传动轴加工工艺设计与夹具设计

1、 目录摘要I1 概述21.1问题及研究意图21.2本研究的目的和内容22 零件分析32.1生产方案32.2零件的作用32.3零件工艺分析32.4零件表面处理方法43 处理方案的选择53.1选项53.2加工技术要求64 确定空白74.1传动轴毛坯74.2传动轴材料74.3锻件加工余量的确定75 工艺规范设计95.1 定位基准的选择95.2热处理方法95.3起草过程规范95.4 处理顺序安排115.5 开发工艺路线116 夹具设计156.1 夹具的作用156.2 铣床夹具的设计特点156.3 定位原理的几种情况167 经验178 致谢189 参考文献19摘要通过在校期间对传动轴的学习和了解，对传动

2、轴进行了系统的分析和设计。支撑传动部件的部件称为轴。轴类零件的毕业设计是机械工程专业学生完成本专业教学计划的最后一个极其重要的实践教学环节。工程技术问题的基础培训。这对学生将来从事的相关技术工作和未来职业发展具有一定的意义。传动轴是构成机器零件的主要部件之一。所有做旋转运动的传动部件（如齿轮、蜗轮等）都必须安装在传动轴上，以传递运动和动力。传动轴常用于变速箱和驱动轴。之间的联系。这种轴总则较长，转速高，只能承受扭矩，不能承受弯矩。传动轴应有足够的刚度和较高的临界转速。在强度计算中，由于采用较大的安全系数，轴的尺寸过大。本文所讨论的传动轴的工艺设计方法是根据现行规范增加的。一些表面处理方法，如表

3、面热烫。关键词：传动轴，零件，刚度，强度，表面法兰1 概述1.1提问问题：传动轴是机械零件中的重要部件之一，它起到连接支撑和传递扭矩的作用。从目前来看，传动轴还存在很多问题。重要的表面质量不能满足要求，装配时的密封不到位，特别是在汽车领域。很多汽车制造商不得不召回自己的汽车，浪费了大量的人力物力，给消费者带来了很多麻烦，也给自己的业务带来了负面影响。1.2 研究论文的目的和内容本研究的目的是研究传动轴的设计过程，以培养学生的独立工作能力、分析和解决能力，以综合分析和解决本专业的总则工程技术问题，加深联系。在学生的知识和他们所学的课程之间。综合运用机械设计课程等生产课程相关理论和实践知识开展机械

4、设计培训，主要内容为传动轴如何选择材料、传动轴分析及加工方法选择、加工方案选择等。传动轴以及如何选择毛坯。通过计算设计加工传动轴的加工时间和夹具设计。有计划地利用时间进行生产，以提高生产效率。添加了一些表面处理，以防止驱动轴生锈和腐蚀。2 零件分析2.1生产方案因为传动轴的年产量是360，从表中发现是小批量生产的。生产型零件生产计划重型机器中型机械轻型机械单件生产5205-10020-200100-500中批量生产100-300200-500500-5000大量生产300-1000500-50005000-500002.1 零件的作用轴是构成机器零件的主要零件之一。所有做旋转运动的传动部件（如

5、齿轮、蜗轮等）都必须安装在轴上，以传递运动和动力。因此，轴的主要作用是支撑转动部件，传递运动和动力。按轴的形状可分为直轴、曲轴和软轴。根据载荷的不同，轴可分为旋转轴、心轴、传动轴三种。在工作中，同时承受弯矩和扭矩的轴称为转轴。这种类型的轴在各种机器中最常见。只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴。芯棒分为旋转芯棒和固定芯棒两种。只能承受扭矩而不能承受弯矩的轴称为传动轴。2.2 零件工艺分析对于7级精度、表面粗糙度Ra0.80.4m的通用传动轴，工艺路线为：正火-车削端面钻中心孔-各面粗车-各面精车-铣削花键、键槽热处理修中心孔粗磨外圆精磨外圆检验。 (2)轴类零件总则以中心孔为定位基准，以达到统一

6、的基准方案。在单件小批量生产中，中心孔钻加工往往在普通车床上进行。在大批量生产中，往往是在铣端面和钻中心孔的专用机床上进行。 (3)中心孔是轴类零件加工全过程中使用的定位基准，其质量对加工精度有重大影响。因此，有必要安排培训中心的开孔流程。钻中心孔通常在带有金刚石或硬质合金刀尖的车床上进行。 (4)轴上的花键、键槽等二次面的加工，总则安排在外圆精车后、磨削前。因为如果在精车前先铣好键槽，在精车时很容易因断续切削而产生振动，影响加工质量，而且容易损坏刀具，而且键槽的尺寸也难以控制。但不宜在外圆磨削后布置，以免损害外圆表面的加工精度和表面质量。 (5)轴类零件在加工过程中，应安排必要的热处理工序，

