毕业设计---轴类零件的设计与加工工艺.doc

轴类零件的设计与加工工艺 - i - 轴类零件的设计与加工工艺 摘摘 要要 轴是组成机器的重要零件之一。它的主要的功用是支承传动零件、传动扭矩、 承受载荷，以及保证装在轴上的零件等有一定的回转精度。轴类零件是回转体零件， 其长度大于直径。 轴根据承受载荷不同，可分为转轴、心轴和传动轴三类。只承受弯矩而不承受 扭矩的轴称为心轴，心轴又分为转动心轴和固定心轴两种。只承受扭矩而不受弯矩 的轴称为传动轴。轴类零件按其长径比（长度与直径的比值），可分为 4 种。1） 4；2）410；3）1020；4）2040。其中 4 的称为短轴，2040 的称 为细长轴。根据轴中心线形状的不同，可分为曲轴和直轴两大类。直轴根据外形的 不同，可分为光轴、阶梯轴和空心轴三类。 此外，还有一些特殊用途的轴，如钢丝软轴，它可以把回转运动灵活地传到任 何位置。 轴类材料应有足够的强度、对应力集中敏感性低、还应满足刚度、耐磨性、耐 腐蚀性及良好的加工性。常用的材料有碳钢、合金钢、球墨铸铁。45 号钢是轴类零 件的常用材料。 关键字关键字：轴类零件；轴颈；加工工艺 轴类零件的设计与加工工艺 - ii - 目 录 摘 要.i 关键字i 前 言.1 1 轴类零件的简介2 2 轴类零件的分类2 2.1 轴的简单分类 2 2.2 轴的结构设计 3 3 轴类零件的结构特点4 4 轴类零件的主要技术要求4 4.1 轴类零件的尺寸精度 4 4.2 轴类零件的几何形状精度 4 4.3 轴类零件的位置精度 5 4.4 轴类零件的表面粗糙度 5 5 轴类零件的材料、毛坯及热处理5 5.1 轴类零件的材料及毛坯选择 5 5.2 轴类零件的热处理工艺 6 6 轴类零件的一般加工要求及方法8 6.1 轴类零件加工工艺规程注意点 8 6.2 轴类零件加工的技术要求 8 6.3 轴的加工和装配工艺性 9 6.4 轴类工件的装夹 9 6.4.1 在三爪自定心卡盘上装夹.9 6.4.2 在四爪单动卡盘上装夹 .10 6.4.3 在两顶尖之间装夹 .10 6.4.4 用卡盘和顶尖装夹 .10 7 阶梯轴的设计.11 7.1 阶梯轴的工艺分析 .11 7.1.1 阶梯轴图样 .11 轴类零件的设计与加工工艺 - iii - 7.1.2 阶梯轴的工艺分析 .11 7.1.3 阶梯轴的加工工艺分析 .11 7.2 阶梯轴的数控编程 .12 8 轴类工件的检验与质量分析.13 8.1 轴类工件的检验 .13 8.1.1 加工中的检验 .13 8.1.2 加工后的检验 .13 8.2 轴类工件的质量分析 .13 结 论16 致 谢17 参考文献.18 轴类零件的设计与加工工艺 - 1 - 前前 言言 机械是现代社会进行生产的主要要素之一，机械制造工业是现代工业化国家的 基础工业，是我国社会主义现代化的重要领域之一。机械设计制造是机械生产的第 一步，是决定产品性能及影响产品制造的首要环节。 本论文在编写中力求反映新技术，结合生产实际，突出应用性。为此，特以阶 梯轴的设计及加工工艺为例，对轴类零件的设计作详细说明。 本论文共分八章内容。第一章轴类零件的简介；第二章轴类零件的分类；第三 张轴类零件的结构特点；第四章轴类零件的主要技术要求；第五章轴类零件的毛坯、 材料及热处理；第六章轴类零件的一般加工要求及方法，第七章阶梯轴的设计，第 八章轴类零件的检验与质量分析。 本论文的编写借鉴了大量的相关资料和书籍，在指导老师以及同学们的大力帮 助下得以顺利完成，再次感谢指导老师的辛勤付出 由于编写水平有限，时间仓促，设计中难免存在错误、疏漏和不妥之处，敬请 批评指正。 轴类零件的设计与加工工艺 - 2 - 1 1 轴类零件的简介轴类零件的简介 传动零件必须被支承起来才能进行工作，支撑传动件的零件称为轴。轴是各种 机器中最常见的零件之一，它的主要的功用是支承传动零件、传动扭矩、承受载荷， 以及保证装在轴上的零件等有一定的回转精度。轴工作状况的好坏直接影响到整台 机器的性能和质量。 轴类工件一般由圆柱表面、阶台、端面、退刀槽、倒角和圆弧等部分组成。轴 类零件是回转体零件，其长度大于直径。 圆柱表面一般用于支承传动工件（齿轮、带轮等）和传递扭矩。 阶台和端面一般用来确定安装在轴上的工件的轴向位置。 退刀槽的作用是使磨削外圆或车螺纹时退刀方便，并可使工件在装配时有一个 正确的轴向位置。 