畢業(yè)設(shè)計(jì)---軸類零件的設(shè)計(jì)與加工工藝

1、<p>　　軸類零件的設(shè)計(jì)與加工工藝</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　軸是組成機(jī)器的重要零件之一。它的主要的功用是支承傳動(dòng)零件、傳動(dòng)扭矩、承受載荷，以及保證裝在軸上的零件等有一定的回轉(zhuǎn)精度。軸類零件是回轉(zhuǎn)體零件，其長(zhǎng)度大于直徑。</p><p>　　軸根據(jù)承受載荷不同，可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸三類。只承

2、受彎矩而不承受扭矩的軸稱為心軸，心軸又分為轉(zhuǎn)動(dòng)心軸和固定心軸兩種。只承受扭矩而不受彎矩的軸稱為傳動(dòng)軸。軸類零件按其長(zhǎng)徑比（長(zhǎng)度與直徑的比值）ρ，可分為4種。1）ρ<4；2）4<ρ<10；3）10<ρ<20；4）20<ρ<40。其中ρ<4的稱為短軸，20<ρ<40的稱為細(xì)長(zhǎng)軸。根據(jù)軸中心線形狀的不同，可分為曲軸和直軸兩大類。直軸根據(jù)外形的不同，可分為光軸、階梯軸和空心軸三類。&l

3、t;/p><p>　　此外，還有一些特殊用途的軸，如鋼絲軟軸，它可以把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)靈活地傳到任何位置。</p><p>　　軸類材料應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、對(duì)應(yīng)力集中敏感性低、還應(yīng)滿足剛度、耐磨性、耐腐蝕性及良好的加工性。常用的材料有碳鋼、合金鋼、球墨鑄鐵。45號(hào)鋼是軸類零件的常用材料。</p><p>　　關(guān)鍵字：軸類零件；軸頸；加工工藝</p><p>

4、<b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p><b>　　關(guān)鍵字I</b></p><p><b>　　前 言1</b></p><p>　　1 軸類零件的簡(jiǎn)介2</p><p>

5、;　　2 軸類零件的分類2</p><p>　　2.1 軸的簡(jiǎn)單分類2</p><p>　　2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3</p><p>　　3 軸類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)4</p><p>　　4 軸類零件的主要技術(shù)要求4</p><p>　　4.1 軸類零件的尺寸精度4</p><p>　　4

6、.2 軸類零件的幾何形狀精度4</p><p>　　4.3 軸類零件的位置精度5</p><p>　　4.4 軸類零件的表面粗糙度5</p><p>　　5 軸類零件的材料、毛坯及熱處理5</p><p>　　5.1軸類零件的材料及毛坯選擇5</p><p>　　5.2 軸類零件的熱處理工藝6</p&

7、gt;<p>　　6 軸類零件的一般加工要求及方法8</p><p>　　6.1 軸類零件加工工藝規(guī)程注意點(diǎn)8</p><p>　　6.2 軸類零件加工的技術(shù)要求8</p><p>　　6.3 軸的加工和裝配工藝性9</p><p>　　6.4軸類工件的裝夾9</p><p>　　6.4.1在三

8、爪自定心卡盤上裝夾9</p><p>　　6.4.2 在四爪單動(dòng)卡盤上裝夾10</p><p>　　6.4.3 在兩頂尖之間裝夾10</p><p>　　6.4.4 用卡盤和頂尖裝夾10</p><p>　　7 階梯軸的設(shè)計(jì)11</p><p>　　7.1 階梯軸的工藝分析11</p><

9、;p>　　7.1.1 階梯軸圖樣11</p><p>　　7.1.2 階梯軸的工藝分析11</p><p>　　7.1.3 階梯軸的加工工藝分析11</p><p>　　7.2 階梯軸的數(shù)控編程12</p><p>　　8 軸類工件的檢驗(yàn)與質(zhì)量分析13</p><p>　　8.1 軸類工件的檢驗(yàn)13&

10、lt;/p><p>　　8.1.1 加工中的檢驗(yàn)13</p><p>　　8.1.2 加工后的檢驗(yàn)13</p><p>　　8.2 軸類工件的質(zhì)量分析13</p><p><b>　　結(jié) 論16</b></p><p><b>　　致 謝17</b></p>

11、<p><b>　　參考文獻(xiàn)18</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　機(jī)械是現(xiàn)代社會(huì)進(jìn)行生產(chǎn)的主要要素之一，機(jī)械制造工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)化國(guó)家的基礎(chǔ)工業(yè)，是我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化的重要領(lǐng)域之一。機(jī)械設(shè)計(jì)制造是機(jī)械生產(chǎn)的第一步，是決定產(chǎn)品性能及影響產(chǎn)品制造的首要環(huán)節(jié)。</p><p>