7、以保证其机械性能和加工精度，提高工件的可加工性。总则在毛坯锻造后进行正火处理，粗加工后进行调质处理，以消除粗加工后产生的应力，获得良好的综合力学性能。淬火工序安排在磨削工序之前。2.3 零件表面加工方法的选择传动轴的加工表面包括键槽、端面、底切和超限槽。因此，主要采用车削和外圆磨削。由于轴的两侧精度高，需要磨削，所以外圆加工的方法是：粗车-半精-磨外表面加工方案加工方案 经济加工精度等级 (IT) 表面粗糙度 Ra/m粗糙的车11125012.5半成品车8106.33.2好车671.60.8研磨670.80.4键槽加工解决方案加工计划经济加工精度等级 (IT)表面粗糙度Ra铣削111212.5

8、3 加工方案的选择选项二操作1 铣轴两端，钻中心孔工序2 粗车外圆外径及大小端工序 3 半精加工、倒角操作 4 键槽铣削操作 5 精加工，切割倒扣工艺 6 调质和回火步骤 7 去毛刺操作 8 磨削选项二工艺1在轴的一端打一个中心孔工序2 在车轴另一端打中心孔工序3 半精倒角操作 4 精加工，切削倒扣步骤 5 调节和回火操作 6 键槽铣削步骤 7 去毛刺操作 8 磨削对比上述两种方案，方案一在加工两个中心孔时存在同轴度误差。如果铣键槽放置在精车之前，精车过程中的断续车削容易引起振动，影响加工质量。综上所述，第二种方案是合理的本设计的处理方法如下：两端：公差等级IT12，表面粗糙度Ra12.5m，

9、需铣削。左外表面25：公差等级IT7，表面粗糙度Ra1.6m，需要粗车、半精车、精车。 30外圆表面：公差等级IT7，表面粗糙度Ra12.5m，需要粗车、半精车和精车。 25右外圆面：公差等级IT6，表面粗糙度Ra1.6m，需粗车、半精或磨。3.2 加工技术要求(1)尺寸精度轴类零件的主表面常分为两类。一种是与轴承内圈配合的外圆柱轴颈，即支撑轴颈，用于确定轴的位置并支撑轴。尺寸精度要求比较高。高，通常为IT5IT7；另一种是与各种传动部件配合的轴颈，即配套轴颈，其精度略低，总则为IT6IT9。 (2)几何形状精度主要指轴颈面、外圆面等重要表面的圆度和圆柱度。误差总则应限制在尺寸公差范围内。对于

10、精密轴，几何形状精度应在零件图上单独规定。 (3)相互位置精度包括内外表面、重要轴的同轴度、圆的径向跳动、重要端对轴线的垂直度、端面之间的平行度等(4 ) 表面粗糙度 轴的加工表面有粗糙度要求，总则根据加工的可能性和经济性来确定。4、传动轴毛坯材料及加工余量毛坯4.1 传动轴毛坯：轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件和结构选择棒材、锻件等毛坯形式。对于外径差异不大的轴，总则采用棒材；对于阶梯轴或外径差异较大的重要轴，多采用锻件，既节省材料又减少加工工作量。提高机械性能。根据生产规模的不同，毛坯锻造方法有自由锻和模锻。自由锻多用于中小批量生产，模锻用于大批量生产。4.2 传动轴材料轴类零件

11、应根据不同的工况和使用要求，选用不同的材料，采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。 45钢是轴类零件的常用材料。以低廉的价格进行调质（或正火）处理后，可获得较好的切削性能，并能获得高强度、高韧性等综合力学性能。淬火后可提高表面硬度。可达4552HRc、 40Cr等合金结构钢适用于中等精度、高转速的轴类零件。这种钢经过调质、淬火后，具有较好的综合力学性能。轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经过调质和表面高频淬火，表面硬度可达50-58HRC，具有较高的抗疲劳性和良好的耐磨性，可制造高精度轴。总则在满足使用要求的前提下，尽量使用国家资源丰富的材料。4.3 确

12、定锻件的加工余量和形状：机加工表面进程名称加工余量工艺尺寸尺寸公差表面粗糙度（m）35半成品车0.535Ra6.3m粗糙的车236Ra12.5m空白的4025精磨0.0825H6Ra1.6m粗磨0.1225.16H 9Ra3.2m半成品车0.825.4H12Ra6.3m粗糙的车227H12Ra12.5m空白的3025好车0.125H7Ra1.6m半成品车0.925.2H9Ra6.3m粗糙的车227H12Ra12.5m空白的3030好车0.130H7Ra1.6m半成品车0.930.2H9Ra6.3m粗糙的车432H12Ra12.5m空白的405 工艺规范设计5.1 定位基准的选择(1)粗基准的选

