毕业设计（论文）11

1、PAGE- 16 - / NUMPAGES17 毕业设计（论文） 设计题目 传动轴数控加工工艺分析 教师组 专业 班 级 学号 姓 名 指导教师 2017年 4月 目 录TOC o 1-3 f u 1. 传动轴31.1传动轴的概述31.2传动轴结构分析31.2.1材料分析31.2.2传动轴的图样分析41.3热处理方法及检验51.3.1UG的概述51.3.2UG主要特征52. 传动轴加工工艺规程设计72.1工艺规程设计72.1.1零件分析72.1.2毛坯选定72.1.3定位基准确定72.1.4工艺路线的拟定82.2 工艺过程卡制作92.2.1设备选择92.2.2刀具选择92.2. 3量具选择10

2、 2.2.4夹具选择102.2.5制作工艺卡片102.3 工序简图过程卡10结束语15参考文献16传动轴数控加工工艺分析摘要随着我国工业生产的发展在生产上减速箱和离合器的大量生产和应用对传动轴的需要就更为广泛对轴的技术要求和精度更高。 只有保证传动轴的质量才能使各类零件发挥最好的功能所以设计出一款符合现实生产的需要的传动轴加工工艺已经变得尤为重要了。 轴类零件中工艺规程的制订直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。 一个零件可以有几种不同的加工方法但只有某一种较合理在制订机械加工工艺规程中应该要更加谨慎。为了适应市场上对于传动轴类零件的需要就要求更多的人去研究这一课题不断改善轴的各部分参数完

3、善加工工艺。 本设计通过传动轴零件图的分析，确定了该零件的毛坯材料、热处理方法及尺寸规格；通过对零件的加工工艺分析，确定了该零件的加工工艺路线，编写了详细的机械加工工艺文件：工艺过程卡片和工序卡片。零件在加工中必须保证重要尺寸的精度和表面质量，并对零件在加工过程中使用的设备、UG建模过程和工装进行说明。关键词 工艺规程；传动轴；尺寸；加工工艺；UG建模；1.传动轴1.1传动轴的概述 轴类零件是常见的典型零件之一。按轴类零件结构形式不同，一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类；或分为实心轴、空心轴等。它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件，以传递转矩或运动。台阶轴的加工工艺较为典型，反映了轴类零件

4、加工的大部分内容与基本规律。下面就以减速箱中的传动轴为例，介绍一般台阶轴的加工工艺。 1.2传动轴结构分析1.2.1材料分析 轴的失效多为疲劳破坏，所以对材料的要求是：具有足够疲劳强度；具有足够的耐磨性和耐腐蚀性；对应力集中的敏感性小；具有良好的工艺性和经济性；能通过不同的热处理方式提高轴疲劳强度。轴的常用材料主要采用碳钢和合金钢。碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，并可通过热处理提高疲劳强度和耐磨性，故应用较广，其中最常用的是45钢。由于45钢具有良好的切削加工性，加工时不会出现难加工现象。模锻毛坯表面光滑，余量分部均匀，不会产生打刀现象，由于毛坯是锻件，在加工前应经正火处理改善加工

5、性能后再进行加工。因其属于一般传动轴，故选45钢可满足其要求。传动轴是某机器中的一个重要传输动力的零件，属于典型的轴类零件。零件是减速器中的传动轴。它属于台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾槽、砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便；键槽用于安装键，以传递转矩；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。1.2.2图1所示零件是减速器中的传动轴。它属于台阶轴内零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、螺纹退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有

6、一个正确的位置，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便；键槽用于安装件，以传递转矩；螺纹与安装各种锁紧螺母和调整螺母。根据工作性能与条件，该传动轴图样规定了主要轴颈M，N，外圆P、Q以及轴肩G、H、I有较高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值，并有热处理要求。这些技术要求必须在加工中给予保证。因此，该传动轴的关键工序是轴颈M、N和外圆P、Q的加工。图1 传动轴2D1.3热处理方法及检验 传动轴是机器重要的传动部分,主要承受交变载荷，冲击载荷，剪切应力和接触应力大。轴部易产生裂纹，齿部易磨损。因此对齿轮轴的心部要求有一定的强度和韧性，有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力。表面还应具有一定的硬度和耐磨性

