典型零件加工工藝56453

典型零件加工工藝（軸類，盤(pán)類，箱體類，齒輪類等）實(shí)際中，零件的結(jié)構(gòu)千差萬(wàn)別，但其基本幾何構(gòu)成不外是外圓、內(nèi)孔、平面、螺紋、齒面、曲面等。很少有零件是由單一典型表面所構(gòu)成，往往是由一些典型表面復(fù)合而成，其加工方法較單一典型表面加工復(fù)雜，是典型表面加工方法的綜合應(yīng)用。下面介紹軸類零件、箱體類和齒輪零件的典型加工工藝。第一節(jié)軸類零件的加工一軸類零件的分類、技術(shù)要求軸是機(jī)械加工中常見(jiàn)的典型零件之一。它在機(jī)械中主要用于支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動(dòng)件，以傳遞扭矩。按結(jié)構(gòu)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、各種絲杠等如圖6-1,其中階梯傳動(dòng)軸應(yīng)用較廣，其加工工藝能較全面地反映軸類零件的加工規(guī)律和共性。根據(jù)軸類零件的功用和工作條件，其技術(shù)要求主要在以下方面：⑴尺寸精度軸類零件的主要表面常為兩類：一類是與軸承的內(nèi)圈配合的外圓軸頸，即支承軸頸，用于確定軸的位置并支承軸，尺寸精度要求較高，通常為IT5~IT7；另一類為與各類傳動(dòng)件配合的軸頸，即配合軸頸，其精度稍低，常為IT6~IT9。⑵幾何形狀精度主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。其誤差一般應(yīng)限制在尺寸公差范圍內(nèi)，對(duì)于精密軸，需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀精度。⑶相互位置精度包括內(nèi)、外表面、重要軸面的同軸度、圓的徑向跳動(dòng)、重要端面對(duì)軸心線的垂直度、端面間的平行度等。⑷表面粗糙度軸的加工表面都有粗糙度的要求，一般根據(jù)加工的可能性和經(jīng)濟(jì)性來(lái)確定。支承軸頸常為02~16，傳動(dòng)件配合軸頸為04~32。⑸其他熱處理、倒角、倒棱及外觀修飾等要求。二、軸類零件的材料、毛坯及熱處理?軸類零件的材料⑴軸類零件材料常用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(duì)高速、重載的軸，選用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼或38CrMoAl氮化鋼。⑵軸類毛坯常用圓棒料和鍛件；大型軸或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸采用鑄件。毛坯經(jīng)過(guò)加熱鍛造后，可使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布，獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強(qiáng)度。2.軸類零件的熱處理鍛造毛坯在加工前，均需安排正火或退火處理，使鋼材內(nèi)部晶粒細(xì)化，消除鍛造應(yīng)力，降低材料硬度，改善切削加工性能。調(diào)質(zhì)一般安排在粗車(chē)之后、半精車(chē)之前，以獲得良好的物理力學(xué)性能。表面淬火一般安排在精加工之前，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形。精度要求高的軸，在局部淬火或粗磨之后，還需進(jìn)行低溫時(shí)效處理。三、軸類零件的安裝方式軸類零件的安裝方式主要有以下三種。?采用兩中心孔定位裝夾一般以重要的外圓面作為粗基準(zhǔn)定位，加工出中心孔，再以軸兩端的中心孔為定位精基準(zhǔn)；盡可能做到基準(zhǔn)統(tǒng)一、基準(zhǔn)重合、互為基準(zhǔn)，并實(shí)現(xiàn)一次安裝加工多個(gè)表面。中心孔是工件加工統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)和檢驗(yàn)基準(zhǔn)，它自身質(zhì)量非常重要，其準(zhǔn)備工作也相對(duì)復(fù)雜，常常以支承軸頸:定位，車(chē)〈鉆）中心錐孔；再以中心孔定位，精車(chē)外圓；以外圓定位，粗磨錐孔；以中心孔定位，精磨外圓；最后以支承軸頸外圓定位，精磨＜刮研或研磨）錐孔，使錐孔的各項(xiàng)精度達(dá)到要求。.用外圓表面定位裝夾對(duì)于空心軸或短小軸等不可能用中心孔定位的情況，可用軸的外圓面定位、夾緊并傳遞扭矩。