传动轴的加工工艺规程设计

优秀设计传动轴的加工工艺规程设计设计任务书课程设计题目： 传动轴的加工工艺规程设计 完成期限：从—年—月—日起到 年—月—日课程设计的意义：课程设计作为学生专业课程学习的重要组成部分，是对课程理论学习的综合运用，通过课程设计可以使学生系统的将所学的专业知识进行回顾和总结，并在此基础上针对设计题目进行具体分析和应用。达到理论学习与教学实践相结合，更好的保证学生的学习效果。设计的主要任务：、完成课程设计说明书一份（6000字左右）。、完成零件毛坯图一张（A2或A3）。、完成零件图一张（A3）。、完成零件加工工序图（包括所有机加工序）。、完成典型工序工序卡的填写（2张）。设计要求:零件生产批量10000件选用设备类型C620-1卧式车床、联合机床XZ22.4型号选用工具直尺、游标卡尺、千分尺第1章 设计说明第2章 零件分析第3章 工艺分析第4章 制定工艺路线第5章 机械加工余量的确定确定切削用量加工的几点说明8早第总结8早第参考文献设计说明本次课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。由于能力所限设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。1.2.1零件的分析生产类型本题目所要加工的为一阶梯轴，要求批，量为10000件，可确定其生产类型为大批量生产。零件分析题目所给定的零件是一主要支撑传动件和传递扭矩的阶梯轴，轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由圆柱面、圆锥面、螺纹、花键、沟槽等。考虑到加工工艺，在车外圆时在两端车刀无法顺利退出所以零件在两端应加退刀槽，详见零件图。零件的工艺分析阶梯轴零件图样的视图正确、完整、尺寸、公差及技术要求齐全。本零件各表面的加工并不困难，但零件左边的键槽与其左端面距离只有3mm有点小加工时估要精确的保证上述要求则比较困难。分析该零件是作传动齿轮转矩所用，故可以将其键槽长度做的稍微小一点，也保证了阶梯轴的强度。又零件图中的直线度精度要求较高，加工时比较困难，即定位基准要保证。1.2.2工艺规程的设计1.2.2.1确定毛坯的制造形式该阶梯轴均匀分布三个键槽，要求有一定的强度，该零件材料为45钢，轮廓尺寸不大，形状亦不复杂，又属于大批量生产，考虑到轴在传递力矩中经常承受交变载荷及冲突性载荷，因此应选用锻件，以是金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于零件年产10000件，已达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故采用模锻成型。这对提高生产率、保证加工质量也是有利的。毛坯尺寸通过确定加工余量后决定。1.222 基准的选择粗基准的选择。粗加工时，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡顶法，尾座顶尖采用弹性顶尖，可以使工件在轴向自由伸长。但是，由于顶尖弹性的限制，轴向伸长量也受到限制，因而顶紧力不是很大。在高速、大用量切削时，有使工件脱离顶尖的危险。采用卡拉法可避免这种现象的产生。精车时，采用双顶尖法（此时尾座应采用弹性顶尖）有利于提高精度，其关键是提高中心孔精度。制订工艺路线由于生产类型为大批生产，估采用万能机床配以专用工具夹，并尽量使工序集中提高生产率。除此以外，还应降低生产成本。⑴工艺路线方案一：工序1:下料。L=1008mm，D=45mm的圆柱棒料。工序2:锻造。其毛坯尺寸详见机械工序卡片。工序3:退火，因原料为45钢，故选用退火处理以消除内应力。工序4:粗铣端面L=1008，精铣端面L=1000钻中心孔。工序5:粗车、精车外圆①24X45、①28X45、①30X40、①35X63、①42X12、①35X657、①30X30、①28X45、①24X58。工序6:画线、铣键槽45h8、53h10、50h8。