軸鍛件 （機械部件）
軸鍛件是穿在軸承中間或車輪中間或齒輪中間的圓柱形物件，但也有少部分是方型的。軸是支承轉動零件并與之一起回轉以傳遞運動、扭矩或彎矩的機械零件。一般為金屬圓桿狀，各段可以有不同的直徑。機器中作回轉運動的零件就裝在軸上。
中文名 軸鍛件
類 型 轉軸，心軸，傳動軸
材料使用
1、碳素鋼
35、45、50等優(yōu)質碳素結構鋼因具有較高的綜合力學性能，應用較多，其中以45鋼用得最為廣泛。
為了改善其力學性能，應進行正火或調(diào)質處理。不重要或受力較小的軸，則可采用Q235、Q275等碳素結構鋼。
2、合金鋼
合金鋼具有較高的力學性能，但價格較貴，多用于有特殊要求的軸。
例如采用滑動軸承的高速軸，常用20Cr、20CrMnTi等低碳合金結構鋼，經(jīng)滲碳淬火后可提高軸頸耐磨性；
汽輪發(fā)電機轉子軸在高溫、高速和重載條件下工作，必須具有良好的高溫力學性能，常采用40CrNi、38CrMoAlA等合金結構鋼。
軸的毛坯以鍛件優(yōu)先、其次是圓鋼；
尺寸較大或結構復雜者可考慮鑄鋼或球墨鑄鐵。
例如，用球墨鑄鐵制造曲軸、凸輪軸，具有成本低廉、吸振性較好，對應力集中的敏感性較低、強度較好等優(yōu)點。
軸的力學模型是梁、多數(shù)要轉動，因此其應力通常是對稱循環(huán)。
其可能的失效形式有：疲勞斷裂、過載斷裂、彈性變形過大等。
軸上通常要安裝一些帶輪轂的零件，因此大多數(shù)軸應作成階梯軸，切削加工量大。
結構分類
結構設計
軸的結構設計是確定軸的合理外形和全部結構尺寸，為軸設計的重要步驟。它由軸上安裝零件類型、尺寸及其位置、零件的固定方式，載荷的性質、方向、大小及分布情況，軸承的類型與尺寸，軸的毛坯、制造和裝配工藝、安裝及運輸，對軸的變形等因素有關。設計者可根據(jù)軸的具體要求進行設計，必要時可做幾個方案進行比較，以便選出設計方案，以下是一般軸結構設計原則：
1、節(jié)約材料，減輕重量，盡量采用等強度外形尺寸或大的截面系數(shù)的截面形狀；
2、易于軸上零件定位、穩(wěn)固、裝配、拆卸和調(diào)整；
3、采用各種減少應力集中和提高強度的結構措施；
4、便于加工制造和保證精度。
軸的分類
常見的軸根據(jù)軸的結構形狀可分為曲軸、直軸、軟軸、實心軸、空心軸、剛性軸、撓性軸（軟軸）。
直軸又可分為：①轉軸，工作時既承受彎矩又承受扭矩，是機械中最常見的軸，如各種減速器中的軸等。②心軸，用來支承轉動零件只承受彎矩而不傳遞扭矩，有些心軸轉動，如鐵路車輛的軸等，有些心軸則不轉動，如支承滑輪的軸等。③傳動軸，主要用來傳遞扭矩而不承受彎矩，如起重機移動機構中的長光軸、汽車的驅動軸等。軸的材料主要采用碳素鋼或合金鋼，也可采用球墨鑄鐵或合金鑄鐵等。軸的工作能力一般取決于強度和剛度，轉速高時還取決于振動穩(wěn)定性。
用途應用
扭轉剛度
軸的扭轉剛度校核是計算的軸的工作時扭轉變形量，是用每米軸長的扭角 度量的。軸的扭轉變形要影響機器的性能和工作精度，如內(nèi)燃機凸輪軸的扭轉角過大，會影響氣門的正確啟閉時間；龍門式起重機運動機構傳動軸的扭轉角會影響驅動輪的同步性；對有發(fā)生扭轉振動危險的軸以及操縱系統(tǒng)中的軸，都需要有較大的扭轉剛度。
技術要求
1、加工精度
1)尺寸精度 軸類零件的尺寸精度主要指軸的直徑尺寸精度和軸長尺寸精度。按使用要求，主要軸頸直徑尺寸精度通常為IT6-IT9級，精密的軸頸也可達IT5級。軸長尺寸通常規(guī)定為公稱尺寸，對于階梯軸的各臺階長度按使用要求可相應給定公差。
2)幾何精度 軸類零件一般是用兩個軸頸支撐在軸承上，這兩個軸頸稱為支撐軸頸，也是軸的裝配基準。除了尺寸精度外，一般還對支撐軸頸的幾何精度（圓度、圓柱度）提出要求。對于一般精度的軸頸，幾何形狀誤差應限制在直徑公差范圍內(nèi)，要求高時，應在零件圖樣上另行規(guī)定其允許的公差值。
