机械制造工艺学课程设计-传动轴的机械加工工艺规程设计（全套图纸）.doc

机械制造工艺学课程设计 湖南工业大学机 械 制 造 工 艺 学课 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 教授 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日全套图纸等，加174320523 各专业都有目 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 编制工艺文件进度安排起止日期工作内容2011年12月19日2011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、王先逵,机械制造工艺学(第2版),机械工业出版社.2、黄如林,切削加工简明使用手册,化学工业出版社.3、陈宏钧,金属切削技术基础手册,机械工业出版社.4、徐学林,互换性与测量技术（第二版）,湖南大学出版社5、邓文英 宋力宏,金属工艺学（第五版）,高等教育出版社.指导教师（签字）： 年 月 日系（教研室）主任（签字）： 年 月 日机械制造工艺学课程设计说明书课题名称： 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月目录一、传动轴的工艺性分析11.传动轴的工作原理12.零件图样分析13.零件的工艺分析14审查零件的结构工艺性2二、选择毛坯的制造方式21毛坯的选择22确定毛坯的尺寸2三、传动轴的基准选择、加工方案、制定工艺路线31定位基准的选择32零件表面加工方法的确定33.加工阶段的划分44.加工顺序的安排55.传动轴工艺路线的确定5四、机床设备的选用71机床设备的选用72工艺装备的选用7五、工序加工余量的确定，工序尺寸及公差的计算7六、确定工序的切削用量13七、课程设计体会16八参考资料17一、传动轴的工艺性分析1.传动轴的工作原理轴上的两个齿轮或是带轮均置于箱体外，作用是传递动力，所以材料具有较高的抗弯强度、扭转强度。2.零件图样分析（1）该零件轴段的安排是呈阶梯型，中间粗两端细，符合强度外形原则，便于安装和拆卸。其加工精度要求较高，要有较高的形位公差，表面粗糙度最高达到了1.6m。零件的中心轴是设计基准和工艺基准。（2）为轴承配合，所以保证两轴承的同轴度为（3）零件的材料为45钢。（4）调质处理，表面硬度为220-250HBS。（5）为轴承配合，所以轴表面的精度，配合要求较高，Ra为1.6m。（6）各轴肩处过渡圆角。（7）轴端加工出45倒角，是为了便于装配。3.零件的工艺分析（1）零件的毛坯材料为45，是典型的轴用材料，综合机械性能良好。该材料是优质碳素钢，经调质处理之后具有良好的力学性能和切削加工性能。经淬火加高温回火后具有良好的综合力学性能，具有较高的强度、较好的韧性和塑性。（2）该轴式阶梯轴，其结构复杂程度一般。根据表面粗糙度要求和生产类型，表面加工分为粗加工和精加工。加工时应把精加工和粗加工分开，这样经多次加工以后逐渐减少零件的变形误差。（3）此零件的毛坯为模锻件，外形不需要加工。（4）该轴的加工以车削为主，车削时应保证外圆的同轴度。（5）在精车前安排了热处理工艺，以提高轴的疲劳强度和保证零件的内应力减少，稳定尺寸、减少零件变形。并能保证工件变形之后能在半精车时纠正。（6）同一轴心线上各轴孔的同轴度误差会导致轴承装置时歪斜，影响轴的同轴度和轴承的使用寿命。所以在车削磨削过程中，要保证其同轴度。4审查零件的结构工艺性（1）结构力求简单、对称，横截面尺寸不应该有突然地变化。（2）应有合理的模面和圆角半径（3）45刚具有良好的锻性二、选择毛坯的制造方式1毛坯的选择因为传动轴在工作过程中要承受冲击载荷、扭转力矩,且载荷比较大。为增强它的抗扭强度和冲击韧度，毛坯应选用优质中碳钢。采用模锻方法制造毛坯。2确定毛坯的尺寸根据零件图各个部分的加工精度要求，锻件的尺寸公差等级为8-12级，加工余量等级为普通级，故取IT=12级。三、传动轴的基准选择、加工方案、制定工艺路线1定位基准的选择正确的选择定位基准是设计工艺过程中的一项重要的内容，也是保证加工精度的关键，定位基准分为精基准和粗基准，以下为定位基准的选择。