基于ProE的传动轴的加工工艺设计

毕业设计（论文）题目：基于 Pro/E 的传动轴加工工艺设计 院 (系)： 机电工程系 专 业： 数控技术 姓 名： 学 号： 指导教师： 二一三年三月一日毕业设计（论文）任务书学生姓名 学号专 业 数控技术院系 机电工程系毕业设计（论文）题目 基于 Pro/E的传动轴加工工艺设计任务与要求1. 完成字数不少于 5000字的毕业论文一篇2. 运用 Pro/E来绘制出传动轴3. 机床的选择4. 工件的选择5. 工艺设计6. 最后加工成品7. 完成答辩 PPT一份要求：1. 字数要足够，逻辑层次清晰，格式排版正确2. 分析要合理3. 图表清晰，全部自己绘制完成，不能复制或粘贴4. 论文是在自己参考其他文献的基础上自主完成5. 参考文献不少于 3-5篇完成时间段 2012年 11月 26 日 至 2013 年 3 月 18 日 共 16 周指导教师单位 职称 讲师院（系）审核意见毕业设计(论文)进度计划表日 期 工 作 内 容 执 行 情 况 指导教师签 字2012.11.26-2012.12.7 查找资料，选题2012.12.8-2012.12.30 完成论文的初稿2012.12.31-2013.1.20 完成论文二稿的写作2013.1.21-2013.2.15 完成论文的终稿及格 式修改2013.2.16-2013.3.4 定稿，打印论文，做 好答辩的准备2013.3.5-3.18 论文答辩教师对进度计划实施情况总评签名年 月 日本表作评定学生平时成绩的依据之一毕业设计(论文)中期检查记录表毕业设计(论文)题目: 基于 Pro/E的传动轴加工工艺设计学生姓名: 王超 学号：58010320100134专业：数控技术学生填写指导教师姓名:刘海军 职称:讲师毕业设计(论文)题目工作量 饱满 一般 不够毕业设计(论文)题目难度 大 适中 不够毕业设计(论文)题目涉及知识点 丰富比较丰富 较少毕业设计(论文)题目价值很有价值 一般 价值不大学生是否按计划进度独立完成工作任务学生毕业设计(论文)工作进度填写情况指导次数学生工作态度 认真 一般 较差其他检查内容：存在问题及采取措施:检查教师填写检查教师签字: 年 月 日院（系）意见(加盖公章): 年 月 日摘 要Pro / E首先提出了参数化设计的概念,并通过一个数据库来解决相关问题的特点,可以另行草图绘制、零部件生产和装配设计、钣金设计、加工等,用户可以选择根据自己的需要使用。Pro / E是基于特征的实体建模系统,工程设计人员使用智能特性基于特征的函数来生成模型,如腔、贝壳、倒角和圆形,随便绘制草图,轻松地更改。传动轴是组成机器零件的主要零件之一，一切做回转运动传动零件（例如：齿轮，蜗轮等）都必须安装在传动轴上才能进行运动及动力的传动，传动轴常用于传递扭矩，而且长度一般较长，转速较高，能承受扭矩而不能承受弯矩。在对零件的表面加工方法的确定及定位基准的确定，和对该零件加工的个阶段进行了仔细的划分及一些其他因素的安排，最后拟定了工艺过程。关键词：Pro/E 传动轴 传递扭矩 表面加工AbstractPro/E first put forward the concept of parametric design, and adopted a single database to solve the characteristics of the correlation problem, can separately sketch rendering, parts production and assembly design, sheet metal design, processing, etc., that the user can choose according to their own needs to use. Pro/E is based on the characteristics of the entity modeling system, engineering design researchers used with intelligent characteristics based on the characteristics of the function to generate model, such as cavity, shell, chamfering and rounded, ok and optional sketch, easily change model.Shaft is one of the main parts of the machine parts, all to do rotary movement transmission parts ( such as: gear, worm wheel drive ) must be installed on a drive shaft