一般采用三爪卡盤(pán)、四爪卡盤(pán)等通用夾具，或各種高精度的自動(dòng)定心專用夾具，如液性塑料薄壁定心夾具、膜片卡盤(pán)等。.用各種堵頭或拉桿心軸定位裝夾加工空心軸的外圓表面時(shí)，常用帶中心孔的各種堵頭或拉桿心軸來(lái)安裝工件。小錐孔時(shí)常用堵頭；大錐孔時(shí)常用帶堵頭的拉桿心軸，如圖6-2。四、軸類零件工藝過(guò)程示例?CA6140車(chē)床主軸技術(shù)要求及功用圖6-3為CA6140車(chē)床主軸零件簡(jiǎn)圖。由零件簡(jiǎn)圖可知，該主軸呈階梯狀，其上有安裝支承軸承、傳動(dòng)件的圓柱、圓錐面，安裝滑動(dòng)齒輪的花鍵，安裝卡盤(pán)及頂尖的內(nèi)外圓錐面，聯(lián)接緊固螺母的螺旋面，通過(guò)棒料的深孔等。下面分別介紹主軸各主要部分的作用及技術(shù)要求：⑴支承軸頸主軸二個(gè)支承軸頸A、B圓度公差為0.005mm,徑向跳動(dòng)公差為0.005mm；而支承軸頸1：12錐面的接觸率0；表面粗糙度Ra為0.4mm；支承軸頸尺寸精度為IT5。因?yàn)橹鬏S支承軸頸是用來(lái)安裝支承軸承，是主軸部件的裝配基準(zhǔn)面，所以它的制造精度直接影響到主軸部件的回轉(zhuǎn)精度。⑵端部錐孔主軸端部?jī)?nèi)錐孔〈莫氏6號(hào)）對(duì)支承軸頸A、B的跳動(dòng)在軸端面處公差為0.005mm,離軸端面300mm處公差為0.01mm；錐面接觸率0；表面粗糙度Ra為0.4mm；硬度要求45~50HRC。該錐孔是用來(lái)安裝頂尖或工具錐柄的，其軸心線必須與兩個(gè)支承軸頸的軸心線嚴(yán)格同軸，否則會(huì)使工件（或工具）產(chǎn)生同軸度誤差。⑶端部短錐和端面頭部短錐C和端面D對(duì)主軸二個(gè)支承軸頸A、B的徑向圓跳動(dòng)公差為0.008mm；表面粗糙度Ra為0.8mm。它是安裝卡盤(pán)的定位面。為保證卡盤(pán)的定心精度，該圓錐面必須與支承軸頸同軸，而端面必須與主軸的回轉(zhuǎn)中心垂直。⑷空套齒輪軸頸空套齒輪軸頸對(duì)支承軸頸A、B的徑向圓跳動(dòng)公差為0.015mm。因?yàn)樵撦S頸是與齒輪孔相配合的表面，對(duì)支承軸頸應(yīng)有一定的同軸度要求，否則引起主軸傳動(dòng)嚙合不良，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速很高時(shí)，還會(huì)影響齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)性并產(chǎn)生噪聲。⑸螺紋主軸上螺旋面的誤差是造成壓緊螺母端面跳動(dòng)的原因之一，所以應(yīng)控制螺紋的加工精度。當(dāng)主軸上壓緊螺母的端面跳動(dòng)過(guò)大時(shí)，會(huì)使被壓緊的滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)的軸心線產(chǎn)生傾斜，從而引起主軸的徑向圓跳動(dòng)。主軸加工的要點(diǎn)與措施主軸加工的主要問(wèn)題是如何保證主軸支承軸頸的尺寸、形狀、位置精度和表面粗糙度，主軸前端內(nèi)、外錐面的形狀精度、表面粗糙度以及它們對(duì)支承軸頸的位置精度。主軸支承軸頸的尺寸精度、形狀精度以及表面粗糙度要求，可以采用精密磨削方法保證。磨削前應(yīng)提高精基準(zhǔn)的精度。保證主軸前端內(nèi)、外錐面的形狀精度、表面粗糙度同樣應(yīng)采用精密磨削的方法。為了保證外錐面相對(duì)支承軸頸的位置精度，以及支承軸頸之間的位置精度，通常采用組合磨削法，在一次裝夾中加工這些表面，如圖6-4所示。機(jī)床上有兩個(gè)獨(dú)立的砂輪架，精磨在兩個(gè)工位上進(jìn)行，工位I精磨前、后軸頸錐面，工位H用角度成形砂輪，磨削主軸前端支承面和短錐面。主軸錐孔相對(duì)于支承軸頸的位置精度是靠采用支承軸頸A、B作為定位基準(zhǔn)，而讓被加工主軸裝夾在磨床工作臺(tái)上加工來(lái)保證。以支承軸頸作為定位基準(zhǔn)加工內(nèi)錐面，符合基準(zhǔn)重合原則。在精磨前端錐孔之前，應(yīng)使作為定位基準(zhǔn)的支承軸頸A、B達(dá)到一定的精度。主軸錐孔的磨削一般采用專用夾具，如圖6-5所示。夾具由底座1、支架2及浮動(dòng)夾頭3三部分組成，兩個(gè)支架固定在底座上，作為工件定位基準(zhǔn)面的兩段軸頸放在支架的兩個(gè)V形塊上，V形塊鑲有硬質(zhì)合金，以提高耐磨性，并減少對(duì)工件軸頸的劃痕，工件的中心高應(yīng)正好等于磨頭砂輪軸的中心高，否則將會(huì)使錐孔母線呈雙曲線，影響內(nèi)錐孔的接觸精度。