传动轴机械加工工艺规程设计

1、肇庆科技职业技术学院机械制造技术基础课程设计任务书工业自动化 系 数控技术 专业学生组 组长姓名:学 号:2JBLHiII题目：传动轴 机械加工工艺规程设计（生产纲领：10000件） 制作人:学生提交设计（论文）期限:设计所用原始资料：零件图（见附图）设计内容:毛坯图 机械加工工艺卡 机械加工工序卡 设计说明书（应进行工艺方案的比较与分析）技术要求 月贞处厘Z20-24JHB； 七诃自： 触th离心机主轴零件图指导老师（签名）：学生组长（签名）： 邝永开组 员（签名）：邝永开04何梓桦，关浩文，邓浩钧，梁柱坤，曹伟健，韩始明，李海华，陈旭东，郭志杰，李建辉，李鸿昌离心机主轴（一）、离心机主轴工

2、艺分析及生产类型确定：因为离心机主轴的生产纲领为10000件，参考文献机械制造技术基 础表2.3和2.4所得，所以生产类型为大批量生产，零件型别为轻 型零件锻件重量：已知：45钢密度p=7.8g/mm3，长度L=990mm,直径D=150mm,没有通孔 时质量计算如下：兀M仁*错误!未找到引用源。（工：*140+-汀一 *80+二 一*475+二 *45+-*60+1052*45+1362*145） *7.8 132.1kg由零件图可知，加工前零件没有通孔，可以计算出通孔的质量如下：TTM2= * （852*120+552*665+852*160+1052*42） *7.8 27.76 kgM

3、= M1 -M2=132.1-27.76=104.34 kg根据计算可得机械加工后零件的质量为离心机主轴的重量估计值为104.3kg。由M1可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为160kg。（二）零件的分析1.零件的结构分析（1）该传动轴属于多阶梯带通孔的空心轴零件(2) 该传动轴长径比 990/167=5.928(3) 右端面带键槽锥度配合面。(4) 螺纹加工面。(5) 起程槽。(6) 退刀槽。(7) 两顶尖孔定位训质址理22Q-24OEES: P 5； v/HO2零件的技术要求分析1）支承轴颈尺寸精度要求：150 2 为IT7级0.02MJSQ 0.015 A-&- /os一0M84-B位置

4、精度要求：佝皿菊心I表面粗糙度要求：Ra值支承轴颈的各项技术要求最高，是本传动轴的关键技术要求2）装夹表面传动零件的装夹表面尺寸精度要求：0 1500-0。0 ,为IT7级位置精度要求：0 0.02A-B表面粗糙度要求：Ra值工3）键槽尺寸精度要求：115，为IT12级位置精度要求：无6.3/表面粗糙度要求：Ra值 4）其他技术要求该传动轴零件的材料选用综合性能优异，且价格比较便宜的45钢，零件应经过调质处理（淬火加高温回火），将其硬度达到220-240HBS。使传动轴得到较好的切削性能以及较高的 强度和一定的韧性，具有较好的综合力学性能，以保证传动 轴的寿命。（三）确定毛坯、绘制毛坯简图：根

5、据零件材料为45钢，确定毛坯为锻件，又已知零件生产纲领 为10000件/年，该零件机械加工前锻件毛坯的重量为160kg。可知，生产类 型为大批量生产。1. 锻件尺寸公差（GB6414-86锻件尺寸公差分为16级，参考文献机械制造工艺设计简明手册2.2-12、确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量：(1)、公差等级由离心机主轴的功用和技术要求，查表确定该零件的公差等级为普通级。(5) 、零件表面的粗糙度粗糙度分为两种：Ra.6ym和Ral.6m,读零件图可知：除了外圆左端一 部分长度和右端锥面、以及外圆中间小部分为 Ra=0.8卩叶1.6叩，其他的各表面 的粗糙度均Ra.6ym。(6) 、毛坯图如下图

6、所示：(四)选择加工设备及工艺装备1、机床的选择由于该批零件的生产量不是很大，查表后确定，使用车床CA6140和镗床T68即可2、刀具的选择45外圆车刀、莫氏锥柄麻花钻、高速高螺纹车刀、圆柱键槽铣 刀(五)工艺规程设计1、工艺路线及技术要求：工件表面加工方法的确定：离心机主轴主要加工表面是孔、外圆和端面。定位基准为外圆 或孔。根据精度要求，外圆加工表面的加工可选择车削或者磨削。 技术要求：加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra ( m)加工方法备注150h7外圆面70.8粗车一半精车一磨削机械制造工艺设计简明手册表1.4-6167外圆面96.3粗车一半精车机械制造工艺设计简明手册表1.4-6150

