【正文】 和使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)踐證明，受交變應(yīng)力的軸類零件、連桿螺栓等結(jié)構(gòu)件，其損環(huán)形式不少是由于疲勞裂紋引起的。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)形狀，軸的分類如下所示 : 一、 軸的分類 軸類零件按其結(jié)構(gòu)形狀的特點(diǎn)，可分為光軸、階梯軸、空心軸和異形軸（包括曲軸、凸輪軸和偏心軸等）四類。 （二） 心軸 —— 工作中承受彎距而不傳遞轉(zhuǎn)矩的軸（固定心軸、轉(zhuǎn)動(dòng)心軸）。 （二） 曲軸 —— 軸心線為曲線。 3 （二） 階梯軸 —— 不同外徑組成有臺(tái)肩的軸。 （一） 硬軸 —— 剛性軸。 六、 功用 為支承傳動(dòng)零 件（齒輪、皮帶輪等）、傳動(dòng)扭矩、承受載荷，以及保證裝在主軸上的工件或刀具具有一定的回轉(zhuǎn)精度。對(duì)幾何形狀精度要求較高時(shí)，可在零件圖上另行規(guī)定其允許的公差。 第三節(jié) 軸類零件的材料和毛坯 合理選用材料和規(guī)定熱處理的技術(shù)要求，對(duì)提 高軸類零件的強(qiáng)度和使用壽命有重要 4 意義，同時(shí)，對(duì)軸的加工過程有極大的影響。精度較高的軸，有時(shí)還用軸承鋼 GCrls 和彈簧鋼 65Mn 等材料，它們通過調(diào)質(zhì)和表面淬火處理后，具有更高耐磨性和耐疲勞性能。 第四節(jié) 軸類零件的預(yù)加工 輪類零件在切削加工之前，應(yīng)對(duì)其毛坯進(jìn)行預(yù)加工。 二、 切斷 當(dāng)采用棒料毛坯 時(shí)，應(yīng)在車削外圓前按所需長度切斷。 5 第 三 章 典型主軸類零件加工工藝分析 第一節(jié) 軸類零件加工的工藝路線 一、 基本加工路線 外圓加工的方法很多，基本加工路線可歸納為四條。 ④ 粗車 — 半精 — 粗磨 — 精磨 — 光整加工 對(duì)于黑色金屬材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路線。 校直 毛坯在制造、運(yùn)輸和保管過程中，常會(huì)發(fā)生彎曲變形，為保證加工 余量的均勻及裝夾可靠，一般冷態(tài)下在各種壓力機(jī)或校值機(jī)上進(jìn)行校值 。 三、 以外圓和中心孔作為定位基準(zhǔn)（一夾一頂） 用兩中心孔定位雖然定心精度高，但剛性差，尤其是加工較重的工件時(shí)不夠 穩(wěn)固，切削用量也不能太大。當(dāng)工件是機(jī)床主軸時(shí)，常以兩支撐軸頸（裝配基準(zhǔn)）為定位基準(zhǔn)，可保證錐孔相對(duì)支撐軸頸的同軸度要求，消除基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。在裝夾中應(yīng)盡量減少錐堵的安裝此書，減少重復(fù)安裝誤差。 一、 軸類零件加工的主要問題 軸類零件加工的主要問題是如何保證各加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和主要表面之間的相互位置精度。 （ 二 ） 軸承類型。 主軸是機(jī)床中主要進(jìn)零件之一，其質(zhì)量好壞直 接影響機(jī)床的精度和壽命。 由此確定熱處理技術(shù)條件如下： （一 ） 整體調(diào)質(zhì)后硬度應(yīng)為 HB200~230，金相組織為回火索氏體； （二） 內(nèi)錐孔和外圓錐面處 硬度為 HRC45~50，表面 3~5 ㎜內(nèi)金相組織為回火屈氏體和少量回火馬氏體； （三） 花鍵部分的硬度為 HRC48~53，金相組同上。表 1 為 45 鋼正火和調(diào)質(zhì)后的機(jī)械性能比較。調(diào)質(zhì)后硬度后硬度為HB200~230，組織為回火索氏體。調(diào)質(zhì)后的變形雖然可以通過校直來修正，但校直時(shí)的附加應(yīng)力對(duì)主軸精加工后的尺寸穩(wěn)定性是不利的。