机械制造技术基础课程设计减速器传动轴设计

1、 族晶徘技大孥 机械制造技术基础 课程设计 设计 题目： 减速器传动轴 学 校： 陕西科技大学 学 院： 机电学院 专业 类另 U U ： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机械 046046 姓 名： 杨孟博 学 号： 5140462751404627 指导 教帅： 张 斌 起始 日期： 20072007 年 1 1 月 9 9 日 完成 日 期： 20072007 年 1 1 月 2525 日 传动轴零件的加工工艺规程 成 绩： 传动轴零件的加工工艺规程 2007 年1月25日 机械制造课程设计 题目：设计“减速器传动轴”零件的机械加工工艺规程(年 产量为5000件) (3 )工序简图 1

2、 张(A2) (4 )工序卡片 2 张 (5 )课程设计说明书 1 份 班 级： 机 械046 学 生： 杨 孟 博 指导教师： 张 斌 学 号： 51404627 内容：(1) (2) 零件图 毛坯图 (A3) (A3) 陕西科技大学课程设计说明书 2 目录 1 设计说明，4 1.1题目所给的零件是传动轴， 4 1.2 零件的工艺分析，4 1.3其主要加工表面位置要求，4 1.4 零件的材料， 4 2 工艺规程的设计， 5 2.1 零件表面加工方法的选择，5 2.2 制定工艺路线，6 3 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定，6 3.1 确定加工余量，6 3.2 确定毛坯尺寸，7 4 确定

3、切削用量及基本工时，8 4.1 车两端面，9 4.2 计算切削用量，9 5:选择量具， 15 5.1 选择刀具，15 5.2 选择量具，15 6 :总结，16 7 参考文献 17 ， ， ， ， ， ， ， ， ，传动轴零件的加工工艺规程 机械制造基础课程设计说明书 本次设计是在基本学完大学基础课，技术基础课以及大部分专业课后 进行的。是在毕业设计之前做的较全面较深入地对所学各课程进行的综合 性复习及应用。为我提供了一次理论联合实际训练的机会，在我的大学生 涯中占有非常重要的地位。 我希望通过本次课程设计对自己的综合性训练，从中锻炼自己的独立 思考问题，解决问题的能力，为今后的自己未来生活及工

4、作打下一个良好 的基础。 但由丁能力有限，此设计难免有不宜之处。恳请各位老师及同学给予 指教。陕西科技大学课程设计说明书 4 一 零件的分析 1 .1题目所给的零件是传动轴（5000件年产） 此课程设计研究的是一传动轴。该轴在机械制造领域中有着广泛的应 用。其主要作用是传递扭矩,使机构获得动力. 1.2 零件的工艺分析 该传动轴需要加工的部分主要为回转面。另外，轴两端为螺纹加工部分。 轴的各个轴肩相邻处需要加工退槽或者是砂轮越程槽。轴肩两端要进行倒 角加工。在轴径为40 土 0.005mm，50 土 0.005mm和右端螺纹部分要加工 键槽。该传动轴的加工表面除了轴径为64和54的两部分表面的

5、精度要 求较小外，其他表面的粗糙度要求都为0.8。为此可以以64为分界分别 对两边轴表面进行加工。 1.3其主要加工表面位置要求： 40 土 0.005夕卜圆 相对 A-B的圆 跳动为0.02 45 土 0.005 相对丁 A-B的圆 跳动为0.02 54端面相对丁 A-B的圆跳动为0.02 64外圆相对 A-B的圆跳动为0.02 50 土 0.008夕卜圆相对 A-B的圆跳动为0.02 40 土 0.005 外圆内花键槽关丁 A-B对称度为0.03。50 土 0.008 花键槽关 丁 A-B的对称度为0.03。 1.4零件的材料 材料为45钢考虑到轴在工作过程中经常承受变化的不稳定冲击性载

