传动轴工艺规程及夹具设计说明书

1、目 录 第一部分 概述1、 课程设计的目的.32、 课程设计的内容和要求. 3 第二部分 传动轴工艺说明书一、 零件的分析.31.1零件的工艺分析.31.2零件生产类型.3二、确定毛坯并绘制毛坯简图.42.1确定毛坯种类.42.2确定毛坯的尺寸公差和加工余量.52.2.1公差等级.52.2.2锻件质量.52.2.3锻件的形状复杂系数. 5 2.2.4锻件的材质系数. 6三、制定工艺路线. .73.1定位基准的确定.73.1.1.粗基准的选择：.73.1.2.精基准的选择：.73.2表面加工方法的确定.83.3工序的集中与分散.83.4工序顺序的安排.93.5确定工艺路线.9四、切削用量及基本时

2、间计算.12 一、工序40切削用量.12 二、工序90切削用量.13 三、工序100铣轴槽切削用量及基本时间计算.14 第三部分 铣用夹具设计说明书1、 夹具作用.152、 设计任务.153、 铣床夹具的设计特点.164、 定位原理的几种情况 .16 第四部分 小结一、小结 .17 第五部分 参考文献一、参考文献 .181 第一部分 概述1、 课程设计的目的通过机械制造工程原理课程设计，锻炼学生查阅资料、查阅国际手册的能力；培养学生创新能力，提高工艺设计能力、动手能力和初步的科学研究能力；为以后得毕业设计和工作奠定基础。2、 课程设计的内容和要求 提供零件图1张，材料：45，生产纲领：500件

3、/年，根据图纸参数、技术要求等编制工艺规程，并设计铣用夹具，绘制设计图纸。 第二部分 传动轴工艺说明书1、 零件的分析1.1 零件的工艺分析零件图：（下页）零件的工艺分析就是通过对零件图纸的分析研究，判断该零件的结构和技术要求是否合理，是否符合工艺性要求。（1）：审查零件图纸 通过对该零件图的重新绘制，知原图样的视图正确，完整，公差及技术要求齐全。（2）：零件的结构工艺性分析 该零件比较简单，没有较复杂的结构和较高的加工要求。主要的加工有两个30，一个58，的外圆表面的车削以及端面的车削、磨削等，其中30的外圆表面的加工要求较高，表面粗糙度要求Ra0.8m，其余待加工表面的加工精度和表面粗糙度

4、都不难获得。零件设计以左端30轴线及右端30轴线为基准，在零件同轴度要求较高，加工时采用互为基准进行加工。综上，该零件的工艺性较好。1.2 零件的生产类型 依设计题目知：该零件的生产纲领N=500件/年，查机械制造工程原理表7-4可知，该生产类型为中批量生产。二.确定毛坯并绘制毛坯简图2.1 确定毛坯种类零件材料45#钢，考虑到此零件的工作过程中经常承受交变载荷和冲击性载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。由于零件生产纲领为500件/年，属于中批量生产，而且零件的轮廓尺寸不太大，可采用模锻成形，为提高生产效率和锻件精度，选用模锻方法制造毛坯。2.2 确定毛坯的尺

5、寸公差和锻件机械加工余量钢质模锻件的公差及机械加工余量按照GB/T12362-2003确定。要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素：2.2.1 锻件公差等级由传动轴的功用及技术要求，可以确定该零件的公差等级为普通级。2.2.2 锻件质量由零件图估算零件质量： mt=3.14×(（11×152+14.52×2）×2+292×74)×7.85×106=1.677kg估算锻件质量： mf=2.5kg2.2.3 锻件的形状复杂系数 该锻件为圆形，假设其最大直径为60mm，长110mm，可计算出锻件外轮廓包容体质量为

6、: mn=×582×110×7.68×10-6 =2.23kg由 S=mt/mn=0.75查上表得，该零件的形状复杂系数为S1级。2.2.4 锻件材质系数由于该零件材料为45钢，是碳的质量分数大于0.65%的碳素钢，该铸件的采制系数属M1级。 根据锻件质量、零件表面粗糙度和形状复杂系数查得，锻件单边余量在厚度方向、水平方向为、各轴向尺寸的单边余量为1.52.0mm，锻件重量/kg包容体重量/kg形状复杂系数材质系数公差等级备注15.595S3M1普通级项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm表面粗糙度Ra/m锻件尺寸 /mm直径301.7-2.21.6