（1）粗基准的选择粗基准的选择应能保证加工面与非加工面之间的位置精度，合理分配各加工面的余量，为后续工序提供精基准。所以为了便于定位、装夹和加工，可选轴的外圆表面为粗基准，或用外圆表面和顶尖孔共同作为粗基准。用外圆表面定位时，因基准面加工和工件装夹都比较方便，一般用卡盘装夹。为了保证重要表面的粗加工余量小而均匀，应选该表面为粗基准，并且要保证工件加工面与其它不加工表面之间的位置精度。（2）精基准的选择 根据传动轴的技术要求和装配要求，应选择轴左端面和为精基准。零件上的很多表面都可以以两端面作为基准进行加工。可避免基准转化误差，也遵循基准统一原则。两端的中心轴线是设计基准。选用中心轴线为定位基准，可保证表面最后的加工位置精度，实现了设计基准和工艺基准的重合。由于两轴面的精加工工序要求余量小且均匀，可利用其自身作为基准。2零件表面加工方法的确定 根据零件图上各表面的加工要求以及材料性质等因素，以车削加工为主，由于两个端面的粗糙度Ra为1.6m，采用磨削加工。传动轴各表面的具体加工方法如表3-1表3-1加工方法加工表面尺寸及偏差（mm）公差及精度等级表面粗糙度Ra（m）加工方法主轴轴面IT76.3粗车半精车精车主轴、轴面IT76.3粗车半精车精车主轴、轴面IT61.6粗车半精车粗磨精磨主轴轴面IT712.5粗车半精车精车主轴轴面 IT71.6粗车半精车精车8740键8740IT76.3粗铣半精铣6620键8720IT76.3粗铣半精铣3.加工阶段的划分划分的原因：保证加工质量合理，划分加工阶段能合理地使用机床设备，便于热处理工序的安排，便于及时发现毛坯的缺陷，保护精加工过后的表面。阶段的划分：传动轴的加工质量要求较高，其中表面粗糙度要求最高为Ra 1.6m，另外几处圆跳动也有较高的位置精度要求。精加工方案的确定，可将加工阶段分为粗加工，半精加工，精加工，精密加工阶段等几个阶段。粗加工阶段主要是为了切除各加工表面上的大部分余量，提高生产量。将和的精基准的粗加工完成，可以保证后续工序都采用精基准进行定位加工，从而保证其它表面的精度要求，粗车左右端面。在半精加工阶段，是为各主要表面的精加工做准备，完成轴各表面的加工。在精加工阶段，对各轴面轴表面进行加工。使要求不高的面达到精度和表面粗糙度要求，在精密加工阶段对有特殊要求的表面、轴面进行加工，使其达到规定的质量要求。车削加工完成后则对键槽进行铣削。4.加工顺序的安排（1）机械加工工序 按先基准平面后其他的原则：机械加工工艺安排是总是先加工好定位基准面，所以应先安排为后续工序准备好定为基准。先加工精基准面，然后车表面外圆。按先粗后精的原则：先安排粗加工工序，后安排精加工工序。先安排精度要求较高的各主要表面，后安排精加工。按先主后次的原则:先加工主要表面，如车外圆各个表面，端面等。后加工次要表面，如铣键槽等。先外后内，先大后小原则：加工阶梯外圆时先加工直径较大的后加工直径小的。次要表面的加工安排：键槽等次要表面的加工通常安排在外圆精车或粗磨之后，精磨外圆之前。对于加工质量要求较高的表面，安排在后面，并在前几道工序中注意形位公差，在加工过程中不断调整、保证其形位公差。先面后孔原则：先加工端面，再铣键槽。（2）热处理工序的安排 在粗加工后进行调质处理，能提高轴的综合性能。最终热处理安排在铣键槽之后粗磨之前。这样能够提高材料强度、表面硬度和耐磨性。（3）辅助工序的安排 在粗加工和热处理后，安排校直工序。在半精车加工之后安排去毛刺和中间检验工序。在精加工之后安排去毛刺、清洗和终检工序。 综上所述，该轴的工序安排顺序为：锻造基准加工主要表面粗加工热处理主要表面半精加工主要表面的精加工车槽铣键槽淬火粗磨精磨去毛刺检验。5.传动轴工艺路线的确定根据以上的加工工艺过程的分析确定零件的工艺路线如表3-2表3-2的工艺路线工序号工序名称机床设备刀具量具00模锻10粗车左右端面CA6140YT15 90游标卡尺20粗车各外圆CA6140YT15 90游标卡尺30调质处理40半精车-外圆CA6140YT15 90游标卡尺50半精车-外圆CA6140YT15 90 游标卡尺60校正游标卡尺70精车外圆，倒角CA6140YT15 90 YT15 45 游标卡尺千分尺80精车外圆，倒角CA6140YT15 90 YT15 45 游标卡尺千分尺90车槽及倒圆角CA6140切断刀圆角刀游标卡尺100粗铣键槽铣床X083铣刀游标卡尺110半精铣键槽铣床X083铣刀游标卡尺120淬火130粗磨外圆磨床M1412粗砂轮游标卡尺千分尺140精磨外圆磨床M1412细砂轮游标卡尺千分尺150去毛刺钳工160检查游标卡尺千分尺四、机床设备的选用1机床设备的选用在本方案中，选用较高效率的专用机床和通用机床。