1、互換性與測量技術三級項目報告題目：軸類零件的精度與檢測班 級： 機設2班 姓 名： 李浩杰 杜偉達 查向云 指導教師： 邵曉榮 提交時間： 2014年12月14日 11、摘要- 2 -2、前言- 3 -3、軸類零件結構特點、材料選擇及加工技術要求- 3 -3.1軸類零件結構特點- 4 -3.2軸類零件材料選擇- 4 -3.3軸類零件加工技術要求- 5 -3.4加工方法及其公差等級- 6 -4、軸類零件的精度等級、配合、尺寸公差選用- 7 -4.1精度等級- 7 -4.1.1 公差等級的選擇依據- 7 -4.1.2選擇公差等級的原則- 7 -4.2配合種類和配合選用- 8 -4.3基準制的選用-

2、 9 -4.3.1 基孔配合制的選擇- 9 -4.3.2 基軸配合制的應用場合- 9 -4.3.3非基準制應用的場合- 9 -5、軸類零件的形位公差選用- 9 -5.1形位公差定義- 9 -5.2部分形位公差定義及數據表格- 10 -5.3形位公差選用- 12 -6、表面粗糙度- 13 -6.1評定參數值的選用- 14 -7、最終選擇結果- 15 -7.1尺寸公差選用- 16 -7.2形位公差選用 - 16 -7.3表面粗糙度選用- 17 -8、軸類零件圖的標注- 17 -9、感想- 18 -10、參考文獻- 19 -1、摘要為了加深我們對軸類零件的誤差分析、加工方法及其精度的理解，靈活運用零

3、件的尺寸公差、幾何公差和表面粗糙度，熟練掌握軸類零件圖的標注，我們進行了本項目的制作。本項目內容涉及互換性中誤差、公差、偏差、表面粗糙度、尺寸標注，以及機械設計中軸的長度、直徑的選取、機械制造工藝中軸類零件的加工方法，軸類零件形位公差的檢測方法等相關知識。此次項目為課程設計傳動軸的設計打下了良好的基礎，并鍛煉了團隊合作能力，增強了小組成員的實踐能力。關鍵字：加工方法 尺寸公差 形位公差 表面粗糙度2、前言機械工業中最重要的基礎標準之一是公差與配合標準。1902年英國紐瓦爾公司編制出版的“極限表”，是世界上最早的公差與配合標準。30年代前后，各工業國家都頒布了公差與配合國家標準。1926年國際標

4、準化協會(ISA)成立，1935年公布了國際公差制ISA草案。第二次世界大戰后，重建國際標準化組織(ISO),1962年頒布ISO/R286-1926 極限與配合制。中國于1959年頒布公差與配合國家標準GB159174-59,1979年頒布公差與配合新標準GB1800-1804-79，已有尺寸、形狀和位置、表面粗糙度等基本要素的公差和軸承、螺紋、齒輪等通用零件的公差與配合等整套標準。本項目研究內容為：軸類零件的精度與檢測。現在常用的軸類零件形位公差檢測方法有三坐標測量機、平臺打表點法。平臺打表點法測量具體方法有：頂點法、V形塊法。目前普通軸類零件多為車削加工，其加工等級基本在IT7IT11級

5、，精密軸達到IT6或IT5級。3、軸類零件結構特點、材料選擇及加工技術要求 3.1軸類零件結構特點軸類零件是機器中經常遇到的典型零件之一。它在機械中主要用于支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動件，以傳遞扭矩。按結構形式不同，軸可以分為階梯軸、錐度心軸、光軸、空心軸、曲軸、凸輪軸、偏心軸、各種絲杠等。 圖一 軸的分類 a)光軸 b)空心軸 c)半軸 d)階梯軸 e)花鍵軸 f)十字軸 g）偏心軸 h)曲軸i)凸輪軸 3.2軸類零件材料選擇 常用45鋼，精度較高的軸可選用40Cr、軸承鋼GCr15、彈簧鋼65Mn，也可選用球墨鑄鐵；對高速、重載的軸，選用20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼或38CrM

6、oAl氮化鋼。45鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經過調質（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合機械性能，淬火后表面硬度可達4552HRC。40Cr等合金結構鋼適用于中等精度而轉速較高的軸類零件，這類鋼經調質和淬火后，具有較好的綜合機械性能。軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，經調質和表面高頻淬火后，表面硬度可達5058HRC，并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度的軸。 精密機床的主軸（例如磨床砂輪軸、坐標鏜床主軸）可選用38CrMoAIA氮化鋼。這種鋼經調質和表面氮化后，不僅能獲得很高的表面硬度，而且能保持較軟的芯部，因此耐沖擊韌性好。與滲碳淬

