传动轴课程设计.doc

课程设计 传动轴工艺规程设计 系部： 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导老师: 目录1.课题设计的目的与意义2设计课题3.课题背景4.零件的分析4.1零件作用、结构和技术要求4.2零件的工艺分析4.3零件表面加工方法的选择5.确定毛坯、定位基准的选择6.加工方案的确定7.机械加工工艺过程8确定工序尺寸、加工余量及公差9.机床、工艺装备、切削用量及工时10设计体会11参考文献附录附录1（工艺过程卡）附录2（工序卡）1 课题设计的目的与意义本文研究的目的是研究传动轴的设计工艺，从而培养学生的综合分析和解决本专业一般工程技术问题的独立工作能力,拓展和深化学生的知识。综合运用机械设计课程及其他有关已修课程的理论及生产实际知识进行机械设计训练，主要内容是传动轴的如何选择材料，传动轴的分析和加工方法的选择，传动轴的加工方案的选择及如何选择毛坯。通过计算设计出加工传动轴的加工时间，做到有计划的生产提高生产效率。增添了些表面处理防止表面腐蚀和生锈。 3课题背景传动轴是机械零件中重要的零件之一，她起到连接支撑和传递扭矩。就目前来看转动轴存在的问题还是很多的，重要表面的质量达不到要求，装配中密封不到位等，尤其是汽车方面，很多汽车生产商不得不把自己所生产的汽车召回，浪费了大量的人力物力，也给消费者带来了诸多麻烦，给自己企业造成了负面影响。4零件的分析4.1零件的作用、结构及技术要求 结构：从传动轴的受力分析可知，它受扭转弯曲复合作用力.由于其承受中等载荷，工作又较稳，冲击力小，所以可采用优质碳素结构钢的45号钢，坯料用热轧圆钢，为了改善组织，提高力学性能，坯料要经过正火处理。 作用： 传动轴是组成主要机器零件的主要零件之一，一确做回转运动的传动零件（例如：齿轮，涡轮等）都必须安装在传动轴上才能进行运动及动力的传动，传动轴常用于变速箱与驱动桥之间的链接。这种轴一般较长，而且转速较高，只能承受扭转而不能承受弯矩。应该使转动轴具有足够的强度和高临界战速，在强度计算中，由于所获得的安全系数较大，从而使轴的尺寸过大，本文讨论的传动轴工艺设计方法，并根据现代规范增添了些表面处理的方法。技术要求：外圆尺寸精度：20k6，20k6两节，38f7及M16的螺纹，两节20k6，38f7由于运转过程中受严重摩擦力等力的影响，所以其表面须高频淬火。 形位度：20k6的圆度公差为0.02；20k6的圆柱度公差为0.02；20k6 38f7 20k6三节相对于中心轴圆跳度公差为0.02.。 外圆表面质量：38f7表面粗糙度Ra要求为1.6 ，20k6两节的表面粗糙度Ra要求为0.8 ,其余面为3.2。4.2零件的工艺分析 零件的材料为45号钢，45号钢广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好，由于运转时受严重摩擦等力的影响，所以其表面需高频淬火。（1） 对于7级精度，表面粗糙度Ra0.80.4um的一般传动轴，其工艺路线是：正火车端面钻中心孔粗车各表面精车各表面铣键槽热处理修研中心孔磨外圆检验。（2） 轴类零件一般采用中心孔作为定位基准，以实现基准统一方案，在大批量生产中常铣端面钻中心孔专用机床上进行。（3） 中心孔轴类零件加工全过程中使用的定位基准，其质量对加工精度有着重要的影响。所以必须安排研磨中心孔工序，研磨中心孔一般在车床上用金刚石或硬质合金顶尖加压进行。（4） 轴上的键槽等次要表面的加工，一般安排在外圆表面精加工之后，磨削之前进行。因为如果在精车之前就铣出键槽，在精车是由于断续切削而易产生振动，影响加工质量有易损坏刀具，也难以控制键槽的尺寸。但也不应安排在外圆精磨之后进行，以免破坏外圆表面和加工质量。（5） 在轴类零件的加工中应安排必要的热处理工序，以保证其机械性能和加工精度，并改善工件的切削加工性能。一般毛坯锻造后安排正火工序，而调质则安排在粗加工之后进行，以便消除粗加工后产生的应力及获得良好的综合力学性能。淬火工序则安排在磨削工序之前。4.3零件表面加工方法的选择 本传动轴的加工面有键槽，端面，外圆表面，中心孔，车螺纹。因此，主要采用车削和外圆磨削。