7、。为了满足这些性能要求，材料要有很好的力学性能，常采用45钢经正火，调质，感应加热淬火加低温回火已达到所要求的性能。 45钢为低碳合金钢，预备热处理是正火，主要目的是为了获得一定的硬度，便于钢坯的切削加工，为调质做好组织准备。调质的目的是为了提高传动轴的综合力学性能。中频感应加热表面淬火是使零件表面得到高的硬度和耐磨性，而心部仍保持一定的强度及较高的塑性、韧性。 通过对45钢热处理工艺的分析，明确在执行热处理工艺过程中所需要注意的问题。能够正确确定加热温度、时间，保温时间，冷却方式，其目的就是通过正确的热处理工艺，达到所需要的性能，保证质量。根据传动轴的工作条件，失效形式及性能要求，大部分材料

8、选择为合金中碳钢，在设计正火-调质-中频感应加热淬火加低温回火热处理工艺中。使热处理的45钢低碳合金结构钢表面除具有高硬度，高耐磨性外，高的疲劳强度，在高温下的强度，还要使心部具有高的的强度和韧性，从而满足齿轮轴的质量要求。1.3基于UG传动轴造型1.3.1 UG概述1960年，McDOUGLAS Automation（现在的波音公司）成立。1976年，McDOUGLAS Automation公司UG CAD/CAM/CAE系统的开发商-UnitedComputer公司，ug雏形产品问世。1983年，ug进入市场。1986年，ug吸取了业界领先的实体建模核心Parasolid的部分功能。198

9、9年，ug宣布支持unix平台及开放系统结构。1990年，ug作为McDOUGLAS Automation的机械CAD/CAM/CAE的标准。1993年，ug引入复合建模的概念。1995年，ug的indows NT版本开始发布1996年，ug发布了能够自动进行干涉检查的高级装配功能模块、最先进的模块以及具有类曲面造型能力的工业造型模块。1997年，ug新增了包括wave在内的一系列工业领先的新功能。1999年，发布了ug16版本，并在国内的cad行业中迅速普及起来。2001年，ug17和ug18先后发布。自1990年进入中国市场，目前拥有家左右。1.3.2 UG主要特性 1，全相关性：UG的所

10、有模块都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。 基于特征的参数化造型：UG使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。例如：设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用。 装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。通过给这些特征设置参数（不但包括几何尺寸，还包括非几

11、何属性），然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。 2，数据管理：加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。为了实现这种效率，必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。数据管理模块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使用了UG独特的全相关性功能，因而使之成为可能。 3，装配管理：UG的基本结构能够使您利用一些直观的命令，例如“啮合”、“插入”、“对齐”等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构。2.传动轴加工工艺规程设计2.1工艺规程设计2.1.1零件分析从左端依次为：24mm的外圆螺距1.5mm；30 mm的

12、外圆其外圆的公差为0.0065mm键槽宽为4mm，深为8mm，公差值为0.036mm，表面粗糙度为Ra=0.8；35 mm的外圆其外圆公差为0.016mm，表面粗糙度为Ra=0.8；46 mm的外圆公差值为0.016mm，表面粗糙度为Ra0.8；键槽的宽度为 12mm，深度为5，公差值为0.07mm； 30mm的外圆公差值为0.0065mm，表面粗糙度为Ra=0.8；24mm的外圆螺距1.5mm键槽宽为6mm，深为1.5mm；传动轴与机构中的其他零件通过间隙配合相结合，具有传递力矩，转矩和扭矩等作用。该零件为台阶类零件，形状对称，尺寸精度，形位精度要求均较高。35， 52 ， 46 为主要配合