13、择：由于传动轴的所有表面都需要加工，并以轴的中心线为精基准，因此应选择传动轴的一个端面作为定位的主要粗基准。 .（2）精确基准的选择：该部分为传动轴，孔为设计基准，也是装配基准和测量基准。为避免因基准面不对中而引起的误差，保证零件的加工精度和装夹精度的方便，根据“基准重合”和“基准统一”的原则，将传动轴的中心线与应选择粗糙端面为主定位精度基准。5.2 热处理(1)锻坯加工前，需安排正火或退火处理，细化钢材内部晶粒，消除锻造应力，降低材料硬度，提高机械加工性能。 (2)调质总则安排在粗车后半精车前，以获得良好的物理机械性能。 (3)表面淬火总则安排在精加工前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。

14、(4)对精度要求较高的轴，局部淬火或粗磨后需进行低温时效处理。5.3 制定工艺规范定位精参考平面的中心孔应在粗加工前加工，在调质后、磨削前应安排修中心孔的工序。调质后对中心孔进行修复，以消除中心孔的热处理变形和氧化皮。磨削前对中心孔进行修整，以提高精基准面的定位精度，降低锥面的表面粗糙度值。在制定传动轴的工艺流程时，在考虑主面加工的同时，还要考虑副面的加工。 35mm、30mm外圆半精加工时，应车削至图纸规定尺寸，并同时加工各退刀槽、倒角和螺纹；三个键槽应在半精加工后研磨前进行铣削。 ，可保证铣键槽时更准确的定位基准，避免精磨后铣键槽时损坏成品外表面。制定工艺时，应考虑检验程序的安排、检验项目

15、和检验方法的确定。综上所述，确定的传动轴加工工艺如表所示。加工工艺卡郑州华新学院实习工厂加工工艺卡产品类别ZSY零件图号01-01总页数产品名称变速箱零件名称传动轴页材料等级45毛坯类型锻造每坯件数1件数1员工ID进程名称工艺内容作坊部分设备工装1切割切割2钻中心孔添加一个长度40mm的一端，在汽车端面上钻一个中心孔加工C 6132三夹夹头3粗糙的车一加一加工C 6132一对一4钻中心孔掉头夹左端装在中心架上，车右端钻中心孔加工C 6132三夹夹头5粗糙的车车右外圈加工C 6132一对一6回火处理调制热处理 217-255HBS热处理7修复中心孔训练中心洞加工C 6132三夹头8半成品车半精加

16、工左端外槽倒角加工C 6132一对一9半成品车带段尺寸切槽和倒角的 U 形车削半精加工加工C 6132一对一10好车完成将左端外圆旋转到尺寸加工C 6132双顶11好车完成将右端外圆转至尺寸加工C 6132双顶12强调花键槽线加工13铣削键槽铣削键槽加工X613214粗磨粗磨左右端外圆25加工M1432B双顶15精磨将左右两端外圆精磨至25尺寸加工M1432B双顶5.4 加工顺序的安排(2)加工路线为：下料锻造正火粗加工调质半精加工调质精加工键槽线开槽粗磨低温时效精加工低温时效试验。5.5 制定工艺路线在确定生产方案的情况下，根据零件的几何形状、尺寸精度和位置精度的技术要求，以及加工方法所能达

17、到的经济精度。您可以考虑使用带有专用工具和夹具的通用机床，并尝试集中处理以提高生产率。除此之外，还应考虑经济影响，以尽可能降低生产成本。加工条件：加工材料为45钢，调质后锻件工艺1 将车轴两端粗加工并钻出中心孔机床：组合车床和专用夹具刀具：YT6 硬质合金外圆车刀工序2 粗车外圆外径及大小端机床：CA6140卧式车床，转速n=400r/min刀具：查简明手册选用YT6硬质合金圆柱车刀，主角90，后刀面最大磨损极限1.01.4，刀具寿命60min。切削速度vc=dn/1000=3.14x47x400/1000=59.032m/min进给：f=0.05mm/r进给速度：vf=fn=0.05x400

18、=20mm/min处理时间：tm=L/vf = 1 * GB3 端面加工空白30段将25从30加工到26.4，后切量ap=1.8mm；切割长度L = 88mm；处理时间tm=L/vf=4.4min加工25从30到26.7，切削长度ap=1.65mm，切削长度L =15mm处理时间tm=L/vf=0.75min空白40段加工30从40到31.4，背切ap=4.3mm切割长度L = 75mm处理时间tm=L/vf=3.75min加工35从40到35.9，背切ap=2.05mm切割长度L = 42mm处理时间tm=L/vf=2.1min第二道工序所需工时Tm=11min工序 3 半精加工、倒角加工2

