轴类零件精度及检测互换性三级项目燕山大学

互换性及测量技术三级项目报告题目：轴类零件的精度及检测班 级：机制3班名：指导教师：提交时间： 2016 年4月12日摘要本报告主要研究轴类零件的尺寸精度设计方法和原 则，以及检测的要素的确定，并通过研究和计算完成实际 轴的设计和标注工作。首先介绍了轴类零件的结构特征， 轴类零件的加工方法，以及各加工方法所能达到的精度等 基本内容，接着就尺寸公差的选用、几何公差的选用、基 准制和表面粗糙度的选用做了简要的说明。结尾总结了我 的工作，并完成了零件图的尺寸标注。目录0 前言错误!未指定书签。1 轴类零件的结构特点及加工方法错误!未指定书签。1.1 结构特点错误!未指定书签。1.2 加工方法错误!未指定书签。2 轴类零件的误差种类错误!未指定书签。3 轴类零件的尺寸公差选用 错误!未指定书签。3.1 基准制的选用错误!未指定书签。3.1.1 基孔制的选用错误!未指定书签。3.1.2 下述情况下必须选用基轴制错误!未指定书签3.1.3 非基准制的选用错误!未指定书签。3.2 精度等级的选用错误!未指定书签。3.2.1 选择依据错误!未指定书签。3.2.2 选择公差等级的原则错误!未指定书签。3.2.3 选择公差等级的方法错误!未指定书签。3.3 配合种类和配合的选用错误!未指定书签。3.3.1 配合种类和特征错误!未指定书签。3.3.2 配合的选用错误!未指定书签。4.轴类零件的几何公差选用错误!未指定书签。4.1 公差项目的选用错误!未指定书签。4.2 公差等级的选用错误!未指定书签。4.2.1 选择原则错误!未指定书签。4.2.2 选用方法错误!未指定书签。4.3 基准的确定错误!未指定书签。4.3.1 基准的选用原则错误!未指定书签。5.轴类零件的表面粗糙度选择错误!未指定书签5.1 评定参数错误!未指定书签。5.2 评定值错误!未指定书签。5.2.1 一般选择原则错误!未指定书签。5.2.2 选用方法错误!未指定书签。结论错误!未指定书签。参考文献错误!未指定书签。、八 、*前言轴是机器的常见零件，轴的精度直接影响机器的运转精度 和使用寿命。轴主要是用来支撑其他零件，传递转矩和运动； 是确保产品互换性、质量、性能的重要零部件。轴的设计主要 包括尺寸、公差等级及配合、形位公差等级项目及等级，表面 粗糙度参数值等。本报告介绍了轴类零件的设计要求和设计方 法，并做了实际设计例子，末尾附上设计的零件图。1 轴类零件的结构特点及加工方法1.1 结构特点轴类零件是旋转零件，由圆柱面、圆锥面、内孔及相应的 端面等组成要素。根据功用和结构形状的不同，轴分为光轴、 空心轴、半轴、阶梯轴、花键轴、偏心轴、曲轴、凸轮轴等， 最常用的是阶梯轴。轴的使用要求包括可动性、固定性、可拆 性。1.2 加工方法轴常见的加工方法有：铸造、锻造、轧制、滚压、车、镗、 刨、焊、等。2 轴类零件的误差种类误差种类有：尺寸误差，包括直线尺寸中心距误差及角误轴类零件精度及检测互换性三级项目燕山大学 差等；形状误差和位置误差，由加工过程中的载荷及变形，热 变形、震动、磨损等引起的；表面微观几何形状误差，由塑性 变形、撕裂、机床振动、摩擦等因素引起的。3 轴类零件的尺寸公差选用3.1 基准制的选用3.1.1 基孔制的选用基孔制的选用由于孔的公差带位置一定，轴公差带位置不 同，所以孔的极限尺寸类型少，轴的极限尺寸类型多。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，轴的尺寸类型多，但不会引起刀具费用的相应增加，因 为车刀、砂轮对不同尺寸的轴是同样适用的。若选用基轴制， 由于轴的公差带位置一定，孔公差带位置不同，则孔的尺寸类 型多，需要多种规格不同的制造工具，从而使工具费用及成本 提高。3.1.2 下述情况下必须选用基轴制1. 