to the kinematic and dynamic, the drive shaft is often used to transfer torque, and the length is long, the speed is high, can withstand the torque and not subjected to bending. Determination and positioning on the surface of parts of the processing method, and the stages of the processing parts was carefully divided and some other factors, finally the process.KEY WORD： Pro/E drive shaft transmission torque surface processing目 录第一章 绪言 .1第一节 Pro/E .1第二节 Pro/E 的功能 .1第三节 Pro/E 技术特性 .2第 四 节 基 于 Pro/E 绘 制 出 传 动 轴 .2第二章 确定生产纲领及类型 .4第一节 主轴加工基准选择 .4第二节 机床的选择 .4第三节 刀具选择 .4第四节 量具的选择 .4第五节 毛坯的确定 .4第三章 工艺规程设计 .6第一节 零件分析 .6第 二 节 定 位 基 准 的 选 择 .6第三节 工艺路线 .6第 四 节 工 序 尺 寸 确 定 .8第 五 节 加 工 过 程 中 的 精 度 控 制 .9第四章 成品的最后工序 .11第 一 节 零 件 的 热 处 理 .11第二节 尺寸检测 .11结论 .12致谢 .13参考文献 .141第一章 绪言第一节 Pro/EPro/E是 Pro/Engineer的简称，更常用的简称是 Pro/E，Pro/E 是美国参数技术公司（Parametric Techonlogy Corporation,简称 PTC）的重要产品，在目前的三维造型软件领域中占有者重要地位。Pro/E 作为当今世界机械 CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今主流的模具和产品设计三维 CAD/CAM软件之一。第二节 Pro/E 的功能Pro/E第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。Pro/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。Pro/E采用参数设计概念，将产品设计在 3D的环境进行它包含以下列重要特性:1 .所有的 Pro/E模组完全相互开放，也就是说在设计中任何设计更改，购回延生到整个过程设计中，自动更新所有的工程文件。2 .将使用者设计概念，以最真实的模组火模型呈现在电脑中，因此模具有所有的真是特性。3 . Pro/E 以最自然和真实的操作方式如 Extrude（挤出） 、Revolve（旋转） 、Hole（钻孔） 、Slot（挖槽） 、Round（倒圆角）等，来设计出零件（Part）和组合键（Assemblies） 。4 .Pro/E零件盒组建的外形和尺寸，均是有特殊属性的一定值来定义，在一定的限制范围内可随时更改特殊的尺寸，而任何的设计更改，整个模粗都是自动更改。2第三节 Pro/E 技术特性Pro/E 的 基 于 特 征 方 式 ， 能 够 将 设 计 至 生 产 全 过 程 集 成 到 一 起 ， 实 现 并 行 工程 设 计 。 它 不 但 可 以 应 用 于 工 作 站 ， 而 且 也 可 以 应 用 到 单 机 上 。 Pro/E 采 用 了模 块 方 式 ， 可 以 分 别 进 行 草 图 绘 制 、 零 件 制 作 、 装 配 设 计 、 钣 金 设 计 、 加 工 处 理等 ， 保 证 用 户 可 以 按 照 自 己 的 需 要 进 行 选 择 使 用 。第 四 节 基 于 Pro/E 绘 制 出 传 动 轴首先打开 pro/e 在 TOP面绘制草图 2.1。 图 2.1 传动轴的平面草图然后退出草，通过旋转 得到图 2.2。图 2.2 传动轴旋转平面实体图3在选取插入里面螺旋扫描选取切口，绘制螺纹，得到图 2.3。图 2.3 传动轴螺纹切口草图得到螺纹实体图 2.4。图 2.4 传动轴螺纹实体图继续绘制螺纹，最后得到图 2.5。4图 2.5 传动轴的整体图5第二章 确定生产纲领及类型第一节 主轴加工基准选择数控车床能兼作粗、精加工。为使粗加工能较大切削深度、较大进给速度地加工、要求粗车刀具强度高、耐用度好。精车首先是保证加工精度，所以要求刀具的精度高、耐用度好。为减少换刀时间和对刀方便，应可能多地采用机加工车刀。