機械加工工藝課題——傳動軸

1、 課課 程程 設(shè)設(shè) 計計 說說 明明 書書課題名稱課題名稱 傳動軸的加工工藝規(guī)程編制 所在系院 專業(yè)年級p11 數(shù)控二班二組 指導(dǎo)教師 職 稱 高級工程師 2012 年 12 月 28 日 摘 要軸類零件畢業(yè)設(shè)計是機械工程類專業(yè)學(xué)生完成本專業(yè)教學(xué)計劃的最后一個極為重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是使學(xué)生綜合運用所學(xué)過的基本理論、基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問題而進行的一次基本訓(xùn)練。這對學(xué)生即將從事的相關(guān)技術(shù)工作和未來事業(yè)的開拓都具有一定意義。傳動軸是組成機器零件的主要零件之，一切做回轉(zhuǎn)運動的傳動零件（例如：齒輪，蝸輪等）都必須安裝在傳動軸上才能進行運動及動力的傳動，傳動軸常用于變速箱與驅(qū)

2、動橋之間的連接。這種軸一般較長，且轉(zhuǎn)速高，只能承受扭矩而不承受彎矩。應(yīng)該使傳動軸具有足夠的剛度和高臨界轉(zhuǎn)速，在強度計算中，由于所取的安全系數(shù)較大，從而使軸的尺寸過大 關(guān)鍵詞：傳動軸，零件關(guān)鍵詞：傳動軸，零件 ，加工工藝加工工藝目目 錄錄第第 1 1 章章 分析分析零件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求零件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求 .3 31.1 傳動軸的結(jié)構(gòu).31.2 傳動軸的技術(shù)要求.31.3 零件圖.4第第 2 2 章章 明確零件毛坯狀況明確零件毛坯狀況 .5 52.1 傳動軸毛坯.52.2 傳動軸材料.5第第 3 3 章章 擬定零件的工藝路線擬定零件的工藝路線 .6 63.2 熱處理.63.3 擬定工藝規(guī)程.6第

3、第 4 4 章章 設(shè)計工序內(nèi)容設(shè)計工序內(nèi)容 .7 74.1 工步 1 .74.2 工步 2 .74.3 工步 3 .74.4 工步 4 .84.5 工步 5 .84.6 工步 6 .8第第 5 5 章章 填寫工藝卡片填寫工藝卡片 鉆模的設(shè)計鉆模的設(shè)計 .9 95.1 鉆模的應(yīng)用.95.2 鉆模的裝夾.10總總 結(jié)結(jié) .1 11 1致致 謝謝 .1 12 2參參 考考 文文 獻獻 .1 13 3第一章第一章 分析零件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求分析零件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求軸類零件是機械零件中的關(guān)鍵零件之一。在機器中，它的主要功用是支撐傳動零件、傳遞扭矩、承受載荷，以及保證裝在軸上的零件等有一定的回轉(zhuǎn)精度。1.1

4、1.1 傳動軸的結(jié)構(gòu)傳動軸的結(jié)構(gòu) 此傳動軸也是機器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它主要用來傳遞力和扭矩。軸類零件是回轉(zhuǎn)體零件。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；根據(jù)結(jié)構(gòu)外形的不同，軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等；加工表面一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、鍵槽、橫向空、內(nèi)孔和螺紋及相應(yīng)的端面所組成。軸的長徑比小于 5 的稱為短軸，大于 20 的稱為細長軸，大多數(shù)軸介于兩者之間。 此傳動軸是短軸，是一個高轉(zhuǎn)速、少支承的 回轉(zhuǎn)體零件。它屬于階梯軸，加工表面有外圓柱面、鍵槽等。1.21.2 傳動軸的技術(shù)要求傳動軸的技術(shù)要求（1）尺寸精度軸

5、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 IT5IT7；另一類為與各類傳動件配合的軸頸，即配合軸頸，其精度稍低，通常為 IT6IT9。 （2）幾何形狀精度主要指軸頸表面、外圓面等重要表面的圓度、圓柱度。其誤差一般應(yīng)限制在尺寸公差范圍內(nèi)，對于精密軸，需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀精度。 （3）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、重要端面對軸心線的垂直度、端面間的平行度等。 （4）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)濟性來確定。 1.31.3 零件圖零件圖第二章第二

6、章 明確零件毛坯狀況明確零件毛坯狀況 2.1 傳動軸毛坯： 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。對于外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主；而對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)約材料又減少機械加工的工作量，還可改善機械性能。 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)時采用模鍛。2.2 傳動軸材料 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） ，以獲得一定的強度、韌性和耐磨性。 45 鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正