7、h12外圆面126.3粗车一半精车机械制造工艺设计简明手册表1.4-6150k6外圆面60.8粗车一半精车一粗磨一精磨机械制造工艺设计简明手册表1.4-6148h7外圆面71.6粗车一半精车一精车机械制造工艺设计简明手册表1.4-6142 00.1 锥面90.8粗车一半精车一精车机械制造工艺设计简明手册表1.4-6左端面76.3粗铳一半精车右端面63.2粗铳一半精车螺纹孔钻85H7 孔71.6钻一粗镗一半精镗一精镗55孔106.3钻105孔71.6粗镗一半精镗一精镗2确定工艺路线:离心机主轴工艺路线工序号工序阶段工序名称定位、夹紧装置和工序作用10粗加工粗车端面以外圆做粗基准铳端面，钻中心孔；

8、20半精车轴端面此步骤是为了后续工序准备好定位基准30钻中心孔40粗车外圆表面的各部分以中心孔定位加工，保证同轴度此步骤为深孔加工准备好定位基准50钻55深孔采用一夹（夹一头外圆）一托（托一头外圆）的夹装方式，防止深孔偏斜60粗镗 85的孔以外圆加工定位70加工前后锥孔加工前后锥孔，以便安装锥堵，为半精加 工和精加工外圆做好定位基准。80热处理调质处理调质硬度为220 240HBS调质处理能使主轴获得更高的综合力学性能90辅助工序校直工序校直主轴，减小加工后轴的变形100半精加工半精车外圆锥面及各轴面采用锥堵顶住通孔，以通孔定位加工加工阶梯外圆时，先加工直径较大的，后 加工直径较小的，这样可以

9、避免过早的削 弱工件的刚度。110半精镗两端85的孔以外圆定位加工内孔120辅助工序去毛刺减小表面粗糙度130辅助工序中间检验预防不符合生产工艺条件的工艺疵点的产生，做到有效地预防和控制不良品140精加工精车外圆锥面及各轴面采用锥堵顶住通孔，以通孔定位加工150精镗 85的孔以外圆定位加工内孔160车两端螺纹170热处理表面淬火使主轴获得咼硬度，咼耐磨性的表面，而 心部仍然保持原有的良好韧性180精加工磨前修正保证磨削后的精度190粗磨、精磨外圆采用锥堵顶住通孔，以通孔定位加工200铳键槽精车前就铣出键槽，精车时因断续切而易 产生振动，既影响加工表面质量， 又容易 破环刀具，也难控制键槽深度。

10、所以将其 放在粗磨之后，精磨之前。220精磨外圆采用锥堵顶住通孔，以通孔定位加工230辅助工序清洗清洗加工工件240辅助工序最后检验检验产品是否合格250辅助工序入库3、加工表面的加工方法的确定：离心机主轴主要加工表面是孔、外圆和端面。定位基准为外圆或孔。根据精 度要求，外圆加工表面的加工可选择车削和磨削。外圆其他部分表面粗糙度为 Ra=6.3,使用半精车，外圆有一部分表面粗糙度 为Ra=0.8,使用磨削，外圆有一的部分表面粗糙度为 Ra=1.6使用精车。对于外 圆尺寸精度等级较高的部分，表面粗糙度为Ra=0.8需使用精磨。对于深孔 55的加工，根据精度的要求表面粗糙度为 Ra=12.5深孔的

11、加工 表面可选择钻。直径为 85的孔，表面粗糙度为Ra=1.6,选用精镗；根据精度的要求，对于端面的加工可选择车削的方法，由于端面的表面粗糙 度为Ra=3.2所以选用半精车。列表如下：4加工阶段的划分：由于主轴是多阶梯带通孔的零件，切除大量的金属后，会引起残余应力重新 分布而变形，故安排工序时，一定要粗精分开，先粗后精。主轴加工就是以重要 表面的粗加工、半精加工和精加工为主线的 3个加工阶段，适当穿插其他表面的加工工序而组成的工艺路线。所以可将该离心机主轴的加工阶段划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。粗加工开始前先准备毛坯并正火；粗加工为切端面钻中心孔、粗车外圆等； 半精加工阶段是半精车外

12、圆与表面淬火；精加工阶段是主要表面（外圆表面与锥 孔）的精加工。（5）、拟定加工工艺路线：下料f正火f钻中心孔，粗车、半精车两端面f粗车外圆f钻深孔f车倒角 f调质f镗孔f半精车各外圆，锥面，轴面f精车各外圆表面、精镗孔f铣键槽 f车内外螺纹f表面淬火f磨削f检验。V 2、热处理工序锻造后，在切削加工前宜采用正火，能提高改善轴的硬度，消除毛坯的内应力，改善其切削性能。在粗加工后进行调质，调质硬度为220240HBS调质处理能使主轴获得更高的综合力学性能。在精加工之后，进行表面淬火加低温回 火，提高其耐磨性和工作中承受冲击载荷的能力。v 3、辅助工序在粗加工和热处理后，安排校直工序；在半精加工之

