設(shè)計傳動軸機械制造技術(shù)基礎(chǔ)

1、畢業(yè)設(shè)計題目：傳動軸的工藝設(shè)計院系：機電工程系專業(yè)：機電一體化姓名：呂書星班級：機電六班學號指導教師：孔祥林目錄前言-2課程設(shè)計簡要分析-31 零件最小直徑的確定-42 零件的工藝分析-43 工藝計算與設(shè)計-5 3.1 毛坯選擇-5 3.2 工藝路線的確定-5 3.2.1 確定零件的定位基準與裝夾方式-5 3.2.2 主要表面加工方法的確定-6 3.2.3 裝夾方式-6 3.2.4 劃分階段-7 3.2.5 熱處理工序安排-7 3.2.6 加工方法的選擇和加工方案的確定-84 工序與工步的劃分-10 4.1 工序的劃分-10 4.2工步的劃分-11 4.3加工順序及加工路線的確定-11 4.3

2、.1 零件加工必須遵守的安排原則-11 4.3.2進給路線-11 4.4 加工尺寸和切削用量-12 4.5擬定工藝過程-125 主要參考文獻-17前 言 這次課程設(shè)計是機械設(shè)計的一個十分重要的學習環(huán)節(jié)是對入學以來所學的機械方面的知識進行了一次全面的檢查、鞏固和提高。這次課程設(shè)計是應(yīng)用所學基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識與技能去分析和解決生產(chǎn)實際問題的一次綜合訓練。把所學的知識能夠綜合運用到實際零件的加工中。通過本次設(shè)計使我鞏固了已學的知識、加深了印象使自己能夠運用所學的機械加工知識解決一些具體的問題。 此次課程設(shè)計涉及的知識面有金屬切削原理、加工工藝、數(shù)值計算、刀具的性能、測量技術(shù)、金屬切削機床、CAD制圖

3、外還涉及到毛坯、金屬材料、公差配合及加工設(shè)備等多方面的知識。通過這次課程設(shè)計我發(fā)現(xiàn)了自己還有許多知識還沒有掌握牢固。但更多的是通過這次設(shè)計使我提高、鞏固、擴大了自己所學到的理論知識與技能、提高自己設(shè)計計算、制圖、編寫技術(shù)文件的能力、學會正確使用技術(shù)資料、標準、手冊等工具書，并在這次設(shè)計中培養(yǎng)了我對機械設(shè)計的獨立工作能力、初步樹立了正確的實際思想、掌握了一定的機械加工設(shè)計方法步驟和思路為以后的學習和設(shè)計工作打下了良好的基礎(chǔ)。同時也使我體會到了老師平時對我們的諄諄教導、用心良苦。 由于本人水平有限設(shè)計還有許多不足之處,希望老師給予批評和指證。 課程設(shè)計簡要分析一、 題目名稱設(shè)計傳動軸零件的機械加工

4、工藝規(guī)程二、 設(shè)計目的通過這次課程設(shè)計，了解并認識一般機器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學過的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識，理論聯(lián)系實際，對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個良好的基礎(chǔ)，并且為后續(xù)的自我打礎(chǔ)。三、 設(shè)計要求1. 熟悉零件，畫零件圖。2. 選擇加工方案，確定工藝路線和工藝尺寸，四、設(shè)計內(nèi)容1. 對零件進行工藝分析，擬定工藝方案，2. 確定毛坯種類及制造方法，3. 擬定零件的機械加工工藝過程，選擇各工序加工設(shè)備及工藝裝備（刀具、夾具、量具、輔具），確定各工序的切削用量及工序尺寸。4. 撰寫設(shè)計說明書一份。1 零件最小直徑

5、的確定本次設(shè)計為實心軸，材料選為45鋼，定其轉(zhuǎn)速為n=1000r/min，傳遞功率為p=10kw,=40Mpa此軸為減速器傳動軸，主要傳遞轉(zhuǎn)矩，彎矩較小，因此只考慮扭轉(zhuǎn)強度，并以扭轉(zhuǎn)強度計算公式估算軸的直徑，計算公式如下： =Mn/Wt=9.551000000(P/n)/Wt(Mpa) (1)式中 -軸的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力(Mpa) Mn-軸所傳遞的扭矩（Nmm） Wt-軸抗扭截面模量（mm） P-軸所傳遞功率（KW） n-軸的轉(zhuǎn)速（r/min） -軸材料的許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（Mpa）對于圓截面實心軸，Wt=d/160.2d 可得軸的直徑為： d=（9.551000000）/0.2P/n=CP/n （2）