使用不再加工的冷拔棒料做轴时，冷拔棒料即冷拉圆型 材，精度等级可以达到 79，对于某些光滑轴来说，已经满足 要求，不必进行任何加工，只要按照使用要求选择不同的孔 公差带来加工孔，就能得到不同性质的配合，这种情况下采用轴类零件精度及检测互换性三级项目燕山大学基轴制在技术上和经济上都是合理的。2. 同一轴上有多种不同性质的配合要求时，例如发动机的 活塞连杆组件，要求活塞杆及连杆小头衬套孔之间有相对运 动，采用间隙配合；要求活塞销及活塞上的销座孔之间相对静 止但又不宜太紧，采用过渡配合。如果采用基孔制配合，活塞 销应制成两头粗中间细的阶梯形，这样就给装配带来了困难。3. 以标准件为基准件来确定其基准制，标准件即标准零件 或部件，如平键和滚动轴承等，其一般由专业工厂制造供各行 业使用，因此及标准件相配合的孔或者轴，基准制不可自由选 择，应以标准件为基准件，来确定基准制，例如，轴承内圈不 能及轴配合应选用基孔制，轴承外圈及机座孔。3.1.3 非基准制的选用某些特殊场合可用任一孔或轴公差带组成非基准值配合。例如轴承端盖及外壳孔、隔套及轴的配合，即是采用 H 和 h 意外的任一孔、轴公差带的配合。3.2 精度等级的选用3.2.1 选择依据选择公差等级的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确定。3.2.2 选择公差等级的原则 在满足使用要求的前提下尽量选择用较低的公差等级，在 基本尺寸相同的条件下，公差值越小，生产成本越高。当公差 等级很高时，需使用精密的机床、夹具、刀具和量具，经过多 道工序加工，因而只要尺寸精度略有提高，生产成本将急剧增 加；及此同时，由于加工和检验困难，还会使废品率增大。应尽量遵守标准推荐和孔和轴公差的等级组合规定，例如， 由于高等级的孔比轴难以加工，为使配合的孔和轴工艺等价， 两者公差之间的关系，标准推荐如下：基本尺寸至 500 的配 合，当孔的公差等级高于8 时，孔公差应比轴公差低一级；当 孔的公差等级等于 8时，孔公差比轴公差低一级或者同级；当 空的公差等级低于8时，孔及轴同级。基本尺寸大于500 时， 推荐孔及轴均采用同级配合。在某些特殊的场合，如仪表行业 的公差等级，甚至有孔比轴高 1级或2 级的例子；对于采用任 一孔、轴公差带组成的配合，孔和轴的公差等级也不受此规定 的限制。3.2.3 选择公差等级的方法 计算查表法：当配合的极限间隙（或极限过盈）已知时， 可先计算出配合公差，然后根据配合公差用查表的方法确定孔轴类零件精度及检测互换性三级项目燕山大学和轴的公差等级类比法：是生产实际中常用的方法，它又称为对照法。所 谓类比法，就是参考从社会实践种总结出来的经验资料，进行 比照来选择公差等级。要考虑以下几点：考虑零件的功用和工作条件，确定主次配合表面：对一般 机械而言，主要配合表面的孔选 68，轴选 57;次要配合面，孔 和轴选 912;非配合表面，孔和轴一般选择 12 以下。考虑配合性质：对过盈、过渡配合的公差等级不能太低（） 推荐孔小于等于 8，轴小于等于 9。对间隙配合，公差等级可 高也可低；但间隙小时孔轴公差等级应较高，间隙大的则应低 些，例如，选用H65和H1111是可以的，而选用H1111和 H65 则不妥。考虑配合件的精度：及滚动轴承、齿轮等配合的零件的公 差等级，直接受轴承和齿轮精度的影响，应按轴承和齿轮的精 度等级来确定相配零件的公差等级。3.3 配合种类和配合的选用选择配合的实质是：在保证机械正常工作的前提下，确定 结合件的配合性质及配合质量。即确定配合件的间隙、过盈值 及其允许的变动量。所选定的配合是否合适，将对机械的使用性能和装配的难易程度，产生直接的影响。 选择配合的任务： 对基孔制，确定轴公差带的位置； 对基轴制，确定孔公差带的位置； 对必须选用这两种基准制以外的配合，还要选择非基准轴 或非基准孔的基本偏差代号。3.3.1 配合种类和特征(1) 间隙配合：由(或)11 种基本偏差及基准孔(或基准 轴)形成。