械运行系统中的位置及其功能主要决定了其的位置精度。轴类零件的精度通常情况下必须达到装配传动件轴颈对支撑轴颈的需要(要求同轴度)，若未达到该项需要，会使传动齿轮之间产生一定的磨合误差，对机械的传动效果产生较大影响。通常情况下，轴类零件的径向跳动范围最小为0．01 mm，最大为0．03mm。若相互位置精度具有较高要求，则最小的径向跳动范围会缩小到0．001mm，最大为0．005mm。

1.4 注意表面粗糙程度

通常情况下，支撑轴颈(主要用于配合轴承)表面粗糙程度最小为Ra0．63μm，最大为Ra0．16μm。而传动配件轴颈的表面粗糙度范围则相对偏大，介于Ra2．5μm-Ra0．63μm左右。

2 轴类零件加工工艺

2.1 轴类零件加工工艺规程特点

轴类零件工艺规程的合理制定非常重要，在机械加工工艺规程中应注意以下几点：①首先应熟练掌握关于该零件的相关技术标准(包括制作材质、精度要求、结构设置等)，同时应仔细研究相关的验收标准(包括零件、部件装配图纸以及产品等)。②应选择粗基准。如果是零件表面为非加工表面，则粗基准就应选择非加工表面。若所有零件表面为铸件轴，均需加工，则应进行找正处理，找正处理中应按照所加工的最小余量表面进行处理，并且加工零件应尽可能选择表面比较平整的零件，应注意零件的浇口结合处。粗基准应尽量选择表面稳定的，且只可一次性使用。③选择精基准。应根据基准重合原则选择精基准，同时应选择精度较高、安装较稳定可靠的表面，其定位基准应该尽可能选择装配基准或者设计基准，并且使所有工序中使用的定位基准尽量保持一致，最大限度的确保该定位基准能够重合测量基准。

2.2 轴类零件加工技术要求

轴颈轴类零件表面通常可划分为两大类：①支承轴颈。这种轴颈主要是帮助确定轴位置，同时具有支撑功能，一般要求支承轴颈尺寸精度相对较高(IT5-7)。②配合轴颈。这种轴颈的主要作用是配合各部位的正常传动，一般要求这种轴颈的尺寸精度相对较低(IT6-9)。③互相位置精度。其主要是指轴类零件内部及外表面的精度，包括端面间的平行度、圆径向跳动范围、主要轴面的同轴度等。④注意表面粗糙度轴。一般而言，表面粗糙度轴加工表面都有一定的粗糙度要求及标准，应按照实际加工需求以及产生的经济效益决定具体的粗糙度。

3 铣床夹具设计的主要特点

和其他夹具相比而言，铣床夹具最大的区别体现在夹具的定位方式方面。一般，铣床夹具主要是利用定位键来定位，并且通过对刀装置来明确铣床夹具中具体的铣刀位置。铣床夹具安装的位置对于被加工零件表面位置精度具有直接的影响，因此在设计铣床安装位置时应严格根据标准的安装方法选择其位置。一般，会将两个定位键安装在夹具底座下方，应尽量将两个定位键的安装距离拉大，有利于提高安装精度。在铣床工作台T形槽中固定定位键安装夹具，具体操作方法是应在T形槽中稳定嵌入2个定位键，并且采用螺栓固定牢固，此时应注意检查两夹具之间的宽度是否在合理范围内，若有偏差应将2个耳座分别安装在夹具同侧，在安装过程中应注意使两耳座距离和工作台T形槽距离一样。在安装铣床夹具时应校准夹具、铣刀的位置，有利于进行定距加工。为了能够快速、准确定位刀具、制件，可在夹具上安装对刀工具，一般对刀装置的构成结构包括塞尺、刀块，在进行铣削过程中，会产生较大的切削力，且会伴有不同强度的振动，这就对夹具的韧度、强度有一定要求。同时，还应该注意将夹具的重心降低至最低限度，缩短制件和工作台的接触距离，最大限度的提高夹具稳固性，1-1．25的高度和宽度比是夹具的最佳状态。

数控机床夹具要求主要体现在高精确度、高柔韧性、高效性三个方面，设计数控机床夹具不仅应遵循传统的夹具生产的一般原则，同时还应注意以下几点要求：①应强度数控机床的精确性，满足数控生产的实际需求。②数控机床夹具设计应尽可能使每一个工件安装夹具后，可以多方面生产，有利于减少工件装夹次数和频率，也即是使生产工序能够相对集中。③应将零件夹紧并妥善固定，以防实际生产过程中使夹具和元件发生碰撞。④数控机床夹具的安装应具有一定的固定功能，有利于进一步优化生产工序，提高生产的便捷性。在数控机床中常常会用到三爪卡盘，其主要作用是能够夹紧并稳固生产过程中的制件。