轴类零件十篇

轴类零件篇1

关键词：轴类零件 轴的设计 工艺规程

中图分类号：TG51 文献标识码：A 文章编号：1003-9082 （2017） 04-0229-01

C器产品中的轴类零件是通用零件，应用非常普遍。机器工作能力和工作质量在很大程度上都与轴有关，轴一旦失效，有可能造成严重后果。轴是组成机械结构的重要零件之一。它是轴系零件中的主要零件，也是支撑轴上零件、传递运动和动力的关键部件。为了保证安装在轴上的零件能正确地定位和固定，满足轴的加工和装配的要求，必须合理地定出轴各部分形状和结构尺寸，即进行结构设计。

一、轴类零件加工的概述

轴是穿在轴承中间或车轮中间或齿轮中间的圆柱形物件，但也有少部分是方型的。轴是支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。机器中作回转运动的零件就装在轴上。 根据轴线形状的不同，轴可以分为曲轴和直轴两类。根据轴的承载情况，又可分为：转轴、心轴、传动轴。 轴的结构设计是确定轴的合理外形和全部结构尺寸，为轴设计的重要步骤。它由轴上安装零件类型、尺寸及其位置、零件的固定方式，载荷的性质、方向、大小及分布情况，轴承的类型与尺寸，轴的毛坯、制造和装配工艺、安装及运输，对轴的变形等因素有关。设计者可根据轴的具体要求进行设计，必要时可做几个方案进行比较，以便选出最佳设计方案，

以下是一般轴结构设计原则：

1.轴的设计主要包括材料、结构设计、性能设计与精度设计等。轴的设计内容是确定轴的合理外形和全部尺寸。由于轴、轴上零部件（包括支承轴承）等构成了轴系组件，故轴的结构设计需同时考虑轴上零部件的定位、固定、调整、装拆等功能需求。轴的性能设计主要包括强度设计、刚度设计。轴的性能设计首先需进行其力学模型的简化（根据其支承方式简化为简支梁和悬臂梁）；其次根据其承载类型和工况确定其可能的失效形式，进而选用相应的设计准则进行性能设计。轴的性能设计准则包括强度准则和刚度准则。高速轴常需要进行振动稳定性设计。轴的振动稳定性设计主要目的是避免轴振动过大，特别是发生共振。轴的精度设计，包括其尺寸公差和几何公差。2.轴的加工工艺分析 轴类零件的加工工艺因其用途、结构形状、技术要求、产量大小的不同而有所差异。在日常的工艺工作中遇到的大量工作是一般轴的工艺编制。技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况，确定采用的。二、轴的材料及选择

1.轴的材料主要是碳素钢和合金钢。常用的碳素钢为45钢，一般应进行正火或调质处理，以改善其力学性能。合金钢比碳素钢具有更高的力学性能和热处理性能，但对应力集中的敏感性强，价格较贵，因此多用于高速、重载及要求耐磨、耐高温或低温等特殊条件的场合。由于在常温下合金钢与碳素钢的弹性模量相差很小，因此，用合金钢代替碳素钢并不能明显提高轴的刚度。

2.对于承受较大载荷、要求强度高、结构紧凑或耐磨性较好的轴，可采用合金钢。常用的有40Cr、20Cr、35SiMn等。应当指出：当尺寸相同时，采用合金钢不能提高轴的刚度，因为在一般情况下各种钢的弹性模量相差不多；合金钢对应力集中的敏感性较高，因此轴的结构设计更要注意减少应力集中的影响；采用合金钢时必须进行相应的热处理，以便更好地发挥材料的性能。

3.轴的毛坯一般采用热轧圆钢或锻件。对于形状复杂的轴（如曲轴和凸轮轴等）也可采用铸钢或球墨铸铁，后者具有吸振性好，对应力集中敏感性低和价格低廉等优点。

三、轴类零件的设计要求

根据轴类零件的功用和工作条件，其设计技术要求主要在以下方面：

1.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。2.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。

3.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。

4.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0.2～1.6μm，传动件配合轴颈为0.4～3.2μm。5.其他热处理、倒角、倒棱及外观修饰等要求。

四、轴类零件的热处理

1.中碳钢和中碳合金钢。考虑到轴类零件的综合力学性能要求，主要选用经过轧制或锻造的35、40、45、50、40Cr、40CrNi、40MnB钢等，一般应进行正火或调质；若轴颈处耐磨性要求高，可对轴颈处进行表面淬火。具体的钢种应根据载荷的类型、零件的尺寸和淬透性的大小决定。承受弯曲载荷和扭转载荷的轴类，应力的分布是由表面向中心递减的，对淬透性要求不高；承受拉、压载荷的轴类，应力沿轴的截面均匀分布，应选用淬透性较高的钢。2.对承受冲击载荷较大，对强韧性要求高时或要求进一步提高轴颈的耐磨性时，可选用20Cr、20CrMnTi等合金渗碳钢并进行渗碳、淬火、低温回火处理。

3.对于受力小、不重要的轴可选用Q235～Q275等普通质量碳钢。4.球墨铸铁和高强度灰铸铁可用来制作形状复杂、难以锻造成形的轴类零件，如曲轴等。

五、轴类零件加工工艺规程及注意点

工艺过程，在学校机械加工实习课中，轴类零件的加工是学生练习车削技能的最基本也最重要的项目，但学生最后完工工件的质量总是很不理想，经过分析主要是学生对轴类零件的工艺分析工艺规程制订不够合理。 轴类零件中工艺规程的制订，直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。一零件可以有几种不同的加工方法，但只有某一种较合理，在制订机械加工工艺规程中，须注意以下几点。

1.零件图工艺分析中，需理解零件结构特点、精度、材质、热处理等技术要求，且要研究产品装配图，部件装配图及验收标准。2.渗碳件加工工艺路线一般为：下料锻造正火粗加工半精加工渗碳去碳加工（对不需提高硬度部分）淬火车螺纹、钻孔或铣槽粗磨低温时效半精磨低温时效精磨。3.粗基准选择：有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。对所有表面都需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。且选择平整光滑表面，让开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。4.精基准选择：要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可能使定位基准与测量基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。 工艺规程制订得是否合理，直接影响工件的质量、劳动生产率和经济效益。一个零件可以用几种不同的加工方法制造，但在一定的条件下，只有某一种方法是较合理的。因此，在制订工艺规程时，必须从实际出发，根据设备条件、生产类型等具体情况，尽量采用先进加工方法，制订出合理的工艺过程。

参考文献

[1]杨叔子.机械加工工艺师手册[M].北京：机械工业出版社，2004.

