轴类零件论文英文文献

典型零件加工工艺生产实际中，零件的结构千差万别，但其基本几何构成不外是外圆、内孔、平面、螺纹、齿面、曲面等。很少有零件是由单一典型表面所构成，往往是由一些典型表面复合而成，其加工方法较单一典型表面加工复杂，是典型表面加工方法的综合应用。下面介绍轴类零件、箱体类和齿轮零件的典型加工工艺。第一节 轴类零件的加工一 轴类零件的分类、技术要求轴是机械加工中常见的典型零件之一。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、各种丝杠等如图6-1，其中阶梯传动轴应用较广，其加工工艺能较全面地反映轴类零件的加工规律和共性。根据轴类零件的功用和工作条件，其技术要求主要在以下方面：⑴ 尺寸精度 轴类零件的主要表面常为两类：一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT 5~IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，常为IT6~IT9。⑵ 几何形状精度 主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。⑶ 相互位置精度 包括内、外表面、重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。⑷ 表面粗糙度 轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。支承轴颈常为μm，传动件配合轴颈为μm。⑸ 其他 热处理、倒角、倒棱及外观修饰等要求。二、轴类零件的材料、毛坯及热处理1．轴类零件的材料⑴ 轴类零件材料 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20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。⑵ 轴类毛坯 常用圆棒料和锻件；大型轴或结构复杂的轴采用铸件。毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。2．轴类零件的热处理 锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。三、轴类零件的安装方式轴类零件的安装方式主要有以下三种。1．采用两中心孔定位装夹一般以重要的外圆面作为粗基准定位，加工出中心孔，再以轴两端的中心孔为定位精基准；尽可能做到基准统一、基准重合、互为基准，并实现一次安装加工多个表面。中心孔是工件加工统一的定位基准和检验基准，它自身质量非常重要，其准备工作也相对复杂，常常以支承轴颈定位，车（钻）中心锥孔；再以中心孔定位，精车外圆；以外圆定位，粗磨锥孔；以中心孔定位，精磨外圆；最后以支承轴颈外圆定位，精磨（刮研或研磨）锥孔，使锥孔的各项精度达到要求。2．用外圆表面定位装夹对于空心轴或短小轴等不可能用中心孔定位的情况，可用轴的外圆面定位、夹紧并传递扭矩。一般采用三爪卡盘、四爪卡盘等通用夹具，或各种高精度的自动定心专用夹具，如液性塑料薄壁定心夹具、膜片卡盘等。3．用各种堵头或拉杆心轴定位装夹加工空心轴的外圆表面时，常用带中心孔的各种堵头或拉杆心轴来安装工件。小锥孔时常用堵头；大锥孔时常用带堵头的拉杆心轴，如图6-2。四、轴类零件工艺过程示例1．CA6140车床主轴技术要求及功用图6-3为CA6140车床主轴零件简图。由零件简图可知，该主轴呈阶梯状，其上有安装支承轴承、传动件的圆柱、圆锥面，安装滑动齿轮的花键，安装卡盘及顶尖的内外圆锥面，联接紧固螺母的螺旋面，通过棒料的深孔等。下面分别介绍主轴各主要部分的作用及技术要求：⑴ 支承轴颈 m；支承轴颈尺寸精度为IT5。因为主轴支承轴颈是用来安装支承轴承，是主轴部件的装配基准面，所以它的制造精度直接影响到主轴部件的回转精度。主轴二个支承轴颈A、B圆度公差为，径向跳动公差为；而支承轴颈1∶12锥面的接触率≥70%；表面粗糙度Ra为⑵ 端部锥孔 主轴端部内锥孔（莫氏6号）对支承轴颈A、B的跳动在轴端面处公差为，离轴端面300mm处公差为 m；硬度要求45~50HRC。