根据该轴尺寸的大小要求，选用卧式铣床CA6140，外圆磨M1412，铣床X083。2工艺装备的选用 在本方案中，所用的刀具有通用道具和特殊刀具，量具有游标卡尺、卡尺、塞规等。另外还要用到夹具。采用三爪卡片卡盘装夹。五、工序加工余量的确定，工序尺寸及公差的计算（1）对轴左端外圆表面加工工艺路线为：粗车半精车精车。由工序20,40,70组成，查表可得各个工序余量：精车余量为0.5mm,半精车余量为1.4mm，粗车余量为4.0mm。总加工余量为5.9mm。计算各项工序尺寸：精车后达到图纸上的尺寸，其表面粗糙度为Ra6.3m。精车前尺寸：28+0.5=28.5mm半精车前尺寸：28.5+1.4=29.9mm粗车前尺寸：29.9+4.0=33.9mm按照各工序所得到的经济精度所对应的值精车的经济精度公差等级IT7，其公差值T1=0.021mm。半精车的经济精度公差等级IT9，其公差值T2=0.052mm。粗车的经济精度公差等级为IT11，其公差值T3=0.13mm。将上面的数据填入下表（表5-1）：表5-1加工数据工序名称工序余量（mm）加工经济精度（mm）表面粗糙度Ra(m)工序基本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)精车0.5IT71.628半精车1.4IT93.228.5粗车4.0IT116.329.9锻造231.9 (2)对轴左端外圆表面，加工工艺路线为粗车半精车精车，尽由工序20,40,70组成。查表可得各个工序余量：精车余量为0.5mm,半精车余量为1.4mm，粗车余量为4.0mm。总加工余量为5.9mm。计算各项工序尺寸：精车后达到图纸上的尺寸，其表面粗糙度为Ra6.3m。精车前尺寸：34+0.5=34.5mm半精车前尺寸：34.5+1.4=35.9mm粗车前尺寸：35.9+4.0=39.9mm按照各工序所得到的经济精度所对应的值精车的经济精度公差等级IT7，其公差值T1=0.025mm。半精车的经济精度公差等级IT9，其公差值T2=0.062mm。粗车的经济精度公差等级为IT11，其公差值T3=0.16mm。将上面数据填入下表（表5-2）表5-2加工数据工序名称工序余量（mm）加工经济精度（mm）表面粗糙度Ra(m)工序基本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)精车0.5IT71.634半精车1.4IT93.234.5粗车4.0IT116.335.9锻造239.9（3）轴左端外圆表面。其加工路线为粗车半精车粗磨精磨。由工序20,40,130,140组成，查表可得各个工序余量：精磨余量为0.2mm,粗磨余量为0.4mm，半精车余量为1.4mm，粗车余量为4.0mm。总加工余量为6.0mm。计算各项工序尺寸：精车后达到图纸上的尺寸，其表面粗糙度为Ra1.6m。精磨前尺寸：35+0.2=35.2mm粗磨前尺寸：35.2+0.4=35.6mm半精车前尺寸：35.6+1.4=37.0mm粗车前尺寸：37.0+4.0=41.0mm按照各工序所得到的经济精度所对应的值精磨的经济精度公差等级IT6，其公差值T1=0.016mm粗磨的经济精度公差等级IT8，其公差值T2=0.034mm半精车的经济精度公差等级IT9，其公差值T3=0.062mm。粗车的经济精度公差等级为IT11，其公差值T4=0.16mm。将上面的数据填入下表（表5-3）：表5-3加工数据工序名称工序余量（mm）加工经济精度（mm）表面粗糙度Ra(m)工序基本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)精磨0.2IT61.635粗磨0.4IT83.235.2半精车1.4IT93.235.6粗车4.0IT116.337.0锻造241.0 (4)对轴中端外圆表面，加工工艺路线为粗车半精车精车，尽由工序20,40,70组成。