互换性(公差)三级项目

《互换性与测量技术》三级项目报告

题目：轴类零件的精度设计

班级：机械装备（一）班

姓名：徐经纬姚培锋丁涛石天磊指导教师：邵晓荣

提交时间：2015、11、20

摘要

在机械行业中，轴类零件的精度对传动的平稳性，轴的寿命等很多方面有重要作用，为此需对其精度进行分析与检测。对轴类零件的结构特点及加工方法进行分析，根据其使用范畴，确定加工方法以及所能达到的精度等级，通过轴类零件的互换性，分析并确定轴和键、键槽所需要的尺寸公差、几何公差。不同的加工方法对应不同的粗糙度等级，加工零件时根据粗糙度需要选取不同的加工方法，确定轴、键、键槽各部分的粗糙度。用相应仪器对加工出来的轴类零件进行检测，选取允许范围内的零件进行装配。为了加深我们对轴类零件的误差分析、加工方法及其精度的理解，灵活运用零件的尺寸公差、几何公差和表面粗糙度，熟练掌握轴类零件图的标注。本项目中我们运用了互换性中误差、公差、偏差、表面粗糙度、尺寸标注等互换性理论知识，还包括机械设计中轴的长度、直径的选取及机械制造工艺中轴类零件的加工方案等知识方法。

关键字：尺寸公差几何公差粗糙度

目录

1 前言 1

2 轴类零件的结构特点、选材及加工方法 2 2.1 轴类零件的结构特点 2 2.2 轴类零件的材料选择 2

2.3 轴类零件加工工艺及能达到的精度等级 2

3 轴类零件的尺寸公差选用 3 3.1 基准制

4 3.1.1 基孔制 4 3.1.2 基轴制 4 3.1.3 非基准制应用的场合 4 3.2 精度等级 4 3.3 配合种类

5 3.3.1 间隙配合 5 3.3.2 过度配合 5 3.3.3 过盈配合 5

3.4 配合选用 5

4 轴类零件的形位公差选用

5 4.1 几何公差 5 4.2 位置公差

6 4.3 公差等级 6

4.4 基准 6

5 轴类零件的表面粗糙度选择

6 5.1 评点参数的选择 6

5.2 评定参数值的选择 6

6 最终结论

7 6.1 尺寸公差选用 7 6.2 形位公差选用 7

6 .3 表面粗糙度选用 8

7 感想与体会 9

8 参考文献 9

1 前言

随着现代生产技术、管理技术的进步和生产力的发展，产品的复杂程度及其质量要求日益提高。为适应这种社会化大生产的需要，提高生产效率，降低成本，保证产品质量，必须按照专业化协作的原则进行生产。在这种大背景下，机械设计人员需要在精度设计方面力求优化，所以《互换性与测量技术基础》课程的学习日益重要。

互换性与测量技术将测量、标准化与计量学等有关部分有机结合在一起，主要包含几何量公差选用和误差检验两方面的内容，与机械设计、机械制造及其质量控制密切相关。该课程结合生产中常用的典型零部件，如滚动轴承、键和花键、螺纹和齿轮，着重介绍了尺寸公差、形状和位置公差、表面粗糙度。在现代化的机械生产中只要运用正确的技术测量方法，将几何量的误差控制在一定的范围内，就能实现互换性。互换性原则是组织现代化生产极为重要的技术经济原则，机械加工现代化生产的发展，专业化、协作化、生产模式的不断扩大，互换性原则的应用范围也越来越大。

2 轴类零件的结构特点、选材及加工方法

2.1 轴类零件的结构特点

轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般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。根据结构形状的不同，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。

2.2 轴类零件的材料选择

轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（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，它价格便宜经过调质（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。

精密机床的主轴（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，不仅能获得很高的表面硬度，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，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。

2.3 轴类零件加工工艺及能达到的精度等级

传动轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。故车削后还需磨削。粗车后精度能达到IT12-IT11，表面粗糙度达到Ra25-Ra12.5；半精车后精度能达到IT10-IT9，表面粗糙度达到Ra6.3-Ra3.2；精车后精度能达到IT8-IT6，表面粗糙度达到Ra1.6-Ra0.8淬火粗磨后精度能达到IT8-IT7，表面粗糙度达到Ra0.8-Ra0.4，精度等级和精车相同；粗磨后精度能达到IT6-IT5，表面粗糙度达到Ra0.4-Ra0.2。若需要更高的精度则可以采用研磨等。

轴类零件的主要表面是各个轴颈的外圆表面，空心轴的内孔精度一般要求不高，而精密主轴上的螺纹、花键、键槽等次要表面的精度要求也比较高。因此，轴类零件的加工工艺路线主要是考虑外圆的加工顺序，并将次要表面的加工合理地穿插其中。下面是生产中常用的不同精度、不同材料轴类零件的加工工艺路线：

(1)一般渗碳钢的轴类零件加工工艺路线：备料-锻造-正火-打顶尖孔-粗车-半精车、精车-渗碳（或碳氮共渗）-淬火、低温回火-粗磨-次要表面加工-精磨。

(2)一般精度调质钢的轴类零件加工工艺路线：备料-锻造-正火（退火）-打顶尖孔-粗车-调质-半精车、精车-表面淬火、回火-粗磨-次要表面加工-精磨。

(3)精密氮化钢轴类零件的加工工艺路线：备料-锻造-正火（退火）-打顶尖孔-粗车-捌质-半精车、精车-低温时效-粗磨-氮化处理-次要表面加工-精磨-光磨。

整体淬火轴类零件的加工工艺路线：备料-锻造-正火（退火）-打顶尖孔-粗车-调质-半精车，精车-次要表面加工-整体淬火-粗磨-低温时效-精磨。