后端的浮動(dòng)卡頭用錐柄裝在磨床主軸的錐孔內(nèi)，工件尾端插于彈性套內(nèi)，用彈簧將浮動(dòng)卡頭外殼連同工件向左拉，通過(guò)鋼球壓向鑲有硬質(zhì)合金的錐柄端面，限制工件的軸向竄動(dòng)。采用這種聯(lián)接方式，可以保證工件支承軸頸的定位精度不受內(nèi)圓磨床主軸回轉(zhuǎn)誤差的影響，也可減少機(jī)床本身振動(dòng)對(duì)加工質(zhì)量的影響。主軸外圓表面的加工，應(yīng)該以頂尖孔作為統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。但在主軸的加工過(guò)程中，隨著通孔的加工，作為定位基準(zhǔn)面的中心孔消失，工藝上常采用帶有中心孔的錐堵塞到主軸兩端孔中，如圖6-2所示，讓錐堵的頂尖孔起附加定位基準(zhǔn)的作用。CA6140車(chē)床主軸加工定位基準(zhǔn)的選擇主軸加工中，為了保證各主要表面的相互位置精度，選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)遵循基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一和互為基準(zhǔn)等重要原則，并能在一次裝夾中盡可能加工出較多的表面。因?yàn)橹鬏S外圓表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是主軸軸心線，根據(jù)基準(zhǔn)重合的原則考慮應(yīng)選擇主軸兩端的頂尖孔作為精基準(zhǔn)面。用頂尖孔定位，還能在一次裝夾中將許多外圓表面及其端面加工出來(lái)，有利于保證加工面間的位置精度。所以主軸在粗車(chē)之前應(yīng)先加工頂尖孔。為了保證支承軸頸與主軸內(nèi)錐面的同軸度要求，宜按互為基準(zhǔn)的原則選擇基準(zhǔn)面。如車(chē)小端1：20錐孔和大端莫氏6號(hào)內(nèi)錐孔時(shí)，以與前支承軸頸相鄰而它們又是用同一基準(zhǔn)加工出來(lái)的外圓柱面為定位基準(zhǔn)面（因支承軸頸系外錐面不便裝夾）；在精車(chē)各外圓（包括兩個(gè)支承軸頸）時(shí)，以前、后錐孔內(nèi)所配錐堵的頂尖孔為定位基面；在粗磨莫氏6號(hào)內(nèi)錐孔時(shí)，又以兩圓柱面為定位基準(zhǔn)面；粗、精磨兩個(gè)支承軸頸的1：12錐面時(shí)，再次用錐堵頂尖孔定位；最后精磨莫氏6號(hào)錐孔時(shí)，直接以精磨后的前支承軸頸和另一圓柱面定位。定位基準(zhǔn)每轉(zhuǎn)換一次，都使主軸的加工精度提高一步。CA6140車(chē)床主軸主要加工表面加工工序安排CA6140車(chē)床主軸主要加工表面是Ø。75h5、Ø。80h5、Ø。90g5、Ø。105h5軸頸，兩支承軸頸及大頭錐孔。它們加工的尺寸精度在IT5~IT6之間，表面粗糙度Ra為0.4~0.8mm。主軸加工工藝過(guò)程可劃分為三個(gè)加工階段，即粗加工階段（包括銑端面、加工頂尖孔、粗車(chē)外圓等）；半精加工階段（半精車(chē)外圓，鉆通孔，車(chē)錐面、錐孔，鉆大頭端面各孔，精車(chē)外圓等）；精加工階段（包括精銑鍵槽，粗、精磨外圓、錐面、錐孔等）。在機(jī)械加工工序中間尚需插入必要的熱處理工序，這就決定了主軸加工各主要表面總是循著以下順序的進(jìn)行，即粗車(chē)調(diào)質(zhì)（預(yù)備熱處理）半精車(chē)精車(chē)淬火-回火（最終熱處理）粗磨精磨。綜上所述，主軸主要表面的加工順序安排如下：外圓表面粗加工（以頂尖孔定位）外圓表面半精加工（以頂尖孔定位）鉆通孔（以半精加工過(guò)的外圓表面定位）錐孔粗加工（以半精加工過(guò)的外圓表面定位，加工后配錐堵）外圓表面精加工〈以錐堵頂尖孔定位）錐孔精加工（以精加工外圓面定位）。當(dāng)主要表面加工順序確定后，就要合理地插入非主要表面加工工序。對(duì)主軸來(lái)說(shuō)非主要表面指的是螺孔、鍵槽、螺紋等。這些表面加工一般不易出現(xiàn)廢品，所以盡量安排在后面工序進(jìn)行，主要表面加工一旦出了廢品，非主要表面就不需加工了，這樣可以避免浪費(fèi)工時(shí)。但這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過(guò)程中損傷已精加工過(guò)的對(duì)凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、鍵槽等，都應(yīng)安排在淬火前加工。