减速器传动轴机械加工工艺规程设计【课程设计】【优秀】【通过答辩】
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减速器
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机械制造技术基础 课程设计 设 计 题 目 : 减速器传动轴 学 校 : 陕西科技大学 学 院 : 机电学院 专 业 类 别 : 机械设计制造及其自动化 班 级 : 机械 046 姓 名 : 杨 孟 博 学 号 : 51404627 指 导 教 师 : 张 斌 起 始 日 期 : 2007 年 1 月 9 日 完 成 日 期 : 2007 年 1 月 25 日 成 绩 : 传动轴零件的加工工艺规程 1 机械制造课程设计 题目： 设计 “ 减速器 传动轴”零件的机械加工工艺规程 （年产量为 5000 件） 内容 ： （ 1）零件图 1 张（ （ 2）毛坯图 1 张（ （ 3）工序简图 1 张（ （ 4）工序卡片 2 张 （ 5）课程设计说明书 1 份 班 级： 机 械 046 学 生： 杨 孟 博 指导教师： 张 斌 学 号 ： 51404627 2007 年 1 月 25 日 陕西科技大学课程设计说明书 2 目 录 1 设 计 说 明 4 目所给的零件是传动轴 4 件的工艺分析 4 主要加工表面位置要求 4 件的材料 4 2 工 艺 规 程 的 设 计 5 件表面加工方法的选择 5 定工艺路线 6 3 机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6 定加工余量 6 定毛坯尺寸 7 4 确定切削用量及基本工时 8 两端面 9 算切削用量 9 5: 选择量具 15 择刀具 15 择量具 15 6：总结 16 7：参考文献 17 传动轴零件的加工工艺规程 3 机械制造基础课程设计说明书 本次设计是在基本学完大学基础课，技术基础课以及大部分专业课后进行的。是在毕业设计之前做的较全面较深入地对所学各课程进行的综合性复习及应用。为我提供了一次理论联合实际训练的机会，在我的大学生涯中占有非常重要的地位。 我希望通过本次课程设计对 自己的综合性训练，从中锻炼自己的独立思考问题，解决问题的能力，为今后的自己未来生活及工作打下一个良好的基础。 但由于能力有限，此设计难免有不宜之处。恳请各位老师及同学给予指教。 陕西科技大学课程设计说明书 4 一 零件的分析 1 目所给的零件是传动轴 （ 5000 件年产） 此课程设计 研究的是一传动轴。该轴在机械制造领域中有着广泛的应用。 其主要作用是传递扭矩 ,使机构获得动力 . 1. 2 零件的工艺分析 : 该传动轴需要加工的部分主要为回转面。另外，轴两端为螺纹加工部 分。轴的各个轴肩相邻处需要加工退槽或者是砂轮越程槽。轴肩两端要进行倒角加工。在轴径为 40 50 右端螺纹部分要加工键槽。该传动轴的加工表面除了轴径为 64 和 54 的两部分表面的精度要求较小外，其他表面的粗糙度要求都为 此可以以 64 为分界分别对两边轴表面进行加工。 主要加工表面位置要求： 40 圆相对 圆跳动为 45 对于 圆跳动为 54 端面相对于 圆跳动为 64 外圆相对 圆跳动为 50 圆相对 圆跳动为 40 圆内花键槽关于 称度为 50 键槽关于 对称度为 件的材料 材料 为 45 钢考虑到轴在工作过程中经常承受变化的不稳定冲 击性载荷，且轴的阶梯直径相差很大。所以选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断以保证工作可以正常可靠的进行。由与其年产量达 5000 件，是大规模生产水平，且零件尺寸不大。故可以模锻成型。这对提高生产率，保证加工质量也是有利的。 二 工艺规程设计 件 表面加工方法的选择： 本零件的加工面有外圆，端面，槽等。材料为 45 钢。其加工方法如下： 传动轴零件的加工工艺规程 5 准的选择： 粗基准的选择：对于一般轴类零件而言，一般以外圆做为粗基准。对于本零件来说，根据粗准的选择原则，零件上有较多的加工面时，为使各加工表面都得到足够的加工余量，应该选择毛坯上加工余量最少的表面做为粗基准。对于本传动轴来说，轴径为 64慢 的外圆表面精度较小，故其加工余量也会小，从而可做为粗基准分别加工其两边的表面。而当加工传动轴的两端面时，为保证两端面的相互位置精度时，采用互为基准原则进行切 削加工。 