机械制造项目报告

1、 机械制造工艺学课程设计机械制造工艺学课程设计 -传动轴加工工艺设计 班班 级：级： 机械 1001 组组 员：员： 王迪、孙艳颜 张逸云 、赵淳溪 项目报告项目报告 一、零件的分析 1.1 零件总体要求 图 1-1 轴类零件是常见的典型零件之一。图 1-1 所示是零件减速器中的传动轴。它属于台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便；键槽用于安装键，以传递转矩；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。 根据工作性能与条件，该传动轴图样(图 1-1

2、)规定了主要轴颈 M，N，外圆 P、Q 以及轴肩 G、H、I 有较高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值， 并有热处理要求。 这些技术要求必须在加工中给予保证。 因此，该传动轴的关键工序是轴颈 M、N 和外圆 P、Q 的加工。 1.2 毛坯选择 该传动轴材料为 45 钢，因其属于一般传动轴，故选 45 钢可满足其要求。本例传动轴属于中、小传动轴，并且各外圆直径尺寸相差不大，故选择60mm 的热轧圆钢作毛坯。 二、工艺设计过程 2.1 定位基准的选择 定位基准分为粗基准和精基准两部分。由于该传动轴的几个主要表面（M、N、P、Q）及轴肩面（H、G）对基准轴线 A-B 均有径向圆跳动和断面圆跳动要求

3、，它又是实心轴，所以应该选择两端中心孔作为定位精基准，采用双顶尖的装夹方法，以保证零件的技术要求。 由于是轴类零件，在车床上只有三抓卡盘装夹定心，所以应选择热轧圆钢的毛坯外圆作为定位粗基准。 先用热轧圆钢的毛坯外圆作为定位粗基准采用三抓自定心卡盘装夹来车端面，钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次加工两端中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以车过的外圆做基准，用三抓自定心卡盘装夹，车另一端面，钻中心孔。才能保证两中心孔同轴。 2.2 主要表面的加工方法的确定 由于该传动轴的主要表面 M、N、P、Q 的公差等级（IT6）较高，表面粗糙度 Ra

4、值（Ra=0.8）较小，故车削后还要磨削 外圆表面的加工方案：粗车半精车磨削 2.3 确定定位基准 包括粗基准与精基准的选择 2.3.1 粗基准选择 有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。对所有表面都需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。且选择平整光滑表面，让开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用 2.3.2 精基准选择 要符合基准重合原则， 尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可能使定位基准与测量基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。 合理地选择定位基准， 对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的

5、作用。 由于该零件的几个主要配合表面(Q、 P、 N、 M)及轴肩面(H、G)对基准轴线 A-B 均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求， 它又是实心轴，所以应选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。 粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。 中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹(有时在上工步已车外圆处搭中心架)，车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。 2.4 装夹方式

6、 机床一样要全里选择定位基准和加紧应力要求设计，工艺与编程计算的基准统一，减少装夹次数，尽可能在一次装夹后，加工全部待加工面，避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥机床的效能。装夹尽可能一次装夹出全部或最多的加工表面。由零件图分析，我们应先装夹60mm 棒料的一端，加紧其 40mm 的长度加工一直到加工零件的右端46mm，然后将棒料卸下。装夹46mm 表面，加工另一端。这样两次装夹即可完成零件的所有加工表面，且能保证其加工要求。 一专用卡具设计 卡具爆炸总图 卡具与坐标轴的关系 用一台阶定位阶梯轴，限制 x 方向上的移动自由度。 铣削大键槽时的装卡方式。限制了 x y z 方向的移动自由度