该锥孔是用来安装顶尖或工具锥柄的，其轴心线必须与两个支承轴颈的轴心线严格同轴，否则会使工件（或工具）产生同轴度误差。mm；锥面接触率≥70%；表面粗糙度Ra为⑶ 端部短锥和端面 头部短锥C和端面D对主轴二m。它是安装卡盘的定位面。为保证卡盘的定心精度，该圆锥面必须与支承轴颈同轴，而端面必须与主轴的回转中心垂直。 个支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为；表面粗糙度Ra为 ⑷ 空套齿轮轴颈 空套齿轮轴颈对支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为 mm。由于该轴颈是与齿轮孔相配合的表面，对支承轴颈应有一定的同轴度要求，否则引起主轴传动啮合不良，当主轴转速很高时，还会影响齿轮传动平稳性并产生噪声。⑸ 螺纹 主轴上螺旋面的误差是造成压紧螺母端面跳动的原因之一，所以应控制螺纹的加工精度。当主轴上压紧螺母的端面跳动过大时，会使被压紧的滚动轴承内环的轴心线产生倾斜，从而引起主轴的径向圆跳动。2．主轴加工的要点与措施主轴加工的主要问题是如何保证主轴支承轴颈的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度，主轴前端内、外锥面的形状精度、表面粗糙度以及它们对支承轴颈的位置精度。主轴支承轴颈的尺寸精度、形状精度以及表面粗糙度要求，可以采用精密磨削方法保证。磨削前应提高精基准的精度。保证主轴前端内、外锥面的形状精度、表面粗糙度同样应采用精密磨削的方法。为了保证外锥面相对支承轴颈的位置精度，以及支承轴颈之间的位置精度，通常采用组合磨削法，在一次装夹中加工这些表面，如图6-4所示。机床上有两个独立的砂轮架，精磨在两个工位上进行，工位Ⅰ精磨前、后轴颈锥面，工位Ⅱ用角度成形砂轮，磨削主轴前端支承面和短锥面。主轴锥孔相对于支承轴颈的位置精度是靠采用支承轴颈A、B作为定位基准，而让被加工主轴装夹在磨床工作台上加工来保证。以支承轴颈作为定位基准加工内锥面，符合基准重合原则。在精磨前端锥孔之前，应使作为定位基准的支承轴颈A、B达到一定的精度。主轴锥孔的磨削一般采用专用夹具，如图6-5所示。夹具由底座1、支架2及浮动夹头3三部分组成，两个支架固定在底座上，作为工件定位基准面的两段轴颈放在支架的两个V形块上，V形块镶有硬质合金，以提高耐磨性，并减少对工件轴颈的划痕，工件的中心高应正好等于磨头砂轮轴的中心高，否则将会使锥孔母线呈双曲线，影响内锥孔的接触精度。后端的浮动卡头用锥柄装在磨床主轴的锥孔内，工件尾端插于弹性套内，用弹簧将浮动卡头外壳连同工件向左拉，通过钢球压向镶有硬质合金的锥柄端面，限制工件的轴向窜动。采用这种联接方式，可以保证工件支承轴颈的定位精度不受内圆磨床主轴回转误差的影响，也可减少机床本身振动对加工质量的影响。主轴外圆表面的加工，应该以顶尖孔作为统一的定位基准。但在主轴的加工过程中，随着通孔的加工，作为定位基准面的中心孔消失，工艺上常采用带有中心孔的锥堵塞到主轴两端孔中，如图6-2所示，让锥堵的顶尖孔起附加定位基准的作用。3．CA6140车床主轴加工定位基准的选择主轴加工中，为了保证各主要表面的相互位置精度，选择定位基准时，应遵循基准重合、基准统一和互为基准等重要原则，并能在一次装夹中尽可能加工出较多的表面。由于主轴外圆表面的设计基准是主轴轴心线，根据基准重合的原则考虑应选择主轴两端的顶尖孔作为精基准面。用顶尖孔定位，还能在一次装夹中将许多外圆表面及其端面加工出来，有利于保证加工面间的位置精度。所以主轴在粗车之前应先加工顶尖孔。为了保证支承轴颈与主轴内锥面的同轴度要求，宜按互为基准的原则选择基准面。如车小端1∶20锥孔和大端莫氏6号内锥孔时， 以与前支承轴颈相邻而它们又是用同一基准加工出来的外圆柱面为定位基准面（因支承轴颈系外锥面不便装夹）；在精车各外圆（包括两个支承轴颈）时，以前、后锥孔内所配锥堵的顶尖孔为定位基面；在粗磨莫氏6号内锥孔时，又以两圆柱面为定位基准面；粗、精磨两个支承轴颈的1∶12锥面时，再次用锥堵顶尖孔定位；最后精磨莫氏6号锥孔时，直接以精磨后的前支承轴颈和另一圆柱面定位。定位基准每转换一次，都使主轴的加工精度提高一步。4．