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標(biāo)題: 軸類零件加工的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則都有哪些? [打印本頁(yè)]

作者: twq19810302    時(shí)間: 2022-8-2 13:48
標(biāo)題: 軸類零件加工的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則都有哪些?
機(jī)器產(chǎn)品中的軸類零件是通用零件,應(yīng)用非常普遍。機(jī)器工作能力和工作質(zhì)量在很大程度上都與軸有關(guān),軸一旦失效,有可能造成嚴(yán)重后果。軸是組成機(jī)械結(jié)構(gòu)的重要零件之一。軸類零件加工認(rèn)準(zhǔn)鈦浩,它是軸系零件中的主要零件,也是支撐軸上零件、傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的關(guān)鍵部件。為了保證安裝在軸上的零件能正確地定位和固定,滿足軸的加工和裝配的要求,必須合理地定出軸各部分形狀和結(jié)構(gòu)尺寸,即進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。& i1 P% |* @+ f7 z2 J9 ?  h
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一、軸類零件加工的概述
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軸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(zhuǎn)動(dòng)零件并與之一起回轉(zhuǎn)以傳遞運(yùn)動(dòng)、扭矩或彎矩的機(jī)械零件。一般為金屬圓桿狀,各段可以有不同的直徑。機(jī)器中作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件就裝在軸上。根據(jù)軸線形狀的不同,軸可以分為曲軸和直軸兩類。根據(jù)軸的承載情況,又可分為:轉(zhuǎn)軸、心軸、傳動(dòng)軸。軸類零件加工認(rèn)準(zhǔn)鈦浩機(jī)械,品質(zhì)保障,軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是確定軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸,為軸設(shè)計(jì)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(zhì)、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(yùn)輸,對(duì)軸的變形等因素有關(guān)。設(shè)計(jì)者可根據(jù)軸的具體要求進(jìn)行設(shè)計(jì),必要時(shí)可做幾個(gè)方案進(jìn)行比較,以便選出最佳設(shè)計(jì)方案。
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以下是一般軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則:
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8 r+ o( \; o  Q! e; k1、軸的設(shè)計(jì)主要包括材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能設(shè)計(jì)與精度設(shè)計(jì)等。軸的設(shè)計(jì)內(nèi)容是確定軸的合理外形和全部尺寸。由于軸、軸上零部件(包括支承軸承)等構(gòu)成了軸系組件,故軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需同時(shí)考慮軸上零部件的定位、固定、調(diào)整、裝拆等功能需求。軸的性能設(shè)計(jì)主要包括強(qiáng)度設(shè)計(jì)、剛度設(shè)計(jì)。軸的性能設(shè)計(jì)首先需進(jìn)行其力學(xué)模型的簡(jiǎn)化(根據(jù)其支承方式簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁和懸臂梁);
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& C3 L" S9 x9 O$ ^9 l其次根據(jù)其承載類型和工況確定其可能的失效形式,進(jìn)而選用相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行性能設(shè)計(jì)。軸的性能設(shè)計(jì)準(zhǔn)則包括強(qiáng)度準(zhǔn)則和剛度準(zhǔn)則。高速軸常需要進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)。軸的振動(dòng)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)主要目的是避免軸振動(dòng)過(guò)大,特別是發(fā)生共振。軸的精度設(shè)計(jì),包括其尺寸公差和幾何公差。
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' X9 A& ~+ ^* ?  z" X$ Y& E/ u2、軸的加工工藝分析 軸類零件的加工工藝因其用途、結(jié)構(gòu)形狀、技術(shù)要求、產(chǎn)量大小的不同而有所差異。在日常的工藝工作中遇到的大量工作是一般軸的工藝編制。技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量、設(shè)備條件和工人素質(zhì)等情況,確定采用的。8 v2 }1 A4 a8 T! F
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二、軸的材料及選擇
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1、軸的材料主要是碳素鋼和合金鋼。常用的碳素鋼為45鋼,一般應(yīng)進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)處理,以改善其力學(xué)性能。合金鋼比碳素鋼具有更高的力學(xué)性能和熱處理性能,但對(duì)應(yīng)力集中的敏感性強(qiáng),價(jià)格較貴,因此多用于高速、重載及要求耐磨、耐高溫或低溫等特殊條件的場(chǎng)合。由于在常溫下合金鋼與碳素鋼的彈性模量相差很小,因此,用合金鋼代替碳素鋼并不能明顯提高軸的剛度。
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# M# d! u. M, D  |; ^3 t. T; B2、對(duì)于承受較大載荷、要求強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)緊湊或耐磨性較好的軸,可采用合金鋼。常用的有40Cr、20Cr、35SiMn等。應(yīng)當(dāng)指出:當(dāng)尺寸相同時(shí),采用合金鋼不能提高軸的剛度,因?yàn)樵谝话闱闆r下各種鋼的彈性模量相差不多;合金鋼對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較高,因此軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更要注意減少應(yīng)力集中的影響;采用合金鋼時(shí)必須進(jìn)行相應(yīng)的熱處理,以便更好地發(fā)揮材料的性能。" M, \6 s% G/ |2 ]4 h7 R