7、，和 y z 方向的转动自由度。 定位方式属于不完全定位。 有限位挡销限制了 x 方向上的旋转自由度。 铣削小键槽时的装卡方式。限制了 x y z 方向的移动自由度，和 x y z 方向的转动自由度。 定位方式属于完全定位。 二定位精度计算 小键槽定位精度 d1=y+b=d/(2(sin/2)+ d1 /2=0.0089mm 大键槽定位精度 d2=y+b=d/(2(sin/2)+ d2 /2=0.0097mm 2.5 划分阶段 对精度要求较高的零件，其粗，精加工应分开，以保证零件的质量。 该传动轴加工划分为三个阶段： 粗车 （粗车外圆， 钻中心孔等） ，半精车（半精车各处外圆，台阶和修研中心孔

8、和次要表面等） ，粗、精磨（粗、精磨各处外圆） 。各阶段划分大概以热处理为界。 工序的确定要按加工顺序进行，应当掌握两个原则： （1） 工序中的定位基准面要安排在该工序之前加工。例如，深孔加工所以安排在外圆表面粗车之后， 是为了要有较精确的轴颈作为定位基准面，以保证深孔加工时壁厚均匀。 （2）对各表面的加工要粗、精分开，先粗后精，多次加工，以逐步提高其精度和粗糙度。主要表面的精加工应安排在最后。 为了改善金属组织和加工性能而安排的热处理工序，如退火、正火等，一般应安排在机械加工之前。 为了提高零件的机械性能和消除内应力而安排的热处理工序， 如调质、时效处理等，一般应安排在粗加工之后，精加工之前

9、。 2.6 热处理工序安排 淬火加回火进行调质处理，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不同将加工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，广泛应用与各种重要的结构零件，特别是那些在交变载荷下工作的连杆，螺栓，齿轮和轴等。但表面硬度较低，不耐磨。可用调质加表面淬火提高零件的硬度。渗碳处理一般用于表面耐磨，芯部耐冲击的重载零件，其耐磨性比调质加淬火高。经热处理后，表面可以获得很高的硬度，芯部硬度低，耐冲击。所以调质处理是不可或缺的一道工序。 轴的热处理要根据其材料和其使用要求确定。对于传动轴，正火。调质。和表面淬火用的较多

10、。该轴要求调质处理，并安排在粗车各外圆之后，半精车外圆之前。 综合上述分析，该传动轴的工艺路线如下：下料车两端面钻中心孔，粗车各外圆调质修研中心孔半精车各外圆，车槽，倒角车螺纹修研中心孔磨削划键槽加工线铣键槽去毛刺，检验。 2.7 加工尺寸和切削用量 车削用量的选择，单件、小批量生产时，可根据加工情况由工人确定；一般可由机械加工工艺手册或切削用量手册中选取。 传动轴磨削余量可取 0.5mm，半精车余量可选用 1.5mm。加工尺寸可由此而定，见该轴加工工艺卡的工序内容。 粗车车削速度计算公式 vvyxpvcfaTcmv 计算结果：97.065 进给量和切削深度表 粗车：深度 2 进给 0.6r/

11、mm 2.8 加工方法的选择: 加工方法的选择原则是在保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的前提下，兼顾生产效率和加工成本。在实际选择中，要结合零件形状、尺寸大小、热处理要求和现有生产条件等全面考虑。因为该零件是轴类零件，比较适合在车床上加工。 本零件的加工面有外援，内孔，端面，小孔等，材料为 45 号钢。根据参考手册相关资料的下面方案： 工序一：下料，铣轴的两个端面， 工序二：粗车外圆大小端个外径，打中心孔 工序三：调制 工序四：修研中心孔 工序五：半精车，倒角，切退刀槽 工序六：车螺纹 工序七：修研中心孔 工序八：磨削 工序九：划两个键槽及一个止动垫圈槽加工线 工序十：铣键槽 工序十一：去毛