3)相互位置精度 軸類零件中的配合軸頸（裝配傳動件的軸頸）相對于支撐軸頸間的同軸度是其相互位置精度的普遍要求。通常普通精度的軸，配合精度對支撐軸頸的徑向圓跳動一般為0.01-0.03mm，高精度軸為0.001-0.005mm。
此外，相互位置精度還有內(nèi)外圓柱面的同軸度，軸向定位端面與軸心線的垂直度要求等。
2、表面粗糙度
根據(jù)機械的精密程度，運轉速度的高低，軸類零件表面粗糙度要求也不相同。一般情況下，支撐軸頸的表面粗糙度 Ra值為0.63-0.16 μm ；配合軸頸的表面粗糙度Ra值為2.5-0.63 μ m
加工工藝
1、軸類零件的材料
軸類零件材料的選取，主要根據(jù)軸的強度、剛度、耐磨性以及制造工藝性而決定，力求經(jīng)濟合理。
常用的軸類零件材料有 35、45、50優(yōu)質碳素鋼，以45鋼應用最為廣泛。對于受載荷較小或不太重要的軸也可用Q235、Q255等普通碳素鋼。對于受力較大，軸向尺寸、重量受限制或者某些有特殊要求的可采用合金鋼。如40Cr合金鋼可用于中等精度，轉速較高的工作場合，該材料經(jīng)調(diào)質處理后具有較好的綜合力學性能；選用Cr15、65Mn等合金鋼可用于精度較高，工作條件較差的情況，這些材料經(jīng)調(diào)質和表面淬火后其耐磨性、耐疲勞強度性能都較好；若是在高速、重載條件下工作的軸類零件，選用20Cr、20CrMnTi、20Mn2B等低碳鋼或38CrMoA1A滲碳鋼，這些鋼經(jīng)滲碳淬火或滲氮處理后，不僅有很高的表面硬度，而且其心部強度也大大提高，因此具有良好的耐磨性、抗沖擊韌性和耐疲勞強度的性能。
球墨鑄鐵、高強度鑄鐵由于鑄造性能好，且具有減振性能，常在制造外形結構復雜的軸中采用。特別是我國研制的稀土——鎂球墨鑄鐵，抗沖擊韌性好，同時還具有減摩、吸振，對應力集中敏感性小等優(yōu)點，已被應用于制造汽車、拖拉機、機床上的重要軸類零件。
2、軸類零件的毛坯
軸類零件的毛坯常見的有型材（圓棒料）和鍛件。大型的，外形結構復雜的軸也可采用鑄件。內(nèi)燃機中的曲軸一般均采用鑄件毛坯。
型材毛坯分熱軋或冷拉棒料，均適合于光滑軸或直徑相差不大的階梯軸。
鍛件毛坯經(jīng)加熱鍛打后，金屬內(nèi)部纖維組織沿表面分布，因而有較高的抗拉、抗彎及抗扭轉強度，一般用于重要的軸。
加工方法
1、外圓表面的加工方法及加工精度
軸類、套類和盤類零件是具有外圓表面的典型零件。外圓表面常用的機械加工方法有車削、磨削和各種光整加工方法。車削加工是外圓表面最經(jīng)濟有效的加工方法，但就其經(jīng)濟精度來說，一般適于作為外圓表面粗加工和半精加工方法；磨削加工是外圓表面主要精加工方法，特別適用于各種高硬度和淬火后的零件精加工；光整加工是精加工后進行的超精密加工方法（如滾壓、拋光、研磨等），適用于某些精度和表面質量要求很高的零件。
由于各種加工方法所能達到的經(jīng)濟加工精度、表面粗糙度、生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本各不相同，因此必須根據(jù)具體情況，選用合理的加工方法，從而加工出滿足零件圖紙上要求的合格零件。
序號 加工方法 經(jīng)濟精度 （公差等級） 經(jīng)濟粗糙度 Ra值/ μ m 適用范圍
1 粗車 IT13-IT11 50-12.5 適用于淬火鋼以外的各種金屬
2 粗車 -半精車 IT10-IT8 6.3-3.2
3 粗車 -半精車-精車 IT8-IT7 1.6-0.8
4 粗車 -半精車-精車-滾壓 IT8-IT7 0.2-0.025