非淬硬表面上螺孔、鍵槽等一般在外圓精車(chē)之后，精磨之前進(jìn)行加工。主軸螺紋，因它與主軸支承軸頸之間有一定的同軸度要求，所以螺紋安排在以非淬火-回火為最終熱處理工序之后的精加工階段進(jìn)行，這樣半精加工后殘余應(yīng)力所引起的變形和熱處理后的變形，就不會(huì)影響螺紋的加工精度。CA6140車(chē)床主軸加工工藝過(guò)程表6-1列出了CA6140車(chē)床主軸的加工工藝過(guò)程。生產(chǎn)類型：大批生產(chǎn)；材料牌號(hào)：45號(hào)鋼；毛坯種類：模鍛件表6-1大批生產(chǎn)CA6140車(chē)床主軸工藝過(guò)程序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)設(shè)備1備料2鍛造模鍛立式精鍛機(jī)3熱處理正火倒角倒角至尺寸（倒角機(jī)）內(nèi)孔和端面A7鉗工去毛刺8熱處理齒面：HRC529插鍵槽至尺寸內(nèi)孔和端面A10磨平面靠磨大端面A內(nèi)孔11磨平面平面磨削B面端面A12磨內(nèi)孔磨內(nèi)孔至Ø。85H5內(nèi)孔和端面A13磨齒齒面磨削內(nèi)孔和端面A14檢驗(yàn)終結(jié)檢驗(yàn)2.齒輪加工工藝過(guò)程分析⑴定位基準(zhǔn)的選擇對(duì)于齒輪定位基準(zhǔn)的選擇常因齒輪的結(jié)構(gòu)形狀不同，而有所差異。帶軸齒輪主要采用頂尖定位，孔徑大時(shí)則采用錐堵。頂尖定位的精度高，且能做到基準(zhǔn)統(tǒng)一。帶孔齒輪在加工齒面時(shí)常采用以下兩種定位、夾緊方式：4.34.3智能化1）以內(nèi)孔和端面定位即以工件內(nèi)孔和端面聯(lián)合定位，確定齒輪中心和軸向位置，并采用面向定位端面的夾緊方式。這種方式可使定位基準(zhǔn)、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)重合，定位精度高，適于批量生產(chǎn)。但對(duì)夾具的制造精度要求較高。2）以外圓和端面定位工件和夾具心軸的配合間隙較大，用千分表校正外圓以決定中心的位置，并以端面定位；從另一端面施以?shī)A緊。這種方式因每個(gè)工件都要校正，故生產(chǎn)效率低；它對(duì)齒坯的內(nèi)、外圓同軸度要求高，而對(duì)夾具精度要求不高，故適于單件、小批量生產(chǎn)。⑵齒輪毛坯的加工齒面加工前的齒輪毛坯加工，在整個(gè)齒輪加工工藝過(guò)程中占有很重要的地位，因?yàn)辇X面加工和檢測(cè)所用的基準(zhǔn)必須在此階段加工出來(lái)；無(wú)論從提高生產(chǎn)率，還是從保證齒輪的加工質(zhì)量，都必須重視齒輪毛坯的加工。在齒輪的技術(shù)要求中，應(yīng)注意齒頂圓的尺寸精度要求，因?yàn)辇X厚的檢測(cè)是以齒頂圓為測(cè)量基準(zhǔn)的，齒頂圓精度太低，必然使所測(cè)量出的齒厚值無(wú)法正確反映齒側(cè)間隙的大小。所以，在這一加工過(guò)程中應(yīng)注意下列三個(gè)問(wèn)題：1）當(dāng)以齒頂圓直徑作為測(cè)量基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制齒頂圓的尺寸精度；2）保證定位端面和定位孔或外圓相互的垂直度；3）提高齒輪內(nèi)孔的制造精度，減小與夾具心軸的配合間隙。⑶齒端的加工齒輪的齒端加工有倒圓、倒尖、倒棱和去毛刺等方式。倒圓、倒尖后的齒輪在換檔時(shí)容易進(jìn)人嚙合狀態(tài)，減少撞擊現(xiàn)象。倒棱可除去齒端尖邊和毛刺。倒圓時(shí)，銑刀高速旋轉(zhuǎn)，并沿圓弧作擺動(dòng)，加工完一個(gè)齒后，工件退離銑刀，經(jīng)分度再快速向銑刀靠近加工下一個(gè)齒的齒端。齒端加工必須在齒輪淬火之前進(jìn)行，通常都在滾〈插）齒之后，剃齒之前安排齒端加工。[2007/12/31]基于圖形單元技術(shù)的軸類零件的設(shè)計(jì)1引言開(kāi)發(fā)系列產(chǎn)品是設(shè)計(jì)與制造合理化所必須的。系列產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)要求零件設(shè)計(jì)盡可能的采用標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的零件。軸類零件是機(jī)械產(chǎn)品中的通用零件，應(yīng)用比較廣泛。