轴类零件范文

导语：如何才能写好一篇轴类零件，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：轴类零件 轴的设计 工艺规程

中图分类号：TG51 文献标识码：A 文章编号：1003-9082 （2017） 04-0229-01

C器产品中的轴类零件是通用零件，应用非常普遍。机器工作能力和工作质量在很大程度上都与轴有关，轴一旦失效，有可能造成严重后果。轴是组成机械结构的重要零件之一。它是轴系零件中的主要零件，也是支撑轴上零件、传递运动和动力的关键部件。为了保证安装在轴上的零件能正确地定位和固定，满足轴的加工和装配的要求，必须合理地定出轴各部分形状和结构尺寸，即进行结构设计。

一、轴类零件加工的概述

轴是穿在轴承中间或车轮中间或齿轮中间的圆柱形物件，但也有少部分是方型的。轴是支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。机器中作回转运动的零件就装在轴上。 根据轴线形状的不同，轴可以分为曲轴和直轴两类。根据轴的承载情况，又可分为：转轴、心轴、传动轴。 轴的结构设计是确定轴的合理外形和全部结构尺寸，为轴设计的重要步骤。它由轴上安装零件类型、尺寸及其位置、零件的固定方式，载荷的性质、方向、大小及分布情况，轴承的类型与尺寸，轴的毛坯、制造和装配工艺、安装及运输，对轴的变形等因素有关。设计者可根据轴的具体要求进行设计，必要时可做几个方案进行比较，以便选出最佳设计方案，

以下是一般轴结构设计原则：

1.轴的设计主要包括材料、结构设计、性能设计与精度设计等。轴的设计内容是确定轴的合理外形和全部尺寸。由于轴、轴上零部件（包括支承轴承）等构成了轴系组件，故轴的结构设计需同时考虑轴上零部件的定位、固定、调整、装拆等功能需求。轴的性能设计主要包括强度设计、刚度设计。轴的性能设计首先需进行其力学模型的简化（根据其支承方式简化为简支梁和悬臂梁）；其次根据其承载类型和工况确定其可能的失效形式，进而选用相应的设计准则进行性能设计。轴的性能设计准则包括强度准则和刚度准则。高速轴常需要进行振动稳定性设计。轴的振动稳定性设计主要目的是避免轴振动过大，特别是发生共振。轴的精度设计，包括其尺寸公差和几何公差。2.轴的加工工艺分析 轴类零件的加工工艺因其用途、结构形状、技术要求、产量大小的不同而有所差异。在日常的工艺工作中遇到的大量工作是一般轴的工艺编制。技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况，确定采用的。二、轴的材料及选择

1.轴的材料主要是碳素钢和合金钢。常用的碳素钢为45钢，一般应进行正火或调质处理，以改善其力学性能。合金钢比碳素钢具有更高的力学性能和热处理性能，但对应力集中的敏感性强，价格较贵，因此多用于高速、重载及要求耐磨、耐高温或低温等特殊条件的场合。由于在常温下合金钢与碳素钢的弹性模量相差很小，因此，用合金钢代替碳素钢并不能明显提高轴的刚度。

2.对于承受较大载荷、要求强度高、结构紧凑或耐磨性较好的轴，可采用合金钢。常用的有40Cr、20Cr、35SiMn等。应当指出：当尺寸相同时，采用合金钢不能提高轴的刚度，因为在一般情况下各种钢的弹性模量相差不多；合金钢对应力集中的敏感性较高，因此轴的结构设计更要注意减少应力集中的影响；采用合金钢时必须进行相应的热处理，以便更好地发挥材料的性能。

3.轴的毛坯一般采用热轧圆钢或锻件。对于形状复杂的轴（如曲轴和凸轮轴等）也可采用铸钢或球墨铸铁，后者具有吸振性好，对应力集中敏感性低和价格低廉等优点。

三、轴类零件的设计要求

根据轴类零件的功用和工作条件，其设计技术要求主要在以下方面：

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IT 5～IT7；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，常为IT6～IT9。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、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。

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。支承轴颈常为0.2～1.6μm，传动件配合轴颈为0.4～3.2μm。5.其他热处理、倒角、倒棱及外观修饰等要求。

四、轴类零件的热处理

1.中碳钢和中碳合金钢。考虑到轴类零件的综合力学性能要求，主要选用经过轧制或锻造的35、40、45、50、40Cr、40CrNi、40MnB钢等，一般应进行正火或调质；若轴颈处耐磨性要求高，可对轴颈处进行表面淬火。具体的钢种应根据载荷的类型、零件的尺寸和淬透性的大小决定。承受弯曲载荷和扭转载荷的轴类，应力的分布是由表面向中心递减的，对淬透性要求不高；承受拉、压载荷的轴类，应力沿轴的截面均匀分布，应选用淬透性较高的钢。2.对承受冲击载荷较大，对强韧性要求高时或要求进一步提高轴颈的耐磨性时，可选用20Cr、20CrMnTi等合金渗碳钢并进行渗碳、淬火、低温回火处理。

3.对于受力小、不重要的轴可选用Q235～Q275等普通质量碳钢。4.球墨铸铁和高强度灰铸铁可用来制作形状复杂、难以锻造成形的轴类零件，如曲轴等。

五、轴类零件加工工艺规程及注意点

工艺过程，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。 工艺规程制订得是否合理，直接影响工件的质量、劳动生产率和经济效益。一个零件可以用几种不同的加工方法制造，但在一定的条件下，只有某一种方法是较合理的。因此，在制订工艺规程时，必须从实际出发，根据设备条件、生产类型等具体情况，尽量采用先进加工方法，制订出合理的工艺过程。

参考文献

[1]杨叔子.机械加工工艺师手册[M].北京：机械工业出版社，2004.

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关键词： C6132车床；细长轴类零件；工艺分析

中图分类号：TH133 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）18-0055-01

对于加工中小批量的轴类零件，工程上一般采用普通车床进行加工，此篇文章中零件的加工工艺过程分析是以C6132车床为基础的，通过对零件进行工艺分析后制定出相应的加工工艺过程。分析零件的作用及零件图上的技术要求，零件主要加工表面的尺寸、形状及位置精度、表面粗糙度及设计基准，零件的材质及机械加工的工艺性三方面后，最后制定加工工艺过程。下面将通过一个分析实例来进行分析。如图1所示：一个长度为157mm的用作后轮轴的细长轴类零件。