工序7:调质处理。提高其机械性能。HBS220〜250工序8:钻螺纹M6深8。工序9:去毛刺，工序10:磨外圆使其达到零件图对粗糙度的要求。工序11:终检。⑵工艺路线方案二：工序1:下料。L=1008mm，D=45mm的圆柱棒料。工序2:锻造。其毛坯尺寸详见机械工序卡片。工序3:退火，因原料为45钢，故选用退火处理以消除内应力。工序4:粗车外圆①24X45、①28X45、①30X40、①35X63、①42X12、①35X657、①30X30、①28X45、①24X58。工序5:车端面，钻中心孔。工序6:精车外圆①24X45、①28X45、①30X40、①35X63、①42X12、①35X657、①30X30、①28X45、①24X58。倒角1X45°工序7:攻螺纹M6深8工序8:调质处理。提高其机械性能。HBS220〜250工序9:去毛刺，工序10:磨外圆使其达到零件图对粗糙度的要求。工序11:画线、铣键槽45h8、53h10、50h8。工序12:终检。(3)工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工端面然后已此为基面加工外圆；而方案二先以外圆为粗基准加工中心孔，然后以中心孔为精基准精加工外表面，经过比较可以看出方案二更能保证其精度。但是方案二的键槽加工按照先粗后精原则尽可能向前按排，应该按排在精磨加工之前，最终所得的具体的工艺过程如下：工序1:下料。L=1008mm，D=45mm的圆柱棒料。工序2:锻造。其毛坯尺寸详见机械工序卡片。工序3:退火，因原料为45钢，故选用退火处理以消除内应力。工序4: 铣端面，钻中心孔工序5:粗车、精车外圆①24X45、①28X45、①30X40、①35X63、①42X12、①35X657、①30X30、①28X45、①24X58。倒角1X45°工序6:攻螺纹M6深8工序7:画线、铣键槽45h8、53h10、50h8。工序8:调质处理。提高其机械性能。HBS220〜250工序9:去毛刺，工序10:磨外圆使其达到零件图对粗糙度的要求。工序11:终检。以上加工方案比较合理，下面对其各个工序加工所用的夹具及加工工具详细列为如下：下料f锻造f退火f铣端面f钻中心孔f粗车外圆f精车外圆f倒角-攻螺纹-画线一铣键槽一磨外圆一去毛刺一终检。工序1: 铣端面，钻中心孔。选用铣端面钻中心孔联合机床XZ22.4工序2:粗车①24、①28、①30、①35、①42。选用C620-1卧式车床和专用夹具工序3:精车外圆①24、①28、①30、①35、①42 ,倒角1X45°。选用C620-1卧式车床和专用夹具工序4:攻螺纹M6深8mm选用丝锥工序5:画线、铣键槽。选用立式铣床X51型号工序6:磨外圆。工序7:磨床选用万能外圆磨床M131W型号和专用夹具。工序8:去毛刺。钳工台工序9:终检以上工艺过程祥见机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定该零件材料为45钢，硬度HBS为220〜250HBS,毛坯重量约为6.7kg,生产类型为大批生产，采用在锻锤上合模模锻毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分析确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：外圆表面(①24、①28、①30、①35、①42)查表《工艺手册》表14其中锻件质量为6.7kg，锻件复杂形状系数为S1,锻件系数取M1,①24、①28、①30外圆轮廓尺寸在0〜30mm范围内，估直径偏差为；.；①35、①42外圆轮廓尺寸在30〜80mm范围内，估直径偏差为直径方向余量查《工艺手册》2.2-25取单边余量1.25mm所以外圆将变为①26.5、①30.5、①32.5、①37.5、①44.5外圆表面沿轴线长度方向的加工余量级公差(①24的两端面)。查表《工艺手册》2.2-14 ，其中锻件质量为6.7kg，锻件复杂形状系数为S1,锻件系数取M1,锻件轮廓尺寸(长度方向)在800〜1250mm范围内，估长度偏差为 长度方向余量《工艺手册》2.2-25 ，其余量值规定为2.73〜4.0mm现取为3.2mm外圆表面查表2.2-25直径方向2.0〜2.5mm取2.5mm水平方向2.7〜4.0mm取3.2mm确定切削用量及基本工时工序1:铣端面、钻中心孔(1)加工条件

