軸類零件的精度及檢測-互換性三級項目-燕山大學(xué)

1、.wd.wd.wd.?互換性與測量技術(shù)?三級工程報告題目：軸類零件的精度與檢測班 級： 機制3班 姓 名： 紅塵客 指導(dǎo)教師： 邵教師 提交時間： 2016年4月12日 摘要本報告主要研究軸類零件的尺寸精度設(shè)計方法和原那么，以及檢測的要素確實定，并通過研究和計算完成實際軸的設(shè)計和標(biāo)注工作。首先介紹了軸類零件的構(gòu)造特征，軸類零件的加工方法，以及各加工方法所能到達的精度等 基本內(nèi)容，接著就尺寸公差的選用、幾何公差的選用、基準(zhǔn)制和外表粗糙度的選用做了簡要的說明。結(jié)尾總結(jié)了我的工作，并完成了零件圖的尺寸標(biāo)注。目錄 TOC o 1-3 u 0前言 PAGEREF _Toc406162840 h 11軸類

2、零件的構(gòu)造特點及加工方法 PAGEREF _Toc406162841 h 11.1構(gòu)造特點 PAGEREF _Toc406162842 h 11.2加工方法 PAGEREF _Toc406162843 h 12軸類零件的誤差種類 PAGEREF _Toc406162844 h 13軸類零件的尺寸公差選用 PAGEREF _Toc406162845 h 13.1基準(zhǔn)制的選用 PAGEREF _Toc406162846 h 13.1.1 基孔制的選用 PAGEREF _Toc406162847 h 13.1.2 下述情況下必須選用基軸制 PAGEREF _Toc406162848 h 13.1.3

3、 非基準(zhǔn)制的選用 PAGEREF _Toc406162849 h 23.2精度等級的選用 PAGEREF _Toc406162850 h 23.2.1 選擇依據(jù) PAGEREF _Toc406162851 h 23.2.2選擇公差等級的原那么 PAGEREF _Toc406162852 h 23.2.3選擇公差等級的方法 PAGEREF _Toc406162853 h 23.3配合種類和配合的選用 PAGEREF _Toc406162854 h 33.3.1配合種類和特征 PAGEREF _Toc406162855 h 33.3.2配合的選用 PAGEREF _Toc406162856 h 4

4、4.軸類零件的幾何公差選用 PAGEREF _Toc406162857 h 44.1 公差工程的選用 PAGEREF _Toc406162858 h 44.2 公差等級的選用 PAGEREF _Toc406162859 h 54.2.1 選擇原那么 PAGEREF _Toc406162860 h 54.2.2 選用方法 PAGEREF _Toc406162861 h 54.3基準(zhǔn)確實定 PAGEREF _Toc406162862 h 54.3.1基準(zhǔn)的選用原那么 PAGEREF _Toc406162863 h 65.軸類零件的外表粗糙度選擇 PAGEREF _Toc406162864 h 65

5、.1評定參數(shù) PAGEREF _Toc406162865 h 65.2評定值 PAGEREF _Toc406162866 h 65.2.1 一般選擇原那么 PAGEREF _Toc406162867 h 75.2.2 選用方法 PAGEREF _Toc406162868 h 7結(jié)論 PAGEREF _Toc406162869 h 8參考文獻 PAGEREF _Toc406162870 h 9前言軸是機器的常見零件，軸的精度直接影響機器的運轉(zhuǎn)精度和使用壽命。軸主要是用來支撐其他零件，傳遞轉(zhuǎn)矩和運動；是確保產(chǎn)品互換性、質(zhì)量、性能的重要零部件。軸的設(shè)計主要包括尺寸、公差等級與配合、形位公差等級工程及