6、荷，且轴的阶梯直径相差很大。所以选用锻件，以使金届纤维尽量不被切 断以保证工作可以正常可靠的进行。由与其年产量达5000件，是大规模生 产水平,且零件尺寸不大。故可以模锻成型。这对提高生产率，保证加工 质量也是有利的。 二工艺规程设计 2.1零件表面加工方法的选择： 本零件的加工面有外圆，端面，槽等材料为45钢。其加工方法如下： 传动轴零件的加工工艺规程 2.1.2 基准的选择： 粗基准的选择：对丁一般轴类零件而言，一般以外圆做为粗基准。对 于本零件来说，根据粗准的选择原则，零件上有较多的加工面时，为使各 加工表面都得到足够的加工余量，应该选择毛坯上加工余量最少的表面做 为粗基准。对丁本传动轴

7、来说，轴径为64mm慢慢的外圆表面精度较小, 故其加工余量也会小，从而可做为粗基准分别加工其两边的表面。而当加 工传动轴的两端面时，为保证两端面的相互位置精度时，采用互为基准原 则进行切削加工。 精基准的选择：由精基准统一原则，对加工轴类零件时，采用两个顶 尖孔做为统一精基准来加工轴上所有的外圆表面及端面。这样可以保证各 外圆表面间的同轴度和端面对轴心线的垂直度。其次，还可以减少夹具的 种类，降低夹具的设计和制造费用。 2.1.3 64 mm ,54 mm两个外圆面为未注明公差尺寸。 根据GB1800-79规定其公差等级按IT12,表面粗糙度为Ra6.3需进行粗车。 2.1.4 40 土 0.

8、005 mm , 45 土 0.005 mm , 50 土 0.005 mm , 45 土 0.005 rnn,有公差要求。公差等级为IT7。表面粗糙度为Ra0.8，可采用粗车 t 半 精车一精车一磨削。 2.1.5 槽的槽深公差等级分别为IT13 , IT13和IT14。其表面粗糙度分 别为Ra3.2 , Ra3.2和Ra6.3。采用粗铁，半精锐。 由以上分析可得到如下方案： 工艺路线方案一： 工序1:车两端面，钻中心孔 工序2:车外圆，切槽，倒角 工序3:车螺纹 工序4:铢键槽 工序5:去毛刺 工序6:磨外圆 工序7:终检X 工艺路线方案二： 工序1 :两边同时车铢端面，钻中心孔 工序2

9、:粗车轴上各外圆表面，半精车64 x 54mm, x 6mm 工序3:以64 X 54m和左端面孔定位，半精车轴左部的所有外表面。 工序4:以64 x 54mm和右端面孔定位，半精车轴右训的所有外表面 工序5:以两端面孔定位切退刀槽和砂轮越程槽，倒角。 工序6:工两端面轴外表面上的螺纹。 工序7:铢键槽。 工序8:磨削各外圆。 工序9:终检。 2.2制定工艺路线： 由工艺方案一，二分析。床床床床工床 车车车磨钳磨 陕西科技大学课程设计说明书 - 6 方案一： 工序比较集中，这样能减少工件安装次数，有利丁保证位置公差要 求。还能减少辅助时间，提高劳动生产效率。对丁小批量生产来说这样 加工能使生产

10、成本降低。但对丁大批加量加工来说，这样的加工方案并 不能降低生产成本，反而会让生产成本增加。 方案二： 工序比较相对来说比较分散，同时考虑到该轴比较细长，采用端面 孔定位加工轴上的各表面时，由丁刀具的切深抗力会使得轴产生一定程 度上的挠度，从而使得各表面产生不同程度的加工误差。为此，在车外 表面时，可采用一个端面孔和64x54mm部分进行定位分别进行加工。 这样能减少加工时切削力引起太大的挠度误差。 综合以上两个方案的优点和不足从而制定一个最优的方案如下： 1 :车两端面，钻中心孔 组合车床 2 :粗车 外圆 64mm, 40 土 0.005 mm , 45 土 0.005 mm , 50 土

