机械制造技术课程设计-传动轴的加工工艺规程设计

PAGEIIPAGEIIIXX大学课程设计论文传动轴的加工工艺设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日摘要传动轴零件加工工艺设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量关键词：传动轴，工艺，工序，切削用量AbstractThemachiningprocessdesignofthemainshaftgearpartsistheprocessdesignandprocessdesignofthepartsprocessing.Firstonthepartoftheanalysis,understandpartsoftheprocessandthendesignablankintheprocessdesignofstructure,andchoosethegoodpartsmachiningreferencetodesignpartsoftheprocessroute;thenthepartseachlaborstepofprocessdimensioncalculation,thekeyistodeterminetheeachworkprefaceprocessequipmentandthecuttingspecificationsKeywords:Mainshaftgear,technology,workingprocedure,cuttingdosage目录摘要 IIAbstract III目录 IV第1章课程设计的目的及其要求 61.课程设计的目的 62.课程设计的内容和要求 62.1课程设计的内容 62.2课程设计中对学生的要求 7第2章传动轴零件的工艺分析 82.1零件的结构特点与应用 82.2零件的工艺分析 8第3章毛坯的选择 103.1选择毛坯 103.2确定毛坯的尺寸公差和加工余量 103.3绘制毛坯-零件合图 11第4章加工工艺路线的制定 124.1定位基准的选择 124.2表面加工方法的确定 124.3制定工艺路线 134.3.1工艺路线方案一 134.3.2工艺路线方案二 144.3.3工艺方案的比较与分析 15第5章机械加工工序设计 175.1工序简图的绘制 175.2工序余量的确定与工序尺寸公差确定 175.3机床及设备的选择 185.4切削用量计算 195.5时间定额估算 19总结 20参考文献 21致谢 22第1章课程设计的目的及其要求1.课程设计的目的学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力，为以后做好课程设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备。它要求学生全面地综合运用本课程及有关选修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计和机床夹具的设计。其目的是：（1）培养学生综合运用机械制造工程原理课程及专业课程的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度零件工艺规程的能力。（2）培养学生能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，进一步提高结构设计能力。（3）培养学生熟悉并运用有关手册、图表、规范等有关技术资料的能力。（4）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件的基本技能。（5）培养学生独立思考和独立工作的能力，为课程后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。2.课程设计的内容和要求2.1课程设计的内容课程设计题目通常定为：设计某个零件的机械加工工艺规程及相关工序的专用夹具。零件图样、生产纲领和生产条件是设计的主要原始资料，由指导教师提供给学生。零件复杂程度以中等为宜，生产类型为成批生产。学生根据教师设计任务书中规定的设计题目，分组进行设计，按照所给零件编写出相应的加工工艺规程，设计出其中由教师指定的一道重要工序（如：工艺规程中所要求的车、铣、钻夹具中的一种）的专用夹具，并撰写说明书。学生在指导教师的指导下，参考设计指导书，认真地、有计划地、独立按时完成设计任务。具体设计内容如下：1．对零件进行工艺分析，拟定工艺方案，绘制零件工作图1张。2．确定毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图1张。3．拟定零件的机械加工工艺过程，选择各工序加工设备及工艺装备（刀具、夹具、量具、辅具），确定某一代表工序的切削用量及工序尺寸。编制机械加工工艺规程卡片（工艺过程卡片和工序卡片）1套。4．撰写设计说明书1份。2.2课程设计中对学生的要求（1）学生应像在工厂接受实际设计任务一样，认真对待课程设计，在教师指导下，根据设计任务，合理安排时间和进度，认真地、有计划地按时完成设计任务。（2）课程设计是学生应用所学理论知识解决生产实际问题的学习过程，因此学生应自充分发挥主观能动性，刻苦钻研，独立思考，理论联系实际，大胆提出技术先进、经济合理并切实可行的设计方案。（3）学生必须以科学务实和诚信负责的态度对待自已所做的技术决定、数据和计算结果，培养良好的工作作风。（4）在设计中学生应认真阅读有关设计资料和课程设计指导书，其中查阅参考资料是课程设计的一项基本功训练，因而学生应该独立查阅参考资料，并进行设计方案的分析比较，在此基础上教师给予指导和帮助。第2章传动轴零件的工艺分析2.1零件的结构特点与应用题目给的零件是传动轴零件，传动轴是一个高转速、少支承的旋转体，因此它的动平衡是至关重要的。一般传动轴在出厂前都要进行动平衡试验，并在平衡机上进行了调整。对前置引擎后轮驱动的车来说是把变速器的转动传到主减速器的轴，它可以是好几节的，节与节之间可以由万向节连接。从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。图2-1传动轴工件图2.2零件的工艺分析由零件图可知，其材料为45#，该材料为45#，具有较高强度，耐磨性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。传动轴零件主要加工表面为：1.左右端面，表面粗糙度值为3.2。2.外圆Φ35、Φ30、Φ46，表面粗糙度值0.8、3.外圆Φ52mm、Φ24mm表面粗糙度值1.6。传动轴共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：

