輸出軸的加工工序分析

許曉明

摘 要：輸出軸作為一種重要的動力輸出零件，在生產生活中有著非常廣泛的用途。由于輸出軸在生產中起著傳遞動力及轉矩的作用，并且通過其實現了回轉運動，因此，輸出軸就務必要具備較高的綜合性能才能夠滿足它在生產中的動力輸出需求。文章在分析、了解了輸出軸零件的作用及性能之后，對其加工工序進行分析。

關鍵詞：輸出軸；沖擊載荷；抗扭強度；切削用量

中圖分類號：THl62 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）14-0080-02

1 輸出軸的作用性能

輸出軸較為廣泛的應用于我們的生產生活之中，作為重要的動力輸出零件，它主要是裝設在動力輸出系統當中。由于輸出軸的作用是傳遞動力，這就要求它本身要具有一定的承受沖擊載荷的能力，除此之外還需要有較大的扭矩。要滿足輸出軸的這些機械性能要求，零件在進行表面熱處理過程中就必須賦予其較高的耐磨性和足夠抗扭強度。

2 輸出軸工藝分析

我們以一種典型的輸出軸為例來介紹一下該零件的結構特點及工藝。該輸出軸的外圓柱面直徑分別為φ55、φ60（φ55，φ60 的外圓的徑向跳動量<0.04 mm）、φ65、φ75、φ176，內圓柱面直徑分別為φ50、φ80（φ80的跳動量<0.04 mm）、φ104，其中16的鍵槽一個（鍵槽對φ55外圓的對稱度為0.08 mm），φ20的孔10個（φ20孔的軸線的跳動量<0.05 mm）。由此可以看出此輸出軸的結構是一種簡單的階梯軸類零件。由于輸出軸零件的作用需求，要求其在耐磨性和抗扭強度上具有較高的品質，我們在進行熱處理工藝過程中需要對其進行調質處理，選擇硬度為250 HBS。在輸出軸零件的表面粗糙度的選擇上，我們選擇外圓、內圓的表面粗糙度分別為Ra1.25 um，Ra2.5 um，其余均選擇Ra20 um。滿足這樣較高的表面粗糙度要求才可以保證其在動力輸出時的速度要求以及形位精度。

3 毛胚材料的確定

在生產中，經常運用的毛坯材料有型材、鍛造、鑄造等。考慮到輸出軸要具有較強的沖擊載荷承受能力以及較大的扭矩。因此，我們在毛坯材料的選擇上就應該選用韌性和剛性較大的材料。在此，我們選用鍛件作為輸出軸的毛坯材料。除此之外，還要從生產材料的經濟性方面進行考慮選擇。

4 工藝路線的確定

4.1 基準的選擇以及各表面加工方法的確定

基準有粗、精兩類，為了保證軸類零件的精度要求，我們將外圓設定為粗基準面。利用三爪卡盤及自動找正的原理對輸出軸毛坯零件進行夾緊，之后進行對外圓以及端面、中心孔的加工。在進行完這道工序之后，我們將按照上一工序中所加工的外圓作為新的基準面，來進行中心孔的加工以及另外一個端面的加工。在加工過程中務必要使得兩個中心孔在同一直線上。

精度對于輸出軸零件來說是一項非常重要的性能指標，這就需要在加工過程中對精基準進行準確的選擇。在此，我們設定兩端的中心孔為精基準，之后進行對外圓的精加工過程。在完成外圓的精加工之后，再以外圓作為精基準來對內圓進行加工。以下是各表面加工方法的選擇確定：φ176外圓、左端面、右端面：粗車；φ55外圓、φ60外圓、φ65外圓、φ75外圓：粗車—精車；φ50內圓：粗銑；φ104內圓：車孔；φ80內圓：車孔-鉸孔；φ20孔：鉆孔-鉸孔；鍵槽：粗銑-精銑。

4.2 工序分散和集中考慮

工序集中一般都具有較高的生產效率，在生產過程中大都采用各種機床來進行加工，因此也就降低了勞動強度，勞動力也相應的減少。由于工序集中具有工序少的特點，因此，工件在加工過程中需要安裝的次數就少，這就確保了表面間的位置精度。工序集中雖然工序較少，但是每道工序的工作內容并不少，生產準備期間的作業量較大，而且其設備的結構大都較為復雜，這就使得維修難度增大。

工序分散一般來說采用的生產設備以及相應的加工工藝都較為容易，無需要求員工具有很高的技術水平，在產品的變換上很易于適應及調整。由于工序分散的工序較多，因此，才工序分散的工藝過程中設備以及相應的工藝裝備就多，需要的人工數量就大。