19、5，从26.4切削到25.5，背切ap=0.45mm切削长度L =88mm处理时间 tm=L/ vf=4,4min加工25从26.7到25.8，切削长度ap=0.45mm切削长度L =15mm处理时间tm=L/vf=0.75min加工30从31.4到30.5，背切ap=0.45mm切削长度L =75mm处理时间tm=L/vf=3.75min加工35从35.9到35，背切ap=0.45mm切削长度L=42mm处理时间tm=L/vf=2.1min车削倒角车刀使用kr=45直通车刀车45倒角工序所需工时 Tm=8.9min操作 4 精加工，切削倒扣加工25 从25.5切削到25，背切ap=0.25m

20、m 切削长度L =86mm处理时间tm=L/vf=4.3min加工25从25.8到25.3，切削长度ap=0.25mm切削长度L =13mm处理时间tm=L/vf=0.65min加工30从30.5到30，后切ap=0.25mm切削长度L =73mm处理时间tm=L/vf=3.65min切下底切，取a=1.5和a=2的开槽刀进给f为手动，查看得到v=0.17m/sn=0.5工序所需工时 Tm=8.6min步骤 5 调节和回火调质称为调质。淬火时，工件被加热到临界温度以上，然后被介质快速冷却。回火时，根据工件所需的不同硬度，将工件加热到临界温度以下的温度。调质件具有良好的综合力学性能，广泛用于各种

21、重要的结构件，特别是在交变载荷下工作的连杆、螺栓、齿轮和轴等。但表面硬度低，不耐磨。可采用调质+表面淬火提高零件表面硬度。渗碳处理总则用于表面耐磨、芯部抗冲击的重型零件，其耐磨性高于调质+表面淬火。热处理后，表面可获得高硬度，芯部硬度低，耐冲击。因此，调质处理是必不可少的重要工序。操作 6 键槽铣削机床：立式铣床X53T转速n=18r/min纵向进给 f1=10 mm/min 横向进给 f2=10 mm/min= 1 * GB3 h=4mm，L=35mm计算工作时间得到tm vertical = h/f1n=0.022mintm 水平 = L/f2n=0.166mintm1=0.188min=

22、 2 * GB3 h=4mm，L=30mm计算工作时间得到 tm vertical = h/f1n=0.022 mintm 水平 = L/f2n=0.166 分钟tm2=0.188min工序所需工时 Tm=0.376min步骤 7 去毛刺毛刺是冲裁后冲裁段边缘的尖锐突起。去毛刺处理后，零件表面的精度会大大提高。因此，去毛刺是必不可少的重要工序。操作 8 磨削机床：万能外圆磨床M131W工作台移动速度v=100mm/min加工 25 从 25.3 切削到 25，背切 ap=0.15mm切割长度L = 13mm处理时间tm=L/vf=0.65min工序所需工时 Tm=0.65min总之，此设计所需

23、的总基本工时总 Tm=29.525min6 夹具设计6.1 夹具的作用零件加工过程中夹具的定位和固定非常重要。当加工过程中定位不准确或发生振动时，都会影响加工过程中零件各部分的精度。并且随着最终完成，工件会偏离原尺寸要求，达不到设计要求。这就需要合理的装夹，保证加工过程中的稳定性，保证加工质量。夹具的使用应易于夹紧或拆卸。本节以铣床键槽的铣削为例。6.2 铣床夹具的设计特点铣床夹具与其他机床夹具的区别在于，它是通过定位键定位在机床上，通过对刀装置来确定铣刀相对于夹具的位置。A、床身夹具的安装铣床夹具在铣床工作台上的安装位置直接影响加工面的位置精度，因此在设计时必须考虑安装方式。总则在夹具底座下

24、方安装两个定位键。定位键的结构尺寸已标准化，应根据铣床工作台T型槽的尺寸选择。两个定位键之间的距离应最大化，以提高安装精度。作为定位键的安装是将夹具通过两个定位键嵌入到铣床工作台的同一T型槽中，然后用T型螺栓、垫圈和螺母将夹具本体固定在工作台上，这样夹体也是 需要两个通过 T 形螺栓的凸耳。如果夹具宽度较大，可以在同一侧设置两个凸耳，两个凸耳之间的距离应与铣床工作台上两个T型槽的距离相同。B、铣床夹具的对刀装置 铣床夹具安装在工作台上后，应调整铣刀与夹具的相对位置，以利于定距加工。为了快速正确地对正刀具与被加工工件的相对位置，可以在夹具上使用对刀装置。该对刀装置由对刀块和塞尺组成，其结构尺寸已标准化。可根据工件的具体加工要求选择各种对刀块的结构。由于铣削时切削力大、振动大，夹具本体应具有足够的强度和刚度，并尽可能降低夹具的重心。夹体的高宽比H/B优选1 1.25 。6.3 定位原理的几种情况(1) 完成定位工件的六个自由