轴类零件篇2

前言

众所周知，轴类零件是机械加工中普遍的机械零件之一。研究发现，轴类零件一般在机械器械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮等，同时带动连杆等传动件以传递扭矩。轴类零件按结构形式的不同，有锥度心轴、阶梯轴、空心轴、凸轮轴、光轴、曲轴、偏心轴、各种丝杠几种轴类零件等。在各类轴类零件中应用比较广泛的是阶梯传动轴，并且其加工工艺能较全面地反映轴类零件的加工规律和共性。

轴类零件的毛坯和材料

1 轴类零件的毛坯

根据轴类零件的生产类型、使用要求、生产设备以及零件的结构形状的不同，一般在加工零件时选用锻件、棒料等原材料。对于在零件长度方向上零件的外圆直径相差不大时，一般以棒料为主；而对于沿长度方向外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件。这样选材加工，既可以节约材料又能减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。

2 轴类零件的材料

在轴类零件的加工时，应根据不同的加工生产条件和零件的使用要求选用不同的材料，并按着零件的性能采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以保证零件达到一定的强度、韧性和耐磨性。

轴类零件加工工艺特点

研究发现，轴类零件常用的加工方法是车削和磨削等。如果对某一零件的表面精度要求特别高时，还应增加对零件的光整加工工序。一般轴类零件的加工工艺如下。

1 轴类零件的准备工作

一般轴类零件的准备工作有校直、切断、切端面和钻中心孔等。在中心孔的钻取时应注意，应保证零件两端面的中心孔有足够大的尺寸以及准确的锥角。因为端面上的中心孔在零件的整个加工过程中，需要承受零件的重量以及切削力。因此，如果在轴类零件加工时，零件尺寸过小，将会使得端面的中心孔和顶尖受力比较大，从而使得零件的损坏。同时，确保轴类零件在加工时，两端中心孔应在同一轴心线上。

2 轴类零部件定位基准的选择

一般情况下，在轴类零件加工时，采用零件两端的中心孔作为定位加工打磨。在加工零件的外圆时，为了定位的准确无误，要先加工轴的两端面和钻中心孔。此外，轴类零件的各外圆、锥孔、螺纹等表面的设计基准，一般都是轴的中心线，以中心孔为加工轴类零件的基准，使得轴类零件的精度提高，并且使得加工操作简便，所以此方法得到了普遍的应用。

3 外圆及细长轴的车削加工

在轴类零件的加工工艺中，外圆车削是机械加工中最广泛的加工方法。其工艺范围可以划分为荒车、粗车、半精车、精车等加工阶段。同时，主要根据零件的毛坯制造精度和工件最终的精度，选择合适的加工方法。

轴类零件加工的定位基准和装夹

1 以工件的中心孔定位

在轴的加工工艺中，零件各外圆表面、锥孔、螺纹表面的同轴度，端面对旋转轴线的垂直度的设计基准一般都是轴类零件两端面的中心线。若用两中心孔定位，符合轴类零件加工基准重合的原则。加工经验表明，中心孔定位不仅是车削时的定为基准，也是其它加工工序的定位基准和检验基准，又符合基准统一原则。

2 以外圆和中心孔作为定位基准

虽然用轴的两端面中心孔定位定心精度高，但是零件的刚性较差，尤其是加工较重的工件时零件固定不够稳固，且切削用量也不能太大。因此，在轴类零件粗加工时，为了提高零件的刚度，可采用轴类零件的外表面和一端面的中心孔作为加工零件的定位。采用这种定位方法，可以使零件在加工时能承受较大的切削力矩，是轴类零件最常见的一种定位方法。

3 轴类零件机械加工工艺过程

一般轴类零件的加工工艺过程大致可划分3个加工步骤，首先零件原材料的粗加工（铣端面、加工顶尖孔、粗车外圆），然后是零件的半精加工（钻通孔、半精车外圆、车锥面、锥孔、钻大头端面各孔、精车外圆），最后是零件的精加工（粗、精磨外圆、锥面、锥孔）。

同时，在机械零件加工工序时，需要在上述三个步骤中间插入必要的热处理工序，一般零件的加工工序按着以下顺序进行：外圆表面粗加工外圆表面半精加工调质钻通孔车锥孔粗加工外圆表面精加工淬火回火（最终热处理）粗磨雌孔精加工（以精加工外圆面定位）。

提高轴类零件车削外圆生产率的措施

1 在轴类零件加工时，尽量选择新材料刀具，因其具有耐磨性、硬度高和热稳定性好的优点。

2 为了发挥硬质合金的优点，宜选用多角形可转位车刀，自动机夹式车刀等，缩短了打磨刀具和更换刀具的额外时间。

3 采用多刀刃切削，在同一次加工时同时车削几个不同的零件外圆表面，这样缩短机动时间和辅助时间，很大程度提高了生产效率。

结束语

轴类零件篇3

关键词 轴零件；设计；加工

中图分类号TH1 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）64-0140-02

轴类零件加工的主要问题是如何保证各加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和主要表面之间的相互位置精度。锻造厂轴类零件加工的典型工艺路线如下：

毛坯及其热处理预加工车削外圆铣键槽等热处理磨削

1 CA6140主轴加工工艺分析

1.1 CA6140主轴技术条件的分析

1.1.1 支承轴颈的技术要求

主轴两支承轴颈A、B的圆度允差 0.005mm，径向跳动允差 0.005mm，两支承轴颈的1：12锥面接触率＞70%，表面粗糙度Ra0.4um。支承轴颈直径按IT5-7级精度制造。主轴外圆的圆度要求，对于一般精度的机床，其允差通常不超过尺寸公差的50％，对于提高精度的机床，则不超过25%，对于高精度的机床，则应在 5％~10％之间。

1.1.2 锻造厂锥孔的技术要求

主轴锥孔（莫氏 6号）对支承轴颈 A、B的跳动，近轴端允差 0.005mm，离轴端300mm处允差 0.01mm，锥面的接触率 ＞70％，表面粗糙度Ra0.4um，硬度要求 HRC48。

1.1.3 短锥的技术要求

短锥对主轴支承轴颈A、B的径向跳动允差0.008mm，端面D对轴颈A、B的端面跳动允差0.008mm，锥面及端面的粗糙度均为Ra0.8um。

1.1.4 空套齿轮轴颈的技术要求

空套齿轮的轴颈对支承轴颈A、B的径向跳动允差为 0.015mm。

1.1.5 螺纹的技术要求

锻造厂这是用于限制与之配合的压紧螺母的端面跳动量所必须的要求。因此在加工主轴螺纹时，必须控制螺纹表面轴心线与支承轴颈轴心线的同轴度，一般规定不超过0.025mm。

1.2 轴类零件锻造加工的主要技术要求

1.2.1 尺寸精度

轴颈是轴类锻件锻造厂的主要表面，它影响轴的回转精度及工作状态。轴颈的直径精度根据其使用要求通常为IT6~9，精密轴颈可达IT5。

1.2.2 几何形状精度

轴颈的几何形状精度（圆度、圆柱度），一般应限制在直径公差点范围内。对几何形状精度要求较高时，可在零件图上另行规定其允许的公差。

1.2.3 位置精度

主要是指装配传动件的配合轴颈相对于装配轴承的支承轴颈的同轴度，通常是用配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动来表示的；根据使用要求，规定高精度轴为0.001mm~0.005mm，而一般精度轴为0.01mm~0.03mm。

此外还有内外圆柱面的同轴度和轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。

1.2.4 表面粗糙度

锻造厂根据零件的表面工作部位的不同，可有不同的表面粗糙度值，例如普通机床主轴支承轴颈的表面粗糙度为Ra0.16um~0.63um，配合轴颈的表面粗糙度为Ra0.63um~2.5um，随着机器运转速度的增大和精密程度的提高，轴类零件锻造加工后表面粗糙度值要求也将越来越小。

2 热处理问题

根据金属材料学基本原理，金属材料的组织结构直接决定了其力学性能，同时在热处理之后能否被淬透，得到马氏体组织，是决定材料力学性能的关键因素之一。而衡量钢材料经热处理之后获得马氏体组织能力的一个关键指标是钢的淬透性，同时钢的淬透性还直接决定了淬火之后所获得淬硬层的厚度。

2.1 大截面45号钢轴类零件热处理试验分析

钢热处理力学后的力学性能除了受到其淬透性的影响外，还受到其他相关因素的影响，包括尺寸和零件的结构等因素，其中尺寸是一个比较重要的因素。对于45号钢而言，其在水中的淬透临界直径为14mm~22mm。这就使得在进行大直径、大截面45号钢零件进行淬火时，其淬硬层的深度一直是热处理工艺中最为关心的问题之一，它直接关系到热处理之后工件的相关性能是否能达到设计的要求。

