畢業(yè)設計---軸類零件的設計與加工工藝

1、<p>　　軸類零件的設計與加工工藝</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　軸是組成機器的重要零件之一。它的主要的功用是支承傳動零件、傳動扭矩、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軸。軸類零件按其長徑比（長度與直徑的比值）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的稱為細長軸。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)運動靈活地傳到任何位置。</p><p>　　軸類材料應有足夠的強度、對應力集中敏感性低、還應滿足剛度、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號鋼是軸類零件的常用材料。</p><p>　　關鍵字：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>　　關鍵字I</b></p><p><b>　　前 言1</b></p><p>　　1 軸類零件的簡介2</p><p>

5、;　　2 軸類零件的分類2</p><p>　　2.1 軸的簡單分類2</p><p>　　2.2 軸的結構設計3</p><p>　　3 軸類零件的結構特點4</p><p>　　4 軸類零件的主要技術要求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8</p><p>　　6.2 軸類零件加工的技術要求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 階梯軸的設計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 軸類工件的檢驗與質(zhì)量分析13</p><p>　　8.1 軸類工件的檢驗13&

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

11、<p><b>　　參考文獻18</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　機械是現(xiàn)代社會進行生產(chǎn)的主要要素之一，機械制造工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)化國家的基礎工業(yè)，是我國社會主義現(xiàn)代化的重要領域之一。機械設計制造是機械生產(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，結合生產(chǎn)實際，突出應用性。為此，特以階梯軸的設計及加工工藝為例，對軸類零件的設計作詳細說明。</p><p>　　本論文共分八章內(nèi)容。第一章軸類零件的簡介；第二章軸類零件的分類；第三張軸類零件的結構特點；第四章軸類零件的主要技術要求；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，第七章階梯軸的設計，第八章軸類零件的檢驗與質(zhì)量分析。</p>

13、<p>　　本論文的編寫借鑒了大量的相關資料和書籍，在指導老師以及同學們的大力幫助下得以順利完成，再次感謝指導老師的辛勤付出</p><p>　　由于編寫水平有限，時間倉促，設計中難免存在錯誤、疏漏和不妥之處，敬請批評指正。</p><p><b>　　1 軸類零件的簡介</b></p><p>　　傳動零件必須被支承起來才能進行工

14、作，支撐傳動件的零件稱為軸。軸是各種機器中最常見的零件之一，它的主要的功用是支承傳動零件、傳動扭矩、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機器的性能和質(zhì)量。</p><p>　　軸類工件一般由圓柱表面、階臺、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，其長度大于直徑。</p><p>　　圓柱表面一般用于支承傳動工件（齒輪、帶輪等）

15、和傳遞扭矩。</p><p>　　階臺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退刀方便，并可使工件在裝配時有一個正確的軸向位置。</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、軸的強度，使軸在受交變應力作用時不致因應力集中而斷裂，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、心軸和傳動軸三類。工作時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軸。</p>

18、;<p>　　軸類零件按其長徑比（長度與直徑的比值）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的稱為細長軸。</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)運動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>　?。?）光滑軸</b></p><p><b>　?。?）階梯軸</b></p><p>&l