11、 0.005 mm , 45 土 0.005 mm （两端中心孔定位） 车床 3 :精车外圆 40 土 0.005 mm , 35 土 0.005 mm , 50 土 0.008 mm , 45 土 0.005 mm ,切退刀槽，倒角（两端中心孔定位） 车床 4 :车螺纹2X M32X 1.5-6g ,（两端中心孔定位） 车床 5 :铢键槽（两端中心孔定位） 铢床 6:去毛刺 钳工 7 :磨外圆面H,M,G,P,N 磨床 8 :终检 三：确定机械加工余量及毛坯尺寸。设计毛坯图。 3.1 确定加工余量，按JB3835-85确定，确定时根据估算的锻件质量， 加工精度和锻件形状复杂系数。由表2.2-

12、25 可查得外表面的加工余量。 3.1.1锻件质量 计算得2.96kg,估算为4.8 kg 3.1.2 加工精度 除64 mm ,54 mm外一般表面的加工精度为IT7。 3.1.3锻件形状复杂系数、 o 如件 S= - 卜廓包容体 S =0.834 ,长度偏差为 3.1.4 根据光轴类和多台阶轴类的机械加工余量及公差 （JZ4-59,JZ8-50 ）表 5-28 查得加工余量为 6 土 2 mm 0 3.2 确定毛坯尺寸 由上面查得的加工余量。分析此零件，除64 mm ,54 mm外一般的表面皆传动轴零件的加工工艺规程 7 为Ra0.8。因此只需将零件的尺寸加上余量值即可（由丁有的只需粗加工

13、， 这时可取所差数据中的较小值。当表面需要粗车 t 半精车 t 精车时，可取 较大值）。其毛坯尺寸如下表：（毛坯图附图2） 零件尺寸 单面加工尺寸 毛坯尺寸 45 土 0.005 mm 3 mm 51 土 0.005 mm 64 mm 2 mm 68 mm 45 土 0.005 mm 3 mm 51 土 0.005 mm 3.2.1 外圆52加工表面 考虑其毛坯加工表面长度为125 mm ,表面粗糙度为Ra6.3。其毛坯尺 寸为64 mm ,所以只需粗车单边余量1.5 mm就能满足要求。 3.2.2 外圆表面 2X 45 土 0.005 mm , 40 土 0.005 mm , 2 X M32

14、 X 1.5-6g,毛坯为实心，其精度为IT7.参照工艺手册表可确定其 工序尺寸及余量。 3.2.3 传动轴毛坯（锻件）尺寸允许偏差 40 土 0.005 mm +1.5 -0.6 表 2.2-13 45 土 0.005 mm +1.5 -0.6 54 mm +1.5 -0.6 64 mm +1.5 -0.6 50 土 0.005 mm +1.5 -0.6 45 土 0.005 mm +1.5 -0.6 340 mm 直线度公差1.5 表 2.2-19 3.2.4 确定毛坯热处理方式 传动轴经锻造后应安排退火，正火，以消除残留的锻造应力，并 使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化，均匀的组织

15、，从而改善陕西科技大学课程设计说明书 8 加工性能 3.2.5 加工表面加工余量偏差的确定 加工表 面 工序双边余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 粗 半 精 精 粗 半精 精 粗 半精 精 64 mm 3 64 + 0.01 Ra6.3 54 mm 13 54 0.01 Ra6.3 40 0.005 mm 2.4 2.2 0.2 42.4 土 0.01 42.2 土 0.01 40.2 0.01 Ra6.3 Ra3.2 Ra0.08 45 0.005 mm 3.4 2.2 0.2 48.4 土 0.01 47.2 土 0.01 45.2 0.01 Ra6.3 Ra3.2 Ra0.08 50 0

