互换性三级项目

1、互换性与测量技术三级项目报告题目轴类零件的精度与检测班级：机控一班姓名:张浩翔、张振乐、闻彰、陆佳伟指导教师：张艳提交时间：2014.12.14摘要在本次的三级项目中，我们通过详细计算得出轴的尺寸精度、几何 形状精度、相互位置精度及表面粗糙度四个方面，来保证轴类零件的加 工的准确性和合理性。因为轴类零件在支撑零件传递扭矩的过程中需要 与很多零件配合使用，因此需要不同的配合程度来完成零件的工作。本 次的三级项目中包括工艺路线的确定，夹具方案，零件的精度的选择以 及绘制等等。合理的加工精度可以保证加工质量，提高生产率，降低成本，而且 在零件的实际使用中可以使装配更加方便，延长轴和齿轮的使用寿命，

2、一定程度的减轻工人们的劳动强度，保证生产的高效率和高质量。加工 零件的方法和精度直接影响到生产产品的好坏，因此必须慎重选择零件 加工的公差等级及配合，形位公差项目及等级，表面粗糙度参数值等才 能有效的保证轴的利用和生产的高效率，高质量。我们轴承端直径经过 计算直径40mm查表计算ei,es，齿轮处直径46mm同理得ei,es。形 位公差，粗糙度同样查表一步步推演而得。最终完成轴的设计目录前言1.1 轴类零件的结构特点及加工方法 21.1 轴类零件的结构特点 2.1.2 轴类零件的加工方法2.2 轴类零件的误差种类及各种加工方法所能达到的精度等级 32.1 轴类零件的误差种类 3.2.2 各种加

3、工方法所能达到的精度等级 43 轴类零件的尺寸公差选用.44 轴类零件的几何公差选用.6.5 轴类零件的表面粗糙度选择.8.6 轴类零件图的标注9.结论1.1参考文献1.1前言：互换性与测量技术基础课程是工科院校特别是技术型工科院校的机械类 专业的一门实用性较强的技术基础课，内容涉及机械产品及其零部件的设计、 制造、维修、质量控制与生产管理等多方面标准及其技术知识。本次的三级项目中将以轴类零件的加工作为例子，利用互换性的专业内容来详细的计算和选 定轴类零件各个数据的精度，公差以及粗糙度等各方面的数据。轴类零件是常见的典型零件之一。按轴类零件结构形式不同，一般可分为 光轴、阶梯轴和异形轴三类；或

4、分为实心轴、空心轴等。它们在机器中用来 支承齿轮、带轮等传动零件，以传递转矩或运动。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。目前普通轴类零件多为车削加工，其加工等级基本在IT7IT11级，精密轴达到IT6或IT5级。按使用要求，主要轴颈直径尺寸精度为IT6IT9级，精密轴颈也可达到IT5级。普通精度的轴，配合精度对支撑轴颈的径向圆跳 动一般为0.010.03mm。其表面粗糙度支撑轴颈为 0.21.6卩m配合轴颈为 0.43.2卩m轴的技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常包 括：尺寸精度、几何形状精度、相互位置精度和表面粗糙度

5、，本次三级项目 学会就是选定上述各个参数。因此此次项目的意义不仅在于巩固了我们的知 识，也一定程度上使我们学习到了在今后的工作中应该获得的知识和技能。1.轴类零件的结构特点及加工方法1.1轴类零件的结构特点轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部 件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由 同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同，轴类零件可分为直轴、曲轴和钢丝软轴。按承载不 同轴可以分为转轴、心轴和传动轴。若按轴的长度和直径的比例来分， 又可分 为刚性轴（L/d V 12和挠性轴（L/d 12）两类。轴的长径比

6、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。轴的表面特点：外圆、内孔、圆锥、螺纹、花键、横向孔。1.2轴类零件的加工方法根据加工精度由高到低，加工方法有：研磨、圆磨、平磨、金刚石车、金 刚石镗、拉削、铰孔、车、镗、铣、刨、钻孔、滚压挤压、冲压、压铸、锻造 等等。轴的加工工艺过程主要工艺内容包括： 选择各工作面的加工方法、划分加 工阶段、划分工序以及安排工序的先后顺序。1.1.1加工方法的选择：直径48的外圆：粗车、半精车、精车。外圆锥面：粗车、半精车、精车。M32的螺纹面：粗车、半精车、精车、车螺纹。直径18的内孔：钻孔。直径20的内孔：铰孔。1.1.2加工阶段的划分当零