CA6140车床主轴主要加工表面加工工序安排m。105h5轴颈，两支承轴颈及大头锥孔。它们加工的尺寸精度在IT5~IT6之间，表面粗糙度Ra为90g5、80h5、75h5、CA6140车床主轴主要加工表面是主轴加工工艺过程可划分为三个加工阶段，即粗加工阶段（包括铣端面、加工顶尖孔、粗车外圆等）；半精加工阶段（半精车外圆，钻通孔，车锥面、锥孔，钻大头端面各孔，精车外圆等）；精加工阶段（包括精铣键槽，粗、精磨外圆、锥面、锥孔等）。在机械加工工序中间尚需插入必要的热处理工序，这就决定了主轴加工各主要表面总是循着以下顺序的进行，即粗车→调质（预备热处理）→半精车→精车→淬火-回火（最终热处理）→粗磨→精磨。综上所述，主轴主要表面的加工顺序安排如下：外圆表面粗加工（以顶尖孔定位）→外圆表面半精加工（以顶尖孔定位）→钻通孔（以半精加工过的外圆表面定位）→锥孔粗加工（以半精加工过的外圆表面定位，加工后配锥堵）→外圆表面精加工（以锥堵顶尖孔定位）→锥孔精加工（以精加工外圆面定位）。当主要表面加工顺序确定后，就要合理地插入非主要表面加工工序。对主轴来说非主要表面指的是螺孔、键槽、螺纹等。这些表面加工一般不易出现废品，所以尽量安排在后面工序进行，主要表面加工一旦出了废品，非主要表面就不需加工了，这样可以避免浪费工时。但这些表面也不能放在主要表面精加工后，以防在加工非主要表面过程中损伤已精加工过的主要表面。对凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、键槽等，都应安排在淬火前加工。非淬硬表面上螺孔、键槽等一般在外圆精车之后，精磨之前进行加工。主轴螺纹，因它与主轴支承轴颈之间有一定的同轴度要求，所以螺纹安排在以非淬火-回火为最终热处理工序之后的精加工阶段进行，这样半精加工后残余应力所引起的变形和热处理后的变形，就不会影响螺纹的加工精度。5．CA6140车床主轴加工工艺过程表6-1列出了CA6140车床主轴的加工工艺过程。生产类型：大批生产；材料牌号：45号钢；毛坯种类：模锻件表6-1 大批生产CA6140车床主轴工艺过程序号 工序名称 工序内容 定位基准 设备1 备料 2 锻造 模锻 立式精锻机3 热处理 正火 4 锯头 5 铣端面钻中心孔 毛坯外圆 中心孔机床6 粗车外圆 顶尖孔 多刀半自动车床7 热处理 调质 8 车大端各部 车大端外圆、短锥、端面及台阶 顶尖孔 卧式车床9 车小端各部 仿形车小端各部外圆 顶尖孔 仿形车床48mm通孔 两端支承轴颈 深孔钻床10 钻深孔 钻11 车小端锥孔 车小端锥孔（配1∶20锥堵，涂色法检查接触率≥50%） 两端支承轴颈 卧式车床12 车大端锥孔 车大端锥孔（配莫氏6号锥堵，涂色法检查接触率≥30%）、外短锥及端面 两端支承轴颈 卧式车床13 钻孔 钻大头端面各孔 大端内锥孔 摇臂钻床90g5、短锥及莫氏6号锥孔） 高频淬火设备14 热处理 局部高频淬火（15 精车外圆 精车各外圆并切槽、倒角 锥堵顶尖孔 数控车床105h5外圆 90g5、75h5、16 粗磨外圆 粗磨 锥堵顶尖孔 组合外圆磨床17 粗磨大端锥孔 粗磨大端内锥孔（重配莫氏6号锥堵，涂色法检查接触率≥40%） 75h5外圆 内圆磨床前支承轴颈及89f6花键 锥堵顶尖孔 花键铣床18 铣花键 铣19 铣键槽 80h5及M115mm外圆 立式铣床铣12f9键槽 20 车螺纹 车三处螺纹（与螺母配车） 锥堵顶尖孔 卧式车床21 精磨外圆 精磨各外圆及E、F两端面 锥堵顶尖孔 外圆磨床22 粗磨外锥面 粗磨两处1∶12外锥面 锥堵顶尖孔 专用组合磨床23 精磨外锥面 精磨两处两处1∶12外锥面、D端面及短锥面 锥堵顶尖孔 专用组合磨床75h5外圆 24 精磨大端锥孔 精磨大端莫氏6号内锥孔（卸堵，涂色法检查接触率≥70%） 前支承轴颈及 专用主轴锥孔磨床25 钳工 端面孔去锐边倒角，去毛刺 26 检验 按图样要求全部检验 75h5外圆 前支承轴颈及 专用检具五、轴类零件的检验1．加工中的检验自动测量装置，作为辅助装置安装在机床上。这种检验方式能在不影响加工的情况下，根据测量结果，主动地控制机床的工作过程，如改变进给量，自动补偿刀具磨损，自动退刀、停车等，使之适应加工条件的变化，防止产生废品，故又称为主动检验。主动检验属在线检测，即在设备运行，生产不停顿的情况下，根据信号处理的基本原理，掌握设备运行状况，对生产过程进行预测预报及必要调整。在线检测在机械制造中的应用越来越广。2．加工后的检验单件小批生产中，尺寸精度一般用外径千分尺检验；大批大量生产时，常采用光滑极限量规检验，长度大而精度高的工件可用比较仪检验。