因为轴外圆表面精度要求较高，所以外圆加工的方法：粗车半精车磨削外圆表面加工方案如表一加工方案经济加工精度等级（IT）表面粗糙度Ra/um粗车 1112 12.5半精车 810 6.33.2精车 67 1.60.8磨削 67 0.80.4表一 零件外圆表面加工方案键槽加工方案如表二加工方案经济加工精度等级（IT）表面粗糙度Ra/um铣 810 6.33.2表二 零件键槽加工方案螺纹加工方案如表三加工方案经济加工精度等级（IT）表面粗糙度Ra/um粗车111212.5半精车8103.2表三 零件螺纹加工方案 本设计的加工方法如下:1. 两端面：公差等级IT8，表面粗糙度Ra3.2，须进行铣削加工。2. 由于M16要车削外螺纹，故轴要先粗车至16公差等级为IT8，表面粗糙度Ra3.2，须先进行粗加工，半精加工。3. 20两外圆表面：公差等级IT6，表面粗糙度Ra0.8，须先进行粗加工，半精加工，精加工，磨削。4. 38外圆表面：公差等级IT7，表面粗糙度Ra1.6，须先进行粗加工，半精加工，精加工。5 确定毛坯、定位基准的选择毛坯类型： 在传递力矩过程时要承受很大的冲击力，和很大的交变载荷，要求材料应有较高的强度，冲击韧度，疲劳强度和耐磨性，而且其轮毂的形状不复杂，故采用锻件。 零件尺寸不大，而且零件属于批量生产，故采用模锻。定位基准的选择： （1）粗基准的选择：由于本传动轴全部表面均需加工，而轴的中心线作为精基准，应该选择该传动轴的一端面作为主要的定位粗基准。 （2）精基准的选择：本零件是传动轴，孔是其设计基准亦是其装配基准和测量基准，为避免由于基准不重合而造成的误差且考虑到要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，应该选择传动轴的中心线以及粗加工后的端面为主要的定位精基准。6. 加工方案的确定 工序1 下料 工序2 锻压工序3 退火工序4 铣轴的两端面，打中心孔 工序5 粗车外圆大小径各外径 工序6 调质 工序7 半精车，切退刀槽，倒角 工序8 车螺纹 工序9 铣键槽 工序10 修理中心孔、去毛刺 工序11 磨削 8确定工序尺寸、加工余量及公差加工表面工序名称加工余量工序尺寸公差等级表面粗糙度um尺寸公差20两节精加工0.520IT6Ra0.8-0.02-0.04半精加工0.520.5IT8Ra3.2粗加工821粗加工829粗加工837毛坯4538精加工0.538IT7Ra1.60-0.025半精加工0.538.5IT8Ra3.2粗加工540毛坯45M16半精加工0.516IT8Ra3.2粗加工4.516.5粗加工821粗加工829粗加工837毛坯45 表四 零件加工余量明细表 毛坯形状见图纸。 9.机床、工艺装备、切削用量及工时根据零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领以确定的情况下。可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具，并尽量使工序集中来提高生存率。除此之外，还应该考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 加工条件：加工材料选用45号钢，经调质淬火后的锻件工序1 车端面见平，钻中心孔；掉头，车另一端面，保证总长140mm钻中心孔 机床：采用组合车床和专用夹具 刀具：YG6硬质合金端铣刀 粗铣20，M16两端面，以M16端面作为粗基准工序2 粗车外圆大小端各外径 机床：CA6140卧式车床转速400r/min 刀具：查机械制造工艺手册选用YT6硬质合金，外圆车刀主偏角，后刀面最大磨损限度1.01.4，刀具寿命60min，切削速度：vc=dn/1000=59.032m/min 进给量：f=0.05mm/r 进给速度：vf=fn=0.05400=20mm/min 加工工时：tm=l/vf 外表面加工（以小端端面为基准）毛坯45加工20从45切削至21， 背吃刀量4 ， 3刀车到尺寸 切削长度：65mm 加工工时：tm=L/vf=9.75min加工M16从21切削至16.5，背吃刀量2.25mm 切削长度：24mm 加工工时：tm=L/vf=1.2min 大端加工（以大端端面为基准）毛坯45加工20从45切削至21， 背吃刀量4 ， 3刀车到尺寸 切削长度：23mm 加工工时：tm=L/vf=3.45min 毛坯45加工38从45切削至39背吃刀量3mm,切削长度52mm加工工时：tm=L/vf=2.6mm 所以第二道工序所需工时Tm2=17min工序3 钻孔 机床：Z4006台式钻床，主轴转速14505800r/min 