轴类零件的加工工艺设计

欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 济源职业技术学院济源职业技术学院 毕毕 业业 设设 计计 题目 轴的加工工艺 系别 机电系 专业 机电一体化技术 班级 机电 0609 班 姓名 王文军 学号 06010907 指导教师 高清冉 日期 2008 年 12 月 济源职业技术学院毕业设计 I 设计任务书 设计题目 设计题目 轴的加工工艺 设计要求 设计要求 1 所加工轴的零件 2 设计应完成的任务 1 根据轴的图纸要求 制定加工方案 正确选择零件的材料 并按图纸要求正 确选择零件的各种基准尺寸 并考虑制造工艺 使用 维护 经济和安全等问题 2 通过轴的加工及工艺制定提高对机床的认识 进一步了解零件的加工过程 对所学知识能综合运用 设计进度要求 设计进度要求 济源职业技术学院毕业设计 II 第一周 拟定题目及设计方案 第二周 查阅有关轴的材料 第三周 分析轴的结构 第四周 分析加工的过程 第五周 任务书的整理与设计 第六周 输入并修改电子稿 第七周 打印论文准备答辩 指导教师 签名 指导教师 签名 济源职业技术学院毕业设计 III 摘 要 机械制造业在国民经济中起着特殊重要的作用 它为各个经济部门提供先进的 技术装备 为人民生活提供所需的机械商品 为国防事业提供了现代化的武器 也 为各个部门提供了各种机械设备 其中机械设备都是由不同的零件而组成的 这些零件是由不同的工种分别加工 出来的 随着科学技术的发展 尽管有一些零件已经用精密的铸造或冷压等方法来 制造 但是 绝大多数零件的制造还离不开普通机床的加工 轴是组成机器的重要零件之一 其主要功能是支持作回转运动的传动零件 如齿 轮 蜗轮等 以实现回转运动并传递转距和动力 如齿轮 车轮 电动机 转子 铣刀等各种作回转运动的零件 都必须安装在轴上 才能实现它们的功用 轴是代表性的零件之一 加工难度较大 工艺路线较长 涉及轴类零件的加工 的许多基本工艺问题 下面通过对轴技术条件的分析和工艺过程的讨论 来说明轴 类零件加工的一般规律 本文主要论述了普通轴加工工艺 有工艺分析 定位基准的选择 加工阶段 机 械加工工艺过程 轴的材料及热处理和检验等 关键词 关键词 轴 加工 回转运动 热处理 济源职业技术学院毕业设计 IV 目 录 摘 要 III 1 轴的类型及材料选择 1 1 1 轴的类型 1 1 2 轴类零件的材料和毛坯选择 1 2 工艺分析 3 2 1 轴的结构分析 3 2 2 轴的技术条件分析 3 2 3 轴的机械加工工艺过程 6 3 轴的热处理 8 3 1 毛坯的制造方法 8 3 2 材料及热处理 8 4 阶段划分及工序安排 10 4 1 阶段划分 10 4 2 精加工阶段 10 4 3 工序安排 11 4 4 定位基准的选择 12 5 轴加工工艺 14 6 轴类零件的检验 18 6 1 表面粗糙度的检验 18 6 2 硬度的检验 18 6 3 精度的检验 18 7 结 论 20 致 谢 22 参考文献 23 附 录 A 24 济源职业技术学院毕业设计 1 1 轴的类型及材料选择 1 11 1 轴的轴的类型类型 轴类零件是常见的典型零件之一 其主要功能是支持传动零部件 齿轮 皮带 轮 离合器等 传递扭矩和承受载荷 就其功用可分为 主轴 异形轴和其它轴三 类 主轴除支持齿轮或皮带轮 离合器外 还将旋转运动及扭转力矩通过主轴端部 的夹具传给工件或刀具 异形轴可通过凸轮 偏心和曲拐部分将回转运动变为直线 运动 其它轴则主要传递扭矩或承受载荷 从轴类零件的结构特性来看 它们是长度 L 大于直径 d 的回转体零件 若 L d 12 通常称为刚性轴 而 L d 12 称为挠性轴 其被加工表面常有内外圆 柱表面 圆锥面及花键 键槽 螺纹等 根据轴类零件的结构特点和精度要求 应 选择合理的定位基准和加工方法进行加工 1 21 2 轴类零件的材料和毛坯选择轴类零件的材料和毛坯选择 