6、等級，外表粗糙度參數(shù)值等。本報告介紹了軸類零件的設(shè)計要求和設(shè)計方法，并做了實際設(shè)計例子，末尾附上設(shè)計的零件圖。軸類零件的構(gòu)造特點及加工方法構(gòu)造特點軸類零件是旋轉(zhuǎn)零件，由圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔及相應(yīng)的端面等組成要素。根據(jù)功用和構(gòu)造形狀的不同，軸分為光軸、空心軸、半軸、階梯軸、花鍵軸、偏心軸、曲軸、凸輪軸等，最常用的是階梯軸。軸的使用要求包括可動性、固定性、可拆性。加工方法軸常見的加工方法有：鑄造、鍛造、軋制、滾壓、車、鏜、刨、焊、等。軸類零件的誤差種類誤差種類有：尺寸誤差，包括直線尺寸中心距誤差及角誤差等；形狀誤差和位置誤差，由加工過程中的載荷及變形，熱變形、震動、磨損等引起的；外表微觀幾何形狀誤

7、差，由塑性變形、撕裂、機床振動、摩擦等因素引起的。軸類零件的尺寸公差選用基準(zhǔn)制的選用3.1.1基孔制的選用基孔制的選用由于孔的公差帶位置一定，軸公差帶位置不同，所以孔的極限尺寸類型少，軸的極限尺寸類型多。孔的尺寸類型少，昂貴的定尺寸孔用刀具特別是拉刀和塞規(guī)可以減少，軸的尺寸類型多，但不會引起刀具費用的相應(yīng)增加，因為車刀、砂輪對不同尺寸的軸是同樣適用的。假設(shè)選用基軸制，由于軸的公差帶位置一定，孔公差帶位置不同，那么孔的尺寸類型多，需要多種規(guī)格不同的制造工具，從而使工具費用及成本提高。3.1.2 下述情況下必須選用基軸制1.使用不再加工的冷拔棒料做軸時，冷拔棒料即冷拉圓型材，精度等級可以到達IT7

8、-IT9，對于某些光滑軸來說，已經(jīng)滿足要求，不必進展任何加工，只要按照使用要求選擇不同的孔公差帶來加工孔，就能得到不同性質(zhì)的配合，這種情況下采用基軸制在技術(shù)上和經(jīng)濟上都是合理的。2.同一軸上有多種不同性質(zhì)的配合要求時，例如發(fā)動機的活塞連桿組件，要求活塞桿與連桿小頭襯套孔之間有相對運動，采用間隙配合；要求活塞銷與活塞上的銷座孔之間相對靜止但又不宜太緊，采用過渡配合。如果采用基孔制配合，活塞銷應(yīng)制成兩頭粗中間細(xì)的階梯形，這樣就給裝配帶來了困難。3.以標(biāo)準(zhǔn)件為基準(zhǔn)件來確定其基準(zhǔn)制，標(biāo)準(zhǔn)件即標(biāo)準(zhǔn)零件或部件，如平鍵和滾動軸承等，其一般由專業(yè)工廠制造供各行業(yè)使用，因此與標(biāo)準(zhǔn)件相配合的孔或者軸，基準(zhǔn)制不可自

9、由選擇，應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)件為基準(zhǔn)件，來確定基準(zhǔn)制，例如，軸承內(nèi)圈不能與軸配合應(yīng)選用基孔制，軸承外圈與機座孔。3.1.3 非基準(zhǔn)制的選用某些特殊場合可用任一孔或軸公差帶組成非基準(zhǔn)值配合。例如軸承端蓋與外殼孔、隔套與軸的配合，即是采用H和h意外的任一孔、軸公差帶的配合。精度等級的選用3.2.1選擇依據(jù)選擇公差等級的依據(jù)主要是根據(jù)使用性能對尺寸精度及配合一致性要求的上下確定。3.2.2選擇公差等級的原那么在滿足使用要求的前提下盡量選擇用較低的公差等級，在 基本尺寸一樣的條件下，公差值越小，生產(chǎn)成本越高。當(dāng)公差等級很高時，需使用精細(xì)的機床、夾具、刀具和量具，經(jīng)過多道工序加工，因而只要尺寸精度略有提高，生產(chǎn)成本