1 工艺分析

（1）对零件的作用及零件图上的技术要求分析。轴起着支撑传动零部件、传递力矩的作用。轴的基本结构是由回转体组成，实例中轴的主要加工表面有外圆柱面和螺纹。轴上支承轴颈和配合轴颈是最重要的加工表面，轴上支承轴颈直接影响后轮轴的回转精度，轴上配合轴颈影响传动件安装后是否产生跳动，影响轴的同轴度。（2）零件的尺寸、形状及位置精度、表面粗糙度的分析。 为保证整个产品的性能，这就要求轴的左右两边相关部分必须同轴，因为实例中轴的长度较长，很难保证同轴度，而且Φ3部分较细，所以采用套筒装夹；为使安装位置精度高，利用阶梯轴来实现轴向定位；支撑轴颈和配合轴颈的粗糙度会影响轴的回转精度，所以粗糙度要求较高。（3）材料选择。对于细长的轴类零件，综合考虑零件的作用及技术要求，计算并选择能够达到预期要求的材料。例如，细长的轴类零件如果强度要求较高，则可选择成型圆钢。选材的不同对零件加工工艺过程中的工序次序及工序内容有一定影响，实例分析中选择成型圆钢。

2 加工工艺过程

（1）主要表面的加工方法。轴为回转体结构，在车床上进行加工，支撑轴颈和配合轴颈部分因精度较高，故采用：粗车半精车精车；其余外圆柱采用：粗车半精车。各外圆表面应尽量减少装夹次数，用同一把刀具完成加工，以保证加工质量，提高生产效率。（2）装卡方法。后轮轴较长，为便于加工，并保证同轴度，装卡时宜采用“一夹一顶”的方法。为保证同轴度，先加工中间外圆柱，再通过制作的剖分成两半的内径Φ3mm的套筒卡住工件中部，并用三爪卡盘卡住套筒，尾架顶尖顶住一端，最后加工两端，这样便于操作。（3）选择定位基准。轴的支撑轴颈和配合轴颈部分对基准轴线有同轴度要求，而整个轴较长，采用在轴两端钻中心孔，中间一次成形的Φ3部位及“套筒装夹”的方法是实现基准定位的间接保证。

3 结语

细长的轴类零件在普通车床上进行加工时，为保证同轴度，宜采用“一夹一顶”的装卡方法，若轴的中间部分较细，可采用如上述中用“套筒装夹”实现基准定位的方法进行装卡，在保证了同轴度的情况下才能够保证轴在装配后的产品中保证良好的性能。主要表面的加工方法主要要求支撑轴颈和配合轴颈部分达到精度要求，采用粗车半精车精车的方法能够保证轴与轴承之间的过盈配合。

参考文献

[1] 杨方.机械加工工艺基础[M].西安：西北工业大学出版社，2002.

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关键词： VNUC；仿真加工；数控教学

Abstract: The VNUC simulation software simulation machining of the shaft parts as an example, through the teaching practice, the application of VNUC simulation software can not only make up the equipment deficiencies, and to mobilize the enthusiasm of the students, improve the teaching quality of nc.

Key words: VNUC; machining simulation; NC Teaching

中图分类号：TG659文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

随着“三本”院校加强对于学生动手能力的要求，以及数控加工在机械制造业中的广泛应用，对数控相关技术人员的需求日益增加，数控操作者的大量培训便成为迫切的问题。在传统的操作培训中，数控编程和操作的有效培训必须在实际机床上进行，这既占用了设备加工时间，又具有风险，培训中的误操作经常会导致昂贵设备的损坏[1]。随着计算机技术的发展，尤其是虚拟现实技术和理念的发展，产生了可以模拟实际设备加工环境及其工作状态的计算机仿真软件。它用计算机仿真软件进行培训，不仅可迅速提高操作者的素质，而且安全可靠、费用低。因此，VNUC数控仿真软件在数控教学中发挥着重要的作用，本文以VNUC仿真软件对轴类零件的仿真加工为例，通过一段时间的数控教学，发现数控仿真软件能在其中显示出桥梁作用，能使理论和实践有效的衔接，打破了传统的数控教学模式，增加了学生动手的机会，提高了操作的熟练程度。因此，把数控仿真软件用于教学，是解决这一问题的有效途径[2]。

车削零件的数控仿真加工

车削零件的尺寸及程序的编写

图1 车削加工零件

以加工如图1所示零件为例说明FANUC车床的操作方法。采用外圆加工方式，选取刀尖半径0.8，刀具长度60， D号刀片，J型刀柄。加工应选择直径62mm，高为200圆柱型毛坯。

程序如下：

%

O0001

T0101;

M03 S800;

G00 X65. Z10. ;

G71 U7.0 R1.0 ;

G71 P050 Q110 U4. W2. F0.2 S500. ;

N050 G00 X6.0 Z2.0;

G01 Z-20.0 F10.;

G03 X14.0 Z-24.0 R4.0;

G01 W-8;

G02 X20.0 W-3.0 R3.0;

G01 W-37.0;

G03 U20.0 W-10.0 R10.0;

G01 W-20.0;

G02 X52.0 W-6.0 R6.0;

N110G03 U10.0 W-5.0 R5.0;

G70 P050 Q110;

G00 X65.0 Z10.;

M05;

M02;

%

打开“开始”菜单，在“程序/数控加工仿真系统/”中选择“数控加工仿真系统”点击，进入系统，点击“快速登录”进入系统主界面。

1.2 选择机床

点击菜单“机床/选择机床…”，在选择机床对话框中控制系统选择FANUC，机床类型选择车床并按“确定”按钮。

1.3 机床回零

先使X轴回零，再使Z轴回零。

1.4 安装零件

点击菜单“零件/定义毛坯…”，在定义毛坯对话框中可改写零件尺寸高和直径，按确定按钮。点击菜单“零件/放置零件…”，在选择零件对话框中，选取名称为“毛坯1”的零件，并按确定按钮，界面上出现控制零件移动的面板，可以用其移动零件，此时点击面板上的退出按钮，关闭该面板，零件已放置在机床工作台面上。

1.5 输入NC程序

数控程序可以通过记事本或写字板等编辑软件输入并保存为文本格式文件，也可直接用FANUC系统的MDI键盘输入。

1.6 安装刀具

点击菜单“机床/选择刀具”在“车刀选择”对话框中根据加工方式选择所需的刀片和刀柄，确定后退出。

1.7 对刀

平端面

在手动（jog）状态下，让刀具靠近毛坯并主轴打开正转。进给速率减慢， +X方向退刀。点击“offset setting”进入坐标系设定补正里面在G01行里面输入“Z0”并自动“测量”。如图2所示

图2平端面 图3试切直径

试切直径

在手动（jog）状态下，让刀具靠近毛坯并主轴打开正转。进给速率减小一点。试切直径，并+Z方向退刀。主轴停转，点击主菜单里面“工具”。点击测量功能就，把式切直径测量出来，例如：71.066式切直径。把式切直径输入到补正里面。用X71.066输入，并“测量”。如图3所示

1.8 自动加工

机床位置确定和工件中心坐标输入后，就可以开始自动加工了。此时将操作面板的MODE旋钮切换到AUTO模式，点击start按钮，机床就开始自动加工了，如图4。加工完毕就会出现如图5所示的效果。