20、t;b>　?。?）空心軸</b></p><p>　?。?）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>　　軸的長徑比小于5的稱為短軸，大于20的稱為細長軸，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 軸的結構設計</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>　　軸的結構和形狀取決于下面幾個方面：（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>　　可見影響軸的結構與尺寸的因素很多，設計軸時要全面綜合地考慮各種因素。</p><p>　　對軸的結構進行設計時主要是確定軸的結構形狀和尺寸。一般在進行結構設計時的已知條件有：機器的裝配件圖，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、的結構特點</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，它們的精度和表面質(zhì)量一般要求較高，其技術要求一般根據(jù)軸的主要功用和工作條件制定。</p><p>　?。?）長度大于直徑；</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要求</p><p>　　軸類零件是機器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它在機械中主要用于支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動件，以傳遞扭矩。按結構形式不同，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。 軸的長徑比小于5的稱為短軸，大于20的稱為細長軸，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，它們的精度和表面質(zhì)量一般要求較高，其技術要求一般根據(jù)軸的主要功用和工作條件制定，通常有以下幾項：</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，通常對其尺寸精度要求較高（IT5～IT7）。裝配傳動件的軸頸尺寸精度一般要求較低（IT6～IT9）。</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，一般應將其公差限制在尺寸公差范圍內(nèi)。對精度要求較高的內(nèi)外圓表面，應在圖紙上標注其允許偏差。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（裝配傳動件的軸頸）與相對支承軸頸（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、重要端面對軸心線的垂直度、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械中的位置和功用決定的。通常應保證裝配傳動件的軸頸對支承軸頸的同軸度要求，否則會影響傳動件(齒輪等)的傳動精度，并產(chǎn)生噪聲。普通精度的軸，其配合軸段對支承軸頸的徑向跳動一般為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，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具備的性能，它包括力學性能（強度、塑性、硬度、沖擊韌度、疲勞強度等）、物理性能（密度、熔點、熱膨脹性、導熱性、導電性等）和化學性能（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）應具備的性能。</p><p>　　5.1軸類零件的材料及毛坯選擇</p><p>　?。?）材料的選擇 軸類零件材料常用45鋼；對于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸，可選用40Cr等合金結構鋼；精度較高的軸，可選用軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn等；對于形狀復雜的軸，可選用球墨鑄鐵；對于高轉(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），以獲得一定的強度、韌性和耐磨性。</p><p>　　45鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經(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度和韌性等綜合機械性能，淬火后表面硬度可達45～

33、52HRC。</p><p>　　40Cr等合金結構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>　　精密機床的主軸（例如磨床砂輪軸、坐標鏜床

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、設備條件及結構，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；有些大型軸或結構復雜的軸采用鑄件。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、設備條件及結構，選用棒料、鍛件等毛坯形式。對于外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主；而對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)約材料又減少機械加工的工作量，還可改善機械性能?！　「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，獲得較高的抗拉強度、抗彎強度及抗扭強度；</p><p>　　鑄件—大型或結構復雜的軸。</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預備熱處理：目的是改善加工性能、消

37、除內(nèi)應力和為最終熱處理做好組織準備。一般安排在精加工之前。常用的方法有退火、正火、時效和調(diào)質(zhì)等。 ②最終熱處理：目的是提高材料的強度和硬度。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外，還與所采用的熱處理方法有關。鍛造毛坯在加工前，均需要正火或退火處理（碳的質(zhì)量分數(shù)大于w(c)=0.7%的碳鋼和合金鋼），以使鋼材內(nèi)部晶粒細化，消除鍛

38、造應力，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性能，軸類零件常要求調(diào)質(zhì)處理。毛坯余量大時，調(diào)質(zhì)一般安排在粗車之后、半精車之前，以便消除粗車時產(chǎn)生的殘余應力；毛坯雨量小時，調(diào)質(zhì)安排在粗車之前進行。如果進行局部表面淬火，一般安排在精車之前，這樣可糾正因淬火引起的局部變形。對于精度要求高的軸，早局部淬火后或粗磨后，還需進行低溫時效處理（在160℃油中進行長時間的低溫時效），以保證尺

39、寸的穩(wěn)定。</p><p>　　對于氮化鋼（如38GrMoAl），需在滲氮之前進行調(diào)質(zhì)和低溫時效處理。對調(diào)質(zhì)的質(zhì)量要求也很嚴格，不僅要求調(diào)質(zhì)后索氏體組織要均勻細化，而且要求離表面8～10mm層內(nèi)鐵素體含量不超過w(c)=5%，否則會造成氮化脆性而影響其質(zhì)量。 </p><p>　　軸類零件應根據(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、的強度、韌性和耐磨性。</p><p>　　45鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經(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度和韌性等綜合機械性能，淬火后表面硬度可達45～52HRC。 40Cr等合金結構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。 精密機床的主軸（例如磨床砂輪軸、坐標鏜床主軸）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，可以細化晶粒，消除應力，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性能。45號鋼經(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度和韌性等綜合機械性能，淬火后表面硬度可達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</p><p>　　在學校機械加工實習課中，軸類零件的加工是學生練習車削技能的最基本也最重要的項目，但學生最后完工工件的質(zhì)量總是很不理想，經(jīng)過分析主要是學生對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，直接關系