工件材料：45钢正火，二b=0.60GPa,模锻。加工要求：铣端面①24mm长度方向尺寸达到1000j钻中心孔，表面粗糙度值Ra=6.35；两端面钻中心孔机床： 铣端面钻中心孔联合机床XZ22.4型号刀具：工件材料YT15,刀杆尺寸为16mmx25mm.kv=75°.Y。=15°.a。=12°(2)计算切削用量a粗铣①24mm的两端面：确定端面最大加工余量，查表《工艺手册》2.2-25 ,可查得毛坯长度方向的加工余量为3.2mm。实际端面最大加工余量为1.6mm,以外圆为粗基准，同时铣两端面，保证工件长度尺寸为fz=0.08mm/齿(参考《切削手册》表3.3)切削速度：参考有关手册，确定v=0.45m/s ，即27m/min。利用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm,齿数z=20。10°°V 1000X27〜亠z,. 、ns=二dw=甫=38(r/min).现采用XZ22.4铣端面钻中心孔机床，根据机床使用说明书(见《工艺手册》表42-39)。取nw=37.5r/min ，估实际切削速度为v=《切削手册》dwNw 二22537.5表1.27 1000 =剧=26.5 (m/min).当Nw=37.5(r/min)时，工件台的每分钟进给量fm:fm=fzzNw=0.08x20x37.5=60 (mm/min).查机床说明书，刚好有、 25fm=60(mm/min),估直接用该值机动工时tm=60 =0.42(min).b粗车①26.5mm左端外圆，同时应校验机床功率及机给机构强度切削速度：单边余量z=1.0mm，可一次切除。进给量：根据《切削手册》表1.4，选用f=0.5mm/r.计算切削速度：见《切削手册》表1.27 ， CV=242，XV=0.35,yv=0.35,m=0.2 。修正系数 kv见《切削手册》表1.28,kmv=1.44,ksv=1.04,Kkrv=0.81,kbv=0.97 。所以cvkv 242".44".04汉0.8仔0.97 ,-、乂 yv^x；= =123(m/min)fyTap600.2^10.15^0.5^0.351000vc1000123f确疋王轴转速ns= -= =603(m/min)65兀 65兀按机床选取n=600r/min按机床选取n=600r/min所以实际切削速度二二dnV==2&545 =0.15min0.5二=38.6(m/min)

45 =0.15min0.5检验机床功率:主切削力Fc按《切削手册》表1.29所示公式计算Fc=cFcapXfcyFckFc式中：cFc=2795，xFc=1.0，yFc=0.75，nFc=-0.15■.bkMp=650bnf=6000.75=0.94 ;650Kkr=0.89所以Fc=2795X10X0.5X0.75X122-0.15X0.94X0.89=675(N)。切削工时t=切削工时t=也nf45;式中：l2=45切削时消耗功率Pc为pc=旦=1012.5122=2.06(kw)6"04 6S04由《切削手册》表1.30中C602-1机床说明书可知，C602-1主电动机功率为7kw,当主轴转速为600r/min 时，主轴传递的最大功率为5.5kw,所以机床功率足够，可以正常加工。车①30.5mm外圆柱面：ap=1mm,f=0.5mm/r切削速度vc《切削手册》表1.6,Ra=3.2切削速度vcv式中：Cv=242c fyvTm式中：Cv=242m=0.2,T=60,T=60,Xv=0.15,Km=1.44,Kk=0.81vc=242X4M4ObW2(m/min)vc=10.150.50.35n=1000v■n=1000v■:d1000182=1900(r/min)■: 30.5按机床说明书取则此时切削工时n=1900r/minV=145m/min按机床说明书取则此时切削工时n=1900r/minV=145m/mint=旦nf45=0.047min19000.5式中：l2=45(t=旦nf45=0.047min19000.5式中：l2=45(4)车①1.6,Ra=3.2卩m,32.5mm外圆柱面:即=1mm,f=0.5mm/r 《切削手册》表切削速度vcVc5kv