轴类零件应根据不同的工件条件和使用要求选用不同的材料 45 号钢是轴类零件的常用材料 它价格便宜 经过调质 或正火 后 可得到 较好的切削性能 而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能 局部淬火后在回 火 表面硬度可达 HRC45 52 40Cr 等合金钢结构钢适用于中等精度 而转速较高的轴类零件 具有较高的综 合机械性能 轴承钢 GCr15 和弹簧钢 Mn 可制造较高精度的轴 20CrMnTi 18CrMnTi 20Mn2B 20Cr 等低碳合金钢含铬 锰钛和硼等元素 可用来 制造在高速度 重载荷等条件下的轴类零件 轴杆类零件是机械产品中支承传动件 承受载荷 传递扭矩和动力的常见典型 零件 其结构特征是轴向 纵向 尺寸远大于径向 横向 尺寸 包括各种传动轴 机床主轴 丝杆 光杆 偏心轮 凸轮轴 齿轮轴等 轴类零件最常用的毛坯是型材和锻件 对于某些大型的结构形状复杂的轴也可 用铸件或焊接结构件 对于光滑的或有阶梯但直径相差不大的一般轴 常用型材 即热轧或冷拉圆钢 济源职业技术学院毕业设计 2 作为毛坯 对于直径相差较大的阶梯轴或要承受冲击载荷和交变应力的重要轴 均采用锻 件作为毛坯 当生产批量较小时 应采用自由锻件 当生产批量较大时 应采用模 锻件 对于结构形状复杂的大型轴类零件 其毛坯可用砂型铸造件 焊接结构件或铸 焊结构毛坯 济源职业技术学院毕业设计 3 2 工艺分析 2 12 1 轴的结构分析轴的结构分析 根据对零件简图的分析 该轴零件的结构具有如下的特点 1 从形式上看 该工件为多阶梯结构的空心轴 2 从长度与直径之比看 该工件 仍接近刚性轴 3 从表面加工类型来看 外圆表面有圆柱面 外锥 锥度为 1 12 的支承轴颈 A B 两处 和端部用于安装卡盘的短锥 斜度为 7 7 30 花键 单键糟 螺 纹 内孔表面有两头内锥 大头为黄氏 6 号 小头为锥度 1 20 的工艺锥 和中部 直径为 52cm 通孔 2 22 2 轴的技术条件分析轴的技术条件分析 2 2 12 2 1 轴类工件的技术要求轴类工件的技术要求 尺寸精度 主要包括直径和长度尺寸等 如图 2 1 中轴的直径为 35h7 长度 为 172 等 形状精度 包括圆度 圆柱度 直线度 平面度等 位置精度 包括同轴度 平行度 垂直度 径向圆跳动和端面圆跳动等 如图 2 1 中轴的直径为 35h7 的轴线与直径为 25g6 的轴线的同轴度公差为 0 01mm C 台阶对直径 25g6 的轴线的端面圆跳动公差为 0 02mm 表面粗糙度 在普通车床上 车削金属材料时 表面粗糙度可达 Ra1 6 Ra0 8 热处理要求 根据工件的材料和和实际要求 轴类工件常进行退火或正火 调 质 淬火 氮化等热处理 轴技术条件是根据其功用和工作条件制定的 从轴零件简图可以看出 轴的支承 颈是轴部件的装配基准面 因此技术条件中各项精度指标是以支承轴颈为基准面确 定 2 2 22 2 2 轴支承轴颈的技术要求轴支承轴颈的技术要求 轴支承轴颈是主要的装配基准 它的制造精度直接影响轴的回转精度 轴上各 济源职业技术学院毕业设计 4 重要表面均以支承轴颈为设计基准 有严格的位置要求 支承轴颈采用锥面构造 是为了使轴颈内圈是薄壁零件 装配时轴颈的形状误 差会反应到内圈的滚道上 影响轴回转精度 故必须涂色 检查接触面积 严格控 制轴颈形状的误差 2 2 32 2 3 工作表面的技术要求工作表面的技术要求 轴锥孔是用来安装顶尖和刀具锥柄的 前端圆锥面是安装卡盘或花键的 这些 安装夹具或刀具的定心表面均是工作表面 对于它们的要求有 内 外锥面的尺寸 精度 形状精度 粗糙度和接触精度 定心表面相对于支承轴颈 A B 轴心线的同轴 度 定位端面 D 相对于支承轴颈 A B 轴心线的跳动等 它们的误差会造成夹具或刀 具的安装误差 从而影响工件的加工精度 当轴轴端外锥相对于支承轴颈不同轴时 会使卡盘产生安装偏心 轴的莫氏锥 度相对于支承轴颈表面的同轴度误差也会使前后顶尖形成的轴心线与实际的回转轴 