5 粗車 -半精車-磨削 IT8-IT7 0.8-0.4 主要用于淬火鋼，也可用于未淬火鋼，但不適用于有色金屬
6 粗車 -半精車-粗磨-精磨 IT7-IT6 0.4-0.1
7 粗車 -半精車-粗磨-精磨-超精加工（或輪式超精磨） IT5 0.1-0.012
（或 Rz 0.1）
8 粗車 -半精車-精車-精細車（金剛車） IT7-IT6 0.4-0.025 主要用于要求較高的有色金屬
9 粗車 -半精車-粗磨-精磨-超精磨（或鏡面磨） IT5以上 0.025-0.006
（或 Rz 0.1） 極高精度的外圓加工
10 粗車 -半精車-粗磨-精磨-研磨 IT5以上 · 012 （或 Rz 0.1）
2、外圓表面的車削加工
(1)外圓車削的形式
軸類零件外圓表面的主要加工方法是車削加工。主要的加工形式有：
荒車 自由鍛件和大型鑄件的毛坯，加工余量很大，為了減少毛坯外圓形狀誤差和位置偏差，使后續(xù)工序加工余量均勻，以去除外表面的氧化皮為主的外圓加工，一般切除余量為單面1-3mm。
粗車
中小型鍛、鑄件毛坯一般直接進行粗車。粗車主要切去毛坯大部分余量（一般車出階梯輪廓），在工藝系統(tǒng)剛度容許的情況下，應選用較大的切削用量以提高生產(chǎn)效率。
半精車
一般作為中等精度表面的最終加工工序，也可作為磨削和其它加工工序的預加工。對于精度較高的毛坯，可不經(jīng)粗車，直接半精車。
精車
外圓表面加工的最終加工工序和光整加工前的預加工。
精細車
高精度、細粗糙度表面的最終加工工序。適用于有色金屬零件的外圓表面加工，但由于有色金屬不宜磨削，所以可采用精細車代替磨削加工。
但是，精細車要求機床精度高，剛性好，傳動平穩(wěn)，能微量進給，無爬行現(xiàn)象。車削中采用金剛石或硬質合金刀具，刀具主偏角選大些（ 45 o -90 o ）,刀具的刀尖圓弧半徑小于0.1-1.0mm。以減少工藝系統(tǒng)中彈性變形及振動。
(2)車削方法的應用
1）普通車削 適用于各種批量的軸類零件外圓加工，應用十分廣泛。單件小批量常采用臥室車床完成車削加工；中批、大批生產(chǎn)則采用自動、半自動車床和專用車床完成車削加工。
2)數(shù)控車削 適用于單件小批和中批生產(chǎn)。應用愈來愈普遍，其主要優(yōu)點為柔性好，更換加工零件時設備調(diào)整和準備時間短；加工時輔助時間少，可通過優(yōu)化切削參數(shù)和適應控制等提高效率；加工質量好，專用工夾具少，相應生產(chǎn)準備成本低；機床操作技術要求低，不受操作工人的技能、視覺、精神、體力等因素的影響。對于軸類零件，具有以下特征適宜選用數(shù)控車削。
結構或形狀復雜，普通加工操作難度大，工時長，加工效率低的零件。
加工精度一致性要求較高的零件。
切削條件多變的零件，如零件由于形狀特點需要切槽，車孔，車螺紋等，加工中要多次改變切削用量。
批量不大，但每批品種多變并有一定復雜程度的零件。
對帶有鍵槽，徑向孔（含螺釘孔）、端面有分布的孔（含螺釘孔）系的軸類零件，如帶法蘭的軸，帶鍵槽或方頭的軸，還可以在車削加工中心上加工，除了能進行普通數(shù)控車削外，零件上的各種槽、孔（含螺釘孔）、面等加工表面也可一并能加工完畢。工序高度集中，其加工效率較普通數(shù)控車削更高，加工精度也更為穩(wěn)定可靠。
（3）外圓表面的磨削加工
用磨具以較高的線速度對工件表面進行加工的方法稱為磨削。磨削加工是一種多刀多刃的高速切削方法，它使用于零件精加工和硬表面的加工。
磨削的工藝范圍很廣，可以劃分為粗磨、精磨、細磨及鏡面磨。