13、后，安排去毛刺和中间 检验工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。（四）机床设备及工艺设备的选用：在小批生产条件下，可以采用万能机床。但是依据具体的情况，选择的机床 设备、刀具和工艺装备（量具）如下：1、车床的选择：由于该零件为小批量生产，所以要使用工序集中原则，尽量将所有的工序集中到同一台机床上，减少加工装夹次数和工具。查表后确定，使用车床CA6140 和镗床T68即可。2、刀具的选择：（1）粗车时：合理前角参考值为1518。，合理后角参考值为68。，工艺系统刚 性较好时主偏角Kr=75。，畐寸偏角Kr=510。45钢正火，可以选用YT5的刀具， 前角选为16。，后角为58。，主偏角75

14、。，刃倾角为0。，副偏角Kr5o，刀尖半径为1mm。(2) 半精车、精车时：合理前角参考值为1318。，合理后角参考值为810。， 工艺系统刚性较好时主偏角 Kr=75。，畐寸偏角Kr=05。45钢调质，可以选用YT15 的刀具，前角选为18。，后角为58。，主偏角75。，刃倾角为0。，畐I偏角Kr=5。， 刀尖半径为1mm。(3) 选用车刀时，车端面选用45。端面车刀；车外圆阶梯时，选用 90。车刀； 在粗车外圆时，选用75。偏刀。车外圆时，使用靠模板车。钻深孔时，选用莫氏 锥柄麻花钻；车螺纹时，使用高速钢螺纹车刀。铣键槽使用圆柱键槽铣刀加工。五、确定工序的加工余量，计算工序尺寸及公差1、确

15、定机械加工余量离心机主轴的外圆150k7的尺寸确定(2) 、由查表法确定加工余量：毛坯的总余量由表可以确定：精磨余量：Z精磨=0.15mm粗磨余量：Z粗磨=0.9mm半精车余量： Z 半精=1.7mm粗车余量：Z粗=6mm(3) 、计算各工序尺寸的基本尺寸：精磨余量：(150+0.15) =150.15 mm粗磨余量：(150.15+0.9) mm=151.05mm半精车余量：(151.05+1.7) mm=152.75mm粗车余量：(152.75+6) mm=158.75mm(4) 、确定各工序尺寸的公差及偏差：工序尺寸的公差按加工经济精度确定:精磨余量：IT7,公差值：上偏差为+0.028

16、mm,下偏差为+0.03磨削余量：IT7,公差值为0.040mm；半精车余量：IT10,公差值为0.32mm；粗车余量：IT12,公差值为0.40mm；毛坯：公差值为二5mm。按“入体原则”原则进行标注可知:精磨余量 15O+.28+o.o3；粗磨余量：151.O5-o.o4o；半精车余量：151.O5-o.32；粗车余量：152.75O-o.4o ;毛坯 158.7& 5。综上所述，可以列表如下:外圆150k6工序尺寸及公差计算表工序名称工序余量加工工序尺寸工序尺寸公差及标注经济精 度等级经济表面粗 糙度精磨0.1515015O+O.O28+o.o3IT60.8粗磨0.9150.15151.

17、O5O-o.o4oIT 70.8半精车1.7151.05151.O5O-o.32IT 106.3粗车4.25152.75152.75O-o.4oIT12Rz 50粗车6157157O-o.4OIT12Rz 50锻造16316352离心机主轴的孔 85H7的尺寸确定（1）确定加工方案：查参考资料可知，对于基本尺寸为 80120m m,经济精度等 级为H7的轴，其公差为0.035mm，再由参考确定其方案为粗镗一半精镗一精镗。（2）由查表法确定加工余量：毛坯的总余量由表精镗余量：Z精=0.3mm半精镗余量：Z半精=1.7mm第二次粗镗余量：Z粗=3mm第一次粗镗余量：Z粗=25mm（3）计算各工序尺

18、寸的基本尺寸：精镗余量：（150-0.3）mm=84.7mm ;半精镗余量：（84.7-1.7）mm=83mm;第二次粗镗余量：（83-3） mm=80mm；第一次粗镗余量：（80-25）mm=55mm；（4）确定各工序尺寸的公差及偏差：工序尺寸的公差按加工经济精度确定：精镗余量：IT8,公差值为0.035mm；半精镗余量：IT9,公差值为0.087mm；第二次粗镗余量：IT11，公差值为0.22mm；第一次粗镗余量：IT13,公差值为0.54mm;毛坯：公差值为二5mm。按“入体原则”原则进行标注可知：精镗余量：85+0.0350；半精镗余量：84.7+0.0870；第二次粗镗余量余量:83