心线偏高 此外轴端部定心表面轴心线倾斜 会造成安装在定心表面上的夹具或刀 具和回转中心不同轴 而且离轴端愈远 同轴度误差值愈大 因此在机床精度检查 标准中 规定了近轴端部和离轴端 300mm 处的圆跳动误差 2 2 42 2 4 空套齿轮轴颈的技术要求空套齿轮轴颈的技术要求 空套齿轮轴颈是和齿轮孔相配合的表面 对支承轴颈应有一定的同轴度要求 否则会引起主轴传动齿轮啮合不良 当轴转速很高时 还会产生振动和噪声 使工 件外圆产生振纹 尤其在精车时 这种影响更为明显 空套齿轮轴颈对支承轴颈 A B 的径向圆跳动允差 0 015mm 2 2 52 2 5 轴各表面的表面要求轴各表面的表面要求 所有轴的支承轴颈表面 工作表面及其它配合表面都受到不同程度的摩擦作用 在滑动轴承配合中 轴颈与轴瓦发生摩擦 要求轴颈表面有较高的耐磨度 在采用 滚动轴承时 摩擦转移给轴承环和滚动体 轴颈可以不要求很高的耐磨度 但仍要 求适当地提高其硬度 以改善它的装配工艺性和装配精度 定心表面 内外锥面 圆柱面 法兰圆锥等 因相配件 顶尖 卡盘等 需经 常拆卸 易产生碰伤 拉毛现象 影响接触精度 所以也必须有一定的耐磨性 当 表面硬度在 HRC45 以上时 拉毛现象可大大改善 轴表面的粗糙度值 Ra 在 0 8 0 2um 之间 济源职业技术学院毕业设计 5 2 2 72 2 7 端面锥孔技术要求端面锥孔技术要求 轴端面内锥孔 莫氏 6 号 对支承轴颈的圆跳动 在轴端面处公差为 0 005mm 离轴端面 300mm 处公差为 0 01mm 锥面接触率 70 表面粗糙度值为 Ra0 4um 硬度要求 45 50HRC 其轴心线与两个支承轴颈的轴心线尽量重和 以保证 该机床几何精度和加工精度 2 2 82 2 8 端部短锥和端面技术要求端部短锥和端面技术要求 端面短锥 C 和端面 D 对主轴支承轴颈 A B 的径向圆跳动公差 0 008mm 表面粗糙 度值为 Ra0 8um 主轴端部短锥和端面是安装卡盘的定位面 为保证卡盘的定心精 度 这个圆锥表面必须与支承轴颈同轴 而端面必须与主轴的回转中心垂直 2 2 92 2 9 轴其它轴颈和表面的精度轴其它轴颈和表面的精度 轴其它轴颈指装配齿轮 轴套等零件的表面 它们的尺寸精度一般为 7 级 圆 度为 0 01mm 轴上的螺纹一般用来固定零件或调整轴承间隙 当调整螺母有端面跳 动时 导致被压紧的轴承间隙 当调整螺母有端面跳动时 导致被压紧的轴承环倾 斜 而使轴径向跳动增大 不但影响工件精度 而且降低轴承寿命 因此轴螺纹一 般为 6 级精度 相对轴颈的同轴度不超过 0 025 0 05mm 相应的螺母支承端面跳动 在 50mm 半径上小于 0 025mm 图 2 1 轴 济源职业技术学院毕业设计 6 2 32 3 轴的机械加工工艺过程轴的机械加工工艺过程 经过对轴结构特点 技术要求的分析 即可根据生产批量 设配条件等编制轴 的工艺规程 编制过程中应着重考虑主要表面 如支承轴颈 锥孔 短锥及端面等 和加工比较困难的表面 如深孔 的工艺措施 从而正确地选择基准 合理安排工 序 表 4 1 轴成批生产的工艺过程 序号工序名称设备 1 备料 2 磨锻 3 热处理 4 铣端面钻中心孔中心孔机床 5 粗车外圆卧式车床 6 热处理 7 车大端各部卧式车床 8 仿形车小端各部仿形多刀半自动车床 9 车大端锥孔 配合莫氏 6 号锥堵 车外短锥 及端面 卧式车床 10 热处理 11 精车各外圆并切槽 两端锥堵定中心 数控车床 6163 12 粗磨外圆外圆磨床 13 粗铣和精铣半自动花键 14 铣键槽铣床 X25 15 精磨各外圆及 E F 两端面外圆磨床 16 检查 济源职业技术学院毕业设计 7 3 轴的热处理 3 13 1 毛坯的制造方法毛坯的制造方法 毛坯制造方法根据使用要求和生产类型而定 毛坯的形式有棒料和锻造两种 前者应用与单件小批量生产 尤其是适用于光 滑轴和外圆直径相差不大的阶梯轴 