【正文】 四年的求學(xué)期間，同窗之間的諸多交流和共勉讓我受益非淺，不但開(kāi)闊了視野，而且體會(huì)到了同學(xué)之間的深刻友誼。在他 們 身上我學(xué)到了很多東西，真心地感謝他 們 毫不吝惜地教我。 讓我不得不埋頭于一大堆有關(guān)于 機(jī)械設(shè)計(jì)和有關(guān)軸類(lèi)零件方面的書(shū)籍 ，深入了 軸的加工 原理 及工藝流程 ，加以應(yīng)用，同時(shí)進(jìn)一步地學(xué)習(xí)了 金屬工藝 ，并熟練使用 了 機(jī) 床 ， 讓我 受益匪淺。表面粗糙度可用粗糙度樣板進(jìn)行檢驗(yàn)；要求較高時(shí)則用光學(xué)顯微鏡或輪廓儀檢驗(yàn)。目前應(yīng)用的冷卻與排屑的方法有兩種： 1）內(nèi)冷卻外排屑法 加工時(shí)冷卻液從鉆頭的內(nèi)部輸入，從鉆頭外部排出。但 對(duì)機(jī)床和刀桿的剛度要求較高，機(jī)床的結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜，因此應(yīng)用不很廣泛。這時(shí)如果刀具的回轉(zhuǎn)中心線對(duì)工件的 中心線有偏移或傾 斜。而當(dāng)通孔直徑較大時(shí)，則不宜用倒角錐面代之，一般都采用錐堵或錐堵心軸的頂尖孔作為定位基準(zhǔn)。 在成批生產(chǎn)時(shí)，可在中心孔鉆床上加工。反過(guò)來(lái)，前后錐孔裝上錐堵后的頂尖孔，又為此后的半精加工和精加工外圓準(zhǔn)備了定位基準(zhǔn)；而最后磨錐孔的定位基準(zhǔn)則又是上工序磨好的軸頸表面。另外，在加工錐孔時(shí)不可避免地會(huì)有加工誤差（錐孔的磨削條件比外圓磨削條件差人 加上錐 14 堵本身的誤差等就會(huì)造成外圓表面和內(nèi)錐面的不同軸，故此方案也不宜采用。 （ 一 ）、粗加工階段 1）毛坯處理 毛坯備料、鍛造和正火 2）粗加工 鋸去多余部分，銑端面、鉆中心孔和荒車(chē)外圓等 （ 二 ）、半精加工階段 １）半精加工前熱處理 對(duì)于 45 鋼一般采用調(diào)質(zhì)處理以達(dá)到 220～ 240HBS。有的軸件也選用滾珠軸承鋼如 GCr15 和彈簧鋼如 66Mn 等材料．這些鋼材經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面淬火后，具有極高的耐磨性和耐疲勞性能。 對(duì)于直徑差較大的階梯軸，為了節(jié)約材料和減少機(jī)械加工的勞動(dòng)量，則往往采用鍛件。 （ 二 ）、錐孔的技術(shù)要求 主軸錐孔對(duì)支承軸頸的跳動(dòng)，近軸端允差 ，離軸端 300mm 處允差 12 毫米，錐面的接觸率 ＞ 70％，表面粗糙度 ，硬度要求 HRC48。 （ 圖 3） 蝸桿軸 該軸 φ 20j6， φ 17k5 兩外圓表面為支撐軸頸；錐體部分是裝配離合器的表面；M18 1 處裝配圓螺母來(lái)固定軸承的軸向位置。同時(shí)水冷有利于增加半軸表面的壓應(yīng)力，提高其疲勞強(qiáng)度。同時(shí)應(yīng)指出，從汽車(chē)的整體性能來(lái)看，設(shè)計(jì)半軸時(shí)所采取的安全系數(shù)是比較小的。在上坡或啟動(dòng)時(shí)，扭矩很大，特別在緊急制動(dòng)或行駛在不平坦的道路上，工作條件更為繁重。為減小變形，應(yīng)注意淬火操作方法。 表 1 45鋼正火和調(diào)質(zhì)后的機(jī)械性能 熱 處 理 σ b(MN/㎡ ) σ s(MN/㎡ ) σ 1(MN/㎡ ) 調(diào) 質(zhì) 682 490 338 正 火 600 340 260 四、 主軸的工藝路線 下料→鍛造→正火→粗加工（外圓留余 4~5 ㎜）→調(diào)質(zhì)→半精車(chē)外圓（留余 ~㎜），鉆中心孔，精車(chē)外圓 (留余 ~ ㎜，錐孔留余 ~ ㎜ )，銑鍵槽→局部淬火（錐孔及外錐體）→車(chē)定刀槽，粗磨外圓 (留余 ~ ㎜ )，滾 銑花鍵→花鍵淬火→精磨。因此必須根據(jù)主軸的工作條件和性能要求，選擇用鋼和制定合理的冷熱加工工藝。 二、 軸類(lèi)零件加工的典型工藝路線如下： 毛坯及其熱處理→預(yù)加工→車(chē)削外圓→銑鍵槽等→熱處理→磨削 下面 介紹 以車(chē)床主軸、汽車(chē)半軸、內(nèi)燃機(jī)曲 軸 階梯軸和 CA6140 主軸 等典型零件為例進(jìn)行分析。 五、 以帶有中心孔的錐堵作為定位基準(zhǔn) 在加工空心軸的外圓表面時(shí) ，往往還采用代中心孔的錐堵或錐套心軸作為定位基準(zhǔn)，見(jiàn)圖 2 所示。 第 二節(jié) 軸類(lèi)零件加工的定位基準(zhǔn)和裝夾 一、 以工件的中心孔定位 在軸的加工中，零件各外圓表面，錐孔、螺紋表面的同軸度，端面對(duì)旋轉(zhuǎn)軸線的垂直度是其相互位置精度的主要項(xiàng)目，這些表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般都是軸的中心線，若用兩中心孔定位，符合基準(zhǔn)重合的原則。 ① 粗車(chē) — 半精車(chē) — 精車(chē) 對(duì)于一般常用材料，這是外圓表面加工采用的最主要的工藝路線。預(yù)加工包括校正、切斷和切端面和鉆中心孔。 