7、件的加工质量要求较高时，往往不可能用一道工序来满足要求，而需 要用几道工序逐步达到所需要的加工质量。 按工序的性质不同，零件的加工通 常可以分为粗加工、半精加工、粗加工和光整加工四个阶段。为保证加工质量，合理使用设备并及时发现毛坯缺陷，根据该零件的加工 质量要求，将该零件的加工划分为：粗加工、半精加工、粗加工三个阶段。1.1.3工序的划分工序的划分采用工序集中和工序分散原则，可按所使用刀具、安装次数、 粗精加工和加工部位划分。在数控机床上加工的零件，一般按工序集中的原则划分工序。该零件采用 工序集中的原则，按所使用的加工部位和安装次数划分工序如下：工序一：粗车左端面、半精车左端面、精车左端面。

8、工序二：粗车直径48外圆及圆弧表面、半精车直径48外圆及圆弧表面精 车直径48外圆及圆弧表面。工序三：钻直径18的孔。工序四：粗车内表面、半精车内表面、精车内表面。工序五：粗车右端面、半精车右端面、精车右端面。工序六：粗车直径32的外圆表面、圆锥表面及直径48外圆表面。半精车 直径32的外圆表面、圆锥表面及直径48外圆表面；精车直径32的外圆表面、 圆锥表面及直径48外圆表面。工序七：切宽度为4mm勺槽。工序八：车螺纹。1.1.4工序的先后顺序首先切削加工，其次进行热处理，最后进行辅助工序。切削加工：基面先行、先粗后精、先主后次、先面后孔。热处理工序：该零件没有特殊的力学性能，而且加工比较简单

9、，只安排预 备热处理即可。辅助工序：主要包括检验、清洗、去毛刺、去磁、防锈和平衡等。该零件 需要检验、清洗、去毛刺。2 .轴类零件的误差种类及各种加工方法所能达到的精度等级2.1轴类零件的误差种类轴类加工的误差种类有尺寸误差、形位误差以及表面粗糙度。尺寸误差：是指零件的实际尺寸与其理想尺寸的差异。包括直线尺寸误差、 中心距误差及角度误差，是最基本的误差种类。尺寸误差又可以分为系统误差 和随机误差。系统误差主要是由加工时刀具的定制误差、机床和夹具的定值系统误差及 测量时测量器具的刻度误差引起的。形位误差：是指构成零件的几何形体的实际形状对其理想形状、集合形体 的实际位置对其理想位置的变动量。形位

10、误差的产生主要由机床、夹具、刀具、 零件组成的工艺系统的误差所致，另外，在加工过程中出现的载荷及受力变形、 热变形、震动、磨损等各种干扰，也会使被加工的零件产生形位误差。表面粗糙度：是指加工表面上具有较小的间距和峰谷所形成的微观几何形 状误差，通常在1mm一下。表面粗糙度误差的产生主要由于切削过程中切屑分 离时工件表面金属的塑性变形，撕裂，机床的震动，摩擦等多种因素引起。2.2各种加工方法所能达到的精度等级圆磨佥钢占曆拉削 狡孔 车仙扎3. 轴类零件的尺寸公差选用3.1基准制的选用3.1.1 . 一般情况下应优先选用基孔制3.1.2 .基轴制的选择（1）直接使用有一定公差等级（IT8IT11

11、）而不再进行机械加工的冷拔钢 材（这种钢材是按基准轴的公差带制造）制作轴。若需要各种不同的配合时， 可选择不同的孔公差带位置来实现。这种情况主要应用在农业机械和纺织机械 中。(2) 加工尺寸小于1mm勺精密轴比同级孔要困难，因此在仪器制造、钟表生 产、无线电工程中，常使用经过光轧成形的钢丝直接做轴， 这时采用基轴制较 经济。(3) 根据结构上的需要，在同一基本尺寸的轴上装配有不同配合要求的几个 孔件时应采用基轴制。(4) 与标准件配合的基准制选择若与标准件(零件或部件)配合，应以标准件为基准件、来确定采用基孔制 还是基轴制。如平键、半圆键等键联接，由于键是标准件，键与键槽的配合应 采用基轴制；

12、滚动轴承外圈与箱体孔的配合应采用基轴制，滚动轴承内圈与轴的配合应采用基孔制，如教材图2-20所示选择箱体孔的公差带为J7，选择轴 颈的公差带为k6。3.13非基准制配合的采用在某些特殊场合应用，本论文从略。3.2公差等级的选用3.2.1 .依据：T TdW Tf3.2.2. 选择原则：(1 )在满足使用要求的前提下，尽可能选较低的公差等级或较大的公差值。(2 )满足GB推荐的公差等级组合规定 P25o (工艺等价)对于基本尺寸w 500mn有较高公差等级的配合，因孔比同级轴难加工，当标准公差wIT8时，国标推荐孔比轴低一级相配合，使孔、轴的加工难易程度相同。但对 IT8级 或基本尺寸500mm