6、得 d23.112mm 因該軸有鍵槽和螺紋所以取d=24mm式中 C-計算系數(shù)，由軸的材料和承載情況確定，本處取C=107把d=24mm代入（1）式校算可知符合條件，因此本次取軸的最小直徑d=24mm,其余直徑可酌情增加。2 零件的工藝分析軸類零件是常見的典型零件之一。按軸類零件結(jié)構(gòu)形式不同，一般可分為光軸、階梯軸和異形軸三類；或分為實心軸、空心軸等。它們在機器中用來支承齒輪、帶輪等傳動零件，以傳遞轉(zhuǎn)矩或運動。臺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(nèi)容與基本規(guī)律。下面就以減速箱中的傳動軸為例，介紹一般臺階軸的加工工藝。圖1-1圖1-1所示零件是減速器中的傳動軸。它屬于臺階軸類零件

7、，由圓柱面、軸肩、螺紋、螺尾退刀槽、砂輪越程槽和鍵槽等組成。軸肩一般用來確定安裝在軸上零件的軸向位置，各環(huán)槽的作用是使零件裝配時有一個正確的位置，并使加工中磨削外圓或車螺紋時退刀方便；鍵槽用于安裝鍵，以傳遞轉(zhuǎn)矩；螺紋用于安裝各種鎖緊螺母和調(diào)整螺母。根據(jù)工作性能與條件，該傳動軸圖樣(圖1-1)規(guī)定了主要軸頸M，N，外圓P、Q以及軸肩G、H、I有較高的尺寸、位置精度和較小的表面粗糙度值，并有熱處理要求。這些技術(shù)要求必須在加工中給予保證。因此，該傳動軸的關(guān)鍵工序是軸頸M、N和外圓P、Q的加工。3 工藝設(shè)計與計算3.1毛坯選擇該傳動軸材料為45鋼，因其屬于一般傳動軸，故選45鋼可滿足其要求。本例傳動軸

8、屬于中、小傳動軸，并且各外圓直徑尺寸相差不大，故選擇60mm的熱軋圓鋼作毛坯。3.2工藝路線的確定3.2.1 確定零件的定位基準與裝夾方式 合理選擇定位基準，對于保證零件的尺寸和位置精度有著決定性的作用。由于該傳動軸的幾個主要表面（M、N、P、Q）及軸肩面（H、G）對基準軸線A-B均有徑向圓跳動和斷面圓跳動要求，它又是實心軸，所以應(yīng)該選擇兩端中心孔位基準，采用雙頂尖的裝夾方法，以保證零件的技術(shù)要求。 粗基準采用熱軋圓鋼的毛坯外圓。中心孔加工采用三抓自定心卡盤裝夾熱軋圓鋼的毛坯外圓，車端面，鉆中心孔。但必須注意，一般不能用毛坯外圓裝夾兩次兩端中心孔，而應(yīng)該以毛坯外圓作粗基準，先加工一個端面，鉆中

9、心孔，車出一端外圓；然后以車過的外圓做基準，用三抓自定心卡盤裝夾（有時在上工部已車外圓處搭中心架），車另一端面，鉆中心孔。才能保證兩中心孔同軸。粗基準選擇原則：（1）為了保證不加工表面與加工表面的位置要求，應(yīng)選不加工表面作為粗基準。(2)合理分配各加工表面的余量，應(yīng)選擇毛坯外圓做粗基準。（3）粗基準應(yīng)避免重復(fù)使用。（4）選擇粗基準的表面應(yīng)平整，沒有交口、冒口或飛邊等缺陷，一邊定位可靠。精基準選擇原則：（1）基準重合原則，選擇加工表面的基準為定位基準。（2）基準統(tǒng)一原則，自為基準原則，互為基準原則。定位基準 綜合上述，粗精基準選擇原則，由于是軸類零件，在車床上只有三抓卡盤裝夾定心，定位基準應(yīng)該選