2.1.1试验方法

实验中所采用的零件材料为在生产现场进行调质处理的45号钢，其主要的化学成分为：C 0.43％-0.51％、Si 0.18％-0.38％、 Mn 0.49％-0.79％，S 0.04％-0.056%、P 0.040%。零件的直径为这样六种：40mm、60mm、80mm、100mm、120mm和150mm，同时其长度均大于直径的2.5倍，棒材在剥去外表层1 mm厚的表皮之后留待备用。试验中零件进行淬火的温度为845℃，而淬火介质是浓度为10％的盐水，回火温度为200℃~600℃。在进行热处理之后，需要磨去其表面的氧化皮，确保接下来的硬度测试的准确性及表面积碳对工件硬度造成的影响。每个试样进行热处理之后，在其长度的二分之一处用砂轮机在水冷的条件下进行剖开，沿同心圆对硬度进行测定，以确保数据的可靠程度。

2.1.2 试验结果及分析

经过试验之后，我们可以发现大截面45号钢的淬硬深度仅为lmm~5mm，而且除了表面层可以获得马氏体组织外，淬硬层大部分都不是马氏体组织。同时，由于传统的销轴类零件在加工过程中，调质处理一般都安排在了粗加工之前，而且其预留的加工余量通常设置为2.5mm，这对于大截面的45号钢零件来讲，经过粗加工之后，调质处理基本上没有起到作用。因此，我们在加工大截面的轴类零件时，调质处理应该安排在粗加工工序之后，这样才能达到预定的要求。

1）采用淬火结合低温回火来替代调质处理

随着工程机械市场的不断发展，在其中大量采用的大截面45号钢轴类零件大量采用，这就在一定程度上加大了对其热处理质量的要求。在进行热处理过程中，有的是将调质处理作为最终的热处理工艺，而有的只是将调质处理作为预热处理程序，之后还需要进行表面高频淬火及中频淬火等。通过上面的试验我们可以知道，我们可以在适当的条件下采用淬火结合加低温回火的热处理方式来替代调质等处理工序。这是由于淬硬层在200℃温度中进行回火之后得到的将是回火马氏体组织，其力学性能，包括硬度、强度及耐磨性等方面均要远远高于回火索氏体，同时还可以产生表面残余应力，大大的提高轴的疲劳强度，其综合力学性能基本上达到了表面淬火所得到的1mml~5mml的硬化层的力学性能。

2）用正火处理替代调质处理作为预备热处理工序

对于直径大于100 mm的大截面45号钢轴类零件而言，其淬硬深度一般在1mm~2mm之间。除了表层之外，淬硬层的大部分并不是马氏体组织。因此，一般在进行高温回火之后仅能在轴的表面得到具有综合力学性能较好的回火索氏体，其热处理效果有限。因此，我们可以采用正火来替代调质处理，将其作为淬火前的预备热处理工序，这样不仅可以达到零件的使用力学性能要求，同时还能在一定程度上降低生产成本，节约资源，提高生产效率。

2.2 汽车前轴热处理工艺概述

轴类零件的热处理工艺除了明显受到尺寸的影响之外，还与材料种类具有重要联系。下面以汽车前轴的热处理工艺，对该问题进行探讨。汽车前轴材料为42CrMo，要求在调质处理后的硬度达到240-305HB，金相组织为1-4级的回火索氏体。

在进行生产试验中，先后进行了油淬、亚温淬火、复合亚温淬火及PGA淬火试验与批量淬火回火生产。试验表明，前三种热处理方式都不能达到设计要求的力学性能。其中，采用油淬处理之后得到的硬度仅为260HB~299HB，且得到的金相组织为回火索氏体和铁素体，没有达到设计要求；采用亚温淬火后得到的轴类零件的硬度达到46HRC~50HRC，硬度达到设计要求，但是其得到的金相组织为回火素氏体和棒状铁素体，不能达到设计要求；采用复合亚温淬火热处理之后得到的零件硬度能达到要求，但是金相组织和亚温淬火相似，也不符合要求；而采用PGA淬火之后，硬度在242HB~305HB之间，而且金相组织为回火索氏体，两方面都达到了设计的力学性能要求。

3 结论

综上所述，在对轴类零件进行热处理时，应该针对不同的材料种类和零件结构尺寸等进行具体的热处理设计。在对大截面45号钢轴类零件进行热处理时，可以采用淬火加低温回火的方式替代调质处理，在提高轴的硬度、强度及耐磨性的同时，还可以使得轴的芯部具有一定的抗冲击能力。而在对汽车前轴进行热处理时，要根据具体的设计目的对热处理工艺进行设计。

参考文献

[1]徐祥翔，席平.数控加工仿真系统中刀具库的建立[J].机械工程师，2003(4).

轴类零件篇4

关键词：数控车床 机械结构 编程

中图分类号：TG751 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）09-0001-02

轴类零件在机械设备中支承传动零部件、传递扭矩、承受载荷，应用广泛，为提高轴类零件的车削加工效率、保证加工精度，设计了结构简单、成本低、精度高、生产率高、工艺性广的轴类零件车削加工专机—三轴双刀架数控车床。

1 轴类零件加工专用数控车床机械结构

传统的经济型数控机床有一个中拖板、一个四方刀架，由一个伺服电机通过一付滚珠丝杠带动刀架作X方向运动从而与大拖板的Z向运动合成切削运动；现改为两个中拖板，各装一个四方刀架，分别由两个伺服电机通过两付滚珠丝杠分别带动前后刀架运动刀架作X方向运动从而与大拖板的Z向运动合成切削运动，实际上是在x轴方向增加一个平行轴，故称之为三轴双刀架数控车床。

送电后，启动主轴，主轴旋转，控制双刀架进给，可实现单独进给、共同进给，转动刀塔实现分别换刀和同时换刀，启停切削液加工，主轴转泵工作等。车床主轴旋转进行加工，刀架进给实现切削。

三轴双刀架数控车床机械结构如图1所示。

2 三轴双刀架数控车床的功能特点

三轴双刀架数控车床除具有普通经济型数控车床的功能之外，在加工长轴及细长轴时，将会充分体现具有生产率高、工件变形小的特点：（1）在车削长轴时，前后刀架均可与主轴实现两轴联动，两刀架配合，在大拖板沿Z轴正负方向运动时均可进行加工，减少了空行程，提高了生产效率；（2）在车削细长轴时，前后刀架配合还可起到跟刀架的作用，减少工件变形。

3 三轴双刀架数控车床对刀与编程方法

3.1 三轴双刀架数控车床坐标轴的重新定义

三轴双刀架数控车床前后刀架均可与主轴实现两轴联动，实际上是三轴控制。机床选择FANUC0i Mate-TD数控系统，对其坐标轴进行重新定义，建立具有同一车削加工平面的两个坐标系。坐标的定义采用右手笛卡尔坐标系原则，X前与Z轴、X后与Z轴确定的是同一个平面，编程指令中用G18表示。为利于编程，定义X前轴为X1，X后为X2轴。具有同一车削加工平面的两个坐标系如图2所示。

对FANUC0i—Mate-TD系统参数及轴属性进行定义如下：

1010 CNC的控制轴数；1020各轴的编程轴名：88（X前）、89（X后）、90（Z）；1022基本坐标系的轴指定。

3.2 三轴双刀架数控车床对刀方法

三轴双刀加架数控车床前刀架刀位号依次为01、02、03、04，后刀架刀位号定义为05、06、07、08，前后刀架上的刀具分别进行对刀，操作方法同FANUC0i Mate-TD数控系统常规对刀方法。为方便操作人员观察05、06、07、08刀位刀具和工件的相对位置是，在后刀架设计安装了对刀探头，如图3示。