各种间隙配合的特征是：a(A)形成的配合间隙最大， 其后间隙依次减小，h (H)形成的配合最小间隙等于零。间隙用于储存润滑油，形成一层油膜，保证液体摩擦，还用 来补偿温升引起的变形、安装误差及弹性变形等引起的误差。一是广泛地用于相配件需做相对运动的结合；二是加键、销 等紧固件后，用于易于拆卸并能承受一定转矩的结合。(2) 过渡配合：一般由()5 种基本偏差及基准孔(或基准轴) 形成。特征是装配时可能产生间隙，也可能产生过盈，并且间隙 及过盈量都比较小。由于间隙较小，及间隙配合相比，虽不适 于活动结合，但能保证孔及轴准确地同心；由于过盈量较小，轴类零件精度及检测互换性三级项目燕山大学 及过盈配合相比，虽然加紧固件才适用于传递载荷，但装拆比 较方便。因此，过渡配合常用在相配件同轴度要求较高，且需 要拆卸的可能结合。考虑以下三方面：一是所受载荷的大小及类型，负载越大 或受冲击载荷，应选平均过盈大的过渡配合；二是同轴度要求， 当结合件的同轴精度要求高时，应选平均过盈较大的过渡配 合；三是拆卸情况，当机械调整、维修时，需经常拆卸的结合， 应选具有平均间隙的过渡配合。（3）过盈配合 ：一般由（）12 种基本偏差及基准孔（或基 准轴）形成。其特征是具有过盈（个别情况最小过盈为零）。 其中p （P）形成的过盈量最小，此后依次增大。由于过盈的 作用，是装配后孔的尺寸被胀大，而轴的尺寸被压小，若两者 的变形未超过材料的弹性极限，则在结合面上产生一定的正压 力和摩擦力，即产生一定的紧固能力，利用这种紧固力，就可 传递转矩和固定零件。具体选用某种过盈配合时，若不附加紧固件，其选择原则是： 最小过盈应保证传递所需的最大负荷（包括转矩和轴向力）， 同时最大过盈应不使相配件的材料应力过大而产生破坏或塑 性变形。当这两项要求不易同时满足时，则要采用加紧固件或轴类零件精度及检测互换性三级项目燕山大学用分组装配法来解决。选择过盈基本偏差的依据是最小过盈。3.3.2 配合的选用计算法：按照一定的理论公式，计算所需的间隙或过盈，然后按照计算结果确定配合；实验法：通过实验确定配合；类比法：参照同类型机器或机构中经生产实践考验的已用配 合，考虑新设计对象的具体要求、不同条件和影响因素，来确 定配合；具体思路和步骤如下：（1）分析对比：首先分析结合件的结构、材料、工艺、工作 条件和使用要求，并以一些类同的、经过实践验证认为是行之 有效的典型零件的配合进行比较，确定孔及轴的配合类别。（2）从配合类别入手：根据使用要求，孔轴配合件有可动性、 固定性和可拆性三种结合方式，相对应有间隙配合、过盈配合 和过渡配合。（3）根据工件条件确定松紧：配合类别确定后，当待定的配 合部位于供类比的配合不为在工作条件上有一定的差异时，应 对配合的松紧程度作适当的调整。对间隙配合，应考虑运动特 性、运动条件、运动精度以及工作时的温度影响等；对过应配轴类零件精度及检测互换性三级项目燕山大学合，应考虑负荷的大小、负荷的特性、所用材料的许用应力、 装配条件、装配变形以及温度影响等；对过渡配合，还应考虑 同轴度精度和对拆装的要求等。（4）对照配合特征确定基本偏差：当基准制确定后，则基准 件的公差带位置也随之确定。因此，选择配合性质，实质上是 确定非基准件的基本偏差。4.轴类零件的几何公差选用几何公差的选用是零件精度设计的一个重要组成部分，选 用是否得当，直接关系到产品质量、使用性能和加工的经济性。 应根据产品的功能要求、结构特点等，综合多方面的因素正确 选用几何公差项目、基准、公差值。4.1 公差项目的选用 几何公差项目的具体选用，可综合考虑以下几个方面。（1）零件的几何特征 零件在加工后，总会产生由自身几 何特征决定的一些几何误差。例如，圆柱形零件会有圆柱度误 差，圆锥类零件会有圆度误差和素线直线度误差，平面类零件 会有平面度误差，凸轮类零件会有轮廓度误差，阶梯孔、轴会 有同轴度误差，槽类零件会有对称度误差，孔组类件会有位置 度误差等。