一、 軸類(lèi)零件的材料 一般軸類(lèi)零件常用 45 鋼，根據(jù)不同的工作條件采用不同的熱處理規(guī)范（如正火、調(diào)質(zhì)、淬火等），以獲得一定的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。 第二節(jié) 主要技術(shù)要求 一、 尺寸精 度 軸頸是軸類(lèi)零件的主要表面，它影響軸的回轉(zhuǎn)精度及工作狀態(tài)。 （三） 實(shí)心軸 —— 軸心有材料。 （三） 傳動(dòng)軸 —— 工作中只傳遞轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩或很小彎矩的軸。 軸類(lèi)零件工藝結(jié)構(gòu)的合理性、材料質(zhì)量的穩(wěn)定性 ,往往影響著整臺(tái)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和使用壽命。對(duì)工件的裝夾都采取一次性裝夾 滿足基準(zhǔn)重合和基準(zhǔn)統(tǒng)一或者互為基準(zhǔn)。 對(duì)它的工藝性能 也有 明顯的提高 和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)形狀，軸的分類(lèi)如下所示 : 一、 軸的分類(lèi) 軸類(lèi)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(lèi)。 （二） 曲軸 —— 軸心線為曲線。 （一） 硬軸 —— 剛性軸。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。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(guò)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。 二、 切斷 當(dāng)采用棒料毛坯 時(shí)，應(yīng)在車(chē)削外圓前按所需長(zhǎng)度切斷。 ④ 粗車(chē) — 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。 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。在裝夾中應(yīng)盡量減少錐堵的安裝此書(shū)，減少重復(fù)安裝誤差。 （ 二 ） 軸承類(lèi)型。 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。調(diào)質(zhì)后硬度后硬度為HB200~230，組織為回火索氏體。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。 金相組織：回火索氏體或回火屈氏體。 三、 半軸的工藝路線 下料→鍛造→正火→機(jī) 械加工→調(diào)質(zhì)→盤(pán)部鉆孔→磨花鍵 （ 一 ） 、熱處理工藝分析 鍛造后正火，硬度為 HB187~241。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。車(chē)退刀槽，倒角 精 車(chē)蝸桿螺紋，留磨削余量 。 （ 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。 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)。高頻淬火處理一般放在半精車(chē)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(chē)螺紋、銑鍵槽等工序，均安排在局部淬火和粗磨之后。 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。 通過(guò)方案的分析比較也可看出，軸類(lèi)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)。 （二） 對(duì)各表面的加工要粗、精分開(kāi)，先粗后精，多次加工，以逐步提高其精度和粗糙度。 （ 四 ）深孔加工 在單件小批生產(chǎn)時(shí)，通常在車(chē)床上用麻花鉆頭進(jìn)行加工。 （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。 2）工件轉(zhuǎn)動(dòng)，刀具作軸向送進(jìn)運(yùn)動(dòng) 。這種加工方法，不需要特殊的設(shè)備和工具。 17 第五章 檢 驗(yàn) 第一節(jié) 加工中的檢驗(yàn) 自動(dòng)測(cè)量裝置，作為輔助裝置安裝在機(jī)床上。 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(cè)量 。 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。 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(lèi)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) 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