3.3 三轴双刀架数控车床编程方法

三轴双刀架数控车床编程方法简捷易行，当程序指令中的Z坐标值发生变化时，前后刀架上的刀具均同步移动到Z轴相应位置；当程序指令中的X1坐标值发生变化时，前刀架上的刀具移动到X1轴相应位置；当程序指令中的X2坐标值发生变化时，后刀架上的刀具移动到X2轴相应位置；刀具刀位点沿X1轴-Z轴（或X2轴-Z轴）的合成运动就是刀具的运动轨迹。

【编程实例】零件如图4所示，材料为45钢，毛坯尺寸Ф60×395mm，未注倒角C1。请确定加工方案并编程。

（1）设备选用。选择三轴双刀架数控车床，配置FANUC 0i Mater-TD系统数控系统。

（2）零件分析。该零件由外圆柱面、外圆弧面、外圆锥面组成。其中￠300.003-0.04×30mm圆柱作为装夹面，必须采用铜皮保护，R120的圆弧面对刀具的偏角有要求。

（3）刀具选择。采用两把35°菱形刀片机夹刀（T0101），完成外圆柱、外圆弧面、外圆锥面的粗精加工；

（4）加工工艺分析。1）采用三爪卡盘装夹毛坯，伸出长度80mm，采用T0101加工￠300.009-0.04×30圆柱面、圆锥面，加工总长80mm；2）零件掉头，伸出长度25mm，采用三爪卡盘装夹毛坯，在另一侧打中心孔，采用T0101加工￠320.009-0.039×20圆柱面；3）卡盘装夹￠300.009-0.04×30圆柱面，必须用铜皮保护，采用一夹一顶方式固定。用T0101和T0505连续加工外圆柱面和外圆弧面。

（5）确定切削用量（见表1）。

（6）零件的加工程序。1）工件左侧加工：左端面手摇去2mm。（见表2）。2）工件右侧加工：右端面手摇去3mm，并打中心孔。（见表3）。3）采用双刀T0101和T0505连续加工￠48°-0.04×200圆柱面和R120外圆弧面，并采用深滚压刀架进行镜面加工，保证0.8级的表面光洁度。（见表4）。

4 结语

高速化、高精度化、复合化、智能化、柔性化、集成化、高可靠性和开放性是当今数控机床的主要发展趋势和方向，在保证加工精度的情况下，省时、节能、高效是加工理念的核心。作为一种轴类零件加工专机，三轴双刀架数控车床采用单主轴、卧式床身、平导轨，具有结构简单、成本低、编程方便、精度高、生产率高、工艺性广的优势，将会得到广泛应用。

参考文献

[1]狄寿刚.双主轴双刀架数控车床的设计制造[J].制造技术与机床，2011（12）：98-100.

[2]尹昭辉，周礼根. FANUC系统在数控车床改造中的应用[J].机床与液压，2013（5）：185-187.

[3]徐增豪，胡克廷，张仲益等，双主轴双刀架车削中心的研制[J].机械制造，2002（11）：18-19.

轴类零件篇5

关键词：ProModel；生产线；优化

中图分类号：TG801 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）18-0028-02

本文以某一生产轴类零件的中小型企业为例，运用ProModel对该企业生产线进行建模与仿真，结合ECRS原理对生产线进行优化，为该企业提供生产线较平衡、成本较低的扩建方案。

1 轴类零件线生产现状

某企业轴类零件生产线属于单一品种、小批量生产。生产计划是毛坯成批到达毛坯存放处，然后单个进行粗加工、半精加工、精加工、抛光、检验工序，检验合格后放入成品仓库，否则重新进行抛光。随着订单量的增多，负责人发现即使由原来的一班制变成了两班制也不能满足需求，根据预测，该企业轴类零件年需求量为3 200个，为使生产线达到相应的生产能力且成本最低，负责人决定对该生产线进行扩建并寻求最佳的扩建方案。

2 仿真建模及优化

2.1 生产线优化改进原理

最优的扩建方式并不是单纯的增加机床，而是在生产线平衡及生产成本最低的前提上增加机床设备。生产线平衡即各个工序的生产节拍基本一致，生产中等待时间很少，这时生产效率最高，生产线处于均衡生产状态。要使成本最低，可以在生产能力满足需求的基础上，运用工业工程原理―ECRS（Eliminate，Combine，Rearrange，Simplify）四大原则，对生产线进行优化改进。

2.2 现行生产线问题分析

企业现行生产线加工流程及各工序加工时间（min）分布如图1所示。据估算，90%轴类零件检验合格，10%轴类零件不合格需要重新抛光。

现用ProModel对生产线进行建模， 建模过程如下：

①Locations 在ProModel中为模型设置加工地点、临时存放点和仓库等，可以为每一个location定义相应的加工能力（cap.）、单位数量（units）等。本系统中设置的工位有“毛坯”、“粗加工”、“半精加工”、“精加工”、“抛光”、“检验”、“临时存放区”、“成品”。“毛坯”区的加工能力设置为无限（inf），“临时存放区”为5，其余为1。

②Entities设置被加工对象，在制造系统中为零部件，服务系统中一般为顾客。本系统中只需设置一种“零件”。

③PathNetworks 设置被加工零件在各工位的被搬运的运行路线，也是资源（resource）的运行路线，每条路线节点需要连接到对应的工位才有效。本系统中每类工位间设置一条路线，共7条。

④Resources相当于现实系统的叉车，员工等作为搬运被加工零件的载体。本系统中设置7位员工，分别设置在每条路线上。

⑤Arrivals可以设置零件到达该系统的规律。本系统假定待加工零件不缺货，其到达规律为每分钟到达“毛坯”一个。

⑥Processing 这是建模过程中较为复杂部分，需要进行部分的编程语言进行设置。

建模完成后平面如图2所示。

工厂目前采用一班制工作，全年工作254 d，工人年时基数1 810 h。系统仿真时，将ProModel软件的simulation选项下的options设置系统仿真时间为1 810 h，仿真结束后对主要工位的性能数据进行统计，如表1所示。

仿真结果中生产线年产量为1 570个。粗加工工序加工率较高，达到了86.41%，而其他工序加工率多数不到30%。导致零件在粗加工处等待很久，粗加工机床超负荷工作，而其它机床空闲率很高，生产线严重不平衡，粗加工为本生产线的瓶颈工序。年产量只有预测的49.06%。可以初步断定，由于生产线不平衡和生产规模的限制，导致生产能力达不到要求。为使生产能力达到要求可以从粗加工和半精加工着手改进。

2.3 轴类生产线改进方案

由于轴类零件生产线上各工序都不可缺少，以及该企业工厂布局和技术水平的限制，对工序进行删除（Eliminate）、重组（Rearrange）、简化（Simplify）难以实现，所以改进方案主要从增加机床数量、对机床进行改造和对工序进行合并方面来考虑。

据估算购买一台粗加工机床费用为8万，一台半精加工机床需10万；改造一台粗加工机床需1.5万，改造后零件在粗加工机床加工时间所服从的分布从exp（60）min变为exp（50） min；合并抛光和检验可减少员工数量，合并后零件在抛光及检验工序的加工时间服从U（28，4） min分布；工人每小时工资为20元，即每个工人一年成本为36 200元。

根据ECRS原则和经济性因素，针对瓶颈工序拟定了如下四种种改进方案。

方案一：增加2台粗加工机床和1台半精加工机床，成本为44.10万元。

方案二：增加1台半精加工机床和1台粗加工机床并将2台粗加工机床改造，成本为39.10万元。

方案三：增加2台粗加工机床和1台半精加工机床并将抛光和检验工序合并，成本为40.48万元。

方案四：增加1台半精加工机床和1台粗加工机床并将2台粗加工机床改造，同时将抛光和检验工序合并，成本为35.48万元。

将四种方案分别用ProModel软件进行仿真，每种方案各个工序的机床性能如表2～表6所示。

用各工序加工率的标准差来初步定量判定生产线的平衡情况。如对于方案一的生产线，计算粗加工、半精加工、精加工、抛光和检验这5个工序加工率的标准差，其结果如表6所示。计算值越小，则生产线越平衡。