7、火鋼比較，它有熱處理變形很小，硬度更高的特性。 3.3軸類零件加工技術要求 階軸的加工工藝較為典型，反映了軸類零件加工的大部分內容與基本規律。 軸用軸承支承，與軸承配合的軸段稱為軸頸。軸頸是軸的裝配基準，它們的精度和表面質量一般要求較高，其技術要求一般根據軸的主要功用和工作條件制定，通常有以下幾項：1）尺寸精度起支承作用的軸頸為了確定軸的位置，通常對其尺寸精度要求較高（IT5IT7）。裝配傳動件的軸頸尺寸精度一般要求較低（IT6IT9）。2)幾何形狀精度 軸類零件的幾何形狀精度主要是指軸頸、外錐面、莫氏錐孔等的圓度、圓柱度等，一般應將其公差限制在尺寸公差范圍內。對精度要求較高的內外圓表面，應在

8、圖紙上標注其允許偏差。3)相互位置精度軸類零件的位置精度要求主要是由軸在機械中的位置和功用決定的。通常應保證裝配傳動件的軸頸對支承軸頸的同軸度要求，否則會影響傳動件（齒輪等）的傳動精度，并產生噪聲。普通精度的軸，其配合軸段對支承軸頸的徑向跳動一般為0.010.03mm，高精度軸（如主軸）通常為0.0010.005mm。 4)表面粗糙度 一般與傳動件相配合的軸徑表面粗糙度為Ra2.50.63m，與軸承相配合的支承軸徑的表面粗糙度為Ra0.630.16m。 3.4加工方法及其公差等級目前普通軸類零件多為車削加工，其加工等級基本在IT7IT11級，精密軸達到IT6或IT5級。軸類零件一般分粗車、精車

9、兩個階段，特殊情況下包括半精車。粗車是為了提高生產效率，將工件毛坯上的多余金屬車去，只保留一定的精車余量，精車后使工件達到圖樣要求。按使用要求，主要軸頸直徑尺寸精度為IT6IT9級，精密軸頸也可達到IT5級。普通精度的軸，配合精度對支撐軸頸的徑向圓跳動一般為0.010.03mm。其表面粗糙度支撐軸頸為0.21.6m，配合軸頸為0.43.2m。普通軸類零件精度基本能滿足多數需求，而航空航天或較小的器物等才需要更精密的零件。IT4精研或超精加工IT11粗車，半精鏜及其他粗加工，粗密管的拉制，沖孔，壓力加工IT5研磨，精磨，精密研磨，金剛鏜IT12輕壓加工，拉制管件IT6磨削，精衍，高精度車或鏜，手

10、工精鉸IT13壓力加工，滾軋管件IT7精車，拉削，普通研磨或磨削，精密機鉸IT14金屬模或硬模鑄造IT8在頂尖上車削，鏜削，普通鉸孔，在較好情況下六角車床及自動車床加工IT15沖壓，模鍛IT9六角車床及自動車床的普通加工，普通鏜孔，立車，精密銑削IT16砂型鑄造，火焰切割（氣割）IT10普通銑削，仿形銑，立銑，平面銑，鉆孔，金屬的滾壓或拉制表1部分加工方法及其公差等級4、軸類零件的精度等級、配合、尺寸公差選用 4.1精度等級 4.1.1 公差等級的選擇依據主要是根據使用性能對尺寸精度及配合一致性要求的高低來確定。 4.1.2選擇公差等級的原則1）在滿足使用性能的前提下，盡量選取較低的公差等級。

11、所謂“較低的公差等級”是指：假如IT7級以上(含IT7)的公差等級均能滿足使用性能要求，那么，選擇IT7級為宜。它既保證使用性能，又可獲得最佳的經濟效益。2）盡量遵守標準推薦的孔與軸公差的等級組合規定。由于高等級的孔比軸難加工，為使相配合的孔與軸工藝等價，兩者公差等級之間的關系推薦如下：基本尺寸至500mm的配合，當孔的公差等級高于IT8是，孔公差應比軸公差低一級：當孔的公差等級等于IT8時，孔公差比軸公差低一級或同級；當孔的公差等級低于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。 4.2配合種類和配合選用1)間隙配合 間隙配合主要應用的場合：孔軸之間有相對運動和

