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關(guān)鍵詞：軸類零件 軸的設(shè)計(jì) 工藝規(guī)程

中圖分類號(hào)：TG51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082 （2017） 04-0229-01

C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。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)。

一、軸類零件加工的概述

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，

以下是一般軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則：

1.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)模型的簡化（根據(jù)其支承方式簡化為簡支梁和懸臂梁）；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。2.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。二、軸的材料及選擇

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。

2.對于承受較大載荷、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。

3.軸的毛坯一般采用熱軋圓鋼或鍛件。對于形狀復(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，對應(yīng)力集中敏感性低和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。

三、軸類零件的設(shè)計(jì)要求

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：

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。2.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、圓柱度。其誤差一般應(yīng)限制在尺寸公差范圍內(nèi)，對于精密軸，需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀精度。

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。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。

四、軸類零件的熱處理

1.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。2.對承受沖擊載荷較大，對強(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。

3.對于受力小、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)度灰鑄鐵可用來制作形狀復(fù)雜、難以鍛造成形的軸類零件，如曲軸等。

五、軸類零件加工工藝規(guī)程及注意點(diǎn)

工藝過程，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)過分析主要是學(xué)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(guān)系到工件質(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)。

1.零件圖工藝分析中，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。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程。

參考文獻(xiàn)

[1]楊叔子.機(jī)械加工工藝師手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

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關(guān)鍵詞： C6132車床；細(xì)長軸類零件；工藝分析

中圖分類號(hào)：TH133 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）18-0055-01

對于加工中小批量的軸類零件，工程上一般采用普通車床進(jìn)行加工，此篇文章中零件的加工工藝過程分析是以C6132車床為基礎(chǔ)的，通過對零件進(jìn)行工藝分析后制定出相應(yīng)的加工工藝過程。分析零件的作用及零件圖上的技術(shù)要求，零件主要加工表面的尺寸、形狀及位置精度、表面粗糙度及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，零件的材質(zhì)及機(jī)械加工的工藝性三方面后，最后制定加工工藝過程。下面將通過一個(gè)分析實(shí)例來進(jìn)行分析。如圖1所示：一個(gè)長度為157mm的用作后輪軸的細(xì)長軸類零件。

1 工藝分析

（1）對零件的作用及零件圖上的技術(shù)要求分析。軸起著支撐傳動(dòng)零部件、傳遞力矩的作用。軸的基本結(jié)構(gòu)是由回轉(zhuǎn)體組成，實(shí)例中軸的主要加工表面有外圓柱面和螺紋。軸上支承軸頸和配合軸頸是最重要的加工表面，軸上支承軸頸直接影響后輪軸的回轉(zhuǎn)精度，軸上配合軸頸影響傳動(dòng)件安裝后是否產(chǎn)生跳動(dòng)，影響軸的同軸度。（2）零件的尺寸、形狀及位置精度、表面粗糙度的分析。 為保證整個(gè)產(chǎn)品的性能，這就要求軸的左右兩邊相關(guān)部分必須同軸，因?yàn)閷?shí)例中軸的長度較長，很難保證同軸度，而且Φ3部分較細(xì)，所以采用套筒裝夾；為使安裝位置精度高，利用階梯軸來實(shí)現(xiàn)軸向定位；支撐軸頸和配合軸頸的粗糙度會(huì)影響軸的回轉(zhuǎn)精度，所以粗糙度要求較高。（3）材料選擇。對于細(xì)長的軸類零件，綜合考慮零件的作用及技術(shù)要求，計(jì)算并選擇能夠達(dá)到預(yù)期要求的材料。例如，細(xì)長的軸類零件如果強(qiáng)度要求較高，則可選擇成型圓鋼。選材的不同對零件加工工藝過程中的工序次序及工序內(nèi)容有一定影響，實(shí)例分析中選擇成型圓鋼。

2 加工工藝過程

（1）主要表面的加工方法。軸為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，在車床上進(jìn)行加工，支撐軸頸和配合軸頸部分因精度較高，故采用：粗車半精車精車；其余外圓柱采用：粗車半精車。各外圓表面應(yīng)盡量減少裝夾次數(shù)，用同一把刀具完成加工，以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。（2）裝卡方法。后輪軸較長，為便于加工，并保證同軸度，裝卡時(shí)宜采用“一夾一頂”的方法。為保證同軸度，先加工中間外圓柱，再通過制作的剖分成兩半的內(nèi)徑Φ3mm的套筒卡住工件中部，并用三爪卡盤卡住套筒，尾架頂尖頂住一端，最后加工兩端，這樣便于操作。（3）選擇定位基準(zhǔn)。軸的支撐軸頸和配合軸頸部分對基準(zhǔn)軸線有同軸度要求，而整個(gè)軸較長，采用在軸兩端鉆中心孔，中間一次成形的Φ3部位及“套筒裝夾”的方法是實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)定位的間接保證。

3 結(jié)語

細(xì)長的軸類零件在普通車床上進(jìn)行加工時(shí)，為保證同軸度，宜采用“一夾一頂”的裝卡方法，若軸的中間部分較細(xì)，可采用如上述中用“套筒裝夾”實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)定位的方法進(jìn)行裝卡，在保證了同軸度的情況下才能夠保證軸在裝配后的產(chǎn)品中保證良好的性能。主要表面的加工方法主要要求支撐軸頸和配合軸頸部分達(dá)到精度要求，采用粗車半精車精車的方法能夠保證軸與軸承之間的過盈配合。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊方.機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2002.

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關(guān)鍵詞： VNUC；仿真加工；數(shù)控教學(xué)

Abstract: The VNUC simulation software simulation machining of the shaft parts as an example, through the teaching practice, the application of VNUC simulation software can not only make up the equipment deficiencies, and to mobilize the enthusiasm of the students, improve the teaching quality of nc.

Key words: VNUC; machining simulation; NC Teaching

中圖分類號(hào)：TG659文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2104（2013）

隨著“三本”院校加強(qiáng)對于學(xué)生動(dòng)手能力的要求，以及數(shù)控加工在機(jī)械制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，對數(shù)控相關(guān)技術(shù)人員的需求日益增加，數(shù)控操作者的大量培訓(xùn)便成為迫切的問題。在傳統(tǒng)的操作培訓(xùn)中，數(shù)控編程和操作的有效培訓(xùn)必須在實(shí)際機(jī)床上進(jìn)行，這既占用了設(shè)備加工時(shí)間，又具有風(fēng)險(xiǎn)，培訓(xùn)中的誤操作經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致昂貴設(shè)備的損壞[1]。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，尤其是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和理念的發(fā)展，產(chǎn)生了可以模擬實(shí)際設(shè)備加工環(huán)境及其工作狀態(tài)的計(jì)算機(jī)仿真軟件。它用計(jì)算機(jī)仿真軟件進(jìn)行培訓(xùn)，不僅可迅速提高操作者的素質(zhì)，而且安全可靠、費(fèi)用低。因此，VNUC數(shù)控仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中發(fā)揮著重要的作用，本文以VNUC仿真軟件對軸類零件的仿真加工為例，通過一段時(shí)間的數(shù)控教學(xué)，發(fā)現(xiàn)數(shù)控仿真軟件能在其中顯示出橋梁作用，能使理論和實(shí)踐有效的銜接，打破了傳統(tǒng)的數(shù)控教學(xué)模式，增加了學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)，提高了操作的熟練程度。因此，把數(shù)控仿真軟件用于教學(xué)，是解決這一問題的有效途徑[2]。

車削零件的數(shù)控仿真加工

車削零件的尺寸及程序的編寫

圖1 車削加工零件

以加工如圖1所示零件為例說明FANUC車床的操作方法。采用外圓加工方式，選取刀尖半徑0.8，刀具長度60， D號(hào)刀片，J型刀柄。加工應(yīng)選擇直徑62mm，高為200圓柱型毛坯。

程序如下：

%

O0001

T0101;

M03 S800;

G00 X65. Z10. ;

G71 U7.0 R1.0 ;

G71 P050 Q110 U4. W2. F0.2 S500. ;

N050 G00 X6.0 Z2.0;

G01 Z-20.0 F10.;

G03 X14.0 Z-24.0 R4.0;

G01 W-8;

G02 X20.0 W-3.0 R3.0;

G01 W-37.0;

G03 U20.0 W-10.0 R10.0;

G01 W-20.0;