轴类零件精度及检测互换性三级项目燕山大学（2）零件的使用要求 在确定几何公差项目时，应分析几 何误差对零件使用性能的影响，只有对零件使用性能有显著影 响的误差项目，才规定几何公差。例如，齿轮箱上各轴承孔的 轴线平行度误差，会影响齿轮的解出精度和齿侧间隙的均匀 性，因此应规定平行度公差。设计中应尽量减少在图样上标注 的几何公差项目，对一些由一般机械加工能控制的几何公差项 目，在图样上则不必标出几何公差值，由几何公差未注公差控 制。（3）测量的方便性 阶梯轴会产生同轴度公差，可用跳动 公差来代替同轴度公差。这样，检测就方便多了。对于长度及 直径之比大的圆柱形零件，从综合检测形状误差的角度考虑， 应标注圆柱度公差，但目前圆柱度误差难以检测，故为测量方 便，可分别用圆度和直线度或圆度和素线平行度等项目代替。（4）几何公差的控制功能 圆柱度公差可以控制该要素的 圆度误差，定向公差可以控制及其有关的形状误差、定向误差， 定位公差可以控制及其有关的定向误差和形状误差。因此，对 同一被测要素规定了圆柱度公差，一般就不再规定圆度公差； 规定了定向公差，通常就不再规定及其有关的形状公差了。4.2 公差等级的选用轴类零件精度及检测互换性三级项目燕山大学在 1184-1996 中，除线轮廓度和面轮廓度没有规定公差 值外，其余10 个项目均选用了公差等级，并规定有公差值， 位置度公差规定了数系。4.2.1 选择原则在选择几何公差值时，总的原则是在满足零件使用要求的 前提下，尽量选用较低的形位公差等级，以降低生产成本。同 时，应兼顾以下几点：（1）尺寸公差、几何公差和表面粗糙度之间虽没有一个确 定的比例关系，但一般情况下应注意它们之间的协调，即尺寸 位置形状。（2）对于结构复杂，刚性较差或不易加工及测量的零件（如 细长轴和孔，距离较大的孔），要考虑除主参数外其他参数的 影响，可降低几何公差的等级12 级。（3）及某些标准件相结合时，零件上选定的几何公差数值 应符合有关的规定。例如，在选定及滚动轴承想配合的轴及外 壳孔的行为公差是，除了遵守几何公差国家标准外，还应遵守 滚动轴承公差标准的规定。4.2.2 选用方法通常采用类比法，即将所设计的零件及类似零件进行比较，轴类零件精度及检测互换性三级项目燕山大学 通过分析确定几何公差值。另外，根据经验，对圆柱体结合件 的尺寸公差若选定为 6、7、8 时，其几何公差值可考虑也用 相应的 6、7、8 级。通常情况下，考虑实际加工，其几何公 差值可大致确定为：形位=(0.250.5)尺寸 根据算得值，再采用及其接近的标准数值。 对某些位置公差，可用尺寸链分析计算。对于用螺栓和螺 钉连接的两个或两个以上的零件，可用下列方法计算：用螺栓联接时，被联接件上的孔均为通孔，其孔径大于螺 栓的直径，位置度的公差为：用螺钉联接时，被联接件中有一个孔是螺孔，而其余零件 上的孔均为通孔，且孔径大于螺钉的直径，位置度的公差值为：0.54.3 基准的确定4.3.1 基准的选用原则 在确定位置公差是必须给出基准。基准选择是否得当，在 很大程度上影响零件的质量和加工成本。具体选择是，主要考 虑零件的设计要求，应注意以下几点。轴类零件精度及检测互换性三级项目燕山大学（1）在保证使用要求的前提下，应力求使设计、加工和检 测的基准三者统一，以免出现由于基准变换引起的误差。另外， 也应避免过多地规定基准而增加测量中的累积误差。（2）便于加工和检测 为了简化工夹量具的设计及制造并 使检测方便，在同一零件上的各项位置公差应尽量采用统一基 准。（3）任选基准 对某些表面形状完全对称的零件，为保证 零件在装配时无论正反、上下颠倒均能互换，则可任选基准。 对任选基准，检测时一般要进行两次，以其中较大者作为判定 合格及否的依据。及指定基准相比较要求较严，故一般不宜轻 易采用。（4）多基准的顺序 其安排应按零件的功能要求来确定。 