钻头：根据切削用量简明手册表2.1,2.5选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时钻头采用双锥后磨横刀，后角12，钻头直径4mm 切削用量确定进给量：f=0.080.1mm/r 修正系数为0.75修正后的进给量f=（0.80.1）0.75=0.060.075mm/r按照强度小于800Mpa从切削用量简明手册查的f=0.080.1mm/r选f=0.07mm/r n=2000r/min 计算加工工时得：tm=L/vf=0.0714min 确定钻头磨损标准及寿命刀具后刀面最大磨损限度，查机械制造工艺简明手册为0.6mm，寿命为45min工序4 热处理，调质，4045HBC 淬火加回火叫调质处理，淬火时将工件加热到临界温度以上，然后通过介质迅速冷却，回火时根据工件要求的硬度不同将工件加热到临界温度以下某个温度进行回火，调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，但表面硬度较低，不耐磨，可用调质加表面淬火提高零件表面硬度。渗碳处理一般用于表面耐磨，芯部耐冲击的重载零件其耐磨性比调质加表面淬火高，经过热处理后，表面可以获得很高的硬度，芯部硬度低，耐冲击。所以调质处理是一道不可或缺的重要工序。工序5 半精车，切退刀槽,倒角 加工20从21切削至20.8，背吃刀量0.1mm切削长度L=41mm 加工工时：tm=L/vf=2.05min 加工M16 从16.5切削至16，背吃刀量0.25mm，切削长度L=24mm 加工工时：tm=L/vf=1.2min 加工20从21切削至20.8，背吃刀量0.1mm切削长度L=23mm 加工工时：tm=L/vf=1.15min 加工38从39切削至38.8，背吃刀量0.1mm切削长度L=52mm 加工工时：tm=L/vf=2.6min 车倒角:车刀选用Kr=45的直头通车刀车45度倒角 切退刀槽:取a=3的切槽刀 进给量f为手动，查切削用量简明手册得v=0.17m/s 第五道工序所用时tm=7.17min工序6 精车 加工20从20.8切削至20.3，背吃刀量0.25mm切削长度L=41mm 加工工时：tm=L/vf=2.05min 加工20从20.8切削至20.3，背吃刀量0.25mm切削长度L=23mm 加工工时：tm=L/vf=1.15min 加工38从38.8切削至38.3，背吃刀量0.25mm切削长度L=52mm 加工工时：tm=L/vf=2.6min 第六道工序所用时5.63min工序7 车螺纹M16 机床：CA6140 螺距P=1mm 计算工时：tm=L/vf=1.05min 第七道工序用时1.05min工序8 铣键槽 机床立式铣床X53T转速n=18r/min，平口钳装夹 纵向进给量：f1=10mm/min 横向进给量为f2=10mm/min h=6mm L=29mm 计算工时的：tm纵=h/f1n=0.033min Tm横=h/f2n=0.161min 所以第八道工序所用时tm=0.194min工序9 钳，修研两端中心孔、去毛刺工序10 磨削 机床:万能外磨床M131W，工作台移动速度V=100mm/min 加工20从20.3磨削至指定尺寸，背吃刀量0.16mm切削长度L=41mm 加工工时：tm=L/vf=0.41min 加工20从20.3磨削至指定尺寸，背吃刀量0.16mm切削长度L=23mm 加工工时：tm=L/vf=0.23min 加工38从38.3磨削至指定尺寸，背吃刀量0.15mm切削长度L=52mm 加工工时：tm=L/vf=0.52min 第十道工序用时tm=1.16min综上所述，本设计所需总基本工时Tm总=32.2754min设计体会通过本课程设计，我发现了自身所存在的很多问题，同时也获得了很多知识。整个课程设计联系了以前所学的所有，及本期所学的课程，可以说是一项巨大的工程。在设计中我发现，机械手册是我们机械专业的人员经常要用到的书籍，同时我也发现我们上课所学的种种就只是本专业中的一点皮毛而已。在设计中我遇到了许多困难，通过查阅相关的书籍，发现有些东西是自己闻所未闻的，见所未见的，通过大量的自学与查阅相关书籍，最终将问题得到解决。通过设计，我体会到了学习的重要性，也体会到了查阅书籍收集材料的重要性。作为一个学生，要有一定的自学与查阅相关书籍的能力，也只有具备这个能力我们才能在这个专业中走的更远更好。我以前总以为自己学到了很多的专业知识，但是通过设计我看清楚了自己，原来懂得不像自己想象的那么广，其实特别感谢给我们帮助的所有老