传动轴机械制造工艺课程设计

机械制造工艺学课程设计 1湖南工业大学机 械 制 造 课 程 设 计资 料 袋机械工程 学院（系、部） _2011 2012 学年第 1 学期 课程名称 机械制造工艺学 指导教师 职称 学生姓名 专业班级 学号 题 目 传动轴的机械加工工艺规程设计 成 绩 起止日期 2011 年_12 月_19 日2011 年 12 月 26 日目 录 清 单序号 材 料 名 称 资料数量 备 注1 课程设计任务书 1 张2 课程设计说明书 1 本3 课程设计图纸 1 张 零件图4 机械加工工艺过程卡片 1 张5 机械加工工序卡片 一套 11 张6机械制造工艺学课程设计 1湖南工业大学课程设计任务书20112012 学年第 一 学期机械工程 学院（系、部）机械工程及其自动化 专业 机工 091 班级课程名称： 机械制造工艺学 设计题目： 传动轴的机械加工工艺规程设计 完成期限：自 2011 年 12 月 19 日 至 2011 年 12 月 26 日共 1 周内容及任务一、设计的主要技术参数 二、设计任务根据零件图对零件进行工艺分析，编制工艺文件。三、设计工作量 根据零件图对零件进行工艺分析 确定毛坯的种类 拟定加工路线 确实各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差 选择各工序的机床设备及刀具、量具等工艺装备 确定各工序的切削用量 编制工艺文件起止日期 工作内容2011 年 12 月 19 日20111 年 12 月 20日分析零件、并且确定生产类型以及生产毛坯2011 年 12 月 21 日2011 年 12 月 23 日 工艺规程设计以及制作工艺卡进度安排2011 年 12 月 24 日2011 年 12 月 26 日 整理、排版说明书以及准备答辩参考资料1、 机械制造技术基础主编：陆名彰、胡忠举 长沙：中南大学出版社，2004 年 8 月2、 机械制造工艺基础主编：黄观尧 天津：天津大学出版社，1999 年 1 月3、 机械制造技术基础课程设计指导教程主编：邹青 北京：机械工业出版社，2004 年9 月4、 工程材料及应用主编：周凤云 武汉：华中科技大学出版社，2004 年 9 月5、 机械加工工艺基础主编：金问楷 北京：清华大学出版社，1990 年 9 月6、 金属机械加工工艺人员手册主编：金属机械加工工艺人员手册编写组 上海：上海科学技术出版社，1979 年 1 月指 导 教 师 （签字）： 年 月 机械制造工艺学课程设计 2日系 （ 教 研 室 ） 主 任 （ 签字）： 年 月 日机械制造工艺学课程设计 3机械制造技术基础课程设计课题名称： 传动轴的机械加工工艺规程设计 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 成绩： 机械工程学院2011 年 12 月机械制造工艺学课程设计 4目 录一传动轴工艺分析11.1 零件的结构特点及应用11.2 传动轴图样分析1二.毛坯的选择32.1 毛坯类型分析32.2 确定机械加工余量，毛坯4三.选择定位基准和装夹43.1 基准的选择53.2 工件的装夹方法选择5四.工序集中和分散考虑74.2 工序分散 74.1 工序集中7五.制订零件的机械加工工艺规程 75.1 选择表面加工方式85.2 制定工艺路线85.3 传动轴的工艺路线95.4 热处理工序安排95.5 轴类零件加工工艺过程105.6 轴类零件加工的技术要求115.7 轴类零件的热处理11六、机床设备和工艺装备的选用116.1 选择机床116.2 选用工艺设备11七工序加工余量的确定，工序尺寸及公差的计算12八、确定工序的切削用量 18九、 提高劳动生产率的方法 21十、课程设计体会 机械制造工艺学课程设计 522十一、参考资料 22一 传动轴的工艺分析1.1 零件的结构特点及应用轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机器中主要用于支承齿轮，带轮，凸轮以及连杆等传动件，以及传递扭矩。按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴，锥度分轴，空心轴，曲轴，凸轮轴，偏心轴，各种丝杆等。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面，圆锥面，内孔和螺纹及相应的端面所组成。轴的长径比小于 5 的称为短轴，大于 20 的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。图示传动轴零件属于台阶轴零件，由圆柱面，轴肩，砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上的零件的轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便；键槽用于安装键，以传递转矩。1.2 传动轴图样分析机械制造工艺学课程设计 6（1） 图所示零件是传动轴它属于台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便；键槽用于安装键，以传递转矩。