12、;　　本論文在編寫中力求反映新技術(shù)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，突出應(yīng)用性。為此，特以階梯軸的設(shè)計(jì)及加工工藝為例，對(duì)軸類零件的設(shè)計(jì)作詳細(xì)說明。</p><p>　　本論文共分八章內(nèi)容。第一章軸類零件的簡(jiǎn)介；第二章軸類零件的分類；第三張軸類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；第四章軸類零件的主要技術(shù)要求；第五章軸類零件的毛坯、材料及熱處理；第六章軸類零件的一般加工要求及方法，第七章階梯軸的設(shè)計(jì)，第八章軸類零件的檢驗(yàn)與質(zhì)量分析。</p>

13、<p>　　本論文的編寫借鑒了大量的相關(guān)資料和書籍，在指導(dǎo)老師以及同學(xué)們的大力幫助下得以順利完成，再次感謝指導(dǎo)老師的辛勤付出</p><p>　　由于編寫水平有限，時(shí)間倉(cāng)促，設(shè)計(jì)中難免存在錯(cuò)誤、疏漏和不妥之處，敬請(qǐng)批評(píng)指正。</p><p><b>　　1 軸類零件的簡(jiǎn)介</b></p><p>　　傳動(dòng)零件必須被支承起來才能進(jìn)行工

14、作，支撐傳動(dòng)件的零件稱為軸。軸是各種機(jī)器中最常見的零件之一，它的主要的功用是支承傳動(dòng)零件、傳動(dòng)扭矩、承受載荷，以及保證裝在軸上的零件等有一定的回轉(zhuǎn)精度。軸工作狀況的好壞直接影響到整臺(tái)機(jī)器的性能和質(zhì)量。</p><p>　　軸類工件一般由圓柱表面、階臺(tái)、端面、退刀槽、倒角和圓弧等部分組成。軸類零件是回轉(zhuǎn)體零件，其長(zhǎng)度大于直徑。</p><p>　　圓柱表面一般用于支承傳動(dòng)工件（齒輪、帶輪等）

15、和傳遞扭矩。</p><p>　　階臺(tái)和端面一般用來確定安裝在軸上的工件的軸向位置。</p><p>　　退刀槽的作用是使磨削外圓或車螺紋時(shí)退刀方便，并可使工件在裝配時(shí)有一個(gè)正確的軸向位置。</p><p>　　倒角的作用一方面是防止工件邊緣鋒利劃傷工人，另一方面是便于在軸上安裝其他零件，如齒輪、軸套。</p><p>　　圓弧槽的作用是提高

16、軸的強(qiáng)度，使軸在受交變應(yīng)力作用時(shí)不致因應(yīng)力集中而斷裂，此外使軸在淬火過程中不容易產(chǎn)生裂紋。</p><p><b>　　軸的作用：</b></p><p>　?。?）支撐傳動(dòng)零件；</p><p><b>　?。?）承受載荷；</b></p><p><b>　?。?）傳遞扭矩</b

17、></p><p><b>　　2 軸類零件的分類</b></p><p>　　2.1 軸的簡(jiǎn)單分類</p><p>　　軸根據(jù)承受載荷性質(zhì)不同，可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸三類。工作時(shí)既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸。只承受彎矩而不承受扭矩的軸稱為心軸，心軸又分為轉(zhuǎn)動(dòng)心軸和固定心軸兩種。只承受扭矩而不受彎矩的軸稱為傳動(dòng)軸。</p>

18、;<p>　　軸類零件按其長(zhǎng)徑比（長(zhǎng)度與直徑的比值）ρ，可分為4種。1）ρ<4；2）4<ρ<10；3）10<ρ<20；4）20<ρ<40。其中ρ<4的稱為短軸，20<ρ<40的稱為細(xì)長(zhǎng)軸。</p><p>　　根據(jù)軸中心線形狀的不同，可分為曲軸、直軸和撓性剛性軸三大類。后兩種軸屬于專用零件。直軸根據(jù)外形的不同，可分為光軸、階梯軸和空心軸三

19、類。</p><p>　　此外，還有一些特殊用途的軸，如鋼絲軟軸，它可以把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)靈活地傳到任何位置。</p><p>　　軸類工件按其用途不同，可分為：</p><p><b>　　（1）光滑軸</b></p><p><b>　?。?）階梯軸</b></p><p>&l

20、t;b>　?。?）空心軸</b></p><p>　　（4）異形軸，包括曲軸、齒輪軸、偏心軸、十字軸、凸輪軸、花鍵軸等。</p><p>　　軸的長(zhǎng)徑比小于5的稱為短軸，大于20的稱為細(xì)長(zhǎng)軸，大多數(shù)軸介于兩者之間。</p><p><b>　　圖1 軸的種類</b></p><p>　　(a) 光軸