16、.008 mm 3.4 2.2 0.2 53.4 土 0.01 52.2 土 0.01 50.2 0.01 Ra6.3 Ra3.2 Ra0.08 四确定切削用量及基本工时 4.1 车两端面，打中心孔，粗车64 mm ,50 土 0.008 mm ,54 mm , 表面粗糙度值为Ra6.3 , 4.1.1 加工条件：材料45钢模锻正火 4.1.2 机床选择：CA6140卧式车床 4.1.3 刀具选择：刀片材料为YT15,刀杆尺寸16 mm X 25 mm , kr =90 , R =15 , a0=12 0 , 传动轴零件的加工工艺规程 9 rR=0.5 mm。陕西科技大学课程设计说明书 10

17、4.2 计算切削用量 4.2.1 粗车64 mm 确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向的余量为2( -0.7 1.5 ) o mm 0分两次加工， n= 1000V =1000 x 108.6/ ( 3.14 X 68) =500 r/min 二 d 按照机床说明书(见工艺手册表6.2-8 ),与500相近的机床转 速为 500 r/min 。 计算切削工时 按照工艺手册表6.2-1 ,取l=130, T = =130/(0.52 X 500)=0.50min 4.2.2 粗车 50 土 0.005 mm 切削深度：单边余量为1.7 mm ,可一次切削。 进给量：根据工艺手册表1.4 ,选择

18、f=0.50 计算切削速度：见工艺手册表1.27 V= - CV - m/min Tmapxvfyc =116 m/min 确定主轴 转速：n= 1000V =1000 x 116/ ( 3.14 X 64) =577 r/min d 按照机床说明书 560 r/min 。 切削工时：按照考虑7的锻模拔模斜度。则毛坯的最大加工余量为8 切削深度为2 mm ,公差为IT13 计算切削速度 按切削手册表1.27 T=60min ) 切削速度的计算公式为 (刀具寿命选 V= J” yc m/min 式中 Cv =242, xv =0.15, 册表1.28即 km=1.44,Ks=0.8,Kk=1.0

19、4, 所以 v=108.6 m/min 确定机床的主轴转速 yv =0.35,m=0.2, 修正系数 kr =0.81,Kbv=0.97 k (查切削手 (见工艺手册表6.2-8 ),与710相近的机床转速为 工艺手册表6.2-1 ,取l=80, 陕西科技大学课程设计说明书 - 10 T = =80/(0.50 X 560)=0.286min 4.2.3 粗车54 mm 切削深度：单边余量为4 mm ,可一次切削。 进给量：根据工艺手册表1.4 ,选择f=0.50 计算切削速度：见工艺手册表1.27 V= mC； m/min T ap f =129 m/min 确定主轴 转速：n= 1000V

20、 =1000 x 129/ (3.14 x 64) =641 r/min : d 按照机床说明书(见工艺手册表6.2-8 ),与790相近的机床转速为 710 r/min 。 此时实际切削速度为124 m/min 切削工时：按照工艺手册表6.2-1 ,取l=6 T = =6/(0.50 X 710)=0.016min 4.2.4 粗车 45 土 0.005 mm 切削深度：单边余量为1.7 mm ,可一次切削。 进给量：根据工艺手册表1.4 ,选择 f=0.50 计算切削速度：见工艺手册表1.27 V= mCxyc m/min T ap f =122m/min 确定主轴转速：n= 1000V

21、=1000 X 122/ ( 3.14 X 51 ) =761 r/min 二 d 按照机床说明书(见工艺手册表6.2-8 ),与761相近的机床转速为 710r/min 。 此时实际切削速度为114 m/min 切削工时：按照工艺手册表6.2-1 ,取l=52, T = ( 125+105 ) /(0.50 X 710)=0.481min 4.2.5 粗车 40 土 0.0065 mm传动轴零件的加工工艺规程 11 切削深度：单边余量为2.5 mm ,可一次切削。 进给量：根据工艺手册表1.4 , f=0.50 计算切削速度：见工艺手册表1.27 V= - C - m/min Tmapxvf