倒角的作用一方面是防止工件边缘锋利划伤工人，另一方面是便于在轴上安装 其他零件，如齿轮、轴套。 圆弧槽的作用是提高轴的强度，使轴在受交变应力作用时不致因应力集中而断 裂，此外使轴在淬火过程中不容易产生裂纹。 轴的作用： （1）支撑传动零件； （2）承受载荷； （3）传递扭矩 2 2 轴类零件的分类轴类零件的分类 2.1 轴的简单分类 轴根据承受载荷性质不同，可分为转轴、心轴和传动轴三类。工作时既承受弯 矩又承受转矩的轴称为转轴。只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴，心轴又分为 转动心轴和固定心轴两种。只承受扭矩而不受弯矩的轴称为传动轴。 轴类零件按其长径比（长度与直径的比值），可分为 4 种。 1）4；2）410；3）1020；4）2040。其中 4 的称为短轴，2040 的称为细长轴。 根据轴中心线形状的不同，可分为曲轴、直轴和挠性刚性轴三大类。后两种轴 轴类零件的设计与加工工艺 - 3 - 属于专用零件。直轴根据外形的不同，可分为光轴、阶梯轴和空心轴三类。 此外，还有一些特殊用途的轴，如钢丝软轴，它可以把回转运动灵活地传到任 何位置。 轴类工件按其用途不同，可分为： （1）光滑轴 （2）阶梯轴 （3）空心轴 （4）异形轴，包括曲轴、齿轮轴、偏心轴、十字轴、凸轮轴、花键轴等。 轴的长径比小于 5 的称为短轴，大于 20 的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。 图1 轴的种类 (a) 光轴 (b) 空心轴 (c) 半轴 (d) 阶梯轴 (e) 花键轴 (f) 十字轴 (g) 偏心轴 (h) 曲轴 (i) 凸轮轴 2.2 轴的结构设计 轴通常由轴头、轴颈、轴肩、轴环、轴端及不装任何零件的轴断等部分组成。 轴与轴承配合处的轴断称为轴颈，根据轴颈所在的位置又可分为端轴颈（位于轴的 轴类零件的设计与加工工艺 - 4 - 两端，只承受弯矩）和中轴颈（位于轴的中间，同时承受弯矩和转矩） 。根据轴颈所 受载荷的方向，轴颈又可分为承受径向力的径向轴颈（简称轴颈）和承受轴向力的 止推轴颈。安装轮毂的轴断称为轴头。轴头与轴颈间的轴断称为周身（图见附录 1） 。 轴的结构和形状取决于下面几个方面：（1） 轴的毛坯种类；（2） 轴上作用 力的大小及其分布情况；（3） 轴上零件的位置、配合性质以及连接固定的方法； （4） 轴承的类型、尺寸和位置；（5） 轴的加工方法、装配方法以及其他特殊要 求。 可见影响轴的结构与尺寸的因素很多，设计轴时要全面综合地考虑各种因素。 对轴的结构进行设计时主要是确定轴的结构形状和尺寸。一般在进行结构设计 时的已知条件有：机器的装配件图，轴的转速，传递的功率，轴上零件的主要参数 和尺寸等。 3 3 轴类零件的结构特点轴类零件的结构特点 轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精 度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定。 （1）长度大于直径； （2）加工表面为内外圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、沟槽等； （3）有一定的回转精度 4 4 轴类零件的主要技术要求轴类零件的主要技术要求 轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、 带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、 锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等。 轴的长径比小于 5 的称为短轴，大于 20 的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。 轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精 度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定， 通常有以下几项： 轴类零件的设计与加工工艺 - 5 - 4.1 轴类零件的尺寸精度 起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（it5it7） 。 