13、勺配合，因孔的测量精度比轴容易保证，推荐采用孔、轴 同级配合。3.2.3. 方法：(1 )计算一查表(2 )类比法：参照类似的机构、工作条件和使用要求的经验资料，进行比照。 (常用方法)类比法应考虑以下几点：? 1)公差等级的应用范围；配合尺寸公差等级的应用。? 2) 工艺等价? 3)各种加工方法能够达到的公差等级，可供选择时参考。? 4)相配零件或部件精度要匹配。如与滚动轴承相配合的轴和孔的公差等级 与轴承的精度有关。再如与齿轮相配合的轴的公差等级直接受齿轮的精度影 响。? 5)配合性质：过盈、过渡配合的公差等级不能太低，一般孔的标准公差w IT8，轴的标准公差w IT7。间隙配合则不受此限

14、制。但间隙小的配合，公差等 级应较高；而间隙大的配合，公差等级可以低些。例如，选用H6/g5和H11/a11 是可以的，而选用H11/g11和H6/a5则不合适。? 6）在非基准制配合中，有的零件精度要求不高，可与相配合零件的公差等 级差23级。3.3配合的选用331根据使用要求确定配合的类别配合的选择首先要确定配合的类别。选择时，应根据具体的使用要求确定 是间隙配合还是过渡或过盈配合。例如，孑L、轴有相对运动（转动或移动）要求， 必须选择间隙配合；若孔、轴间应无相对运动，应根据具体工作条件的不同确 定过盈、过渡甚至间隙配合。书中表 4-3给出了配合类别选择的大体方向。 3.3.2选定基本偏差

15、（配合）的方法计算法就是根据理论公式，计算出使用要求的间隙或过盈大小来选定配合 的方法。对依靠过盈来传递运动和负载的过盈配合， 可根据弹性变形理论公式， 计算出能保证传递一定负载所需要的最小过盈和不使工件损坏的最大过盈。由于影响间隙和过盈的因素很多，理论的计算也是近似的，所以在实际应用中还 需经过试验来确定，一般情况下，很少使用计算法。试验法就是用试验的方法确定满足产品工作性能的间隙或过盈范围。 该方 法主要用于对产品性能影响大而又缺乏经验的场合。 试验法比较可靠，但周期 长、成本高，应用也较少。类比法就是参照同类型机器或机构中经过生产实践验证的配合的实例， 再 结合所设计产品的使用要求和应用

16、条件来确定配合。 该方法应用最广，本项目 主要采用类比法。3.3.3用类比法选择配合时应考虑的因素用类比法选择配合，首先要掌握各种配合的特征和应用场合，尤其是对国 家标准所规定的优先配合要非常熟悉。配合的选择应尽可能地选用优先配合， 其次是常用配合，再次是一般配合。如果仍不能满足要求，可以选择其他的配 合。三大配合基本偏差的应用实例见书中表 4-5，供选用时参考。4. 轴类零件的几何公差选用4.1几何公差项目的选用（1）零件的几何特征 零件加工后，总会产生由自身几何特征决定的一 些几何误差。例如，圆柱形零件会有圆柱度误差。（2）零件的使用要求 在确定几何公差项目时，应分析几何误差对零件 使用性

17、能的影响，只有对零件使用性能有显著影响的误差项目， 才规定几何公 差。设计中应尽量减少在图样上标注的几何公差项目， 对一些由一般机械加工 能控制的几何误差项目，在图样上则不必标出几何公差值，由几何公差未标注 公差控制。（3）测量的方便性 阶梯轴会产生同轴度误差，可用跳动公差来代替同 轴度公差。这样，检测就方便多了。对于长度与直径之比大的圆柱形零件，从 综合控制形状误差的角度考虑，应标注圆柱度公差，但目前圆柱度误差难以检 测，故为测量方便，可分别用圆度和直线度或圆度和素线平行度等项目代替。（4） 几何公差的控制功能圆柱度公差可以控制该要素的圆度误差，定 向公差可以控制与其有关的形状误差、 定向误

18、差，定位公差可以控制与其有关 的定向误差和形状误差。因此，对同一被测要素规定了圆柱度公差， 一般就不 在规定圆度公差；规定了定向公差，通常就不再规定与其有关的形式公差了。4.2基准的确定在确定位置公差时必须给出基准。 基准选择是否得当，在很大程度上影响 零件的质量和加工成本。具体选择时，主要考虑零件的设计要求，应注意以下 几点。（1） 基准的选用原则 在保证使用要求的前提下，应力求使设计、加工 和检测的基准三者统一，以免出现由于基准变换引起的误差。 另外，也应避免 过多地规定基准而增加质量中的累计误差。（2）便于加工和检测 为了简化公家两句的设计与制造并使检测方便， 在同一零件上的各项位置公差

