车床传动轴机械加工工艺过程设计赫思尧

1、车床传动轴及齿轮的加工工艺设计小组成员：赫思尧 石旭东 吴恺 杜安13221067 13221077 13221084 13221033组长：赫思尧指导教师：张励忠提交时间：2022/1/9一问题提出： 零件的几何精度直接影响零件的使用性能，而机械加工工艺过程制定的是否合理将直接影响零件的加工精度。针对车床传动轴，应用所学的机械制造基础知识进行一次加机械工工艺过程设计的综合性工程应用训练。 二专题研究的目的： （1）主要部分技术要求的分析方法； （2）掌握零件材料的选择方法和确定毛坯的制备方法及工艺； （3）掌握工艺分析方法； （4）掌握定位基准的选择方法； （5）掌握制定出合理的零件加工顺序

2、的原则和方法； （6）掌握制定出合理的零件加工路线的方法。 三、轴的工艺设计 下图为车床的传动轴，轴上开有键槽用来安装齿轮以传递运动和动力，两端是安装滚动轴承的支承轴颈。完成该传动轴零件的机械加工工艺过程设计 1、零件主要部分的技术要求分析研究 （1）承受粗糙力与磨损。机床传动轴的某些部位承受着不同程度的粗糙，特别是轴颈部位，因为轴颈与某些轴承配合时粗糙较大，所以此部位应具有较高的硬度及耐磨性.因此需要热处理。 （2）工作时承受载荷。机床传动轴在高速运转时要承受多种载荷的作用，如弯曲、扭转、冲击等。所以要求传动轴具有抵抗各种载荷的能力。当传动轴载荷较大、转速又高时，传动轴还承受着很高的变焦应力

3、。因此要求传动轴具有较高的抗疲劳强度和综合力学性能。 （3）与滚动轴承配合，轻载荷或中等载荷，转速低，精度要求不很高，冲击、交变载荷大。 （4）此传动轴的形状简单，属于对称零件，同时阶梯轴很少，而且各段直径相差不太大。 （5）此轴两边细中间粗，因此属于两端安装与拆卸。 （6）轴上需磨削的轴段都设计出了砂轮越程槽，而且砂轮越程槽都是统一大小的。 （7）传动轴上的各个键槽开在同一母线的位置上，便于加工。键槽和齿轮通过与键配合，实现动力的传递。键槽的加工常用铣床。（8）17 圆柱表面为支撑轴颈与滚动轴承相配合，对其要求圆柱度公差则可控制横剖面和轴剖面内的各种形状误差。 （9）24 圆柱面要与齿轮配合

4、，为保证其平稳性和减少噪音，对其表面有径向全跳动的要求。 （10）24 和32 轴段处的轴肩用于定位，防止其端面圆跳动产生偏心。 （11）轴上键槽有对称度要求，一般来说键槽都有对成度公差。 （12）轴端设有倒角，以便于装配，并且轴肩高度不妨碍零件的拆卸.倒角常用车床加工 2、传动轴的材料、毛坯的制备方法及工艺、热处理工艺 （1）轴的材料 根据轴的性能要求，满足一般的机械性能就可以。考虑经济成本和加工条件，选用 45 号钢就能满足要求。 （2）毛坯的制备方法及工艺 由于传动轴的在使用时车床传动轴的轴向尺寸远大于径向尺寸，它在机械装置中，主要来支撑传动零件和传递扭矩。其次选用 45 号钢为制备材料

5、，并且在加工是都是采用常见加工方法。因此采用锻造。由于为大批量生产，采用模锻 。（3）热处理工艺 表面满足耐磨和耐疲劳，采取表面淬火。为满足一定的综合机械性能，选用调质处理。故热处理工艺为：调质和表面淬火 3、加工工艺分析 （1）车床为回转体，采用车削和外圆磨削。先粗车，再半精车，最后精车。 （2）热处理工艺。在粗车之后，半精车之前进行，以改变机械性能方便精车。表面淬火则在铣键槽之后。 （3）磨削。在淬火之后精磨 4、定位基准 传动轴是精度要求高的轴类零件，因此先以毛坯外圆为粗基准，加工两端面及中心孔，再以中心孔定位完成各表面的粗加工；精加工开始先再修整中心孔，以提高轴在精加工时的定位精度，再

6、以中心孔为精基准加工外圆。 5、传动轴的加工顺序 （1）外圆表面加工顺序应为，先加工大直径外圆 ，然后再加工小直径外圆，以免一开始就降低了工件的刚度 （2）轴上的键槽等表面的加工应在外圆精车或粗磨之后，精磨外圆之前。 （3）为了改善工件材料的力学性质而进行的热处理工艺调质、表面淬火通常安排在粗加工之后、精加工之前进行。 6、传动轴的加工路线 车端面和钻中心孔® 粗车 ®调质® 半精车® 精车 粗磨® 铣键槽® 淬® 火 精磨外圆 去毛刺 四、齿轮的工艺设计1、零件技术要求的分析（1）直径为96的分度圆要求有基于A面公差0.0