21、 (b) 空心軸 (c) 半軸 (d) 階梯軸 (e) 花鍵軸</p><p>　　(f) 十字軸 (g) 偏心軸 (h) 曲軸 (i) 凸輪軸</p><p>　　2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　軸通常由軸頭、軸頸、軸肩、軸環(huán)、軸端及不裝任何零件的軸斷等部分組成。軸與軸承配合處的軸斷稱為軸頸，根據(jù)軸頸所在的位置又可分

22、為端軸頸（位于軸的兩端，只承受彎矩）和中軸頸（位于軸的中間，同時(shí)承受彎矩和轉(zhuǎn)矩）。根據(jù)軸頸所受載荷的方向，軸頸又可分為承受徑向力的徑向軸頸（簡(jiǎn)稱軸頸）和承受軸向力的止推軸頸。安裝輪轂的軸斷稱為軸頭。軸頭與軸頸間的軸斷稱為周身（圖見附錄1）。</p><p>　　軸的結(jié)構(gòu)和形狀取決于下面幾個(gè)方面：（1） 軸的毛坯種類；（2） 軸上作用力的大小及其分布情況；（3） 軸上零件的位置、配合性質(zhì)以及連接固定的方法；（4）

23、軸承的類型、尺寸和位置；（5） 軸的加工方法、裝配方法以及其他特殊要求。</p><p>　　可見影響軸的結(jié)構(gòu)與尺寸的因素很多，設(shè)計(jì)軸時(shí)要全面綜合地考慮各種因素。</p><p>　　對(duì)軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)主要是確定軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。一般在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的已知條件有：機(jī)器的裝配件圖，軸的轉(zhuǎn)速，傳遞的功率，軸上零件的主要參數(shù)和尺寸等。</p><p>　　3 軸類零件

24、的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)</p><p>　　軸用軸承支承，與軸承配合的軸段稱為軸頸。軸頸是軸的裝配基準(zhǔn)，它們的精度和表面質(zhì)量一般要求較高，其技術(shù)要求一般根據(jù)軸的主要功用和工作條件制定。</p><p>　?。?）長(zhǎng)度大于直徑；</p><p>　?。?）加工表面為內(nèi)外圓柱面、圓錐面、螺紋、花鍵、溝槽等；</p><p>　?。?）有一定的回轉(zhuǎn)精度<

25、/p><p>　　4 軸類零件的主要技術(shù)要求</p><p>　　軸類零件是機(jī)器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它在機(jī)械中主要用于支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動(dòng)件，以傳遞扭矩。按結(jié)構(gòu)形式不同，軸可以分為階梯軸、錐度心軸、光軸、空心軸、曲軸、凸輪軸、偏心軸、各種絲杠等。 軸的長(zhǎng)徑比小于5的稱為短軸，大于20的稱為細(xì)長(zhǎng)軸，大多數(shù)軸介于兩者之間。 軸用軸承支承，與軸承配合的軸段稱為軸頸

26、。軸頸是軸的裝配基準(zhǔn)，它們的精度和表面質(zhì)量一般要求較高，其技術(shù)要求一般根據(jù)軸的主要功用和工作條件制定，通常有以下幾項(xiàng)：</p><p>　　4.1 軸類零件的尺寸精度</p><p>　　起支承作用的軸頸為了確定軸的位置，通常對(duì)其尺寸精度要求較高（IT5～I(xiàn)T7）。裝配傳動(dòng)件的軸頸尺寸精度一般要求較低（IT6～I(xiàn)T9）。</p><p>　　4.2 軸類零件的幾何形

27、狀精度</p><p>　　軸類零件的幾何形狀精度主要是指軸頸、外錐面、莫氏錐孔等的圓度、圓柱度等，一般應(yīng)將其公差限制在尺寸公差范圍內(nèi)。對(duì)精度要求較高的內(nèi)外圓表面，應(yīng)在圖紙上標(biāo)注其允許偏差。精密軸，另行規(guī)定其幾何形狀精度。</p><p>　　4.3 軸類零件的位置精度</p><p>　　配合軸頸（裝配傳動(dòng)件的軸頸）與相對(duì)支承軸頸（裝配軸承的軸頸）的同軸度以及軸頸

28、與支承面的垂直度通常要求較高。包括內(nèi)、外表面、重要軸面的同軸度、圓的徑向跳動(dòng)、重要端面對(duì)軸心線的垂直度、斷面間的平行度等。軸類零件的位置精度要求主要是由軸在機(jī)械中的位置和功用決定的。通常應(yīng)保證裝配傳動(dòng)件的軸頸對(duì)支承軸頸的同軸度要求，否則會(huì)影響傳動(dòng)件(齒輪等)的傳動(dòng)精度，并產(chǎn)生噪聲。普通精度的軸，其配合軸段對(duì)支承軸頸的徑向跳動(dòng)一般為0.01～0.03mm，高精度軸(如主軸)通常為0.001～0.005mm，端面圓跳動(dòng)為0.005～0.01