对于相差较大的阶梯轴则往往采用锻件 锻件 还可以获得较高的抗拉 抗弯和抗扭强度 单件小批生产一般采用自由段 批量生 产则采用模锻造 大批量生产时若采用带有贯穿孔的无缝钢管毛坯 能大大节省材 料和机械加工量 轴类零件常采用的毛坯是圆棒料 锻件或钢件 3 23 2 材料及热处理材料及热处理 一般地轴都有很高的静刚度 其强度是足够的 而它的端面 锥孔 轴颈和花 键部分却需要较高的硬度 因此轴材料一般选用 45 钢或 40Cr 钢 后两种钢的淬透 性都较 45 钢为好 轴的热处理包括下述几个方面 1 锻造的轴毛坯 若锻造温度过高 则将使金属组织的晶粒粗大 若锻造温度 较低 则造成组织不均匀和过大的残余应力 甚至出现裂纹 使轴的强度降低 易 于折断 并且由于表面冷硬 不易切削 因此必须在粗加工前进行毛坯的退火或正 火热处理 其目的是消除锻造内应力 细化晶粒 并使金属组织均匀 降低材料硬 度 改善切削加工性能 2 在轴加工后 常进行调制处理 淬火后在进行 500 600 高温回火 使轴获 得既有一定硬度 强度 又有良好冲击韧性的综合机械性能 由于调制处理的轴容 易变形 因此调制处理常用作轴的预备处理 3 为了使轴获得主要机械性能所进行的热处理 称为最终热处理 其目的在保 持心部韧性的同时提高表面硬度 使轴的轴颈表面及工作表面获得较高的耐磨性和 抗疲劳强度 以保持轴的工作精度和使用寿命 表 3 1 所列为常用轴材料的热处理 方法及所能达到的表面硬度 精度要求高的轴 在淬火回火后还要进行定性处理 定性处理的目的是消除加 济源职业技术学院毕业设计 8 工的内应力 提高轴的尺寸稳定性 使它能长期保持起精度 定性处理是在精加工 之后进行的 如低温人工时效或水冷处理 热处理次数的多少 决定于轴的精度要求 经济性以及热处理效果 一般地轴 就无须进行定性处理 表 3 1 轴的材料及热处理 工作情况轴类别材料预备热处理最终热处理表面硬度 HRC 中等转速及 载荷 车床 铣 床轴 45 正火和调制 高频加热淬火 铅浴炉加热淬 火 火焰加热淬 火 高频加热淬 火等 45 52 高转速 外圆磨床 砂轮轴 65Mn 退火 高频加热淬火 后回火 50 58 较高精度 铣床 专 用车床轴 40Cr 正火和调制高频加热淬火 52 56 高静度 高速或重载 齿轮磨床 轴 18CrMnTi 正火 渗碳淬火后回 火 58 63 对变形有 严格要求 镗床和精 密磨床轴 38CrMoAl A 退火和调制 消除内应力处 理 氮化65 以上 HV 900 济源职业技术学院毕业设计 9 4 阶段划分及工序安排 4 14 1 阶段划分阶段划分 轴加工过程中的各加工工序和热处理工序均会不同程度地产生加工误差和应力 因此要划分阶段 轴加工基本上划分为下列三个阶段 4 1 14 1 1 粗加工粗加工阶段阶段 锯去多余部分 铣端面 钻中心孔和粗外圆等 对于中小型的锻件或铸件 可 直接进行粗车 经粗车后 工件的精度可达 IT13 IT11 表面粗糙度 Ra 值为 12 5 50 um 可作为低精度表面的最加工工序 或者高精度表面的精加工工序 这阶段的主要目的是 用大的切削用量切除大部分余量 把毛坯加工至接近工 件的最终形状和尺寸 只留下少量的加工余量 通过这阶段还可以及时发现锻件裂 纹等缺陷 采用相应措施 4 2 24 2 2 精加工阶段精加工阶段 车工艺锥面 定位锥孔 半精车外圆端面和钻深孔 半精车后工件的精度可达 IT10 IT8 表面粗糙度 Ra 值为 6 3 3 2um 可作为中等精度表面的最终加工工序 亦可作为磨削和其他精加工工序的预加工 这阶段的主要目的是 为精加工作好准备 尤其为精加工作好基面准备 对于 一些要求不高的表面 在这个阶段加工到图样规定的要求 4 24 2 精加工阶段精加工阶段 4 2 14 2 1 精加工的热处理精加工的热处理 局部高频淬火 4 2 24 2 2 精加工前各种加工精加工前各种加工 粗磨外圆和内外锥面以保证轴最重要表面的精度 精车一般作为最终加工工序 或作为光整加工的预加工 