齿轮泵主动轴课程设计说明书..(2)

2018-12-25 22:53

钢和合金钢。碳素钢的性能主要取决于含碳量,含碳量越多,其强度越高,但塑性越低。碳素钢包括普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。普通碳素结构钢(如Q215、Q235)一般只保证机械强度而不保证化学成分,不宜进行热处理,通常用于不太重要的零件和机械结构中。碳素钢的性能主要取决于其含碳量。低碳钢的含碳量低于0.25%,其强度极限和屈服极限较低,塑性很高,可焊性好,通常用于制作螺钉、螺母、垫圈和焊接件等。含碳量在0.1%~0.2%的低碳钢零件可通过渗碳淬火使其表面硬而心部韧,一般用于制造齿轮、链轮等要求表面耐磨而且耐冲击的零件。中碳钢的含碳量在0.3%~0.5%之间,它的综合力学性能较好,因此可用于制造受力较大的螺栓、螺母、键、齿轮和轴等零件。含碳量在0.55%~0.7%的高碳钢具有高的强度和刚性,通常用于制作普通的板弹簧、螺旋弹簧和钢丝绳。合金结构钢是在碳钢中加入某些合金元素冶炼而成。每一种合金元素低于2%或合金元素总量低于5%的称为低合金钢。每一种合金元素含量为2%~5%或合金元素总含量为5%~10%的称为中合金钢。每一种合金元素含量高于5%或合金元素总含量高于10%的称为高合金钢。加入不同的合金元素可改变钢的机械性能并具有各种特殊性质。例如铬能提高钢的硬度,并在高温时防锈耐酸;镍使钢具有良好的淬透性和耐磨性。但合金钢零件一般都需经过热处理才能提高其机械性能;此外,合金钢较碳素钢价格高,对应力集中亦较敏感,因此只用于碳素钢难于胜任工作时才考虑采用。

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用碳素钢和合金钢浇铸而成的铸件称为铸钢,通常用于制造结构复杂、体积较大的零件,但铸钢的液态流动性比铸铁差,且其收缩率的铸铁件大,故铸钢的壁厚常大于10mm,其圆角和不同壁厚的过渡部分应比铸铁件大。 2、材料选用原则

从各种各样的材料中选择出合用的材料是一项受到多方面因素制约的工作,通常应考虑下面的原则:

(1) 载荷的大小和性质,应力的大小、性质及其分布状况

对于承受拉伸载荷为主的零件宜选用钢材,承受压缩载荷的零件应选铸铁。脆性材料原则上只适用于制造承受静载荷的零件,承受冲击载荷时应选择塑性材料。 (2) 零件的工作条件

在腐蚀介质中工作的零件应选用耐腐蚀材料,在高温下工作的零件应选耐热材料,在湿热环境下工作的零件,应选防锈能力好的材料,如不锈钢、铜合金等。零件在工作中有可能发生磨损之处,要提高其表面硬度,以增强耐磨性,应选择适于进行表面处理的淬火钢、渗碳钢、氮化钢。金属材料的性能可通过热处理和表面强化(如喷丸、滚压等)来提高和改善,因此要充分利用热处理和表面处理的手段来发挥材料的潜力。 (3) 零件的尺寸及质量

零件尺寸的大小及质量的好坏与材料的品种及毛坯制取方法有关,对外形复杂、尺寸较大的零件,若考虑用铸造毛坯,则

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应选用适合铸造的材料;若考虑用焊接毛坯,则应选用焊接性能较好的材料;尺寸小、外形简单、批量大的零件,适于冲压和模锻,所选材料就应具有较好的塑性。 (4) 经济性

选择零件材料时,当用价格低廉的材料能满足使用要求时,就不应选择价格高的材料,这对于大批量制造的零件尤为重要。此外还应考虑加工成本及维修费用。为了简化供应和储存的材料品种,对于小批制造的零件,应尽可能减少同一部设备上使用材料的品种和规格,使综合经济效益最高。 3、确定轴的材料

由以上分析可以选择轴的材料,35钢、45钢、T10、40Cr等都可以满足要求,因为45钢的硬度在220HBS~250HBS之间,其综合力学性能好、承受交变弯曲载荷或交变扭转荷。结合以上两点以及其经济性选用45钢。 4、确定毛坯的制造形式

零件材料为45钢,本可以先用模锻,其精度高加工余量小又可以用与形状复杂、大批量生产,但其设备昂贵。又考虑到轴的应用场合在齿轮泵中其受力不大强度要求不高生产纲领又不是太大。结合生产条件以及经济性故选取型钢又因为其最大直径处为Ф18mm故选取直径为Ф23mm的型钢为毛坯。

(二)、基准的选择

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基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证,生产率得以提高。

1、粗基准的选择:对于零件而言,尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件,则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则,选取零件的上面和右面的直角平面为粗基准。

2、精基准的选择:主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸链换算。 (三)工艺路线的拟定及工艺方案的分析 1、工艺路线的拟定

为保证达到零件的几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求,必须制定合理的工艺路线。

由于生产纲领为成批生产,所以采用通用机床配以专用的工、夹、量具,并考虑工序集中,以提高生产率和减少机床数量,使生产成本下降。该轴材料为45钢且为Ф23mm的形钢,此主动轴应首先

车削成形,对于精度较高在车削之后还应磨削。车削和磨削时以两端的中心孔作为定位精基准,中心孔可在粗车之前加工。因此,该传动轴的工艺过程主要有

加工中心孔、粗车、半精车和磨削四个阶段。结合以上几点制定加工工艺路线如下:

工艺路线如下:

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工序1 车端面、钻中心孔,表面粗糙度6.3,; 工序2 加工2?1退刀槽;

工序3 粗车Ф18mm及两端Ф17.8mm的外圆柱面直径余1mm,采用一夹一顶,表面粗糙度6.3、尺寸公差14级。 工序4 半精车各阶梯轴,直径余量0.5mm;

工序5 精加工各阶梯部分表面,粗糙度1.6、尺寸公差6级;

工序6 钻φ4孔

工序7 加工槽口宽度为6H9mm的槽 根据此工艺方案制定出详细的工序划分如下所示:

工序1:车端面,以Ф23mm的外圆轮廓为定位基准,选CA6140卧式车床;

工序2:车2?1退刀槽,车后直径为Ф16mm;

工序3:粗车左端Ф17.8mm,直径余量1mm,表面粗糙度6.3、尺寸公差14级;

工序4:粗车右端Ф17.8mm、Ф18mm,直径余量1mm,定位基准都用左端Ф17.8mm采用一次装夹减少定位误差采用一夹一顶,表面粗糙度16、尺寸公差14级;

工序5:半精车各阶梯轴,直径余量0.5mm,并车倒角,表面粗糙度3.2、尺寸公差9级,倒圆角1×45°;

工序6:淬火;

工序7:钻Ф4mm的通孔,采用专用夹具立式钻床加工, 麻花

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