精基准的选择：由精基准统一原则，对加工轴类零件时，采用两个顶尖孔做为统一精基准来加工轴上所有的外圆表面及端面。这样可以保证各外圆表面间的同轴度和端面对轴心线的垂直度。其次，还可以减少夹具的种类，降低夹具的设计和制造费用。 64 ， 54 两个外圆面为未注明公差尺寸 。 根据 定其公差等级按 面粗糙度为 进行粗车。 0 ， 45 ， 50 ， 45 有公差要求。公差等级为 面粗 糙度为 采用粗车半精车精车磨削。 的槽深公差 等级分别为 表面粗糙度分别为 用粗铣，半精铣。 由以上分析可得到如下方案： 工艺路线方案一 ： 工序 1：车两端面，钻中心孔 车床 工序 2：车外圆，切槽，倒角 车床 工序 3：车螺纹 车床 工序 4：铣键 槽 磨床 工序 5：去毛刺 钳工 工序 6：磨外圆 磨床 工序 7：终检 工艺路线方案二 ： 工序 1：两边同时车铣端面，钻中心孔。 工序：粗车轴上各外圆表面，半精车 64 54 6序 3：以 64 54m 和左端面孔定位，半精车轴左部的所有外表面。 工序 4：以 64 54右端面孔定位，半精车轴右训的所有外表面。 工序 5：以两端面孔定位切退刀槽和砂轮越程槽，倒角。 工序 6：工两端面轴外表面上的螺纹。 工序 7：铣键槽。 工序 8：磨削各外圆。 工序 9：终检。 定工艺路线： 由工艺方案一，二分析。 陕西科技大学课程设计说明书 6 方案一 : 工序比较集中，这样能减少工件安装次数，有利于保证位置公差要求。还能减少辅助时间，提高劳动生产效率。对于小批量生产来说这样加工能使生产成本降低。但对于大批加量加工来说，这样的加工 方案并不能降低生产成本，反而会让生产成本增加。 方案二 : 工序比较相对 来说比较分散，同时考虑到该轴比较细长，采用端面孔定位加工轴上的各表面时，由于刀具的切深抗力会使得轴产生一定程度上的挠度，从而使得各表面产生不同程度的加工误差。为此，在车外表面时，可采用一个端面孔和 64分进行定位分别进行加工。这样能减少加工时切削力引起太大的挠度误差。 综合以上两个方案的优点和不足从而制定一个最优的方案如下： 1：车两端面，钻中心孔 组合车床 2：粗车外圆 64 40 ， 45 ， 50 ， 45 （两端中心孔定位） 车床 3：精车外圆 40 ， 35 ， 50 ， 45 ，切退刀槽，倒角 (两端中心孔定位） 车床 4：车螺纹 2 (两端中心 孔定位 ) 车床 5：铣键槽 (两端中心孔定位 ) 铣 床 6：去毛刺 钳工 7：磨外圆面 H,M,G,P,N 磨床 8：终检 三：确定机械加工余量及毛坯尺寸。设计毛坯图 。 确定加工余量 ，按 定，确定时根据估算的锻件质量，加工精度和锻件形状复杂系数。由表 查得外表面的加工余量。 件质量 计算得 估算为 工精度 除 64， 54 外一般表面的加工精度为 件形状复杂系数 、 S= 件外 廓 包 容 体S =度偏差为 据光轴类和多台阶轴类的机械加工余量及公差（ 5得加工余量为 6 2 。 定毛坯尺寸 由上面查得的加工余量。分析此零件，除 64 ， 54外一般的表面皆传动轴零件的加工工艺规程 7 为 此只需将零件的尺寸加上余量值即可（由于有的只需粗加工，这时可取所差数据中的较小值。当表面需要粗车半精车精车时，可取较大值）。其毛坯尺寸如下表：（毛坯图附图 2） 零件尺寸 单面加工尺寸 毛坯尺寸 45 3 51 64 2 68 45 3 51 圆 52 加工表面 考虑其毛坯加工表面长度为 125 ，表面粗糙度为 毛坯尺寸为 64 ，所以只需粗车单边余量 就能满足要求。 圆表面 2 45 ， 40 ， 2 坯为实心，其精度为 艺手册表可确定其工序尺寸及余量。 动轴毛坯 (锻件 )尺寸允许偏差 40 + 45 + 54 + 64 + 50 + 45 + 40 直线度公差 确定毛坯热处理方式 传动轴经锻造后应安排退火，正火，以消除残留的锻造应力，并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化，均匀的组织，从而改善陕西科技大学课程设计说明书 8 加工性能。 工表面加工余量偏差的确定 加工表面 工序双边余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 粗 半精 精 粗 半精 精 粗 半精 精 64 3 64 54 13 54 40 45 50 确定 切削用量及基本工时 两端面， 打中心孔，粗车 64 ， 50 ， 54 ，表面粗糙度值为 加工条件： 材料 45 钢 模锻 正火 机床选择： 式车床 刀具选择： 刀片材料为 杆尺寸 16 25 ， 0 ,0 15r ,0a=12 ,。 