以往的設(shè)計(jì)繪圖都以基本的點(diǎn)、直線和圓弧等作為基本幾何圖素來(lái)繪圖，這不僅使得繪圖繁瑣，而且，這些基本的幾何圖素也不能作為項(xiàng)目語(yǔ)言來(lái)表達(dá)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖。圖形單元是把軸類零件中反復(fù)出現(xiàn)的具有相同結(jié)構(gòu)和功能的幾何形體提取出來(lái)作為基本的幾何圖素，因而使得設(shè)計(jì)與繪圖在更高層次進(jìn)行，提高了設(shè)計(jì)效率。同時(shí)，使軸類零件的設(shè)計(jì)更規(guī)范化，滿足了開(kāi)發(fā)系列產(chǎn)品的要求。2圖形單元的不同分類圖形單元作為設(shè)計(jì)、制造和加工的基本單元，最終要表達(dá)整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)信息和制造信息。從整體上說(shuō)，任何階面上的產(chǎn)品信息都將以圖形單元為基礎(chǔ)，從整個(gè)產(chǎn)品生命周期來(lái)看，產(chǎn)品信息的多樣性、一致性和復(fù)雜交錯(cuò)關(guān)系并不是僅僅靠圖形單元的組合就可以表達(dá)的，即使在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段也不能認(rèn)為用零件的加工信息可以完備地描述全部產(chǎn)品信息。但是，運(yùn)用系統(tǒng)項(xiàng)目的原理和方法對(duì)圖形單元進(jìn)行分類剖析，就可以為計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)的統(tǒng)一處理提供良好的依據(jù)。機(jī)械零件千差萬(wàn)別，但也有相似的地方，對(duì)其進(jìn)行相似性分析，抽取其共性，組建成圖形單元庫(kù)，設(shè)計(jì)者選擇。相似性分析是按照相似性原理對(duì)零件進(jìn)行分析的方法。機(jī)械行業(yè)中軸的應(yīng)用很廣泛，而且絕大多數(shù)都為階梯軸，而階梯軸在設(shè)計(jì)時(shí)是逐段進(jìn)行的。軸段類型有光軸段、圓角軸段、退刀槽軸段、鍵槽軸段、螺紋軸段等。3圖形單元的數(shù)據(jù)模型按從屬關(guān)系來(lái)分圖形單元可分為主圖形單元和子圖形單元。主圖形單元對(duì)應(yīng)產(chǎn)品特征的共性。如在軸類零件的設(shè)計(jì)中，主圖形單元可取為表征軸的公共特性（左軸段、中軸段和右軸段〉。子圖形單元對(duì)應(yīng)產(chǎn)品特征的個(gè)性。如軸上的鍵槽、退刀槽又使得各軸段有所不同。為了有效地對(duì)圖形單元信息進(jìn)行表達(dá)和管理，在圖形單元基礎(chǔ)上，提出了主圖形單元和子圖形單元的概念。自組織過(guò)程要求能夠在不同的設(shè)計(jì)階段，動(dòng)態(tài)地形成當(dāng)前處理所需的有序數(shù)據(jù)模型。因此自組織的整個(gè)過(guò)程要求對(duì)整體信息結(jié)構(gòu)進(jìn)行把握，圖形單元和圖形單元之間要求能夠建立起有機(jī)的聯(lián)系，針對(duì)這一特點(diǎn)，本文采用了ADS的擴(kuò)展實(shí)體鏈表結(jié)構(gòu)構(gòu)造了層次結(jié)構(gòu)模型（如圖1＞。4圖形單元的自組織規(guī)則模塊化圖形單元庫(kù)中的每個(gè)圖形單元的創(chuàng)建對(duì)應(yīng)于一條命令，圖形單元與圖形單元之間有較強(qiáng)的獨(dú)立性。圖形單元的模塊化使得圖形庫(kù)具有較好的可維護(hù)性與擴(kuò)充性。交互化交互手段是目前圖形軟件中基本處理模式，它使對(duì)使用者的要求不斷降低。通過(guò)菜單、圖標(biāo)按鈕、對(duì)話框及提示欄等各種友好界面大大提高了軟件的可操作性。智能化的目的是不斷提高計(jì)算機(jī)輔助水平，減少用戶的信息輸入量，提高工作效率。子圖形單元能繼承主圖形單元的信息，軸類零件表現(xiàn)為鍵槽的寬度、深度和長(zhǎng)度的選擇都隨著軸段的變化而變化，無(wú)需用戶輸入。當(dāng)然用戶可對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的修改調(diào)整。為充分表現(xiàn)零件的各種細(xì)節(jié)，一般需要多個(gè)視圖。在不同的視圖上的圖形單元間存在有對(duì)應(yīng)關(guān)系，而這種關(guān)系特性蘊(yùn)含于由圖形單元拼接而成的零件圖形之中。