44、到工件質(zhì)量、勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益。一零件可以有幾種不同的加工方法，但只有某一種較合理，在制訂機械加工工藝規(guī)程中，須注意以下幾點：</p><p>　?。?）零件圖工藝分析中，需理解零件結構特點、精度、材質(zhì)、熱處理等技術要求，且要研究產(chǎn)品裝配圖，部件裝配圖及驗收標準。 （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（對不需提高硬度部分）→淬火→車螺紋、鉆孔或銑槽→粗磨→低

45、溫時效→半精磨→低溫時效→精磨。 （3）粗基準選擇：有非加工表面，應選非加工表面作為粗基準。對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，同時，粗基準不可重復使用。 （4）精基準選擇：要符合基準重合原則，盡可能選設計基準或裝配基準作為定位基準。符合基準統(tǒng)一原則。盡可能在多數(shù)工序中用同一個定位基準。盡可能使定位基準與測量基準重合。選擇精度高、安裝穩(wěn)定可靠表面為

46、精基準。</p><p>　　6.2 軸類零件加工的技術要求</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～IT7；另一類為與各類傳動件配合的軸頸，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。其誤差一般應限制在尺寸公差范圍內(nèi)，對于精密軸，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、重要端面對軸心線的垂直度、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>　　軸的形狀要力求簡單，階梯軸的級數(shù)應盡可能少。軸頸、軸頭的直徑應取標準值。直徑的大小由與之相配合零件的內(nèi)孔決定。軸身尺寸應取以mm為單位的整數(shù)，最好取為偶數(shù)或5進位的數(shù)。軸上各段的鍵槽、圓角半徑、倒角、中心孔等尺寸應盡可能統(tǒng)一，以利于加工和檢驗。軸上需磨削的軸斷應設計出砂輪越程槽，需車制螺紋的軸斷應有退刀槽。當軸上有多處鍵槽時，應使各鍵槽位于軸的同一母線上。為使軸便于裝配，軸端應有倒角。對于階梯軸常設計成兩端小中間大

49、的形狀，以便于從兩端裝拆。軸的結構設計應使各零件哎裝配時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，必須將工件放在機床夾具中定位和夾緊，使工件在整個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卡爪是同步運動的，能自定心，一般不需找正。但在裝夾較長的工件時，工件離卡盤夾持部分較遠處的旋轉(zhuǎn)中心不一定與車床主軸旋轉(zhuǎn)中心重合，這是必須找正。當三爪自定心卡盤使用時間較長，已失去應有精度，而工件的加工精度又要求較高時，也許找正。</p><p>　　用三爪自定心卡盤裝夾精加工過的表面時，被夾住的工件表面應包一層銅

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、自動定心好，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 在四爪單動卡盤上裝夾</p><p>　　四爪單動卡盤的四個卡盤是各自獨立運動