12、需要拆卸的無相對運動的配合部位。2)過渡配合 過渡配合主要應用的場合：孔與軸之間有定心要求，而且需要拆卸的靜聯接(即無相對運動)的配合部位。3)過盈配合 過盈配合主要應用的場合：孔與軸之間需要傳遞扭矩或準確定心的靜聯接(即無相對運動)的配合部位。 配合選擇的方法有類比法、計算法和試驗法3種。 a.類比法。同公差等級的選擇相似，大多通過查表將所設計的配合部位的工作條件和功能要求與相同或相似的工作條件或功能要求的配合部位進行分析比較，對于已成功的配合作適當的調整，從而確定配合代號。此選擇方法主要應用在一般、常見的配合中。 b.計算法。計算法主要用于兩種情況：一是用于保證與滑動軸承的間隙配合，當要求

13、保證液體摩擦時，可以根據滑動摩擦理論計算允許的最小間隙，從而選定適當的配合。二是完全依靠裝配過盈傳遞負荷的過盈配合，可以根據要求傳遞負荷的大小計算允許的最小過盈，再根據孔、軸材料的彈性極限計算允許的最大過盈，從而選定適當的配合。c.試驗法。試驗法主要用于特別重要配合的選擇。這些部位的配合選擇，需要進行專門的模擬試驗，以確定工作條件要求的最佳間隙或過盈及其允許變動的范圍，然后，確定配合性質。 4.3基準制的選用 4.3.1 基孔配合制的選擇一般情況下，優先采用基孔配合制。孔的尺寸類型少，昂貴的定尺寸孔用刀具（特別是拉刀）和塞規可以減少。周的尺寸類型多，但不會引起刀具費用的相應增加。從節省制造費用

14、的經濟效果看，選用基孔制遠比基軸制有利。 4.3.2 基軸配合制的應用場合1)用冷拉鋼制圓柱型材制作光軸作為基準軸 這一類圓柱型材的規格已標準化，尺寸公差等級一般為IT7IT9。它作為基準軸，軸徑可以免去外圓。切削加工，只要按照不同的配合性質來加工孔，可實現技術與經濟的最佳效果.2) “一軸多孔”，而且構成的多處配合的松緊程度要求不同的場合所謂“一軸多孔”指一軸與兩個或兩個以上的孔組成配合。3) 軸為標準件或標準部件(如：鍵、銷、軸承等)。 4)儀器儀表上的小配件孔比軸容易加工。4.3.3非基準制應用的場合國家標準規定：為了滿足配合的特殊需要，允許采用非基準制配合，即采用任一孔、軸公差帶(基本

15、偏差代號非H的孔或h 的軸)組成的配合。5、軸類零件的形位公差選用 5.1形位公差定義 加工后的零件不僅有尺寸公差，構成零件幾何特征的點、線、面的實際形狀或相互位置與理想幾何體規定的形狀和相互位置還不可避免地存在差異，這種形狀上的差異就是形狀公差，而相互位置的差異就是位置公差，統稱為形位公差。表2 零件的形位公差圖標 5.2部分形位公差定義及數據表格 圓度公差：是在同一截面上，實際圓對理想圓所允許的最大變動量。也就是圖樣上給定的，用以限制實際圓的加工誤差所允許的變動范圍。 圓柱度公差：是實際圓柱面對理想圓柱面所允許的最大變動量。也就是圖樣上給定的，用以限制實際圓柱面加工誤差所允許的變動范圍。

16、對稱度：實際要素的對稱中心面（或中心線、軸線）對理想對稱平面所允許的變動量。該理想對稱平面是指與基準對稱平面（或中心線、軸線）共同的理想平面，用于控制被測要素中心平面（或軸線）對基準中心平面（或軸線）的共面（或共線）性誤差。 跳動公差：用來控制跳動，是以特定的檢測方式為依據的公差項目。跳動公差包括圓跳動公差和全跳動公差。 圓跳動：是指被測實際表面繞基準軸線作無軸向移動的回轉時，在指定方向上指示器測得的最大讀數差。全跳動：是指被測實際表面繞基準軸線作無軸向移動的回轉，同時指示器作平行或垂直于基準軸線的移動，在整個過程中指示器測得的最大讀數差。表3 圓柱度參數表表4跳動參數表 5.3形位公差選用

17、1）在保證零件功能要求的前提下，應盡量減少形位公差項目，檢測方法簡便，以獲得較好的經濟效益。a、考慮零件的幾何特征b、考慮零件的使用要求c、考慮檢測的方便性2)形位公差的確定方法：類比法、計算法3)各類零件公差選擇：平面類零件有平面度公差,不會有圓度、圓柱度和跳動公差。機床主軸規定跳動公差,軸頸處規定同軸度。齒輪與軸肩規定垂直度,鍵槽兩側規定對稱等。回轉類零件用徑向全跳動代替圓柱度和同軸度，用圓跳動代替垂直度基準的選擇在保證使用要求前提下力求使設計、加工、檢測的基準三者統一4)形位公差等級的選擇總原則: 在保證零件使用性能前提下，盡量選低精度等級。a. 形位公差和尺寸公差的關系 一般滿足關系式