29、。</p><p>　　4.4 軸類零件的表面粗糙度</p><p>　　軸類零件的各加工表面均有表面粗糙度的要求。一般來說，支承軸頸的表面粗糙度Ra值要求最嚴(yán)，為0.63～0.16μm，配合軸頸的表面粗糙度Ra值次之，為2.5～0.63μm。</p><p>　　5 軸類零件的材料、毛坯及熱處理</p><p>　　各類機(jī)電產(chǎn)品，大多是種類

30、繁多、性能各異的工程材料通過加工制成的零件構(gòu)成的。工程材料分為金屬材料和非金屬材料，其中金屬材料是工程中應(yīng)用最廣泛的。</p><p>　　金屬材料的性能包括使用性能和工藝性能。使用性能是指金屬材料在使用過程種應(yīng)具備的性能，它包括力學(xué)性能（強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌度、疲勞強(qiáng)度等）、物理性能（密度、熔點(diǎn)、熱膨脹性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性等）和化學(xué)性能（耐蝕性、抗氧化性等）。工藝性能是金屬材料從冶煉到成品的生產(chǎn)過程中，適應(yīng)各

31、種加工工藝（如冶煉、鑄造、冷熱壓力加工、焊接、切削加工、熱處理等）應(yīng)具備的性能。</p><p>　　5.1軸類零件的材料及毛坯選擇</p><p>　　（1）材料的選擇 軸類零件材料常用45鋼；對(duì)于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸，可選用40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼；精度較高的軸，可選用軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn等；對(duì)于形狀復(fù)雜的軸，可選用球墨鑄鐵；對(duì)于高轉(zhuǎn)速、重載荷條件下工作的軸，選用20CrM

32、nTi、20Mn2B、20Cr等合金滲碳鋼或38CrMoAl氮化鋼。</p><p>　　軸類零件應(yīng)根據(jù)不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理規(guī)范（如調(diào)質(zhì)、正火、淬火等），以獲得一定的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。</p><p>　　45鋼是軸類零件的常用材料，它價(jià)格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械性能，淬火后表面硬度可達(dá)45～

33、52HRC。</p><p>　　40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼適用于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和淬火后，具有較好的綜合機(jī)械性能。</p><p>　　軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面高頻淬火后，表面硬度可達(dá)50～58HRC，并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度的軸。</p><p>　　精密機(jī)床的主軸（例如磨床砂輪軸、坐標(biāo)鏜床

34、主軸）可選用38CrMoAIA氮化鋼。這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化后，不僅能獲得很高的表面硬度，而且能保持較軟的芯部，因此耐沖擊韌性好。與滲碳淬火鋼比較，它有熱處理變形很小，硬度更高的特性。</p><p>　?。?）毛坯的選擇 軸類零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類型、設(shè)備條件及結(jié)構(gòu)，選用棒料、鍛件等毛坯形式。軸類零件最常用的毛坯是圓棒料和鍛件；有些大型軸或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸采用鑄件。鋼料經(jīng)過加熱鍛造后，可使金屬內(nèi)部獲得纖維組織

35、，雜質(zhì)的分布也比較均勻，從而獲得較高的強(qiáng)度和韌性，故一般比較重要的軸，多采用鍛件。</p><p>　　常用圓棒料，軸類零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類型、設(shè)備條件及結(jié)構(gòu)，選用棒料、鍛件等毛坯形式。對(duì)于外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主；而對(duì)于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸，常選用鍛件，這樣既節(jié)約材料又減少機(jī)械加工的工作量，還可改善機(jī)械性能?！　「鶕?jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產(chǎn)多采

36、用自由鍛，大批大量生產(chǎn)時(shí)采用模鍛。 </p><p>　　鍛件—毛坯經(jīng)過加熱鍛造后，可使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布，獲得較高的抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度及抗扭強(qiáng)度；</p><p>　　鑄件—大型或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸。</p><p>　　5.2 軸類零件的熱處理工藝</p><p>　　熱處理分為兩大類：①預(yù)備熱處理：目的是改善加工性能、消

37、除內(nèi)應(yīng)力和為最終熱處理做好組織準(zhǔn)備。一般安排在精加工之前。常用的方法有退火、正火、時(shí)效和調(diào)質(zhì)等。 ②最終熱處理：目的是提高材料的強(qiáng)度和硬度。常用的方法有：淬火、滲碳淬火、滲氮淬火等。</p><p>　　軸類零件的加工性能和使用性能除與所選用鋼材種類有關(guān)外，還與所采用的熱處理方法有關(guān)。鍛造毛坯在加工前，均需要正火或退火處理（碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于w(c)=0.7%的碳鋼和合金鋼），以使鋼材內(nèi)部晶粒細(xì)化，消除鍛