yvtmaXv式中：cv=242,m=0.2,T=60,T=60,Xv=0.15,Km=1.44,Kk=0.81则2421.441.040.81vc=32.510.150.50.35=180 2421.441.040.81vc=32.510.150.50.35=180 (m/min)n=蹩=1000俶二化彳阿门）二d二32.5按机床说明书取 n=1650r/min则此时 V=145m/min切削工时t=J2nf=0.055mint=J2nf=0.055min16500.5式中：I2=40(5)车①(5)车①37.5mm外圆柱面：即=1mm,f=0.5mm/r《切削手册》1.6,Ra=3.2卩m,切削速度v切削速度vc%=fyvTma；v式中：cv=242m=0.2,T=60,T=60,Xv=0.15,Km=1.44,Kk=0.81vc=式中：cv=242m=0.2,T=60,T=60,Xv=0.15,Km=1.44,Kk=0.81vc=242「44M4Ob=仃5(m/min)10.150.50.35n=1000v 1000182 1000182=1485(r/min)二37.5二37.5按机床说明书取切削工时n=1370r/min ,n=1000v 1000182 1000182=1485(r/min)二37.5二37.5按机床说明书取切削工时n=1370r/min ,则此时V=145m/mint=l2

nf63 =0.09min16500.5式中：l2=63(6)车①44.5mm外圆柱面：即=1mm,f=0.5mm/r 《切削手册》1.6,Ra=3.2 (1m,切削速度v切削速度vc_ cK%_fyvTmapv式中：Cv=242，m=0.2,T=60,T=60,Xv=0.15,K式中：Cv=242，c=242「44仙O.81 =153(m/min)10.150.50.35n=1000v=1000^182■d■- n=1000v=1000^182■d■- 44.5=1095(r/min)按机床说明书取n=1050r/min切削工时，则此时V=145m/mint=亘=匚nf1370汉0.5=0.023min式中：I2=127)车①37.5mm夕卜圆柱面：ap=1mm,f=0.5mm/r《切削手册》表1.6,Ra=3.2切削速度vcVc切削速度vcVcfyvTmaxvp=175式中：Cv=242,m=0.2,T=60,T=60,Xv=0.15,Km=1.44,Kk=0.81。则Vc=242X1.44X1.04X0.81/37.50.2X10.15X0.5X0.35=175(m/min)n=1000v 1000175=1485(r/min)n=1000v 1000175=1485(r/min)按机床说明书取n=1370r/min ,则此时V=145m/min切削工时t=l2

nft=l2

