軸類零件加工的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則都有哪些,？

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機(jī)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,。軸類零件加工認(rèn)準(zhǔn)鈦浩，它是軸系零件中的主要零件,，也是支撐軸上零件,、傳遞運(yùn)動和動力的關(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),。
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: [( r: v- d! U% `  [2 S; I: G5 R( X一,、軸類零件加工的概述

9 p% ~8 Y4 ?3 @5 I+ N5 y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)動零件并與之一起回轉(zhuǎn)以傳遞運(yùn)動,、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,、傳動軸,。軸類零件加工認(rèn)準(zhǔn)鈦浩機(jī)械，品質(zhì)保障,，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,。

! j3 _5 L2 j2 ~2 ^$ w8 W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）,；
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) Q, D% I1 D" k% w2 f( t1 u+ Q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)行振動穩(wěn)定性設(shè)計(jì),。軸的振動穩(wěn)定性設(shè)計(jì)主要目的是避免軸振動過大，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,。
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% Z: y+ L, ]- ]; \- L2、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,。
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二、軸的材料及選擇

0 f- h% m  V( U8 }) i( P' d$ E' T1,、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),。


% o) l( t+ ?  D1 Z1 A+ c* ^, j# o! @三,、軸類零件的設(shè)計(jì)要求
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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：

) o8 Y! ~6 ]  q+ j0 E1,、尺寸精度

  w& o1 k% m  U# I( [+ c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件配合的軸頸,，即配合軸頸,，其精度稍低，常為IT6～I(xiàn)T9,。
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- d8 d- l( J/ o& v2,、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。

4 t0 V# O! W6 i8 S* n3,、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,、重要端面對軸心線的垂直度、端面間的平行度等,。

: U" J+ k" N7 y. j2 A4,、表面粗糙度

7 T- m' N) M- ~/ v$ s& o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
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4 i# N. r# M" V, G0 d1,、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。
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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,。
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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,。

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五,、軸類零件加工工藝規(guī)程及注意點(diǎn)
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) e  L" ?2 n: [1 h5 B9 p( O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)程的制定,，直接關(guān)系到工件質(zhì)量,、勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。軸類零件生產(chǎn)認(rèn)準(zhǔn)鈦浩,，一個(gè)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)：

3 r  @- |3 L5 i8 ]8 g1,、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)。

/ @3 T: i' I; V2,、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。
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* A/ B8 O$ I$ B" Y+ J3,、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。
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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,。