19、应尽量采用同一基准。（3）任选基准对某些表面形状完全对称的零件，为保证零件在装配时 无论正反、上下颠倒均能互换，则可任选基准。对任选基准，检测时一般要进 行两次，以其中较大者作为判定合格与否的依据。与指定基准相比较要求较严， 故一般不宜轻易采用。（4）多基准的顺序 其安排应按零件的功能要求来确定。设计时通常选择对被测要素的使用性能要求影响最大或定位最稳的平面作为第一基准，影响次之或窄而长的平面作为第二基准，影响最小的平面作为第三基准，切不可在 公差框格中任意填写。4.3形位公差等级和公差值的确定在GB/T 1184-1996中，除线轮廓度和面轮廓度没有规定公差值外，其余 十个项目均划分了公差等

20、级，并规定有公差值，位置度公差规定了数系。4.3.1选择原则在选择几何公差值时，总的原则是在满足零件使用要求的前提下， 尽量选 用较低的形位公差等级，以降低生产成本。同时，应兼顾以下几点：（1）尺寸公差、几何公差和表面粗糙之间虽没有一个确定的比例关系，但 一般情况下应注意他们之间的协调，即T尺寸T立置T形状 Ra。（2）对于结构复杂，刚性较差或不易加工与测量的零件，要考虑除主参数 外其他参数的影响，可降低几何公差的等级 1-2级。（3）与某些标准件相结合时，零件上选定的几何公差数值应符合有关的规定，例如，在选定与滚动轴承相配合的轴及外壳孔的形位公差时，除了遵守几何公差国家标准外，还应遵守滚动轴

21、承公差标准的规定。4.3.2选用方法通常采用类比法，即将所设计的零件与类似零件进行比较， 通过分析确定 几何公差值。另外，根据经验，对圆柱体结合件的尺寸公差若选定为IT6、IT7、 IT8时，其几何公差值可考虑也用相应的 6、7、8级。通常情况下，考虑实际 加工，其几何公差值可大致确定为：t形位=.25.5 T尺寸根据算的值，再采用与其接近的标准数值。对某些位置公差，可用尺寸链分析计算。对于用螺栓和螺钉连接的两个或 两个以上的零件，可用下列方法计算：用螺栓联接时，被联接件上的孔均为通孔，其孔径大于螺栓的直径，位置 度的公差为t Xmin用螺钉联接时，被联接件中有一个空是螺孔，二其余零件上的孔均

22、为通孔， 且孔径大于螺钉的直径，位置度的公差值为：t .5Xmin5. 轴类零件的表面粗糙度选择5.1表面粗糙度值:磨削0.8-1.6精车1.6-3.2粗车、铣削3.2-6.3钻孔 0.8-25铰孔 1.6-12.55.1.1评定参数的选择评定参数中高度参数最为常用，国标中有Ra和Rz两个参数，Ra一般用电动轮廓仪进行测量。由于 Ra的概念比较直观，反映轮廓的信息量多，所以 应用广泛。在常用的参数值范围内（Ra为0.025 6.3，Rz为0.1-25 ）推荐 优先选用Ra值。对于过于粗糙或太光滑的表面，则不宜用Ra值。5.1.2评定值的选用确定评定参数时，通常多用类比法来选用。一般情况下，确定

23、参数值的大 小应该考虑以下因素：1）同一零件上工作表面比非工作表面粗糙度值小。2）摩擦表面、有相对运动的工作表面比非摩擦表面、无相对运动面值小。3）最易产生应力集中的部位表面粗糙度值应较小。4）要求配合性质稳定的部件，表面粗糙度值应较小。过盈配合，载荷越大, 粗糙度值越小；间隙配合，间隙越小，表面粗糙度值越小。5）密封性要求好和外观要求美观时，粗糙度值应小一些。6. 轴类零件图的标注6.1尺寸公差1）左起第一段，与轴承过渡配合，查基本偏差应用实例表类比，得直径尺 寸的公差带为m6查标准公差表，IT6=16，查轴的基本偏差表，得ei=+0.009， 则有 es=+0.025。2）左起第三段，与齿轮配合，查基本偏差应用实例表，选择过盈配合，直径尺寸公差带 m6精度等级IT6，IT=16, 得ei= +0.032，es= +0.048 ； 键槽与键的配合为基轴制，查表5-2，键尺寸为bxh=14x9，正常联 接,ei=-0.043 ，es=0,基本偏差系列p,精度等级IT9。键槽深度：es=+0.2， ei=0。3）左起第四段：与轴承和套筒配合。同第一段。4）左起第五段：只需与毛毡接触，故按GB/T1804-m标准。5）右起第一段：与联轴器配合，不经常拆卸，因此直径尺寸的公差带为r6,IT=16,得ei=+0.034, es=+0.048; 键槽宽b的上下偏差查表 5