22、yc =138m/min 确定主轴 转速：n= 1000V =1000 x 138/ ( 3.14 x 47.6 ) =923 r/min 二 d 按照机床说明书(见工艺手册表6.2-8 ),与923相近的机床转速为 900r/min 。 此时实际切削速度为134 m/min 切削工时：按照工艺手册表6.2-1 ,取l=55, T = =55/(0.50 X 900)= 0.122min 验证机床功率：主切削力F按工艺手册表1.29所示公式计算 F= Cf apXv fyv km 式中 cf =2880, xv=1.0, yv =0.75,心=0.94, k, =0.89 所以 F=2780N

23、 f v p = T v =6.43KW 6 1000 由 切削手册 表1.30中机床说明书可知CA6140卧式车床主电动 机的功率为7.5 KW。所以机床的功率足够，能够保证正常加工。 验证机床进位系统强度 以知主切削力为F=2780N，径向切削力F 按切削手册表1.2所示 p 公式计算。 R=279 N p 径向切削力Ff按切削手册表1.29所示公式计算陕西科技大学课程设计说明书 12 Ff =1292 N 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数H =0.1。则切削力在纵向进给方向上对 进给机构的作用力： F=Ff + ( FD + F) =1292+27.9+278=1597.9N p 小丁机床

24、纵给方向可以承受的最大纵向力。（切削手册表1.30 ）所 以机床系统可正常工作。 工序2的切削用量及基本时间 工步 切削深度 进给量 切削速度 车床转速 基本时间 粗车外圆 64 mm 4 0.5 v=108.6 m/min 500 r/min 。 0.50min 粗车50 土 0.005 mm 1.7 0.5 116 m/min 760 r/min 。 0.286min 粗车54 mm 4 0.5 129 m/min 760 r/min 。 0.016min 粗车45 土 0.005 mm 1.7 mm 0.5 122m/min 710r/min 。 0.481min 粗车40 土 0.00

25、5 mm 2.4 0.5 138m/min 900r/min 。 0.122min 32 3 0.5 207 m/min 1200 r/min 0.025 min 粗车45 土 0.005 mm 1.7 0.5 122m/min 710r/min 。 0.481min 32mm 3 0.5 207 m/min 1200 r/min 0.02min 4.2.6 精加工 机床选择：C620-1卧式车床。 刀具选择：刀片材料为YT15,刀杆尺寸16 mm X 25 mm , kr =90 r0 =15 0 , a0=12 0 , rR=0.5 mm 0 工序3的切削用量及基本时间 工步 切削深度 进

26、给量 切削速度 车床转速 基本时间 40 0.005 mm 1.2 0.3 150 m/min 1200r/min 0.056 min 45 0.005 mm 1.2 0.3 150 m/min 1200r/min 0.161 min 陕西科技大学课程设计说明书 13 50.005 1.2 0.3 150 m/min 1200r/min 0.15 min 传动轴零件的加工工艺规程 mm 45 + 0.005 mm 1.2 0.3 150 m/min 1200r/min 0.15 min 切退刀槽 倒角 4.2.7 车螺纹 2 X M24 X 1.5-6g mm 计算切削速度由参考文献(7)表中

27、21查得。 车床选择：CM6125卧式车床 刀具寿命T=60 mm选择高速螺纹车刀。切削深度为1.5 ,走刀次数为1 由表6.2-14 中公式计算得粗车时切削速度为21.57 m/min 。 确定主轴转速： n=1000v/(D X 兀) =1000 X 21.57/(3.14 X 32) =134 r/min 按机床说明书取n=320 r/min 实际切削速度： V= ( 320 X 3.14 X 32 ) /1000 =32.2m/min 切削工时：取长度l=20 mm n f =20/ ( 320 X 0.2 ) =0.3125min 4.2.8 铢键槽 由表4.2-37 得 1) 选择