设计时通常选择对被测要素的使用性能要求影响最大或定位 最稳的平面作为第一基准，影响次之或窄而长的平面作为第二 基准，影响最小的平面作为第三基准，切不可在公差框格中任 意填写。5.轴类零件的表面粗糙度选择5.1 评定参数在表面粗糙度的六个评定参数中，、三个高度参数为基本轴类零件精度及检测互换性三级项目燕山大学参数、s、为三个附加参数。这些参数分别从不同角度反映了 零件的表面形貌特征，但都存在着不同程度的不完整性。因此， 在具体选用时要根据零件的功能要求、材料性能、结构特点以 及测量的条件等情况适当用一个或几个作为评定参数。（1）如果表面没有特殊要求时，一般仅选用高度参数。在高度特性参数常用的参数值范围内（为002563ym、为0.125gm）,推荐优先选用值，因为能较充分地反应零件表 面轮廓的特征。但以下情况不宜选用。a. 当表面过于粗糙（63ym）或太光滑（V0.025卩 m）时，可选用，因为此范围便于选择用于测量的仪器进行测 量。b. 当零件材料较软时，不能选用，因为值一般采用触 针测量，如果用于软材料的测量，不仅会划伤零件表面，而且 测得结果也不准确。c. 如果测量面积很小，如顶尖，刀具的刃部以及仪表 小元件的表面，在取样长度内，轮廓的峰或谷少于五个时，也 难于进行测量，这是可以选用值。（2）当表面有特殊功能要求时，为了保证功能要求，提 高产品质量，这是可以同时选用几个参数综合控制表面质量。轴类零件精度及检测互换性三级项目燕山大学a. 当表面要求耐磨时，可以选用、和。b. 当表面要求承受交变应力时，可以选用、和 S。c. 当表面着重要求外观质量和可漆性，可选用和 S。5.2 评定值表面粗糙度参数值的选择合理及否，不仅对产品的使用性 能有很大的影响，而且直接关系到产品的质量和制造成本。一 般来说，表面粗糙度值（评定参数值）越小，零件的工作性能 越好，使用寿命也越长。但绝不能认为表面粗糙度值越小越好， 为了获得粗糙度小的表面，则零件需经过复杂的工艺过程，这 样加工成本可能随之急剧增高。因此选择表面粗糙度参数值既 要考虑零件的功能要求，又要考虑其制造成本，在满足功能要 求的前提下，应尽可能选用较大的粗糙度数值。5.2.1 一般选择原则 （1）同一零件上，工作表面的粗糙度参数值小于非工作表面 的粗糙度参数值。（2）摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度参数值要小；滚动摩擦 表面比滑动摩擦表面的粗糙度数值要小；运动速度高、单位压 力大的摩擦表面，应比运动速度低、单位压力小的摩擦表面的 粗糙度参数值要小。轴类零件精度及检测互换性三级项目燕山大学（3）有循环载荷的表面及易引起应力集中的部分（如圆角、 沟槽），表面粗糙度参数值要小。（4）配合性质要求高的结合表面，配合间隙小的配合表面以 及要求连接可靠、受重载的过盈配合表面等，都应取较小的粗 糙度参数值。（5）配合性质相同，零件尺寸越小则表面粗糙度参数值应越 小；同一精度等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度参 数值要小。5.2.2 选用方法在选择参数值时，通常可参照一些经过验证的实例，用类 比法来确定。一般尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度参数值也 小。然而，在实际生产中也有这样的情况，尺寸公差、表面形 状公差要求很大，但表面粗糙度值却要求很小，如机床的手轮 或手柄的表面，所以说，它们之间并不存在确定的函数关系。轴类零件精度及检测互换性三级项目燕山大学结论我们熟悉了课本上的设计方法和要求，熟悉了标注方法， 增强和合作能力。主要写了各种该方法和要求，分工合作，绘 制了零件图。轴类零件精度及检测互换性三级项目燕山大学参考文献1互换性及测量技术基础M.中国标准出版社，2011年。