第三章 减速器输出轴的工艺分析
3.1 加速器输出轴的工作原理
减速机一般适用于低转速、大扭矩的传动设备，把电动机、内燃机或其它高速运转的动力，通过减速机的输入轴上的齿数少的齿轮，啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，普通的减速机也会有几对相同原理齿轮达到理想的减速效果，大小齿轮的齿数之比，就是传动比。
轴的工作原理：轴套上的两个齿轮一端置于减速箱内，一端置于输出终端，作用是输出转矩，传递动力，所以材料具有较高的抗弯强度、扭转强度。
3.2 减速器输出轴零件图样的分析
如下图所示减速器输出轴尺寸标注，根据此图制定加工工艺。
图3-1 减速器输出轴
a) 该输出轴零件轴段的安排呈阶梯状，便于安装于装卸。其加工精度要求高，要有较高的行位公差，表面粗糙度最高达到了0.8μm。零件的中心轴度是设计基准和工艺基准。
b) φ55对公共轴线的圆跳动为0.012mm。 c) φ65对公共轴线的圆跳动为0.012mm。 d) φ70对公共轴线的圆跳动为0.012mm。 e) 左边16x10x63键槽的同轴度为0.08。 f) 右边20x12x6键槽的同轴度为0.06。 g) 零件的材料为45钢。 h) 正火调制热处理
i) φ65为轴承配合，所以轴表面的精度，配合要求较高，其粗糙度为0.8μm。 j) 各轴肩处过渡圆角如图所示，分别为R1.5、R2.5、R2。 k) 轴端面加工出45°倒角，为了便于装配。
word文档 可自由复制I编辑
3.3 减速器输出轴的工艺分析
3.3.1 轴的加工工艺过程
轴类零件的加工工艺过程需要根据轴类零件的技术要领、生产需要、生产纲领，毛坯种类等的不同而制定出不同的工艺规程。轴类零件的工艺规程具有很大的共性，尤其是在单件小批量生产和维修中，都遵循工序集中原则，工艺过程及其相似。单件小批量生产中的轴类零件加工的基本工艺路线如下：下料——校直——车端面、钻中心孔——粗车外圆表面——正火或调制——修研中心孔——粗车、精磨外圆——校验。
图3-2 轴的零件图 表3.1 轴的工艺路线
序号 1 工序名称 下料 工序内容 45钢 三爪卡盘夹持工件，车端面钻中心孔，用尾座顶尖顶住，粗车φ55、φ60、φ65、φ70的4个台阶，直径长度均留2 mm余量 调头，三爪卡盘夹持工件另一端车端面，保证总长331cm，钻中心孔，用尾座顶尖顶住，粗车φ78、φ65的台阶，直径长度均保留2mm余量 调制处理硬度HRC24~28 俢研两端中心孔 双顶尖装夹，半精车φ55、φ66、φ65、φ70的四个台阶，倒角5个 调头，双顶尖装夹，半精车余下的三个台阶，达到尺寸规定，倒角2个 铣两个键槽。键槽深度比图纸大0.25mm，作为外圆磨床的余量 磨外圆φ65，达到图纸规定 检验 设备 2 车削 车床 3 4 5 热处理 钳 车削 车床 车床 6 7 8
铣 磨 检 铣床 磨床
3.3.2 轴的加工工艺特点
车削和磨削是轴类零件的主要加工方法。一般精度要求低的轴，经过粗车和精车即可；精度要求较高、表面粗糙度值较小或需进行表面淬火的轴，在粗车、半精车或热处理后，还需进行粗磨和精磨。车削和磨削可以完成轴类零件上的内外圆柱面、螺纹、圆锥面、端面等表面的加工。
需要安排必要的热处理工序。在轴类零件加工中，安排热处理工序，一是根据轴类的技术要求，通过热处理保证其力学性能；二是按照轴类的加工要求，通过热处理改善材料的可加工性。若轴类零件毛坯是锻件，大多需要进行正火处理，以消除锻造内应力、改善材料内部金相组织和降低其硬度，使材料的可加工性提高。
普遍采用中心孔定位。无论是轴类零件加工时采用的顶两头、一夹一顶的定位方法，还是轮盘类零件加工时采用的心轴装夹的定位方式，其定位基准大多为中心孔。
广泛采用通用设备和通用工艺装备。单件小批量生产轴类零件，大多在卧式车床、外圆磨床等通用设备上进行加工。所需要的工艺装备主要是卡盘、顶尖、中心架或跟刀架等通用夹具以及普通车刀、砂轮等通用切削工具。这些加工设备和工艺装备的类型、规格和技术性能应与零件的外形尺寸和精度要求相适应。 3.3.3 轴的加工工艺分析的步骤
零件的毛坯材料为45钢。45钢是优质碳素钢，经调制处理之后会具有良好的力学性能和切削加工性能。经淬火加高温回火后具有良好的综合力学性能，具有较高的强度、较好的韧性和塑性。
根据表面粗糙度要求，表面加工分为粗加工和精加工。加工时应把精加工和粗加工分开，经多次加工逐渐减少零件的变形误差。
主要以车削为主，车削时应保证其外圆的同轴度。