图4 加工过程示意图图5 加工完毕后的效果图

结语

VNUC数控加工仿真软件是利用计算机虚拟动画技术来模拟实际机床的加工过程，可使用户既能掌握数控机床加工的基本原理，又能掌握数控机床操作的基本技能。将该软件应用于教学培训和实际生产中，可以减少培训成本，保证生产质量，具有十分重要的意义[3]。

参考文献：

[1]李芹.基于VNUC数控仿真软件下的教学[J].科技风,2009,（19）

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【关键词】细长轴；车床；加工工艺

一、跟刀架

跟刀架是固定在床鞍上的辅助支撑，是跟随刀架一起移动，承受作用在工件上的切削力。（1）跟刀架的结构。一般我们常用的跟刀架有两爪跟刀架和三爪跟刀架，两爪跟刀架可直接旋转手柄来实现支撑爪的径向移动，而三爪跟刀架则必须通过手柄转动锥齿轮，再用锥齿轮转动丝杆使其移动。（2）跟刀架的选用。一般我们选用两支支撑爪就可以了。如果选用的是两爪跟刀架，那么在加工过程中，工件会因为受到较大作用力，而瞬间从支爪上离开，然后在回到原处，这样就会使工件振动。

二、中心架

中心架属于车床的附件，主要是在车削细长轴时用到，通过压板和螺母将架体固定在床身上，将其固定在选好的位置上，来增强细长轴的刚度，保证其精度。（1）中心架构造。中心架的形式一般分为普通中心架和滚动轴承中心架。第一，普通中心架。通过压板和螺母将架体固定在床身上，为了方便工件的装卸，中心架的上盖能够随时打开和扣合。三个调节螺钉分别控制三个支爪的升降，方便装夹不同直径的工件。第二，滚动轴承中心架。它和普通中心架基本相同，具体不同就在于它的支爪上有三个滚动轴承，这样就算是在工件高速旋转的情况下，也不会伤害到工件表面，但是它的同轴度，就会随之下降。在加工过程中，中心架的支爪很容易就会被磨损，所以一般都要选用耐磨性好、不易伤害工件的材料。（2）使用中心架车削细长轴。在加工过程中，使用中心架支撑工件加工细长轴，主要要求中心架三个支撑爪与工件表面接触的三点所决定圆的圆心要与车床主轴的回转中心相一致。第一，用一夹一顶的方法来装夹工件。我们可以用以下三种方法来对工件进行装夹和找正：如果工件比较长，为了防止在主轴高速旋转时，工件的剧烈摆动，这不仅会影响尺寸精度，还相当危险，所以我们要想办法防止它的跳动，一般我们用木锲将其卡紧；如果工件不是很长，只要把工件的一边夹在卡盘上，另一边用中心架支撑，然后把外圆找正，调整中心架的支爪，使其轻轻接触工件，就可以进行加工。第二，用两顶尖装夹的方法来装夹工件。我们可以用以下两种方法来对工件进行装夹和找正：一是加工出一个沟槽，作为支撑轴径，而且这个支撑轴径的直径要比工件要求的尺寸稍微大一些；二是直接把中心架支撑在工件中间，减小工件的长径。如果工件某个部位不要求加工或者不可以加工支撑沟槽，那么就要求我们另外配备一件辅助工具，这就是过度套桶。（3）尾座的校正在加工过程中，如果出现外圆有锥度，那么除了因为中心架的调整不准确或者是支撑爪本身的接触不好以外，就只剩下尾座的失误了，所以在加工工件之前调整尾座。其调整的方法：用两块百分表分别对工件的两边加工出直径相同的外圆进行测量，并找正尾座中心。

三、细长轴的车削

在加工细长轴时，除了要求对跟刀架和中心架的使用熟练以外，还要掌握如何避免工件的热变形以及如何合理选择刀具的几何形状等关键技术问题。

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[关键词]轴类零件加工工艺 编程方法

一、分析零件图样

1.零件图

2.零件精度及加工方法分析

(1)尺寸精度。对于尺寸精度要求,可通过加工过程正确对刀,正确设置刀补及磨耗以及正确制定合适加工工艺等措施。

(2)形位精度。可通过制定合理加工工艺及工件装夹,定位与找正等措施来保证。

(3)表面粗糙度。可通过选用合适刀具及几何参数、正确的粗、精加工路线,合理的切削用量及冷却等措施来保证。

二、加工工艺分析

1.编程原点的确定

考虑对刀等因素,编程原点一般设在工件的右端面与主轴轴线相交的交点上。

2.制定加工工艺方案

(1)选择数控系统及机床选用FANUC系统前置刀架式数控车床。

(2)制定加工工艺方案:

加工工序:1)车端面(手动);2)钻中心孔(手动);

3)粗车外圆左端轮廓,留余量;4)精车外圆左端轮廓;

5)钻孔(手动);6)粗镗孔,留余量;

7)精镗孔;8)调头,平端面,控制总长;

9)粗车,右端外轮廓,留余量;

10)精车右端各表面至尺寸要求;

11)切退刀槽,至尺寸要求;12)粗、精车外螺纹。

3.工件的定位、装夹及刀具的选用

(1)工件的定位及装夹

一般采用三爪自定心卡盘进行定位与装夹。

工件装夹时a.夹紧力要适中;b.应对工件进行找正。

(2)刀具选用,见附表

4.确定加工参数

(1)主轴转速(n)粗车S:800r/min左右、精车S:1500r/min左右.

(2)进给速度(F)粗加工:较高进给速度、精加工:较低进给速度.

(3)背吃刀量(ap)粗加工一般取1.5~2.5mm、

精加工一般取0.1~0.25mm

①加工工件左端轮廓

a.T01号刀为900硬质合金偏刀

切削用量为粗车为S800r/min;F160;ap1.5mm

精车为S1500 r/min;F90;ap0.2mm

b.T02号刀为内孔镗刀

切削用量为S800 r/min;F60;ap0.5mm

②加工工件右端轮廓

a.T01号刀为900硬质合金偏刀

切削用量为粗车为S800r/min;F160;ap1.5mm

精车为S1500 r/min;F90;ap0.2mm

b.T03为外切槽刀刀宽为4mm切削用量为S500;F60

C.T04为内外螺纹车刀切削用量为S400。

三、轮廓基点坐标的确定

常用基点计算方法有计算法(列方程求解法、三角函数法等)和计算机作图找点法等。

通过以上的方法可以得出如图中圆弧相交切点的坐标为(16.74,7.02)。

四、编写工件加工程序

1.工件左端轮廓的加工程序

O1111;G98G40G21;T0101;M03S800;G00X42.0Z2.0;G711.5R0.5;G71P1Q2U0.4W0.0F160;