10、將急劇增加；與此同時，由于加工和檢驗困難，還會使廢品率增大。應(yīng)盡量遵守標(biāo)準(zhǔn)推薦和孔和軸公差的等級組合規(guī)定，例如，由于高等級的孔比軸難以加工，為使配合的孔和軸工藝等價，兩者公差之間的關(guān)系，標(biāo)準(zhǔn)推薦如下： 基本尺寸至500mm的配合，當(dāng)孔的公差等級高于IT8時，孔公差應(yīng)比軸公差低一級；當(dāng)孔的公差等級等于IT8時，孔公差比軸公差低一級或者同級；當(dāng)空的公差等級低于IT8時，孔與軸同級。 基本尺寸大于500mm時，推薦孔與軸均采用同級配合。在某些特殊的場合，如儀表行業(yè)的公差等級，甚至有孔比軸高1級或2級的例子；對于采用任一孔、軸公差帶組成的配合，孔和軸的公差等級也不受此規(guī)定的限制。3.2.3選擇公差等級

11、的方法計算查表法：當(dāng)配合的極限間隙或極限過盈時，可先計算出配合公差，然后根據(jù)配合公差用查表的方法確定孔和軸的公差等級類比法：是生產(chǎn)實際中常用的方法，它又稱為對照法。所謂類比法，就是參考從社會實踐種總結(jié)出來的經(jīng)歷資料，進展比照來選擇公差等級。要考慮以下幾點：考慮零件的功用和工作條件，確定主次配合外表：對一般機械而言，主要配合外表的孔選IT6-IT8，軸選IT5-IT7;次要配合面，孔和軸選IT9-IT12;非配合外表，孔和軸一般選擇IT12以下?？紤]配合性質(zhì)：對過盈、過渡配合的公差等級不能太低推薦孔小于等于IT8，軸小于等于IT9。對間隙配合，公差等級可高也可低；但間隙小時孔軸公差等級應(yīng)較高，間

12、隙大的那么應(yīng)低些，例如，選用H6/g5和H11/a11是可以的，而選用H11/g11和H6/a5那么不妥?？紤]配合件的精度：與滾動軸承、齒輪等配合的零件的公差等級，直承受軸承和齒輪精度的影響，應(yīng)按軸承和齒輪的精度等級來確定相配零件的公差等級。配合種類和配合的選用選擇配合的實質(zhì)是：在保證機械正常工作的前提下，確定結(jié)合件的配合性質(zhì)及配合質(zhì)量。即確定配合件的間隙、過盈值及其允許的變動量。所選定的配合是否適宜，將對機械的使用性能和裝配的難易程度，產(chǎn)生直接的影響。選擇配合的任務(wù)：對基孔制，確定軸公差帶的位置；對基軸制，確定孔公差帶的位置；對必須選用這兩種基準(zhǔn)制以外的配合，還要選擇非基準(zhǔn)軸或非基準(zhǔn)孔的 基

13、本偏差代號。 3.3.1配合種類和特征1 間隙配合：由a-h或A-H11種 基本偏差與基準(zhǔn)孔或基準(zhǔn)軸形成。各種間隙配合的特征是：a(A)形成的配合間隙最大，其后間隙依次減小，hH形成的配合最小間隙等于零。間隙用于儲存潤滑油，形成一層油膜，保證液體摩擦，還用來補償溫升引起的變形、安裝誤差及彈性變形等引起的誤差。一是廣泛地用于相配件需做相對運動的結(jié)合；二是加鍵、銷等緊固件后，用于易于拆卸并能承受一定轉(zhuǎn)矩的結(jié)合。 2過渡配合：一般由js-n(JS-N)5種 基本偏差與基準(zhǔn)孔或基準(zhǔn)軸形成。 特征是裝配時可能產(chǎn)生間隙，也可能產(chǎn)生過盈，并且間隙與過盈量都比較小。由于間隙較小，與間隙配合相比，雖不適于活動結(jié)

