论关于阶梯轴的工艺加工_机电一体化毕业论文.docx

引言国家经济的飞速发展离不开机械工业的支持，特别是在我国，国家经济的腾飞在很大程度上取决于机械工业。机械工业在国家经济中占据了主导地位，承担着为国民经济各部门、各行业提供技术装备和生产工具的任务，对经济的发展有一定的推动作用，并越来越收人们的重视。其中，轴是机械的重要零件之一，在机械工业中起主导作用，也是人们日常生活中不可或缺的重要工具。合理的设计轴的结构，有利于轴的使用和维修，可以保证轴的使用效率和寿命。例如,轴上零件的定位和固定就是为了保证传动件字轴上有准确的安装位置和保证轴上的零件在运转中保持原位不变。总之，在使用中要根据使用性能和要求合理的对轴进行设计和制造。正确的使用加工工艺的基本知识、基本理论以及工件的定位和夹紧等科学地设计加工工艺,充分发挥机床的特点，保证优质高效的工作。此毕业设计就是轴的设计加工工艺以及制造。合理的制定加工工艺关系着机床以及所加工零件的使用性能和寿命。综合所学知识和实际经验制定合理的加工工艺过程是设计的重要组成部分。本次毕业设计其根本的目的在于检验大学三年掌握知识的程度、分析问题和解决问题的基本能力，来使我们更好的回顾以前所学习的专业知识，并能系统熟练的运用，培养我们在以后学习生活中的独立创新理念和团体合作精神。使我们在以后的道路上能解决所遇到的各种困难和考验。我相信通过本次毕业设计，可以使我们更好的总结学过的专业知识，锻炼我们运用理论知识解决实际问题的能力，使我们所学到的知识能够更加贴近生活、运用到生活中去，从而在激烈的社会竞争中让我们具有立足之地。机械工业展现在我们面前的是一幅宏伟的蓝图，我们为何不努力钻研所学到的知识，注重理论和实践相结合，在这宏伟蓝图上留下浓重的一笔，让自己在社会的发展中拥有自己的舞台，展现自己独特的魅力。正文一、轴的结构加工工艺性和技术要求轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一,这主要功用是支承回转零件（如:齿轮,蜗轮,带轮,链轮,联轴器等）并传递运动和动力，传递扭矩和承受载荷。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。一般机械中，阶梯轴应用最为广泛。1.I轴的结构工艺性零件是各要素、各尺寸组成的一个整体，所以更应考虑零件整体结构的工艺性。工艺性是指所设计的零件能在满足使用要求的前提下，其结构应能满足机械加工和电火花加工过程的工艺要求，这样有利于应用先进的、高效率的加工方法，从而降低生产升本，提高劳动生产率。对零件结构工艺性的要求大致有以下几点：1）便于达到零件图上要求的加工质量。即零件的结构应能保证在加工时用比较容易、工作量较小的方法来达到规定的质量要求。2）便于采用高生产率的加工方法。如零件加工表面形状的分布应合理；零件结构应标准化、规格化；零件应具有足够的刚性等。3）有利于减少零件的加工工作量。零件设计时应尽量减少加工表面，减少工作量和刀具、电极、材料的消耗。4）有利于缩短辅助时间。如零件加工时便于定位和装夹，既可简化夹具结构，又可缩短辅助时间。台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便；键槽用于安装键，以传递转矩；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。因此轴的结构工艺性包括以下方面：1）轴类零件的材料。一般轴类零件常用45钢，根据不同的工作条件采用不同的热处理规范（如正火、调质、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。对中等精度而转速较高的轴类零件，可选用40Cr等合金钢。这类钢经调质和表面淬火处理后，具有较高的综合力学件能。精度较高的轴，有时还用轴承钢GCrlS和弹簧钢65Mn等材料，它们通过调质和表面淬火处理后，具有更高耐磨性和耐疲劳性能。