经精车后 工件的精度可达到 IT8 IT7 表面粗糙度 3 2 1 6um 对于精度较高的毛坯 可以不经过粗加工 而直接进行精车或半精车 这阶段的目的是 把各表面都加工到图样规定的要求 各阶段的划分大体以热 济源职业技术学院毕业设计 10 处理为界 由此可见 整个主轴加工的工艺过程 就是以主要表面 支承轴颈 锥孔 的 粗加工 半精加工和精加工为主 适当插入其它表面的加工工序而组成的 这就说 明 加工阶段的划分起主导作用的是工件的精度要求 对于一般精度的轴精度是最 终工序 对精密轴 还要增加光整加工阶段 以求获得更高的尺寸精度和更低的表 面粗糙度 4 34 3 工序安排工序安排 4 3 14 3 1 加工顺序的安排加工顺序的安排 轴类零件各表面的加工顺序 与定位基准的转换有关 即先行工序必须为后续 工序准备好定位基准 粗精基准选择后 加工顺序也就大致排定 1 轴类零件常用的加工方法为车削和磨削 一般的轴工序路线安排大体如下 毛坯制造 正火 车端面钻中心孔 粗车 调质 半精车 精车 表面淬火 粗 精磨外圆 粗 精磨圆锥面 车螺纹 铣键槽 检验 2 在安排工序顺序时 还应注意下面几点 就基准统一而言 希望始终以顶尖孔定位 避免使用追堵 则深孔加工应安 排在最后 但深孔加工是粗加工工序 要切除大量金属 会引起主轴变形 所以最 好在粗车外圆之后就把深孔加工出来 外圆加工顺序安排要照顾轴本身的刚度 应先加工大直径后加工小直径 以 免一开始就降低轴刚度 键糟加工应安排在精车之后 粗磨之前 如在精车之前就铣出键槽 就会造 成断续车削 既影响质量又易损坏刀具 而且也难控制键槽的尺寸精度 但这些表 面也不宜安排在主要表面最终加工工序之后进行 以防在反复运输中 碰伤主要表 面 螺纹对支承轴颈有一定的同轴度要求 宜放在淬火之后的精加工阶段进行 以免受半精加工所产生的应力以及热处理变形的影响 要求很高的零件 需安排多次检验工序 检验工序一般安排在各加工阶段前 济源职业技术学院毕业设计 11 后 以及重要工序前后和花费工时较多的工序前后 总检验则放在最后 必要时 还应安排探伤工序 4 3 24 3 2 热处理工序的安排热处理工序的安排 根据轴的材料的技术要求适当安排热处理工序 对于一般的中碳钢材料的轴 在机械加工前进行调制 对于轴 热处理工序安排要充分 以保证轴的机械性能及 加工精度的要求 并改善工件的切削加工性能 1 在毛坯锻造后 首先需要安排正火处理 以消除锻造应力 改善金属组织 细化晶粒 降低硬度 改善切削性能 2 在粗加工后 安排第二次热处理 调质处理 获得均匀细致的回火索氏组 织 提高零件的综合机械性能 以便在表面淬火时 得到均匀致密的硬化层 使硬 化层的硬度有表面向中心逐步降低 同时 索氏体晶粒结构的金属组织 经加工后 的表面粗糙度较小 3 最后 尚须对有相对运动的轴颈表面和经常装卸工具的锥孔进行表面淬火处 理 以提高其耐磨性 4 44 4 定位基准的选择定位基准的选择 定位基准主要有外圆面和中心孔两种 由于轴上各外圆表面 圆锥面的设计基 准均为轴的中心线 所以轴类零件加工都用轴的两端中心孔作为精基准面 顶尖孔 的精度越高 加工精度就有可能越高 用中心孔作为定位基准 能在一次安装中加 工出各段外圆表面及其端面等 能保证各外圆表面的同轴度以及各外圆表面与端面 的垂直度要求 粗加工时 为了提高工件的刚度 可采用轴的外圆表面作为定位基准 或是以 外圆表面和中心孔共同作为定位基准 定心精度稍低 若为带通孔的轴零件 在钻出通孔后中心孔便以消失 为了能继续用中心孔作 定位基准 可采用带中心孔的锥堵或锥套心轴 当轴的锥度比较小时 就使用锥堵 当锥孔的锥度较大 或圆柱孔时 可用锥度心轴 如通孔的直径较小时 可直接在 孔口倒出宽度不大于 2 毫米的 60 度面 用倒角锥面代替中心孔 如果以两顶尖孔作为轴类零件的定位基准 既符合基准重合原则 又能是基准 统一 所以 只要有可能 就尽量采用顶尖孔作为定位基准 济源职业技术学院毕业设计 12 所列工序中的粗车 