14、合，但能保證孔與軸準(zhǔn)確地同心；由于過盈量較小，與過盈配合相比，雖然加緊固件才適用于傳遞載荷，但裝拆比較方便。因此，過渡配合常用在相配件同軸度要求較高，且需要拆卸的可能結(jié)合。 考慮以下三方面：一是所受載荷的大小及類型，負(fù)載越大或受沖擊載荷，應(yīng)選平均過盈大的過渡配合；二是同軸度要求，當(dāng)結(jié)合件的同軸精度要求高時，應(yīng)選平均過盈較大的過渡配合；三是拆卸情況，當(dāng)機械調(diào)整、維修時，需經(jīng)常拆卸的結(jié)合，應(yīng)選具有平均間隙的過渡配合。3過盈配合 ：一般由pzcPZC12種 基本偏差與基準(zhǔn)孔或基準(zhǔn)軸形成。其特征是具有過盈個別情況最小過盈為零。其中pP形成的過盈量最小，此后依次增大。由于過盈的作用，是裝配后孔的尺寸被脹

15、大，而軸的尺寸被壓小，假設(shè)兩者的變形未超過材料的彈性極限，那么在結(jié)合面上產(chǎn)生一定的正壓力和摩擦力，即產(chǎn)生一定的緊固能力，利用這種緊固力，就可傳遞轉(zhuǎn)矩和固定零件。具體選用某種過盈配合時，假設(shè)不附加緊固件，其選擇原那么是：最小過盈應(yīng)保證傳遞所需的最大負(fù)荷包括轉(zhuǎn)矩和軸向力，同時最大過盈應(yīng)不使相配件的材料應(yīng)力過大而產(chǎn)生破壞或塑性變形。當(dāng)這兩項要求不易同時滿足時，那么要采用加緊固件或用分組裝配法來解決。選擇過盈 基本偏差的依據(jù)是最小過盈。 3.3.2配合的選用計算法：按照一定的理論公式，計算所需的間隙或過盈，然后按照計算結(jié)果確定配合；實驗法：通過實驗確定配合；類比法：參照同類型機器或機構(gòu)中經(jīng)生產(chǎn)實踐考驗

16、的已用配合，考慮新設(shè)計對象的具體要求、不同條件和影響因素，來確定配合；具體思路和步驟如下：1分析比照：首先分析結(jié)合件的構(gòu)造、材料、工藝、工作條件和使用要求，并以一些類同的、經(jīng)過實踐驗證認(rèn)為是行之有效的典型零件的配合進展比較，確定孔與軸的配合類別。2從配合類別入手：根據(jù)使用要求，孔軸配合件有可動性、固定性和可拆性三種結(jié)合方式，相對應(yīng)有間隙配合、過盈配合和過渡配合。3根據(jù)工件條件確定松緊：配合類別確定后，當(dāng)待定的配合部位于供類比的配合不為在工作條件上有一定的差異時，應(yīng)對配合的松緊程度作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。對間隙配合，應(yīng)考慮運動特性、運動條件、運動精度以及工作時的溫度影響等；對過應(yīng)配合，應(yīng)考慮負(fù)荷的大小、負(fù)

17、荷的特性、所用材料的許用應(yīng)力、裝配條件、裝配變形以及溫度影響等；對過渡配合，還應(yīng)考慮同軸度精度和對拆裝的要求等。4對照配合特征確定 基本偏差：當(dāng)基準(zhǔn)制確定后，那么基準(zhǔn)件的公差帶位置也隨之確定。因此，選擇配合性質(zhì)，實質(zhì)上是確定非基準(zhǔn)件的 基本偏差。4.軸類零件的幾何公差選用幾何公差的選用是零件精度設(shè)計的一個重要組成局部，選用是否得當(dāng)，直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量、使用性能和加工的經(jīng)濟性。應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的功能要求、構(gòu)造特點等，綜合多方面的因素正確選用幾何公差工程、基準(zhǔn)、公差值。4.1 公差工程的選用幾何公差工程的具體選用，可綜合考慮以下幾個方面。1零件的幾何特征 零件在加工后，總會產(chǎn)生由自身幾何特征決定的一些幾