52、的，因此工件在裝夾時必須將工件的旋轉(zhuǎn)中心找正到與車床旋轉(zhuǎn)中心重合后才可加工。</p><p>　　四爪單動卡盤找正比較費時，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>　　對于長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，所以應用比較廣泛。</p><p><b>　　7 階梯軸的設計</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，是一個典型的綜合軸類零件，最大外圓mm，無公差要求的長度尺寸，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>　　車左端外圓時采用一夾一頂?shù)难b夾方式，掉頭車右端時，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，先完成外圓的粗加工，在精加工到外圓尺寸。調(diào)頭裝夾時要找正左右兩端的同軸度。右端加工時，先完成圓弧的加工，再完成錐度的加工?；《群湾F度都有相應的要求，在加工錐度和圓弧時，一定要進行刀尖半徑補償，這樣才能保證其技術要求。</p><p>　　該工件裝夾采用標準的三爪卡盤裝夾，但加工右端時，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→最終熱處理。</p><p>　　7.2 階梯軸的數(shù)控編程</p><p>　　對于這個階梯軸，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 軸類工件的檢驗與質(zhì)量分析</p><p>　　8.1 軸類工件的檢驗 </p><p>　　8.1.1 加工中的檢驗</p><p>　　自動測量裝置，作為輔助裝置安裝在機床上。這種檢驗方式能在不影響加工的情況下，根據(jù)測量結果，主動地控制機床的工作過程，如改變進給量，自動補償?shù)毒吣p，自動退刀、停車等，使之適應加工條件的變化，防止產(chǎn)生廢品，故又稱

64、為主動檢驗。主動檢驗屬在線檢測，即在設備運行，生產(chǎn)不停頓的情況下，根據(jù)信號處理的基本原理，掌握設備運行狀況，對生產(chǎn)過程進行預測預報及必要調(diào)整。在線檢測在機械制造中的應用越來越廣。</p><p>　　8.1.2 加工后的檢驗</p><p>　　單件小批生產(chǎn)中，尺寸精度一般用外徑千分尺檢驗；大批大量生產(chǎn)時，常采用光滑極限量規(guī)檢驗，長度大而精度高的工件可用比較儀檢驗。表面粗糙度可用粗糙度樣板

65、進行檢驗；要求較高時則用光學顯微鏡或輪廓儀檢驗。圓度誤差可用千分尺測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形鐵來測量，若條件許可，可用圓度儀檢驗。圓柱度誤差通常用千分尺測出同一軸向剖面內(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一般以軸兩端頂尖孔或工藝錐堵上的頂尖孔為定位基準，在兩支承軸頸上方分別用千分表測量。</p><p>　　車削軸類工件時，可能產(chǎn)生廢品的種類、原因及預防措施

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

67、步的認識和理解，知道了理論聯(lián)系實際的重要性；另外，對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知識，知道了當前國內(nèi)外在軸類零件這一方面的一些先進社產(chǎn)技術和制造技術。通過對階梯軸的設計與加工，使我掌握了軸類零件的設計與加工工藝過程，同時也掌握了一定的機械設計制造方面的知識，為以后的工作和學習奠定了良好的基礎。</p><p>　　本次畢業(yè)設計，我對階梯軸做了系統(tǒng)的設計和加工工藝的分析，從選

68、材、下料、加工、熱處理以及零件的檢驗等都做了詳細的分析。設計中還有很多不足的地方，需要在今后的工作和學習中不斷改進。由于經(jīng)驗知識水平的局限，此次設計難免有不到之處，望老師見諒、指正。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　大學三年學習時光已經(jīng)接近尾聲，在此我想對我的母校，我的老師和同學表達我由衷的謝意。感謝我的家人對我大學三年學習的默默支持；

69、感謝我的母校武威職業(yè)學院給了我在大學三年深造的機會，讓我能繼續(xù)學習和提高；感謝武威職業(yè)學院的老師和同學三年來的關心和鼓勵。老師們課堂上的激情洋溢，課堂下的諄諄教誨；同學們在學習中的認真熱情，生活上的熱心主動，所有這些都讓我的三年充滿了感動。這次畢業(yè)設計我得到了很多老師和同學的幫助，其中我的論文指導老師徐生龍老師對我的關心和支持尤為重要。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)設計的每個階段，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)整等各個環(huán)節(jié)都給予了我悉心的指導。這一個多月以來，徐老師不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想上給我以無微不至的關懷，在此謹向徐老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。同時，感謝在整個畢業(yè)設計期間和我密切合作的同學，和曾經(jīng)各個方面給予過我?guī)椭幕锇閭?，在此，我再一次真誠地向幫助過我的老是和同學表示感謝。</p>

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

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