38、造應(yīng)力，降低材料硬度，改善切削加工性能。</p><p>　　為了獲得較好的綜合力學(xué)性能，軸類零件常要求調(diào)質(zhì)處理。毛坯余量大時(shí)，調(diào)質(zhì)一般安排在粗車之后、半精車之前，以便消除粗車時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力；毛坯雨量小時(shí)，調(diào)質(zhì)安排在粗車之前進(jìn)行。如果進(jìn)行局部表面淬火，一般安排在精車之前，這樣可糾正因淬火引起的局部變形。對(duì)于精度要求高的軸，早局部淬火后或粗磨后，還需進(jìn)行低溫時(shí)效處理（在160℃油中進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的低溫時(shí)效），以保證尺

39、寸的穩(wěn)定。</p><p>　　對(duì)于氮化鋼（如38GrMoAl），需在滲氮之前進(jìn)行調(diào)質(zhì)和低溫時(shí)效處理。對(duì)調(diào)質(zhì)的質(zhì)量要求也很嚴(yán)格，不僅要求調(diào)質(zhì)后索氏體組織要均勻細(xì)化，而且要求離表面8～10mm層內(nèi)鐵素體含量不超過w(c)=5%，否則會(huì)造成氮化脆性而影響其質(zhì)量。 </p><p>　　軸類零件應(yīng)根據(jù)不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理規(guī)范（如調(diào)質(zhì)、正火、淬火等），以獲得一定

40、的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。</p><p>　　45鋼是軸類零件的常用材料，它價(jià)格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械性能，淬火后表面硬度可達(dá)45～52HRC。 40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼適用于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和淬火后，具有較好的綜合機(jī)械性能。 軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面高頻淬火后，表面硬度可達(dá)50～58HRC，并

41、具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度的軸。 精密機(jī)床的主軸（例如磨床砂輪軸、坐標(biāo)鏜床主軸）可選用38CrMoAIA氮化鋼。這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化后，不僅能獲得很高的表面硬度，而且能保持較軟的芯部，因此耐沖擊韌性好。與滲碳淬火鋼比較，它有熱處理變形很小，硬度更高的特性。</p><p>　　正火或退火：鍛造毛坯，可以細(xì)化晶粒，消除應(yīng)力，降低硬度，改善切削加工性能。</p>&l

42、t;p>　　調(diào)質(zhì)處理：安排在粗車之后、半精車之前，已獲得良好的物理力學(xué)性能。45號(hào)鋼經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械性能，淬火后表面硬度可達(dá)45~52HRC。</p><p>　　表面淬火：安排在精加工之前，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形。</p><p>　　低溫時(shí)效處理：精度要求較高的軸類零件，在局部淬火或粗磨之后進(jìn)行。</p&g

43、t;<p>　　6 軸類零件的一般加工要求及方法</p><p>　　6.1 軸類零件加工工藝規(guī)程注意點(diǎn)</p><p>　　在學(xué)校機(jī)械加工實(shí)習(xí)課中，軸類零件的加工是學(xué)生練習(xí)車削技能的最基本也最重要的項(xiàng)目，但學(xué)生最后完工工件的質(zhì)量總是很不理想，經(jīng)過分析主要是學(xué)生對(duì)軸類零件的工藝分析工藝規(guī)程制訂不夠合理。    軸類零件中工藝規(guī)程的制訂，直接關(guān)系

44、到工件質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。一零件可以有幾種不同的加工方法，但只有某一種較合理，在制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程中，須注意以下幾點(diǎn)：</p><p>　?。?）零件圖工藝分析中，需理解零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、精度、材質(zhì)、熱處理等技術(shù)要求，且要研究產(chǎn)品裝配圖，部件裝配圖及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。 （2）滲碳件加工工藝路線一般為：下料→鍛造→正火→粗加工→半精加工→滲碳→去碳加工（對(duì)不需提高硬度部分）→淬火→車螺紋、鉆孔或銑槽→粗磨→低

45、溫時(shí)效→半精磨→低溫時(shí)效→精磨。 （3）粗基準(zhǔn)選擇：有非加工表面，應(yīng)選非加工表面作為粗基準(zhǔn)。對(duì)所有表面都需加工的鑄件軸，根據(jù)加工余量最小表面找正。且選擇平整光滑表面，讓開澆口處。選牢固可靠表面為粗基準(zhǔn)，同時(shí)，粗基準(zhǔn)不可重復(fù)使用。 （4）精基準(zhǔn)選擇：要符合基準(zhǔn)重合原則，盡可能選設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或裝配基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。盡可能在多數(shù)工序中用同一個(gè)定位基準(zhǔn)。盡可能使定位基準(zhǔn)與測(cè)量基準(zhǔn)重合。選擇精度高、安裝穩(wěn)定可靠表面為