N1G00X30.0S1500;G01Z0.0F90;X32.0Z-1.0;

Z-32.0;X38.0;Z-45.0;N2G01X42.0;G70P1Q2;

G00X80.00Z80.0;T0202;M03S600;G00X23.0Z1.0;

G01Z-25F60;G00X22.0;Z1.0;M03S800;G00X18.0;

G01X24.0Z-2.0F60;Z-25.0;X22.0;G00Z100.0;X80.0;M30

2.工件右端轮廓的加工程序

O2222;G98G40G21;T0101;(外圆车刀)G00X42Z2.0;

G71U1.5P0.5;G71P1Q2U0.4W0.0F160;

N1G00X0.0S1500;G01Z0.0F90;

G03X16.74Z-7.02R8.5;G01X25.0Z-30.44;

Z-40.0;X29.8Z-42.0;Z-80.0;X38.0;N2X42.0;

G0P1Q2;G00X80.0Z80.0;T0303;(切槽刀)

M03S500;G00X40.0Z-74.10;

G01X26.40F60;X40.0F150;Z-77.0;

G01X25.10F60;X40.0F150;Z-80.0;G01X26.0F60;

Z-74.0;X25.8;X29.8Z-72.0;G00X80.0Z80;G98G40G21;

T0404;(外螺纹刀)X103S400;G00X32.0Z-35.0;

G92X29.1Z-74.0F4.0;X28.5;X27.9;X27.5;X27.4;

G00X32.0Z-33.0;G92X29.1Z-76.0F4.0; X28.5;

X27.9;X27.5;X27.4;G00X80.0Z80.0;T0101;M30

参考文献:

[1]高枫,肖卫宁.数控车削编程与操作训练.北京.高等教育出版社,2005.

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关键词：机床 轴类 零件 加工 装夹 切削

一、工件的装夹

1、定位基准的选择

在制定零件加工的工艺规程时，正确地选择工件的定位基准有着十分重要的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。合理选择定位基准是保证零件加工精度的前提，还能简化加工工序，提高加工效率。

2、定位基准选择的原则

基准重合原则。为了避免基准不重合误差，方便编程，应选用工序基准作为定位基准，尽量使工序基准、定位基准、编程原点三者统一。

便于装夹的原则。所选择的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位、夹紧机构简单、易操作，敞开性好，能够加工尽可能多的表面。

便于对刀的原则。批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下，保证对刀的可能性和方便性。当然在这个过程中确定零件的定位基准主要以左右端大端面为定位基准。

3、装夹方式的选择

为了工件不致于在切削力的作用下发生位移，使其在加工过程始终保持正确的位置，需将工件压紧夹牢。合理的选择夹紧方式十分重要，工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生产率，加工成本及操作安全都有直接影响。

4、数控车床常用的装夹方式

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，能自动定心，一般不需要找正。该卡盘装夹工件方便、省时，但夹紧力小，适用于装夹外形规则的中、小型工件。在两顶尖之间装夹：对于尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为了保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹。该装夹方式适用于多序加工或精加工。用卡盘和顶尖装夹：当车削质量较大的工件时要一段用卡盘夹住，另一段用后顶尖支撑。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确，应用较广泛。用心轴装夹：当装夹面为螺纹时再做个与之配合的螺纹进行装夹，叫心轴装夹。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确。

5、确定合理的装夹方式

装夹方法：先用三爪自定心卡盘毛坯左端，加工右端达到工件精度要求；再工件调头，用三爪自定心卡盘毛坯右端Φ52，再加工左端达到工件精度要求。

二、刀具及切削用量的选择

1、选择数控刀具的原则

刀具寿命与切削用量有密切关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。

选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取15-30min。对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选得低些，当某工序单位时间内所分担到的全厂开支较大时，刀具寿命也应选得低些。大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要冈牲好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断和排性能坛同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料（如高速钢、超细粒度硬质合金）并使用可转位刀片。

2、选择数控车削用刀具

数控车削车刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀以及三类。成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形伏和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如90°内外圆车刀、左右端面车刀、切槽（切断）车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数（主要是几何角度）的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点（如加工路线、加工干涉等）进行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。

3、设置刀点和换刀点

刀具究竟从什么位置开始移动到指定的位置呢？这就需要我们在程序执行的一开始，必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置，这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称对刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是：便于数值处理和简化程序编制。易于找正并在加工过程中便于检查，引起的加工误差小。对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上，为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基谁上。实际操作机床时，可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点”与“对刀点”的重合。所谓“刀位点”是指刀具的定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心。平底立铣刀是刀具轴线与刀具底面的交点。球头铣刀是球头的球心，钻头是钻尖等。用手动对刀操作，对刀精度较低，且效率低。而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等，以减少对刀时间，提高对刀精度。加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。

4、确定切削用量

数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。

参考文献：

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一、装配简图中产品数据模型的建立

1、传动件和辅助联接、定位零件数据模型的建立

传动件主要有齿轮、带轮、链轮等，它们都一些普遍的结构形式。除了结构参数之外，由于力学计算的需要，模型中还包括了传动参数（如齿轮的模数、齿数等）。这些模型的建立可通过与本系统配套的传动件CAD设计模块获得。

辅助联接、定位零件如链键、螺母等大多为标准件，可通过建立标准零件库直接提取。

2、轴的特征库的建立

特征的定义是零件造型的基础，本系统建立以下轴的特征库，可实现特征直接提取，实现最后轴类零件的特征定义。

形状特征：分为主特征和辅特征，主特征又分为圆柱体轴段和圆锥体轴段等；辅特征为轴段上的其它特征，如键槽，花键，螺纹等，根据不同类型可以再往下细分。

材料特征：轴所选取的材料。

精度特征：各种形状公差、位置公差等。

材料特征：材料牌号、热处理方式等。

3、装配关系

装配关系是零件之间实现约束的关键，通过对各种装配关系的功能要求、几何关系方面的分析，将装配关系分类成以下层次结构（只列出部分）：

（1） 定位关系 可分为平面贴合、柱面贴合、平面对齐、直线对齐及相切等。由于轴一般为圆柱体组合，所以传动件与轴的定位关系一般都有柱面或锥贴合关系。轴向定位关系主要属于平面贴合关系，在定义时可从平面贴合关系派生而来，具体归纳为：轴肩定位、轴套定位、圆螺母定位、弹性挡圈、锁紧挡圈及紧定螺钉等定位方式。