半精车 精车 粗磨 精磨各外圆表面和端面 车螺纹和 铣花键等工序 都是以顶尖孔作为定位基准的 两顶尖的质量好坏 对加工精度影响很大 应尽量做到两顶尖孔轴线重合 顶 尖接触面积大 表面粗糙度低 否则 将会因工件与顶尖间的接触刚度变化而产生 误差 因此经常注意保持两顶尖的质量 是轴类零件加工的关键问题之一 深孔加工后 可以采用带顶尖孔的锥堵作为定位基准 为了保证支承轴与两端锥孔的轴度要求 需要应用互为基准原则 例如一般普 通地轴在车小端 1 20 锥孔和大端莫氏 6 号内锥孔时 表 3 1 中工序 11 12 用 的是与前支承轴颈相邻而又是用同一基准加工出来的外圆柱表面为定位基面 直接 用前支承轴承作为定位基准当然更好 但由于轴颈有锥度 在制造托架时会增加困 难 工序 15 精车各外圆包括支承轴颈的 1 12 锥度时 又是以两圆柱表面为定位 基准面 这就符合互为基准原则 在工序 14 精车各外圆包括支承轴颈的 1 12 锥度 时 即是以上述前后锥孔内所配锥堵的顶尖孔作为定位基准面 在工序 16 粗磨莫氏 6 号内锥孔时 又是以两圆柱表面为定位基准面 这就符合互为基准原则 在工序 21 和 22 中 粗精磨两个支承轴颈的 1 12 锥度时 再次以粗磨后的锥孔所配锥堵 的顶尖孔为定位基准 在工序 23 中 最后精磨莫氏 6 号内锥孔时 直接以精磨后的 前支承轴颈和另一圆柱面为定位基准面 基准在一次转换 定位精度不断提高 转 换过程就是提高的过程 使加工有一次比一次精度更高的定位基准面 基准转换次 数的多少 要根据加工精度要求而定 在精磨莫氏 6 号内锥孔的定位方法中 采用专用夹具 一般普通地轴仅起传递 扭矩的作用 排除了轴组件本身的回转误差 因此提高了加工精度 精加工轴外圆表面也可用外圆表面本身来定位 既在安装工件时以支承轴颈表 面本身找正 外圆表面找正是采用一种可拆卸的锥套心轴 心轴依靠螺母和垫圈压 紧在轴的两端面上 心轴两端有中心孔 轴靠心轴中心孔安装在机床的前后顶尖上 以支承轴颈表面找正时 适当敲动工件 使支承轴颈的径向圆跳动在规定的范围内 心轴和普通轴靠端面摩擦力结合在一起 轴和锥套并不紧配 留有间隙 允许微 量调整 然后进行加工 用这种定位方法 只需要准备几套心轴 因此简化了工艺 装配 节省了修正中心孔工序 并可在一次安装中磨出全部外圆 济源职业技术学院毕业设计 13 5 5 轴轴的的加加工工工工艺艺 轴的加工工艺的过程如表 5 1 所示 表 5 1 加工工艺过程 工 序 号 工 序 名 称 工序内容图 1 车 端 面 1 车一端面 钻中心孔 2 车另一端面 保证总长 为 172 钻中心孔mm 2 粗 车 外 圆 用顶尖装夹工件 另一端用 顶尖顶住 1 粗车一端外圆 25 82 20mmmm 25 mmmm 2 调头车另一端面外圆 车 30 38 20mmmm 17mmmm 3 精 车 外 圆 用顶尖装夹工件 另一端用 顶尖顶住精车外圆 车 45 度 倒角 4 钻 孔 用三爪卡盘夹住左端 钻 4mm 济源职业技术学院毕业设计 14 5 铣 退 刀 槽 用三角卡盘夹住右端面 粗铣退刀槽 17 2 23 mmmmmm 2 车 45 度倒角mm 6 热 处 理 调质 220 250HBS 7 精 车 修研中心孔 8 车 螺 纹 车螺纹 M24 9 铣 键 槽 铣键槽 25 8 4mm 10 检 验 按图纸要求检验 济源职业技术学院毕业设计 15 表 8 1 外圆表面的各种光整加工方法的比较 光整加工的方法工作原理特点 镜面磨削 加工方式与一般研磨相同 但需用特别软的砂轮 较低的 磨削用量 极小的切削深度 仔细过滤的冷却润滑液 修整 砂轮时用极慢的工作台进给速 度 表面粗糙度可达 Ra0 012 0 006 适用范围广 能够部分地修正上道工序 留下来的形状误差和位置误差 3 生产效率高 可自动配备自 动测量仪 对机床设备的精度要求很 高 研磨 研磨套在一定压力下与工 件作复杂的相对运动 工件缓 慢旋转 带动磨粒起切削作用 