46、精基準(zhǔn)。</p><p>　　6.2 軸類零件加工的技術(shù)要求</p><p>　　軸的外圓軸頸，即支承軸頸，用于確定軸的位置并支承軸，尺寸精度要求較高，通常為IT5～I(xiàn)T7；另一類為與各類傳動(dòng)件配合的軸頸，即配合軸頸，其精度稍低，通常為IT6~IT9。 （1）尺寸精度軸類零件的主要表面常為兩類，一類是與軸承的內(nèi)圈配合圓柱度。其誤差一般應(yīng)限制在尺寸公差范圍內(nèi)，對(duì)于精密軸，需在零件圖上另

47、行規(guī)定其幾何形狀精度。</p><p>　?。?）幾何形狀精度主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度。 （3）相互位置精度包括內(nèi)、外表面，重要軸面的同軸度、圓的徑向跳動(dòng)、重要端面對(duì)軸心線的垂直度、端面間的平行度等。 （4）表面粗糙度軸的加工表面都有粗糙度的要求，一般根據(jù)加工的可能性和經(jīng)濟(jì)性來確定。</p><p>　　6.3 軸的加工和裝配工藝性</p>

48、<p>　　軸的形狀要力求簡(jiǎn)單，階梯軸的級(jí)數(shù)應(yīng)盡可能少。軸頸、軸頭的直徑應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值。直徑的大小由與之相配合零件的內(nèi)孔決定。軸身尺寸應(yīng)取以mm為單位的整數(shù)，最好取為偶數(shù)或5進(jìn)位的數(shù)。軸上各段的鍵槽、圓角半徑、倒角、中心孔等尺寸應(yīng)盡可能統(tǒng)一，以利于加工和檢驗(yàn)。軸上需磨削的軸斷應(yīng)設(shè)計(jì)出砂輪越程槽，需車制螺紋的軸斷應(yīng)有退刀槽。當(dāng)軸上有多處鍵槽時(shí)，應(yīng)使各鍵槽位于軸的同一母線上。為使軸便于裝配，軸端應(yīng)有倒角。對(duì)于階梯軸常設(shè)計(jì)成兩端小中間大

49、的形狀，以便于從兩端裝拆。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)使各零件哎裝配時(shí)盡量不接觸其他零件的配合表面，軸肩高度不能妨礙零件的拆卸。</p><p>　　6.4軸類工件的裝夾</p><p>　　加工前，必須將工件放在機(jī)床夾具中定位和夾緊，使工件在整個(gè)切削過程中始終保持正確的安裝位置。由于軸類工件形狀、大小的差異和加工精度以及數(shù)量的不同，應(yīng)分別采用不同的裝夾方法。</p><p>　

50、　6.4.1在三爪自定心卡盤上裝夾 </p><p>　　三爪自定心卡盤的三個(gè)卡爪是同步運(yùn)動(dòng)的，能自定心，一般不需找正。但在裝夾較長(zhǎng)的工件時(shí)，工件離卡盤夾持部分較遠(yuǎn)處的旋轉(zhuǎn)中心不一定與車床主軸旋轉(zhuǎn)中心重合，這是必須找正。當(dāng)三爪自定心卡盤使用時(shí)間較長(zhǎng)，已失去應(yīng)有精度，而工件的加工精度又要求較高時(shí)，也許找正。</p><p>　　用三爪自定心卡盤裝夾精加工過的表面時(shí)，被夾住的工件表面應(yīng)包一層銅

51、皮，以免夾傷工件表面。</p><p>　　三爪自定心卡盤裝夾工件方便、省時(shí)、自動(dòng)定心好，但夾持力較小，所以適用于夾持外形規(guī)則的中、小型工件。</p><p>　　三爪自定心卡盤可裝成正爪或反爪兩種形式。反爪用來裝夾直徑較大的工件。</p><p>　　6.4.2 在四爪單動(dòng)卡盤上裝夾</p><p>　　四爪單動(dòng)卡盤的四個(gè)卡盤是各自獨(dú)立運(yùn)動(dòng)

52、的，因此工件在裝夾時(shí)必須將工件的旋轉(zhuǎn)中心找正到與車床旋轉(zhuǎn)中心重合后才可加工。</p><p>　　四爪單動(dòng)卡盤找正比較費(fèi)時(shí)，但夾緊力較大，所以適用于裝夾大型或形狀不規(guī)則的工件。</p><p>　　四爪單動(dòng)卡盤也可裝成正爪或反爪兩種形式。</p><p>　　6.4.3 在兩頂尖之間裝夾</p><p>　　頂尖 有前頂尖和后頂尖兩種。用于定

53、心并承受工件的重力和切削力。</p><p>　　對(duì)于長(zhǎng)度尺寸較大或加工工序較多的軸類工件的，為保證每次裝夾時(shí)的裝夾精度，可用兩頂尖裝夾。兩頂尖裝夾工件方便，不許找正，裝夾精度高，但必須先在工件的兩端鉆出中心孔。</p><p>　　6.4.4 用卡盤和頂尖裝夾</p><p>　　用兩頂尖裝夾工件雖然精度高，但剛性較差。因此，加工較重工件時(shí)要用一端夾住，另一端用后