(1)．左端的加工表面：

这一组加工表面包括：左端面，外圆Φ52mm、Φ35mm、QUOTEΦ30mm、QUOTEΦ24mm。粗车后半精车就可以达到精度要求。(2).右端面的加工表面：这一组加工表面包括：右端面；外圆QUOTEΦ46mm、QUOTEΦ35mm、QUOTEΦ24mm轴段,倒角。为满足零件设计要求，设定各面尺寸、加工精度以及表面粗糙度如表1表1各表面各面尺寸、加工精度以及表面粗糙度表面尺寸精度表面粗糙度右端面Ra3.2μm左端面Ra3.2μm外圆表面Φ46IT8Ra3.2μm外圆表面Φ35IT7Ra0.8μm外圆表面Φ30IT7Ra0.8μm外圆表面Φ52Ra6.3μm槽3XΦ0.5IT10Ra3.2μm槽3XΦ1.5IT10Ra3.2μm第3章毛坯的选择3.1选择毛坯零件机械加工的工序数量、材料消耗和劳动量等在很大程度上与毛坯的选择有关，因此，正确选择毛坯具有重要的技术和经济意义。根据毛坯的选择原则，下面分别介绍轴杆类、盘套类和机架箱体类等典型零件的毛坯的选择方法。1．轴杆类零件的毛坯选择作用：轴杆类零件指各种传动轴、机床主轴、丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、凸轮轴、齿轮轴、连杆、摇臂、螺栓、销子等。这类零件一般轴向（纵向）尺寸远大于径向(横向)尺寸，是机械产品中支撑传动件、承受载荷、传递扭矩和动力的常见典型零件。毛坯选择：轴类零件最常用毛坯是型材和锻件。对于光滑的或有阶梯但直径相差不大的一般轴，常用型材（即热轧或冷拉圆钢）作为毛坯。对于直径相差较大的阶梯轴或要承受冲击载荷和脚边应力的重要轴，均采用锻件作为毛坯。生产批量较小时，采用自由锻件。生产批量较大时，采用模锻件。对于结构形状复杂的大型轴类零件，其毛坯采用砂型铸造件、焊接结构件或铸-焊结构毛坯。2．盘套类零件的毛坯选择结构特征：盘套类零件时指直径尺寸较大而长度尺寸相对较长的回转体零件（一般长度与直径之比小于1）。盘套类零件指各种齿轮、带轮、飞轮、联轴节、套环、轴承环、端盖及螺母、垫圈等。根据图纸参数要求，生产批量较大的中小尺寸的传动轴，采用型材。3.2确定毛坯的尺寸公差和加工余量（1）确定毛坯的加工余量根据毛坯制造方法采用的造型，查取《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-5，“轴”零件材料采用灰锻铁制造。材料为45#，硬度HB为170—241，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。（2）确定外圆的加工余量由于零件的外形尺寸变化不大,,外圆的加工余量比较小,具体参考图.表2.1毛坯尺寸及机械加工总余量表加工表面基本尺寸尺寸公差机械加工总余量毛坯尺寸Ø52外圆5238Ø35外圆35325Ø30外圆30330Ø24外圆24336总长259383.3绘制毛坯-零件合图毛坯图如图2-1图3-1毛坯图第4章加工工艺路线的制定4.1定位基准的选择在零件加工中，为保证各主要表面的相互位置精度，所以在选择定位基准时，应该尽可能的使用其与装配基准重合并使各工序的基准统一，而且还要考虑在一次安装中尽可能加工出较多的面。粗基准的选择原则：准选择：以外圆￠52表面作为粗基准，浇口、冒口及其他缺陷，（4）自为基准原则。所以此次加工精基准的选择以已加工的外圆￠52表面为精基准。4.2表面加工方法的确定主轴加工工艺过程可划分为三个加工阶段，即粗加工阶段（粗车端面、粗车外圆、粗镗内孔、粗铣键槽等）；半精加工阶段（半精车外圆、半精车端面等）；精加工阶段（精车外圆、精铣键槽、攻螺纹等）（1）零件表面加工方法的选择端面的加工方法有粗车、粗车—半精车、粗车—半精车—精车外圆表面的加工方法有粗车、粗车—半精车、粗车—半精车—精车、粗车—半精车—磨削、粗车—半精车—粗磨—精磨、粗车—半精车—粗磨—精磨—超精加工根据加工表面的不同可选各加工表面的加工路线：右端面粗车—半精车左端面粗车—半精车外圆QUOTEΦ35mm外圆面，QUOTEΦ30mm，QUOTEΦ46mm粗车—半精车—磨削外圆Φ52外圆表面粗车—半精车退刀槽3X0.5（五处）,车退刀槽3X1.5。车槽4.3制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。4.3.1工艺路线方案一10 锻造20 去飞边30 粗车传动轴左端面，打中心孔，及左边外圆Φ52mm、Φ35mm、Φ30mm、Φ24mm定位轴肩以中心孔轴线为精基准。