G02 X52.0 W-6.0 R6.0;

N110G03 U10.0 W-5.0 R5.0;

G70 P050 Q110;

G00 X65.0 Z10.;

M05;

M02;

%

打開“開始”菜單，在“程序/數(shù)控加工仿真系統(tǒng)/”中選擇“數(shù)控加工仿真系統(tǒng)”點(diǎn)擊，進(jìn)入系統(tǒng)，點(diǎn)擊“快速登錄”進(jìn)入系統(tǒng)主界面。

1.2 選擇機(jī)床

點(diǎn)擊菜單“機(jī)床/選擇機(jī)床…”，在選擇機(jī)床對話框中控制系統(tǒng)選擇FANUC，機(jī)床類型選擇車床并按“確定”按鈕。

1.3 機(jī)床回零

先使X軸回零，再使Z軸回零。

1.4 安裝零件

點(diǎn)擊菜單“零件/定義毛坯…”，在定義毛坯對話框中可改寫零件尺寸高和直徑，按確定按鈕。點(diǎn)擊菜單“零件/放置零件…”，在選擇零件對話框中，選取名稱為“毛坯1”的零件，并按確定按鈕，界面上出現(xiàn)控制零件移動(dòng)的面板，可以用其移動(dòng)零件，此時(shí)點(diǎn)擊面板上的退出按鈕，關(guān)閉該面板，零件已放置在機(jī)床工作臺(tái)面上。

1.5 輸入NC程序

數(shù)控程序可以通過記事本或?qū)懽职宓染庉嬡浖斎氩⒈４鏋槲谋靖袷轿募部芍苯佑肍ANUC系統(tǒng)的MDI鍵盤輸入。

1.6 安裝刀具

點(diǎn)擊菜單“機(jī)床/選擇刀具”在“車刀選擇”對話框中根據(jù)加工方式選擇所需的刀片和刀柄，確定后退出。

1.7 對刀

平端面

在手動(dòng)（jog）狀態(tài)下，讓刀具靠近毛坯并主軸打開正轉(zhuǎn)。進(jìn)給速率減慢， +X方向退刀。點(diǎn)擊“offset setting”進(jìn)入坐標(biāo)系設(shè)定補(bǔ)正里面在G01行里面輸入“Z0”并自動(dòng)“測量”。如圖2所示

圖2平端面 圖3試切直徑

試切直徑

在手動(dòng)（jog）狀態(tài)下，讓刀具靠近毛坯并主軸打開正轉(zhuǎn)。進(jìn)給速率減小一點(diǎn)。試切直徑，并+Z方向退刀。主軸停轉(zhuǎn)，點(diǎn)擊主菜單里面“工具”。點(diǎn)擊測量功能就，把式切直徑測量出來，例如：71.066式切直徑。把式切直徑輸入到補(bǔ)正里面。用X71.066輸入，并“測量”。如圖3所示

1.8 自動(dòng)加工

機(jī)床位置確定和工件中心坐標(biāo)輸入后，就可以開始自動(dòng)加工了。此時(shí)將操作面板的MODE旋鈕切換到AUTO模式，點(diǎn)擊start按鈕，機(jī)床就開始自動(dòng)加工了，如圖4。加工完畢就會(huì)出現(xiàn)如圖5所示的效果。

圖4 加工過程示意圖圖5 加工完畢后的效果圖

結(jié)語

VNUC數(shù)控加工仿真軟件是利用計(jì)算機(jī)虛擬動(dòng)畫技術(shù)來模擬實(shí)際機(jī)床的加工過程，可使用戶既能掌握數(shù)控機(jī)床加工的基本原理，又能掌握數(shù)控機(jī)床操作的基本技能。將該軟件應(yīng)用于教學(xué)培訓(xùn)和實(shí)際生產(chǎn)中，可以減少培訓(xùn)成本，保證生產(chǎn)質(zhì)量，具有十分重要的意義[3]。

參考文獻(xiàn)：

[1]李芹.基于VNUC數(shù)控仿真軟件下的教學(xué)[J].科技風(fēng),2009,（19）

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【關(guān)鍵詞】細(xì)長軸；車床；加工工藝

一、跟刀架

跟刀架是固定在床鞍上的輔助支撐，是跟隨刀架一起移動(dòng)，承受作用在工件上的切削力。（1）跟刀架的結(jié)構(gòu)。一般我們常用的跟刀架有兩爪跟刀架和三爪跟刀架，兩爪跟刀架可直接旋轉(zhuǎn)手柄來實(shí)現(xiàn)支撐爪的徑向移動(dòng)，而三爪跟刀架則必須通過手柄轉(zhuǎn)動(dòng)錐齒輪，再用錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿使其移動(dòng)。（2）跟刀架的選用。一般我們選用兩支支撐爪就可以了。如果選用的是兩爪跟刀架，那么在加工過程中，工件會(huì)因?yàn)槭艿捷^大作用力，而瞬間從支爪上離開，然后在回到原處，這樣就會(huì)使工件振動(dòng)。

二、中心架

中心架屬于車床的附件，主要是在車削細(xì)長軸時(shí)用到，通過壓板和螺母將架體固定在床身上，將其固定在選好的位置上，來增強(qiáng)細(xì)長軸的剛度，保證其精度。（1）中心架構(gòu)造。中心架的形式一般分為普通中心架和滾動(dòng)軸承中心架。第一，普通中心架。通過壓板和螺母將架體固定在床身上，為了方便工件的裝卸，中心架的上蓋能夠隨時(shí)打開和扣合。三個(gè)調(diào)節(jié)螺釘分別控制三個(gè)支爪的升降，方便裝夾不同直徑的工件。第二，滾動(dòng)軸承中心架。它和普通中心架基本相同，具體不同就在于它的支爪上有三個(gè)滾動(dòng)軸承，這樣就算是在工件高速旋轉(zhuǎn)的情況下，也不會(huì)傷害到工件表面，但是它的同軸度，就會(huì)隨之下降。在加工過程中，中心架的支爪很容易就會(huì)被磨損，所以一般都要選用耐磨性好、不易傷害工件的材料。（2）使用中心架車削細(xì)長軸。在加工過程中，使用中心架支撐工件加工細(xì)長軸，主要要求中心架三個(gè)支撐爪與工件表面接觸的三點(diǎn)所決定圓的圓心要與車床主軸的回轉(zhuǎn)中心相一致。第一，用一夾一頂?shù)姆椒▉硌b夾工件。我們可以用以下三種方法來對工件進(jìn)行裝夾和找正：如果工件比較長，為了防止在主軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，工件的劇烈擺動(dòng)，這不僅會(huì)影響尺寸精度，還相當(dāng)危險(xiǎn)，所以我們要想辦法防止它的跳動(dòng)，一般我們用木鍥將其卡緊；如果工件不是很長，只要把工件的一邊夾在卡盤上，另一邊用中心架支撐，然后把外圓找正，調(diào)整中心架的支爪，使其輕輕接觸工件，就可以進(jìn)行加工。第二，用兩頂尖裝夾的方法來裝夾工件。我們可以用以下兩種方法來對工件進(jìn)行裝夾和找正：一是加工出一個(gè)溝槽，作為支撐軸徑，而且這個(gè)支撐軸徑的直徑要比工件要求的尺寸稍微大一些；二是直接把中心架支撐在工件中間，減小工件的長徑。如果工件某個(gè)部位不要求加工或者不可以加工支撐溝槽，那么就要求我們另外配備一件輔助工具，這就是過度套桶。（3）尾座的校正在加工過程中，如果出現(xiàn)外圓有錐度，那么除了因?yàn)橹行募艿恼{(diào)整不準(zhǔn)確或者是支撐爪本身的接觸不好以外，就只剩下尾座的失誤了，所以在加工工件之前調(diào)整尾座。其調(diào)整的方法：用兩塊百分表分別對工件的兩邊加工出直徑相同的外圓進(jìn)行測量，并找正尾座中心。

三、細(xì)長軸的車削

在加工細(xì)長軸時(shí)，除了要求對跟刀架和中心架的使用熟練以外，還要掌握如何避免工件的熱變形以及如何合理選擇刀具的幾何形狀等關(guān)鍵技術(shù)問題。