12、刺，检测 本设计的加工的方法如下： （1）两端面：公差等级 IT12，表面粗糙度 Ra12.5um,需进行铣削加工。 （2）由于 M24 要车削外螺纹，故轴要先粗车至24，公差等级IT12，表面粗糙度为 Ra12.5um，需要进行粗加工。 （3）30 外圆表面：公差等级 IT7，表面粗糙度为 Ra1.6um,需进行半精车，精车和磨削加工。 （4）35 外圆表面：公差等级 IT6，表面粗糙度为 Ra0.8um，需进行半精车，精车和磨削加工。 （5）52 外圆表面：公差等级 IT12，表面粗糙度为 Ra2.5um，需进行半粗车加工。 （6）46 外圆表面：公差等级 IT6，表面粗糙度为 Ra0.8

13、um，需进行精车和磨削加工。 （7）35 外圆表面：公差等级 IT12，表面粗糙度为 Ra12.5um，需进行半粗车加工。 调制和去毛刺在加工中有着重要的作用，淬火加回火叫做调质处理，淬火时将共建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零界温度以下某个温度进行回火。调制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结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。 但表面硬度较低， 不耐磨。 渗碳处理一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重要零件， 其耐磨性比调直机表面淬火高。 经热处理后，表面可以获得很高的硬度，心部硬度低，耐冲击。毛刺冲

14、裁后冲件断面边缘锋利的突起。 经过去毛刺处理后会使零件的表面的精度大大提高。 2.9 加工方案的确定: 零件上的精度比较高度表面加工，常常是通过粗加工、半精度加工和精加工逐步达到的。该零件有两种加工方案：1.直接用三抓卡盘装夹、调头加工。2.用三抓卡盘装夹夹紧和自由端活动顶尖，经实验论证第二种装夹困难，对刀、退刀及换刀相当困难，所以在这里选择第一种方案加工，能够保证其技术要求。 三、工序与工步的划分 3.1 按工序划分 工序划分有三种方法按零件的装夹方式划分按粗精车加工划分工序按所用的刀具划分。 由于零件需要掉头加工，如果按粗精加工划分工序。在掉头加工前后各有一次粗加工和精加工显得比较繁琐，所

15、以不可取，如果按所用的刀具划分工序。刀具有四把，虽然不多，但在掉头加工前后至少要重复使用三把刀，而同一把刀的两次粗精加工分别在掉头加工前后。加工内容不连续，所以也不合理，不易划分工序。只有按零件的装夹定位方式划分工序比较符合该零件的加工工序， 且能保证两次装夹的位置精度，每次一装夹为一道工序，该零件只需在掉头前后两道工序即可完成所有加工表面，且能保证各尺寸精度及表面粗糙度。 3.2 工步的划分 因为每一把刀在粗加工的背吃刀量一致，在精加工中的背吃刀量相同，不易划分工步，这里选用加工不同的表面来划分工序就比较容易。 3.3 加工顺序及进给路线的确定 3.3.1 零件加工必须遵守的安排原则 1、基

16、面先行 先加工基准面为后面的加工提供基准面，所以我们把右端面作为基准面 2、先主后次 由于加工的面均为重要表面，所以应该遵循顺序从右至左； 3、先粗后精 先车削去大部分金属余量，再进行成型车削保证零件的尺寸要求和质量要求。 4、先面后孔 由于该零件没有孔。所以不做考虑。 3.3.2 加工路线 加工中， 刀具刀位点相对于工件运动轨迹成为加工路线加工路线的确定原则主要有一下几点： （1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高； (2)使数值计算简单，以减少工作量。 （3）应使加工路线最短。 （4）确定加工路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定一次走刀，还是多次走

17、刀来完成所有加工表面，具体结合上面加工路线的特点再根据具体零件具体分析。 综合上述分析，传动轴的加工路线如下： 下料车两端面钻中心孔， 粗车各外圆调质修研中心孔半精车各外圆，车槽，倒角车螺纹修研中心孔磨削划键槽加工线铣键槽去毛刺，检验。 3.4 工序尺寸的计算 定位基准面中心孔应在粗加工之前加工， 在调制之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序， 调制之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化， 磨削之前修研中心孔是为提高定位精基准面的精度和减小锥面的表面粗糙度值。拟定传动轴的工艺过程时，在考虑主要加工表面的同时， 还要考虑次要表面的加工， 在半精加工52mm、44mm 及24mm 外圆时