查表可得各个工序余量：精车余量为0.5mm,半精车余量为1.4mm，粗车余量为4.0mm。总加工余量为5.9mm。计算各项工序尺寸：精车后达到图纸上的尺寸，其表面粗糙度为Ra6.3m。精车前尺寸：44+0.5=44.5mm半精车前尺寸：44.5+1.4=35.9mm粗车前尺寸：45.9+4.0=49.9mm按照各工序所得到的经济精度所对应的值精车的经济精度公差等级IT7，其公差值T1=0.025mm。半精车的经济精度公差等级IT9，其公差值T2=0.062mm。粗车的经济精度公差等级为IT11，其公差值T3=0.16mm。将上面数据填入下表（表5-4）表5-4加工数据工序名称工序余量（mm）加工经济精度（mm）表面粗糙度Ra(m)工序基本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)精车0.5IT71.644半精车1.4IT93.244.5粗车2.0IT116.345.9锻造249.9（5）轴右端外圆表面。其加工路线为粗车半精车粗磨精磨。由工序20,40,130,140组成，查表可得各个工序余量：精磨余量为0.2mm,粗磨余量为0.4mm，半精车余量为1.4mm，粗车余量为4.0mm。总加工余量为6.0mm。计算各项工序尺寸：精车后达到图纸上的尺寸，其表面粗糙度为Ra1.6m。精磨前尺寸：35+0.2=35.2mm粗磨前尺寸：35.2+0.4=35.6mm半精车前尺寸：35.6+1.4=37.0mm粗车前尺寸：37.0+4.0=41.0mm按照各工序所得到的经济精度所对应的值精磨的经济精度公差等级IT6，其公差值T1=0.016mm粗磨的经济精度公差等级IT8，其公差值T2=0.034mm半精车的经济精度公差等级IT9，其公差值T3=0.062mm。粗车的经济精度公差等级为IT11，其公差值T4=0.16mm。将上面的数据填入下表（表5-5）表5-5加工数据工序名称工序余量（mm）加工经济精度（mm）表面粗糙度Ra(m)工序基本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)精磨0.2IT61.635粗磨0.4IT83.235.2半精车1.4IT93.235.6粗车4.0IT116.437.0锻造241 （6）对轴右端外圆表面，加工工艺路线为粗车半精车精车，尽由工序20,50,80组成。查表可得各个工序余量：精车余量为0.5mm,半精车余量为1.4mm，粗车余量为4.0mm。总加工余量为5.9mm。计算各项工序尺寸：精车后达到图纸上的尺寸，其表面粗糙度为Ra6.3m。精车前尺寸：34+0.5=34.5mm半精车前尺寸：34.5+1.4=35.9mm粗车前尺寸：35.9+4.0=39.9mm按照各工序所得到的经济精度所对应的值精车的经济精度公差等级IT7，其公差值T1=0.025mm。半精车的经济精度公差等级IT9，其公差值T2=0.062mm。粗车的经济精度公差等级为IT11，其公差值T3=0.16mm。将上面数据填入下表（表5-6）表5-6加工数据工序名称工序余量（mm）加工经济精度（mm）表面粗糙度Ra(m)工序基本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)精车0.5IT71.634半精车1.4IT93.234.5粗车4.0IT116.335.9锻造239.9（7）对轴右端外圆表面加工工艺路线为：粗车半精车精车。由工序工序20,50，80组成，查表可得各个工序余量：精车余量为0.5mm,半精车余量为1.4mm，粗车余量为4.0mm。总加工余量为5.9mm。计算各项工序尺寸：精车后达到图纸上的尺寸，其表面粗糙度为Ra6.3m。精车前尺寸：25+0.5=25.5mm半精车前尺寸：25.5+1.4=26.9mm粗车前尺寸：26.9+4.0=30.9mm按照各工序所得到的经济精度所对应的值精车的经济精度公差等级IT7，其公差值T1=0.021mm。半精车的经济精度公差等级IT9，其公差值T2=0.052mm。粗车的经济精度公差等级为IT11，其公差值T3=0.13mm。