篇5

[關(guān)鍵詞]軸類零件加工工藝 編程方法

一、分析零件圖樣

1.零件圖

2.零件精度及加工方法分析

(1)尺寸精度。對于尺寸精度要求,可通過加工過程正確對刀,正確設(shè)置刀補(bǔ)及磨耗以及正確制定合適加工工藝等措施。

(2)形位精度。可通過制定合理加工工藝及工件裝夾,定位與找正等措施來保證。

(3)表面粗糙度?？赏ㄟ^選用合適刀具及幾何參數(shù)、正確的粗、精加工路線,合理的切削用量及冷卻等措施來保證。

二、加工工藝分析

1.編程原點(diǎn)的確定

考慮對刀等因素,編程原點(diǎn)一般設(shè)在工件的右端面與主軸軸線相交的交點(diǎn)上。

2.制定加工工藝方案

(1)選擇數(shù)控系統(tǒng)及機(jī)床選用FANUC系統(tǒng)前置刀架式數(shù)控車床。

(2)制定加工工藝方案:

加工工序:1)車端面(手動(dòng));2)鉆中心孔(手動(dòng));

3)粗車外圓左端輪廓,留余量;4)精車外圓左端輪廓;

5)鉆孔(手動(dòng));6)粗鏜孔,留余量;

7)精鏜孔;8)調(diào)頭,平端面,控制總長;

9)粗車,右端外輪廓,留余量;

10)精車右端各表面至尺寸要求;

11)切退刀槽,至尺寸要求;12)粗、精車外螺紋。

3.工件的定位、裝夾及刀具的選用

(1)工件的定位及裝夾

一般采用三爪自定心卡盤進(jìn)行定位與裝夾。

工件裝夾時(shí)a.夾緊力要適中;b.應(yīng)對工件進(jìn)行找正。

(2)刀具選用,見附表

4.確定加工參數(shù)

(1)主軸轉(zhuǎn)速(n)粗車S:800r/min左右、精車S:1500r/min左右.

(2)進(jìn)給速度(F)粗加工:較高進(jìn)給速度、精加工:較低進(jìn)給速度.

(3)背吃刀量(ap)粗加工一般取1.5~2.5mm、

精加工一般取0.1~0.25mm

①加工工件左端輪廓

a.T01號(hào)刀為900硬質(zhì)合金偏刀

切削用量為粗車為S800r/min;F160;ap1.5mm

精車為S1500 r/min;F90;ap0.2mm

b.T02號(hào)刀為內(nèi)孔鏜刀

切削用量為S800 r/min;F60;ap0.5mm

②加工工件右端輪廓

a.T01號(hào)刀為900硬質(zhì)合金偏刀

切削用量為粗車為S800r/min;F160;ap1.5mm

精車為S1500 r/min;F90;ap0.2mm

b.T03為外切槽刀刀寬為4mm切削用量為S500;F60

C.T04為內(nèi)外螺紋車刀切削用量為S400。

三、輪廓基點(diǎn)坐標(biāo)的確定

常用基點(diǎn)計(jì)算方法有計(jì)算法(列方程求解法、三角函數(shù)法等)和計(jì)算機(jī)作圖找點(diǎn)法等。

通過以上的方法可以得出如圖中圓弧相交切點(diǎn)的坐標(biāo)為(16.74,7.02)。

四、編寫工件加工程序

1.工件左端輪廓的加工程序

O1111;G98G40G21;T0101;M03S800;G00X42.0Z2.0;G711.5R0.5;G71P1Q2U0.4W0.0F160;

N1G00X30.0S1500;G01Z0.0F90;X32.0Z-1.0;

Z-32.0;X38.0;Z-45.0;N2G01X42.0;G70P1Q2;

G00X80.00Z80.0;T0202;M03S600;G00X23.0Z1.0;

G01Z-25F60;G00X22.0;Z1.0;M03S800;G00X18.0;

G01X24.0Z-2.0F60;Z-25.0;X22.0;G00Z100.0;X80.0;M30

2.工件右端輪廓的加工程序

O2222;G98G40G21;T0101;(外圓車刀)G00X42Z2.0;

G71U1.5P0.5;G71P1Q2U0.4W0.0F160;

N1G00X0.0S1500;G01Z0.0F90;

G03X16.74Z-7.02R8.5;G01X25.0Z-30.44;

Z-40.0;X29.8Z-42.0;Z-80.0;X38.0;N2X42.0;

G0P1Q2;G00X80.0Z80.0;T0303;(切槽刀)

M03S500;G00X40.0Z-74.10;

G01X26.40F60;X40.0F150;Z-77.0;

G01X25.10F60;X40.0F150;Z-80.0;G01X26.0F60;

Z-74.0;X25.8;X29.8Z-72.0;G00X80.0Z80;G98G40G21;

T0404;(外螺紋刀)X103S400;G00X32.0Z-35.0;

G92X29.1Z-74.0F4.0;X28.5;X27.9;X27.5;X27.4;

G00X32.0Z-33.0;G92X29.1Z-76.0F4.0; X28.5;

X27.9;X27.5;X27.4;G00X80.0Z80.0;T0101;M30

參考文獻(xiàn):

[1]高楓,肖衛(wèi)寧.數(shù)控車削編程與操作訓(xùn)練.北京.高等教育出版社,2005.

篇6

關(guān)鍵詞：機(jī)床 軸類 零件 加工 裝夾 切削

一、工件的裝夾

1、定位基準(zhǔn)的選擇

在制定零件加工的工藝規(guī)程時(shí)，正確地選擇工件的定位基準(zhǔn)有著十分重要的意義。定位基準(zhǔn)選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對零件各表面的加工順序也有很大的影響。合理選擇定位基準(zhǔn)是保證零件加工精度的前提，還能簡化加工工序，提高加工效率。

2、定位基準(zhǔn)選擇的原則

基準(zhǔn)重合原則。為了避免基準(zhǔn)不重合誤差，方便編程，應(yīng)選用工序基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，盡量使工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、編程原點(diǎn)三者統(tǒng)一。

便于裝夾的原則。所選擇的定位基準(zhǔn)應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、可靠，定位、夾緊機(jī)構(gòu)簡單、易操作，敞開性好，能夠加工盡可能多的表面。

便于對刀的原則。批量加工時(shí)在工件坐標(biāo)系已經(jīng)確定的情況下，保證對刀的可能性和方便性。當(dāng)然在這個(gè)過程中確定零件的定位基準(zhǔn)主要以左右端大端面為定位基準(zhǔn)。

3、裝夾方式的選擇

為了工件不致于在切削力的作用下發(fā)生位移，使其在加工過程始終保持正確的位置，需將工件壓緊夾牢。合理的選擇夾緊方式十分重要，工件的裝夾不僅影響加工質(zhì)量，而且對生產(chǎn)率，加工成本及操作安全都有直接影響。

4、數(shù)控車床常用的裝夾方式

在三爪自定心卡盤上裝夾。三爪自定心卡盤的三個(gè)卡爪是同步運(yùn)動(dòng)的，能自動(dòng)定心，一般不需要找正。該卡盤裝夾工件方便、省時(shí)，但夾緊力小，適用于裝夾外形規(guī)則的中、小型工件。在兩頂尖之間裝夾：對于尺寸較大或加工工序較多的軸類工件，為了保證每次裝夾時(shí)的裝夾精度，可用兩頂尖裝夾。該裝夾方式適用于多序加工或精加工。用卡盤和頂尖裝夾：當(dāng)車削質(zhì)量較大的工件時(shí)要一段用卡盤夾住，另一段用后頂尖支撐。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好，軸向定位準(zhǔn)確，應(yīng)用較廣泛。用心軸裝夾：當(dāng)裝夾面為螺紋時(shí)再做個(gè)與之配合的螺紋進(jìn)行裝夾，叫心軸裝夾。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好，軸向定位準(zhǔn)確。

5、確定合理的裝夾方式

裝夾方法：先用三爪自定心卡盤毛坯左端，加工右端達(dá)到工件精度要求；再工件調(diào)頭，用三爪自定心卡盤毛坯右端Φ52，再加工左端達(dá)到工件精度要求。

二、刀具及切削用量的選擇

1、選擇數(shù)控刀具的原則

刀具壽命與切削用量有密切關(guān)系。在制定切削用量時(shí)，應(yīng)首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應(yīng)根據(jù)優(yōu)化的目標(biāo)而定。一般分最高生產(chǎn)率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時(shí)最少的目標(biāo)確定，后者根據(jù)工序成本最低的目標(biāo)確定。

