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旧的表面粗糙度国家标准为(GB1031—68),采纳国际标准ISO颁布的1983年的新的国家标准为(GB1031—83)
轴类零件加工及工艺设计
-
轴类零件加工工艺
一、轴类零件的功用、结构特点及技术要求
轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。
它要紧用来支承传动零部件,传递扭矩和承担载荷。
轴类零件是旋转体零件,其长度大于直径,一样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。
依照结构形状的不同,轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。
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。
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样要求较高,其技术要求一样依照轴的要紧功用和工作条件制定,通常有以下几项:
(一)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(IT5~IT7)。
装配传动件的轴颈尺寸精度一样要求较低(IT6~IT9)。
(二)几何形状精度
轴类零件的几何形状精度要紧是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等,一样应将其公差限制在尺寸公差范畴内。
对精度要求较高的内外圆表面,应在图纸上标注其承诺偏差。
(三)相互位置精度
轴类零件的位置精度要求要紧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,否则会阻碍传动件(齿轮等)的传动精度,并产生噪声。
一般精度的轴,其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一样为0.01~0.03mm,高精度轴(如主轴)通常为0.001~0.005mm。
(四)表面粗糙度
一样与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5~0.63μm,与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63~0.16μm。
二、轴类零件的毛坯和材料
(一)轴类零件的毛坯
轴类零件可依照使用要求、生产类型、设备条件及结构,选用棒料、锻件等毛坯形式。
关于外圆直径相差不大的轴,一样以棒料为主;
而关于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴,常选用锻件,如此既节约材料又减少机械加工的工作量,还可改善机械性能。
依照生产规模的不同,毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。
中小批生产多采纳自由锻,大批大量生产时采纳模锻。
(二)轴类零件的材料
轴类零件应依照不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采纳不同的热处理规范(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,它价格廉价通过调质(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45~52HRC。
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50~58HRC,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。
周密机床的主轴(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,不仅能获得专门高的表面硬度,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,它有热处理变形专门小,硬度更高的特性。
摘自《JXCAD》
第二章
轴的设计运算
已知:
1)大齿轮的输入功率P=4.25kW;
2)链轮轴的转速n=33r/min;
3)每根运输链的张力S=4650N;
4)齿轮的圆周力Ft=4790N;
5)齿轮的径向力Ft=1740;
6)短时过载为正常工作载荷的两倍。
2.1
选择轴的材料
选择轴的材料为45钢,调质处理。
由表查得:
σb=590MPa,σs=295MPa,σ-1=255
MPa,
τ-1
=140MPa
2.2初步确定轴端直径
取A=103(
按表选取[1],因转速低且单向旋转故取小值)
轴的输入端直径
d=A
考虑轴端有键槽,轴颈应增大4%
~5%,取d=55mm。
2.3轴的结构设计
取轴颈处的直径为60mm,与标准轴承H2060(JB/T2561—
1991)的孔径相同;
其余各直径均按5mm放大。
各轴段配合及表面粗造度选择如下:
轴颈处为H9/f9,
Ra0.8μm
链轮配合处为H8/t7,Ra3.2μm;
齿轮配合处为H9/h8,
Ra3.2μm。
齿轮的轴向固定采纳轴肩
其工作草图为
第三重
轴强度校核
3.1
键联接的强度校核
选用A型平键(GB/T
1096—1979),与齿轮联接处键的尺寸
b×
h×
L
=16×
10×
90与链轮联接处键的尺寸b×
=18×
11×
90。
因与齿轮联接处键的尺寸及轴径均较小且受载大,故只需校验此键。
链轮处键也可齿轮处相同,以便统一加工键的刀具。
键联接强度校核按表公式运算,式中各参数为σpp=12.N/mm2,
k≈0.5h=0.5×
10=5mm,l=L-b=90-16=74mm。
键联接传递转矩T为:
N·
m
[2]
键工作面的压强p为:
pp
键联接强度通过。
3.1.1运算支承反力、弯矩及扭矩
轴的受力简图、水平面及垂直面受力简图
支承反力
表3。
1
各点支撑反力(N)
作用点水平面垂直面合成
A
RAx
=
=4870
RAy=
=620
RA=
R2Ax+
R2Ay
48702+6202
=4900
B
RBx=2s-RAx-Ft
=2×
4650―4870―1740
=2690RBy=
RAy+
Ft
=620+4790
=5410RB
R2Bx+
R2By
26902+54102
=6040
3.1.2弯矩
表
3.2弯矩
(/N·
m)
MBx=
RBy
MB=
M2Bx
+
M2By
1572
4302
=458
D
MDx=
MDy=
MD=
M2Dx
M2Dy
4872+622
=490
EMEx=
=600MEy=
=372
ME=
M2Ex
M2Ey
6002+3722
=706
3.1.3扭矩
大齿轮传递的转矩T=1230N·
m,每个链轮按0.5T运算,
3.1.4轴的疲劳强度校核
1)确定危险截面
依照载荷分布及应力集中部位,选取轴上八个截面(Ⅰ~Ⅷ)进为行分析
截面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别与Ⅵ、Ⅴ、Ⅳ相比,二者有相同的截面尺寸和应力集中状态,但前者载荷较小,故截面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ不予考虑。
截面Ⅶ与Ⅵ相比,截面尺寸相同而Ⅶ载荷较小,故截面Ⅶ不予考虑。
最后确定截面Ⅳ、Ⅵ、Ⅷ危险截面。
2)校核危险截面的安全系数
由表运算说明取许用安全系数Sp=1.8,运算安全系数均大于许用值,故轴的疲劳强度足够。
3.2轴的静强度校核
3.2.1确定危险截面依照载荷较大及截面较小的原则选取截面
Ⅴ、Ⅵ、Ⅷ为危险截面。
运算内容及公式Tm
ax=2T,N·
m
Mmax
=2M,N·
mZ,cm3Zp,cm3
运算值或数据
截面ⅤTⅤmax=1230×
2=2460MⅤmax
706=141223.750.7
截面ⅥTⅥmax
=2460MⅥmax
582=116421.242.4
截面ⅧTⅧmax
=2460MⅧmax
254=50814.230.6
运算内容及公式σsτsSσ=
Sτ
Ss =
SsσSsτ/
(S2
sσ+s2
sτ)
2楼
截面Ⅴ2951714.953.522.87
截面Ⅵ2951715.42.942.58
截面Ⅷ2951718.242.122.05
A
B
C
D
E
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
取许用安全系数Ssp=1.5,
运算安全系数均大于许用值,故轴的静强度足够。
上述
运算中取τs=0.58σs=0.58×
295=171
MPa。
轴的工作图见图。
本例中截面A—A处的键槽尺寸能够和截面B—B处的键槽尺寸一致,以便统一加工键的刀具。
第五章
加工工艺确定及技工工序安排
结合实际条件,采纳工序集中的方法,和互为基准的定位手段,利用先进的制造技术———数控加工,对其进行加工,保证其高生产率和高精度的要求。
5.1工艺过程卡
工艺过程卡
零件名称零件材料毛坯种类毛坯硬度毛重尺寸/MM净重/KG机床类型每车件数
低速齿轮轴45号钢铸件棒料HBS25575X890ZJK7532A
工序号
工序名称
设备名称
夹具
切削用量冷却液
单
进给量
F(mm)主轴转速
S(r/min)切削速度
V(mm/min)
1毛坯下料C6130
普车
三爪卡盘1.5800
2粗车右轮廓CK6130
数控车三爪卡盘1.01000乳化液1
3精车右轮廓CK6130
数控车三爪卡盘0.51200乳化液1
4
粗车左轮廓CK6130
5精车左轮廓CK6130
6铣键槽THM5350
加工中心V型槽5600乳化液1
CK6130
5.2工序卡片
工序卡片1
工厂
工序卡片
产品名称零件名称材料零件图号
低速齿轮轴45号钢
工序号工序名称夹具使用设备车间
1毛坯下料三爪卡盘C6130普车
工步号工步内容刀具量具进给量
1保证两端面93度后角合金车刀0——180
0.02游标卡尺1.5毫米800
工序卡片2
1粗车右轮廓三爪卡盘CK6130数控车
1粗车右侧轮廓
为精车做预备87度后角合金车刀0——180
0.02游标卡尺11000
工序卡片3
3精车右轮廓三爪卡盘CK6130数控车
1精车右侧轮廓
达到精度要求57度后角合金车刀0——180
0.02游标卡尺0.51200
工序卡片4
4粗车左轮廓三爪卡盘CK6130数控车
1粗车左侧轮廓
工序卡片5
5精车左轮廓三爪卡盘CK6130数控车
1精车左侧轮廓
工序卡片6
6铣键槽V型槽THM5350加工中心
1铣三个键槽D15立铣刀0——180
0.02游标卡尺5600
第六章
生成NC代码
采纳FANUC系统,手工编程
6.1
代码1
车右端外形
O0001
G50
X100.0
Z450.0;
T0101;
M04
S1000;
G00
X80.0
Z0.0;
G01
X-2.0
F1.5;
Z2.5;
G71
U1.0
R1.0
P10
Q20
U0.25
W0.25
F1.0
N10
G41
X45.0
X55.0
Z-2.5
F0.5
Z-94.0;
X60.0
W-4.0;
Z-190.0;
G02
U2.0
W-2.0R2.0
F0.3;
X65.0
W-2.0;
Z-284.0;
X70.0
Z-450.0;
G40
X80.0;
N20
X400.0
Z100.0;
T0202;
G70
F0.5
S1200;
M05;
M30;
6.2代码1
车左端外形
Q0002
Z0;
X-2.0;
Z2.0;
R1.0;
X50.0
Z-2.5;
Z-92.0;
Q-2.0
R2.0
W-2.0
F1.0
W-92.0;
Z-445.0;
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