选择轴类零件的定位基准和加工装备优化建议

教学目标

＊掌握轴类零件的精基准和夹紧方案的选择方法。

＊掌握轴类零件的粗基准和夹紧方案的选择方法。

＊掌握传动轴加工装备的选择方法。

任务引入

通过具体选择传动轴的粗基准、精基准、夹紧方案及加工装备，掌握轴类零件的基准、夹紧方案及加工装备的选择方法。

相关知识

1．轴类零件精基准的选择

1）零件已加工的表面作为定位基准，这种基准称为精基准。合理地选择定位精基准是保证零件加工精度的关键。

2）选择精基准首先应考虑零件关键表面的加工精度（尤其是有位置精度要求的表面），同时还要考虑所选基准的装夹是否稳定可靠、操作方便，夹具结构是否简单。

3）精基准的选择原则详见2.3 节。

4）在选择基准时不能同时遵循各选择原则（甚至相互矛盾）时，应根据具体情况具体分析，以保证关键表面为主，兼顾次要表面的加工精度。

5）轴类零件的精基准：

① 轴类零件的加工，多以轴两端的中心孔作为定位精基准。因为轴的设计基准是中心线，这样既符合基准重合原则，又符合基准统一原则，还能在一次装夹中最大限度地完成多个外圆及端面的加工，易于保证各轴颈间的同轴度及端面的垂直度。

② 当不能用两端中心孔定位（如带内孔的轴）时，可以外圆表面或外圆表面和一端孔口作为精基准。

2．轴类零件粗基准的选择

1）以毛坯表面作为定位基准，称为粗基准。

2）粗基准的选择原则详见2.3 节。

3）轴类零件的粗加工，可选择外圆表面作为定位粗基准，以此定位加工两端面和中心孔，为后续工序准备精基准。

3．轴类零件加工装备的选择

（1）机床夹具的分类

机床夹具就是用于装夹工件的工艺装备。它的主要作用是使被加工的工件在加工过程中占有正确的加工位置，并始终保持不变。机床夹具的种类繁多，可通过不同的角度进行划分，如按使用机床分类，有车床夹具、铣床夹具等；按动力源分类，有手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具及自夹紧夹具等；按通用化程度分类，有通用夹具、专用夹具、组合夹具等。

除上述几种分类外，还衍生出了可调夹具、成组夹具等。在专用夹具中，通过调整或更换个别元件来扩大使用范围的夹具称为可调夹具。按成组原理进行设计，用于加工形状相似、尺寸相近的一组工件的夹具称为成组夹具。

（2）车床常用夹具及夹紧方法

车床常用夹具及夹紧方法如表5-4 所示。

表5-4　车床常用夹具及夹紧方法

续表

（3）车床常用夹具的特点(www.xing528.com)

工件的装夹方法大体可分为卡盘装夹、顶尖装夹、传动轴装夹三种。

1）卡盘装夹。卡盘的种类主要有自定心卡盘、单动卡盘和花盘等。

① 自定心卡盘。图5-6 所示的自定心卡盘能自动定心，装夹方便，应用广泛，但它的夹紧力较小，且不便于夹持外形不规则的工件，主要适用于装夹轴类、盘套类零件。

图5-6　自定心卡盘

a）外形；b）反爪
1—卡爪；2—卡盘体；3—大锥齿轮；4—小锥齿轮；5—心轴；6—工件

② 单动卡盘。图5-7 所示为四个爪都可单独移动的单动卡盘，安装工件时需找正，其夹紧力大，适合于装夹毛坯及外形不规则、非圆柱体、偏心、有孔距要求（孔距不能太大）的零件。

③ 花盘。图5-8 所示的花盘适合于外形不规则、偏心和形状复杂的工件。装夹工件时，花盘与其他车床附件一起使用，需要端面定位夹紧，反复校正和平衡。

图5-7　四爪单动卡盘

图5-8　花盘

2）顶尖装夹。双顶尖装夹如表5-4 所示，适于较长的轴类工件（长径比为4～15）。

加工细长轴（长径比大于15）时，为减少工件振动和弯曲变形，常用跟刀架或中心架作辅助支承，以增加工件的刚性，表5-4 所示为常用的车削装夹方法。

3）传动轴装夹。对于以孔为定位基准的盘套类工件，可采用传动轴装夹，易于保证外圆、端面和内孔之间的位置精度。常用的圆柱传动轴和花键传动轴如图5-9 所示。

图5-9　常用的圆柱传动轴和花键传动轴

a）圆柱传动轴；b）花键传动轴

任务实施

1．选择传动轴的精基准和夹紧方案

根据基准重合原则，考虑选择传动轴的轴线作为定位精基准是最理想的，即采用两端中心孔作为精基准，如图5-10 所示。

图5-10　传动轴精基准

2．选择传动轴的粗基准和夹紧方案

选择毛坯φ51 外圆作为粗基准，能方便地加工两端面和中心孔，可以尽快获得精基准，如图5-11 所示。

图5-11　传动轴粗基准

3．选择传动轴的加工装备

根据传动轴的工艺特性，加工设备采用通用机床，即普通车床、立式铣床、万能磨床。工艺装备采用通用夹具（自定心卡盘及顶尖）、通用刀具（标准车刀、键槽铣刀、砂轮等）、通用量具（游标卡尺、外径千分尺等）。