7、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(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。綜上所述：我們選取綜上所述：我們選取 4545 鋼為本次實訓(xùn)的選材材料鋼為本次實訓(xùn)的選材材料。 第三章第三章 擬定零件的工藝路線擬定零件的工藝路線3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 （1）粗基準(zhǔn)的選擇：由于本傳動軸全部表面均需加工，而軸的中心線

8、作為精基準(zhǔn)，應(yīng)該選擇該傳動軸的一端面作為主要的定位粗基準(zhǔn)。 （2）精基準(zhǔn)的選擇：本零件是傳動軸，孔是其設(shè)計基準(zhǔn)亦是其裝配基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)，為避免由于基準(zhǔn)不重合而造成的誤差且考慮到要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，應(yīng)該選擇傳動軸的中心線以及粗加工后的端面為主要的定位精基準(zhǔn)。3.2 熱處理（1）鍛造毛坯在加工前，均需安排正火或退火處理，使鋼材內(nèi)部晶粒細化，消除鍛造應(yīng)力，降低材料硬度，改善切削加工性能。 （2）調(diào)質(zhì)一般安排在粗車之后、半精車之前，以獲得良好的物理力學(xué)性能。 （3）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。 （4）精度要求高

9、的軸，在局部淬火或粗磨之后，還需進行低溫時效處理3.3 擬定工藝規(guī)程 定位精基準(zhǔn)面中心孔應(yīng)在粗加工之前加工，在調(diào)質(zhì)之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。調(diào)質(zhì)之后修研中心孔為消除中心孔的熱處理變形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是為提高定位精基準(zhǔn)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，在考慮主要表面加工的同時，還要考慮次要表面的加工 。 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。所確定的該傳動軸加工工藝過程見表。3.4 加工順序的安排（2）加工工藝路線為：下料熱處理粗加工精加工磨銑鍵槽 鉆孔手鉸螺紋檢驗。第第 4 4 章章 設(shè)計設(shè)計工序內(nèi)容工序內(nèi)容機床

10、：CA6140刀具：硬質(zhì)合金的 90外圓車刀（臺階軸）45刀（倒角）工步 1，粗車 70 68 外圓(1)背吃刀量:ap=2mm,二次走刀完成(2)進給量：f=0.30.6mm/r，考慮刀桿材料的剛性則取 f=0.4mm/r（表 2-17）(3)查表 2-17 得切削速 vc=100120 取值 =120(4)主軸轉(zhuǎn)速：n=1000vc/ d=575r/min對照車床轉(zhuǎn)速得實際轉(zhuǎn)速為 n=560r/min則實際切削速度：v= d n/1000120m/min工步 2.粗車 70 外圓 60.8 外圓 55.8 外圓 50.8 外圓（1）背吃刀量：ap=2mm（2）進給量：f=0.3-0.6mm

11、/r，考慮刀桿材料的剛性則取 f=0.4mm/r(3)切削速度 vc=100-120 取值 120m/min(4) 主軸轉(zhuǎn)速：n=1000vc/ d=575r/min對照車床轉(zhuǎn)速得實際轉(zhuǎn)速為 n=560r/min則實際切削速度：v= d n/1000120m/min工步 3. 精車 60.8 外圓 60.3 外圓 55.3 外圓 50.3 外圓 60.8 外圓（1）背吃刀量：ap=0.3mm（2）進給量：f=0.080.3mm/r，考慮刀桿材料的剛性則取 f=0.2mm/r（表 2-17）(3)切削速度 vc=140180 取值 150m/min(4) 主軸轉(zhuǎn)速：n=1000vc/ d=785

12、r/min對照車床轉(zhuǎn)速得實際轉(zhuǎn)速為 n=900r/min則實際切削速度：v= d n/1000=172mm/min工步 4. 磨 60.3 外圓 55.3 外圓 50.3 外圓 42.3 外圓(1) 背吃刀量：ap=0.1mm(2) 進給量：考慮刀桿材料的剛性則取 f=0.1mm/r(3) 切削速度 vc 取值 200m/min(4) 主軸轉(zhuǎn)速：n=1000vc/ d=1056r/min對照車床轉(zhuǎn)速得實際轉(zhuǎn)速為 n=1000r/min工步 5.銑鍵槽機床:立式銑床 轉(zhuǎn)速 n=725r/min橫向進給量為 f=0.1r/minh=7 和 5mm, L=50 和 56mm工步 6.鉆 M6-5H