第二节 机床的选择CA6140型机床上能加工最大直径为 400mm，在刀架上最大直径为 210mm，主轴可通过的棒料直径为 55mm，工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时回转体，而零件最大直径为 50mm，总长度为240mm，在零件加工最大外圆为 50mm。而加工的外圆有45mm，35mm，30mm，选择 CA6140车床能完成外圆、端面、退刀槽和倒角的加工。使工序集中、生产率高。第三节 刀具选择零件材料为 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到两较大，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。第四节 量具的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，螺纹长度，螺纹宽度。又该传动轴的总长为 240，所以选用量程 0-300，精度 0.05的游标卡尺。6第五节 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，有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 3mm，相对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，故在批量生产中采用模锻制造毛坯。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。7第三章 工艺规程设计第一节 零件分析传动轴与机构中的其他零件通过间隙配合相结合，就有传递力矩，转矩和扭矩等作用。该零件尺寸精度，形位精度要求均较高。30，35，45 为主要配合面，精度均要求较高，需通过磨削得到。30，45 两表面对两个 35 轴线的圆跳动误差 0.0025mm，对 35 有圆柱度要求。由于零件悬伸长，因此刚性较差，在车工件时应充分注意这一点。第 二 节 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。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。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。又考虑台阶轴的工艺特点，所以选择 62 的外圆为基准面。2.精基准的选择根据传动轴的技术要求和装配要求，零件上的很多表面都可以以两端作为基准进行加工。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，可保证表面的加工位置精度，实现了设计基准和工艺基准的重合。第三节 工艺路线下料-锻造-预备热处理工序：车端面-粗车-调制-半精车-精车-车端面-挖槽-车螺纹-淬火-磨外圆-精磨-检8验表 3.1 传动轴加工工艺设计规程工序号 工序名称 工序内容1 自由锻2 热处理 正火3 车端面 车端面保证端面尺寸 190，掉头车另一端面保证端面尺寸50。4 粗车 粗车 50 的外圆，以其为基准面，依次粗车 45 的外圆；粗车外圆 35；粗车圆30；调头在以 50 为基准粗车外圆 35。5 调制6 半精车 半精车 50 外圆；以其为基准依次半精车 45 的外圆；半精车 30 的外圆；调头在以 50 外圆为基准半精车为35 的外圆。7 精车 用以调整法找正以顶尖中心线为基准精车 35 外圆；精车45 外圆。8 车端面 车端面保持长 50，车另一端面保持全长 240。9 挖槽 割槽深 1.5的 2个，槽深 2的2个。910 车螺纹 车螺纹 M40；倒角；调头，车螺纹 M35；倒角。11 淬火12 粗磨 粗磨 45 的外圆；粗磨 30的外圆；调头粗磨 35 的外圆。13 精磨 精磨 45 的外圆；精磨 30的外圆；调头精磨 35 的外圆。第 四 节 工 序 尺 寸 确 定表 3.2 传动轴表面加工工序卡片加工表面 工序名称 工序余量 工序尺寸“（）”内分别为上下偏差精度等级粗车 0.5 50半精车 2 50（0，-0.074）IT1150精车 2.5 50（0，-0.019）IT9粗磨 0.1 45.1（0，-0.03）IT7精磨 0.25 45（-0.009，-0.025）IT6粗车 2.3 48.8（0，-0.16）IT1145（-0.009，-0.025）半精车 2.2 45.6（0，- IT9100.062）精车 0.25 45.35（0，-0.03）IT8粗磨 0.25 35.4（0，-0.025）IT7精磨 0.4 35（-0.009，-0.025）IT6粗车 4 37.8（0，-0.16）IT11半精车 2.1 35.9（0，-0.062）IT935（-0.009，-0.025）精车 35.65（0，-0.039）IT8粗磨 0.25 35.4（0，-0.025）IT7精磨 0.4 35（0.008） IT6粗车 3 37.8（0，-0.16）IT11半精车 2.1 35.9（0，-0.062）IT935（0.008）精车 0.25 35.65（0，-0.039）IT8粗车 9 31.8（0，-0.16）IT11半精车 1.5 30.3（0，-0.025）IT730（-0.001，-0.02）精车 0.3 30（-0.001，- IT6110.02）第 五 节 加 工 过 程 中 的 精 度 控 制在实际生产中加工精度控制方法有两种，即修改程序、修改刀具补偿。