互换性三级项目报告3.docx

互换性三级项目报告3.docx

《互换性三级项目报告3.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《互换性三级项目报告3.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

互换性三级项目报告3

《互换性与测量技术》三级项目报告

题目：

轴类零件的精度与检测

班级：

机设2班

姓名：

李浩杰杜伟达查向云

指导教师：

邵晓荣

提交时间：

2014年12月14日

1、摘要-2-

2、前言-3-

3、轴类零件结构特点、材料选择及加工技术要求-3-

3.1轴类零件结构特点-4-

3.2轴类零件材料选择-4-

3.3轴类零件加工技术要求-5-

3.4加工方法及其公差等级-6-

4、轴类零件的精度等级、配合、尺寸公差选用-7-

4.1精度等级-7-

4.1.1公差等级的选择依据-7-

4.1.2选择公差等级的原则-7-

4.2配合种类和配合选用-8-

4.3基准制的选用-9-

4.3.1基孔配合制的选择-9-

4.3.2基轴配合制的应用场合-9-

4.3.3非基准制应用的场合-9-

5、轴类零件的形位公差选用-9-

5.1形位公差定义-9-

5.2部分形位公差定义及数据表格-10-

5.3形位公差选用-12-

6、表面粗糙度-13-

6.1评定参数值的选用-14-

7、最终选择结果-15-

7.1尺寸公差选用-16-

7.2形位公差选用-16-

7.3表面粗糙度选用-17-

8、轴类零件图的标注-17-

9、感想-18-

10、参考文献-19-

1、摘要

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，我们进行了本项目的制作。

本项目内容涉及互换性中误差、公差、偏差、表面粗糙度、尺寸标注，以及机械设计中轴的长度、直径的选取、机械制造工艺中轴类零件的加工方法，轴类零件形位公差的检测方法等相关知识。

此次项目为课程设计传动轴的设计打下了良好的基础，并锻炼了团队合作能力，增强了小组成员的实践能力。

关键字：

加工方法尺寸公差形位公差表面粗糙度

2、前言

机械工业中最重要的基础标准之一是公差与配合标准。

1902年英国纽瓦尔公司编制出版的“极限表”，是世界上最早的公差与配合标准。

30年代前后，各工业国家都颁布了公差与配合国家标准。

1926年国际标准化协会（ISA）成立，1935年公布了国际公差制ISA草案。

第二次世界大战后，重建国际标准化组织（ISO）,1962年颁布ISO/R286-1926极限与配合制。

中国于1959年颁布公差与配合国家标准GB159～174-59,1979年颁布公差与配合新标准GB1800-1804-79，已有尺寸、形状和位置、表面粗糙度等基本要素的公差和轴承、螺纹、齿轮等通用零件的公差与配合等整套标准。

本项目研究内容为：

轴类零件的精度与检测。

现在常用的轴类零件形位公差检测方法有三坐标测量机、平台打表点法。

平台打表点法测量具体方法有：

顶点法、V形块法。

目前普通轴类零件多为车削加工，其加工等级基本在IT7~IT11级，精密轴达到IT6或IT5级。

3、轴类零件结构特点、材料选择及加工技术要求

3.1轴类零件结构特点

轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。

它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。

按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等。

图一轴的分类

a）光轴b）空心轴c）半轴d）阶梯轴e）花键轴f）十字轴g）偏心轴h）曲轴i）凸轮轴

3.2轴类零件材料选择

常用45钢，精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn，也可选用球墨铸铁；对高速、重载的轴，选用20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。

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。

3.3轴类零件加工技术要求

阶轴的加工工艺较为典型，反映了轴类零件加工的大部分内容与基本规律。

轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。

轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项：

  1）尺寸精度  

  起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT5~IT7）。

装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6~IT9）。

  2）几何形状精度  

  轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。

对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。

  3）相互位置精度  

  轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。

通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。

普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01~0.03mm，高精度轴（如主轴）通常为0.001~0.005mm。

4）表面粗糙度

 一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5~0.63μm，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63~0.16μm。