从表6可以看出生产线平衡情况从好到差的分别是方案一、方案四、方案二、方案三。将四种方案产量、成本和生产线平衡情况汇总如表7所示。

四种方案的年产量都符合要求，综合生产线平衡和成本这两个因素，方案四最优，即该企业可以增加1台半精加工机床和1台粗加工机床并将2台粗加工机床改造，同时将抛光和检验工序合并。

3 结 语

企业在生产线扩建时不应盲目增加机器设备，综合考虑生产线平衡和经济性原则，并且要对这两方面进行权衡，以选择相对最优的扩建方案。本文利用promodel软件对某企业轴类零件生产线系统进行建模与仿真，并且结合ECRS原则对现行生产线进行分析和改进，为该企业生产线扩建提供了理论参考。从而验证了ECRS原则和ProMdel仿真的实用性。

参考文献：

[1] 朱琼.基于仿真技术的生产线平衡优化研究与应用[J].工业工程与管理，2008，（2）.

轴类零件篇6

摘?要：本文对轴类零件数控加工工艺分析方法做了详细介绍，提出零件加工工艺分析，主要从图样分析、确定加工方案、刀具选用、切削量选用、加工程序五个方面进行。

关键词 ：数控机床?工艺分析?程序编制

零件加工工艺安排的好坏直接影响零件的加工质量。在数控机床上加工零件时，是按照事先编好的加工程序自动对零件进行加工的。零件的加工程序中不仅包括零件的加工工艺过程，还包括切削量、进给路线、刀具尺寸及机床的运动过程。加工工艺方案的好坏不仅会影响机床效率的发挥，而且将直接影响到零件的加工质量。所以在编写零件加工程序之前要对零件进行合理有效的加工工艺分析。主要从图样分析、确定加工方案、刀具选用、切削量选用、编写加工程序五个方面进行。

一、零件图样分析

在进行加工工艺分析之前，首先要对零件图样进行分析。分析时主要从尺寸标注得是否合理、轮廓描述得是否清晰以及加工精度和尺寸公差如何得到保证等几个方面进行分析。

在进行尺寸分析时，主要看尺寸标注是否完整，零件轮廓描述得是否清楚。首先建立编程坐标系，找出零件的各个基点，通过所标注的尺寸进行基点坐标计算，以此来确定尺寸标注的完整性。

此外，还要对被加工零件的精度要求进行分析，如果图样上有位置精度要求的表面，那么就要考虑将具有相互位置精度要求的表面放到一次装夹中来完成，以确保加工精度得到保证。如果零件上具有表面粗糙度要求较高的锥度表面，在编程时就可以采用恒线速度切削的功能来保证。

二、确定加工方案

在制定零件的加工方案时，应根据零件的具体结构进行分析，经图样分析后，确定零件的加工过程，确定出合理有效的加工路线。通常所说的加工路线，指的是在数控加工中刀具刀位点相对于零件运动的轨迹。而零件的加工精度和表面粗糙度和加工路线有着密切的关系，加工路线安排得合理，零件的加工精度就容易得到保证；反之，零件的加工效率和加工精度很难得到保证。所以在确定加工路线时要认真考虑以下几个方面。

一是确定的加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，并且效率高。

二是确定的加工路线应使基点坐标计算简便，以简化编程。

三是确定的加工路线应当是最短的，这样既减少程序段，又减少空走刀时间。应保证最短的空行程路线和最短的切削进给路线。

三、确定所用刀具

在数控机床加工中，零件的加工质量和加工效率在相当大的程度上受到刀具的制约。对于一些工艺难度较大的工件，需要对刀具的切削部分的几何参数做一些特殊处理，才能满足加工要求。数控加工刀具要根据加工要求和各个加工表面形状合理选择。所选用的刀具要具有比较高的刚性和精度，另外数控加工是连续完成的，所以要求刀具所用的断屑及排屑性能一定要好。

四、切削量的选用

数控机床加工中的切削量，是表示机床主运动和进给运动大小的重要参数，主要包括切削深度、主轴转速和进给速度。在加工程序的编制工作中，应把各种加工用量编入工序单内。零件的加工方法不同，切削用量的选择也会有区别，粗加工时一般以提高生产效率为主，但也要考虑经济性和加工成本。半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。

切削深度的选择和机床、夹具、工件及刀具的刚度有关。在刚度允许的情况下，应选择大的切削深度，减少走刀次数，尽可能一次去除加工余量，以便提高加工效率。有时为了提高零件加工表面的加工精度和表面粗糙度，要留0.2～0.5mm的精加工余量。

主轴转速n的选择，应根据允许的切削速度v和工件直径d及加工性质来确定，按计算公式v=πdn/1000进行计算。

进给速度Vf的选择，主要考虑零件的加工精度、表面粗糙度、所用刀具及零件材料。最大进给速度受机床伺服系统性能的限制，并与脉冲当量有关。粗加工时应选用较大的数值，精加工时应选择较小的数值，在切槽、切断时应选择较低的数值。

五、编写零件的加工程序

数控机床的加工精度高、质量稳定，是因为整个加工过程受控于程序指令，因此加工程序的编制是零件加工中的重要环节。编写加工程序时要了解所用机床的各方面性能及所具备的指令功能，然后根据数控机床规定的代码和程序格式编写出合理有效的加工程序。要将加工程序正确无误地输入到数控系统中并进行程序检验，从而完成零件的加工。

六、小结

总之，在编写零件加工程序之前，首先要对零件进行合理有效的工艺分析，以确保零件的加工精度和质量。

参考文献：

[1]陈洪涛.数控加工工艺与编程[M].北京:高等教育出版社, 2003.

轴类零件篇7

( 一)"机电一体化"的发展历程

1.数控机床的问世,写下了"机电一体化"历史的第一页;

2.微电子技术为"机电一体化 带来勃勃生机;

3.可编程序控制器、"电力电子"等的发展为"机电一体化"提供了坚强基础;

4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使"机电一化"跃上新台阶.