28、铁床X51立式铢床 2) 刀具选择 高速钢错齿三面刃铁刀d=125mm L=13mm z=20. 3) 刀具角度选择前角丫 =15 ,后角a =12 (周齿)，a =6 (端 齿) 4) 纵向进给量f=50mm/min 5) 横向进给量f=25mm/min 6) 加 工时间 T1=25/25+12/50=1.24min T2=63/25+14/50=2.8min陕西科技大学课程设计说明书 14 T3=20/25+8/50=0.96min T= T1+ T2+ T3=1.24+2.8+0.96=4.0min 4.2.9 磨削 选择砂轮 见工艺手册第三章磨料选择各表。结果为：WA46Kv6P350

29、 X 40 1) 切削用量：砂轮转速为n=1500 r/min (见机床说明书) 2) 砂轮的切削速度V=27.5 m/ s 3) f=0.5 轴向方向的进给量B=20 mm 4) 工件速度V=10 m/min 5) 径向方向的进给量f=0.015/20 行程 6) 切削工时 T= ( 2 X L X b X ZX b X k) /(1000 X v X Fa X Fv) L 加工长度 120 , 70 , 60 , 20 , 80, b 加工宽度 40 , 45, 50 , 45 Z 单边加工余量 0.1 k 系数 1.10 v 工作台移动速度 Fa工作台往返一次砂轮轴向进给量 Fv 工作台

30、往返一次砂轮轴向进给量 T= 2 X ( 20+80+60+70+120 ) X ( 40+45+50+45 ) X 0.1 X 1.1/ ( 1000 X 10 X 20 X 0.015 ) =2.31min 五选择夹具 本零件除粗锐及半精锐槽等工序需用专用夹具外，其他各工序使用 通用夹具(二爪自定心卡盘)即可。 5.1 选择刀具 (1) 在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金车刀和鲤刀。加工 钢质零件采用YT类硬质合金，粗加工用YT5 ,半精加工用YT15 ,精加工 用YT30 ,切槽刀宜选用高速钢。 (2) 铁刀按表3.1-40 选错齿三面刃铁刀。零件要求锐切深度为4mm, 5mm 3

31、mm,按表3.1-28 ,铁刀直径应为60-75mm ,因此所选铢刀：半精 铢工序铢刀直径d=70mm,齿数z=20 5.2选择量具 本零件届成批生产，一般均采用通用量具。选择量具的方法有二种： 一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法极限误差 选择。选择时，采用其中的一种方法即可 传动轴零件的加工工艺规程 15 5.2.1 选择各外圆加工面的量具 工序2中粗车外圆52 rnn达到图纸要求，现按计量器具的不确定度选 择该加工表面加工时所用量具：该尺寸公差T=0.016。按表5.1-1 ,计量 器具不确定度允许值U1=0.009mm。根据表5.1-2 分度值0.02游标卡尺， 其不

32、确定度数值U=0.02mm , UU1,所以不能选用，必须UU1,故应选分 度值0.01的外径白分尺(U=0.004),从表5.2-10 中选择测量范围大丁 52mm分度值为0.01的外径白分尺即可满足要求。 外圆加工面所用量具 工序 加工面尺寸 尺寸公差量具 2 64 mm , 54 mm , 40 土 0.005 mm , 45 0.005 mm , 50 土 0.005 mm , 45 土 0.005 mm , 32 mm 分度值0.02测量范围 0-150游标卡尺 3 40 土 0.005 mm 45 0.005 mm , 50 土 0.005 mm , 45 土 0.005 mm 分

33、度值0.01 mm 测量范 围25-150 mm外径白分 尺 4 2 X M32X 1.5-6g 0.095 分度值 0.01mm测量范围 0-50mm外径白分尺 5.2.2选择加工轴向尺寸所用量具，加工轴向尺寸所选量具如下表 加工轴向尺寸所选量具 340 分度值0.01测 量范围250 500mm外 径白分尺 20 , 50 , 120 , 1.5 , 6, 80, 160 , 0.5 分度值0.01测量范围0 150mm外径 白分尺 5.2.3选择加工槽所用量具 槽经粗铁一次加工。槽宽的尺寸公差等级为IT12 ;均可选用分度值为 0.02mm ,测量范围为0-150mm的游标卡尺进行测量 5.3确定工序尺寸