選擇刀具壽命時(shí)可考慮如下幾點(diǎn)根據(jù)刀具復(fù)雜程度、制造和磨刀成本來選擇。復(fù)雜和精度高的刀具壽命應(yīng)選得比單刃刀具高些。對于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，由于換刀時(shí)間短，為了充分發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，刀具壽命可選得低些，一般取15-30min。對于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復(fù)雜的多刀機(jī)床、組合機(jī)床與自動(dòng)化加工刀具，刀具壽命應(yīng)選得高些，尤應(yīng)保證刀具可靠性。車間內(nèi)某一工序的生產(chǎn)率限制了整個(gè)車間的生產(chǎn)率的提高時(shí)，該工序的刀具壽命要選得低些，當(dāng)某工序單位時(shí)間內(nèi)所分擔(dān)到的全廠開支較大時(shí)，刀具壽命也應(yīng)選得低些。大件精加工時(shí)，為保證至少完成一次走刀，避免切削時(shí)中途換刀，刀具壽命應(yīng)按零件精度和表面粗糙度來確定。與普通機(jī)床加工方法相比，數(shù)控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要岡牲好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，斷和排性能壇同時(shí)要求安裝調(diào)整方便，這樣來滿足數(shù)控機(jī)床高效率的要求。數(shù)控機(jī)床上所選用的刀具常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料（如高速鋼、超細(xì)粒度硬質(zhì)合金）并使用可轉(zhuǎn)位刀片。

2、選擇數(shù)控車削用刀具

數(shù)控車削車刀常用的一般分成型車刀、尖形車刀、圓弧形車刀以及三類。成型車刀也稱樣板車刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形伏和尺寸決定。數(shù)控車削加工中，常見的成型車刀有小半徑圓弧車刀、非矩形車槽刀和螺紋刀等。在數(shù)控加工中，應(yīng)盡量少用或不用成型車刀。尖形車刀是以直線形切削刃為特征的車刀。這類車刀的刀尖由直線形的主副切削刃構(gòu)成，如90°內(nèi)外圓車刀、左右端面車刀、切槽（切斷）車刀及刀尖倒棱很小的各種外圓和內(nèi)孔車刀。尖形車刀幾何參數(shù)（主要是幾何角度）的選擇方法與普通車削時(shí)基本相同，但應(yīng)結(jié)合數(shù)控加工的特點(diǎn)（如加工路線、加工干涉等）進(jìn)行全面的考慮，并應(yīng)兼顧刀尖本身的強(qiáng)度。

3、設(shè)置刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)

刀具究竟從什么位置開始移動(dòng)到指定的位置呢？這就需要我們在程序執(zhí)行的一開始，必須確定刀具在工件坐標(biāo)系下開始運(yùn)動(dòng)的位置，這一位置即為程序執(zhí)行時(shí)刀具相對于工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，所以稱程序起始點(diǎn)或起刀點(diǎn)。此起始點(diǎn)一般通過對刀來確定，所以，該點(diǎn)又稱對刀點(diǎn)。在編制程序時(shí)，要正確選擇對刀點(diǎn)的位置。對刀點(diǎn)設(shè)置原則是：便于數(shù)值處理和簡化程序編制。易于找正并在加工過程中便于檢查，引起的加工誤差小。對刀點(diǎn)可以設(shè)置在加工零件上，也可以設(shè)置在夾具上或機(jī)床上，為了提高零件的加工精度，對刀點(diǎn)應(yīng)盡量設(shè)置在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基誰上。實(shí)際操作機(jī)床時(shí)，可通過手工對刀操作把刀具的刀位點(diǎn)放到對刀點(diǎn)上，即“刀位點(diǎn)”與“對刀點(diǎn)”的重合。所謂“刀位點(diǎn)”是指刀具的定位基準(zhǔn)點(diǎn)，車刀的刀位點(diǎn)為刀尖或刀尖圓弧中心。平底立銑刀是刀具軸線與刀具底面的交點(diǎn)。球頭銑刀是球頭的球心，鉆頭是鉆尖等。用手動(dòng)對刀操作，對刀精度較低，且效率低。而有些工廠采用光學(xué)對刀鏡、對刀儀、自動(dòng)對刀裝置等，以減少對刀時(shí)間，提高對刀精度。加工過程中需要換刀時(shí)，應(yīng)規(guī)定換刀點(diǎn)。

4、確定切削用量

數(shù)控編程時(shí)，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫人程序中。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量及進(jìn)給速度等。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。

參考文獻(xiàn)：

篇7

一、裝配簡圖中產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型的建立

1、傳動(dòng)件和輔助聯(lián)接、定位零件數(shù)據(jù)模型的建立

傳動(dòng)件主要有齒輪、帶輪、鏈輪等，它們都一些普遍的結(jié)構(gòu)形式。除了結(jié)構(gòu)參數(shù)之外，由于力學(xué)計(jì)算的需要，模型中還包括了傳動(dòng)參數(shù)（如齒輪的模數(shù)、齒數(shù)等）。這些模型的建立可通過與本系統(tǒng)配套的傳動(dòng)件CAD設(shè)計(jì)模塊獲得。

輔助聯(lián)接、定位零件如鏈鍵、螺母等大多為標(biāo)準(zhǔn)件，可通過建立標(biāo)準(zhǔn)零件庫直接提取。

2、軸的特征庫的建立

特征的定義是零件造型的基礎(chǔ)，本系統(tǒng)建立以下軸的特征庫，可實(shí)現(xiàn)特征直接提取，實(shí)現(xiàn)最后軸類零件的特征定義。

形狀特征：分為主特征和輔特征，主特征又分為圓柱體軸段和圓錐體軸段等；輔特征為軸段上的其它特征，如鍵槽，花鍵，螺紋等，根據(jù)不同類型可以再往下細(xì)分。

材料特征：軸所選取的材料。

精度特征：各種形狀公差、位置公差等。

材料特征：材料牌號(hào)、熱處理方式等。

3、裝配關(guān)系

裝配關(guān)系是零件之間實(shí)現(xiàn)約束的關(guān)鍵，通過對各種裝配關(guān)系的功能要求、幾何關(guān)系方面的分析，將裝配關(guān)系分類成以下層次結(jié)構(gòu)（只列出部分）：

（1） 定位關(guān)系 可分為平面貼合、柱面貼合、平面對齊、直線對齊及相切等。由于軸一般為圓柱體組合，所以傳動(dòng)件與軸的定位關(guān)系一般都有柱面或錐貼合關(guān)系。軸向定位關(guān)系主要屬于平面貼合關(guān)系，在定義時(shí)可從平面貼合關(guān)系派生而來，具體歸納為：軸肩定位、軸套定位、圓螺母定位、彈性擋圈、鎖緊擋圈及緊定螺釘?shù)榷ㄎ环绞健?/p>

（2） 聯(lián)接關(guān)系 可分為螺紋聯(lián)接、平鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接及銷聯(lián)接等。

（3） 運(yùn)動(dòng)關(guān)系 可分為相對運(yùn)動(dòng)和傳動(dòng)。

4、參數(shù)的推理機(jī)制

由于軸的結(jié)構(gòu)是通過裝配簡圖推算而來，故其結(jié)構(gòu)參數(shù)應(yīng)依存于裝配簡圖中的各原始參數(shù)，并在簡圖數(shù)據(jù)發(fā)生時(shí)自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，在此采用參數(shù)映射表的方式，實(shí)現(xiàn)上述功能。

二、軸類零件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

（1） 在裝配簡圖的定義過程中，主要從產(chǎn)品的功能出發(fā)，確定軸系部件的大致組成。

（2） 在裝配簡圖定義結(jié)束后，根據(jù)傳動(dòng)件、支撐件的定義，可以得到軸的受力情況，從而建立受力模型，供結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)參考。

（3） 遍歷傳動(dòng)件與軸的裝配關(guān)系，自動(dòng)為軸定義與裝配關(guān)系相對應(yīng)的特征。主要流程如下：首先判斷裝配類型，根據(jù)裝配與特征映射關(guān)系選定軸上與其相應(yīng)的特征，特征參數(shù)可以特征庫得到，無法得到的由用戶自行定義，并與裝配關(guān)系中相關(guān)參數(shù)建立參數(shù)映射表。同時(shí)建立特征與該裝配關(guān)系的聯(lián)系，以便在裝配關(guān)系發(fā)生變動(dòng)時(shí)相應(yīng)特征也相應(yīng)變化。