根据工作性能与条件，该传动轴图样规定了主要轴颈，外圆以及轴肩有较高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值，并有热处理要求。这些技术要求必须在加工中给予保证。因此，该传动轴的关键工序是轴颈和外圆的加工。（2） 传动轴的工艺性分析1.尺寸精度起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT5IT7） 。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6IT9） 。2几何形状精度轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆机械制造工艺学课程设计 7柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。3相互位置精度轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为 0.01 0.03mm ，高精度轴（如主轴）通常为 0.001 0.005mm。4表面粗糙度一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为 Ra2.50.63m，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为 Ra0.630.16m。5.主要技术要求如下：根据工作性能与条件，该传动轴图样规定了主要轴颈外圆，以及轴肩有较高的尺寸，位置精度和较小的表面粗糙度值，并有热处理要求。这些技术要求必须在加工中给予保证。因此，该传动轴的关键是轴颈和外圆及轴肩的加工。二.毛坯的选择2.1 毛坯类型分析机械加工常用的毛坯有铸件、锻件、型材及焊接件。不同的毛坯种类及毛机械制造工艺学课程设计 8坯的精度、粗糙度和硬度等对机械加工工艺过程有着直接的影响。还有毛坯的形状和特性，直接会影响到机械加工的难易、材料的消耗等。轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等） ，以获得一定的强度、韧性和耐磨性。45 钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达 4552HRC。40Cr 等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。轴承钢 GCr15 和弹簧钢 65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达5058HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用 38CrMoAIA 氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。45 钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质后，可得到较好的切削性能，而且能够获得较高的强度和韧性等综合机械性能，调质后表面硬度可达220-240HBS。轴类毛坯，常用圆棒料和锻件，根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织表面均匀分布，获得较高的抗拉，抗弯及抗扭强度；锻造后的毛坯，能改善金属内部组织，提高其抗拉，抗弯等机械性能。同时，因锻件的形状和尺寸与零件相近，可以节约材料，减少切削加工的劳动量，降低生产成本。在选择锻件的制造方法时，并非是制造精度高就越好，需要综合考虑机械加工成本和毛坯制造成本，以达到零件制造总成本最低的目的。当生产批量较小，毛坯精度要求较低时，锻件一般采用自由锻造法生产。根据传动轴的制造材料（45 钢） ，毛坯类型可采用型材和锻件，现选用锻件；毛坯采用自由锻造。2.2 确定机械加工余量，毛坯尺寸和公差(1) 公差等级该锻件的尺寸公差等级 IT 为 13-15 级，加工余量等级为普通级。故 IT机械制造工艺学课程设计 9为 15 级，MA 为普通级。（2）锻件质量根据计算可得机械加工后零件的质量为传动轴的重量估计值为 1.31Kg。由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为 2.5Kg。（3）确定传动轴毛坯的余量根据阶梯轴的自由锻造机械加工余量的计算公式（D65mm 时，按 65mm计算，L400mm 时，按 400mm 计算） ，传动轴锻件余量计算如下：A= L0.26*D0.2*0.5= 4000.26* 650.2*0.5=7.15mm取整数 7mm。(4)锻件的形状复杂系数通过上面的计算知毛坯和零件的质量，锻件的形状复杂系数S=mt/mn=2.5/3.0=0.83 ，其中 mn=472*215*10 -6/4=3.0Kg。由于 0.83 介于 0.63 和 1 之间，故该锻件的形状复杂系数为 S1 级。（5）锻件的材质系数 M由于该传动轴零件材料是 45 钢，是碳的质量分数小于 0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属 M1。（6）零件表面的粗糙度由零件图可知，该轴