如在生成軸的剖視圖時(shí)，只需點(diǎn)取相關(guān)軸段即可自動(dòng)對(duì)齊生成剖視圖。圖14.4柔性化柔性化表現(xiàn)在對(duì)用戶的容錯(cuò)性。如當(dāng)用戶誤操作刪去軸類零件的中軸段時(shí)，因?yàn)檩S必需有其唯一的中軸段故系統(tǒng)將拒絕操作，并提示對(duì)中軸段只能進(jìn)行替換，不能刪除。在拼接過(guò)程中圖形單元之間的邊界約束（如線、面一致性〉得不到滿足，系統(tǒng)也將給于警告并拒絕。5圖形單元自組織特性拓?fù)涮卣鞯淖越M織拓?fù)潢P(guān)系是圖形的最重要信息，包括點(diǎn)、線、面之間的連接關(guān)系。圖形單元間的拓?fù)潢P(guān)系由系統(tǒng)自動(dòng)生成。在軸類零件設(shè)計(jì)時(shí)，所有軸段必須位于同一中心線上并且軸段與軸段必須保持首尾相連。對(duì)于這些拓?fù)潢P(guān)系，其信息在軸的設(shè)計(jì)中是由系統(tǒng)自動(dòng)生成的。其算法步驟如下：Stepl:根據(jù)當(dāng)前顯示窗口的大小，確定中心線的高度、零件定位點(diǎn)并繪制第一個(gè)圖形單元；Step2:搜索上一圖形單元找到其基點(diǎn)、長(zhǎng)度和直徑，同時(shí)判斷上一圖形單元的類型：若為左軸段，直徑遞增；若為中軸段和右軸段，將左軸段轉(zhuǎn)化右軸段，直徑遞減。Step3：計(jì)算給出本圖形單元的基點(diǎn)坐標(biāo)、直徑和長(zhǎng)度；Step4：根據(jù)主圖形單元確定子圖形單元的定位和大??；Step5：轉(zhuǎn)Step2，繪制下一圖形單元。形狀特征的自組織不同的產(chǎn)品都有一些典型形狀特征，如軸類零件的倒角、退刀槽、齒輪、皮帶輪一類零件的鍵槽等。自動(dòng)抽取這些形狀特征對(duì)于理解產(chǎn)品信息很有必要。為此圖形單元進(jìn)一步分化為主圖形單元和子圖形單元。子圖形單元依附于主圖形單元，隨著主圖形單元的動(dòng)態(tài)變化而自組織生成。形狀特征的圖形單元拼接表現(xiàn)在兩方面：一方面需對(duì)圖形單元進(jìn)行識(shí)別，并在圖形單元層次上對(duì)圖形操作運(yùn)算；另一方面圖形單元拼接后需對(duì)新的圖形重新識(shí)別、理解，并自組織成當(dāng)前新的圖形單元。6圖形單元的自組織應(yīng)用以圖2的軸類零件設(shè)計(jì)為例，對(duì)圖形單元的自組織過(guò)程作一闡述：圖2在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)者可在圖形單元庫(kù)建立的基礎(chǔ)上，根據(jù)具體的項(xiàng)目背景需要，對(duì)能夠?qū)崿F(xiàn)不同功能的軸段圖形單元進(jìn)行選取和調(diào)整，系統(tǒng)對(duì)設(shè)計(jì)者所作的任何一次操作并進(jìn)行實(shí)時(shí)的圖形顯示。如在從圖形單元庫(kù)中選取圖形單元時(shí)，雖然主圖形單元的形狀特征分為左、中，右三類，但在圖標(biāo)菜單的顯示中卻只表示成左軸段與中軸段兩種形式。其中系統(tǒng)對(duì)中軸段的是否選取設(shè)立一個(gè)標(biāo)志值，用戶在從左至右依次點(diǎn)取主圖形單元時(shí)，一旦選取了中軸段，系統(tǒng)將自動(dòng)改變標(biāo)志值，從而在以后鏈入的鏈節(jié)中，把左軸段圖形單元的信息視為是無(wú)序的，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)信息的有序化轉(zhuǎn)換，即將系統(tǒng)內(nèi)部所有的存儲(chǔ)方式與存儲(chǔ)內(nèi)容均改變?yōu)橛逸S段圖形單元的形式，保證了鏈表的信息結(jié)構(gòu)在邏輯上也是有序的。至右依次點(diǎn)取主圖形單元時(shí)，一旦選取了中軸段，同樣，在鏈表的刪除、插入和鏈節(jié)的替換等過(guò)程中也存在這個(gè)問(wèn)題。因?yàn)槿魏我淮捂湵斫Y(jié)構(gòu)上的變更，均會(huì)引起圖形單元信息結(jié)構(gòu)的變化。鏈表結(jié)構(gòu)可以隨意變更，不失存儲(chǔ)地址上的有序性，但具有一定項(xiàng)目?jī)?nèi)容的圖形單元?jiǎng)t不一定能保證其內(nèi)涵的有序性，因此在對(duì)鏈表結(jié)構(gòu)進(jìn)行變更時(shí)要對(duì)其是否符合項(xiàng)目圖的法則進(jìn)行判斷，如同一軸上有且只有一個(gè)中軸段；又如在插入軸段時(shí)，也能根據(jù)插入位置自行判斷，識(shí)別出主圖形單元的形狀特征。