传动轴零件的加工工艺规程 9 计算切削用量 车 64 确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向的余量为 2（ 考虑 7的锻模拔模斜度。则毛坯的最大加工余量为 8 。分两次加工，切削深度为 2 ，公差为 计算切削速度 按切削手册表 削速度的计算公式为（刀具寿命选T=60 V=Vm xv a fm/中42,m=正系数 k（查切削手册表 s=k=以 v=108.6 m/定机床的主轴转速 n=000=1000 68） =500 r/照机床说明书（见工艺手册表 与 500 相近的机床转速为 500 r/ 计算切削工时 按照 工艺手册表 l=130, =130/(500)= 粗车 50 切削深度： 单边余量为 ，可一次切削。 进给量：根据 工艺手册表 选择 f=算切削速度：见 工艺手册表 =Vm xv a fm/116 m/定主轴转速： n=000=1000 116/（ 64） =577 r/照机床说明书（见工艺手册表 与 710 相近的机床转速为560 r/ 切削工时： 按照 工艺手册表 l=80, 陕西科技大学课程设计说明书 10 =80/(560)= 粗车 54 切削深度： 单边余量为 4 ，可一次切 削。 进给量：根据 工艺手册表 选择 f=算切削速度：见 工艺手册表 =Vm xv a fm/129 m/定主轴转速： n=000=1000 129/（ 64） =641 r/照机床说明书（见工艺手册表 与 790 相近的机床转速为710 r/ 此时实际切削速度为 124 m/削工时： 按照 工艺手册表 l=6 =6/(710)= 粗车 45 切削深度： 单边余量为 ，可一次切削。 进给量：根据 工艺手册表 选择 f=算切削速度：见 工艺手册表 =Vm xv a fm/122m/定主轴转速： n=000=1000 122/（ 51） =761 r/照机床说明书（见工艺手册表 与 761 相近的机床转速为710r/ 此时实际切削速度为 114 m/削工时： 按照 工艺手册表 l=52, lT =（ 125+105） /(710)= 粗车 40 传动轴零件的加工工艺规程 11 切削深度： 单边余量为 ，可一次切削。 进给量：根据 工艺手册表 f=算切削速度：见 工艺手册表 =Vm xv a fm/138m/定主轴转速： n=000=1000 138/（ =923 r/照机床说明书（见工艺手册表 与 923 相近的机床转速为900r/ 此时实际切削速度为 134 m/削工时： 按照 工艺手册表 l=55, =55/(900)= 证机床功率：主切削力 F 按 工艺手册表 示公式计算 F=p mc a f k 式中880,.0,以 F=2780N 6 1000 =切削手册表 机床说明书可知 式车床主电动机的功率为 W。所以机床的功率足够，能够保证正常加工。 验证机床进位系统强度 以知 主切削力为 F=2780N，径向 切削力切削手册表 示公式计算。 79 N 径向 切削力 切削手册表 示 公式计算。 陕西科技大学课程设计说明书 12 292 N 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数 =切削力在纵向进给方向上对进给机构的作用力： F= （） =1292+78=于 机床纵给方向可以 承受的最大纵向力 。（切削手册表 以机床系统可正常工作。 工序 2 的切削用量及基本时间 工步 切削深度 进给量 切削速度 车床转速 基本时间 粗车外圆 64 4 0.5 v=108.6 m/00 r/ 车 50 16 m/60 r/ 车 54 4 29 m/60 r/ 车 45 22m/10r/ 车 40 38m/00r/ 32 3 07 m/200 r/车 45 22m/10r/ 32 07 m/200 r/ 精加工 机床选择： 式车床 。 刀具选择：刀片材料为 杆尺寸 16 25 ，0 , 0r=15 ,0a=12 , 。 工序 3 的切削用量及基本时间 工步 切削深度 进给量 切削速度 车床转速 基本时间 40 50 m/200r/ 45 50 m/200r/ 50 m/200r/动轴零件的加工工艺规程 13 45 50 m/200r/退刀槽 倒角 螺纹 2 计算切削速度由参考文献（ 7）表中 21 查得。 