中间轴机加工工艺研究论文

时间：2021-09-18 13:42:13 论文范文我要投稿

中间轴机加工工艺研究论文

　　摘要：对中间轴机加工的技术要求与特点进行了论述，从粗车、半精车、精车、检验等方面介绍了中间轴机加工工艺过程，同时分析了中间轴机加工中的难点问题。

中间轴机加工工艺研究论文

　　1问题概述

　　中间轴位于主柴油机曲轴和螺旋桨轴之间，起传递主机功率至艉轴螺旋桨的作用，是船舶动力装置轴系的重要部件之一[1]。某57000DWT散货轮的中间轴质量达8t，长度为6346mm，小端法兰外径为780mm，大端法兰外径为900mm，两法兰平面要求平面度在0.05mm以内。中间轴轴承档390-0.0450mm处的圆度、圆柱度、跳动量均要求在0.03mm以内。针对如此高的要求，通过分析加工工艺，采用一夹一顶的加工方法，以增强中间轴的刚性。通过反复调头和合理选用切削用量等方法来保证加工的技术要求。在精车好一段并调头时，应用φ25mm紫铜棒垫在已加工表面，保证中间轴的自由度，达到两法兰平面的平面度要求。

　　2技术要求与特点

　　中间轴加工技术要求如图1所示。由图1可以看出，中间轴轴承档的长度为700mm，φ390-0.0450mm轴承档部位的跳动量和两法兰平面的平面度加工要求比较高，此外，D处的三个圆弧连接要求光滑过渡。

　　3机加工工艺过程

　　中间轴的材料牌号为合金结构钢，毛坯种类为锻件，采用C61160×8000mm普通车床，其机加工工艺过程[2-4]如下。

　　3.1粗车

　　夹住大端法兰，尾架端用四爪卡盘夹小法兰端，校正工件，车出中心架支撑点。用中心架托住工件，拆下尾架端四爪卡盘。车小法兰端平面，打深50mm、φ25mm中心孔，车75°及120°保护锥，并车出深6mm、φ450mm平面内台阶。车小法兰端外径至宽106mm、φ786mm，并确保另一端法兰宽106mm后总长不小于6350mm。轴颈外径各档均放直径余量5mm。工件下车检验符合要求后，调头上车，夹牢已加工表面φ786mm外径。以粗车时的方法校正，中心架托住工件，车削大平面并车出深6mm、φ450mm内台阶。打深50mm、φ25mm中心孔，车75°及120°保护锥。用尾架顶住工件，拆除中心架，车φ906mm外径，D放大处的圆弧粗车成形。工件下车，需进行自然时效处理，时效处理一般不短于120h。

　　3.2半精车

　　工件上车，采用一夹一顶的方法，半精车模板成形，表面粗糙度Ra均为6.3μm。工件调头，重新装夹后车宽104mm、φ783mm法兰，总长为6348mm。工件下车后，为消除内应力，需进行自然时效处理，时效处理一般不短于72h。

　　3.3精车

　　继续用一夹一顶的方法加工。夹头脚处垫φ25mm紫铜棒。除轴承档φ390mm处留0.15mm余量作抛光用外，其余均加工到图纸要求尺寸。D放处大的圆弧用模板和百分表操作，来保证圆弧正确度，表面粗糙度用抛光来实现。φ390-0.0450mm处抛光到要求尺寸，表面粗糙度Ra为0.8μm。按图纸要求检验外径、长度、跳动量等，用磁粉探伤工件的各应力集中处圆弧角部位。

　　4机加工工艺分析

　　以下对中间轴机加工工艺进行分析[5-6]。（1）为消除粗车、半精车后产生的内应力，保证工件的形状精度，工艺过程中安排了两次自然时效处理。（2）为保证轴的精度，在工艺过程中安排了粗车、半精车、精车，通过这些工序，逐步消除圆度误差及两平面的平面度误差。（3）粗车到精车均采用一夹一顶的加工方法，用于提高工件的刚性。精车好一端调头时，垫φ25mm紫铜棒，以保证工件的自由度。校正控制已加工好的外径公差在0.03mm以内，以确保两平面的平面度及φ390-0.0450mm处的跳动量。（4）精车时要修正中心孔，以达到工件的圆度及两平面的平面度要求。（5）精车φ390-0.0450mm轴颈后，为满足表面粗糙度Ra为0.8μm这一要求，精车后留0.15mm余量，采用砂带磨，并在车床上抛光。

　　5圆弧连接加工难点

　　由D放大处可知R34.65mm、R250.25mm、R962.5mm轴颈和法兰平面过渡处是应力集中处。三圆弧连接目的是增强工件的抗扭力，因此三圆弧连接的加工非常重要[7-9]。由于在C61160×8000mm普通车床上加工三圆弧连接有较多困难，因此一般都在数控车床上完成加工。对现有设备进行分析后，确认加工R250.25mm、R962.5mm不用接刀，采用工艺装备一次成形的加工方法，工艺装备如图2所示。先加工R34.65mm，后用模板精车一次成形R250.25mm、R962.5mm。操作过程为百分表与小拖板固定，模板夹具安装在尾架上，百分表头触及模板圆弧处。车刀车削圆弧时，用大拖板自动走刀，小拖板手动，使百分表数值保持在0.02～0.03mm内。精车好后用抛光方法来提高表面粗糙度，取得了较好的`效果。图2工艺装备

　　6检验

　　对于中间轴轴颈φ390-0.0450mm圆度的检验[9-10]，将百分表垂直放置在φ390-0.0450mm外径表面上。旋转工件一周，其最大径向跳动数值不能大于0.03mm。分别检查φ7800+0.05mm和φ9000+0.05mm，将百分表垂直放置两外径上，使工件旋转一周，最大径向跳动数值不能大于0.05mm。分别检查法兰平面的端面跳动量，将百分表平行放置于工件两平面上，使工件旋转一周，最大跳动数值不能大于0.05mm。

　　7结束语

　　笔者详细介绍了在C61160×8000mm车床上加工57000DWT散货轮中间轴的过程。基于现有设备，采用专用工艺装备设计了一套模板和百分表相结合的操作方法，解决了三圆弧连接光滑过渡的问题。为消除工件的内应力，在粗、精加工之间安排两次自然时效处理工艺，通过一系列工艺改进，保证了加工精度。

　　参考文献

　　[1]朱耀祥，浦林祥.现代夹具设计手册[M].北京：机械工业出版社，2010.

　　[2]乔立新.车工工艺学[M].长沙：湖南大学出版社，2010.[3]周光万.机械制造工艺学[M].成都：西南交通大学出版社，2010.

　　[4]谭仁臣.初级船舶钳工工艺学[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2005.

　　[5]李岩，王广辉，李静.应用成套丝锥加工转轴接杆孔螺纹的工艺研究[J].机械制造，2017，55（6）：76-78.

　　[6]汪磊，王柯雄，李晨.曲轴圆角滚压的加工工艺[J].汽车工艺师[J].2017（8）：56-57.

　　[7]郭飞，辛莹莹.三通接头体磨削夹具的设计[J].机械制造，2018，56（1）：69-70.

　　[8]董文辉，邹沛.轴系紧配螺栓孔损伤机理及镗孔修复工艺[J].广东造船，2017，36（1）：67-68.

　　[9]吕昆仑.加工中心展开式镗刀加工曲轴孔的应用研究[J].机械制造，2018，56（2）：64-66，80.

　　[10]周广岭.船舶轴系校中计算方法分析[J].广东造船，2017（5）：53-56.