磨削加工采用的磨具（或磨料）具有顆粒小，硬度高，耐熱性好等特點，因此可以加工較硬的金屬材料和非金屬材料，如淬硬鋼、硬質合金刀具、陶瓷等；加工過程中同時參與切削運動的顆粒多，能切除極薄極細的切屑，因而加工精度高，表面粗糙度值小。磨削加工作為一種精加工方法，在生產(chǎn)中得到廣泛的應用。由于強力磨削的發(fā)展，也可直接將毛坯磨削到所需要的尺寸和精度，從而獲得了較高的生產(chǎn)率。
工藝分析
1、軸類零件加工的工藝路線
1)基本加工路線
外圓加工的方法很多，基本加工路線可歸納為四條。
① 粗車—半精車—精車
對于一般常用材料，這是外圓表面加工采用的最主要的工藝路線。
② 粗車—半精車—粗磨—精磨
對于黑色金屬材料，精度要求高和表面粗糙度值要求較小、零件需要淬硬時，其后續(xù)工序只能用磨削而采用的加工路線。
③ 粗車—半精車—精車—金剛石車
對于有色金屬，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因為有色金屬一般比較軟，容易堵塞沙粒間的空隙，因此其最終工序多用精車和金剛石車。
④ 粗車—半精—粗磨—精磨—光整加工
對于黑色金屬材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路線。
2)典型加工工藝路線
軸類零件的主要加工表面是外圓表面，也還有常見的特特形表面，因此針對各種精度等級和表面粗糙度要求，按經(jīng)濟精度選擇加工方法。
對普通精度的軸類零件加工，其典型的工藝路線如下：
毛坯及其熱處理—預加工—車削外圓—銑鍵槽—（花鍵槽、溝槽）—熱處理—磨削—終檢。
(1)軸類零件的預加工
軸類零件的預加工是指加工的準備工序，即車削外圓之前的工藝。
校直 毛坯在制造、運輸和保管過程中，常會發(fā)生彎曲變形，為保證加工余量的均勻及裝夾可靠，一般冷態(tài)下在各種壓力機或校值機上進行校值，
(2) 軸類零件加工的定位基準和裝夾
1）以工件的中心孔定位 在軸的加工中，零件各外圓表面，錐孔、螺紋表面的同軸度，端面對旋轉軸線的垂直度是其相互位置精度的主要項目，這些表面的設計基準一般都是軸的中心線，若用兩中心孔定位，符合基準重合的原則。中心孔不僅是車削時的定為基準，也是其它加工工序的定位基準和檢驗基準，又符合基準統(tǒng)一原則。當采用兩中心孔定位時，還能夠限度地在一次裝夾中加工出多個外圓和端面。
2）以外圓和中心孔作為定位基準（一夾一頂） 用兩中心孔定位雖然定心精度高，但剛性差，尤其是加工較重的工件時不夠穩(wěn)固，切削用量也不能太大。粗加工時，為了提高零件的剛度，可采用軸的外圓表面和一中心孔作為定位基準來加工。這種定位方法能承受較大的切削力矩，是軸類零件最常見的一種定位方法。
3）以兩外圓表面作為定位基準 在加工空心軸的內(nèi)孔時，（例如：機床上莫氏錐度的內(nèi)孔加工），不能采用中心孔作為定位基準，可用軸的兩外圓表面作為定位基準。當工件是機床主軸時，常以兩支撐軸頸（裝配基準）為定位基準，可保證錐孔相對支撐軸頸的同軸度要求，消除基準不重合而引起的誤差。
4）以帶有中心孔的錐堵作為定位基準 在加工空心軸的外圓表面時，往往還采用代中心孔的錐堵或錐套心軸作為定位基準，見圖9所示。
錐堵或錐套心軸應具有較高的精度，錐堵和錐套心軸上的中心孔即是其本身制造的定位基準，又是空心軸外圓精加工的基準。因此必須保證錐堵或錐套心軸上錐面與中心孔有較高的同軸度。在裝夾中應盡量減少錐堵的安裝此書，減少重復安裝誤差。實際生產(chǎn)中，錐堵安裝后，中途加工一般不得拆下和更換，直至加工完畢。
注意問題
磨損原因
軸類磨損是軸使用過程中最為常見的設備問題。軸類出現(xiàn)磨損的原因有很多，但是最主要的原因就是用來制造軸的金屬特性決定的，金屬雖然硬度高，但是退讓性差（變形后無法復原），抗沖擊性能較差，抗疲勞性能差，因此容易造成粘著磨損、磨料磨損、疲勞磨損、微動磨損等，大部分的軸類磨損不易察覺，只有出現(xiàn)機器高溫、跳動幅度大、異響等情況時，才會引起人們的察覺，但是到人們發(fā)覺時，大部分軸都已磨損，從而造成機器停機。