7、3.235直径581.7-2.22.03.260 直径301.5-2.01.40.844长度1001.7-2.22.0/110 查得的加工余量适用于Ra>1.6m。Ra<1.6m的表面，余量要适当增大。三.制定工艺路线3.1 定位基准的确定 定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定粗基准，然后再确定精基准。3.1.1 粗基准的选择：为了保证加工表面与不加工表面之间的位置精度，则应以不加工表面作为定位基准。若工件上有多个不加工表面，应选其中与加工表面位置精度要求高的表面为粗基准。为保证工件某重要表面的余量均匀，应选重要表面为粗基准。应尽可能选择光滑平整表面为粗基准，以便定位准确，夹紧

8、可靠。粗基准一般只在头道工序中使用一次，应该尽量避免重复使用。在皮带轮轴的加工中，首先选用左端面及为粗基准，对右端面及外圆进行粗加工，保总长103mm,留出后面半精加工余量。3.1.2 精基准的选择：应满足基准重合，基准统一，自为基准，互为基准等原则。所选的精基准应能保证定位准确，夹紧可靠，夹具简单，操作方便等。本零件是轴类的零件，轴线是其设计基准，为避免由于基准不重合而产生的误差，应选轴线为定位基准实现基准重合。在加工中，要保证较高同轴度，选择左右两轴端30轴线为基准，互为基准进行加工实现各加工表面的加工精度，并对键槽和外圆进行加工。3.2 表面加工方法的确定本零件的毛坯为锻件，待加工面有端

9、面，退刀槽，外圆等。材料为45#钢，公差等级及粗糙度要求参考零件图。考虑其加工经济精度，加工方法的选择如下：（1） 端面 本零件的端面为回转体端面，大部分尺寸精度要求不高，待加工的主要端面有零件的右端面和左端面，表面粗糙度Ra3.2m，经45°端面车刀粗车即可获得。 （2）外圆 主动齿轮上有较多的外圆，根据不同的公差等级及粗糙度要求，选择粗车，半精车，精车等加工方法，保证不同的技术要求。 a、30±0.0105 mm外圆面。表面粗糙度为Ra0.8m，公差等级为IT7级，查参考文献【1】p345，选用粗车-半精车-精车即可达到技术要求。 b、580-0.12mm外圆面。表面粗

10、糙度Ra3.2mm，只需粗车即可。 （3）轴槽 本零件主要加工轴槽，铣轴槽3.3工序的集中与分散选用工序集中原则安排连接轴的加工工序。该主动齿轮的生产类型为小批生产，可以采用万能型机床配以专用工具、夹具，以提高生产率及加工成本；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且由于与一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各种加工表面之间的相对位置精度要求。在安排工序时，应将粗精加工分开，先完成表面粗加工，再完成表面的半精加工和精加工，而主要表面的精加工则放在最后进行。 3.4工序顺序的安排（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准首先加工轴的右端面，保其总长，后车外圆。（2）遵

11、循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排加工工序。（3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面，即先车外圆，后铣键槽。3.5确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表列出了传动轴的工艺路线，如下：工序0：下料 工序1：锻造工序2：热处理工序2：粗车右端面及外圆（以左端外圆面及端面定位） 1、粗车右端面渐平保证有效总长103mm 2、粗车35外圆至33长12mm 3、钻中心孔工序3：调头，粗车左端面并加工中心孔 1、粗车端面渐平 2、钻中心孔 3、粗车35外圆至33mm长12mm 工序4：检验 工序5：热处理 调质HBS197227 工序6:：研磨顶尖孔 去除两端60°锥

12、面的氧化皮工序7：半精车外圆面（以双顶尖固定，两轴端面为基准） 1、半精车左33外圆面至30.2长13mm 2、半精车右33外圆面至30.2长13mm 3、半精车60外圆面至58.3mm 4、切1.7×2退刀槽并倒角工序9：铣轴槽工序10：检验工序11：磨削外圆面 1、将30.2外圆面磨到30mm 2、将58.3外圆面磨到58mm工序12：洗涤工序13：总检工序14：油封入库工序号工序名称工序内容设 备工 艺 装 备1下料锯棒料60长110mm锯床锯片 卡尺2锻造3热处理正火处理箱式电阻炉4车以左端外圆面及端面定位，粗车另一端面，粗车各外圆面并钻中心孔车床CA6140三爪卡盘、中心钻