装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（it6it9） 。 4.2 轴类零件的几何形状精度 轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度 等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在 图纸上标注其允许偏差。精密轴，另行规定其几何形状精度。 4.3 轴类零件的位置精度 配合轴颈（装配传动件的轴颈）与相对支承轴颈（装配轴承的轴颈）的同轴度 以及轴颈与支承面的垂直度通常要求较高。包括内、外表面、重要轴面的同轴度、 圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、断面间的平行度等。轴类零件的位置 精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈 对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件(齿轮等)的传动精度，并产生噪声。 普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为 0.010.03mm，高精度轴 (如主轴)通常为 0.0010.005mm，端面圆跳动为 0.0050.01。 4.4 轴类零件的表面粗糙度 轴类零件的各加工表面均有表面粗糙度的要求。一般来说，支承轴颈的表面粗 糙度 ra 值要求最严，为 0.630.16m，配合轴颈的表面粗糙度ra值次之， 为2.50.63m。 5 5 轴类零件的材料、毛坯及热处理轴类零件的材料、毛坯及热处理 各类机电产品，大多是种类繁多、性能各异的工程材料通过加工制成的零件构 成的。工程材料分为金属材料和非金属材料，其中金属材料是工程中应用最广泛的。 金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。使用性能是指金属材料在使用过程 种应具备的性能，它包括力学性能（强度、塑性、硬度、冲击韧度、疲劳强度等） 、 物理性能（密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性等）和化学性能（耐蚀性、抗 轴类零件的设计与加工工艺 - 6 - 氧化性等） 。工艺性能是金属材料从冶炼到成品的生产过程中，适应各种加工工艺 （如冶炼、铸造、冷热压力加工、焊接、切削加工、热处理等）应具备的性能。 5.1 轴类零件的材料及毛坯选择 （1）材料的选择 轴类零件材料常用 45 钢；对于中等精度而转速较高的轴， 可选用 40cr 等合金结构钢；精度较高的轴，可选用轴承钢 gcr15 和弹簧钢 65mn 等； 对于形状复杂的轴，可选用球墨铸铁；对于高转速、重载荷条件下工作的轴，选用 20crmnti、20mn2b、20cr 等合金渗碳钢或 38crmoal 氮化钢。 轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处 理规范（如调质、正火、淬火等） ，以获得一定的强度、韧性和耐磨性。 45 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，淬火后表面硬度可达 4552hrc。 40cr 等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬 火后，具有较好的综合机械性能。 轴承钢 gcr15 和弹簧钢 65mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达 5058hrc，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。 精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用 38crmoaia 氮化 钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的 芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的 特性。 （2）毛坯的选择 轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选 用棒料、锻件等毛坯形式。轴类零件最常用的毛坯是圆棒料和锻件；有些大型轴或 结构复杂的轴采用铸件。钢料经过加热锻造后，可使金属内部获得纤维组织，杂质 的分布也比较均匀，从而获得较高的强度和韧性，故一般比较重要的轴，多采用锻 件。 常用圆棒料，轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒 料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆 直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的 工作量，还可改善机械性能。 轴类零件的设计与加工工艺 - 7 - 根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采 用自由锻，大批大量生产时采用模锻。 锻件毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，获得较 高的抗拉强度、抗弯强度及抗扭强度； 铸件大型或结构复杂的轴。 5.2 轴类零件的热处理工艺 热处理分为两大类：预备热处理：目的是改善加工性能、消除内应力和为最 终热处理做好组织准备。一般安排在精加工之前。常用的方法有退火、正火、时效 和调质等。 最终热处理：目的是提高材料的强度和硬度。常用的方法有：淬火、 渗碳淬火、渗氮淬火等。 轴类零件的加工性能和使用性能除与所选用钢材种类有关外，还与所采用的热 处理方法有关。锻造毛坯在加工前，均需要正火或退火处理（碳的质量分数大于 w(c)=0.7%的碳钢和合金钢） ，以使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬 度，改善切削加工性能。 为了获得较好的综合力学性能，轴类零件常要求调质处理。毛坯余量大时，调 质一般安排在粗车之后、半精车之前，以便消除粗车时产生的残余应力；毛坯雨量 小时，调质安排在粗车之前进行。如果进行局部表面淬火，一般安排在精车之前， 这样可纠正因淬火引起的局部变形。对于精度要求高的轴，早局部淬火后或粗磨后， 还需进行低温时效处理（在 160油中进行长时间的低温时效） ，以保证尺寸的稳定。 对于氮化钢（如 38grmoal） ，需在渗氮之前进行调质和低温时效处理。对调质 的质量要求也很严格，不仅要求调质后索氏体组织要均匀细化，而且要求离表面 810mm 层内铁素体含量不超过 w(c)=5%，否则会造成氮化脆性而影响其质量。 轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处 理规范（如调质、正火、淬火等） ，以获得一定的强度、韧性和耐磨性。 45 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，淬火后表面硬度可达 4552hrc。 40cr 等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬 轴类零件的设计与加工工艺 - 8 - 火后，具有较好的综合机械性能。 轴承钢 gcr15 和弹簧钢 65mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达 5058hrc，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。 精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用 38crmoaia 氮化 钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的 芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的 特性。 正火或退火：锻造毛坯，可以细化晶粒，消除应力，降低硬度，改善切削加工 性能。 调质处理：安排在粗车之后、半精车之前，已获得良好的物理力学性能。45 号 钢经过调质处理后，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，淬火后表面硬度可达 4552hrc。 