針對技術
大型設備軸頭磨損后的修復是一個值得關注的問題。當軸的材質為 45號鋼（調(diào)質處理）時，如果僅采用堆焊處理，則會產(chǎn)生焊接內(nèi)應力，在重載荷或高速運轉的情況下，可能在軸肩處出現(xiàn)裂紋乃至斷裂的現(xiàn)象。如果采用去應力退火，則難于操作，且加工周期長，檢修費用高。當軸的材質為HT200時，采用鑄鐵焊也不理想。
國內(nèi)針對軸類磨損一般采用的是補焊、襄軸套、打麻點等，如果停機時間短又有備件，一般會采用更換新軸，一些維修技術較高的企業(yè)會采用電刷鍍、激光焊、微弧焊甚至冷焊等，這些維修技術需要采購高昂的設備和高薪聘請技術工人，國內(nèi)一些中小企業(yè)一般通過技術較高外協(xié)來幫助修復高價值軸，只不過要支付高昂的維修費用和運輸費用。
修復技術
對于以上修復技術，在歐美日韓企業(yè)已不太常見，因為傳統(tǒng)技術效果差，而激光焊、微弧焊等高級修復技術對設備和人員要求高，費用支出大，歐美日韓一般采用的是福世藍高分子復合材料技術和納米技術，現(xiàn)場操作，不僅有效提升了維修效率，更是大大降低了維修費用和維修強度。
因金屬材質為“常量關系”，雖然強度較高，但抗沖擊性以及退讓性較差，所以長期的運行必造成配合間隙不斷增大造成軸磨損，意識到這種關鍵原因后，歐美新技術研究機構研制的高分子復合材料即具有金屬所要求的強度和硬度，又具有金屬所不具備的退讓性（變量關系），通過“模具修復”、“部件對應關系”、“機械加工”等工藝，可以限度確保修復部位和配合部件的尺寸配合；同時，利用復合材料本身所具有的抗壓、抗彎曲、延展率等綜合優(yōu)勢，可以有效地吸收外力的沖擊，極大化解和抵消軸承對軸的徑向沖擊力，并避免了間隙出現(xiàn)的可能性，也就避免了設備因間隙增大而造成相對運動的磨損，所以針對軸與軸承的靜配合，復合材料不是靠“硬度”來解決設備磨損的，而是靠改變力的關系來滿足設備的運行要求。
聯(lián)軸器
通常軸不能單獨運轉，要使軸能夠正常運轉就必須使用聯(lián)軸器。
基本概念
聯(lián)軸器屬于機械通用零部件范疇，用來聯(lián)接不同機構中的兩根軸
（主動軸和從動軸）使之共同旋轉以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。一般動力機大都借助于聯(lián)軸器與工作機相聯(lián)接，是機械產(chǎn)品軸系傳動最常用的聯(lián)接部件。20世紀后期國內(nèi)外聯(lián)軸器產(chǎn)品發(fā)展很快，在產(chǎn)品設計時如何從品種甚多、性能各異的各種聯(lián)軸器中選用能滿足機器要求的聯(lián)軸器，對多數(shù)設計人員來講，始終是一個困擾的問題。常用聯(lián)軸器有膜片聯(lián)軸器 ，鼓形齒式聯(lián)軸器，萬向聯(lián)軸器，安全聯(lián)軸器，彈性聯(lián)軸器及蛇形彈簧聯(lián)軸器。
主要用途
聯(lián)軸器的用途很廣泛，一般情況下只要有電機或減速機就要用聯(lián)軸器，大型聯(lián)軸器在冶金機械上用的比較多。
不同的聯(lián)軸器有不同的作用，綜合各種聯(lián)軸器的作用如下:
一、是把原動機和工作機械的軸聯(lián)接起來并傳遞扭矩。
二、是可以適當補償兩根軸因制造、安裝等因素造成的徑向軸向和角向誤差。
三、安全聯(lián)軸器當發(fā)生過載時，聯(lián)軸器打滑或銷子斷開以保護工作機械。
四、彈性聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用