对于高转速、重载荷等条件下工作的轴，可选用20CrMnTi、20MnZB、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAlA氮化钢。低碳合金钢经渗碳淬火处理后，具有很高的表面硬度、抗冲击韧性和心部强度，热处理变形却很小。2）轴的几何形状和尺寸应尽量满足加工.装配和维修的要求。为此,常采以下措施：轴的形状应力求简单,但在保证零件都能装配到应有位置的前提下，轴的阶梯数量应最少。为了减少加工刀具的种类和减刀具的更换时间,轴上的一些尺寸应力求统一并符合规定。如各轴段的过渡圆、倒角、退刀槽等尺寸，当轴上有两个以上的键槽时,槽宽应尽可能一致且置于同一母线上，为了便于装拆轴上零件,轴端及各轴段的端部均应制成45°的倒角，过盈配合的轴段,轴上零件压入端可做出锥度或在此一直径段上采用不同的尺寸公差，当轴的某段须磨削加工或车削螺纹时必须留出越程槽和退刀槽。3）轴上零件的轴向定位和固定为了防止零件的轴向移动,通常采用下列结构形式以下实现轴向固定:轴肩、轴环、套筒、圆螺母和止退垫圈、弹性挡圈、螺钉锁紧挡圈、轴端挡圈以及圆锥面和轴端挡圈等；轴上零件的周向定位,周向定位的目的是为了限制轴上零件相对于轴的转动，以满足机器传递扭矩和运动的要求。常用的周向定位方法有销、键、花键、过盈配合和成形联接等,其中以健和花键联接应用最广。4）肩或轴环定位时,其高度必须小于轴承内圈端部的厚度。用套筒、圆螺母、轴端挡圈作轴向定位时,一般装配零件的轴头长度应比零件的轮毂长度短2-3mm以确保套筒螺母或轴端挡圈能靠紧零件端面。5）由于大多数轴工作时承受变应力，因此设计时要采取措施来提轴的疲劳强度,特别要注意结构的每个具体部位的设计,要降低应力集中，尽量避免在轴上开横孔，切口或凹槽。在重要和结构中，可采用凹切圆角或肩环来增大轴肩圆角半径。对于安装平键的轴槽,用盘铳刀铳出的过渡平缓,因而应力集中小。相对于过盈配合的轴段,除了在保证传递载荷的前提下尽量减少过盈量外,还可在轴上或轮毂上加工卸载槽。1.2轴的结构工艺性分析与技术要求分析1）在直径为中28K7黑歌mm的带键槽轴段上安装齿轮,保证了齿轮的稳定和运动的准确性,表面粗糙度Ra值为3.2um；2）直径为25K7：湍:mm的轴为传动输出轴，为了传递运动和动力铳有键槽,表面粗糙度Ra值为3.2um；3）直径为34mn的轴的右端为轴颈，安装滚动轴承，并固定于箱体的轴承孔中，表面粗糙度Ra值为3.2um；4）直径为35K6+2长的两个轴为位置固定轴，保证轴转动方向在一定范围内，表面粗糙度Ra值都为1.6Unb并确定5）其余各圆柱配合表面Ra值都为2.5un;6）工件材料选用45钢，并经调质处理,布氏硬度为220-250HBSo二、轴类零件的毛坯与选择选择毛坯，主要是确定毛坯的种类、制造方法及其制造精度。毛坯的形状、尺寸越接近成品，切削加工余量就越少，从而可以提高材料的利用率和生产效率，然而这样往往会使毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，从而增加毛坯的制造成本。所以选择毛坯时应从机械加工和毛坯制造两方面出发，综合考虑以求最佳效果。2.1毛坯的选择毛坯的形状和尺寸应尽量接近零件的形状和尺寸，以减少机械加工。结构形状和尺寸的要求：选择毛坯时，应认真分析零件的结构形状和尺寸特点，选择与之相适应的毛坯制造方法。1）力学性能的要求：对于力学性能要求较高，特别是工作时要承受冲击和交变栽荷的零件，为了提高抗冲击和抗疲劳破坏能力，一般应选择锻造毛坯，如：机床、汽车的传动轴和齿轮。2）表面质量的要求：为降低生产成本，现代机械产品上某些非配合表面有尽量不加工的趋势，即实现少、无切削加工.3）轴类零件的毛坯,可根据轴类零件的使用要求,生产类型设备条件及结构,可选用棒料,锻件等,对于外圆直径相差不大的轴，但一般以棒料为主,而对于外圆直径相差不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.