精车前应安排热处理工艺，以提高轴的疲劳强度和保证零件的内应力减少，稳定尺寸，减少零件变形，并保证工件在变形之后，能在半精车是纠正。
同一轴线上的各轴孔的同轴度误差会导致轴承装置时歪斜，影响轴的同轴度和轴承的使用寿命。所以在车削磨削过程中需保证同轴度。 3.3.4 轴的表面粗糙度和精度要求
减速箱输出轴的表面粗糙度、形状和位置精度要求与表面粗糙度要求
word文档 可自由复制I编辑
图3-3 轴的零件图
表3.2 轴表面精度要求
加工表面 尺寸 φ55 φ60 φ65 φ70 φ78 φ65 16x10x63的键 20x12x6的键 公差及精度等级 IT6 IT6 IT7 IT6 IT6 IT7 IT6 IT6 表面粗糙度 3.2 3.2 0.8 3.2 3.2 0.8 1.6 1.6 几何公差 ↗ ↗ ↗ ↗ ≡ ≡ 0.012 0.012 0.012 0.012 0.08 0.06 轴表面 3.3.5 零件表面加工方法的确定 典型加工路线轴类零件的主要加工表面是外圆表面，也还有常见的特形表面，因此针对各种精度等级和表面粗糙度要求，按经济精度选择加工方法。
对于普通精度的轴类零件加工，其典型的工艺路线如下：毛坯及其热处理——预加工——车削外圆——热处理——铣键槽——磨削——终检
根据本次加工零件图各表面得加工要求以及材料性质等各因素，该轴为阶梯轴，应以车削工为主，由于?65的粗糙度值Ra为0.8μm，所以采用磨削加工。
减速箱输出轴的各表面及其具体的加工方法
表3.3 轴表面加工方法
加工表面 φ55 φ60 φ65左 φ70 φ78 φ65右 16x10x63的键 20x12x6的键 左端面 右端面 尺寸等级 IT6 IT6 IT7 IT6 IT6 IT7 IT6 IT6 IT12 IT12 表面粗糙度 3.2 3.2 0.8 3.2 3.2 0.8 1.6 1.6 12.5 12.5 加工方法 粗车——半精车 粗车——半精车 粗车——精车 粗车——半精车 粗车——半精车 粗车——精车 粗铣——半精铣 粗铣——半精铣 粗车 粗车
第四章 减速器输出轴加工阶段的划分
4.1 加工划分的原因
对于较复杂的零件，通常应考虑划分加工阶段。由于输出轴是多阶梯的零件，切除大量的金属后会产生残余应力，因此在安排工序时，应该将粗、精加工分开，主要表面的精加工放在最后进行。各阶段的划分大致以热处理为界。整个输出轴加工的工艺过程，就是以主要表面的粗加工、半精加工和精加工为主线，穿插其他表面的加工工序而组成的。 要保证加工质量合理，划分加工阶段能合理地使用机床设备，便与热处理工序的安排，便于及时发现毛坯的缺陷，保护精加工过后的表面。
4.2 毛坯的选择、尺寸确定与设计
轴类零件的毛坯通常采用棒料、锻件和铸件等毛坯形式。一般光轴或外圆直径相差不大的阶梯轴采用棒料；外圆直径相差较大或较重要的轴常采用锻件；某些大型的或结构复杂的轴（如曲轴）可采用铸件。一般轴类零件，用低碳钢（如45钢），经正火、调制及部分表面淬火等热处理，得到所要求的强度、韧性和硬度。对于中等精度而转速转速较高的轴类零件，一般采用合金钢（如20Cr等），经过调制和表面淬火处理，使其具有较高的综合力学性能。对于在高转速、重载荷等条件下工作的轴类零件，可采用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢，经渗碳淬火处理后，使其具有很高的表面硬度，心部则获得较高的强度和韧性。对于高精度和高转速的轴，可选用38CrMoAl钢，其热处理变形较小，经调制和表面渗氮处理，可达到很高额心部强度和表面硬度，从而获得优良的耐磨性和耐疲劳性。 4.2.1 毛坯的选择
轴类零件的毛坯有棒料、锻件和铸件三种。
锻件适用与零件强度较高,形状较简单的零件。尺寸大的零件因受设备限制，故一般用自由锻；中、小型零件可选模锻；形状复杂的刚质零件不宜用自由锻。
铸件适用于形状复杂的毛坯。
钢质零件的锻造毛坯，其力学性能高于钢质棒料和铸钢件。根据该轴零件的结构形状和外轮廓尺寸，所以采用锻件。 4.2.2 选择毛坯要综合考虑以下几个方面的问题：
考虑零件材料的工艺性及对材料组织和力学性能的要求。
考虑零件的结构形状和尺寸。对于阶梯轴，如果各台阶直径相差不大，可直接采用棒料作为毛坯，使毛坯准备工作简化；当阶梯轴各台阶直径相差较大，宜采用锻件作为毛坯，以节省材料和减少机械加工的加工量。
考虑生产类型。大批、大量生产时，宜采用精度高和生产率比较高的毛坯制造工艺，如模锻、压铸等。
word文档 可自由复制I编辑
二级减速器输出轴的设计与加工工艺