原來(lái)為左軸段的，替換時(shí)自動(dòng)按左軸段圖形單元的信息結(jié)構(gòu)進(jìn)行存儲(chǔ)；原來(lái)為右軸段的，則在替換時(shí)自動(dòng)生成右軸段圖形單元的信息結(jié)構(gòu)。因此，在圖形顯示時(shí)相當(dāng)部分的信息由系統(tǒng)內(nèi)部自組織生成。生成的零件結(jié)構(gòu)如圖3所示：圖3尺寸設(shè)計(jì)主要涉及的是強(qiáng)度、剛度設(shè)計(jì)、定位要求等具體的項(xiàng)目背景信息，需要有一定的環(huán)境輸入信息。但這時(shí)的環(huán)境輸入信息，如傳遞功率、軸的轉(zhuǎn)速、軸的材料等均為確定的，不存在信息的無(wú)序到有序的轉(zhuǎn)化過(guò)程，因此本文著重要闡述的是如何實(shí)現(xiàn)尺寸設(shè)計(jì)階段中自組織信息的生成。在軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)中，除了一些環(huán)境信息（如功率、轉(zhuǎn)速、齒輪壓力角、螺旋角等〉是完全人工輸入之外，其余如傳入傳出點(diǎn)位置、支撐點(diǎn)位置等信息均可通過(guò)鏈表的搜索自組織地形成。一般軸類零件中（不考慮帶輪等其它情況〉，力、力矩的傳入與傳出總是與齒輪聯(lián)系的，即與子圖形單元中鍵槽密切相關(guān)。基于圖形單元的鏈表結(jié)構(gòu)儲(chǔ)存形式，易得含有鍵槽子圖形單元的軸段，于是系統(tǒng)自動(dòng)將該圖形單元中鍵槽的中點(diǎn)位置作為該軸力與力矩的傳入或傳出點(diǎn)。再如支撐點(diǎn)的位置，則是在指定了實(shí)現(xiàn)軸肩定位功能的軸段之后，根據(jù)用戶所選的軸承型號(hào)，加以一定的運(yùn)算得到相應(yīng)的點(diǎn)位置。軸強(qiáng)度設(shè)計(jì)的結(jié)果往往是表現(xiàn)為危險(xiǎn)軸段的軸徑大小，即軸徑大小是強(qiáng)度約束的結(jié)果，而軸徑大小本身又是軸段圖形單元信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中的一部分。從而實(shí)現(xiàn)了圖形單元與項(xiàng)目環(huán)境之間的循環(huán)過(guò)程：例圖生成的標(biāo)準(zhǔn)尺寸零件圖如圖4所示，對(duì)生成的標(biāo)準(zhǔn)尺寸圖進(jìn)一步作工藝化處理，尺寸標(biāo)注，尺寸公差和形位公差標(biāo)注就形成圖2的零件圖。圖47結(jié)論本文的圖形單元技術(shù)是基于AUTOCAD的ADS用BORLANDC++二次開(kāi)發(fā)的，在486以上微機(jī)WINDOWS32以上的WINDOWS操作系統(tǒng)上均可運(yùn)行，本系統(tǒng)已經(jīng)做為我單位溫州沖剪機(jī)床CAD和富陽(yáng)起重機(jī)CAD兩個(gè)項(xiàng)目的一個(gè)模塊，經(jīng)過(guò)單位使用反映良好，為CAD向智能化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。應(yīng)用AUTOCAD的ADS擴(kuò)展實(shí)體鏈表結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了具有先進(jìn)性和智能性的圖形單元的自組織，經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，此方法是合理的和可靠的。通過(guò)圖形單元技術(shù)的開(kāi)發(fā)，克服了以往點(diǎn)、直線和圓弧等基本幾何圖素不具有項(xiàng)目語(yǔ)義的缺點(diǎn)。圖形單元能夠很好地表達(dá)設(shè)計(jì)師的思想，使得繪圖和產(chǎn)品設(shè)計(jì)在更高層次上進(jìn)行，提高了繪圖和設(shè)計(jì)效率。[2007/12/31]軸類零件的加工工藝軸類零件是機(jī)器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它主要用來(lái)支承傳動(dòng)零部件，傳遞扭矩和承受載荷。軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長(zhǎng)度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及相應(yīng)的端面所組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀的不同，軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等。軸的長(zhǎng)徑比小于5的稱為短軸，大于20的稱為細(xì)長(zhǎng)軸，大多數(shù)軸介于兩者之間。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(zhǔn)，它們的精度和表面質(zhì)量一般要求較高，其技術(shù)要求一般根據(jù)軸的主要功用和工作條件制定，通常有以下幾項(xiàng)：（一〉尺寸精度起支承作用的軸頸為了確定軸的位置，通常對(duì)其尺寸精度要求較高<IT5?IT7）。裝配傳動(dòng)件的軸頸尺寸精度一般要求較低<IT6~IT9）。（二〉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(yīng)將其公差限制在尺寸公差范圍內(nèi)。對(duì)精度要求較高的內(nèi)外圓表面，應(yīng)在圖紙上標(biāo)注其允許偏差。（三〉相互位置精度軸類零件的位置精度要求主要是由軸在機(jī)械中的位置和功用決定的。通常應(yīng)保證裝配傳動(dòng)件的軸頸對(duì)支承軸頸的同軸度要求，否則會(huì)影響傳動(dòng)件〈齒輪等）的傳動(dòng)精度，并產(chǎn)生噪聲。普通精度的軸，其配合軸段對(duì)支承軸頸的徑向跳動(dòng)一般為0.01?0.03mm,高精度軸（如主軸）通常為0.001?0.005mm。（四＞表面粗糙度一般與傳動(dòng)件相配合的軸徑表面粗糙度為Ra2.5?0.63m，與軸承相配合的支承軸徑的表面粗糙度為Ra0.63?0.16m。二、軸類零件的毛坯和材料（一〉軸類零件的毛坯軸類零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類型、設(shè)備條件及結(jié)構(gòu)，選用棒料、鍛件等毛坯形式。對(duì)于外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主；而對(duì)于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸，常選用鍛件，這樣既節(jié)約材料又減少機(jī)械加工的工作量，還可改善機(jī)械性能。根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產(chǎn)多采用自由鍛，大批大量生產(chǎn)時(shí)采用模鍛。（二〉軸類零件的材料軸類零件應(yīng)根據(jù)不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理規(guī)范（如調(diào)質(zhì)、正火、淬火等），以獲得一定的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。45鋼是軸類零件的常用材料，它價(jià)格便宜經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械性能，淬火后表面硬度可達(dá)45?52HRC。40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼適用于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和淬火后，具有較好的綜合機(jī)械性能。軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn,經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面高頻淬火后，表面硬度可達(dá)50?58HRC,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(jī)床的主軸（例如磨床砂輪軸、坐標(biāo)鏜床主軸）可選用38CrMoAIA氮化鋼。這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)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。與滲碳淬火鋼比較，它有熱處理變形很小，硬度更高的特性。三、軸類零件典型工藝路線對(duì)于7級(jí)