1. 修改程序这种方法主要用于控制程序中的部分的尺寸误差较大的。按程序加工出来的如果出现与实际编程数值误差较大的现象，我们就要把数值修改与实际相近，修改时切记不要一次修改太多。2. 修改刀具补偿每把刀具所切削的部分是不一样的，而在切削过程中由于对刀、测量、刀具磨损等原因均会造成零件尺寸精度不合格针对这种情况，我们可以利用修改各把刀的刀具补偿来实现零件精度的控制。12第四章 成品的最后工序第 一 节 零 件 的 热 处 理1.锻造毛坯在加工之前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造硬力，降低材料硬度，改善切削加工性能。2.调质一般安排在出车之后、半精车之前，以获得良好的物理性能。3.表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。4.高精度加工轴，在局部淬火或粗磨之后，还需要进行低温时效处理。第二节 尺寸检测零件最终检测时，采用千分尺进行检测，各项结果要再公差范围之内。若公差范围之内，光洁度达标合格，若尺寸有误差则分析超差的主要原因，在进行重新加工。13结论通过 Pro/E对传动轴的设计与技工中，我认识到在机械制造技术中，要求我们全面地综合运用机械制造技术及有关软件课程的基本理论，并结合认识实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，是熟悉和运用有关设计手册、标准、图标等技术资料及编写技术文件等基本专业技能的一次时间机会，也是我们未来从事机械制造技术工作的一次基本训练，对于强化学生的实践意识，培养学生的解决工程实际问题的能力，激发学生的学习兴趣，加深对课堂所学内容的理解和掌握。编制一个中等复杂程度零件的界限加工工艺规程，并按老师的指定，设计其中一道工序的专业夹具。我们在老师的指导下，按课程设计指导书的规定，认真地、有计划地按时完成设计任务。必须以负责的态度对待自己所作的技术决定、数据和计算结果。毕业设计让我学到了许多知识，它还培养了我独立思考、解决问题的能力，加深了对知识的理解，有助于今后的学习和工作，为事业的起航和拓展指明了方向。14致谢大学生活一晃而过，回首走过的岁月，心中倍感充实，当我写完这片论文的时候，有一种如释重负的感觉，感慨良多。首先诚挚的感谢我的论文指导老师刘海军老师。他在忙碌的教学工作中挤出时间来审查、修改我的论文。还有教过我的所有老师们，你们严谨细致、一丝不挂的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。感谢三年中陪伴我身边的同学、朋友，感谢他们为我提出的有益的建设和意见，有了他们的支持、鼓励和帮助，我才能充实的度过三年的学习生活。15参考文献1高葛，Pro/E wildfire4.0 项目化教程，北京理工大学出版社 2012年。2李益民，机械制造工艺设计简明手册，机械工业出版社，1995 年：132。3华茂发，数控机床加工工业，机械工业出版社，2000 年 2013年：303。4刘守勇，机械制造工艺与机床夹具，机械工业出版社，1997 年：143。5肖智清，机械工程材料，湖南科技出版社，1995 年：149。6周楠主，机械加工，机械工业出版社，1997 年：213。7毕承恩、丁建，现在数控车床机械加工出版社，1997 年：21。8朱晓春，数控技术，机械工业出版社，2006 年：53。9朱正心，机械制造技术，机械工业出版社，2001 年：56。10 王启平，机械制造工业学，哈尔滨工业大学出版社，2002 年：99。11 赵家齐，机械制造工艺学课程设计指导书，机械工业出版社，2002 年：65。16传动轴的加工工艺过程卡片产品名称 零件名称 零件图号传动轴的加工工艺卡片A 传动轴 A-1材料 45钢 毛坯 50240 总工时工序号 工序名称 工序简要内容 设备名称 夹具 量具 工时1.车端面2.粗车及半精车外圆柱面 50 0.03， 留精加工余量 0.33.粗车及半精车圆柱面 45 0.03 25，留精加工余量 0.3游标卡尺0-3004.精车外圆柱面为50 0.03 ，Ra1.6；5.精车外圆柱面为45 0.03 ，Ra1.6；千分尺 0-556.倒角 C2；7.切槽 43, Ra3.2万能角度尺1 车外轮廓8.