40 粗车传动轴右端面，打中心孔，及右边外圆Φ46mm、Φ35mm、Φ24mm定位轴肩，以中心孔轴线为精基准。

50 调质处理60 半精车左端各外圆面，左边外圆Φ52mm、Φ35mm、Φ30mm、Φ24mm控制轴线方向的各个轴段的长度。

70 半精车右端各外圆面，外圆Φ46mm、Φ35mm、Φ24mm轴段,倒角。80 车退刀槽3X0.5（五处）,车退刀槽3X1.5。90 车螺纹M24X1.5。100 铣键槽110 淬火120 粗、精磨左端面及Φ35mm外圆面，Φ30mm外圆面，Φ46mm轴段外圆面，以及磨制过渡圆角130 去毛刺140 检验150 入库4.3.2工艺路线方案二10 锻造20 去飞边30 粗车传动轴左端面，打中心孔，及左边外圆Φ52mm、Φ35mm、Φ30mm、Φ24mm定位轴肩以中心孔轴线为精基准。

40 粗车传动轴右端面，打中心孔，及右边外圆Φ46mm、Φ35mm、Φ24mm定位轴肩，以中心孔轴线为精基准。

50 调质处理60 半精车左端各外圆面，左边外圆Φ52mm、Φ35mm、Φ30mm、Φ24mm控制轴线方向的各个轴段的长度。

70 半精车右端各外圆面，外圆Φ46mm、Φ35mm、Φ24mm轴段,倒角。80 车退刀槽3X0.5（五处）,车退刀槽3X1.5。90 车螺纹M24X1.5。100 淬火110 粗、精磨左端面及Φ35mm外圆面，Φ30mm外圆面，Φ46mm轴段外圆面，以及磨制过渡圆角120 铣键槽130 去毛刺140 检验150 入库4.3.3工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一的定位和装夹等都比较方便，但是要更换多台设备，加工过程比较繁琐，而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了装夹次数，但是要及时更换刀具，因为有些工序在车床上也可以加工，镗、钻孔等等。因此综合两个工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下：10 锻造20 去飞边30 粗车传动轴左端面，打中心孔，及左边外圆Φ52mm、Φ35mm、Φ30mm、Φ24mm定位轴肩以中心孔轴线为精基准。