18、，应车到图样规定的尺寸，同时加工出各退刀槽、倒角和螺纹；三个键槽应在半精车后以及磨削之前铣削加工处来，这样可保证铣键槽时有较高精确的定位基准，又可避免在精磨后铣键槽时破坏已精加工的外圆表面。 在拟定工艺过程时，应考虑检验工序的安排、检查项目及检验方法的确定。 本零件的加工面有外圆、内孔、端面、小孔等，材料为 45 钢，根据相关资料如表 2.1： 加工条件：加工材料采用 45 钢，经调制处理后的锻件。 工序 1 铣轴的两端面 机床：采用组合车床加专用夹具 刀具：YG6 硬质合金端铣刀 粗铣 M24 的两端面，以 M24 端面作为粗基准 工序 2 粗车外圆大小端个外径，钻中心孔 机床：CA6140

19、 卧室车床，转速 n=400r/min 刀具：选用 YG6 硬质合金外圆车刀，主偏角为 90 后刀面最大磨损限度 1.01.4，刀具寿命：60min 切削速度 v=dn/1000=3.14*47*400/1000=52.032m/min 进给量： f=0.05mm/r 进给速度：v=fn=0.05*400=20mm/min 加工工时：t=L/v 右端加工（以右端面为基准） 加工46 （右端） 从60 切削至48， 背吃刀量 ap=1.5mm， 削长度 L=118mm 加工35 从48 切削至37， 背吃刀量 ap=1.15mm， 切削长度 L=66mm 加工24 从37 切削至26， 背吃刀量

20、 ap=2.65mm， 切削长度 L=14mm 左端加工（以左端面为基准） 加工52 从60 切削至54，背吃刀量 ap=1.5mm，切削长度 L=132mm 加工35 从54 切削至37，背吃刀量 ap=2.6mm，切削长度 L=93mm 加工30 从37 切削至32，背吃刀量 ap=3.4mm，切削长度 L=38mm 加工24 从32 切削至26，背吃刀量 ap=1.2mm，切削长度 L=16mm 工序 3 调制 调制处理 220240HBS 工序 5 半精车，倒角，切退刀槽 切退刀槽 取 a=1.5 和 a=2 的切刀槽 加工52 从54 切削至52.5，背吃刀量 ap=0.45mm，

21、切削长度 L=35mm 加工35 从37 切削至35.5，背吃刀量 ap=0.45mm， 切削长度 L=57mm 加工30 从32 切削至30.5，背吃刀量 ap=0.45mm，切 削长度 L=20mm 加工 M24 从26 切削至24-0.1-0.2mm，背吃刀量 ap=0.45mm，切削长度 L=16mm 车倒角 车刀选用 kr=45 的直头通切车刀车 45 倒角 调头 双顶尖装夹 加工46 从48 切削至46.5，背吃刀量 ap=0.45mm， 切削长度 L=52mm 加工35 从37 切削至35.5，背吃刀量 ap=0.45mm，切 削长度 L=52mm 加工 M24 从26 切削至2

22、4-0.1-0.2mm， 背吃刀量工序 ap=0.45mm，切削长度 L=14mm 工序六 车螺纹 工序八 磨削 加工46 从46.5 切削至46，背吃刀量 ap=0.25mm，切 削长度 L=52mm 加工35 从35.5 切削至35，背吃刀量 ap=0.25mm，切 削长度 L=52mm 调头 双顶尖装夹 加工52 从52.5 切削至52，背吃刀量 ap=0.25mm，切 削长度 L=35mm 加工35 从35.5 切削至35，背吃刀量 ap=0.25mm，切 削长度 L=57mm 加工30 从30.5 切削至30，背吃刀量 ap=0.25mm，切 削长度 L=20mm 进给量 f 为手动