10、擇在零件的軸線上，以毛坯60mm軸線作為定位基準。3.2.2主要表面的加工方法的確定 傳動軸大都是回轉(zhuǎn)表面，主要采用車削和外圓磨削成型。由于該傳動軸的主要表面M、N、P、Q的公差等級（IT6）較高，表面粗糙度Ra值（Ra=0.8）較小，故車削后還要磨削外圓表面的加工方案：粗車半精車磨削3.2.3裝夾方式 機床一樣要全里選擇定位基準和加緊應(yīng)力要求設(shè)計，工藝與編程計算的基準統(tǒng)一，減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次裝夾后，加工全部待加工面，以充分發(fā)揮機床的效能。裝夾盡可能一次裝夾出全部或最多的加工表面。由零件圖分析，我們應(yīng)先裝夾60mm棒料的一端，加緊其40mm的長度加工一直到加工零件的右端emm，然后將棒

11、料卸下。裝夾46mm表面，加工另一端。這樣兩次裝夾即可完成零件的所有加工表面，且能保證其加工要求。3.2.4劃分階段 對精度要求較高的零件，其粗，精加工應(yīng)分開，以保證零件的質(zhì)量。 該傳動軸加工劃分為三個階段：粗車（粗車外圓，鉆中心孔等），半精車（半精車各處外圓，臺階和修研中心孔和次要表面等），粗、精磨（粗、精磨各處外圓）。各階段劃分大概以熱處理為界。3.2.5熱處理工序安排 淬火加回火進行調(diào)質(zhì)處理，淬火時將工件加熱到臨界溫度以上，然后通過介質(zhì)迅速冷卻，回火時根據(jù)工件要求的不同將加工加熱到臨界溫度以下某個溫度進行回火，調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合機械性能，廣泛應(yīng)用與各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些

12、在交變載荷下工作的連桿，螺栓，齒輪和軸等。但表面硬度較低，不耐磨。可用調(diào)質(zhì)加表面淬火提高零件的硬度。滲碳處理一般用于表面耐磨，芯部耐沖擊的重載零件，其耐磨性比調(diào)質(zhì)加淬火高。經(jīng)熱處理后，表面可以獲得很高的硬度，芯部硬度低，耐沖擊。所以調(diào)質(zhì)處理是不可或缺的一道工序。軸的熱處理要根據(jù)其材料和其使用要求確定。對于傳動軸，正火。調(diào)質(zhì)。和表面淬火用的較多。該軸要求調(diào)質(zhì)處理，并安排在粗車各外圓之后，半精車外圓之前。3.2.6 加工方法的選擇和加工方案的確定加工方法的選擇: 加工方法的選擇原則是在保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的前提下，兼顧生產(chǎn)效率和加工成本。在實際選擇中，要結(jié)合零件形狀、尺寸大小、熱處理

13、要求和現(xiàn)有生產(chǎn)條件等全面考慮。因為該零件是軸類零件，比較適合在車床上加工。 本零件的加工面有外圓，內(nèi)孔，端面，小孔等，材料為45號鋼。根據(jù)參考手冊相關(guān)資料的下面方案： 工序一：銑軸的兩個端面，打中心孔 工序二：粗車外圓大小端個外徑 工序三：鉆孔 工序四：調(diào)制 工序五：半精車，倒角 工序六：精車，切退刀槽 工序七：車螺紋 工序八：攻螺紋 工序九：銑鍵槽 工序十：去毛刺 工序十一：磨削本設(shè)計的加工的方法如下：（1） 兩端面：公差等級IT12，表面粗糙度Ra12.5um,需進行銑削加工。（2） 由于M24要車削外螺紋，故軸要先粗車至24，公差等級IT12，表面粗糙度為Ra12.5um，需要進行粗加工

14、。（3） 30外圓表面：公差等級IT7，表面粗糙度為Ra1.6um,需進行半精車，精車和磨削加工。（4） 35外圓表面：公差等級IT6，表面粗糙度為Ra0.8um，需進行半精車，精車和磨削加工。（5） 52外圓表面：公差等級IT12，表面粗糙度為Ra2.5um，需進行半粗車加工。（6） 46外圓表面：公差等級IT6，表面粗糙度為Ra0.8um，需進行精車和磨削加工。（7） 35外圓表面：公差等級IT12，表面粗糙度為Ra12.5um，需進行半粗車加工。 調(diào)制和去毛刺在加工中有著重要的作用，淬火加回火叫做調(diào)質(zhì)處理，淬火時將共建加熱到臨界溫度以上，然后通過介質(zhì)迅速冷卻，回火時根據(jù)工件要求的硬度不同

