传动轴(批量为200件)机械加工工艺规程设计 机械制造技术基础课程设计.doc

湖 南 科 技 大 学 课程设计名称： 传动轴(批量为200件)机械加工工艺规程设计学 生 姓 名： 学 院： 机电工程学院 专业及班级： 08级材料成型及控制工程1班 学 号： 指导教师： 胡忠举 2010年12月15日 至诚致志、唯实惟新目 录一机械制造课程设计的目的二生产纲领的计算与生产类型的确定1.生产类型的确定2.生产纲领的计算三传动轴的工艺性分析1.零件的结构特点及应用2.零件的工艺分析四. 选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图1.毛坯的选择2.确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量3.设计毛坯图五. 选择传动轴的加工方法，制定工艺路线1.定为基准的选择2.零件表面加工方法的确定3.制定工艺路线4.热处理工序的安排六. 机床设备的选用1机床设备的选用2工艺装备的选用七. 工序加工余量的确定，工序尺寸及公差的计算八. 确定工序的切削用量九. 时间定额的计算十. 提高劳动生产率的方法十一. 课程设计体会十二. 参考文献十三. 附录一、机械制造课程设计的目的机械制造技术基础课程设计是学完了机械制造技术基础课程及经过了生产实习之后，进行的一个重要的实践性教学环节。学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力，为以后做好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备。它要求学生全面地综合运用本课程及有关先修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计和机床夹具的设计。其目的是： （1）培养学生综合运用机械制造工程原理课程及专业课程的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度零件工艺规程的能力。 （2）培养学生能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，进一步提高结构设计能力。 （3）培养学生熟悉并运用有关手册、图表、规范等有关技术资料的能力。 （4）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件的基本技能。 （5）培养学生独立思考和独立工作的能力，为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。二、生产纲领的计算与生产类型的确定机械加工的工艺规程的详细程度与生产类型有关，不同的生产类型由产品的生产纲领来区别。1.生产类型的确定（1）零件的生产类型是指企业生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制定具有决定性的影响。机械制造的生产类型一般分为大量生产、成批生产和单件生产，成批生产分为大批生产、中批生产、和小批生产。产量越大生产专业化程度越高。按重型机械、中型机械、和轻型机械的年生产量列出了不同的生产类型的规范如表1：表1 各种生产类型的规范生产类型零件的年生产纲领/件/年重型机械中型机械轻型机械单件生产520100小批生产510020200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000500050000(2)生产类型的划分要考虑生产纲领还得考虑产品本身的大小及其结构的复杂性。2.生产纲领的计算（1）生产纲领是产品的年生产量。生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺规程起着很重要的作用，它决定了各工序所需的专业化和自动化的程度以及所选用的工艺方法和工艺装备。（2）零件的生产纲领的计算方式N=Qm(1+%)(1+%)结合生产实际：零件的备品率%和零件的平均废品率%分别取3%和0.5%，产品的年产量Q要求为200件/年，每台产品中该零件的数量为1件/台。所以综合以上数据代入上式中得：N=207件（3）传动轴轴的重量估计为m=1.31Kg 查机械制造技术基础课程设计指导教程表1-3知该传动轴为轻型零件，依据表1得传动轴的生产类型为小批量生产。三、传动轴的工艺性分析 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，螺纹，螺尾退刀槽，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；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。2.零件的工艺分析 传动轴毛坯材料为45钢。该材料属于优质碳素钢，经热处理后具有良好的综合力学性能，即有较高的强度和较高的塑性，韧性，一般用来制作机床主轴，机床齿轮和其它受力不大的轴类零件。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M,N外圆P,Q以及轴肩E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M,N和外圆P,Q及轴肩E的加工。四 、选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图 1.选择毛坯 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；毛坯采用自由锻造法。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。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，L=5043.30-0.16锻造+247-2左端35轴段的加工：工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/m工序基本尺寸/mm公差/mm磨削0.3h60.835+0.0008-0.0008半精车2.0h96.335.30-0.062粗车9.7h11Rz=5037.30-0.16锻造+247-2左端30轴段的加工：工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/m工序基本尺寸/mm公差/mm精磨 0.1h60.330+0.0065-0.0065粗磨0.3h70.430.10-0.021半精车2.0 h96.330.40-0.052粗车4.6h11Rz=5032.40-0.13锻造+237-2右端30轴段的加工：工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/m工序基本尺寸/mm公差/mm磨削0.3h60.830+0.0065-0.0065半精车2.0h96.330.30-0.052粗车4.7h11Rz=5032.30-0.13锻造+237.0-2右端25轴段的加工：工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/m工序基本尺寸/mm公差/mm磨削0.3h60.8250 -0.013半精车2.0h96.325.30-0.052粗车9.7h11Rz=5027.30-0.13锻造+237.0-2M201.5螺纹的加工：工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/m工序基本尺寸/mm公差/mm车螺纹 h70.8200 -0.021半精车2.0h96.320.00-0.052粗车5h11Rz=50220-0.13锻造+227.0-2八、确定工序的切削用量 1.