13、、车刀、卡尺5车以粗车后右端33外圆面及端面定位，粗车左端面及其余外圆面 ，并钻中心孔车床CA6140车刀、中心钻、卡尺、三爪卡盘，尾顶尖6热处理调制HBS197227箱式电阻炉7研磨顶尖孔去除两端60°锥面的氧化皮C618三爪卡盘、60°锥面铸铁研具8车以左端面及左33外圆面为基准1、 半精车右33外圆面至30.2长13mm2、 半精车左33外圆面至33.2mm长13m3、 切退刀槽并倒角车床CA6140车刀、卡尺、三爪卡盘、双顶尖9铣铣轴槽铣床X52K车刀 专用铣用夹具11检验12磨磨至图样尺寸磨床M1432A卡尺、通用夹具、双顶尖13热处理零件表面发黑14洗涤1、 用

14、汽油清洗整个零件表面2、 压缩空气吹干15总检按零件图塞规、百分表、卡尺等16油封入库1、 用黄油涂抹整个零件表面2、 油蜡纸包装、入库四. 切削用量及基本时间的计算 切削用量包括切削深度，切削速度和进给量。确定顺序是先确定a、f，再确定v。一、工序40切削用量本工序为粗车（车端面、外圆及钻中心孔）。已知加工材料为45钢，=670Mp，锻件，有外皮；机床为CA6140，工件装卡在三爪自定心卡盘中。（1） 确定粗车外圆的切削用量。所选刀具为YT15硬质合金可转位刀具。查参考文献【5】选择切削深度a=2mm（双边余量）/2=1mm.（2） 确定进给量f。查参考文献【4】，硬质合金及高速钢车刀粗车外

15、圆和端面进给量表1.4，在粗车钢料，车刀刀杆尺寸为16×25mm，a3mm,工件直径为20-68mm，f=0.4-0.7mm/r，查参考文献【3】，查的CA6140车床进给量选择f=0.61mm/r。计算切削力F=4269N。（3） 选择车床磨钝标准及耐用度。查阅参考文献【3】，后刀面最大磨损量取1mm，可转位车刀耐用度为T=60min。（4） 确定切削速度v。查参考文献【4】，表1.0，用YT15硬质合金切削速度，选择109m/min。查切削速度的修正系数得 v=109×0.80×0.65×0.81×1.15=52.8m/min。 n=100

16、0v/(d)=1000×52.8/(×44）=382.2r/min根据CA6140车床的转速，选择400r/min,实际切削速度为55.26m/min。(5)校验机床功率。根据切削过程中切削功率计算公式，求得切削功率P=2.25KW.CA6140主电机功率7.5kw，故所选切削用量合适。最后的切削用量为a=1mm,f=0.61mm,n=400r/min,v=55.26m/min。（6） 车端面 a=1.5mm，主轴转速n=400r/min，f=0.61mm/r。二、工序90切削用量该工序为半精车（1） 确定该工序的加工余量。所选刀具为YT15硬质合金刀具，车刀刀杆尺寸及刀片

17、厚度均与粗车相同。查参考文献【3】得半精车加工余量为1.5，切削深度a=0.75mm，将工件车至20.2mm，需两次半精车，第一次半精车a=0.75,第二次半精车切削深度a=1.3/2=0.65mm。（2） 确定进给量。根据参考文献【3】，查得CA6140进给量选择f=0.3mm/r，由于半精车加工，切削力较小，故不需要校验机床进给机构强度。（3） 选择车刀磨钝标准及耐用度。查参考文献【4】最大磨钝标准为0.4mm。耐用度为60min,（4） 确定切削速度。查参考文献【4】，切削速度为156m/min， V=156×0.81×1.15=145.3m/min n=1000&#

18、215;145.3÷3.14÷30=1541r/min查CA6140主轴转速选择n=1400r/min，实际切削速度v=131.88m/min。半精加工机床功率可不校验。最后确定切削用量为a=0.75mm，f=0.3mm/r，n=1400r/min，v=131.88m/min。三、工序100铣轴槽切削用量及基本时间计算 本工序为铣轴槽，工步一为粗铣轴槽，所选刀具为立铣刀，硬质合金刀具YT15，铣刀直径10mm，齿数z=3, （1）确定切削深度a=3mm铣削宽度8mm，长度为18mm.每齿的进给量f=0.04-0.03mm/r，取f=0.03mm/r。 （2）确定铣刀磨钝标准

