某机器传动轴的加工工艺设计书

承德石油高等专科学校机械系 2010 级传动轴机械加工工艺规程设计 1 某机器传动轴的加工工艺设计书 1、零件图样分析 传动轴是某机器中的一个重要传输动力的零件，属于典型的轴类零件。其形状结构如下图： 图中以 20 外圆与 25 外圆公共轴线为基准，作为装配要求，加工零件的其它外圆基准。 圆和 差值为 件表面粗糙度最小数值为 m，零件采用材料为 45号钢在加工过程中有调质的要求，这样有利于改善零件的加工 综合性能，故加工过程中应适时转序。该传动轴零件形状为较简单的阶梯轴，结构简单。为实现轴的准确传递动力和轴与轴之间的精密配合，要求很高的精度等级和表面粗糙度。为了在传力过程中承受交变扭转负荷和冲击，传动轴需要有良好的力学综合性能，一般要对其进行调质处理，材料可为45号钢，就可以达到它的使用要求 动轴两端面和各阶承德石油高等专科学校机械系 2010 级传动轴机械加工工艺规程设计 2 梯轴端面均要求切削加工，并在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了接触刚度；为了加工阶梯轴，需在加工前切出退刀槽，以方便在加工外圆表面时退刀，避免刮伤加工好的端面；在 加工各重要外圆表面时，可以两端定位，通过粗车、半精车、粗磨、精磨来达到技术要求，加工起来比较方便；键槽加工也可以在车床上用铣刀铣出来。总体上，主要工作表面虽然加工精度和表面粗糙度要求相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。 2、毛坯的确定 在制订工艺规程时，合理选择毛坯不仅影响到毛坯本身的制造工艺和费用，而且对零件机械加工工艺、生产率和经济性也有很大的影响。由于零件属于轴类，用来传递动力的要求有较好的韧性，加上径向尺寸变化较大，故采用锻件最为适 宜，锻件的毛坯余量选择单边为 3比棒料而言减少了加工余量。零件采用的是 45钢，具有较好综合机械性能。为了提高生产率，降低成本，故在中批量生产中采用模锻制造毛坯，毛坯总长为 1565368 052363 42 4 63、工艺分析 由零件图可知，该零件的材料为 45钢，毛坯为锻件，由于 45钢有良好的切削加工性，加工时不会出现难加工现象。模锻毛坯表面光滑，余量分部均匀，不会产生打刀现象，由于毛坯是锻件，在加工前应经正火处理改善加承德石油高等专科学校机械系 2010 级传动轴机械加工工艺规程设计 3 工性能后再进行加工。 由图一可知该零件为回转体的轴类零件。 零件的长径之比较小（ L/d240/4515），说明此零件不属于细长轴则刚性较好，因此在加工时不用采取增加零件刚性的措施，所以零件直接进行加工。由图一可知该零件为回转体的轴类零件。零件的长径之比较小（ l/d 188/16015），说明此零件不属于细长轴则刚性较好，因此在加工时不用采取增加零件刚性的措施，所以零件直接进行加工。 从零件图可以看出，该零件上的 圆和 且有同轴度要求，即以两圆的公 共轴线为基准的直径 零件的表面粗糙度最小数值为 m。为了保证台阶的跳动要求可采用靠磨端面的方法解决。零件是轴类零件，在粗加工时可采用两顶尖定位的方法，以保证基准统一，则轴的最小端径为 20采用 面粗糙度数值最小为 m,确定加工方案为“粗车 调质 精车工来确保加工质量，精加工采用磨削的方法保证零件的表面质量要求。零件的热处理要求为调质处理，加工过程中应安排在粗加工 之后精加工之前进行。 零件结构不复杂，且为中批量生产，粗加工中完成外圆到达图纸尺寸要求，倒角 ,退刀槽的加工都是为精加工作准备，在铣键槽后要去毛刺。在精加工阶段完成零件重要尺寸精度和表面粗糙度达到图纸要求。 零件加工达到图纸尺寸要求后，要经过对零件的外圆、端面的尺寸、表面粗糙度和形位公差进行检验，确定零件是否合格，在对零件清洗涂油入库。 4、工艺路线的拟定 工艺路线的拟定是否合理，不但影响加工质量和生产率，而且影响工人、设备、工艺装备及生产场地等的合理利用，从而影响成本。从零件图可知该轴的加工精度要求高， 而且在加工阶段之间安排有热处理工序，由于零件是中批量生产采用工序集中进行生产，零件可以通过粗车和半精车达到部分尺寸要求，由于是批量生产铣键槽可以单独的工序加工，零件的尺寸公差要求承德石油高等专科学校机械系 2010 级传动轴机械加工工艺规程设计 4 和表面要求在磨削工序中完成，所以确定该轴的加工工艺路线为：下料 锻造 预备热处理（目的：消除内应力，改善切削加工性） 工序 :锻造 正火 车端面 粗车 调质 半精车 精车 车端面 铣键槽 淬火 磨外圆 精磨 检验 入库。 