我們在選擇工序分散以及集中的程度上面，主要是參照其生產的規模而定。通常，在大批量的生產情況下，我們采用工序分散。在小批量的生產情況下，我們采用工序集中。綜上所述再結合零件本身，在此我們選用工序分散。

4.3 零件的加工順序以及相應設備的選擇

在生產過程中，我們首先需要對輸出軸零件毛坯進行退火熱處理，用來消除內應力。再利用普通車床對各外圓和左端面進行粗車加工，對右端面、φ176外圓以及中心孔進行粗、精車加工。之后再利用數控車床對各圓柱面進行粗、精車加工，對左端各外圓進行精車加工，再鉆出φ45的孔，車φ50、φ80、φ104，鉸φ80孔。最后再利用數控銑床鉆φ20、φ8孔、鉸孔，再銑鍵槽。

以上工序中我們應用到普通車床、數控車床、數控銑床三種車床。在普通車床的選擇中，我們選擇CS6140型普通車床。其床身及床鞍的最大回轉直徑分別為Φ400 mm和Φ220 mm。主軸的通孔直徑以及最大工件長度分別為Φ52 mm和1 000 mm。對于數控車床的選擇，我們選用的是CAK6136 V/750型數控車床。其床身及滑板最大回轉直徑分別為ф360 mm和ф180 mm。主軸的通孔直徑以及最大加工長度分別為ф53 mm和650 mm。數控銑床的選擇，我們選用的是XK713型數控銑床。其X軸行程、Y軸行程以及Z軸行程分別為600 mm、320 mm和450 mm。槽數/槽寬/間距為3/14/80 mm。工作臺面到主軸端面之間的距離為100～550 mm。

5 走刀路線以及工序尺寸及公差的確定

走刀路線的合理性在軸類零件的工藝加工過程中具有非一般的重要性。它直接影響到輸出軸零件表面的質量以及加工的精度。在編程和加工的效率方面也有著較大的影響。因此，我們在走刀路線的確定上，一定要以提高工作效率為基礎，使得走刀路線盡可能的短，走刀的空行次數盡可能的少。

在機械加工過程中，尺寸及公差的確定也是非常重要的一個步驟。此輸出軸零件經過查表得出各部位的加工余量及公差等級。其中φ176外圓的粗車余量及公差等級為5和IT12；φ65外圓以及φ75外圓的粗車余量及公差等級為5和IT12，精車余量及公差等級為1和IT6；φ55外圓的粗車余量及公差等級為15和IT12，精車余量及公差等級為1和IT6；φ60外圓的粗車余量及公差等級為12和IT12，精車余量及公差等級為1和IT6。

6 刀具的選擇

在刀具的選用過程中，我們應該根據所加工的零件的各種性能、不同的加工階段以及零件加工區域的特點等來選擇合適的刀具。這一選擇過程對于零件的數控加工過程、機床的工作效率以及所加工零件的加工質量方面都有著重要的影響。我們根據此輸出軸的材料要求，選用硬質合金刀。其中在對外圓進行粗車、精車過程時分別選用

01 90 ？觷外圓車刀以及02 70 ？觷外圓車刀。在端面的加工過程中選用03 90 ？觷端面車刀。內圓的加工選用的是06 90 ？觷內孔刀。鍵槽的加工選用07 3.0×13鍵槽銑刀3.0×13。打孔時的鉆頭選用的是04、05 φ18、φ45高速鋼鉆。

7 切削用量的選擇

切削用量的選擇及制定是要利用已經給定的刀具的切削性能和機床性能以及確定好的幾何角度來確定出相對合理的進給量以及背吃刀量。擁有了合理的切削用量就可以相應的提高生產率以及降低加工成本，并且保證加工質量不受影響。在此輸出軸零件中，各外圓的粗背吃刀量為3.0，精車吃刀量0.5，進給量為1.2 mm/r。端面的進給量為0.5 mm/r。鍵槽的粗背吃刀量為5，精車吃刀量為2，進給量為0.1 mm/r。鉸孔的精車吃刀量為0.1。

8 結 語

輸出軸零件是一個常見的用來傳遞轉矩及動力、承受載荷以及支撐傳動的部件。在實際的生產加工中，通常是在保證其質量以及加工要求的基礎之上更多的考慮加工的高效性以及經濟性。這就需要我們熟練的掌握加工工藝并合理的選擇確定加工工藝以贏得更佳的經濟效益。

參考文獻：

[1] 朱炎釗，陳方紅.減速器輸出軸的加工工藝[J].金屬加工（冷加工），2012，（21）.