（2） 联接关系 可分为螺纹联接、平键联接、花键联接及销联接等。

（3） 运动关系 可分为相对运动和传动。

4、参数的推理机制

由于轴的结构是通过装配简图推算而来，故其结构参数应依存于装配简图中的各原始参数，并在简图数据发生时自动进行相应调整，在此采用参数映射表的方式，实现上述功能。

二、轴类零件设计系统的实现

（1） 在装配简图的定义过程中，主要从产品的功能出发，确定轴系部件的大致组成。

（2） 在装配简图定义结束后，根据传动件、支撑件的定义，可以得到轴的受力情况，从而建立受力模型，供结构设计时参考。

（3） 遍历传动件与轴的装配关系，自动为轴定义与装配关系相对应的特征。主要流程如下：首先判断装配类型，根据装配与特征映射关系选定轴上与其相应的特征，特征参数可以特征库得到，无法得到的由用户自行定义，并与装配关系中相关参数建立参数映射表。同时建立特征与该装配关系的联系，以便在装配关系发生变动时相应特征也相应变化。

（4） 某些特征（如轴段4等）在步骤（3）中产生不完全，还有一些特征（如倒角等）无法产生，还需由人工对特征进行选取、添加、编辑、修改。

（5） 在特征定义完全后，根据受力模型，进行强度、刚度分析。包括：弯矩、扭矩、合成弯长计算，危险截面判断，安全系数、挠度等的计算。

（6） 强度、刚度分析合格后，生成最后的具体零件图、装配图。

三、实例分析

假设简图包含以下信息：箱置确定，包括左右、内外箱壁位置。

联轴器参数选定，在轴上位置已知，定位方式采用左端面用轴端挡板定位，右端面用轴肩定位，与轴联接方式采用普通平键联接。

左支承轴承类型选定，在轴上位置已知，定位方式采用左端面由轴承端盖定位，右端面用套筒定位，与轴联接方式采用过盈配合。

齿轮参数选定，在轴上位置已知，定位方式采用左端面用套筒定位，右端面用轴肩定位，联接方式为普通平键联接。

右支承型号与左支承一致，在轴上位置已知，定位方式采用左端面用轴肩定位，左端面用轴承端盖定位，联接方式为过盈配合。

轴的材料，输入、输出已知。

根据以上数据，产生轴相应特征，得到最小轴径。

按传动件在轴上位置从左至右：

联轴器所在轴段选定轴径（≥最小轴径），根据柱面贴合关系，产生轴段0特征；根据联轴器左端面的轴端挡板定位关系（平面贴合关系），选定轴端挡板参数，同时轴段0产生中心孔0特征；根据联轴器右端面的轴肩定位关系，在与联轴器右端面位置相同处加入轴段1，轴段1的轴径（d1）为轴段0的轴径加上轴肩高度（h1），轴肩高度给出推荐值，同时轴段0的宽度（10）确定（为联轴器与轴配合宽度（b1）减去w1），各参数产生映射关系（d1=d0+h1；10=b1-w1）；根据联轴器与轴的平键联接关系，产生平键特征。结合轴段0直径，选取平键0参数。

左支承根据支承类型，参考左边相邻轴段（轴段1）的轴径（必须大于等于其轴径）为支承选出具体轴承型号。根据轴承与轴的柱面贴合关系，为轴加入轴段2特征，该轴段的轴径（d2）等于轴承的内圈内径（sd1），并产生映射关系（d2=sd1）；根据轴承右端面与套筒定位关系，为轴系加入零件套筒0，其右端面位置确定；根据左端面与轴承端盖的定位关系，为轴系加入轴承端盖0，其主要参数由用户指定。

齿轮1根据柱面贴合关系和轴肩定位关系产生轴段3，轴段4，方法与上述类似，左端面套筒定位，从轴系中已有套筒中选取套筒0，则套筒0右端面位置确定。

右支承与左支承类似。

经过上述设计过程后，即可轻松地设计出零件图及装配图。

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关键词：薄壁零件；车削；加工技巧

中图分类号：TG51 文献标识码：A

航空产品生产中，经常存在着一些刚性差，精度高的薄壁零件，其中多数为产品的关键零件，而且由于航空发动机的特殊性，在航空零件的选材上更偏向于钛合金、高温合金等难加工材料，这就为加工薄壁零件带来了更大的难度。在环形件中，一般认为零件壁厚与内径曲率半径之比小于1∶20时，称作薄壁零件。薄壁零件是较难加工的零件，这类零件的壁厚与它的径向、轴向尺寸相比较，相差悬殊，一般为几十倍甚至上百倍，所以这类零件的刚性较弱，给车削加工带来较大的困难。

薄壁零件的种类很多，在车削加工中经常碰到的薄壁零件有3种类型。

1.轴套薄壁件

这类零件内、外圆的直径差很小，轴向尺寸大于径向尺寸；一般对孔的圆度、圆柱度、各圆柱表面的同轴度、孔轴线的直线度等都有严格的要求，如图1所示。

2.环类薄壁件

这类零件内、外圆的直径差很小，径向尺寸大于轴向尺寸，端面面积小；一般与套类薄壁件的要求基本相同，但有r有一个或者两个端面对孔轴线的垂直度有严格的要求，如图2所示。

3.盘类薄壁件

这类零件大都呈薄壳形状，内、外圆直径相差很小，轴向尺寸也很小，径向尺寸大于轴向尺寸，一般都有较大的端面面积，这类薄壁件除了对圆柱面的圆度和同轴度有要求外，一般对端面的平面度和端面对孔轴线的垂直度有严格的要求，如图3所示。

下面就重点介绍一种薄壁零件中的轴套薄壁件的加工方法，它的材料为0Cr17Ni，属于不锈钢材料，内孔与外圆尺寸公差要求精，薄厚为2mm，零件长度为349mm，零件尺寸如图4所示。