先浅谈一下机床数控化改造,机床数控化可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。数控机床比传统机床有以下突出的优越性，由于计算机可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复 ...成复杂的曲线或曲面；可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3～7倍；由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行；加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要"修配"；可实现多工序的集中，减少零件 在机床间的频繁搬运；拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。数控机床，在设计上要达到：有高的静动态刚度；运动副之间的摩擦系数小，传动无间隙；功率大；便于操作和维修。机床数控改造时应尽量达到上述要求。不能认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了数控机床的要求，还应对主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求，才能获得预期的改造目的。 机床数控改造主要步骤：改造前的技术准备，原机床的全面保养，保留的电气部分最佳化调整，原系统的拆除必须对照原图纸，仔细进行，及时在图纸上作出标记，防止遗漏或过拆(局部改造情况下)。根据新系统设计图纸，合理进行新系统配置，包括箱体固定、面板安放、线路走向和固定、调整元器件位置、密封及必要装饰等。最后进行调试。 以上是我对机床数控的所了解的,但是还是不多.我门要学的东西还是很多,我想在以后的日子里我会慢慢参透的,这东西是永远学不完的,只能说是学精了. 说到这里我又想到了数控车削中心主轴箱及自驱动刀架的设计,数控车床又称数字控制（Numerical control，简称NC）机床。它是基于数字控制的，采用了数控技术，是一个装有程序控制系统的机床。它是由主机，CNC，驱动装置，数控机床的辅助装置，编程机及其他一些附属设备所组成。 此次设计包括机床的总体布局设计，纵向进给设计，其中还包括齿轮模数计算及校核，主轴刚度的校核等。控制系统部分包括步进电机的选用及硬件电路设计和软件系统设计，说明了芯片的扩展，键盘显示接口的设计等等。 机床采用单片式电磁刹车离合器，解决主轴的刹车及离合问题，离合器安装于主轴箱带轮处，使床头箱内结构大为简化，便于维修。机床两轴进给系统采用步进电机驱动滚珠丝杠的典型传动方式，在滑板与床鞍及床鞍与床身之间的滑动面处贴有TSF导轨板，滑动磨擦系数非常小，有助于提高了机床的快速响应性能及生产效率。机床采用立式四工位刀架，该刀架布刀方便，刚性好。 进给方面，采用开环数控系统，即步进电机数控进给方式。采用步进电机开环数控系统已基本能满足进给精度的要求。主传动由于采用了分离传动发案，可较好的隔离电机及变速箱的震动，解决了热变形对主轴的影响，提高机床的加工精度。再者，数控系统采用单片机技术，可靠性高，成本低，经济性好。在总体性能上可以达到经济精密数控机床之列，达到较好的性价比。 该机床可以加工各种轴类、盘类零件，可以车削各种螺纹、圆弧、圆锥及回转体的内外曲面。作为通用型机床，特别适合汽车工业、摩托车行业、电子工业、航天、军工等行业，对旋转体类零件进行高效、大批量、高精度加工时采用.

典型轴类零件

（1）零件图工艺分析

该零件表面由圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧及螺纹等表面组成。其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求；球面Sφ50㎜的尺寸公差还兼有控制该球面形状（线轮廓）误差的作用。尺寸标注完整，轮廓描述清楚。零件材料为45钢，无热处理和硬度要求。

通过上述分析，可采用以下几点工艺措施。

①对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，因其公差数值较小，故编程时不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。

②在轮廓曲线上，有三处为圆弧，其中两处为既过象限又改变进给方向的轮廓曲线，因此在加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。

③为便于装夹，坯件左端应预先车出夹持部分（双点画线部分），右端面也应先粗车出并钻好中心孔。毛坯选φ60㎜棒料。

（2）选择设备

根据被加工零件的外形和材料等条件，选用TND360数控车床。

（3）确定零件的定位基准和装夹方式

①定位基准 确定坯料轴线和左端大端面（设计基准）为定位基准。

②装夹方法 左端采用三爪自定心卡盘定心夹紧，右端采用活动顶尖支承的装夹方式。

（4）确定加工顺序及进给路线

加工顺序按由粗到精、由近到远（由右到左）的原则确定。即先从右到左进行粗车（留0.25㎜精车余量），然后从右到左进行精车，最后车削螺纹。 TND360数控车床具有粗车循环和车螺纹循环功能，只要正确使用编程指令，机床数控系统就会自动确定其进给路线，因此，该零件的粗车循环和车螺纹循环不需要人为确定其进给路线（但精车的进给路线需要人为确定）。该零件从右到左沿零件表面轮廓精车进给

精车轮廓进给路线

（5）刀具选择

①选用φ5㎜中心钻钻削中心孔。

②粗车及平端面选用900硬质合金右偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉（可用作图法检验），副偏角不宜太小，选κ=350。 将所选定的刀具参数填入数控加工刀具卡片中（见表1），以便编程和操作管理。

表1 数控加工刀具卡片

产品名称或代号产品名称或代号 ××× ××× 零 件 名 称零 件 名 称 典型轴 典型轴 零件图号零件图号 ××× ××× 产品名称或代号 ××× 零 件 名 称 典型轴 零件图号 ×××

序号序号 刀具号刀具号 刀具规格名称刀具规格名称 数量数量 加工表面 加工表面 备注 备注 序号 刀具号 刀具规格名称 数量 加工表面 备注

1 1 T01T01 φ5中心钻φ5中心钻 1 1 钻φ5 mm中心孔 钻φ5 mm中心孔 1 T01 φ5中心钻 1 钻φ5 mm中心孔 22 T03T03 硬质合金900外圆车刀硬质合金900外圆车刀 1 1 精车轮廓 精车轮廓 右偏刀 右偏刀 2 T03 硬质合金900外圆车刀 1 精车轮廓 右偏刀

3 3 T04T04 硬质合金600外螺纹车刀硬质合金600外螺纹车刀 1 1 车螺纹 车螺纹 3 T04 硬质合金600外螺纹车刀 1 车螺纹

编制 编制 ×××××× 审 核审 核 ×××××× 批 准批 准 ×× ×× 共 页 第 页共 页 第 页 编制 ××× 审 核 ××× 批 准 ×× 共 页 第 页

（6）切削用量选择

①背吃刀量的选择 轮廓粗车循环时选ap=3 ㎜，精车ap=0.25㎜；螺纹粗车时选ap= 0.4 ㎜，逐刀减少，精车ap=0.1㎜。 ③进给速度的选择 选择粗车、精车每转进给量，再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量为0.4㎜/r，精车每转进给量为0.15㎜/r，最后根据公式vf = nf计算粗车、精车进给速度分别为200 ㎜ /min和180 ㎜/min。

综合前面分析的各项内容，并将其填入表2所示的数控加工工艺卡片。此表是编制加工程序的主要依据和操作人员配合数控程序进行数控加工的指导性文件。主要内容包括：工步顺序、工步内容、各工步所用的刀具及切削用量等。

表2 典型轴类零件数控加工工艺卡片

单 位 名 称单 位 名 称 ×××××× 产品名称或代号 产品名称或代号 零件名称 零件名称 零件图号 零件图号 单 位 名 称 ××× 产品名称或代号 零件名称 零件图号

××× ××× 典型轴 典型轴 ××× ××× ××× 典型轴 ×××

工序号工序号 程 序编 号程 序编 号 夹具名称 夹具名称 使用设备 使用设备 车间 车间 工序号 程 序编 号 夹具名称 使用设备 车间

001001 ×××××× 三爪卡盘和活动顶尖三爪卡盘和活动顶尖 TND360数控车床 TND360数控车床 001 ××× 三爪卡盘和活动顶尖 TND360数控车床

工步号工步号 工步内容 工步内容 刀具号 刀具号 刀具规格 / mm刀具规格 / mm 主轴转速 /r.m－1 主轴转速 /r.m－1 进给速度/mm.m－1背吃刀 量/ mm 备注进给速度/mm.m－1背吃刀 量/ mm 备注 工步号 工步内容 刀具号 刀具规格 / mm 主轴转速 /r.m－1 进给速度/mm.m－1背吃刀 量/ mm 备注 2 2 钻中心孔 钻中心孔 T01 T01 φ5 φ5 950 950 手动 手动 2 钻中心孔 T01 φ5 950 手动

3 3 粗车轮廓 粗车轮廓 T02 T02 25×25 25×25 500 500 200 200 3 粗车轮廓 T02 25×25 500 200

(7)零件粗精加工程序(FAUNC─TD系统) N0020 G00 X60.0 Z1.0 S320 T0202 M08 M03;

N0030 G71 P0040 Q0050 U1.0 W0.5 D4.0 ;

N0040 G00 X24.0 S320;

G00 X24.0 S320; W─16.15; W─5;

X36.0 W─10.0;

W─10.0;

G02 X30.0 Z─9.0 I12.0 K─9.0;

G02 X40.0 Z─69.0 I20.0 K─15.0;

G03 X40.0 Z─99.0 I─20.0 K─15.0; G01 W─5.0;