将上面的数据填入下表（表5-7）表5-7加工数据工序名称工序余量（mm）加工经济精度（mm）表面粗糙度Ra(m)工序基本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)精车0.5IT71.625半精车1.4IT93.225.5粗车4.0IT116.326.9锻造230.9（8）的左端有31mm的槽，由工序90，粗糙度为6.3m。（9）与上有8x7,6x6的两个键槽，由工序100,110完成六、确定工序的切削用量确定切削用量的原则：首先应选去尽可能大的背吃刀量，其次在机床动力和刚度允许的条件下，又满足以加工表面粗糙度的情况下，选取尽可能大的进给量。最后根据公式确定最佳切削速度。1、 工序10，粗车轴的左右端面 该工序为两个工步，工步1是以左边定位。粗车右端面；工步2是以右边定位，粗车左端面。由于这两个工步是在一台机床上经一次走刀加工完成的，故其选用的切削用量相同。背吃刀量的确定：粗车背吃刀量=2mm 进给量的确定：本设计采用的是硬质合金车刀，工件材料是45钢，查表取进给量f0.4mm/r 切削速度的计算：硬质合金车刀切削45钢时，取切削速度Vc为2.5m/s，根据公式，可得车床转速，查表CA6140的主轴转速范围为101400，14001580（r/min），符合要求。取1425r/min。2、工序20，粗车各外圆面背吃刀量的确定：根据加工余量，可知单边总余量为2.95mm，留0.7mm作为半精车余量，留0.25作为精车余量，粗车背吃刀量=2mm 进给量的确定：本设计采用的是硬质合金车刀，工件材料是45钢，查表取进给量f0.4mm/r 切削速度的计算：硬质合金车刀切削45钢时，取切削速度Vc为2.5m/s，根据公式，可得车床转速，查表CA6140的主轴转速范围为101400，14001580（r/min），符合要求，取1425r/min。3、工序40,50，半精车各外圆面背吃刀量的确定：根据加工余量，留0.25mm作为精车余量，半精车背吃刀量=0.7mm 进给量的确定：本设计采用的是硬质合金车刀，工件材料是45钢，查表取进给量f0.8mm/r 切削速度的计算： 硬质合金车刀切削45钢时，取切削速度Vc为1.7m/s，根据公式，可得所需车床最大转速，查表CA6140的主轴转速范围为101400，14001580（r/min），符合要求，取1200r/min。4、工序70,80，精车外圆面背吃刀量的确定：根据加工余量，精车背吃刀量 =0.25mm 进给量的确定：本设计采用的是硬质合金车刀，工件材料是45钢，查表取进给量f0.45mm/r切削速度的计算： 硬质合金车刀切削45钢时，取切削速度Vc为2.0m/s，根据公式，可得所需车床最大转速，查表CA6140的主轴转速范围为101400，14001580（r/min），符合要求，取1500r/min。5、工序90，车槽，倒圆角背吃刀量的确定：根据加工余量，背吃刀量 =3.0mm 进给量的确定：本设计采用的是硬质合金车刀，工件材料是45钢，查表取进给量f0.10mm/r 切削速度的计算： 硬质合金车刀切削45钢时，取切削速度Vc为1.76m/s，可得所需车床最转速，取1350r/min6、工序100，110铣键槽对8740mm键槽 粗铣：每一行程ap =0.3mm Vc为1.5m/s根据公式，可得所需车床最转速 fm=350 m/min半精铣：每一行程ap =0.2mm Vc为1.6根据公式，可得所需车床最转速,取1100r/min f=300 m/min对6620mm键槽 粗铣：每一行程ap =0.3mm Vc为1.5m/s根据公式，可得所需车床最转速，取1150r/min f=350 m/min 半精铣：每一行程ap =0.2mm Vc为1.6m/s跟据公式，可得所需车床最转速,取1225r/min f=300 m/min7、工序130,140磨削外圆面 查表取磨削纵向进给量为粗磨时0.05mm精磨时0.03mm磨削横向进给量为粗磨时0.02mm精磨时0.01mm 工件的运动速度为粗磨时15m/min，精磨时20m/min， 背吃刀量等于磨削余量粗磨时0.2mm，精磨时0.1mm七、课程设计体会 作为一名机械大三学生，我觉得能做类似的课程设计是十分有意义，而且是十分必要的。在已度过的大三的