5、切削用量的选择 合理选择切削用量，就是选择切削速度、进给量和被吃刀量的 组合，使之在一定的生产条件下获得合格的加工质量，提高生产效率和降低生产成本。所以粗车时，选择切削用量如下：该工序虽然分了多个工步进行，但每个工步的背吃刀量、进给量和切削速度都相同，因为这些工步都是在一台机床上经一次走刀加工完成的，所以分析一个工步即可。 现以半精车轴外圆端面为例，计算切削用量： 1）背吃刀量的确定半精车轴外圆端面的加工余量为 2，由于加工余量为双边余量，故 ）进给量的确定由表查得，可取进给量 f=r 3）切削速度的确定根据卧式车床 切削速度范围，取 V=30m/求得： n=1000V/ d=据机床型号查得转速为 n=320r/ V=n d/1000=于各工步加工轴的直径不同，算出的转速也不相同，但都靠近n=320r/可以统一起来取值。 半精车轴外圆端面切削用量的计算 外圆端面的技术要求相同，都是为了保证表面粗糙度 长度方向的尺寸只要满足基本尺寸要求即可，无需保证公差值。为了简化计算，这里只取 面作为对象，最后计算结果的两倍 即为该工序的最终结果。 轴的端面 1） 背吃刀量的确定因为已知该工步的加工余量为 2， 两次进给。 承德石油高等专科学校机械系 2010 级传动轴机械加工工艺规程设计 5 2）进给量的确定由表查得，可取进给量 f=r 3）切削速度的确定根据卧式车床 切削速度范围，取V=30m/求得： n=1000V/ d= 根据机床型号查得转速为 n=320r/ V=n d/1000=精车 轴的端面 1)背吃刀量的确定因为已知该工步的加工余量为 两次进给 2）进给量的确定由表查得，可取进给量 f=r 3）切削速度的确定根据卧式车床 切削速度范围，取 V=30m/求得： n=1000V/ d= 根据机床型号查得转速为 n=320r/ V=n d/1000=一 粗车切削用量 铣削时选择切削用量如下： 表二 铣削切削用量 切削速度（ m/ 进给量(mm/r) 背吃刀量(车左端面 120 手动 1 车外形 120 车右端面 120 精车左端面 120 削 用 量 加 工 内 容 承德石油高等专科学校机械系 2010 级传动轴机械加工工艺规程设计 6 表三 磨削切削用量 6、工序尺寸及其公差的确定 工序尺寸及其公差的确定方法有引用法、查表法和分析计算法。根据加工过程零件的加工余量大小对零件的加工质量、生 产率和生产成本均有较大的影响，加工余量过大，不仅增加机械加工的劳动量，降低了生产率，而且增加材料，工具和电能等的消耗，从而增加成本。若零件的加工余量过小，零件在加工过程中不能保证消除前工序的各种误差和表面缺陷，甚至出现产品不合格。由零件图分析可知零件采用 45钢，由于零件径向尺寸变化大，又是成批量生产，采用金属模锻，获得毛坯表面比较规则，所以零件毛坯单边余量为 3坯总长度为 156件精度高，m，最终加工采用磨削，加工工艺路线为“粗 精”。根据引用法定该零件的工序尺 寸及其公差如下： 切削速度（ m/ 进给量(mm/背吃刀量（ 铣键槽 24 60 削速度（ m/ 进给量(mm/背吃刀量（ 磨削三处35m/s 120 削 用 量 加 工 内 容 切 削 用 量 加 工 内 容 承德石油高等专科学校机械系 2010 级传动轴机械加工工艺规程设计 7 表四 工序尺寸及其公差（ 7、机械加工过 程 定加工方法如下： 粗车时以夹紧一端并找正车端面见光即可，打中心孔，调头夹紧另一端并找正车端面见光即可，打中心孔。以两顶尖定位装夹，车所有外圆留好余量为下一工序准备，。 以顶尖和锥棒定位装夹，车部外圆至图纸尺寸要求，其余外圆车至为下一工序准备尺寸要求，零件上的倒角和退刀槽在本工序中加工完成。外圆尺寸加工至磨工序准备尺寸要求。 铣削工序中运用 键槽至图纸尺寸要求。 磨削工序中以顶尖和锥棒定位装夹，磨 紧时需垫铜片已免夹坏外圆表面， 床选择 种加工孔的刀具。机床上能加工最大直径为 400刀架上加工最大直径为 210轴可通过的棒料直径为 48艺范围大可车内外圆柱面、圆锥表面、车端面、拉槽、切槽、切断等。则从零件图可知零件是回转体，而零件最大直径为 38长度 150零件加工最大外圆为 35 加工的外圆有 20 35 坯 粗加工 精加工 25 0 45加 工 内 容 尺 寸 及 公 差 设 计 名 称 承德石油高等专科学校机械系 2010 级传动轴机械加工工艺规程设计 8 选择 面、退刀槽和倒角的加工。