X56.0 W─41.0;

N0050 W─11.0; N0056 T0303 M08 M03;

N0060 G70 P0040 Q0050; N0080 T0404 S320 M03 M08;

N0090 G00 X36.0 Z3.0; N0110 X29.05; N0130 X28.45; N0150 X28.05; N0160 G00 X36.0 Z4.5; N0180 X29.05; N0200 X28.45; N0210 X28.05;

N0220 X28.05; N0240 M30；

轴类零件篇8

关键词：煤矿机械；加工轴类零件；液压式自动顶尖

0.引言

煤矿机械是当前我国煤矿安全高效生产发展的必然方向，在引进、消化再吸收的先进生产观念的指导下，我国的煤矿机械化水平也确实得到了很大的发展，但在煤矿机械技术的精细化发展上还存在着一些不足的地方，需要我们进行进一步的理论研究和实践应用。而轴类零件作为用来支撑传动零件、传递运动和扭矩的重要工具，在煤矿机械化操作中发挥着重要作用，因此，研究一种新型的加工轴类零件技术势在必行。而在当前的煤矿机械生产中，用于加工轴类零件的液压式自动顶尖作为一项新兴但关键的技术，其设计和研究对煤矿业的更好发展具有非常重要的意义。

1.煤矿机械

随着我国煤矿业的不断壮大，煤矿机械行业的竞争也越来越大，煤矿的整合和发展对设备生产、技术更新提出了更新、更高的要求。大型煤矿采掘设备需求也成为了主流，国务院《关于加快振兴装备制造业的若干意见》中指出，“发展大型煤炭井下综合采掘、提升和洗选设备，实现大型综合采掘、提升和洗选设备国产化”。同时，在“十一五”期间，我国的大型煤矿采掘设备机械化程度要达到95%以上，中型煤矿也要不低于80%[1]。而在当前我国，露天煤矿机械主要有土层剥离的连续挖掘机、大型皮带传输机等，井下开采的煤矿机械则综采各种设备，以利于井下煤矿作业的完成，比如说有：输送设备（刮板输送机、皮带机）、通风设备、采煤设备、巷道掘进设备、巷支护设备、瓦斯探放设备等等。总之，我国的煤矿机械化运作作为一项复杂的工程，已经取得了一定的发展，但仍需进一步完善。

2.加工轴类零件

轴是机械中非常重要的零件，所有的传动零件都必须装在轴上才能进行正常的运作。轴类零件主要是用来支承传动零件、传递运动和扭矩[2]。它的长度大于直径，加工表面通常有圆柱面、内外、圆锥面、螺纹以及沟槽等等。主要技术要求有：尺度精度、集合性状精度、相互位置精度。轴类零件的一般材料是45号钢，但是需要根据工作条件的不同而采取不同的热处理工艺。而精密轴类零件对于提高机械作业的效率和精确度非常重要。精密轴件不仅对一些主要表面的精度和质量的要求很高，同时对其精度的稳定性也有所要求，在处理过程中，不但要安排足够的热处理工序，进行相应的淬火处理，同时，也要十分重视尖顶孔的修研。加工轴零件的主要类型有：

而在煤矿机械的生产使用中，轴设备也起着非常重要的作用，而轴设备运转技术的好坏又直接受轴零件使用和维修安全的影响，如果轴零件的使用不合理，会降低零件的使用性能和精度，从而影响设备的使用状况，降低煤矿生产的工作效率，也影响着煤矿生产的安全。轴零件在生产使用中要注意的情况有很多，所以通常在煤矿机械化生产中，轴零件的使用结构要注意加工配合的精度，尽量保证轴和孔的一致性，同时也保持轴和孔的精度，注意轴表面的光洁度，减低轴表面加工的粗糙度，从而最终降低轴的疲劳强度。总之，在当前我国的煤矿机械化生产中，轴零件的使用要求很高，需要解决的问题也很多。

3.煤矿机械用于加工轴类零件的液压式自动顶尖的设计探究

煤矿机械用于加工轴类零件的液压式自动顶尖的设计在煤矿机械作业中不但能保证车轴的精度，同时也能减少加工上的麻烦，从而提高煤矿作业的效率，有利于煤矿产业的生产[3]。在轴类零件的加工过程中，通常是在车床上采用鸡心夹头的装夹，这种二次装夹往往会大大增强劳动者的劳动强度，导致生产效率的降低，同时，也导致煤矿机械轴零件的精度有误差。而用于加工轴类零件的液压式自动顶尖，则采用了一次装夹技术，只需通过一次装夹就能完成所有的加工，在给煤矿工作者带来便利的同时，也保证了作业精度的要求，从而大大提高了煤矿作业的效率，实现真正意义上的煤矿机械化生产[4]。这种液压式自动尖顶的设计如下图显示：

3.1.工作原理

通过对螺栓10的位置调整，使主尖顶1和拔爪2处在一个适当的位置上，又因为顶尖主体8的锥柄是采用莫氏5#锥度，可以和车床的主轴孔相配合，因此，在使用时，轴类零件的一端和主顶尖1装顶，另外一端则装尾座的顶尖，当尾座的顶尖夹紧的时候，主尖顶1就会受力，这时候推力就会由钙基质油7传给6个平均分布的拔爪2，使得拔爪2突出顶紧轴头，推动拔爪轴的转动，同时为了防止顶尖结合体5和顶尖主体8之间的相对运动，采用了顶尖主体开槽进行定位。而拔爪2采用容易更换的分体设计技术，大大方便了磨损后的更换，钙基质油传递力矩的使用也大大降低了密封的要求，顶尖结合体5和定位板3靠止口进行定位，进行装配后，配上工孔，然后进行绞制，可以保证孔的加工精度，同时也能保证孔的同轴度要求，并把同轴度保持在0.005mm之内。

3.2.设计分析与探究

在上图的设计中，拔爪2的原材料是采用合金工具钢，它的头部热处理硬度将近达到了HRC65-HRC70，而普通材料的轴件的硬度仅仅在HRC38左右[5]。根据洛氏硬度测算的原理，可以计算出拔爪2零件的压入深度是0.21mm，这样就很好地保证了拔爪2更好地拨动零件的功能。

经过计算，如果尾座传递推力是196-490N的话，拔爪上产生的力是980N.即相应的计算公式为：

在这个计算公式中，F1表示传递来的推力；F2表示1个拔爪的推力；F表示6个拔爪的推力；S1表示主顶尖活塞的面积；S2主要表示活塞4的面积。

总之，这种液压式自动顶尖设计可以提高轴类加工零件的精确度，可以避免很多常规化的轴零件生产中出现的轴的表面擦伤，轴的圆锥度变化等磨损情况，使轴零件的使用能够达到标准的检查精度，同时也减少了轴零件的检查与修复率，改善了轴零件的运转状况，给煤矿的机械作业带来很多便利，提高煤矿机械的工作效率，最终有利于我国煤矿机械化的更高效、安全的生产。

4.结语

在当前我国煤矿产业的发展中，煤矿机械化已经成为主流，不仅给煤矿生产提高了工作效率，进而促进煤矿产业的经济效益的提高，同时，也大大降低了煤矿工作人员的劳动强度，保障了煤矿工作人员的安全。但是，笔者认为，我们对当前煤矿机械化的水平还是应该要有一个客观清醒的认识，对于诸多在煤矿机械技术上的细微技术更是要追求精益求精，而煤矿机械用于加工轴类零件的液压式自动顶尖的设计探究就是这样一种精益求精的精神体现。笔者相信，只要我们精于对这种液压式自动尖顶设计理论上的研究，并善于将其利用于我国当前的煤矿机械化作业生产中，一定能更好地实现我国煤矿机械化产业安全、高效的生产目标。

参考文献：

[1]高庆峰，刘银庆.用于加工轴类零件的液压式自动顶尖的设计[J].煤炭技术，2010（09）.