54、頂尖頂住的裝夾方法。為防止工件由于切削力的作用而產(chǎn)生軸向位移，必須在卡盤內(nèi)裝一限位支承，或利用工件的階臺(tái)限位。這種裝夾法方法比較安全，能承受較大的軸向切削力，安裝剛性好，軸向定位正確，所以應(yīng)用比較廣泛。</p><p><b>　　7 階梯軸的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　7.1 階梯軸的工藝分析</p><p>　　7.1.1 階梯軸圖樣

55、</p><p><b>　　圖2 階梯軸 </b></p><p>　　7.1.2 階梯軸的工藝分析</p><p>　　圖示階梯軸主要由圓弧、圓錐和外圓等形狀組成，是一個(gè)典型的綜合軸類零件，最大外圓mm，無公差要求的長(zhǎng)度尺寸，整體表面的粗糙度要求較高，Ra=1.6um，圓弧弧度沒有要求。</p><p>　　軸的熱

56、處理要根據(jù)其材料和使用要求確定。對(duì)于階梯軸，正火、調(diào)質(zhì)和表面淬火用得較多。該階梯軸要求調(diào)質(zhì)處理，并安排在粗車外圓之后，半精車外圓之前。</p><p>　　7.1.3 階梯軸的加工工藝分析</p><p>　　車左端外圓時(shí)采用一夾一頂?shù)难b夾方式，掉頭車右端時(shí)，用銅皮包住左端的外援表面，采用三爪卡盤裝夾的方式加住，加工右端的圓弧和錐面。</p><p>　　工件右端有

57、圓弧和錐度，難以裝夾，所以先加工好左端的外圓后再加工右端。加工左端時(shí)，先完成外圓的粗加工，在精加工到外圓尺寸。調(diào)頭裝夾時(shí)要找正左右兩端的同軸度。右端加工時(shí)，先完成圓弧的加工，再完成錐度的加工。弧度和錐度都有相應(yīng)的要求，在加工錐度和圓弧時(shí)，一定要進(jìn)行刀尖半徑補(bǔ)償，這樣才能保證其技術(shù)要求。</p><p>　　該工件裝夾采用標(biāo)準(zhǔn)的三爪卡盤裝夾，但加工右端時(shí)，要用銅皮或C型套包住左端的已加工表面，防止卡爪夾傷表面。&l

58、t;/p><p>　　下料→正火→裝夾→粗車左端外圓→精加工左端外圓→調(diào)頭裝夾→粗車右端外圓→車圓弧→車圓錐→精車圓弧和圓錐→倒角→磨削→檢驗(yàn)→最終熱處理。</p><p>　　7.2 階梯軸的數(shù)控編程</p><p>　　對(duì)于這個(gè)階梯軸，我是用數(shù)控車床（西門子系統(tǒng)）來加工的，編寫的程序如下：</p><p>　　N10 O0001；<

59、/p><p>　　N20 T0101；</p><p>　　N30 M03 S800；</p><p>　　N40 G99；</p><p>　　N50 G00 X42.0；</p><p><b>　　Z3.0；</b></p><p>　　N60 G71

60、U2.0R1.0；</p><p>　　N70 G71P80Q170U0.5W0.1F0.2；</p><p>　　N80 G03 X15.0 Z-7.5 R7.5；</p><p>　　N90 G01 Z-10.5；</p><p>　　N100 X19.0；</p><p>　　N110 Z-14.

61、5；</p><p>　　N120 G02 X25.0 Z-17.5 R3；</p><p>　　N130 G01 Z-22.5；</p><p>　　N140 X30.0 Z-31.5；</p><p>　　N150 X33.0；</p><p>　　N160 X35.0 W-2.0；</p>

62、<p>　　N170 Z-38.5；</p><p>　　N180 G70P80Q170；</p><p>　　N190 G00 X50.0；</p><p>　　N200 Z70.0；</p><p>　　N210 M05；</p><p>　　N220 M30；</p><

63、;p>　　8 軸類工件的檢驗(yàn)與質(zhì)量分析</p><p>　　8.1 軸類工件的檢驗(yàn) </p><p>　　8.1.1 加工中的檢驗(yàn)</p><p>　　自動(dòng)測(cè)量裝置，作為輔助裝置安裝在機(jī)床上。這種檢驗(yàn)方式能在不影響加工的情況下，根據(jù)測(cè)量結(jié)果，主動(dòng)地控制機(jī)床的工作過程，如改變進(jìn)給量，自動(dòng)補(bǔ)償?shù)毒吣p，自動(dòng)退刀、停車等，使之適應(yīng)加工條件的變化，防止產(chǎn)生廢品，故又稱