18、：T形狀T位置T尺寸b.有配合要求時形狀公差與尺寸公差的關系T形狀KT尺寸 常用尺寸公差等級IT5IT8的范圍內，通常取K2565 c.形狀公差與表面粗糙度的關系 一般情況下，表面粗糙度的Ra值約占形狀公差值的2025d. 考慮零件的結構特點e. 凡有關標準已對形位公差作出規定的，如與滾動軸承相配的軸和殼體孔的圓柱度公差、機床導軌的直線度公差、齒輪箱體孔的軸線的平行度公差等，都應按相應的標準確定。6、表面粗糙度表面粗糙度的評定參數中，高度參數是最常用的。我國標準中主要采用了Ra和Rz兩個參數，Ra一般用電動輪廓儀進行測量。由于Ra的概念較直觀，反映輪廓的信息量多，所以應用較廣泛。在常用的參數值

19、范圍內（Ra為0.0256.3m，Rz為0.1025m）推薦優先選用Ra。由于受儀器測頭的限制，對于過于粗糙的或者太光滑的表面，則不宜采用Ra值。評定參數Rz的測量值方法最簡單，用來評定某些不允許出現較大加工痕跡的零件表面零件上狹小的表面（表面不足一個取樣長度時）有實際意義。 6.1評定參數值的選用 表面粗糙度評定參數的數值已經標準化了，應按規定的系列參數值選用。當按表面功能和生產的經濟合理性綜合考慮。確定評定參數時，處特殊要求外，通常多用類比法來取。這時主要考慮零件的功能要求，一般情況下，確定參數的大小應該考慮以下因素：1）同一零件上，工作表面的粗糙度參數值應比非工作表面小。2）摩擦表面的表

20、面粗糙度值應比非摩擦表面小，有相對運動的工作表面，運動速度越高，其表面粗糙參數值也越小。3）承受交變載荷的零件，其最易產生應力集中的部位，表面粗糙度參數值應較小。4）要求配合性質穩定可靠的部件，表面粗糙度參數值應較小。對過盈配合，為保證聯結可靠，載荷越大，表面粗糙度參數值應越小，對間隙配合，間隙越小，表面粗糙度參數值也應越小。5）要求防腐蝕密封性能或外觀要求美觀等，表面粗糙度參數值應較小。表5 表面粗糙度的表面特征及加工方法7、最終選擇結果 7.1尺寸公差選用 1)左起第一段：與聯軸器配合， 不經常拆卸，因此直徑尺寸的公差帶為r6, Ts=16, 得ei=+0.034,es=+0.050; 鍵

21、槽寬b的上下偏差查表5-2 ,es=0，ei=-0.043 ； 鍵深上下偏差分別為es=+0.2,ei=0。 2)左起第二段：與毛氈接觸，按GB/T1804-m標準。 3)左起第三段，與軸承配合， 由4-14（P87）查得，直徑尺寸的公差帶為k5； 查表2-3（P20），Ts=11； 查表2-4（P23），得ei=+0.002，則有es=+0.013。 4)左起第五段，與齒輪配合 由表4-5 （P71），選擇過盈配合 ,直徑尺寸公差帶r6， 精度等級IT6， Ts=19, 得ei= +0.041，es= +0.060mm ； 鍵槽與鍵的配合為基軸制，且鍵尺寸為bxh=16x10, 查表5-2 （p92）,選緊密聯接, es=-0，ei=-0.043, 基本偏差系列p,精度等級IT9。鍵槽深度:6.0mm es=+0.2, ei=0 。 5)左起第六段：與軸承和套筒配合。同左起第一段。 7.2形位公差選用 1)右起第一段：與軸承配合， 需要規定圓柱度與軸肩平面的端面圓跳動。 軸承精度為p6 ,查得：圓柱度公差0.0025,端面圓跳動公差0.008。 2)右起第二段：與齒輪配合，需要規定圓跳動。 查P41，表2-12 對中間軸線的圓跳動公差0.015；鍵槽需要規定對稱度，查 P41 表2-12 對稱度公差0.0403)右起第三段左軸肩端面：與軸承端面配合，需要規定圓跳動，查 P4