轉軸加工工藝研究及應用

郭 君

（德州職業技術學院，山東德州 253034）

0 引言

在數控技術專業的頂崗實習單位合作教學中，主要研究冷再生機零部件生產過程。在研究的過程中，根據教學內容，選取典型的零件作為教學案例，包括選擇材料—零件圖繪制—分析工藝—夾具設計—產品加工。根據轉軸在再生機中的作用，本文經過多次加工實驗，設計完成了轉軸加工工藝。

1 轉軸加工工藝分析

1.1 轉軸的結構

轉軸的毛坯是焊組件，由接盤、管、擋圈、工藝堵4 個零件焊接成型（圖1）。

圖1 轉軸結構

1.2 轉軸的作用

轉軸用于冷再生機工作裝置總成，與車架體連接，車架帶動轉軸，轉軸帶動工作裝置，用來帶動轉子前進行走。后面的工作裝置可以根據需要，在油缸的驅動下升降，轉軸帶動轉子行走。

1.3 技術分析

經過分析，轉軸的4 個零件中比較難加工的是管，該件既屬于細長軸零件，又屬于套零件，裝夾比較困難。接盤、擋圈屬于盤套類零件；工藝堵屬于盤類零件，主要用于支撐內孔，與管焊為一體，增加零件的剛性，也是加工管的定位基準。

2 轉軸零部件加工工藝分析

2.1 接盤的加工工藝

2.1.1 工藝分析

接盤的結構如圖2 所示，零件精度要求不高，尺寸精度都未注公差。12×Φ18 mm 是等效開口尺寸，外圓Φ280 mm、Φ210 mm、內孔Φ174 mm、右端臺階面、12×Φ18 mm 的表面粗糙度為Ra12.5，左端面Ra3.2，右端面為不加工；12×Φ18 mm 孔的位置度公差值為Φ0.4 mm。零件左端面及右端臺階面和管焊接在一起后再加工，用到的設備有數控切割機、焊機、普通車床。零件材料為Q345A 鋼。

圖2 接盤零件圖

2.1.2 接盤加工

（1）氣割：數控氣割外圓Φ285 mm 和Φ165 mm，去毛刺，下料。

（2）車削：夾持毛坯外圓Φ285 mm，并找正夾緊；車外圓Φ280 mm；工件調頭；夾持外圓Φ280 mm，并找正夾緊；車削外圓Φ280 mm 至尺寸要求；車內孔至尺寸要求；倒角1×45°。

（3）將接盤和管配合在一起，并經焊接成型，清渣。

2.2 擋圈的加工工藝

2.2.1 工藝分析

擋圈的精度要求不高，尺寸精度都未注公差，內孔和外圓表面粗糙度為Ra12.5，兩端面為不加工（圖3）。選擇數控切割機、萬能液壓機、普通車床3 種設備。零件材料為Q345A 鋼，其屈服強度下限為345 MPa。

圖3 擋圈零件圖

2.2.2 擋圈的加工

（1）氣割：數控氣割外圓Φ215 mm 和Φ171 mm，下料。

（2）沖壓：調平工件兩端面。

（3）車削：夾持毛坯外圓Φ215 mm，并找正夾緊；車內孔至尺寸。

（4）氣割：用切割機將工件切割為兩件；去毛刺。

2.3 工藝堵技術要求

工藝堵是專門為加工轉軸而設計的，用于保證轉軸的加工精度，同時也增加轉軸的剛性（圖4）。為了減少加工成本，本文選擇仿形切割機進行仿形切割外形，保證外徑尺寸表面粗糙度為Ra12.5，其他為不加工。氣割完成后要進行去毛刺。零件材料為Q235A 鋼，屈服強度下限為235 MPa。

圖4 工藝堵零件圖

2.4 管的加工工藝

管的毛坯是Φ180×20 mm鋼管，用G4028 型鋸床下料，長度為2522 mm。管兩端外圓精度要求比較高，中間兩處，其他為未注公差尺寸。4 處有公差要求的外圓的表面粗糙度為Ra3.2，兩端Φ174×20 mm 的外圓表面粗糙度為Ra12.5，其他為不加工（圖5）。

圖5 管零件圖

該零件屬于細長軸類零件，零件剛性差，在選擇切削用量時不宜過大，尤其切削速度不能過高。管零件的加工需要將其他3個零件焊接在一起才能加工，其中兩端的工藝堵就是為了加工管而設計的。自制頂尖頂著工藝堵，完成外圓的全部加工，以及接盤端面和Φ210×18 mm 的加工。用到的主要設備有劃線平臺（兩端中心孔線）、焊機、普通車床、手電鉆（兩端中心孔）等。

3 轉軸的加工工藝制定

（1）劃線：劃位置線。

（2）焊接：將擋圈與管組焊成型，清渣，調形。

（3）畫兩端中心孔線。

（4）按線鉆兩端中心孔。

（9）焊接：將擋圈與管組焊成型，清渣。

（10）拋丸處理（保護各加工表面）。

（11）表面涂底漆及白色面漆（保護各加工表面）。

4 結束語

分析研究轉軸及零部件的結構，通過實驗加工和加工工藝優化設計，解決了轉軸難裝夾的問題，有效保證了轉軸的形位公差要求，提高生產效率，降低生產成本，為細長軸零件的裝夾方法提供范例。本設計已在實際生產中推廣，應用效果良好。

本文系德州職業技術學院科研課題《細長軸外圓刀具幾何角度優化研究》研究成果。