根据生产规模的不同，毛坯的段件方法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。轴类零件的材料,加工轴类零件应根据不同的工人条件和使用要求.选用不同的材料并采用不同的热处理（如调质.正火,淬火,等）从而获得一定强度,韧性和耐磨性。45号钢是优质碳素结构钢,它具有较好综合力学性能,则45号钢是轴类零件的常用材料,这价格较为便宜,通过进行调质或正火等处理后,可提高其力学性能.而且其切削性能也较好,还能获得较高的强度和韧性等综合的机械性能.调质后可达到了217-255/HBS加工不重要或受力较小的轴,可采用Q235,Q255.Q275.等碳素结构钢.合金钢的力学性和淬火性能比碳素钢要好，但应力集中比较敏感且价格较贵，多用于强度和耐磨性能要求较高的场合，如：20cr.20crMnTi等。低碳合金钢，经渗碳淬火后提高耐磨性能，表面可达到5060HRC.20CrMoAI等，合金钢，具有良好的高温力学性，常用于高温高速及重载的场合。但合金钢在常温下，及弹性模量和碳素钢差不多，故当其他条件相同时合金钢代替碳素钢并不能提高轴的钢度等等。2.2确定毛坯时应考虑的因素：1）零件的材料及其力学性能。当零件的材料选定以后，毛坯的类型就大体确定了。例如,材料为铸铁的零件，自然应选择铸造毛坯；而对于重要的钢质零件，力学性能要求高时，可选择锻造毛坯。2）零件的结构和尺寸。形状复杂的毛坯常采用铸件，但对于形状复杂的薄壁件，一般不能采用砂型铸造；对于一般用途的阶梯轴，如果各段直径相差不大、力学性能要求不高时,可选择棒料做毛坯，倘若各段直径相差较大，为了节省材料，应选择锻件。3）生产纲领的大小。对于大批大量生产，应选择高精度的毛坯制造方法，以减少机械加工，节省材料。4）现有生产条件。选择毛坯类型时，要结合本企业的具体生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。5）充分考虑利用新技术、新工艺和新材料的可能性为了节约材料和能源，减少机械加工余量，提高经济效益，只要有可能，就必须尽量采用精密铸造、精密锻造、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等新工艺、新技术和新材料。锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯，其锻造方法有自由锻和模锻两种。自由锻造锻件是在锻锤或压力机上用手工操作而成形的锻件。它的精度低，加工余量大,生产率也低，适用于单件小批生产及大型锻件。模锻件是在锻锤或压力机上，通过专用锻模锻制成形的锻件。它的精度和表面粗糙度均比自由锻造的好，可以使毛坯形状更接近工件形状，加工余量小。同时，由于模锻件的材料纤维组织分布好，锻制件的机械强度高。模锻的生产效率高，但需要专用的模具，且锻锤的吨位也要比自由锻造的大。主要适用于批量较大的中小型零件。综上所述:选择45钢,毛坯件为锻件,毛坯长度为：50X314。三：定位基准选择和加工路线的制定3.1定位基准的选择：基准的定义：在零件图上或实际的零件上，用来确定其它点、线、面位置时所依据的那些点、线、面，称为基准。基准按其功用可分为：1）设计基准：零件工作图上用来确定其它点、线、面位置的基准，为设计基准。2）工艺基准：是加工、测量和装配过程中使用的基准，又称制造基准。a>工序基准：是指在工序图上，用来确定加工表面位置的基准。b、定位基准：是加工过程中，使工件相对机床或刀具占据正确位置所使用的基准。c、度量基准（测量基准）：是用来测量加工表面位置和尺寸而使用的基准。d、装配基准：是装配过程中用以确定零部件在产品中位置的基准。定位基准的选择对零件的加工尺寸和位置精度、零件各表面的加工顺序及夹具结构等都会产生举足轻重的影响，正确选择定位基准是制订机械加工艺规程和进行夹具设计的关键问题。定位基准有精基准和粗基准二种。在起始工序中，只能选用未经加工过的毛坯表面作基准面。3）便于装夹的原则：选表面光洁的平面做粗基准，以保证定位准确、夹紧可靠。4）粗基类