等速驱动轴论文：等速驱动轴中间轴的感应淬火数值模拟分析【中文摘要】等速驱动轴是轿车的关键部件之一,它传递繁重的驱动力矩,随受负荷重,传动精度高,需求量很大并且又是安全件,所以它的性能直接影响到汽车转向驱动性能,其中中间轴连接两端的轴承,主要用来传递运动和扭矩,所以提高它的性能与寿命,对提高整个汽车的动力性、操纵性都起着至关重要的作用。在目前来说,都是在热处理完毕之后通过室温解剖的方法来估算工件芯部温度,这种做法也仅仅是针对某一个工件而言,没有一个规律性的结果,而且这样的方法无疑是对成本的又一增加。将感应加热技术应用到中间轴的热处理同时运用软件模拟加热过程,可以直观的得到热处理温度的大小和分布情况,在此基础上调整工艺参数来揭示不同工艺参数对表面温度的影响规律。这样对工艺的设计和制定起到了辅助作用,节约了通过多次实验来改进工艺的成本,对工艺的优化和实施具有指导性。国内外学者对感应加热数值模拟的研究对象几乎全部为理想的轴类零件和钢板,对形状有变化的工件几乎没有涉及。中间轴在外形上存在形状突起部分,这将对感应加热的工艺造成影响。本文以等速驱动轴中间轴为研究对象,对其进行热处理工艺设计,制定工艺参数,在此基础上进行有限元分析,分析不同工艺参数对其温度分布影响的...【英文摘要】Constant velocity drive-shaft is one of the key parts of cars, as the key part, constant velocity drive-shaft is a safety parts in a great demand which can convey heavy driving torque, support heavy load and has high transmission accuracy. So it directly affects the driver steering performance. Middle-shaft of constant velocity drive-shaft connected the both ends of bearing. Therefore, improving its performance and life is important to improve power and handling of present, the method of estimat...【关键词】等速驱动轴 感应淬火 有限元 尖角效应【英文关键词】Constant velocity drive-shaft induction hardening finite element cusp effect【目录】等速驱动轴中间轴的感应淬火数值模拟分析摘要4-5Abstract5-6第1章 绪论 引言 感应加热数值模拟发展概况 感应加热研究现状 存在的问题 选题的背景和意义 研究目标及研究内容 本文的研究方法 创新点 本章小结15-16第2章 感应加热工艺设计 感应加热工艺原理 电磁感应 感应电流基本特性 感应电流加热方式 感应淬火 概述 感应淬火的特点 感应加热工艺设计 工件尺寸 硬化层深度 频率 感应线圈 电流密度 本章小结35-36第3章 感应加热有限元数值模拟 电磁场有限元计算理论 模拟计算模型 边界条件 温度场有限元计算理论 模拟计算模型 初始条件和边界条件 ANSYS软件介绍 概述 ANSYS耦合分析 感应加热的模拟过程 单元类型 材料特性 模型建立 网格划分 施加载荷 电磁场模拟结果 本章小结51-53第4章 模拟结果分析与优化 计算参数模拟结果 电流密度 加热时间 模拟结果优化 温度分布不均的原因 工艺参数的优化 本章小结63-64第5章 总结和展望 总结 展望64-66参考文献66-69致谢69-70攻读硕士期间发表的论文70