19、及耐用度。查参考文献【3】，取最大磨损量为0.2mm，耐用度为60min。 （3）确定铣削速度及工作台每分钟进给量f,V=30-60m/min,在保证正常的铣刀耐用度及在机床动力和刚性允许的条件下,应尽量选取较大的铣削速度,应此选择v=60m/min按照切削速度计算公式，计算的v=31.77m/min，n=632r/min。取X51铣床主轴转速725r/min。实际切削速度为36.42m/s。工作台每齿进给量为0.03mm/z.（4） 工序55基本时间计算 T=(3+18）÷90+(28-16)÷=0.237min 估算工序55基本时间为 T1×4=56.88s

20、第二部分 铣用夹具设计 一夹具的作用 零件在加工的过程中夹具的定位固定是非常重要的，当定位不准确或加工中出现振动，都会影响零件在加工中各段的精度。并且会随着最终的完工使工件偏离原来尺寸要求达不到设计的要求，这就要有合理的装夹保证在加工中的稳定，保证加工质量。使用夹具要简单装夹或拆卸方便，本次设计铣床上铣轴槽专用夹具。 二设计任务 设计加工轴类零件上的立式铣床夹具，因为是中批量生产，所以要求夹具有一定的效率和稳定性。各个平面有一定的平行度和垂直度的要求。夹具体是夹具的基础件，夹具上的所有组成部分都必须最终通过这一基础件组成一个有机整体。 （1）足够的刚度和强度 设计夹具时，应保证在夹紧力和切削力

21、等外力条件下，不产生过大的变形和振动。必要时，可在适当位置设置若干条加强筋。 （2）夹具安装稳定 机床夹具通过夹具体安装在机床工作台上，安装应稳定，为此，机床夹具重心和切削力等力的作用点应处在夹具安装基面内。机床夹具高度越大，要求夹具体底面面积也越大。为使夹具体平面与机床工作台接触良好，夹具体底平面中间部位应适当挖空。 （3）夹具体结构工艺性良好 设计时应注意夹具体的毛坯制造工艺性、机械加工工艺性和装配的工艺性。 （4）便于清除切屑 为防止加工中切屑聚积在定为元件工作表面或其他装置中，影响工件的正确定位和夹具的正常工作，在设计夹具时，要考虑切屑排除问题 三铣床夹具的设计特点 铣床夹具与其它机床

22、夹具的不同之处在于：它是通过定位键在机床上定位，用对刀装置决定铣刀相对于夹具的位置。 A、铣床夹具的安装 铣床夹具在铣床工作台上的安装位置，直接影响被加工表面的位置精度，因而在设计时必须考虑其安装方法，一般是在夹具底座下面装两个定位键。定位键的结构尺寸已标准化，应按铣床工作台的T形槽尺寸选定，它和夹具底座以及工作台T形槽的配合为H7/h6、H8/h8。两定位键的距离应力求最大，以利提高安装精度。作为定位键的安装是夹具过两个定位键嵌入到铣床工作台的同一条T 形槽中，再用T 形螺栓和垫圈、螺母将夹具体紧固在工作台上，所以在夹具体上还需要提供两个穿T形螺栓的耳座。如果夹具宽度较大时，可在同侧设置两个

23、耳座，两耳座的距离要和铣床工作台两个T形槽间的距离一致。 B、铣床夹具的对刀装置 铣床夹具在工作台上安装好了以后，还要调整铣刀对夹具的相对位置，以便于进行定距加工。为了使刀具与工件被加工表面的相对位置能迅速而正确地对准，在夹具上可以采用对刀装置。对刀装置是由对刀块和塞尺等组成，其结构尺寸已标准化。各种对刀块的结构，可以根据工件的具体加工要求进行选择。 由于铣削时切削力较大，振动也大，夹具体应有足够的强度和刚度，还应尽可能降低夹具的重心，工件待加工表面应尽可能靠近工作台，以提高夹具的稳定性，通常夹具体的高宽比H/B11.25为宜。 四定位原理的几种情况 （1）完全定位 工件的六个自由度全部被限制，它在夹具中只有唯一的位置，称为完全定位。 （2）部分定位 工件定位时，并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条件下，少于六个支撑点的定位称为部分定位。 在满足加工要求的前提下，采用部分定位可简化定位装置，在生产中应用很多。如工件 装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。 （3）过定位（重复定位） 几个