使工序集中、生产率高。 20度为 1325刀安装在主轴上，工件在垂直于铣刀轴线方向的直线运动的切削加工方式，铣床性能的提高，于是可采用较大的切削用量进行切削加工，使生产效率得到提高。可以铣削键槽，花键，直槽等。零件是铣削轴上 10槽 ,所以选择 工精度可达 磨削最大外圆直径为 320加工最大长度为 2000孔磨削范围为 30100孔最大磨削长度为 125零件有外圆、内孔、端面要进行磨削，都能在 零件要经磨削外圆有 轴的端面也要进行磨削，所以选用 一台机床上完成能减少搬 运，节约时间和成本。 具选择 零件材料为 45号钢，属于强度和塑性较好材料，零件采用锻件毛坯。 粗加工时进给量和背吃刀量较大，为了减小切削变形，提高刀具耐用度，选择较小前角为 10 15。精加工时，选择的背吃刀量和进给量较小，切削力小，为了使刃口锋利，保证加工质量，可选取较大的前角为 15 20。后角主要根据切削厚度大小选择，粗加工时进给量和切削厚度较大，后角取小值为 5 7，精加工时进给量和切削厚度较小，后角取大值 6 8。副偏角减小会增加副切削刃与已加工表面的接触长度，能减小表面粗糙度数值，并能提高刀具耐用度，但过小的副角会引起振动，所以取 10 15。粗加工中刃倾角应选负值，精加工中刃倾角应选正值。则刀具的前刀面型式为正前角曲面倒棱型，能粗加工或精加工塑性材料的刀具。 粗车加工零件的端面和倒角可选用主偏角为 45，副偏角为 15，由于车端面的粗加工和精加工都由一把车刀完成则前角为 15，后角为 6，刃倾角可取负值为 45 零件为阶梯轴则粗车加工时选用主偏角为 90、副偏角为 10、前角为10、后角为 5，由于是粗车刃倾为负取 0 半精车加工时选用主偏角为 90、副偏角为 15、前角为 20、后角为 8，承德石油高等专科学校机械系 2010 级传动轴机械加工工艺规程设计 9 在精加工中刃倾角为正取 5的 90 零件上有键槽需要进行铣削，而键槽铣刀与立铣刀相似，不同的是它周围只有两个螺旋刀齿，其端面刀齿的刀刃延伸至中心，因此在铣削两端不通的键槽时，可以作适量的轴向进给。由零件图可知轴上键槽为 10以选取 10 具选择 游标卡尺测量精度较高的工件，测量工件外径，长度，宽度、高度键槽长度、键槽深度，孔内径。则零件需要测量尺寸有 0 工中个工序尺寸，所以选择 200 千分尺测量精度较高的工件，测量工件外径，长度，宽度、孔内径。选择 5 5025 5050 圆尺寸， 10到测量尺寸要求。 8、设计总结与体会 按照本工艺设计加工出来的传动轴完全能达到图纸的设计要求。并且能充分利用现有的普通车床、普通铣床及磨床等设备加工传动轴。选择的合理工艺路线提高生产效率，缩短生产周期，降低生产成本。 体会： 此次课程设计 ,让我们受益非浅 ,不仅培养了我们发现问题、分析问题、解决问题的逻辑思维能力 ,更重要的是学会了熟悉运用机械制造工艺学中的基本理论实际知识解决零件在加工中的定位，夹紧，以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题保证加工质量。通过这次轴的设计 ,让我们从机 械基础到公差配合、从机械制图、计算机绘图到机床设备应用，把机械制造过程中的各种知识综合整理，又有了更高层次的理解和发现。 通过对传动轴轴加工的工艺设计以及设计说明书的编写 ,进一步培养了我们分析、总结和表达的能力 ,巩固、深化了在设计中所获得的知识 ,让我们更加贴近于生产实际 ,让我们更加清晰的看到了理论与实际在设计中的差别 ,通过设计使我们能够综合、灵活、有条理地应用机械制造方面的知识 ,熟练掌握机械加工工艺规程的制定 ,充分表达自己对工艺的理解和发现。 在设计中 ,老师的细心指导 ,让我们了解了自己在学习过程中的缺陷 ,使 我承德石油高等专科学校机械系 2010 级传动轴机械加工工艺规程设计 10 们进一步熟悉及应用机械制造中的理论研究 ,培养了我们一丝不苟、严谨认真的工作作风和良好习惯 !课程设计是我们所学知识的总结及运用 ,同时也让我们进一步熟悉了计算机的操作 ,让我们为毕业后上岗有了信心。 9、参考文献 机械制造技术 M 械工业出版社， 2001. 车铣工艺学 M 2010. 新编机械手册 M 械工业出版社， 1995 输出轴的加工工艺 林中 M 材）科学出版社 主审刘慕双 山东工业大学 艾兴主编 8.机械制造工艺学徐嘉元主编机械工业出版社 , 承德石油高等专科学校 机械加工工艺过程综合卡片 产品名称 减速机传动轴 图片 车