3.4加工方法及其公差等级

目前普通轴类零件多为车削加工，其加工等级基本在IT7~IT11级，精密轴达到IT6或IT5级。

轴类零件一般分粗车、精车两个阶段，特殊情况下包括半精车。

粗车是为了提高生产效率，将工件毛坯上的多余金属车去，只保留一定的精车余量，精车后使工件达到图样要求。

按使用要求，主要轴颈直径尺寸精度为IT6~IT9级，精密轴颈也可达到IT5级。

普通精度的轴，配合精度对支撑轴颈的径向圆跳动一般为0.01~0.03mm。

其表面粗糙度支撑轴颈为0.2~1.6μm，配合轴颈为0.4~3.2μm。

普通轴类零件精度基本能满足多数需求，而航空航天或较小的器物等才需要更精密的零件。

IT4

精研或超精加工

IT11

粗车，半精镗及其他粗加工，粗密管的拉制，冲孔，压力加工

IT5

研磨，精磨，精密研磨，金刚镗

IT12

轻压加工，拉制管件

IT6

磨削，精衍，高精度车或镗，手工精铰

IT13

压力加工，滚轧管件

IT7

精车，拉削，普通研磨或磨削，精密机铰

IT14

金属模或硬模铸造

IT8

在顶尖上车削，镗削，普通铰孔，在较好情况下六角车床及自动车床加工

IT15

冲压，模锻

IT9

六角车床及自动车床的普通加工，普通镗孔，立车，精密铣削

IT16

砂型铸造，火焰切割（气割）

IT10

普通铣削，仿形铣，立铣，平面铣，钻孔，金属的滚压或拉制

表1部分加工方法及其公差等级

4、轴类零件的精度等级、配合、尺寸公差选用

4.1精度等级

4.1.1公差等级的选择依据

主要是根据使用性能对尺寸精度及配合一致性要求的高低来确定。

4.1.2选择公差等级的原则

1）在满足使用性能的前提下，尽量选取较低的公差等级。

所谓“较低的公差等级”是指：

假如IT7级以上（含IT7）的公差等级均能满足使用性能要求，那么，选择IT7级为宜。

它既保证使用性能，又可获得最佳的经济效益。

2）尽量遵守标准推荐的孔与轴公差的等级组合规定。

由于高等级的孔比轴难加工，为使相配合的孔与轴工艺等价，两者公差等级之间的关系推荐如下：

基本尺寸至500mm的配合，当孔的公差等级高于IT8是，孔公差应比轴公差低一级：

当孔的公差等级等于IT8时，孔公差比轴公差低一级或同级；当孔的公差等级低于IT8时，孔与轴同级。

基本尺寸大于500mm时，推荐孔与轴均采用同级配合。

4.2配合种类和配合选用

1）间隙配合间隙配合主要应用的场合：

孔轴之间有相对运动和需要拆卸的无相对运动的配合部位。

2）过渡配合过渡配合主要应用的场合：

孔与轴之间有定心要求，而且需要拆卸的静联接（即无相对运动）的配合部位。

3）过盈配合过盈配合主要应用的场合：

孔与轴之间需要传递扭矩或准确定心的静联接（即无相对运动）的配合部位。

配合选择的方法有类比法、计算法和试验法3种。

a.类比法。

同公差等级的选择相似，大多通过查表将所设计的配合部位的工作条件和功能要求与相同或相似的工作条件或功能要求的配合部位进行分析比较，对于已成功的配合作适当的调整，从而确定配合代号。

此选择方法主要应用在一般、常见的配合中。

b.计算法。

计算法主要用于两种情况：

一是用于保证与滑动轴承的间隙配合，当要求保证液体摩擦时，可以根据滑动摩擦理论计算允许的最小间隙，从而选定适当的配合。

二是完全依靠装配过盈传递负荷的过盈配合，可以根据要求传递负荷的大小计算允许的最小过盈，再根据孔、轴材料的弹性极限计算允许的最大过盈，从而选定适当的配合。

c.试验法。

试验法主要用于特别重要配合的选择。

这些部位的配合选择，需要进行专门的模拟试验，以确定工作条件要求的最佳间隙或过盈及其允许变动的范围，然后，确定配合性质。

4.3基准制的选用

4.3.1基孔配合制的选择

一般情况下，优先采用基孔配合制。

孔的尺寸类型少，昂贵的定尺寸孔用刀具（特别是拉刀）和塞规可以减少。

周的尺寸类型多，但不会引起刀具费用的相应增加。

从节省制造费用的经济效果看，选用基孔制远比基轴制有利。

4.3.2基轴配合制的应用场合

1）用冷拉钢制圆柱型材制作光轴作为基准轴

这一类圆柱型材的规格已标准化，尺寸公差等级一般为IT7～IT9。

它作为基准轴，轴径可以免去外圆。

切削加工，只要按照不同的配合性质来加工孔，可实现技术与经济的最佳效果.