[2]王振玉，陈俊龙.弹簧夹头结构的改进[J].机械工人.冷加工，2011（06）.

[3]李国治.加工车床卡盘软爪夹紧弧的夹具[J].机械工人.冷加工，2011（02）.

轴类零件篇9

关键词 零件图 三维建模 solidworks 视图选择

中图分类号：G712 文献标识码：A

机器部件都是由若干零件按一定装配关系和技术要求装配而成，用来制造、检验零件的图样称为零件图。零件图表达设计的意图，机器对零件的要求，还有零件的内、外部结构形状尺寸等等。在零件图教学中，零件作为一个独立的个体，要熟练它的视图选择、零件的内外结构尺寸技术要求。在以往的零件图教学中，教师结合挂图、多媒体平面课件进行讲解，缺乏空间和逻辑关联性，教学结果往往不理想。

SOLIDWORKS是基于Windows开发的三维CAD系统，它以简洁快捷直观的方式创建实体模型，是现代CAD技术发展的结果，其界面友好。图形菜单设计简明，形象化，实体建模和装配完全符合自然的三维世界且具有独特的几何关系添加功能。

1 在零件图视图选择教学中，运用SOLIDWORKS在制作零件时，可以直观地给教学对象演示零件的形成过程，从而确定零件主视图的选择规律

1.1 轴类零件

以轴类零件为例，轴类零件一般是同轴线的不同直径的回转体组成。利用零件在solidworks界面中生成实体的演示如图1～图3。图1从零件的左端面开始绘制轴类零件，其实也就是模拟轴类零件的加工过程。图2零件生成第二个同心回转体，依次绘制，最后生成图3 零件的完成。

通过教师的演示绘制过程并辅以教师讲解，学生对于零件从左到右同轴回转体的生成有非常清晰明确的认识，启发学生绘制工程图中零件图时主视图时，选择加工位置且轴线水平为主视图。如图4轴类零件主视图的确定。从而加强了轴类零件一般按加工位置选择主视图而且轴线水平放置的特征。完整清楚地表达了轴类零件视图选择和表面结构的表达，对于类、叉架类零件应用同上方法，也能很明确生动地演示主视图的选择过程。

1.2 箱体类零件

箱体类零件是教学中的难点，这类零件主要是变数箱、泵体、阀体，作用是容纳和承载其他零件，且有薄壁形成的空腔，箱体类零件结构较为复杂，它不仅需要零件视图选择和表面结构的表达，还需要对零件内部结构进行表达，solidworks可以对模型进行剖视，更可以完整表达其内部如图5、图6所示的箱体类零件。

从图5、图6可以看出，箱体类零件较为复杂，其主视图的选择应以工作位置和结构特征为主，并且重点取剖视能看见内部剖视的视图作为主视图，从而确定主视图，也让教学对象更加深刻地认识箱体类零件的特征和视图选择。

2 对于零件尺寸的表达

2.1 零件图尺寸基准的确定

图4为例，轴类零件，三个基准的选择：

长：左端面作为长度方向的基准，宽和高：都是中心水平轴线作为基准（关于轴对称）。

2.2 定型、定位尺寸的确定

由教师配以模型和讲解。定型定零件的形状，在图5中，总长、总高、总宽包括轴的不同径的回转体直径。定位定零件工艺结构的位置，轴上特征键槽如何定位，如图4 键槽的位置尺寸距最大回转体的水平距离为键槽的定位尺寸。

定位、定型尺寸的完整是绘制模型的关键，严格要求学生对尺寸进行绘制且完整性地仔细检查，最后才能完成一个完整的零件。

最后确定工艺基准和设计基准。通过solidworks绘图界面上绘制零件的演示，学生直观地看工程图的精细美感，而且清楚分辨零件的的基准尺寸。对于零件图教学中的视图结构表达和尺寸标注有了深刻的认识。

SOLIDWORKS对于零件的生成简单明了，可以在课堂上直接演示，通过演示，不仅让学生了解了零件的生成过程，而且对零件图形的讲解、零件图结构尺寸，工艺要求，公差形成。更深刻地了解零件图的内容，形象直观的掌握零件图的知识，不仅仅能生成各种零件模型还可以直观地生成工程图。只要画出剖切线就可以生成剖视、局部剖、断面图等。

在零件图教学中运用SOLIDWORKS软件，可使教学更加直观易于理解，使学生理解工程制图课程的重要性，更深刻地理解二维视图和三维实体之间的关系，使学生轻松愉快地掌握零件图知识，提升了零件图教学的生动和趣味性。

参考文献

[1] 金大鹰.机械制图[M].北京：机械工业出版社，2002.5.

轴类零件篇10

关键词：细长轴结构与加工特点，方法与措施

 

轴类零件是机械加工中经常遇到的典型零件之一，通常采用车削、磨削的加工方法。细长轴是轴类零件中加工难度较大的一种，该类零件的刚性差，加工时易出现弯曲、锥度、腰鼓形等问题，针对上述问题，须采取合理、有效的方法和措施。

一、细长轴的特点

1．细长轴的结构特点

轴类零件中长度与直径之比大于20的，称为细长轴。该类零件外形结构比较简单，由于长径比大，故对轴线和轮廓线有直线度要求；为了满足使用要求，某些轴段有尺寸公差要求；表面质量的要求与一般轴类零件相似。该类零件在机械系统中运用广泛，如油缸的活塞杆、机床的光杠和丝杠等，都属于细长轴零件。免费论文参考网。

2．细长轴的加工特点

（1）刚性差。细长轴长度与直径比较大，很多已经超过50：1，这样零件在自重力、离心力、切削力等的作用下，易产生弯曲、变形和振动等问题。

（2）热变形大。细长轴工件车削时散热能力差，线膨胀系数大，因此在车削加工中易出现轴向伸长的情况，这样既加剧了变形，也大大降低了工件的刚度，易出现工件卡到顶尖中无法加工的现象。

（3）加工人员需要有较高的加工技能。细长轴在加工时，需要采用跟刀架、中心架等辅助夹具，这为刀具、夹具、工件之间的协调带来一定的困难，增加了振动的因素，增大了加工的难度。因此，必须有高技能的人员来操作，才能提高产品的合格率，最大限度地降低加工成本。

二、细长轴加工前的准备工作

1．机床调整

机床的调整是加工细长轴的重要环节，首先要使主轴中心和尾座顶尖的中心连线与导轨全长平行，其次要使主轴中心与尾座顶尖中心的同轴度误差小于0.02mm，最后，调整大、中、小拖板之间的间隙，使之达到合适的宽度。

2．棒料校直

做为细长轴毛坯的直棒料可采用热校直和冷校直两种方法。热校直效果好，但费工费时，适合阶梯轴或大直径的零件校直；冷校直仅适用于直径小的零件。

3．工艺装备的准备

常见的工艺装备包括刀具、量具和夹具等。刀具和量具没有特殊要求，但对夹具的要求比较高，通常需要顶尖、中心架、跟刀架等辅助设备，也有采用V形架、套筒等作辅助支撑的。

三、常见的细长轴加工方法

1．中心架支撑车削细长轴

适用于可以分段车削的细长轴。把中心架（如图1所示）支撑在工件中间，这样细长轴的长径比就减少一半，车削时的刚性可以增加好几倍。在工件上中心架之前，必须在毛坯中部车出一段支撑中心架支承爪的沟槽。中心架的支承爪与工件接触处应经常加润滑油，也可以在中心架支承爪与工件之间加一层砂布或研磨剂，进行研磨抱合。