經(jīng)淬火后的內(nèi)錐孔和外圓錐面部分需經(jīng) 260~300℃回火，花鍵部分需經(jīng) 240~260℃回火，以消除淬火應(yīng)力并達(dá)到規(guī)定的硬度值。汽車運(yùn)行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的扭矩，經(jīng)過多級(jí)變速和主動(dòng)器傳遞給半軸，再由半軸傳動(dòng)車輪。 金相組織：回火索氏體或回火屈氏體。 根據(jù)上述技術(shù)條件，選用 40Cr 鋼能滿足要求。 三、 半軸的工藝路線 下料→鍛造→正火→機(jī) 械加工→調(diào)質(zhì)→盤部鉆孔→磨花鍵 （ 一 ） 、熱處理工藝分析 鍛造后正火，硬度為 HB187~241?；鼗鸷笤谒欣鋮s，以防止產(chǎn)生回火脆性。在高速內(nèi)燃機(jī)中曲軸還受到扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的影響，會(huì)造成很 大的應(yīng)力。 第四節(jié) 階梯軸 的加工工藝過程 圖 3 所示為一蝸桿軸，材料選用 40Cr 鋼，表 2 所示為蝸桿軸的加工工藝過程，產(chǎn)批量屬于小批量生產(chǎn)。車退刀槽，倒角 精 車蝸桿螺紋，留磨削余量 。 主軸外圓的圓度要求，對(duì)于一般精度的機(jī)床，其允差通常不超過尺寸公差的 50％，對(duì)于提高精度的機(jī)床，則不超過 25%，對(duì)于高精度的機(jī)床，則應(yīng)在 5～ 10％之間。 （ 五 ）、螺紋的技術(shù)要求 這是用于限制與之配合的壓緊螺母的端面跳動(dòng)量所必須的要求。 二、 CA6140 主軸加工工藝 主軸毛坯的制造方法及熱處理 批量：大批；材料： 45 鋼；毛坯：模鍛件 (一 )材料 在單件小批生產(chǎn)中，軸類零件的毛坯往往使用熱軋棒料。 9Mn2V，這是一種含碳 %左右的錳釩合金工具鋼，淬透性、機(jī)械強(qiáng)度和硬度均比 45 鋼為優(yōu)。 此外，對(duì)于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，多選用 40Cr 等合金結(jié)構(gòu)鋼，這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和高頻淬火后，具有較高的綜合機(jī)械性能，能滿足使用要求。高頻淬火處理一般放在半精車之后，由于主軸只需要局部淬硬，故精度有一定要求而不需淬硬部分的加工，如車螺紋、銑鍵槽等工序，均安排在局部淬火和粗磨之后。主軸加工基本上劃分為下列三個(gè)階段。 3）精加工 精磨外圓和內(nèi)外錐面以保證主軸最重要表面的精度。 第二方案：在精加工外圓表面時(shí)，還要再插上錐堵，這樣會(huì)破壞錐孔精度。 通過方案的分析比較也可看出，軸類零件各表面先后加工順序，在很大程度上與定位基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換有關(guān)。這是為粗車和半精車外圓準(zhǔn)備定位基準(zhǔn)；半精車外圓又為深孔加工準(zhǔn)備了定位基準(zhǔn)；半精車外圓也為前后的錐孔加工準(zhǔn)備了定位基準(zhǔn)。 （二） 對(duì)各表面的加工要粗、精分開，先粗后精，多次加工，以逐步提高其精度和粗糙度。 七、 大批生產(chǎn)和小批生產(chǎn)工藝過程的比較 （ 一 ）定位基準(zhǔn)的選擇 表 3 不同生產(chǎn)類型下主軸加工定位基準(zhǔn)的選擇 工 序 名 稱 定 位 基 準(zhǔn) 面 大 批 生 產(chǎn) 小 批 生 產(chǎn) 加 工頂尖孔 毛坯外圓 劃 線 粗車外圓 頂尖孔 頂尖孔 鉆深孔 粗車后的支承軸頸 夾一端，托另一端 15 半精車和精車 兩端錐堵的頂尖孔 夾一端，頂另一端 粗、精磨外錐 兩端錐堵的頂尖孔 兩端錐堵的頂尖孔 粗、精磨外國 兩端錐堵的頂尖孔 兩端錐堵的頂尖孔 粗、精磨難孔 兩支承軸頸外表面或靠近兩支承軸頸的外圓表面 夾小端，托大端 （ 二 ）軸端兩頂尖孔的加工 在單件小批生產(chǎn)時(shí)，多在車床或鉆床上通過劃線找正加工。 （ 四 ）深孔加工 在單件小批生產(chǎn)時(shí)，通常在車床上用麻花鉆頭進(jìn)行加工。 八、 主軸加工中的幾個(gè)工藝問題 （一） 錐堵和錐堵心軸的使用 對(duì)于空心的軸類零件，若通孔直徑較小的軸，可直接在孔口倒出寬度不大于 2mm的 60 度錐面，代替中心孔。 （二） 頂尖孔的研磨 因熱處理、切削力、重力等的影響，常常會(huì)損壞頂尖孔的精度，因此在熱處理工序之后和磨削加工之前，對(duì)頂尖孔要進(jìn)行研磨，以消除誤差。 加工方式 加工深孔時(shí)，工件和刀具的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式有三種： 1）工件不動(dòng)，刀具轉(zhuǎn)動(dòng)并送進(jìn) 。 2）工件轉(zhuǎn)動(dòng)，刀具作軸向送進(jìn)運(yùn)動(dòng) 。 由于工件與刀具的回轉(zhuǎn)方向相反，所以相對(duì)切削速度大，生產(chǎn)率高，加工出來的孔的精度也較高。這種加工方法，不需要特殊的設(shè)備和工具。這些刀具的冷卻和切屑的排出，很大程度上決定于刀具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和 冷卻液的輸入方法。 17 第五章 檢 驗(yàn) 第一節(jié) 加工中的檢驗(yàn) 自動(dòng)測量裝置，作為輔助裝置安裝在機(jī)床上。 第二節(jié) 加工后的檢驗(yàn) 單件小批生產(chǎn)中，尺寸精度一般用外徑千分尺檢驗(yàn)；大批大量生產(chǎn)時(shí)，常采用光滑極限量規(guī)檢驗(yàn)，長度大而精度高的工件可用比較儀檢驗(yàn)。 主軸相互位置精度檢驗(yàn)一般以軸兩端頂尖孔或工藝錐堵上的頂尖孔為定位基準(zhǔn)，在兩支軸頸上方分別用千分表測量 。 設(shè)計(jì)中遇到了許多問題， 對(duì)熱處理的工藝流程 ， 零件的設(shè)計(jì)工藝 ， 檢驗(yàn)中 意外結(jié)果的出現(xiàn) 的誤差。 19 謝辭 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利完成 ,我要感謝我們的指導(dǎo)老師張建平 老師。在此，忠心 的感謝畢業(yè)設(shè)計(jì)的同組同學(xué)這幾個(gè)月來陪伴我一起度過，感激 所有幫助過我的同學(xué)在我遇到困難時(shí)給我的鼓勵(lì)和幫助，用 學(xué)以致用的治學(xué)態(tài)度，孜孜不倦地科研精神給我很大的啟迪。 最后，謹(jǐn)向百忙之中審閱論文 和參加答辯的每一位老師表示由衷的謝意！ 20 參考文獻(xiàn) ［ 1］ 邱宣懷 .機(jī)械設(shè)計(jì) [M].北京 :高等教育出版社 ,1997.. ［ 2］ 范文慧 譚建榮 .基于圖形單元技術(shù)的軸類零件的設(shè)計(jì) [J].機(jī)械設(shè)計(jì) 2020 ［ 3］ 西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室．機(jī)械原理［ M］ .北京：高等教育出版社，１９８７ ［ 4］ 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)．機(jī)械設(shè)計(jì)冊(cè) [M]．北京：接寫工業(yè)出版社 2020 ［ 5］ 戴娟 ,夏尊鳳 ,汪大鵬 .軸類零件的失效分析 [J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新 ,17(3) ［ 6］ 陳國偉 軸類零 件剛度的的設(shè)計(jì) 1995(8 ［ 7］ 晁明舉 .金屬材料表面激光淬火和激光熔覆若干關(guān)鍵技術(shù)研究 [D],鄭州大學(xué)博士學(xué)位論文 ,20202001