15、將工件加熱到零界溫度以下某個溫度進行回火。調(diào)制處理后零件具有良好的綜合機械性能，廣泛應(yīng)用于各種重要結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。但表面硬度較低，不耐磨。滲碳處理一般用于表面耐磨、芯部耐沖擊的重要零件，其耐磨性比調(diào)直機表面淬火高。經(jīng)熱處理后，表面可以獲得很高的硬度，心部硬度低，耐沖擊。毛刺沖裁后沖件斷面邊緣鋒利的突起。經(jīng)過去毛刺處理后會使零件的表面的精度大大提高。加工方案的確定: 零件上的精度比較高度表面加工，常常是通過粗加工、半精度加工和精加工逐步達到的。該零件有兩種加工方案：1.直接用三抓卡盤裝夾、調(diào)頭加工。2.用三抓卡盤裝夾夾緊和自由端活動頂尖，經(jīng)實驗論證

16、第二種裝夾困難，對刀、退刀及換刀相當困難，所以在這里選擇第一種方案加工，能夠保證其技術(shù)要求。4 工序與工步的劃分4.1按工序劃分工序劃分有三種方法按零件的裝夾方式劃分按粗精車加工劃分工序按所用的刀具劃分。由于零件需要掉頭加工，如果按粗精加工劃分工序。在掉頭加工前后各有一次粗加工和精加工顯得比較繁瑣，所以不可取，如果按所用的刀具劃分工序。刀具有四把，雖然不多，但在掉頭加工前后至少要重復(fù)使用三把刀，而同一把刀的兩次粗精加工分別在掉頭加工前后。加工內(nèi)容不連續(xù)，所以也不合理，不易劃分工序。只有按零件的裝夾定位方式劃分工序比較符合該零件的加工工序，且能保證兩次裝夾的位置精度，每次一裝夾為一道工序，該零件

17、只需在掉頭前后兩道工序即可完成所有加工表面，且能保證各尺寸精度及表面粗糙度。 4.2工步的劃分 因為每一把刀在粗加工的背吃刀量一致，在精加工中的背吃刀量相同，不易劃分工步，這里選用加工不同的表面來劃分工序就比較容易。4.3加工順序及進給路線的確定 4.3.1零件加工必須遵守的安排原則1、基面先行 先加工基準面為后面的加工提供基準面，所以我們把右端面作為基準面2、先主后次 由于加工的面均為重要表面，所以應(yīng)該遵循順序從右至左；3、先粗后精 先車削去大部分金屬余量，再進行成型車削保證零件的尺寸要求和質(zhì)量要求。4、先面后孔 由于該零件沒有孔。所以不做考慮。4.3.2 加工路線 加工中，刀具刀位點相對于

18、工件運動軌跡成為加工路線加工路線的確定原則主要有一下幾點：（1）加工路線應(yīng)保證被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高；(2)使數(shù)值計算簡單，以減少工作量。（3）應(yīng)使加工路線最短。（4）確定加工路線時，還要考慮工件的加工余量和機床、刀具的剛度等情況，確定一次走刀，還是多次走刀來完成所有加工表面，具體結(jié)合上面加工路線的特點再根據(jù)具體零件具體分析。綜合上述分析，傳動軸的加工路線如下：下料-車兩端面、鉆中心孔-粗車各外圓-調(diào)制-修研中心孔-半精車各外圓、車槽、倒角-車螺紋-劃鍵槽加工線-銑鍵槽-修研中心孔-磨削-檢驗。4.4加工尺寸和切削用量傳動軸磨削余量可取0.5mm，半精車余量可選1.5mm，加工

19、尺寸可由此而定，見該軸加工工藝卡的工序內(nèi)容。車削用量的選擇，單件、小批量生產(chǎn)時，可根據(jù)加工情況由工人確定，一般可由機械加工工藝手冊或切削用量手冊中選取。4.5擬定工藝過程定位基準面中心孔應(yīng)在粗加工之前加工，在調(diào)制之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序，調(diào)制之后修研中心孔為消除中心孔的熱處理變形和氧化，磨削之前修研中心孔是為提高定位精基準面的精度和減小錐面的表面粗糙度值。擬定傳動軸的工藝過程時，在考慮主要加工表面的同時，還要考慮次要表面的加工，在半精加工52mm、44mm及24mm外圓時，應(yīng)車到圖樣規(guī)定的尺寸，同時加工出各退刀槽、倒角和螺紋；三個鍵槽應(yīng)在半精車后以及磨削之前銑削加工處來，這樣