64、為主動(dòng)檢驗(yàn)。主動(dòng)檢驗(yàn)屬在線檢測(cè)，即在設(shè)備運(yùn)行，生產(chǎn)不停頓的情況下，根據(jù)信號(hào)處理的基本原理，掌握設(shè)備運(yùn)行狀況，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及必要調(diào)整。在線檢測(cè)在機(jī)械制造中的應(yīng)用越來越廣。</p><p>　　8.1.2 加工后的檢驗(yàn)</p><p>　　單件小批生產(chǎn)中，尺寸精度一般用外徑千分尺檢驗(yàn)；大批大量生產(chǎn)時(shí)，常采用光滑極限量規(guī)檢驗(yàn)，長(zhǎng)度大而精度高的工件可用比較儀檢驗(yàn)。表面粗糙度可用粗糙度樣板

65、進(jìn)行檢驗(yàn)；要求較高時(shí)則用光學(xué)顯微鏡或輪廓儀檢驗(yàn)。圓度誤差可用千分尺測(cè)出的工件同一截面內(nèi)直徑的最大差值之半來確定，也可用千分表借助V形鐵來測(cè)量，若條件許可，可用圓度儀檢驗(yàn)。圓柱度誤差通常用千分尺測(cè)出同一軸向剖面內(nèi)最大與最小值之差的方法來確定。主軸相互位置精度檢驗(yàn)一般以軸兩端頂尖孔或工藝錐堵上的頂尖孔為定位基準(zhǔn)，在兩支承軸頸上方分別用千分表測(cè)量。</p><p>　　車削軸類工件時(shí)，可能產(chǎn)生廢品的種類、原因及預(yù)防措施

66、見下表1。</p><p>　　8.2 軸類工件的質(zhì)量分析</p><p>　　表1 車削軸類工件時(shí)產(chǎn)生廢品的原因及預(yù)防措施</p><p><b>　　續(xù)表</b></p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　通過做畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)書本的知識(shí)有了更深一

67、步的認(rèn)識(shí)和理解，知道了理論聯(lián)系實(shí)際的重要性；另外，對(duì)如何查閱資料與合理利用有了更深入的了解，使我了解了軸類零件的很多相關(guān)知識(shí)，知道了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在軸類零件這一方面的一些先進(jìn)社產(chǎn)技術(shù)和制造技術(shù)。通過對(duì)階梯軸的設(shè)計(jì)與加工，使我掌握了軸類零件的設(shè)計(jì)與加工工藝過程，同時(shí)也掌握了一定的機(jī)械設(shè)計(jì)制造方面的知識(shí)，為以后的工作和學(xué)習(xí)奠定了良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)階梯軸做了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和加工工藝的分析，從選

68、材、下料、加工、熱處理以及零件的檢驗(yàn)等都做了詳細(xì)的分析。設(shè)計(jì)中還有很多不足的地方，需要在今后的工作和學(xué)習(xí)中不斷改進(jìn)。由于經(jīng)驗(yàn)知識(shí)水平的局限，此次設(shè)計(jì)難免有不到之處，望老師見諒、指正。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　大學(xué)三年學(xué)習(xí)時(shí)光已經(jīng)接近尾聲，在此我想對(duì)我的母校，我的老師和同學(xué)表達(dá)我由衷的謝意。感謝我的家人對(duì)我大學(xué)三年學(xué)習(xí)的默默支持；

69、感謝我的母校武威職業(yè)學(xué)院給了我在大學(xué)三年深造的機(jī)會(huì)，讓我能繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高；感謝武威職業(yè)學(xué)院的老師和同學(xué)三年來的關(guān)心和鼓勵(lì)。老師們課堂上的激情洋溢，課堂下的諄諄教誨；同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)中的認(rèn)真熱情，生活上的熱心主動(dòng)，所有這些都讓我的三年充滿了感動(dòng)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我得到了很多老師和同學(xué)的幫助，其中我的論文指導(dǎo)老師徐生龍老師對(duì)我的關(guān)心和支持尤為重要。每次遇到難題，我最先做的就是向徐老師尋求幫助，而徐老師每次不管忙或閑，總會(huì)抽空和我面談，然后一起商量解

70、決的辦法。徐老師平日里工作繁多，但我畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式的調(diào)整等各個(gè)環(huán)節(jié)都給予了我悉心的指導(dǎo)。這一個(gè)多月以來，徐老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向徐老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。同時(shí)，感謝在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)期間和我密切合作的同學(xué)，和曾經(jīng)各個(gè)方面給予過我?guī)椭幕锇閭儯诖耍以僖淮握嬲\(chéng)地向幫助過我的老是和同學(xué)表示感謝。</p>

71、<p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 何七榮.機(jī)械制造工藝與工裝[M].北京:高等教育出版社,2007</p><p>　　[2] 喬世民.機(jī)械制造基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社,2008</p><p>　　[3] 蔣增福.車工工藝與技能訓(xùn)練[M].北京:高等教育出版社,2004</p>

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