40 粗车传动轴右端面，打中心孔，及右边外圆Φ46mm、Φ35mm、Φ24mm定位轴肩，以中心孔轴线为精基准。

50 调质处理60 半精车左端各外圆面，左边外圆Φ52mm、Φ35mm、Φ30mm、Φ24mm控制轴线方向的各个轴段的长度。

70 半精车右端各外圆面，外圆Φ46mm、Φ35mm、Φ24mm轴段,倒角。80 车退刀槽3X0.5（五处）,车退刀槽3X1.5。90 车螺纹M24X1.5。100 铣键槽110 淬火120 粗、精磨左端面及Φ35mm外圆面，Φ30mm外圆面，Φ46mm轴段外圆面，以及磨制过渡圆角130 去毛刺140 检验150 入库第5章机械加工工序设计本工序是工序120粗、精磨左端面及QUOTEΦ35mm外圆面，QUOTEΦ30mm外圆面，QUOTEΦ46mm轴段外圆面，以及磨制过渡圆角。5.1工序简图的绘制5.2工序余量的确定与工序尺寸公差确定确定加工余量是为适应机床的性能、刀具的切削刃所能承受的切削力，有利于保证设备的最大利用化，同时还能保证加工精度，在粗加工阶段加工余量较大，所达到的加工精度较低，精加工阶段加工余量较小，所达到的加工精度较高，能到达到所要求的精度。表1粗车—半精车—-磨φ35外圆工序名称工序加工余量工序加工精度等级工序尺寸磨0.50.021（IT7）半精车1.50.033（IT8）粗车220.13（IT11）毛坯60——5.3机床及设备的选择工序号工序名称工序内容设备工艺装备10开料锻造20热处理去飞边30车粗车传动轴左端面，打中心孔，及左边外圆Φ52mm、Φ35mm、QUOTEΦ30mm、QUOTEΦ24mm定位轴肩以中心孔轴线为精基准。CA6140三爪卡盘，外圆车刀，游标卡尺40车粗车传动轴右端面，打中心孔，及右边外圆QUOTEΦ46mm、QUOTEΦ35mm、QUOTEΦ24mm定位轴肩，以中心孔轴线为精基准。CA6140三爪卡盘，外圆车刀，游标卡尺50车调质处理CA6140三爪卡盘，外圆车刀，游标卡尺60车半精车左端各外圆面，左边外圆Φ52mm、Φ35mm、QUOTEΦ30mm、QUOTEΦ24mm控制轴线方向的各个轴段的长度。CA6140三爪卡盘，外圆车刀，游标卡尺70车半精车右端各外圆面，外圆QUOTEΦ46mm、QUOTEΦ35mm、QUOTEΦ24mm轴段,倒角。CA6140三爪卡盘，外圆车刀，游标卡尺80车车退刀槽3X0.5（五处）,车退刀槽3X1.5。CA6140三爪卡盘，切槽车刀，游标卡尺90车车螺纹M24X1.5。CA6140三爪卡盘，，游标卡尺100铣铣键槽普通立式铣床铣刀、专用夹具110淬淬火120磨粗、精磨左端面及QUOTEΦ35mm外圆面，QUOTEΦ30mm外圆面，QUOTEΦ46mm轴段外圆面，以及磨制过渡圆角。普通磨床砂轮、游标卡尺130去毛刺去毛刺钳工台丝锥，锉刀，游标卡尺140检验检验150入库入库5.4切削用量计算工序120:粗、精磨左端面及QUOTEΦ35mm外圆面，QUOTEΦ30mm外圆面，QUOTEΦ46mm轴段外圆面，以及磨制过渡圆角。1）确定磨削深度QUOTE=0.4mm2）确定进给量,取f=0.05mm/r3）根据机床选n=2667r/min，计算出==2093.6m/min5.5时间定额估算4）基本时间=，故==0.195min5)计算,查表得辅助时间=0.2min,布置工作地时间=0.3min,休息与生理需要时间=0.1min则=0.195+0.2+0.3+0.1=0.795min6）小结综上所述，机床为磨床床M114W，主轴转速为2667r/min，切削速度2093.6m/min，进给量f=0.05mm/r，切削深度0.4mm，机动时间0.195min,辅助时间0.2min。总结加工工艺的编制设计，使对零件的加工过程设计有进一步的提高。在这次的设计中也遇到了不少的问题，如在编写加工工艺时，对所需加工面的先后顺序编排，对零件的加工精度和劳动生产率都有相当大的影响。在对某几个工序进行专用夹具设计时，对零件的定位面的选择，采用什么方式定位，夹紧方式及夹紧力方向的确