工序3，4粗车a) 背尺刀量的确定 由于采用硬质YT5车刀，40轴段取背吃刀量ap1=1.85mm，左端35轴段ap2=4.85mm，左端30轴段ap3=2.3mm，右端30轴段ap4=2.35mm，右端25轴段ap5=4.85mm，M20轴段ap6=2.5mm。b) 进给量的确定 取f=1mm/r。c) 进给速度的确定 取v=65m/min。40轴段n=1000*65/3.14*47=690r/min，取710r/min，得切削实际速度v=710*3.14*47/1000=104.7m/min。左端35轴段同40轴段。 左端30轴段，n=1000*65/3.14*37=559.4r/min， 取500r/min，得切削实际速度v=500*3.14*37/1000=58.1m/min。右端30轴段 ，25轴段同左端30轴段。右端20轴段n=1000*65/3.14*27=767r/min，取n=800r/min，得实际切削速度v=800*3.14*27/1000=67.8m/min。2. 工序7半精车a) 背吃刀量的确定 各轴段的背吃到量ap=1mm。b) 进给量的确定 取f=0.5mm/r。c) 进给速度的确定 取v=90m/min。40轴段n=1000*90/3.14*43.3=662r/min，取n=630r/min，得实际切削速度v=630*3.14*43.3/1000=85.7m/min。左端35轴段n=1000*90/3.14*37.3=768r/min，取n=800r/min，得实际切削速度v=800*3.14*37.3/1000=93.4m/min。左端30轴段，n=1000*90/3.14*32.4=885r/min，取n=800r/min，得实际切削速度v=800*3.14*32.4/1000=81.4m/min。右端30轴段，n=1000*90/3.14*32.3=887r/min，取n=800r/min，得实际切削速度v=800*3.14*32.4/1000=81.4m/min。右端25轴段，n=1000*90/3.14*27.3=1050r/min，取n=1000r/min，得实际切削速度v=1000*3.14*27.3/1000=85.7m/min。右端20轴段，n=1000*90/3.14*22=1303r/min，取n=1250r/min，得实际切削速度v=1250*3.14*22/1000=86.4m/min。3. 工序10精车a) 背吃刀量的确定 40轴段的背吃到量ap=0.65mm。b) 进给量的确定 取f=0.1mm/r。c) 进给速度的确定 取v=130m/min，则40轴端n=1000*130/3.14*41.3=1002r/min，取n=1000r/min，得实际切削速度v=1000*3.14*41.3/1000=130m/min。九. 时间定额的计算 1. 基本时间tm的计算 （1） 工序4粗车 工序4粗车各外圆，其中l1=3mm，12=3mm ，右端20轴段，L=l+l1+l2=26mm， 则tj=L/fn=2660/800=1.95s。右端25轴段L=l+l1+l2=44，tj=L/fn=4460/500=5.28s。右端30轴段L=l+l1+l2=52mm，tj=L/fn=52*60、500=6.24s。40轴段右轴肩面，tj=0.12s。40轴段，tj=L/fn=4.39s。左端30轴段，tj=L/fn=4.56s。左端35轴段，tj=L/fn=2.78s。左端40轴肩面，tj=0.08s。 （2） 工序7半精车 工序7半精车各外圆，其中l1 =3mm，12=3mm ，则40轴段，L= l+l1+l2=52mm，tj=L/fn=5260/0.5630=9.9s。左端35轴段，L= l+l1+l2=39mm，tj=L/fn=3960/0.5800=5.85s。左端30轴段，L= l+l1+l2=38mm，tj=L/fn=3860/0.5800=5.7s。右端30轴段，L= l+l1+l2=52mm，tj=L/fn=5260/0.5800=7.8s。右端25轴段，L= l+l1+l2=44mm ，tj=L/fn=4460/0.51000=5.28s。右端20轴段，L= l+l1+l2=26mm，tj=L/fn=2660/0.51250=2.5s。 （3） 工序10精车工序10精车40轴段外圆，其中l=46mm，l1=3mm，12=3mm 则L= l+l1+l2=52mm。则tj=5260/0.11000=31.2s。2. 辅助时间tf的计算 辅助时间tf与基本时间tj的关系为tf=（0.15-0.2）tj，这里取tf=0.15tj，则工序的辅助时间分别为： 工序4的辅助时间：tf=0.1525.4=3.81s； 工序7的辅助时间：tf=0.1537.0=5.55s； 工序10的辅助时间：tf=0.1531.2=4.68s；3. 其它时间的计算 除了作业时间以外，没到工序的单件时间还包括布置工作地时间，休息与生理需要时间和准备与终结时间。布置场地时间tb为作业时间的2%-7%，休息与生理需要时间tx是作业时间的2%-4%，此均取3%，准备与终结时间也取3%，则其它时间为： 工序4的其它时间：tb+tx+tz=9%（25.4+3.81）=2.62s。 工序7的其它时间：tb+tx+tz=9%（37+5.55）=3.83s。 工序10的其它时间：tb+tx+tz=9%（31.2+4.68）=3.23s。4. 单件时间tdj的计算 工序的单件时间为： tdj=25.4+3.81+2.62=31.83s。 工序的单件时间为： tdj=37+5.55+3.83=46.38s。 工序的单件时间为： tdj=31.2+4.68+3.23=39.11s。十、 提高劳动生产率的方法 1.缩短单件时间定额 （1） 缩短基本时间 提高切削用量，减少切削行程，合并工步，多件加工都可以缩短基本时间。 （2） 缩减辅助时间 直接缩减辅助时间，实现辅助动作的机械化和自动化可减少辅助时间。间接缩减辅助时间，使辅助时间与基本时间部分或全部重合，从而减少辅助时间。 2.采用先进工艺方法 （1） 对特硬，特脆，特韧材料及复杂型面采用特种加工来提高生产率。 （2） 在毛坯制造中广泛采用冷挤压，热挤压，粉末冶金，失蜡铸造，压力铸造，精锻和爆炸成型等新工艺，能提高毛坯精度，实现少，无切削加工，节约原材料，经济效果十分显著。 （3） 改进加工方法3. 进行高效及自动化加工 自动化是提高劳动生产率的一个极为重要的方向。十一、课程设计体会在传动轴的机械加工工艺规程设计中.我学到了很多，也掌握了很多。锻炼了自己多动手，多动脑的能力。独立查找资料来完成课程设计，不懂的通过