同时研磨剂还能与金属表面层 起化学作用 加速切削作用 研磨余量为 0 01 0 02mm 表面粗糙度可达 Ra0 025 0 006 适用范围广 能部分纠正形状误差 不 能纠正位置误差 方法简单可靠 对设备要 求低 生产效率很低 工人劳动 强度大 正为其它方法所取代 但仍用得相当广泛 济源职业技术学院毕业设计 16 超精加工 工作作低速转动和轴向进 给 或工件不进给 磨头进给 磨头带动磨条以一定的频率 每分钟几十次到上千次 沿 工件的轴向振动 磨粒在工作 表面上形成复杂的轨迹 磨条 采用硬度很软的细粒度油石 冷却润滑液用煤油 1 表面粗糙度可达 Ra0 025 0 006 适用范围广 2 不能纠正上道工序留下来的 形状误差和位置误差 3 设备要求简单 可在普通车 床上进行 4 加工效果受油石质量的影响 双轮衍磨 衍磨轮相对工件轴心线倾 斜 27 度 30 度 并以一定的 压力从相对的方向压在工件表 面上 工件沿工件轴向作往复 运动 在工件转动时 因摩擦 力带动磨轮旋转 并产生相对 滑动 起微量的切削作用 冷 却润滑液为煤油或油酸 1 表面粗糙度可达 Ra0 025 0 012 不适用于带肩轴轴类零 件和锥形表面 2 不能纠正上道工序留下来的 形状误差和位置误差 3 设备要求低 可用旧机床改 装 4 工艺可靠 表面质量稳定 5 一般采用细粒度磨料自制使 用寿命长 6 生产效率比上述三种高 济源职业技术学院毕业设计 17 6 轴类零件的检验 轴类零件在加工过程中和加工完了以后都要按工艺规程的要求进行检验 检验 的项目主要包括表面粗糙度 表面硬度 尺寸精度 表面形状精度和相互位置精度 等 6 16 1 表面粗糙度表面粗糙度的检验的检验 硬度是在热处理之后用硬度计抽验 对于精密零件可用干涉显微镜进行测量 用标准样板或用外观比较法凭目测做比较及发现表面缺陷 6 26 2 硬度的检验硬度的检验 主要配合表面的硬度应在热处理车间检验 6 36 3 精度的检验精度的检验 精度的检验应按一定的顺序进行 先检验形状精度 然后检验尺寸精度 最后 验证位置精度 这样可以判明和排除不同的性质误差之间对测量精度的干扰 6 3 16 3 1 形状精度的检验形状精度的检验 圆度为轴的同一横截面内最大值与最小值的误差 一般用千分尺按照测量直径 的方法即可检测 也可将工件放在精密测量平板上用千分表来检验 或用千分表借 助 V 形块来测量 精度高的轴需用比较仪或圆度仪来检验 圆柱度是指同一轴最大直径与最小直径之差 同样可用千分尺检测 弯曲度可 以用千分表检验 把工件放在平板上工件转动一周 千分表读数的最大变动量就是 弯曲误差值 6 3 26 3 2 尺寸精度的检验尺寸精度的检验 在单件小批量的生产中 轴的直径一般用外径千分尺检验 精度较高时 可用 杠杆卡规测量 台肩长度可用游标卡尺 深度游标卡尺和深度千分尺的检验 大批大量生产中 常采用界限卡规检验轴的直径 长度不大而精度高的工件 也可用比较仪检验 为了减少精密量具的磨损 缩短检验时间 可采用卡规检验轴的直径与台肩长 济源职业技术学院毕业设计 18 度 6 3 36 3 3 位置精度的检验位置精度的检验 一般用两支承轴颈作为测量基准面 可使测量 装配及设计基准都重合 避免 因基准不重合而引起的测量误差 为提高检验精度和缩短检验时间 位置精度检验多采用多用检具 检验时将轴 的两支承轴颈放在同一平板上的两个 V 型架上 并在轴的一端用挡铁 钢球和工艺 锥堵挡住 限制主轴沿轴向稳定 两个 V 型架中有一个的高度是可调的 测量时先 用千分表调整轴的中心线 使它与测量平面平行 平板的倾斜角一般为 15 度 使工 件轴端靠自重压力钢球 在轴前锥孔中插入检验心棒 按测量要求放置千分表 用手轻轻动轴 从千分 表读数的变化既可测量各项误差 包括锥孔及有关的表面相对支承轴颈的颈向跳动 与端面跳动 锥孔的接触精度用专用锥度量规涂色检验 要求接触面积在 70 以上 分布均匀 而大端接触较 硬 即锥度只允许偏小 这项检验应在检验锥孔跳动之前进行 