7、18的径向圆跳动（2）齿轮两端面要求有基于A面0.018的端面圆跳动(3)齿轮中心孔表面粗糙度要求为Ra12.5 其他粗糙度要求有Ra25(4) 齿部高频淬火5055HRC(5) 其余未注倒角为R22、零件结构工艺性分析（1）齿轮加工材料为40Cr，该材料属于调质钢，调质钢一般是指经过调质处理后使用的碳素结构钢和合金结构钢。大多数调质钢属于中碳钢，调质处理后的组织为回火索氏体。调质钢具有钢的强度和良好的塑性和韧性，常用于制造一些要求具有良好综合里学性能的重要零件，如轴类，齿轮等。由此可见材料满足要求（2）齿轮为带孔齿轮，一般选择内孔和端面作为定位基准，采用专用心轴。（3）此齿轮加工的难点在于R

8、a12.5的键槽以及齿的加工，齿轮内孔径为40mm，加工键槽的深度为4mm。键槽采用铣刀加工，可以达到要求。（4）以中心线以及平面A作为齿轮设计基准。（5）有该零件图中有关面和空加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知：上述要求是可以达到的，零件结构工艺性事可行的。3、工艺规程的设计（1）确定毛坯毛坯是根据零件所要求的材料、形状和工艺尺寸等制成的供进一步加工用的生产对象。毛坯种类，形状、尺寸及精度对机械加工工艺过程、产品质量、材料消耗和产品成本有着直接影响。1）确定毛坯的种类此件属于盘类齿轮，形状简单，用于单件小批量生产。为了保证毛坯质量，可选择锻件同时内部金相组织纤维化且走向合理、零件力学性

9、能高。2）确定毛坯形状毛坯形状尽可能接近工件形状，可锻坯孔，以便有利于节省材料和减少机械加工工作量。3）齿坯的加工方案用钢做材料，锻后正火消除锻造应力，细化组织，改善切削性能和提高综合力学性能。本齿轮为小批量齿坯加工，可采用粗车精车 。加工方案：在卧室车床上粗车齿轮各部分在一次安装中精车内孔和基准端面，以保证基准端面对内孔的跳动要求以内孔在心轴上定位，精车外圆、端面及其他部分。（2）基准的选择在起始工序中，零件的定位只能以毛坯上未经过加工的表面作为定位基准，这种表面是粗基准。经过加工的表面作为定位精基准。在制定工艺规程时，总是先考虑选择精基准，把各个表面加工出来，然后考虑选择怎样的粗基准把精基

10、准的各基面加工出来。1）精基准的选择齿轮的宽度为30mm，起其设计基准是右端面。在选择精基准时，以右端作为定位基准，车端面，定位基准与设计基准重合，可以保证齿轮宽度。加工齿面时，以内孔作为定位基准，即符合基准重合原则又能使齿轮加工等工序基准统一。2）粗基准的选择粗基准尽量每个尺寸方向的粗基准只能使用一次，齿坯内孔在通用芯轴上安装，用正外圆来决定中心孔位置，故要求齿轮外圆对内孔的径向跳动要小。（3）齿轮加工方案的选择齿轮加工方案的选择主要取决于齿轮的精度等级、生产批量和热处理方法等。下面为齿轮加工方案选择时的几条原则。1）对于8级及8级以下精度的不淬硬齿轮，可用铣齿、滚齿或插齿直接达到加工精度要

11、求。2） 对于8级或8级以下精度的淬硬齿轮，需在淬火钱将精度提高一级，其加工方案可采用滚（插）齿齿面加工齿面淬硬修正内孔。3）对于67级精度的不淬硬齿轮，其齿轮加工方案为滚齿剃齿。4）对于67精度的不淬硬齿轮，其齿形加工一般有两种方案。一是剃珩方案生产高，广泛用于7级精度齿轮的成批生产中。磨齿方案生产率低，一般用于6级精度以上的齿轮。5）对于5级及5级精度以上的齿轮，一般采用磨齿方案。6）对于大批量生产，用滚（插）齿冷挤齿的加工方案，可稳定地获得7级精度齿轮。（4）方案选择我们根据齿轮要求选择方案2，根据齿轮零件图，外圆用粗车-半精车完成，而对淬硬部分采用磨削方式进行精加工。而在孔加工中，尺寸小于80mm的孔，毛坯一般不制造出，第一次加工为钻孔。加工顺序为钻-扩-绞。4、工艺路线的确定1. 毛坯锻造2.