在加工此零件时，必须考虑的是避免零件在加工过程中产生震纹，装夹变形以及在加工中的热变形，针对这个零件的尺寸要求，加工难点，需要采用非传统的车加工方法。此零件的毛料为直径φ120，长度400mm的棒料，先进行粗车工序，将零件外径进行粗加工，去除2mm余量，并进行钻孔和镗孔讲内孔加工到φ50，然后进行热处理。接下来进行半精车工序，将外径加工到φ117左右，并且保证零件要在380mm的长度上不能有接刀痕，因为零件外圆为定位基准，需要保证基准的较高精度。最后进行最重要也是难度最大的精车工序，首先用三爪卡盘夹紧外圆的一端，找正外径至φ0.02以内，另一端架中心架，加工内孔至φ90+0.05，将内孔加工到整个长度的一半，由于零件材料为0Cr17Ni，在切削零件时产生的较大的弹性变形和塑性变形，使切削的温度升高而产生热变形，因此需要合理调整切削用量，从而达到减少零件变形的目的，由于普通机床刀架限制，只能装夹φ30的刀杆，将刀杆伸出205mm，这是最大极限，进刀深度经过反复试验为直径方向3mm，机床转速为160r/s，在加工内孔时对刀具要求还是比较多的，需要计算好刀具磨损程度，加工到内孔最终尺寸时最好不用新修磨出的刀具，如果要用新修磨的刀具时，必须增加修光刃，以增加零件内孔表面光洁度，并在修光刃上磨一条宽度为0.15mm～0.20mm后角为零度的刃带，它不仅能加强修光刃还具有支撑导向及消振的作用，以提高工件表面质量作用，在装夹刃具时刀尖一定要略低于工件轴线，在加工内孔时充分加注冷却液以带走切削热，并及时清除铁屑。在中心架处及时加注油，以防止中心架紧抱住工件外径，对零件外圆造成损伤。接下来在零件一端加工好后加工另一端，在装夹内孔加工好的那一面时，为了防止内孔被夹变形，内孔需要放入工艺堵，工艺堵与内孔有0.01～0.02的间隙，重复上面的加工过程，将整个内孔加工完成。最后进行外圆的加工，将内孔填充满棉线布或棉花并压实，用手压实就可以了，向内孔中加注水或冷却液直到加满为止，另一端也采用一个工艺堵，然后采用一夹一顶的加工方法找正外径，用75°外圆车刀进行车削外圆，在此工序中虽然因装夹定位较好，不易产生震纹，但进刀量也不易过大，吃刀量过大容易产生塑性变形，至于在内孔加水是由于棉布或棉花等棉纤维遇水会膨胀，这样就与零件内孔接触的更完美，使薄壁筒变成为实心棒料，所以在加工外径时不容易产生震纹，切削产生的切削热也能及时传导出去，通过采用上述多种加工方式，成功的完成了此薄壁件的加工。

参考文献

[1]徐灏.机械设计手册（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2000.

[2]孔金星.低刚度薄壁零件的精密加工[J].工具技术，2003，37（12）：29-31.

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【关键词】机械零件;加工;工艺;分析

在机械零件制造业中，其组成零件的材料、结构和技术要求各不相同，各种工具的用途和性能也不同。所以，各种零件的加工工艺是不同的。在各种零件中，最常见的有齿轮类、箱体类和轴类零件等，本文通过对这几种常见的机械零件加工工艺进行了分析与研究。

一、机械零件加工工艺概述

（一）机械零件加工准备

1.确定毛坯

在加工机械零件之前首先要选料、确定毛坯。正确选择毛坯的删选加工方法，这样有利于提高机械零件加工的合格率和利用率。在选择毛坯时，应考虑零件的复杂程度、生产批量的大小、技术要求等方面的因素。在通常情况下，主要应以生产类型来决定。

2.对零件进行工艺分析。本环节主要包括以下几点内容：第一、分析零件的材质、热处理及机械加工的工艺性;第二、分析零件主要加工尺寸、类型等方面的内容;第三、分析加工零件的作用及技术要求。

3.制订机械加工工艺路线。本环节主要包括以下几点内容：第一、制订工艺路线;第二、选择定位基准;第三、确定各表面的加工方法。

4.选择机床及工、夹、量、刃具。加工不同的机械零件要对机床以及相关工具进行调试与校准，争取做到开工前的设备准备充足，以免出现加工过程中的失误与材料浪费。

（二）机械零件加工工艺特征

对零件的特征进行全面、系统而准确地分类有着重要的意义，它可以以使工作人员能够更加方便地获取零件的工艺和制造方面的信息等。因此，对零件特征的分类要具有以下的要求。第一，不同的特征之间要存在相互联系;第二，特征分类覆盖面要广，特征描述要体现高效、简易。本文从加工的角度来对零件的特征进行了合理的分类，主要分为形状特征、材料特征、精度特征、工艺特征、制造资源特征。

图1-1 零件加工特征的分类

第一，形状特征，它是零件的加工特征中最主要的、种类最多的特征， 主要是用来描述零件中具有一定功能的几何形状。第二，材料特征，主要用于材料的类型、热处理要求与硬度值等信息的描述。第三，精度特征， 用于描述加工零件的尺寸公差、形状公差、位置公差和表面粗糙度等方面的信息。第四，工艺特征，主要是对工序步骤、装夹定位、切削用量、加工余量和走刀路线等工艺规则的信息集合。第五，制造资源特征，是对机床设备、定位和夹具装置的资源集合。

二、各种主要机械零件的加工工艺分析

（一）轴类零件的加工工艺分析

轴类零件是旋转体零件，所以，这种类型的零件在加工过程中是经常遇到的零件之一。根据轴类零件结构形状的不同，它可分为空心轴、阶梯轴、光轴和曲轴等。现将轴类零件的加工工艺分析如下。

1.轴类零件的毛坯和材料

第一，轴类零件的毛坯。 大型轴或结构复杂的轴采用铸件，常用圆棒料和锻件。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。第二，轴类零件的材料。轴类零件材料是由很多种类型组成的，常用的有45钢、轴承钢GCr15、低碳合金钢、弹簧钢65Mn等。

2.轴类零件一般加工要求及方法

第一，轴类零件加工工艺规程注意点。工艺规程制订得是否合理，直接影响到劳动生产率和经济效益。在制订机械加工工艺规程中，须注意以下几点。一是零件图工艺分析，要研究产品装配图，要做好技术要求的相关准备工作。二是精基准选择，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准，使定位基准与测量基准重合。三是粗基准选择，选牢固可靠表面为粗基准，应选非加工表面作为粗基准。同时，粗基准不可重复使用。四是渗碳件加工工艺路线，一定要做到加工顺序正确。因此，在制订工艺规程时，尽量采用先进加工方法，制订出合理的工艺规程。第二，轴类零件加工工艺方法概述。轴类零件加工工艺方法主要包括以下几点：一是采用车削细长轴的车刀。一般车刀前角和主偏角较大，精车用刀常有一定的负刃倾角，以减小径向振动和弯曲变形，使切屑流向待加工面。二是采用反向进给。这样刀具施加于工件上的进给力方向朝向尾座，大大减少了由于工件伸长造成的弯曲变形。三是采用跟刀架。 采用跟刀架能抵消加工时径向切削分力的影响，使跟刀架的中心与机床顶尖中心保持一致，从而减少切削振动和工件变形。四是改进工件的装夹方法。在高速、大用量切削时，有使工件脱离顶尖的危险。采用卡拉法可避免这种现象的产生。第三，轴类零件加工顺序的几个问题。处理好基准定位之后，我们还需要注意加工顺序的几个问题：一是铣花键和键槽等次要表面的加工一般安排在精车外圆之后;二是深孔加工应安排在调质后进行，可以有效避免热处理变形对孔的形状的影响;三是数控车削加工，采用数控加工设备为生产的现代化提供了基础，数控车削加工既提高了加工精度，又保证了生产的高效率;四是外圆表面的加工顺序，应先加工大直径的外圆，然后加工小直径外圆。