23、，得 v=0.17m/s 工序十 铣键槽 传动轴机械加工工艺卡传动轴机械加工工艺卡 机械加工工艺卡 产品名称 图 号 零件名称 传动传动轴轴 共 1 1页 第 1 1 页 毛坯种类 圆圆 钢钢 材料牌号 4545 钢钢 毛坯尺寸 60mm60mm265m265mm m 序号 工种 工步 工 序 内 容 设备 工 具 夹 具 刃 具 量 具 1 下料 60mm265mm ，铣轴的两个端面 2 粗车 三爪自定心卡盘夹持工件毛坯外圆 车床 1 车端面见平 C6140 2 钻中心孔 中心 用尾座顶尖顶住中心孔 3 粗车46mm 外圆至48mm，长118mm 钻 2mm 4 粗车35mm 外圆至37mm

24、，长66mm 5 粗车 M24mm 外圆至26mm，长14mm 调头，三爪自定心卡盘夹持48mm 处 (44mm外圆) 6 车另一端面，保证总长 250 mm 7 钻中心孔 用尾座顶尖顶住中心孔 8 粗车52mm 外圆至54mm 90 粗车35mm 外圆至37mm，长A3mm 10 粗车30mm 外圆至32mm，长36mm 11 粗车 M24mm 外圆至26mm，长16mm 12 检验 3 热 调质处理 220240HBS 4 钳 修研两端中心孔 车床 5 精车 双顶尖装夹 车床 1 半精车46mm 外圆至46.5mm，长 120mm 2 半精车35mm 外圆至35.5mm，长 68mm 3

25、半精车M24mm 外圆至240.10.2 mm，长 16mm 4 半精车 23mm0.5mm 环槽 5 半精车 3mml.5mm 环槽 6 倒外角 1mm45,3 处 调头，双顶尖装夹 7 半精车35mm 外圆至35.5mm,长 A5mm 8 半精车30mm 外圆至30.5mm长 38mm 9 半精车M24mm 外圆至240.10.2 mm mm,长 18mm 10 半精车44mm 至尺寸，长 4mm 11 车 23 mm0.5mm 环槽 12 车 3mml.5mm 环槽 13 倒外角 lmm45, 4 处 14 检验 6 车螺纹 双顶尖装夹 1 车 M24mml.5mm6g 至尺寸 车床 调

26、头，双顶尖装夹 2 车 M24mm1.5mm6g 至尺寸 3 检验 7 钳 修研两端中心孔。 车床 8 磨 1 磨外圆350.008mm 至尺寸 外圆 磨床 2 磨轴肩面I I 3 磨外圆300.0065mm 至尺寸 4 磨轴肩面H H 调头，双顶尖装夹 5 磨外圆P P至尺寸 6 磨轴肩面G G 7 磨外圆N N至尺寸 8 磨轴肩面F F 9 检验 9 钳 划两个键槽及一个止动垫圈槽加工线 10 铣 用 V 形虎钳装夹，按线找正 1 铣键槽 12mm36mm，保证尺寸4141.25mm 立铣 2 铣键槽 8mml6mm，保证尺寸2626.25mm 3 铣止动垫圈槽 6mml6mm， 保证20.5mm 至尺寸 4 检验 11 检验 检验，去毛刺 传动轴机械加工工序传动轴机械加工工序卡卡 项目名称：项目名称： 传动轴零件图传动轴零件图 起止时间：起止时间：2013/4/20- 2013/5/28 成成员员 姓名姓名 王迪王迪 学号学号 2010010001 角色分角色分工工 姓名姓名 孙艳颜孙艳颜 学号学号 2010010002 角色分工角色分工 姓名姓名 张逸云张逸云 学号学号 2010010003 角色分工角色分工 姓名姓名 赵淳溪赵淳溪 学号学号 2010010018 角色分工角色分工 序序号号 时间时间 地