13、面，精度均要求较高，需通过磨削得到。30、52的端面、46的表面对35（上、下偏差为+0.008、0.008）轴线的圆跳动误差0.02mm。零件结构不复杂，粗加工中完成外圆到达图纸尺寸要求，倒角,退刀槽的加工都是为精加工作准备，在铣键槽后要去毛刺。在精加工阶段完成零件重要尺寸精度和表面粗糙度达到图纸要求。零件加工达到图纸尺寸要求后，要经过对零件的外圆、端面的尺寸、表面粗糙度和形位公差进行检验，确定零件是否合格，在对零件清洗涂油入库。2.1.2毛坯选定批量生产中应采用精度和出产率都较高的毛坯制造方法。铸件采用金属模机器造型和精密锻造优质毛坯，锻件用模锻铸造毛坯。由于该传动轴在工作过程中要承受交变

14、负荷和冲击，为增强其强度和冲击韧度，获得纤维组织，要求强度较高，且工件的形状比较简单，毛坯精度低，加工余量大，生产类型为单件大批量生产。综上考虑，采用锻件，其锻造方法为自由锻，毛坯的尺寸精度要求为IT12以下。故传动轴材料选择为45钢，属于强度和塑性较好材料。2.1.3定位基准确定 合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。由于该传动轴的几个主要配合表面(Q、P、N、M)及轴肩面(H、G)对基准轴线A-B均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，所以应选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。 粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪

15、自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹(有时在上工步已车外圆处搭中心架)，车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。根据零件图纸及零件的使用情况分析：粗基准的选择：按照粗基准的选择原则，应选择次要加工表面为粗基准。又考虑到台阶轴的工艺特点，所以选择62的外圆为基准面。精基准的选择：按照基准重合原则及加工要求，应选轴心线为基准。2.1.4工艺路线的拟定（1）划分阶段 对精度要求较高的零件，其粗、精加工应

16、分开，以保证零件的质量。 该传动轴加工划分为三个阶段：粗车(粗车外圆、钻中心孔等)，半精车(半精车各处外圆、台阶和修研中心孔及次要表面等)，粗、精磨(粗、精磨各处外圆)。各阶段划分大致以热处理为界。（2）热处理工序安排 轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。对于传动轴，正火、调质和表面淬火用得较多。该轴要求调质处理，并安排在粗车各外圆之后，半精车各外圆之前。 综合上述分析，传动轴的工艺路线如下： 下料车两端面，钻中心孔粗车各外圆调质修研中心孔半精车各外圆，车槽，倒角车螺纹划键槽加工线铣键槽修研中心孔磨削检验。（3）加工尺寸和切削用量 传动轴磨削余量可取0.5mm，半精车余量可选用1.5mm。加

17、工尺寸可由此而定，见该轴加工工艺卡的工序内容。 车削用量的选择，单件、小批量生产时，可根据加工情况由工人确定；一般可由机械加工工艺手册或切削用量手册中选取。（4）拟定工艺过程 定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工，在调质之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。调质之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是为提高定位精基准面的精度和减小锥面的表面粗糙度值。拟定传动轴的工艺过程时，在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工。在半精加工52mm、44mm及M24mm外圆时，应车到图样规定的尺寸，同时加工出各退刀槽、倒角和螺纹；三个键槽应在半精车后以及磨削之前铣削加

18、工出来，这样可保证铣键槽时有较精确的定位基准，又可避免在精磨后铣键槽时破坏已精加工的外圆表面。 在拟定工艺过程时，应考虑检验工序的安排、检查项目及检验方法的确定。2.2工艺过程卡制作2.2.1设备选择表1各加工阶段所选的刀具及机床以及夹具如下表加工阶段刀具型号刀具材料机床型号夹具粗车FCNR2020-11硬质合金钢CA6140自定义三抓卡盘轻型回转顶尖精车FCNR403E19硬质合金钢CA6140铣槽键槽铣刀d10e8硬质合金钢XK5040V型虎钳磨削硬质合金钢M135自定义三抓卡盘轻型回转顶尖倒角SSNR2020-09硬质合金钢CA6140切退刀槽FGNR4032-19硬质合金钢CA6140