18、何誤差。例如，圓柱形零件會有圓柱度誤差，圓錐類零件會有圓度誤差和素線直線度誤差，平面類零件會有平面度誤差，凸輪類零件會有輪廓度誤差，階梯孔、軸會有同軸度誤差，槽類零件會有對稱度誤差，孔組類件會有位置度誤差等。2零件的使用要求 在確定幾何公差工程時，應(yīng)分析幾何誤差對零件使用性能的影響，只有對零件使用性能有顯著影響的誤差工程，才規(guī)定幾何公差。例如，齒輪箱上各軸承孔的軸線平行度誤差，會影響齒輪的解出精度和齒側(cè)間隙的均勻性，因此應(yīng)規(guī)定平行度公差。設(shè)計中應(yīng)盡量減少在圖樣上標(biāo)注的幾何公差工程，對一些由一般機械加工能控制的幾何公差工程，在圖樣上那么不必標(biāo)出幾何公差值，由幾何公差未注公差控制。3測量的方便性

19、階梯軸會產(chǎn)生同軸度公差，可用跳動公差來代替同軸度公差。這樣，檢測就方便多了。對于長度與直徑之比大的圓柱形零件，從綜合檢測形狀誤差的角度考慮，應(yīng)標(biāo)注圓柱度公差，但目前圓柱度誤差難以檢測，故為測量方便，可分別用圓度和直線度或圓度和素線平行度等工程代替。4幾何公差的控制功能 圓柱度公差可以控制該要素的圓度誤差，定向公差可以控制與其有關(guān)的形狀誤差、定向誤差，定位公差可以控制與其有關(guān)的定向誤差和形狀誤差。因此，對同一被測要素規(guī)定了圓柱度公差，一般就不再規(guī)定圓度公差；規(guī)定了定向公差，通常就不再規(guī)定與其有關(guān)的形狀公差了。4.2 公差等級的選用在GB/T 1184-1996中，除線輪廓度和面輪廓度沒有規(guī)定公差

20、值外，其余10個工程均選用了公差等級，并規(guī)定有公差值，位置度公差規(guī)定了數(shù)系。4.2.1 選擇原那么在選擇幾何公差值時，總的原那么是在滿足零件使用要求的前提下，盡量選用較低的形位公差等級，以降低生產(chǎn)成本。同時，應(yīng)兼顧以下幾點：1尺寸公差、幾何公差和外表粗糙度之間雖沒有一個確定的比例關(guān)系，但一般情況下應(yīng)注意它們之間的協(xié)調(diào)，即T_尺寸T_位置T_形狀Ra。2對于構(gòu)造復(fù)雜，剛性較差或不易加工與測量的零件如細(xì)長軸和孔，距離較大的孔，要考慮除主參數(shù)外其他參數(shù)的影響，可降低幾何公差的等級12級。3與某些標(biāo)準(zhǔn)件相結(jié)合時，零件上選定的幾何公差數(shù)值應(yīng)符合有關(guān)的規(guī)定。例如，在選定與滾動軸承想配合的軸及外殼孔的行為公

21、差是，除了遵守幾何公差國家標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)遵守滾動軸承公差標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。4.2.2 選用方法通常采用類比法，即將所設(shè)計的零件與類似零件進展比較，通過分析確定幾何公差值。另外，根據(jù)經(jīng)歷，對圓柱體結(jié)合件的尺寸公差假設(shè)選定為IT6、IT7、IT8時，其幾何公差值可考慮也用相應(yīng)的6、7、8級。通常情況下，考慮實際加工，其幾何公差值可大致確定為：t_形位=(0.250.5)T_尺寸根據(jù)算得值，再采用與其接近的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。對某些位置公差，可用尺寸鏈分析計算。對于用螺栓和螺釘連接的兩個或兩個以上的零件，可用以下方法計算：用螺栓聯(lián)接時，被聯(lián)接件上的孔均為通孔，其孔徑大于螺栓的直徑，位置度的公差為：t=X_min用螺釘