车床选择 ： 式车床 刀具寿命 T=60 选择高速螺纹车刀。切削深度为 刀次数为 1。 由表 公式计算得粗车时切削速度为 m/ 确定主轴转速： n=1000v/(D ) =1000 32) =134 r/机床说明书取 n=320 r/际切削速度： V=（ 320 32） /1000 =削工时：取长度 l=20 =20/（ 320 = 铣键 槽 由表 1） 选择铣床 式铣床 2） 刀具选择 高速钢错齿三面刃铣刀 d=125=13mm z=20. 3） 刀具角度选择 前角 =15，后角 =12（周齿）， =6（端齿） 4） 纵向进给量 f=50mm/） 横向进给量 f=25mm/） 加工时间 5/25+12/50=2=63/25+14/50=西科技大学课程设计说明书 14 0/25+8/50= 磨削 选择砂轮 见工艺手册第三章磨料选择各表。结果为： 40 1） 切削用量：砂轮转速为 n=1500 r/机床说明书） 2） 砂轮的切削速度 V=27.5 m/ s 3） f=向方向的进给量 B=20 4） 工件速度 V=10 m/） 径向方向的进给量 f=0 行程 6） 切削工时 T=（ 2 L b Z b k） /(1000 v L 加工长度 120， 70， 60， 20， 80， b 加工宽度 40， 45， 50， 45 Z 单边加工余量 0.1 k 系数 v 工作台移动速度 作台往返一次砂轮轴向进给量 作台往返一次砂轮轴向进给量 T= 2 （ 20+80+60+70+120） （ 40+45+50+45） 1000 1020 = 选择夹具 本零件除粗铣及半 精铣槽等工序需用专用夹具外，其他各工序使用通用夹具 (三爪自定心卡盘 )即可。 择刀具 (1) 在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金车刀和镗刀。加工钢质零件采用 硬质合金，粗加工用 精加工用 加工用 槽刀宜选用高速钢。 (2) 铣刀按表 错齿三面刃铣刀。零件要求铣切深度为 4 53 表 刀直径应为 60此所选铣刀：半精铣工序铣刀直径 d=70数 z=20 择量具 本零件属成批生产，一般均采用通用量具。选择量具的方法有二种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法极限误差传动轴零件的加工工艺规程 15 选择。选择时，采用其中的一种方法即可。 择各外圆加工面的量具 工序 2 中粗车 外圆 52 达到图纸要求，现按计量器具的不确定度选择该加工表面加工时所用量具：该尺寸公差 T=表 量器具不确定度允许值 据表 度值 标卡尺，其不确定度数值 U=U所以 不能选用，必须 U应选分度值 外径百分尺 (U=从表 选择测量范围大于52度值为 外径百分尺即可满足要求。 外圆加工面所用量具 工序 加工面尺寸 尺寸公差 量具 2 64 ， 54 ， 40 ， 45， 50 45 ,32 分度值 量范围0标卡尺 3 40 45， 50 45 分度值 量范围 25径百分尺 4 2 量范围0径百分尺 择加工轴向尺寸所用量具 ，加工轴向尺寸所选量具如下表 ： 加工轴向尺寸所选量具 340 分度值 量范围 250 500 20， 50， 120， 6， 80， 160， 度值 量范围 0 150径百分尺 择加工槽所用量具 槽经粗铣一次加工。槽宽的尺寸公差等级为 可选用分度 值为陕西科技大学课程设计说明书 16 量范围为 0游标卡尺进行测量 定工序尺寸 定圆柱面的工序尺寸 圆柱面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面根据有关资料 查出本零件各圆柱面的总加工余量，应将总加工余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸，中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。 定轴向工序尺寸 定两端面加工余量为 2一次走刀，车去 二次走刀车去 可。 定铣槽的工序尺寸 半精铣可达到零件图样 的要求，则工序尺寸为： (1) 槽宽为 8，槽深为 4铣时为半精铣留有加工余量，槽宽双边余量为 2 深余量为 1 粗铣的工序尺寸：槽宽 6 深 3 (2) 槽宽为 12，槽深为 5
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