19、端面TSNR2020-16硬质合金钢CA6140中心孔A1614硬质合金钢CA61402.2.2刀具选择刀具的选择：在选择刀具形式和结构时，一般优先选用标准刀具，工序集中时，应选用高效专用刀具、复合刀具和多刃刀具。另外，刀具的类型、规格、精度等级应符合加工要求。粗车加工零件的端面和倒角可选用主偏角为45，副偏角为15，由于车端面的粗加工和精加工都由一把车刀完成则前角为15，后角为6，刃倾角可取负值为-3的45YT15弯头车刀。零件为阶梯轴则粗车加工时选用主偏角为90、副偏角为10、前角为10、后角为5，由于是粗车刃倾为负取-3的90YT15外圆车刀。半精车加工时选用主偏角为90、副偏角为15、

20、前角为20、后角为8，在精加工中刃倾角为正取5的90YT15外圆车刀。铣键槽使用圆柱键槽铣刀加工。2.2.3量具选择采用极限量规和高效专用量仪等。由本设计得粗车的公差为130160um，可选用分度值为0.001的游标卡尺对粗车完的工件进行测量，对于精车及磨削之后的工件，尺寸公差较小，可选用千分尺（量程300、精度0.05）为量具对工件进行测量。2.2.4夹具选择 该轴为细长轴，由于细长轴刚性很差，车削加工时受切削刀，切削热和振动等作用影响。易产生变形，出现直线度、圆柱度、同轴度等加工误差，不易达成到图纸上的形位精度和表面质量等技术要求。 车削该传动轴时关键技术是防止加工中是弯曲变形，为此必须从

21、夹具等方面采取措施。所以加工零件时采取一头装夹和一头顶尖方法、双顶尖(机芯夹盘)、三爪夹盘以及专用夹具。2.2.5工艺过程卡 传动轴机械加工工艺卡机械加工工艺卡产品名称图 号 零件名称传动轴共 1页第 1 页毛坯种类圆 钢材料牌号45钢毛坯尺寸60mm265mm序号工种工步工 序 内 容设备工 具夹具刃具量具1下料60mm265mm锯床专用夹具锯齿盒尺2车三爪自定心卡盘夹持工件毛坯外圆车床三爪夹盘1车端面见平CA6140硬质合金刀2钻中心孔中心钻用尾座顶尖顶住中心孔3粗车46mm外圆至48mm，长118mm游标卡尺4粗车35mm外圆至37mm，长66mm硬质合金刀5粗车M24mm外圆至26mm

22、，长14mm调头，三爪自定心卡盘夹持48mm处(44mm外圆)6车另一端面，保证总长250 mm7钻中心孔用尾座顶尖顶住中心孔8粗车52mm外圆至54mmA粗车35mm外圆至37mm，长A3mm10粗车30mm外圆至32mm，长36mm11粗车M24mm外圆至26mm，长16mm12检验3热处理调质处理220240HBS4钳修研两端中心孔车床5车双顶尖装夹车床1半精车46mm外圆至46.5mm，长120mm2半精车35mm外圆至35.5mm，长68mm3半精车M24mm外圆至240.10.2 mm，长16mm4半精车23mm0.5mm环槽5半精车3mml.5mm环槽6倒外角1mm45,3处调头

23、，双顶尖装夹7半精车35mm外圆至35.5mm,长A5mm8半精车30mm外圆至30.5mm长38mm9半精M24mm外圆至240.10.2 mm mm,长18mm10半精车44mm至尺寸，长4mm11车23 mm0.5mm环槽12车3mml.5mm环槽13倒外角lmm45, 4处14检验6车双顶尖装夹1车M24mml.5mm6g至尺寸车床调头，双顶尖装夹2车M24mm1.5mm6g至尺寸3检验7钳划两个键槽及一个止动垫圈槽加工线8铣用V形虎钳装夹，按线找正铣床V型块1铣键槽12mm36mm，保证尺寸4141.25mm立铣刀百分表2铣键槽8mml6mm，保证尺寸2626.25mm3铣止动垫圈槽6mml6mm，保证20.5mm至尺寸4检验9钳修研两端中心孔车床10磨1磨外圆350.008mm至尺寸外圆磨床专用夹具砂轮(棕刚玉）千分尺2磨轴肩面I3磨外圆300.0065mm至尺寸4磨轴肩面H调头，双顶尖装夹5磨外圆