表面淬火：安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。 低温时效处理：精度要求较高的轴类零件，在局部淬火或粗磨之后进行。 6 6 轴类零件轴类零件的一的一般加工要求及方法般加工要求及方法 6.1 轴类零件加工工艺规程注意点 在学校机械加工实习课中，轴类零件的加工是学生练习车削技能的最基本 也最重要的项目，但学生最后完工工件的质量总是很不理想，经过分析主要是 学生对轴类零件的工艺分析工艺规程制订不够合理。 轴类零件中工艺规程的制订，直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效 益。一零件可以有几种不同的加工方法，但只有某一种较合理，在制订机械加 工工艺规程中，须注意以下几点： （1）零件图工艺分析中，需理解零件结构特点、精度、材质、热处理等技 术要求，且要研究产品装配图，部件装配图及验收标准。 （2）渗碳件加工工艺路线一般为：下料锻造正火粗加工半精加工 渗碳去碳加工（对不需提高硬度部分）淬火车螺纹、钻孔或铣槽粗 磨低温时效半精磨低温时效精磨。 （3）粗基准选择：有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。对所有表 面都需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。且选择平整光滑表面，让 轴类零件的设计与加工工艺 - 9 - 开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。 （4）精基准选择：要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作 为定位基准。符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽 可能使定位基准与测量基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。 6.2 轴类零件加工的技术要求 轴的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较 高，通常为 it5it7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精 度稍低，通常为 it6it9。 （1）尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类，一类是与轴承的内圈 配合圆 柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规 定其几何形状精度。 （2）几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度。 （3）相互位置精度包括内、外表面，重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重 要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。 （4）表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和 经济性来确定。 6.3 轴的加工和装配工艺性 轴的形状要力求简单，阶梯轴的级数应尽可能少。轴颈、轴头的直径应取标准 值。直径的大小由与之相配合零件的内孔决定。轴身尺寸应取以 mm 为单位的整数， 最好取为偶数或 5 进位的数。轴上各段的键槽、圆角半径、倒角、中心孔等尺寸应 尽可能统一，以利于加工和检验。轴上需磨削的轴断应设计出砂轮越程槽，需车制 螺纹的轴断应有退刀槽。当轴上有多处键槽时，应使各键槽位于轴的同一母线上。 为使轴便于装配，轴端应有倒角。对于阶梯轴常设计成两端小中间大的形状，以便 于从两端装拆。轴的结构设计应使各零件哎装配时尽量不接触其他零件的配合表面， 轴肩高度不能妨碍零件的拆卸。 6.4 轴类工件的装夹 加工前，必须将工件放在机床夹具中定位和夹紧，使工件在整个切削过程中始 终保持正确的安装位置。