20、可保證銑鍵槽時有較高精確的定位基準，又可避免在精磨后銑鍵槽時破壞已精加工的外圓表面。在擬定工藝過程時，應(yīng)考慮檢驗工序的安排、檢查項目及檢驗方法的確定。本零件的加工面有外圓、內(nèi)孔、端面、小孔等，材料為45鋼，根據(jù)相關(guān)資料如表2.1：加工條件：加工材料采用45鋼，經(jīng)調(diào)制處理后的鍛件。工序 銑軸的兩端面，打中心孔 機床：采用組合車床加專用夾具 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀 粗銑M24的兩端面，以M24端面作為粗基準工序 粗車外圓大小端個外徑 機床：CA6140臥室車床，轉(zhuǎn)速n=400r/min 刀具：選用YG6硬質(zhì)合金外圓車刀，主偏角為90 后刀面最大磨損限度1.01.4，刀具壽命：60min切削速度

21、 v=dn/1000=3.14*47*400/1000=52.032m/min進給量： f=0.05mm/r進給速度：v=fn=0.05*400=20mm/min加工工時：t=L/v右端加工（以右端面為基準）加工46（右端）從60切削至48，背吃刀量ap=1.5mm，削長度L=118mm加工35 從48切削至37，背吃刀量ap=1.15mm，切削長度L=66mm加工24 從37切削至26，背吃刀量ap=2.65mm，切削長度L=14mm左端加工（以左端面為基準） 加工52 從60切削至54，背吃刀量ap=1.5mm，切削長度L=132mm 加工35 從54切削至37，背吃刀量ap=2.6mm，

22、切削長度L=93mm加工30 從37切削至32，背吃刀量ap=3.4mm，切削長度L=38mm加工24 從32切削至26，背吃刀量ap=1.2mm，切削長度L=16mm工序 調(diào)制 調(diào)制處理220240HBS工序 鉆孔 機床：Z4006臺式鉆床 主軸轉(zhuǎn)速14505800r/min 鉆頭：選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時鉆頭采用雙錐后磨 橫刀，后角12，鉆頭直徑4mm （1）切削用量 確定進給量：f=0.080.1mm/r 修正系數(shù)為0.75 修正后的進給量 f=(0.080.1)*0.75=0.060.075mm/r 按照強度小于800Mpa差得f=0.080.1mm/r 選f=0.07mm/r 取

23、n=2000r/min （2）計算加工工時得t=L/nf=0.8928min （3）確定鉆頭磨損標準及壽命 刀具后刀面最大磨損限度為0.6mm,壽命為45min （4）擴孔至M10 取ns=1000r/min,進給量f=0.50.6mm/r,取f=0.5mm/r 工序 半精車、倒角 加工52 從54切削至52.5，背吃刀量ap=0.45mm， 切削長度L=35mm 加工35 從37切削至35.5，背吃刀量ap=0.45mm，切削長度L=57mm 加工30 從32切削至30.5，背吃刀量ap=0.45mm，切削長度L=20mm 加工M24 從26切削至，背吃刀量 ap=0.45mm，切削長度L=

24、16mm 車倒角 車刀選用kr=45的直頭通切車刀車45倒角調(diào)頭 雙頂尖裝夾加工46 從48切削至46.5，背吃刀量ap=0.45mm，切削長度L=52mm 加工35 從37切削至35.5，背吃刀量ap=0.45mm，切 削長度L=52mm 加工M24 從26切削至，背吃刀量工序ap=0.45mm，切削長度L=14mm 工序 精車，切退刀槽加工46 從46.5切削至46，背吃刀量ap=0.25mm，切削長度L=52mm 加工35 從35.5切削至35，背吃刀量ap=0.25mm，切 削長度L=52mm 加工M24 從切削至24，背吃刀量 ap=0.35mm，切削長度L=14mm 切退刀槽 取a=1.5和a=2的切刀槽調(diào)頭 雙頂尖裝夾加工52 從52.5切削至52，背吃刀量a