济源职业技术学院毕业设计 19 7 结 论 大学三年转瞬即逝 三年里我们学到了很多东西 从一个以前对机械制造技术一 无所知的高中生 到对机械制造技术有了一定的认识和了解的大专生 这都是老师们 栽培的结果 三年专业课的学习 使我对本专业的知识体系有了一定的认识 而毕业设计是我 们对三年的专业知识有一个系统的总结和复习 同时也是对我们三年的学习一个考验 和训练 使我们对理论和实际的结合铺就了一个接轨点 毕业设计是我们在校期间最后一个重要的综合性实践教学环节 是我们全面运 用所学基础理论 专业知识和基本技能 对实际问题进行设计 或研究 的综合性 训练 通过毕业设计 可以培养我们运用所学知识解决实际问题的能力和创新精神 增强工程观念 使我们端正态度 树立严肃认真 实事求是和刻苦钻研的工作作风 为我们步入社会的第一步打下了坚实的基础 以便更好地适应工作的需要 从而为即 将走入社会的我们做一个铺垫 经过长时间的努力关于轴的设计工作已经初步完成 在这期间我付出了很同时 也收获了许多 付出的是汗水 收获的是知识 是辛勤劳动后幸福的微笑 在轴的 设计过程中我的心灵经历了痛苦 迷茫 毫无头绪 工作进度受到阻碍 但在老师 的帮助下最终获得了圆满成功 现将此次设计的心得体会总结如下 运用自身所学知识 增添设计经验 在轴的加工工艺设计过程中 综合运用了在校三年来所学习的专业基础知识及 专业知识 将以前所学习的各个碎片一片片的叠加综合起来为这次所做的设计所用 使得我们温故而知新 牢固了所学知识 例如材料的选择 结构及加工方法的确定 及各个所需图样的绘制等一些工作 分别用到本专业所学习的 金属工艺学 材 料力学 机械制造 机械制图 等课程的知识 由于我们的设计机会较少所以 此次设计在一定程度上增添了设计经验 这次计工作让我了解到了不少关于机械制造方面的知识 机械制造专业是一个 专业面宽 通用性强的专业 为国民经济建设培养合格的 并能适应 21 世纪科技发 展需要的机械设计人才 是本专业的使命 为此 本专业培养的学生必须具有深厚 的基础和较宽的专业知识面 根据本专业目前的情况 专业教学指导委员会提出本 济源职业技术学院毕业设计 20 专业的主干学科课程为机械学 机械设计工程学和应用电子学 并提出机械设计学 和机械系统设计是本专业的主干课 是重点体现本专业特点和性质的主要课程 机械系统设计是一门学科性课程 力求从机械设计工程学学科的高度总结和归 纳机械系统设计的基本理论 方法和技术 本课程的任务是使学生在掌握机械设计 基础知识的同时 进一步了解和掌握机械产品整机设计中较系统 较完整的基本知 识 基本原理和工作要点 使学生从整机的角度和系统的观点掌握机械产品设计的 规律和特点 力求使学生具有初步的进行整机设计和能提出创新构思并能尽快将其 转化为有竞争力的产品的能力 并培养学生在产品设计中具有一定竞争意识和创新 意识 使学生能适应 21 世纪科技发展和我国国民经济建设对设计工作的需要 这次设计有很大的工作量而我本身的专业知识不够牢固 设计经验有所欠缺 思想不够成熟 因此再设计过程中遇到了许多困难 它使我的设计工作滞带不前 进度受到严重影响 多亏有指导老师的大力支持和鼎力相助才将那些难关一一克服 再次向指导老师表示衷心的感谢 济源职业技术学院毕业设计 21 致 谢 三年的求学生涯即将拉下了帷幕 我们将要面对一个更复杂的世界 社会 心里实在舍不得离开济职学院这片充满了关爱的五色土 更舍不得朝夕相处的老师 同学们 三年的时间 如同白驹过隙 就是这样的短暂让我对校园的一草一木也都 有了很深的感情 更感到荣幸的看到了三年里它一点一滴发生着变化 济职学院的 兴盛需要继续留守济职学院的同学们来奋斗 希望在未来的日子里可以看到一个更 加美好的济职学院屹立在这片充满生机的土地上 首先非常感谢我的老师在我三年求学生涯中给予我的无尽关心与帮助 他们不 仅以那严谨的治学态度 缜密的思维能力 娴熟的操作技巧深刻地影响着我 更以 他们那博大的胸怀潜移默化地影响着我如何学会去宽容别人 笑