（4） 某些特征（如軸段4等）在步驟（3）中產(chǎn)生不完全，還有一些特征（如倒角等）無法產(chǎn)生，還需由人工對特征進(jìn)行選取、添加、編輯、修改。

（5） 在特征定義完全后，根據(jù)受力模型，進(jìn)行強(qiáng)度、剛度分析。包括：彎矩、扭矩、合成彎長計(jì)算，危險(xiǎn)截面判斷，安全系數(shù)、撓度等的計(jì)算。

（6） 強(qiáng)度、剛度分析合格后，生成最后的具體零件圖、裝配圖。

三、實(shí)例分析

假設(shè)簡圖包含以下信息：箱置確定，包括左右、內(nèi)外箱壁位置。

聯(lián)軸器參數(shù)選定，在軸上位置已知，定位方式采用左端面用軸端擋板定位，右端面用軸肩定位，與軸聯(lián)接方式采用普通平鍵聯(lián)接。

左支承軸承類型選定，在軸上位置已知，定位方式采用左端面由軸承端蓋定位，右端面用套筒定位，與軸聯(lián)接方式采用過盈配合。

齒輪參數(shù)選定，在軸上位置已知，定位方式采用左端面用套筒定位，右端面用軸肩定位，聯(lián)接方式為普通平鍵聯(lián)接。

右支承型號(hào)與左支承一致，在軸上位置已知，定位方式采用左端面用軸肩定位，左端面用軸承端蓋定位，聯(lián)接方式為過盈配合。

軸的材料，輸入、輸出已知。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，產(chǎn)生軸相應(yīng)特征，得到最小軸徑。

按傳動(dòng)件在軸上位置從左至右：

聯(lián)軸器所在軸段選定軸徑（≥最小軸徑），根據(jù)柱面貼合關(guān)系，產(chǎn)生軸段0特征；根據(jù)聯(lián)軸器左端面的軸端擋板定位關(guān)系（平面貼合關(guān)系），選定軸端擋板參數(shù)，同時(shí)軸段0產(chǎn)生中心孔0特征；根據(jù)聯(lián)軸器右端面的軸肩定位關(guān)系，在與聯(lián)軸器右端面位置相同處加入軸段1，軸段1的軸徑（d1）為軸段0的軸徑加上軸肩高度（h1），軸肩高度給出推薦值，同時(shí)軸段0的寬度（10）確定（為聯(lián)軸器與軸配合寬度（b1）減去w1），各參數(shù)產(chǎn)生映射關(guān)系（d1=d0+h1；10=b1-w1）；根據(jù)聯(lián)軸器與軸的平鍵聯(lián)接關(guān)系，產(chǎn)生平鍵特征。結(jié)合軸段0直徑，選取平鍵0參數(shù)。

左支承根據(jù)支承類型，參考左邊相鄰軸段（軸段1）的軸徑（必須大于等于其軸徑）為支承選出具體軸承型號(hào)。根據(jù)軸承與軸的柱面貼合關(guān)系，為軸加入軸段2特征，該軸段的軸徑（d2）等于軸承的內(nèi)圈內(nèi)徑（sd1），并產(chǎn)生映射關(guān)系（d2=sd1）；根據(jù)軸承右端面與套筒定位關(guān)系，為軸系加入零件套筒0，其右端面位置確定；根據(jù)左端面與軸承端蓋的定位關(guān)系，為軸系加入軸承端蓋0，其主要參數(shù)由用戶指定。

齒輪1根據(jù)柱面貼合關(guān)系和軸肩定位關(guān)系產(chǎn)生軸段3，軸段4，方法與上述類似，左端面套筒定位，從軸系中已有套筒中選取套筒0，則套筒0右端面位置確定。

右支承與左支承類似。

經(jīng)過上述設(shè)計(jì)過程后，即可輕松地設(shè)計(jì)出零件圖及裝配圖。

篇8

關(guān)鍵詞：薄壁零件；車削；加工技巧

中圖分類號(hào)：TG51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

航空產(chǎn)品生產(chǎn)中，經(jīng)常存在著一些剛性差，精度高的薄壁零件，其中多數(shù)為產(chǎn)品的關(guān)鍵零件，而且由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的特殊性，在航空零件的選材上更偏向于鈦合金、高溫合金等難加工材料，這就為加工薄壁零件帶來了更大的難度。在環(huán)形件中，一般認(rèn)為零件壁厚與內(nèi)徑曲率半徑之比小于1∶20時(shí)，稱作薄壁零件。薄壁零件是較難加工的零件，這類零件的壁厚與它的徑向、軸向尺寸相比較，相差懸殊，一般為幾十倍甚至上百倍，所以這類零件的剛性較弱，給車削加工帶來較大的困難。

薄壁零件的種類很多，在車削加工中經(jīng)常碰到的薄壁零件有3種類型。

1.軸套薄壁件

這類零件內(nèi)、外圓的直徑差很小，軸向尺寸大于徑向尺寸；一般對孔的圓度、圓柱度、各圓柱表面的同軸度、孔軸線的直線度等都有嚴(yán)格的要求，如圖1所示。

2.環(huán)類薄壁件

這類零件內(nèi)、外圓的直徑差很小，徑向尺寸大于軸向尺寸，端面面積?。灰话闩c套類薄壁件的要求基本相同，但有r有一個(gè)或者兩個(gè)端面對孔軸線的垂直度有嚴(yán)格的要求，如圖2所示。

3.盤類薄壁件

這類零件大都呈薄殼形狀，內(nèi)、外圓直徑相差很小，軸向尺寸也很小，徑向尺寸大于軸向尺寸，一般都有較大的端面面積，這類薄壁件除了對圓柱面的圓度和同軸度有要求外，一般對端面的平面度和端面對孔軸線的垂直度有嚴(yán)格的要求，如圖3所示。

下面就重點(diǎn)介紹一種薄壁零件中的軸套薄壁件的加工方法，它的材料為0Cr17Ni，屬于不銹鋼材料，內(nèi)孔與外圓尺寸公差要求精，薄厚為2mm，零件長度為349mm，零件尺寸如圖4所示。

在加工此零件時(shí)，必須考慮的是避免零件在加工過程中產(chǎn)生震紋，裝夾變形以及在加工中的熱變形，針對這個(gè)零件的尺寸要求，加工難點(diǎn)，需要采用非傳統(tǒng)的車加工方法。此零件的毛料為直徑φ120，長度400mm的棒料，先進(jìn)行粗車工序，將零件外徑進(jìn)行粗加工，去除2mm余量，并進(jìn)行鉆孔和鏜孔講內(nèi)孔加工到φ50，然后進(jìn)行熱處理。接下來進(jìn)行半精車工序，將外徑加工到φ117左右，并且保證零件要在380mm的長度上不能有接刀痕，因?yàn)榱慵鈭A為定位基準(zhǔn)，需要保證基準(zhǔn)的較高精度。最后進(jìn)行最重要也是難度最大的精車工序，首先用三爪卡盤夾緊外圓的一端，找正外徑至φ0.02以內(nèi)，另一端架中心架，加工內(nèi)孔至φ90+0.05，將內(nèi)孔加工到整個(gè)長度的一半，由于零件材料為0Cr17Ni，在切削零件時(shí)產(chǎn)生的較大的彈性變形和塑性變形，使切削的溫度升高而產(chǎn)生熱變形，因此需要合理調(diào)整切削用量，從而達(dá)到減少零件變形的目的，由于普通機(jī)床刀架限制，只能裝夾φ30的刀桿，將刀桿伸出205mm，這是最大極限，進(jìn)刀深度經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)為直徑方向3mm，機(jī)床轉(zhuǎn)速為160r/s，在加工內(nèi)孔時(shí)對刀具要求還是比較多的，需要計(jì)算好刀具磨損程度，加工到內(nèi)孔最終尺寸時(shí)最好不用新修磨出的刀具，如果要用新修磨的刀具時(shí)，必須增加修光刃，以增加零件內(nèi)孔表面光潔度，并在修光刃上磨一條寬度為0.15mm～0.20mm后角為零度的刃帶，它不僅能加強(qiáng)修光刃還具有支撐導(dǎo)向及消振的作用，以提高工件表面質(zhì)量作用，在裝夾刃具時(shí)刀尖一定要略低于工件軸線，在加工內(nèi)孔時(shí)充分加注冷卻液以帶走切削熱，并及時(shí)清除鐵屑。在中心架處及時(shí)加注油，以防止中心架緊抱住工件外徑，對零件外圓造成損傷。接下來在零件一端加工好后加工另一端，在裝夾內(nèi)孔加工好的那一面時(shí)，為了防止內(nèi)孔被夾變形，內(nèi)孔需要放入工藝堵，工藝堵與內(nèi)孔有0.01～0.02的間隙，重復(fù)上面的加工過程，將整個(gè)內(nèi)孔加工完成。最后進(jìn)行外圓的加工，將內(nèi)孔填充滿棉線布或棉花并壓實(shí)，用手壓實(shí)就可以了，向內(nèi)孔中加注水或冷卻液直到加滿為止，另一端也采用一個(gè)工藝堵，然后采用一夾一頂?shù)募庸し椒ㄕ艺鈴?，?5°外圓車刀進(jìn)行車削外圓，在此工序中雖然因裝夾定位較好，不易產(chǎn)生震紋，但進(jìn)刀量也不易過大，吃刀量過大容易產(chǎn)生塑性變形，至于在內(nèi)孔加水是由于棉布或棉花等棉纖維遇水會(huì)膨脹，這樣就與零件內(nèi)孔接觸的更完美，使薄壁筒變成為實(shí)心棒料，所以在加工外徑時(shí)不容易產(chǎn)生震紋，切削產(chǎn)生的切削熱也能及時(shí)傳導(dǎo)出去，通過采用上述多種加工方式，成功的完成了此薄壁件的加工。