2）“一轴多孔”，而且构成的多处配合的松紧程度要求不同的场合所谓“一轴多孔”指一轴与两个或两个以上的孔组成配合。

3）轴为标准件或标准部件（如：

键、销、轴承等）。

4）仪器仪表上的小配件孔比轴容易加工。

4.3.3非基准制应用的场合

国家标准规定：

为了满足配合的特殊需要，允许采用非基准制配合，即采用任一孔、轴公差带（基本偏差代号非H的孔或h的轴）组成的配合。

5、轴类零件的形位公差选用

5.1形位公差定义

加工后的零件不仅有尺寸公差，构成零件几何特征的点、线、面的实际形状或相互位置与理想几何体规定的形状和相互位置还不可避免地存在差异，这种形状上的差异就是形状公差，而相互位置的差异就是位置公差，统称为形位公差。

表2零件的形位公差图标

5.2部分形位公差定义及数据表格

圆度公差：

是在同一截面上，实际圆对理想圆所允许的最大变动量。

也就是图样上给定的，用以限制实际圆的加工误差所允许的变动范围。

圆柱度公差：

是实际圆柱面对理想圆柱面所允许的最大变动量。

也就是图样上给定的，用以限制实际圆柱面加工误差所允许的变动范围。

对称度：

实际要素的对称中心面（或中心线、轴线）对理想对称平面所允许的变动量。

该理想对称平面是指与基准对称平面（或中心线、轴线）共同的理想平面，用于控制被测要素中心平面（或轴线）对基准中心平面（或轴线）的共面（或共线）性误差。

跳动公差：

用来控制跳动，是以特定的检测方式为依据的公差项目。

跳动公差包括圆跳动公差和全跳动公差。

圆跳动：

是指被测实际表面绕基准轴线作无轴向移动的回转时，在指定方向上指示器测得的最大读数差。

全跳动：

是指被测实际表面绕基准轴线作无轴向移动的回转，同时指示器作平行或垂直于基准轴线的移动，在整个过程中指示器测得的最大读数差。

表3圆柱度参数表

表4跳动参数表

5.3形位公差选用

1）在保证零件功能要求的前提下，应尽量减少形位公差项目，检测方法简便，以获得较好的经济效益。

a、考虑零件的几何特征

b、考虑零件的使用要求

c、考虑检测的方便性

2）形位公差的确定方法：

类比法、计算法

3）各类零件公差选择：

平面类零件有平面度公差,不会有圆度、圆柱度和跳动公差。

机床主轴规定跳动公差,轴颈处规定同轴度。

齿轮与轴肩规定垂直度,键槽两侧规定对称等。

回转类零件用径向全跳动代替圆柱度和同轴度，用圆跳动代替垂直度基准的选择在保证使用要求前提下力求使设计、加工、检测的基准三者统一

4）形位公差等级的选择

总原则:

在保证零件使用性能前提下，尽量选低精度等级。

a.形位公差和尺寸公差的关系

一般满足关系式：

T形状

b.有配合要求时形状公差与尺寸公差的关系T形状＝KT尺寸

常用尺寸公差等级IT5～IT8的范围内，通常取K＝25％～65％

c.形状公差与表面粗糙度的关系

一般情况下，表面粗糙度的Ra值约占形状公差值的20％～25％

d.考虑零件的结构特点

e.凡有关标准已对形位公差作出规定的，如与滚动轴承相配的轴和壳体孔的圆柱度公差、机床导轨的直线度公差、齿轮箱体孔的轴线的平行度公差等，都应按相应的标准确定。

6、表面粗糙度

表面粗糙度的评定参数中，高度参数是最常用的。

我国标准中主要采用了Ra和Rz两个参数，Ra一般用电动轮廓仪进行测量。

由于Ra的概念较直观，反映轮廓的信息量多，所以应用较广泛。

在常用的参数值范围内（Ra为0.025~6.3μm，Rz为0.10~25μm）推荐优先选用Ra。

由于受仪器测头的限制，对于过于粗糙的或者太光滑的表面，则不宜采用Ra值。

评定参数Rz的测量值方法最简单，用来评定某些不允许出现较大加工痕迹的零件表面零件上狭小的表面（表面不足一个取样长度时）有实际意义。

6.1评定参数值的选用

表面粗糙度评定参数的数值已经标准化了，应按规定的系列参数值选用。

当按表面功能和生产的经济合理性综合考虑。

确定评定参数时，处特殊要求外，通常多用类比法来取。

这时主要考虑零件的功能要求，一般情况下，确定参数的大小应该考虑以下因素：

1）同一零件上，工作表面的粗糙度参数值应比非工作表面小。

2）摩擦表面的表面粗糙度值应比非摩擦表面小，有相对运动的工作表面，运动速度越高，其表面粗糙参数值也越小。

3）承受交变载荷的零件，其最易产生应力集中的部位，表面粗糙度参数值应较小。

4）要求配合性质稳定可靠的部件，表面粗糙度参数值应较小。

对过盈配合，为保证联结可靠，载荷越大，表面粗糙度参数值应越小，对间隙配合，间隙越小，表面粗糙度参数值也应越小。

5）要求防腐蚀密封性能或外观要求美观等，表面粗糙度参数值应较小。

表5表面粗糙度的表面特征及加工方法

7、最终选择结果

7.1尺寸公差选用

1）左起第一段：

与联轴器配合，

不经常拆卸，因此直径尺寸的公差带为r6,Ts=16,

得ei=+0.034,es=+0.050;

键槽宽b的上下偏差查表5-2,es=0，ei=-0.043；

键深上下偏差分别为es=+0.2,ei=0。

2）左起第二段：

与毛毡接触，按GB/T1804-m标准。

3）左起第三段，与轴承配合，

由4-14（P87）查得，直径尺寸的公差带为k5；

查表2-3（P20），Ts=11；

查表2-4（P23），得ei=+0.002，则有es=+0.013。

4）左起第五段，与齿轮配合

由表4-5（P71），选择过盈配合,直径尺寸公差带r6，

精度等级IT6，Ts=19,得ei=+0.041，es=+0.060mm；

键槽与键的配合为基轴制，且键尺寸为bxh=16x10,

查表5-2（p92）,选紧密联接,es=-0，ei=-0.043,

基本偏差系列p,精度等级IT9。

键槽深度:

6.0mmes=+0.2,ei=0。

5）左起第六段：

与轴承和套筒配合。

同左起第一段。

7.2形位公差选用

1）右起第一段：

与轴承配合，

需要规定圆柱度与轴肩平面的端面圆跳动。

轴承精度为p6,查得：

圆柱度公差0.0025,端面圆跳动公差0.008。

2）右起第二段：

与齿轮配合，需要规定圆跳动。

查P41，表2-12对中间轴线的圆跳动公差0.015　；

键槽需要规定对称度，查P41表2-12对称度公差0.040

3）右起第三段左轴肩端面：

与轴承端面配合，

需要规定圆跳动，查P41表2-12，7级精度，取圆跳动0.025

4）右起第四段：

与左起第一段相同。

5）左起第一段;与联轴器配合，

需要规定对中间轴线的圆跳动，查P41，表2-12圆跳动公差为0.012；

键槽需要规定对称度，查P41，表2-12对称度公差0.040

7.3表面粗糙度选用

1）左起第一段：

与联轴器配合，Ra=1.6；

键槽底面粗糙度Ra=6.3，侧面粗糙度Ra=3.2

2）左起第二段：

与毛毡接触，有相对运动，故Ra=1.6

3）左起第三段：

与轴承配合，Ra=0.8。

4）左起第五段：

与齿轮配合，Ra=1.6；

键槽侧面Ra=3.2，键槽底面粗糙度Ra=6.3

5）左起第六段：

与轴承配合，Ra=0.8，周端面不参与配合。

6）右起第三个轴肩端面与齿轮端面配合取粗糙度为Ra=3.2

8、零件图标注

9、感想

我们通过各方面的查阅资料，和集体讨论最终完成了本次三级项目的制作，其内容涉及到互换性、金属工艺，工程材料，机械设计等理论知识以及对于二维、三维制图软件的运用。

通过这次的三级项目，我们不仅锻炼了自己将理论知识应用于实践当中的能力，也进一步巩固并加深了对于互换性等相关理论知识的学习和理解。

另一方面，我们也通过这次的团队合作，增强了彼此之间的友谊以及团队合作精神。

使我们更加清晰地认识到自己某些方面的不足，包括性格、专业知识等，也为我们接下来的学习和生活指明了方向。

10、参考文献

[1]邵晓荣，张艳互，互换性与测量技术基础[M]中国标准出版社，2011年。

[2]龚溎义.机械设计课程设计图册[M].北京:

高等教育出版社,1989年。

[3]许立忠,周玉林.机械设计[M].北京:

中国标准出版社,2009年。

[3]许立忠,周玉林.机械设计[M].北京:

中国标准出版社,2009年。