nf=0.96min13700.5式中：l2=657工序4攻螺纹由于螺纹孔较小，深度也较小，故选用丝锥。工序5铣键槽(1)刀具的选择 查《机械制造技术基础》第三章P66选用键槽铣刀(2)铣削时间的确定查表《工艺手册》6.2-7知T=hl(2)铣削时间的确定查表《工艺手册》6.2-7知T=hl1+Mcl-dfMzl1=1.5h 键槽深度，h仁h3=4mm,h2=5mm;f mc 工作台的垂直进给量，查表《工艺手册》35取200mm/min;d 铣刀直径，取d=5mm;fMz 工作台的水平进给量，查表《工艺手册》35取400mm/min;l 键槽长度，分别为45mm,56mm,50mm;51.551.5|56-5)|(200 4004+15 50_5+5^^)=0.670.675200 400T=「+T2+T3=(4口+^^)+(200 400in;工序6磨外圆粗糙度达到零件图的要求，最终尺寸①240.01、①28、①300.008、①350.002、①42、①35、①300.021、①28、①240.012。砂轮的选择。见《工艺手册》第三章2.2选择结果为：SA60KV5P350X2050X203

其含义：砂轮磨料为单晶刚玉，粒度为60号，硬度为中软一级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350X50X203（DXBXd）切削用量的选择。砂轮转速n速=1990（r/min） ，v砂=36.45m/s。轴向进给量fa=0.5B=25mm（ 双行程）工作速度 Vw=5m/min径向进给量 fr=0.015mm（ 双行程）切削工时。当加工一个表面时壬=kfrtk|Zb—— 单面加工余量，zb=0.2mm;A-----切入次数，A=12;fr—— 工作台往返一次砂轮的进给量0.05mm;T-----光磨时间t=0.15+0.15+0.12+0.28+0.08+0.57 X4+0.09+0.15+0.16=3.22min«——光磨时间的修正系数直径余量取0.4mm,查表《工艺手册》6.2-12 k!=0.89K——修磨系数圆柱体带一个圆角所以k=1.30.2汉0.2汉120.053.220.891.3=66.13min该细长轴加工过程的几点说明：由于细长轴刚性很差，在加工中极易变形，对加工精度和加工质量影响很大。为此，生产中常采用下列措施予以解决。（一） 改进工件的装夹方法粗加工时，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡顶法，尾座顶尖采用弹性顶尖，可以使工件在轴向自由伸长。但是，由于顶尖弹性的限制，轴向伸长量也受到限制，因而顶紧力不是很大。在高速、大用量切削时，有使工件脱离顶尖的危险。采用卡拉法可避免这种现象的产生。精车时，采用双顶尖法（此时尾座应采用弹性顶尖）有利于提高精度，其关键是提高中心孔精度。（二） 采用跟刀架跟刀架是车削细长轴极其重要的附件。采用跟刀架能抵消加工时径向切削分力的影响，从而减少切削振动和工件变形，必须注意仔细调整，使跟刀架的中心与机床顶尖中心保持一致。但跟到架跟刀尖支撑处距离太大，就会导致圆柱度误差，故应缩短其距离（一般为2mm），以保证车床上加工外圆和孔圆柱度超差。（三） 采用反向进给车削细长轴时，常使车刀向尾座方向作进给运动（此时应安装卡拉工具），这样刀具施加于工件上的进给力方向朝向尾座，因而有使工件产生轴向伸长的趋势，而卡拉工具大大减少了由于工件伸长造成的弯曲变形。为防止工件振动，减少变形，车削细长轴采用反向（自左向右）进给，使工件内部产生拉应力。此外宜采用弹性尾顶尖，以防止工件热变形而导致工件弯曲，在工件和卡盘卡爪间垫入开口钢丝圈，以防止工件变形，并且采用75。主偏角的车刀，可以减少径向切削分力，防止工件变形。（四） 采用车削细长轴的车刀车削细长轴的车刀一般前角和主偏角较大，以使切削轻快，减小径向振动和弯曲变形。粗加工用车刀在前刀面上开有断屑槽，使断屑容易。精车用刀常有一定的负刃倾角，使切屑流向待加工面。（五） 车削阶梯轴时要提高生产率，在加工过程中不宜采用工作行程等于空行程的走刀方式。（六） 车削细长轴粗车刀主偏角不宜太小为了防止细长轴粗车时的弯曲变形和振动，采用较大主偏角（75°）使径向力Fy较小，轴向力Fx较大，在反向切削中使工件受到较大的拉力，前角磨出大的前角（r。=15°-20°）小的后角（a。=3°）既减小切削力有加强刃口强度。（七）采用了二中心孔为定位基准，符合前述的基准重合及基准统一原则。（八）由于该零件在加工过程中在①42之间车刀无法顺利退出，故在粗精车之间在①42两端