參考文獻(xiàn)

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[2]孔金星.低剛度薄壁零件的精密加工[J].工具技術(shù)，2003，37（12）：29-31.

篇9

【關(guān)鍵詞】機(jī)械零件;加工;工藝;分析

在機(jī)械零件制造業(yè)中，其組成零件的材料、結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求各不相同，各種工具的用途和性能也不同。所以，各種零件的加工工藝是不同的。在各種零件中，最常見的有齒輪類、箱體類和軸類零件等，本文通過對這幾種常見的機(jī)械零件加工工藝進(jìn)行了分析與研究。

一、機(jī)械零件加工工藝概述

（一）機(jī)械零件加工準(zhǔn)備

1.確定毛坯

在加工機(jī)械零件之前首先要選料、確定毛坯。正確選擇毛坯的刪選加工方法，這樣有利于提高機(jī)械零件加工的合格率和利用率。在選擇毛坯時(shí)，應(yīng)考慮零件的復(fù)雜程度、生產(chǎn)批量的大小、技術(shù)要求等方面的因素。在通常情況下，主要應(yīng)以生產(chǎn)類型來決定。

2.對零件進(jìn)行工藝分析。本環(huán)節(jié)主要包括以下幾點(diǎn)內(nèi)容：第一、分析零件的材質(zhì)、熱處理及機(jī)械加工的工藝性;第二、分析零件主要加工尺寸、類型等方面的內(nèi)容;第三、分析加工零件的作用及技術(shù)要求。

3.制訂機(jī)械加工工藝路線。本環(huán)節(jié)主要包括以下幾點(diǎn)內(nèi)容：第一、制訂工藝路線;第二、選擇定位基準(zhǔn);第三、確定各表面的加工方法。

4.選擇機(jī)床及工、夾、量、刃具。加工不同的機(jī)械零件要對機(jī)床以及相關(guān)工具進(jìn)行調(diào)試與校準(zhǔn)，爭取做到開工前的設(shè)備準(zhǔn)備充足，以免出現(xiàn)加工過程中的失誤與材料浪費(fèi)。

（二）機(jī)械零件加工工藝特征

對零件的特征進(jìn)行全面、系統(tǒng)而準(zhǔn)確地分類有著重要的意義，它可以以使工作人員能夠更加方便地獲取零件的工藝和制造方面的信息等。因此，對零件特征的分類要具有以下的要求。第一，不同的特征之間要存在相互聯(lián)系;第二，特征分類覆蓋面要廣，特征描述要體現(xiàn)高效、簡易。本文從加工的角度來對零件的特征進(jìn)行了合理的分類，主要分為形狀特征、材料特征、精度特征、工藝特征、制造資源特征。

圖1-1 零件加工特征的分類

第一，形狀特征，它是零件的加工特征中最主要的、種類最多的特征， 主要是用來描述零件中具有一定功能的幾何形狀。第二，材料特征，主要用于材料的類型、熱處理要求與硬度值等信息的描述。第三，精度特征， 用于描述加工零件的尺寸公差、形狀公差、位置公差和表面粗糙度等方面的信息。第四，工藝特征，主要是對工序步驟、裝夾定位、切削用量、加工余量和走刀路線等工藝規(guī)則的信息集合。第五，制造資源特征，是對機(jī)床設(shè)備、定位和夾具裝置的資源集合。

二、各種主要機(jī)械零件的加工工藝分析

（一）軸類零件的加工工藝分析

軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，所以，這種類型的零件在加工過程中是經(jīng)常遇到的零件之一。根據(jù)軸類零件結(jié)構(gòu)形狀的不同，它可分為空心軸、階梯軸、光軸和曲軸等。現(xiàn)將軸類零件的加工工藝分析如下。

1.軸類零件的毛坯和材料

第一，軸類零件的毛坯。 大型軸或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸采用鑄件，常用圓棒料和鍛件。根據(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。第二，軸類零件的材料。軸類零件材料是由很多種類型組成的，常用的有45鋼、軸承鋼GCr15、低碳合金鋼、彈簧鋼65Mn等。

2.軸類零件一般加工要求及方法

第一，軸類零件加工工藝規(guī)程注意點(diǎn)。工藝規(guī)程制訂得是否合理，直接影響到勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。在制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程中，須注意以下幾點(diǎn)。一是零件圖工藝分析，要研究產(chǎn)品裝配圖，要做好技術(shù)要求的相關(guān)準(zhǔn)備工作。二是精基準(zhǔn)選擇，盡可能選設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或裝配基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，使定位基準(zhǔn)與測量基準(zhǔn)重合。三是粗基準(zhǔn)選擇，選牢固可靠表面為粗基準(zhǔn)，應(yīng)選非加工表面作為粗基準(zhǔn)。同時(shí)，粗基準(zhǔn)不可重復(fù)使用。四是滲碳件加工工藝路線，一定要做到加工順序正確。因此，在制訂工藝規(guī)程時(shí)，盡量采用先進(jìn)加工方法，制訂出合理的工藝規(guī)程。第二，軸類零件加工工藝方法概述。軸類零件加工工藝方法主要包括以下幾點(diǎn)：一是采用車削細(xì)長軸的車刀。一般車刀前角和主偏角較大，精車用刀常有一定的負(fù)刃傾角，以減小徑向振動(dòng)和彎曲變形，使切屑流向待加工面。二是采用反向進(jìn)給。這樣刀具施加于工件上的進(jìn)給力方向朝向尾座，大大減少了由于工件伸長造成的彎曲變形。三是采用跟刀架。 采用跟刀架能抵消加工時(shí)徑向切削分力的影響，使跟刀架的中心與機(jī)床頂尖中心保持一致，從而減少切削振動(dòng)和工件變形。四是改進(jìn)工件的裝夾方法。在高速、大用量切削時(shí)，有使工件脫離頂尖的危險(xiǎn)。采用卡拉法可避免這種現(xiàn)象的產(chǎn)生。第三，軸類零件加工順序的幾個(gè)問題。處理好基準(zhǔn)定位之后，我們還需要注意加工順序的幾個(gè)問題：一是銑花鍵和鍵槽等次要表面的加工一般安排在精車外圓之后;二是深孔加工應(yīng)安排在調(diào)質(zhì)后進(jìn)行，可以有效避免熱處理變形對孔的形狀的影響;三是數(shù)控車削加工，采用數(shù)控加工設(shè)備為生產(chǎn)的現(xiàn)代化提供了基礎(chǔ)，數(shù)控車削加工既提高了加工精度，又保證了生產(chǎn)的高效率;四是外圓表面的加工順序，應(yīng)先加工大直徑的外圓，然后加工小直徑外圓。