由于轴类工件形状、大小的差异和加工精度以及数量的不 轴类零件的设计与加工工艺 - 10 - 同，应分别采用不同的装夹方法。 6.4.1 在三爪自定心卡盘上装夹在三爪自定心卡盘上装夹 三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，能自定心，一般不需找正。但在装 夹较长的工件时，工件离卡盘夹持部分较远处的旋转中心不一定与车床主轴旋转中 心重合，这是必须找正。当三爪自定心卡盘使用时间较长，已失去应有精度，而工 件的加工精度又要求较高时，也许找正。 用三爪自定心卡盘装夹精加工过的表面时，被夹住的工件表面应包一层铜皮， 以免夹伤工件表面。 三爪自定心卡盘装夹工件方便、省时、自动定心好，但夹持力较小，所以适用 于夹持外形规则的中、小型工件。 三爪自定心卡盘可装成正爪或反爪两种形式。反爪用来装夹直径较大的工件。 6.4.2 在四爪单动卡盘上装夹在四爪单动卡盘上装夹 四爪单动卡盘的四个卡盘是各自独立运动的，因此工件在装夹时必须将工件的 旋转中心找正到与车床旋转中心重合后才可加工。 四爪单动卡盘找正比较费时，但夹紧力较大，所以适用于装夹大型或形状不规 则的工件。 四爪单动卡盘也可装成正爪或反爪两种形式。 6.4.3 在两顶尖之间装夹在两顶尖之间装夹 顶尖 有前顶尖和后顶尖两种。用于定心并承受工件的重力和切削力。 对于长度尺寸较大或加工工序较多的轴类工件的，为保证每次装夹时的装夹精 度，可用两顶尖装夹。两顶尖装夹工件方便，不许找正，装夹精度高，但必须先在 工件的两端钻出中心孔。 6.4.4 用卡盘和顶尖装夹用卡盘和顶尖装夹 用两顶尖装夹工件虽然精度高，但刚性较差。因此，加工较重工件时要用一端 夹住，另一端用后顶尖顶住的装夹方法。为防止工件由于切削力的作用而产生轴向 位移，必须在卡盘内装一限位支承，或利用工件的阶台限位。这种装夹法方法比较 安全，能承受较大的轴向切削力，安装刚性好，轴向定位正确，所以应用比较广泛。 轴类零件的设计与加工工艺 - 11 - 7 阶梯轴的设计阶梯轴的设计 7.1 阶梯轴的工艺分析 7.1.1 阶梯轴图样阶梯轴图样 图 2 阶梯轴 7.1.2 阶梯轴的工艺分析阶梯轴的工艺分析 图示阶梯轴主要由圆弧、圆锥和外圆等形状组成，是一个典型的综合轴类零件， 最大外圆mm，无公差要求的长度尺寸，整体表面的粗糙度要求较高，35 ra=1.6um，圆弧弧度没有要求。 轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。对于阶梯轴，正火、调质和表面淬 火用得较多。该阶梯轴要求调质处理，并安排在粗车外圆之后，半精车外圆之前。 7.1.3 阶梯轴的加工工艺分析阶梯轴的加工工艺分析 车左端外圆时采用一夹一顶的装夹方式，掉头车右端时，用铜皮包住左端的外 援表面，采用三爪卡盘装夹的方式加住，加工右端的圆弧和锥面。 工件右端有圆弧和锥度，难以装夹，所以先加工好左端的外圆后再加工右端。 加工左端时，先完成外圆的粗加工，在精加工到外圆尺寸。调头装夹时要找正左右 轴类零件的设计与加工工艺 - 12 - 两端的同轴度。右端加工时，先完成圆弧的加工，再完成锥度的加工。弧度和锥度 都有相应的要求，在加工锥度和圆弧时，一定要进行刀尖半径补偿，这样才能保证 其技术要求。 该工件装夹采用标准的三爪卡盘装夹，但加工右端时，要用铜皮或 c 型套包住 左端的已加工表面，防止卡爪夹伤表面。 下料正火装夹粗车左端外圆精加工左端外圆调头装夹粗车右端外 圆车圆弧车圆锥精车圆弧和圆锥倒角磨削检验最终热处理。 7.2 阶梯轴的数控编程 对于这个阶梯轴，我是用数控车床（西门子系统）来加工的，编写的程序如下： n10 o0001； n20 t0101； n30 m03 s800； n40 g99； n50 g00 x42.0； z3.0； n60 g71u2.0r1.0； n70 g71p80q170u0.5w0.1f0.2； n80 g03 x15.0 z-7.5 r7.5； n90 g01 z-10.5； n100 x19.0； n110 z-14.5； n120 g02 x25.0 z-17.5 r3； n130 g01 z-22.5； n140 x30.0 z-31.5； n150 x33.0； n160 x35.0 w-2.0； n170 z-38.5； n180 g70p80q170； 轴类零件的设计与加工工艺 - 13 - n190 g00 x50.0； n200 z70.0； n210 m05； n220 m30； 8 轴类工件的检验与质量分析轴类工件的检验与质量分析 8.1 轴类工件的检验 8.1.1 加工中的检验加工中的检验 自动测量装置，作为辅助装置安装在机床上。