3.轴类零件加工的工艺分析

第一，轴类零件加工的工艺路线。轴类零件加工的工艺路线主要为：一是粗车―半精车―精车;二是粗车―半精车―粗磨―精磨;三是粗车―半精车―精车―金刚石车;四是粗车―半精―粗磨―精磨―光整加工。第二，典型加工工艺路线。主要为：毛坯及其热处理―预加工―车削外圆―铣键槽―（花键槽、沟槽）―热处理―磨削―终检。第三，轴类零件加工的定位基准和装夹。主要包括以下几点：一是以工件的中心孔定位。中心孔不仅是车削时的定为基准，又符合基准统一原则。二是以外圆和中心孔作为定位基准。这种定位方法能承受较大的切削力矩，是轴类零件最常见的一种定位方法。三是以带有中心孔的锥堵作为定位基准。锥堵和锥套心轴上的中心孔即是其本身制造的定位基准，又是空心轴外圆精加工的基准。生产中，锥堵安装后一般不得拆下和更换，直至加工完毕。四是以两外圆表面作为定位基准，可消除基准不重合而引起的误差。在加工空心轴的内孔时，可用轴的两外圆表面作为定位基准。

4.轴类零件加工分析

第一，零件设备的选择。数控车床具有加工精度高、刚性良好，能够加工尺寸精度要求较高的零件，能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿。根据零件的工艺要求，一般可以选择采用步进电动机形式半闭环伺服系统。这类车床设置三爪自定心卡盘，适合车削较长的轴类零件。第二，零件毛坯、材料的分析。①材料的分析。塑性、提供冷切削加工、强度、硬度、机械性能都跟工件的材料有关，所以选择适合的零件毛坯、材料是非常关键的。②毛坯的分析。轴类零件的毛坯有棒料、锻件和铸件三种。铸件：适用于形状复杂的毛坯。锻件：适用与零件强度较高，形状较简单的零件。第三，确定工件的定位与夹具方案。在装夹工件时，应考虑以下几种因素：结构设计要满足精度要求;抵抗切削力由足够的刚度;易于定位和装夹;尽可能采用通用夹具，必须时才设计制造专用夹具;易于切削的清理。

5.切削用量和走刀顺序

第一，机械零件加工的走刀顺序和路线一般为：基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精。第二，切削用量的选择。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是：保证合理的刀具耐用度;保证零件加工精度和表面粗糙度。一是主轴转速的确定。二是进给速度（进给量）的选择。三是背吃刀量确定。切削用量的选择方法：精车时，应着重考虑如何保证加工精度。粗车时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。

6.保证加工精度的方法

采取相应的误差预防或误差补偿等有效的工艺可以控制对零件加工精度的影响。第一，采用合适的切削液。切削液主要包括非水溶性切削液和水溶性切削液。第二，刀具半径的选定。一是刀具较小时不能用较大的切削量加工。二是刀具的半径R比工件转角处半径大时不能加工。

（二）箱体类零件的加工工艺分析

1.箱体类零件的技术要求分析

第一，表面粗糙度。一般箱体零件装配基面表面粗糙度为1.6μm，主要孔表面粗糙度为0.8μm。第二，孔与平面间的位置精度。一般箱体零件主轴孔中心线对装配基面的平行度误差为0.04mm。第三，孔系的技术要求。对孔轴线间的尺寸精度、平行度、垂直度误差等，均应有较高的要求。孔的几何形状误差控制在尺寸公差范围之内。第四，平面的精度要求。

2.箱体类零件的加工工艺过程

箱体零件的典型加工路线为：平面加工-孔系加工-次要面加工。本文的箱体的加工工艺路线如表1所示。

表1 车床主轴箱体零件的加工工艺过程

3.箱体类零件的加工工艺过程分析

第一，箱体加工定位基准的选择。一是粗基准的选择。一般宜选箱体的重要孔的毛坯孔作粗基准。由于铸造时内壁和轴孔是同一个型心浇铸的，因此实际生产中，一般以轴孔为粗基准。二是精基准的选择。精基准的选择一般优先考虑基准重合原则和基准同一原则。第二，主要表面的加工方法选择。一是箱体的主要加工表面有平面和轴承支承孔。二是箱体上公差等级为IT 7级精度的轴承支承孔，一般需要经过3～4次加工。箱体平面的粗加工和半精加工主要采用刨削和铣削，也可采用车削。当孔的加工精度超过IT 6级，还应增加一道精密加工工序。第三，箱体加工顺序的安排。一是先面后孔的原则。由于箱体上的孔分布在平面上，所以先加工平面对孔加工有利。二是先主后次的原则。对于次要孔与主要孔相交的孔系，必须先完成主要孔的精加工，再加工次要孔。三是孔系的数控加工。车床主轴箱体的孔系也可选择在卧式加工中心上加工，因为它减少了装夹次数，提高了生产率。

（三）齿轮零件的加工工艺分析

1.普通精度齿轮加工工艺分析

齿轮加工工艺与加工过程还是比较繁琐的，在加工过程中可以分为若干个加工环节。一般情况下，加工的第一阶段是齿坯最初进入机械加工的阶段，这个阶段虽然处于初加工，但是却很关键。第二阶段是齿形的加工。这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段。加工的第三阶段是热处理阶段。在这个阶段中主要对齿面的淬火处理。加工的最后阶段是齿形的精加工阶段。在这个阶段中首先应对定位基准面进行修整，以修整过的基准面定位进行齿形精加工，可以使定位准确可靠，以达到精加工的目的。

2.齿轮加工工艺过程分析

第一，基准的选择。一般基准的选择可分为：对于空心轴，用两端孔口的斜面定位;带轴齿轮主要采用顶点孔定位;孔径大时则采用锥堵。对带孔齿轮在齿面加工时常采用以下两种定位、夹紧方式。为了减少齿轮加工过程中的定位误差，在加工齿轮时应注意以下几点：一是需要加工的齿轮定位端面与定位孔或外圆应在一次装夹中加工出来;二是需要加工的齿轮在内孔定位时，其配合间隙应近可能减少，以利于精确度的提高;三是需要加工的齿轮、车床应选择基准重合、统一的定位方式。第二，齿轮毛坯零件的加工处理。齿轮零件的加工应注意对其毛坯的加工处理，在这一环节过程中我们要注意以下几点：一是当齿轮毛坯零件以齿顶圆直径作为测量基准时，必须严格控制齿顶圆的尺寸精度。二是保证齿轮毛坯零件定位端面和定位孔或外圆相互的垂直度。三是需要提高齿轮内孔的制造精度，减小与夹具心轴的配合间隙。第三，齿形及齿端加工。齿形加工方案的选择取决齿轮精度等级、设备条件、表面粗糙度、硬度等。齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺等方式。齿端加工必须在淬火之前进行，通常都在滚（插）齿之后，剃齿之前安排齿端加工。