3.軸類零件加工的工藝分析

第一，軸類零件加工的工藝路線。軸類零件加工的工藝路線主要為：一是粗車―半精車―精車;二是粗車―半精車―粗磨―精磨;三是粗車―半精車―精車―金剛石車;四是粗車―半精―粗磨―精磨―光整加工。第二，典型加工工藝路線。主要為：毛坯及其熱處理―預(yù)加工―車削外圓―銑鍵槽―（花鍵槽、溝槽）―熱處理―磨削―終檢。第三，軸類零件加工的定位基準(zhǔn)和裝夾。主要包括以下幾點(diǎn)：一是以工件的中心孔定位。中心孔不僅是車削時(shí)的定為基準(zhǔn)，又符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。二是以外圓和中心孔作為定位基準(zhǔn)。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。三是以帶有中心孔的錐堵作為定位基準(zhǔn)。錐堵和錐套心軸上的中心孔即是其本身制造的定位基準(zhǔn)，又是空心軸外圓精加工的基準(zhǔn)。生產(chǎn)中，錐堵安裝后一般不得拆下和更換，直至加工完畢。四是以兩外圓表面作為定位基準(zhǔn)，可消除基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。在加工空心軸的內(nèi)孔時(shí)，可用軸的兩外圓表面作為定位基準(zhǔn)。

4.軸類零件加工分析

第一，零件設(shè)備的選擇。數(shù)控車床具有加工精度高、剛性良好，能夠加工尺寸精度要求較高的零件，能方便和精確地進(jìn)行人工補(bǔ)償和自動(dòng)補(bǔ)償。根據(jù)零件的工藝要求，一般可以選擇采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)形式半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。這類車床設(shè)置三爪自定心卡盤，適合車削較長的軸類零件。第二，零件毛坯、材料的分析。①材料的分析。塑性、提供冷切削加工、強(qiáng)度、硬度、機(jī)械性能都跟工件的材料有關(guān)，所以選擇適合的零件毛坯、材料是非常關(guān)鍵的。②毛坯的分析。軸類零件的毛坯有棒料、鍛件和鑄件三種。鑄件：適用于形狀復(fù)雜的毛坯。鍛件：適用與零件強(qiáng)度較高，形狀較簡單的零件。第三，確定工件的定位與夾具方案。在裝夾工件時(shí)，應(yīng)考慮以下幾種因素：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要滿足精度要求;抵抗切削力由足夠的剛度;易于定位和裝夾;盡可能采用通用夾具，必須時(shí)才設(shè)計(jì)制造專用夾具;易于切削的清理。

5.切削用量和走刀順序

第一，機(jī)械零件加工的走刀順序和路線一般為：基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精。第二，切削用量的選擇。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是：保證合理的刀具耐用度;保證零件加工精度和表面粗糙度。一是主軸轉(zhuǎn)速的確定。二是進(jìn)給速度（進(jìn)給量）的選擇。三是背吃刀量確定。切削用量的選擇方法：精車時(shí)，應(yīng)著重考慮如何保證加工精度。粗車時(shí)，應(yīng)盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度。

6.保證加工精度的方法

采取相應(yīng)的誤差預(yù)防或誤差補(bǔ)償?shù)扔行У墓に嚳梢钥刂茖α慵庸ぞ鹊挠绊?。第一，采用合適的切削液。切削液主要包括非水溶性切削液和水溶性切削液。第二，刀具半徑的選定。一是刀具較小時(shí)不能用較大的切削量加工。二是刀具的半徑R比工件轉(zhuǎn)角處半徑大時(shí)不能加工。

（二）箱體類零件的加工工藝分析

1.箱體類零件的技術(shù)要求分析

第一，表面粗糙度。一般箱體零件裝配基面表面粗糙度為1.6μm，主要孔表面粗糙度為0.8μm。第二，孔與平面間的位置精度。一般箱體零件主軸孔中心線對裝配基面的平行度誤差為0.04mm。第三，孔系的技術(shù)要求。對孔軸線間的尺寸精度、平行度、垂直度誤差等，均應(yīng)有較高的要求?？椎膸缀涡螤钫`差控制在尺寸公差范圍之內(nèi)。第四，平面的精度要求。

2.箱體類零件的加工工藝過程

箱體零件的典型加工路線為：平面加工-孔系加工-次要面加工。本文的箱體的加工工藝路線如表1所示。

表1 車床主軸箱體零件的加工工藝過程

3.箱體類零件的加工工藝過程分析

第一，箱體加工定位基準(zhǔn)的選擇。一是粗基準(zhǔn)的選擇。一般宜選箱體的重要孔的毛坯孔作粗基準(zhǔn)。由于鑄造時(shí)內(nèi)壁和軸孔是同一個(gè)型心澆鑄的，因此實(shí)際生產(chǎn)中，一般以軸孔為粗基準(zhǔn)。二是精基準(zhǔn)的選擇。精基準(zhǔn)的選擇一般優(yōu)先考慮基準(zhǔn)重合原則和基準(zhǔn)同一原則。第二，主要表面的加工方法選擇。一是箱體的主要加工表面有平面和軸承支承孔。二是箱體上公差等級(jí)為IT 7級(jí)精度的軸承支承孔，一般需要經(jīng)過3～4次加工。箱體平面的粗加工和半精加工主要采用刨削和銑削，也可采用車削。當(dāng)孔的加工精度超過IT 6級(jí)，還應(yīng)增加一道精密加工工序。第三，箱體加工順序的安排。一是先面后孔的原則。由于箱體上的孔分布在平面上，所以先加工平面對孔加工有利。二是先主后次的原則。對于次要孔與主要孔相交的孔系，必須先完成主要孔的精加工，再加工次要孔。三是孔系的數(shù)控加工。車床主軸箱體的孔系也可選擇在臥式加工中心上加工，因?yàn)樗鼫p少了裝夾次數(shù)，提高了生產(chǎn)率。

（三）齒輪零件的加工工藝分析

1.普通精度齒輪加工工藝分析

齒輪加工工藝與加工過程還是比較繁瑣的，在加工過程中可以分為若干個(gè)加工環(huán)節(jié)。一般情況下，加工的第一階段是齒坯最初進(jìn)入機(jī)械加工的階段，這個(gè)階段雖然處于初加工，但是卻很關(guān)鍵。第二階段是齒形的加工。這個(gè)階段的加工是保證齒輪加工精度的關(guān)鍵階段。加工的第三階段是熱處理階段。在這個(gè)階段中主要對齒面的淬火處理。加工的最后階段是齒形的精加工階段。在這個(gè)階段中首先應(yīng)對定位基準(zhǔn)面進(jìn)行修整，以修整過的基準(zhǔn)面定位進(jìn)行齒形精加工，可以使定位準(zhǔn)確可靠，以達(dá)到精加工的目的。

2.齒輪加工工藝過程分析

第一，基準(zhǔn)的選擇。一般基準(zhǔn)的選擇可分為：對于空心軸，用兩端孔口的斜面定位;帶軸齒輪主要采用頂點(diǎn)孔定位;孔徑大時(shí)則采用錐堵。對帶孔齒輪在齒面加工時(shí)常采用以下兩種定位、夾緊方式。為了減少齒輪加工過程中的定位誤差，在加工齒輪時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：一是需要加工的齒輪定位端面與定位孔或外圓應(yīng)在一次裝夾中加工出來;二是需要加工的齒輪在內(nèi)孔定位時(shí)，其配合間隙應(yīng)近可能減少，以利于精確度的提高;三是需要加工的齒輪、車床應(yīng)選擇基準(zhǔn)重合、統(tǒng)一的定位方式。第二，齒輪毛坯零件的加工處理。齒輪零件的加工應(yīng)注意對其毛坯的加工處理，在這一環(huán)節(jié)過程中我們要注意以下幾點(diǎn)：一是當(dāng)齒輪毛坯零件以齒頂圓直徑作為測量基準(zhǔn)時(shí)，必須嚴(yán)格控制齒頂圓的尺寸精度。二是保證齒輪毛坯零件定位端面和定位孔或外圓相互的垂直度。三是需要提高齒輪內(nèi)孔的制造精度，減小與夾具心軸的配合間隙。第三，齒形及齒端加工。齒形加工方案的選擇取決齒輪精度等級(jí)、設(shè)備條件、表面粗糙度、硬度等。齒輪的齒端加工有倒圓、倒尖、倒棱和去毛刺等方式。齒端加工必須在淬火之前進(jìn)行，通常都在滾（插）齒之后，剃齒之前安排齒端加工。