19、+0.220；第一次粗镗余量余量：80+0.540;毛坯55二5。综上所述，可以列表如下：孔85H7工序尺寸及公差计算表工序名称工序余量加工工序尺 寸工序尺寸公差及标注经济精 度等级经济表面粗 糙度精镗0.38585+0.0350IT 80.8半精镗1.784.784.7+.870IT 96.3粗镗38383+0.220IT1116粗镗258080+0.540IT1320锻造5555二 22现用计算法对精车径向的工序余量 Z1进行分析：查表Z仁0.3mm,则半精镗基本尺寸为 A2=( 85+0.3)mm=85.3mm。半精加工工序的经济加工精度等级可达IT9级，即可确定该公差值为 0.087m

20、m，故A仁(85.3 0.0435)mm ；工序最大余量 Z1MAX=( 85.3+0.0435)-85=0.3435mm工序最小余量 Z1MIN=( 85.3-0.0435)-(85+0.035)=0.2215mm半精加工和粗加工都可以按照150h7的算法计算可由同样的方法求得余下各个尺寸的工序尺寸及公差计算表外圆150h7工序尺寸及公差计算表工序名称工序余量加工工序尺 寸工序尺寸公差 及标注经济精度等 级经济表面粗 糙度磨削0.91501500-0.040IT 70.8半精车1.7150.9150.90-0.32IT 106.3粗车4.4152.6152.60-0.40IT12Rz 50粗

21、车61571570-0.40IT12Rz 50锻造16316355现用计算法对精车径向的工序余量进行分析：(1) 查表 乙=0.9mm,则半精车基本尺寸为 A2= (150+0.9) mm=150.9mm。 半精加工工序的经济加工精度等级可达 IT10级，即可确定该公差值为0.1 6mm, 故 A1=( 150.9 0.08)mm ；工序最大余量 Z1MAX=( 150.9+0.08)-( 150-0.04)=0.12mm工序最小余量 Z1MIN=( 150.9-0.08)-150=0.82mm(2) 查表Z2=1.7mm，则粗车基本尺寸为 A4=150.9+1.7mm=152.6mm,粗加

22、工工序的经济加工精度等级可达IT12级，即可确定该公差值为0.40mm,故傀=(152.6 0.20)mm ；工序最大余量 Z1max=( 152.6+0.20)-( 150.9-0.32)=2.22mm工序最小余量 Z1min=( 152.6-0.20) -150.9=1.5mm(3) 查表 乙=4.4mm，则锻造基本尺寸为 As=( 152.6+4.4) mm=157mm，粗 加工工序的经济加工精度等级可达IT12级，即可确定该公差值为0.40mm，故A3=(157 0.20)mm ；工序最大余量 Z1max=( 157+0.20)-( 152.6-0.32)=4.92mm工序最小余量 Z

23、1 min=( 157-0.20) -152.6=4.2mm(4) 查表 乙=6mm，则锻造基本尺寸为 As=( 157+6) mm=163mm，粗加工 工序的经济加工精度等级可达IT12级，即可确定该公差值为0.40mm，故A7=(163 0.20) mm ；工序最大余量 Z1max=( 163+0.20) -( 157-0.32) =6.52mm工序最小余量 Z1 min=( 163-0.20) -157=5.8mm(5) 查表Z5=6mm，则锻造基本尺寸为 A10 =163mm，锻造加工工序的经济加工精度为二5mm,故A9= (163 5) mm;工序最大余量 Zimax= (163+5

24、) -157=11mm工序最小余量 Z1 min= (163-5) -157=1mm由此可知，可以达到要求，以150h7为例，下面的轴面和孔都只算一步外圆148h7工序尺寸及公差计算表工序名称工序余量加工工序尺 寸工序尺寸公差 及标注经济精度等 级经济表面粗 糙度磨削0.91481480-0.040IT 70.8半精车1.7148.9148.90-0.32IT 106.3粗车4.4150.6150.60-0.40IT12Rz 50粗车61551550-0.40IT12Rz 50锻造16116152现用计算法对精车径向的工序余量 乙进行分析：查表Zi=0.9mm，则半精车基本尺寸为 A2=( 148+0.9)mm=148.9mm。半精加工工序的经济加工精度等级可达IT10级，即可确定该公差值为0.1 6mm,故A1 =(148.9 0.08)mm ；工序最大余量 Z1max=( 148.9+0.08)- ( 148-0.04)=0.12mm工序最小余量 Z1 min=( 1