三、机械加工工艺对加工精度的影响

1.热变形对加工精度的影响。有三种热变形会对加工精度产生较大的影响：第一种，刀具热变形对加工精度的影响。降低刀具热变形常会使用以下两个方法：一是在刀具上涂抹剂;二是选用合理的切削参数。第二种，机床热变形对加工精度的影响。所以女要采取相应措施降低因机床热变形对加工精度的影响。第三种，工件热变形对加工精度的影响。

2.受力变形对加工精度的影响。解决这类问题的方法是适当地减小作用在工艺系统上的外力，增加工艺系统的刚度，这样就可适当缓解外力对加工工艺系统的影响。

3.几何精度对加工精度的影响。在对机械零件进行切削加工工艺时，主轴往往会出现回转误差，这种误差会影响零件的加工精度。除此之外，刀具也会出现同样的问题。所以，机床和刀具在使用的过程中要进行定期的检查。

参考文献

[1]刘剑峰.薄壁零件加工工艺研究[J].科技创新与应用， 2012.

[2]陈玉重.关于机械设备维修与检测的研究[J].科技致富向导，2012.

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关键词 机械设计；轴系结构；方案设计与研究

中图分类号 TH122 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2013）89-0094-02

0 引言

轴系结构的设计在机械设计中占据重要地位，轴系结构设计中最主要的是轴的结构设计。轴的主要作用有：对回转零件进行支撑；把运动和动力进行传递。所以整个机器运行的好坏，跟轴系结构设计的优劣存在一定的关系。轴系一旦失效，造成的后果可能会很严重，所以要重视轴系的设计。类似于其他零件的设计，轴的设计主要也包括结构设计和校核计算。而轴的结构设计又是轴设计中的重要内容。

1 轴系的结构设计

在轴系的结构设计时，主要考虑以下几个方面：一是怎样在轴上布置和固定零件；二是载荷的大小、方向以及在轴上的分布情况；三是轴系采取什么样的加工和装配方法。只有综合考虑好以上问题，才能设计好轴系结构。轴结构是否设计得好，主要参考以下几个方面：一是可以很容易的从轴上进行装拆和调整零件；二是轴系之间要准确牢靠；三是轴的制造工艺性要好。所以轴的结构设计没有标准答案，只有更好的答案，所以我们要做的就是找出最合适的方案。轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部尺寸，轴的结构设计需要满足强度、刚度和装配等要求，但也

要追求简单化。下面阐述一下轴的结构设计中需要解决的几个问题。

1.1 零件的装配方案

装配方案，就是要初步确定好按照什么样的顺序和方式来装配轴上各零件，这是轴的结构设计的前提，它决定着轴的基本形式。如图1中的装配方案示例：轴的左边需要装上左端轴承和端盖，在这两个中需要先装上轴承，再装上端盖，不然的话，装上端盖后轴承就装不进去了；同理右边先安装的应该是齿轮、套筒，再安装右端轴承、轴承端盖以及联轴器。拟定好初步的装配方案后，就可以对轴上各轴段粗细进行初步的取值。一般设计时，应该多设计几个方案，将它们进行分析对比后再选择其中最优的一个。

1.2 零件的定位

把零件初步装配在轴上时，零件有可能还会左右上下移动，所以为了限制零件的移动，把其准确的固定在工作位置上，需要对零件进行定位，主要包括轴向定位和径向定位。

1）零件的轴向定位

轴向定位零件主要有：轴肩、圆螺母、套筒、轴端挡圈和轴承端盖。零件采取何种轴向定位方法，主要取决于以下几个方面：一是所受轴向力的大小；二是零件装拆的难易程度；三是零件对轴的强度产生的影响。

2）零件的径向定位

轴向定位零件有键、紧定螺钉、销以及过盈配合等，这些零件可以很好地限制轴上零件与轴之间的相对转动。

1.3 各个轴段直径和长度的确定

当确定好零件的装配方案后，便可以逐步确定各轴段的直径和长度。以轴主要受扭矩的情况为例：第一步，按照轴的受力情况算出轴所受扭矩大小，根据公式（1）算出初步的轴径。第二步，选取第一步得到的直径作为轴段的最小直径。第三步，按轴上各零件的装配方案以及定位所需要满足的要求，将各段轴的直径逐步确定。

有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径；为了装拆方便，在配合轴段前应采用较小的直径；在相配合轴段的压入端应制出合适的锥度，方便零件的装配与拆卸；应尽可能使结构紧凑，同时还要保证零件所需的装配或调整空间。

1.4 提高轴的强度的措施

轴的强度会受到轴上零件的结构及安装布置的影响，需要采取一定的措施来减小这种负面影响，以便提高轴的承载能力和使用寿命以及优化轴的设计。

1）合理布置轴上零件

轴上零件进行布置时，要充分考虑到零件对轴产生的伤害，选择伤害最小的一种方式。比如传动件在布置的时候，如果采用悬臂的方式，轴所受到的伤害非常大，不利于整个轴系结构，正确的做法是应尽量靠近轴承，减小轴的负担。

2）改进轴上零件的结构

不合理的轴上零件的结构会增加轴的负担，需要对其改进以优化轴系结构。如图2中所示起重卷筒的两种安装方式。图a中，因为把卷筒和大齿轮连接在一块了，转矩的传递可以不经过轴而直接经大齿轮传给卷筒，使得卷筒轴只受弯矩而不受扭矩，减轻了卷筒轴的负担；图b中是大齿轮将转矩通过轴传到卷筒，因而卷筒轴既受弯矩又受扭矩。在同

样的载荷F下，图2（a）中轴的直径显然可以比图2（b）中的小。

3）改进轴的结构以减小应力集中

容易产生应力集中的常见地方有：轴肩处；轴与轮毂为过盈配合的边缘处；用键槽铣刀加工的键槽的过渡处。相应的改进措施有：把过渡圆角的半径适当放大以减小轴肩处的应力集中；增加配合直径或者在轮毂和轴上开减载槽；用盘铣刀代替键槽铣刀来加工键槽。

4）改进轴的表面质量

当轴的表面粗糙度比较大时，会降低轴的疲劳强度。应合理减小轴的表面粗糙度，以及选取适当的表面强化处理方法。可以采取的强化方法有：表面渗碳、氰化等化学热处理；表面高频淬火等热处理；碾压、喷丸等强化处理。

2 结论

轴系结构设计的好坏决定着整个设备的运行是否成功可靠。所以我们要重视轴系结构的设计，在掌握一般设计方案的同时，要不断的探索新的、顺应时代的更高效的设计方法，从而优化轴系的结构。

参考文献

[1]杨彩凤.轴系零件结构参数化设计与开发.四川大学，2004.

[2]龚桂乙，潘沛霖，等.机械设计课程设计图册二高等教育出版社，2000.