三、機(jī)械加工工藝對加工精度的影響

1.熱變形對加工精度的影響。有三種熱變形會(huì)對加工精度產(chǎn)生較大的影響：第一種，刀具熱變形對加工精度的影響。降低刀具熱變形常會(huì)使用以下兩個(gè)方法：一是在刀具上涂抹劑;二是選用合理的切削參數(shù)。第二種，機(jī)床熱變形對加工精度的影響。所以女要采取相應(yīng)措施降低因機(jī)床熱變形對加工精度的影響。第三種，工件熱變形對加工精度的影響。

2.受力變形對加工精度的影響。解決這類問題的方法是適當(dāng)?shù)販p小作用在工藝系統(tǒng)上的外力，增加工藝系統(tǒng)的剛度，這樣就可適當(dāng)緩解外力對加工工藝系統(tǒng)的影響。

3.幾何精度對加工精度的影響。在對機(jī)械零件進(jìn)行切削加工工藝時(shí)，主軸往往會(huì)出現(xiàn)回轉(zhuǎn)誤差，這種誤差會(huì)影響零件的加工精度。除此之外，刀具也會(huì)出現(xiàn)同樣的問題。所以，機(jī)床和刀具在使用的過程中要進(jìn)行定期的檢查。

參考文獻(xiàn)

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[2]陳玉重.關(guān)于機(jī)械設(shè)備維修與檢測的研究[J].科技致富向?qū)В?012.

篇10

關(guān)鍵詞 機(jī)械設(shè)計(jì)；軸系結(jié)構(gòu)；方案設(shè)計(jì)與研究

中圖分類號(hào) TH122 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2013）89-0094-02

0 引言

軸系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中占據(jù)重要地位，軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最主要的是軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。軸的主要作用有：對回轉(zhuǎn)零件進(jìn)行支撐；把運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力進(jìn)行傳遞。所以整個(gè)機(jī)器運(yùn)行的好壞，跟軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣存在一定的關(guān)系。軸系一旦失效，造成的后果可能會(huì)很嚴(yán)重，所以要重視軸系的設(shè)計(jì)。類似于其他零件的設(shè)計(jì)，軸的設(shè)計(jì)主要也包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核計(jì)算。而軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)又是軸設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。

1 軸系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在軸系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮以下幾個(gè)方面：一是怎樣在軸上布置和固定零件；二是載荷的大小、方向以及在軸上的分布情況；三是軸系采取什么樣的加工和裝配方法。只有綜合考慮好以上問題，才能設(shè)計(jì)好軸系結(jié)構(gòu)。軸結(jié)構(gòu)是否設(shè)計(jì)得好，主要參考以下幾個(gè)方面：一是可以很容易的從軸上進(jìn)行裝拆和調(diào)整零件；二是軸系之間要準(zhǔn)確牢靠；三是軸的制造工藝性要好。所以軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，只有更好的答案，所以我們要做的就是找出最合適的方案。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部尺寸，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要滿足強(qiáng)度、剛度和裝配等要求，但也

要追求簡單化。下面闡述一下軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要解決的幾個(gè)問題。

1.1 零件的裝配方案

裝配方案，就是要初步確定好按照什么樣的順序和方式來裝配軸上各零件，這是軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，它決定著軸的基本形式。如圖1中的裝配方案示例：軸的左邊需要裝上左端軸承和端蓋，在這兩個(gè)中需要先裝上軸承，再裝上端蓋，不然的話，裝上端蓋后軸承就裝不進(jìn)去了；同理右邊先安裝的應(yīng)該是齒輪、套筒，再安裝右端軸承、軸承端蓋以及聯(lián)軸器。擬定好初步的裝配方案后，就可以對軸上各軸段粗細(xì)進(jìn)行初步的取值。一般設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該多設(shè)計(jì)幾個(gè)方案，將它們進(jìn)行分析對比后再選擇其中最優(yōu)的一個(gè)。

1.2 零件的定位

把零件初步裝配在軸上時(shí)，零件有可能還會(huì)左右上下移動(dòng)，所以為了限制零件的移動(dòng)，把其準(zhǔn)確的固定在工作位置上，需要對零件進(jìn)行定位，主要包括軸向定位和徑向定位。

1）零件的軸向定位

軸向定位零件主要有：軸肩、圓螺母、套筒、軸端擋圈和軸承端蓋。零件采取何種軸向定位方法，主要取決于以下幾個(gè)方面：一是所受軸向力的大??；二是零件裝拆的難易程度；三是零件對軸的強(qiáng)度產(chǎn)生的影響。

2）零件的徑向定位

軸向定位零件有鍵、緊定螺釘、銷以及過盈配合等，這些零件可以很好地限制軸上零件與軸之間的相對轉(zhuǎn)動(dòng)。

1.3 各個(gè)軸段直徑和長度的確定

當(dāng)確定好零件的裝配方案后，便可以逐步確定各軸段的直徑和長度。以軸主要受扭矩的情況為例：第一步，按照軸的受力情況算出軸所受扭矩大小，根據(jù)公式（1）算出初步的軸徑。第二步，選取第一步得到的直徑作為軸段的最小直徑。第三步，按軸上各零件的裝配方案以及定位所需要滿足的要求，將各段軸的直徑逐步確定。

有配合要求的軸段，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑；為了裝拆方便，在配合軸段前應(yīng)采用較小的直徑；在相配合軸段的壓入端應(yīng)制出合適的錐度，方便零件的裝配與拆卸；應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)還要保證零件所需的裝配或調(diào)整空間。

1.4 提高軸的強(qiáng)度的措施

軸的強(qiáng)度會(huì)受到軸上零件的結(jié)構(gòu)及安裝布置的影響，需要采取一定的措施來減小這種負(fù)面影響，以便提高軸的承載能力和使用壽命以及優(yōu)化軸的設(shè)計(jì)。

1）合理布置軸上零件

軸上零件進(jìn)行布置時(shí)，要充分考慮到零件對軸產(chǎn)生的傷害，選擇傷害最小的一種方式。比如傳動(dòng)件在布置的時(shí)候，如果采用懸臂的方式，軸所受到的傷害非常大，不利于整個(gè)軸系結(jié)構(gòu)，正確的做法是應(yīng)盡量靠近軸承，減小軸的負(fù)擔(dān)。

2）改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)

不合理的軸上零件的結(jié)構(gòu)會(huì)增加軸的負(fù)擔(dān)，需要對其改進(jìn)以優(yōu)化軸系結(jié)構(gòu)。如圖2中所示起重卷筒的兩種安裝方式。圖a中，因?yàn)榘丫硗埠痛簖X輪連接在一塊了，轉(zhuǎn)矩的傳遞可以不經(jīng)過軸而直接經(jīng)大齒輪傳給卷筒，使得卷筒軸只受彎矩而不受扭矩，減輕了卷筒軸的負(fù)擔(dān)；圖b中是大齒輪將轉(zhuǎn)矩通過軸傳到卷筒，因而卷筒軸既受彎矩又受扭矩。在同

樣的載荷F下，圖2（a）中軸的直徑顯然可以比圖2（b）中的小。

3）改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)以減小應(yīng)力集中

容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的常見地方有：軸肩處；軸與輪轂為過盈配合的邊緣處；用鍵槽銑刀加工的鍵槽的過渡處。相應(yīng)的改進(jìn)措施有：把過渡圓角的半徑適當(dāng)放大以減小軸肩處的應(yīng)力集中；增加配合直徑或者在輪轂和軸上開減載槽；用盤銑刀代替鍵槽銑刀來加工鍵槽。

4）改進(jìn)軸的表面質(zhì)量

當(dāng)軸的表面粗糙度比較大時(shí)，會(huì)降低軸的疲勞強(qiáng)度。應(yīng)合理減小軸的表面粗糙度，以及選取適當(dāng)?shù)谋砻鎻?qiáng)化處理方法?？梢圆扇〉膹?qiáng)化方法有：表面滲碳、氰化等化學(xué)熱處理；表面高頻淬火等熱處理；碾壓、噴丸等強(qiáng)化處理。

2 結(jié)論

軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞決定著整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行是否成功可靠。所以我們要重視軸系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在掌握一般設(shè)計(jì)方案的同時(shí)，要不斷的探索新的、順應(yīng)時(shí)代的更高效的設(shè)計(jì)方法，從而優(yōu)化軸系的結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊彩鳳.軸系零件結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)與開發(fā).四川大學(xué)，2004.

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