3 Q; ?( |3 _% i+ e/ A) l5 d3、軸的毛坯一般采用熱軋圓鋼或鍛件。對(duì)于形狀復(fù)雜的軸(如曲軸和凸輪軸等)也可采用鑄鋼或球墨鑄鐵,后者具有吸振性好,對(duì)應(yīng)力集中敏感性低和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。
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8 L0 d/ D" ]2 p* c  K5 P三、軸類零件的設(shè)計(jì)要求& U* C* o& z4 u$ l3 L

. [+ i4 [( z* D( v  T根據(jù)軸類零件的功用和工作條件,其設(shè)計(jì)技術(shù)要求主要在以下方面:
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1、尺寸精度
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0 S" X; R- B3 N9 t: D6 P! \* M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IT 5~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,常為IT6~I(xiàn)T9。% O" {& e+ X2 E. k! E

! s) Z% D' r2 R! H2、幾何形狀精度. z6 Q8 A' ]6 `+ K3 B+ y: I

$ P" @! s& s" }) u% L主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、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,需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀精度。( T% l2 w; q1 U0 t
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3、相互位置精度+ R, v  t+ D  I& g7 o% p

& J, ^+ P6 ]6 I' _5 L3 c* O" i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。
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4、表面粗糙度- y, i' C) r, m' `/ O8 _
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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(lái)確定。支承軸頸常為0.2~1.6μm,傳動(dòng)件配合軸頸為0.4~3.2μm。5.其他熱處理、倒角、倒棱及外觀修飾等要求。
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四、軸類零件的熱處理
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7 P% U. k+ H$ V4 L1 S1 f1、中碳鋼和中碳合金鋼。考慮到軸類零件的綜合力學(xué)性能要求,主要選用經(jīng)過(guò)軋制或鍛造的35、40、45、50、40Cr、40CrNi、40MnB鋼等,一般應(yīng)進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì);若軸頸處耐磨性要求高,可對(duì)軸頸處進(jìn)行表面淬火。具體的鋼種應(yīng)根據(jù)載荷的類型、零件的尺寸和淬透性的大小決定。承受彎曲載荷和扭轉(zhuǎn)載荷的軸類,應(yīng)力的分布是由表面向中心遞減的,對(duì)淬透性要求不高;承受拉、壓載荷的軸類,應(yīng)力沿軸的截面均勻分布,應(yīng)選用淬透性較高的鋼。
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& K3 V3 _! z6 c$ p+ C, M: j- M2、對(duì)承受沖擊載荷較大,對(duì)強(qiáng)韌性要求高時(shí)或要求進(jìn)一步提高軸頸的耐磨性時(shí),可選用20Cr、20CrMnTi等合金滲碳鋼并進(jìn)行滲碳、淬火、低溫回火處理。
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9 i8 g* M! A! V: w+ \3、對(duì)于受力小、不重要的軸可選用Q235~Q275等普通質(zhì)量碳鋼。4.球墨鑄鐵和高強(qiáng)度灰鑄鐵可用來(lái)制作形狀復(fù)雜、難以鍛造成形的軸類零件,如曲軸等。, Z8 P) d  B' ~: v1 _. {3 P$ W

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五、軸類零件加工工藝規(guī)程及注意點(diǎn)2 @# p2 P+ ]$ C3 F  Y/ g
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工藝過(guò)程,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(guò)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)程的制定,直接關(guān)系到工件質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。軸類零件生產(chǎn)認(rèn)準(zhǔn)鈦浩,一個(gè)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" g8 w3 p, u8 O, x; D6 e9 A
/ i; L/ P3 Z2 }) {  S" C1、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)。: T8 U7 F! X% d* A/ P
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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→低溫時(shí)效→半精磨→低溫時(shí)效→精磨。4 _! y: ^; _2 I( u# R
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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(kāi)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。" T  W9 o$ l( r& a
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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)定可靠表面為精基準(zhǔn)。工藝規(guī)程制訂得是否合理,直接影響工件的質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。一個(gè)零件可以用幾種不同的加工方法制造,但在一定的條件下,只有某一種方法是較合理的。因此,在制訂工藝規(guī)程時(shí),必須從實(shí)際出發(fā),根據(jù)設(shè)備條件、生產(chǎn)類型等具體情況,盡量采用先進(jìn)加工方法,制訂出合理的工藝過(guò)程。
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作者: 技工lm    時(shí)間: 2022-8-8 08:51
一個(gè)零件可以用幾種不同的加工方法制造,但在一定的條件下,只有某一種方法是較合理的。因此,在制訂工藝規(guī)程時(shí),必須從實(shí)際出發(fā),根據(jù)設(shè)備條件、生產(chǎn)類型等具體情況,盡量采用先進(jìn)加工方法,制訂出合理的工藝過(guò)程。




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