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加工过程下从动轴零件图教学设计

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摘要:零件图的教学难点集中表现在视图表达方法选择、尺寸标注等方面。本文以从动轴零件图的教学为例,从结构设计、视图选择、径向和轴向尺寸标注等环节,结合加工过程讲解从动轴零件图的绘制过程,将生产实践与理论知识有效结合,有助于学生更好地理解课本内容,提高学习效率。

关键词:零件图;加工过程;从动轴尺寸标注

零件图是表达单个零件形状、大小和特征的图样,也是制造和检验零件时所用的图样,又称零件工程图。在生产过程中,根据零件图样和图样的技术要求对零件进行生产准备、加工制造及质量检验。因此,零件图是指导零件加工的重要技术文件,也是零件验收的依据。在实际教学过程中,由于学生没有工作经验,如果单纯从零件图的内容着手讲授零件图的绘制,学生只能死板地理解书本知识,只能学会某类零件的工程图绘制,而没有触类旁通、举一反三的能力。实际上,零件的加工过程会影响零件图的绘制,设计零件时,零件上的每一个具体结构必须是可以加工的,零件图上的每一尺寸必须是可以加工和测量的,在零件设计中考虑零件的加工过程,合理设计结构和尺寸,可以使加工误差最小,提高产品质量和生产效率。将从动轴的加工过程融入从动轴零件图的教学,通过制作从动轴的加工动画让学生理解其形成过程,进而理解一些典型工艺结构如倒角、键槽、退刀槽等的用途和意义,提高学生将理论知识与生产实际的结合水平,更有效地开展教学工作,提高学生的学习效率。

1从动轴的结构设计

图1为从动轴在减速器中的装配图示意图,从图中可以看出,从动轴上除了安装齿轮外,还要安装滚动轴承,作为输出轴,还需要和其他执行机构连接。考虑到轴上安装零件的装配要求和轴向定位要求,将从动轴设计成阶梯轴。在轴上需要安装轮系和联轴器的位置,应设计键槽,以保证在轴毂连接时能传递较大的扭矩。如果轴表面有粗糙度要求,需要在磨床上加工,则需要在连接轴肩处预留砂轮越程槽(退刀槽)。轴端通常与孔作配合,所以在轴端加工倒角,以方便与孔配合时对中。

2从动轴的视图表达

零件图中的视图用来表达机件的结构。要达到清楚表达机件结构的目标,首先应明确:“清楚表达机件结构”的含义。根据尺寸标注的要求,对于零件上的每一个结构,如需标注定形以及定位尺寸,必须画出反映该结构可见实形的视图,才能在其上标注尺寸。为了得到结构的可见实形,需要综合运用各类表达方法,如视图、剖视图和断面图等,有些表达方法很有针对性,如各种剖视表达方法是为了将不可见的内部结构变得可见,斜视和斜剖视图主要用来获得倾斜内外结构的实形。轴套类零件在视图表达时比较有典型性,一般按照加工位置选择主视图,可在其上标注径向和轴向的定形、定位尺寸;而用断面图来表达轴上的某些局部结构,如键槽和销孔等,以标注该结构深度方向尺寸。综上所述,将从动轴的结构及视图表达方案如图2所示。

3从动轴径向尺寸设计及标注

轴的尺寸设计首先是轴输出端最小直径的确定,其大小取决于轴的材料、轴所传递的功率和轴的转速(即与所传递的扭矩有关),由式1确定[1]。式中:A0是与材料有关的计算系数,对于45#钢,一般取107-118,调质处理时,通常取A0=112;P是传递的功率;n是转速。键槽和退刀槽等结构均会对轴的安全性造成不良影响,对于加工键槽的轴,考虑到安全性要求,应将计算出的最小直径放大1.2倍,由于轴输出端通常和联轴器相连接,应圆整轴端直径使之与联轴器的尺寸适应。安装滚动轴承处的轴径,应与选择的滚动轴承内圈直径适应,一般为“0”系列。零件图上标注的尺寸一定是可以加工和测量的尺寸,与加工过程密切相关。从动轴的径向尺寸均为定形尺寸,由加工直接获得,可直接标注在主视图上。

4从动轴轴向尺寸设计及标注

从动轴的轴向结构尺寸主要取决于轴上安装的齿轮宽度、滚动轴承宽度以及输出轴长度等要素,还需要设计加工和传动过程必须的其它连接结构。从动轴轴向尺寸可能是定形尺寸,也可能是定位尺寸,轴向尺寸与加工过程密切相关,尺寸基准的选择也与加工过程有关。零件工序图是指从毛坯开始进行各种冷热加工的顺序图,最终获得零件的结构形状,从动轴的简易加工顺序如图3所示。从工序图中可以看出,轴向总体尺寸是比较重要的轴向尺寸,而回转轴线是加工过程中相对稳定和不动的参照线,可以选作两个方向的尺寸基准。在加工过程中需要调头装夹工件一次,使得左端和右端的轴向尺寸基准必然不同,存在轴向第一基准和第二基准。

5零件图技术要求

零件图上注写的技术要求,是制造零件时应达到的质量要求,其内容包括表面粗糙度、尺寸公差、形位公差、材料的热处理和特殊表面处理要求,还包括生产和检验过程中的注意事项和特殊要求等。可以用符号表示,也可以用文字在图形空白处说明。本例中,从动轴属于小传动轴,并且各外圆直径尺寸相差不大,故选择Φ40mm的热轧圆钢作毛坯,从动轴材料为45钢,需作调质处理,使表面硬度达到HB241-296。综合考虑上述因素,最终设计从动轴的零件图如图4所示:图中需要注意的是轴向尺寸的标注,基本符合加工过程,为了不形成封闭尺寸链,将轴上安装轮系位置的轴向尺寸断开,以容纳轴向累积的加工误差。

6结语

绘制零件工程图时,应考虑该零件的加工、安装、拆卸等要求,合理设计相应的工艺结构。零件图的教学过程应该与机件的设计和加工过程相结合,才能有效地提高学生的理论水平和学习效率。

参考文献

[1]成大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,2008.

[2]张健飞.细长轴的加工工艺分析[J].机械工程与自动化,2005(3).

[3]罗娅.谈零件图教学过程中应注意的问题[J].科技信息,2010(21).

[4]姚素芹.任务教学法在零件图中的实践和探讨[J].机电技术,2010(5).

[5]陈彩萍,武昭辉.以解决实际问题为目标的工程制图课程教学设计[J].太原大学学报,2012(4).

作者:曹淑华 刘德良 路慧彪 孙昂 单位:大连海事大学交通运输装备与海洋工程学院

加工过程下从动轴零件图教学设计责任编辑:张雨    阅读:人次