这种检验方式能在不影响加工的 情况下，根据测量结果，主动地控制机床的工作过程，如改变进给量，自动补偿刀 具磨损，自动退刀、停车等，使之适应加工条件的变化，防止产生废品，故又称为 主动检验。主动检验属在线检测，即在设备运行，生产不停顿的情况下，根据信号 处理的基本原理，掌握设备运行状况，对生产过程进行预测预报及必要调整。在线 检测在机械制造中的应用越来越广。 8.1.2 加工后的检验加工后的检验 单件小批生产中，尺寸精度一般用外径千分尺检验；大批大量生产时，常采用 光滑极限量规检验，长度大而精度高的工件可用比较仪检验。表面粗糙度可用粗糙 度样板进行检验；要求较高时则用光学显微镜或轮廓仪检验。圆度误差可用千分尺 测出的工件同一截面内直径的最大差值之半来确定，也可用千分表借助 v 形铁来测 量，若条件许可，可用圆度仪检验。圆柱度误差通常用千分尺测出同一轴向剖面内 最大与最小值之差的方法来确定。主轴相互位置精度检验一般以轴两端顶尖孔或工 艺锥堵上的顶尖孔为定位基准，在两支承轴颈上方分别用千分表测量。 车削轴类工件时，可能产生废品的种类、原因及预防措施见下表 1。 8.2 轴类工件的质量分析 轴类零件的设计与加工工艺 - 14 - 表 1 车削轴类工件时产生废品的原因及预防措施 废品种类产 生 原 因预 防 措 施 车床主轴间隙太大 车削前，检查主轴间隙，并调整合 适。如因轴承磨损太多，则需要更 换轴承 毛坯余量不均匀，切削过程中背吃刀 量发生变化 分粗、精车 圆 度 超 差 用两顶尖装夹工件时，中心孔接触不 良，前后顶尖顶得不紧，前后顶尖产 生径向圆跳动等 用两顶尖装夹工件时，必须松紧适 当。若回转顶尖产生径向圆跳动， 须及时修理或更换 用一夹一顶或两顶尖装夹工件时，后 顶尖轴线与主轴轴线不同轴 车削前，找正后顶尖，使之与主轴 轴线同轴 用卡盘装夹工件纵向进给车削时，产 生锥度是由于车床床身导轨跟主轴主 线不平行 调整车床主轴与床身导轨的平行度 工件装夹是悬伸较长，车削时因切削 力影响使前端让开，造成圆柱度超差 尽量减少工件的伸出长度，或另一 端用顶尖支承，增加装夹刚性 用小滑板车外圆时，圆柱度超差是由 于小滑板的位置不正，即小滑板的刻 线与中滑板的刻线没有对准“0”线 必须先检查小滑板的刻线是否与中 滑板刻线的“0”线对准 圆 柱 度 超 差 车刀中途逐渐磨损 选择合适的刀具材料，或适当降低 切削速度 轴类零件的设计与加工工艺 - 15 - 续表 废品种类产 生 原 因预 防 措 施 看错图样或刻度盘使用不当 认真看清图样尺寸要求，正确使用 刻度盘，看清刻度值 没有进行试切削 根据加工余量算出背吃刀量，进行 试切削，然后修正背吃刀量 由于切削热的影响，使工件尺寸发生 变化 不能在工件温度较高时测量，如测 量应掌握工件的收缩情况，或浇注 切削液，降低工件温度 测量不正确或量具有误差 正确使用量具，使用量具前，必须 检查和调整零位 尺寸计算错误，槽深度不正确 仔细计算工件的各部分尺寸，多留 有磨削余量的工件，车槽时应考虑 磨削余量 尺 寸 精 度 达 不 到 要 求 没有及时关闭机动进给，使车刀进给 长度超过阶台长 注意及时关闭机动进给或提前关闭 机动进给，用手动进给到尺寸长度 车床刚性不足，如滑板塞铁太松，传 动零件（如带轮）不平衡或主轴太松 引起振动 消除或防止由于车床刚性不足而引 起的振动（如调整车床各部分的间 隙） 车刀刚性不足或伸出太长而引起振动增加车刀刚性和正确装夹车刀 工件刚性不足引起振动增加工件的装夹刚性 表 面 粗 糙 度 达 不 到 要 求 车刀几何参数不合理，如选用过小的 前角、后角和主偏角 合理选择车刀角度（如适当增大前 角，选择合理的前角、后角和主偏 角） 轴类零件的设计与加工工艺 - 16 - 切削用量选用不当 进给量不宜太大，精车余量和切削 速度应选择适当 轴类零件的设计与加工工艺 - 17 - 结结 论论 通过做毕业设计，使我对书本的知识有了更深一步的认识和理解，知道了理论 联系实际的重要性；另外，对如何查阅资料与合理利用有了更深入的了解，使我了 解了轴类零件的很多相关知识，知道了当前国内外在轴类零件这一方面的一些先进