13、的螺紋孔 (1)機床：鉆床 轉(zhuǎn)速 n=195r/min (2) 進給量：考慮刀桿材料的剛性則取 f=0.7mm/r （3）切削速度 vc 取值 30m/min 第第 5 5 章章 鉆模的設(shè)計鉆模的設(shè)計5.1 鉆模的應(yīng)用 鉆床夾具是在鉆削加工中,用以準(zhǔn)確地確定工件位置,并將其牢固地夾緊的工藝裝備。它的主要作用是控制刀具的加工位置和引導(dǎo)其送進加工方位,可靠地保證加工零件的位置精度,提高加工效率,減輕勞動強度,充分發(fā)揮和擴大機床的工藝性能。因此,鉆床夾具的設(shè)計在機械制造加工中占有重要的地位。加工孔時,刀具的尺寸受到被加工孔尺寸的限制,對刀具的剛性影響很大。尺寸與精度要求相同的孔與外圓面,孔加工往往需

14、要花費更多的工時,刀具的消耗和產(chǎn)生廢品的機率性也較大。所以在鉆床夾具設(shè)計中應(yīng)充分考慮工件的加工精度,降低工件的制造成本和提高機械加工的勞動生產(chǎn)率。夾具體應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單,操作便捷,容易裝卸,清除切屑要方便。有時為了擴大機床的使用范圍,夾具還應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性,便于制造、裝配、檢驗、調(diào)整與維修。5.2 鉆模的裝夾 在鉆床上用三爪卡盤夾零件右端的 55 外圓，旋轉(zhuǎn) 90，使零件豎直螺紋孔的加工面正對鉆頭，先將 42 外圓上的鍵安裝在鍵槽內(nèi)，然后將鉆模套在42 外圓上并使鉆模套上的鍵槽與鍵配合，鉆模內(nèi)有高度為 7.5 直徑為 10 的圓臺，為鉆孔時提供排屑空間，鉆模與鉆模套筒使用螺釘連接保證在鉆孔時鉆

15、模固定不動，保證螺紋孔的位置精度，鉆完孔時用手按住鉆模套當(dāng)拔出鉆頭是鉆模套不會隨著鉆頭的退出而移動。 總總 結(jié)結(jié)此次課程設(shè)計,讓我們受益非淺,不僅培養(yǎng)了我們發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的邏輯思維能力,更重要的是學(xué)會了熟悉運用機械制造工藝學(xué)中的基本理論實際知識解決零件在加工中的定位，夾緊，以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題保證加工質(zhì)量。通過這次軸的設(shè)計,讓我們從機械基礎(chǔ)到公差配合、從機械制圖、計算機繪圖到機床設(shè)備應(yīng)用，把機械制造過程中的各種知識綜合整理，又有了更高層次的理解和發(fā)現(xiàn)。 通過對傳動軸軸加工的工藝設(shè)計以及設(shè)計說明書的編寫,進一步培養(yǎng)了我們分析、總結(jié)和表達的能力,鞏固、深化了在設(shè)計中所

16、獲得的知識,讓我們更加貼近于生產(chǎn)實際,讓我們更加清晰的看到了理論與實際在設(shè)計中的差別,通過設(shè)計使我們能夠綜合、靈活、有條理地應(yīng)用機械制造方面的知識,熟練掌握機械加工工藝規(guī)程的制定,充分表達自己對工藝的理解和發(fā)現(xiàn)。 在設(shè)計中,老師的細心指導(dǎo),讓我們了解了自己在學(xué)習(xí)過程中的缺陷,使我們進一步熟悉及應(yīng)用機械制造中的理論研究,培養(yǎng)了我們一絲不茍、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作作風(fēng)和良好習(xí)慣!課程設(shè)計是我們所學(xué)知識的總結(jié)及運用,同時也讓我們進一步熟悉了計算機的操作,讓我們?yōu)楫厴I(yè)后上崗有了信心。在此,感謝老師的認(rèn)真指導(dǎo)! 致致 謝謝時光飛逝，一轉(zhuǎn)眼我的大學(xué)生活已經(jīng)過去兩年。這兩年我學(xué)到了很多很多的知識，是我人生的一個轉(zhuǎn)折。我之所以能取得這些成績，除了有自己的努力外，在我的學(xué)習(xí)，生活中還得到了很多人的關(guān)心和幫助。在此我要對他們表示衷心的感謝。首先，我要感謝我的指導(dǎo)老師，在作業(yè)設(shè)計中，她不遺余力地指導(dǎo)和幫助我們。在她他孜孜不倦的教誨下，我們順利地完成了作業(yè)設(shè)計。楊老師對工作認(rèn)真負責(zé)的態(tài)度，對學(xué)生無私的關(guān)懷，使我受益良多。我衷心地感謝她。 在此，我還要感謝在一起組員，正是由于我們的團結(jié)協(xié)作，我們才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。特別感謝我的同學(xué)，你們對本課題做了不少工作，給予我們不少的幫助。在論文即將完成之際，我