22、聯(lián)接時，被聯(lián)接件中有一個孔是螺孔，而其余零件上的孔均為通孔，且孔徑大于螺釘?shù)闹睆?，位置度的公差值為：t=0.5X_min4.3基準(zhǔn)確實定4.3.1基準(zhǔn)的選用原那么在確定位置公差是必須給出基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)選擇是否得當(dāng)，在很大程度上影響零件的質(zhì)量和加工成本。具體選擇是，主要考慮零件的設(shè)計要求，應(yīng)注意以下幾點。1在保證使用要求的前提下，應(yīng)力求使設(shè)計、加工和檢測的基準(zhǔn)三者統(tǒng)一，以免出現(xiàn)由于基準(zhǔn)變換引起的誤差。另外，也應(yīng)防止過多地規(guī)定基準(zhǔn)而增加測量中的累積誤差。2便于加工和檢測 為了簡化工夾量具的設(shè)計與制造并使檢測方便，在同一零件上的各項位置公差應(yīng)盡量采用統(tǒng)一基準(zhǔn)。3任選基準(zhǔn) 對某些外表形狀完全對稱的零件，為

23、保證零件在裝配時無論正反、上下顛倒均能互換，那么可任選基準(zhǔn)。對任選基準(zhǔn)，檢測時一般要進展兩次，以其中較大者作為判定合格與否的依據(jù)。與指定基準(zhǔn)相比較要求較嚴(yán)，故一般不宜輕易采用。4多基準(zhǔn)的順序 其安排應(yīng)按零件的功能要求來確定。設(shè)計時通常選擇對被測要素的使用性能要求影響最大或定位最穩(wěn)的平面作為第一基準(zhǔn)，影響次之或窄而長的平面作為第二基準(zhǔn)，影響最小的平面作為第三基準(zhǔn)，切不可在公差框格中任意填寫。5.軸類零件的外表粗糙度選擇5.1評定參數(shù)在外表粗糙度的六個評定參數(shù)中，Ra、Rz、Ry三個高度參數(shù)為 基本參數(shù)Sm、S、tp為三個附加參數(shù)。這些參數(shù)分別從不同角度反映了零件的外表形貌特征，但都存在著不同程度

24、的不完整性。因此，在具體選用時要根據(jù)零件的功能要求、材料性能、構(gòu)造特點以及測量的條件等情況適當(dāng)用一個或幾個作為評定參數(shù)。 1如果外表沒有特殊要求時，一般僅選用高度參數(shù)。在高度特性參數(shù)常用的參數(shù)值范圍內(nèi)Ra為0.0256.3m、Rz為0.125m，推薦優(yōu)先選用Ra值，因為Ra能較充分地反響零件外表輪廓的特征。但以下情況不宜選用Ra。 a. 當(dāng)外表過于粗糙Ra6.3m或太光滑Ra0.025m時，可選用Rz，因為此范圍便于選擇用于測量Rz的儀器進展測量。 b. 當(dāng)零件材料較軟時，不能選用Ra，因為Ra值一般采用觸針測量，如果用于軟材料的測量，不僅會劃傷零件外表，而且測得結(jié)果也不準(zhǔn)確。 c. 如果測量面積很小，如頂尖，刀具的刃部以及儀表小元件的外表，在取樣長度內(nèi)，輪廓的峰或谷少于五個時，Rz也難于進展測量，這是可以選用Ry值。 2當(dāng)外表有特殊功能要求時，為了保證功能要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量，這是可以同時選用幾個參數(shù)綜合控制外表質(zhì)量。 a. 當(dāng)外表要求耐磨時，可以選用Ra、