传动轴的加工工艺设计书.docx
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传动轴的加工工艺设计书
传动轴机械加工工艺规程设计
说明书
设计人：
陈浩
专业：
机制
班级：
1006
学号：
22号
摘要.........................................................................................................（3）
关键词.....................................................................................................（3）
1.零件图样分析.....................................................................................（3）
2.毛坯的确定.........................................................................................（4）
3.工艺分析.............................................................................................（5）
4.工艺路线的拟定.................................................................................（6）
5.切削用量的选择.................................................................................（6）
6.工序尺寸及其公差的确定..................................................................（9）
7.机械加工程序......................................................................................（9）
7.1确定加工方法......................................................................................（9）
7.2机床选择..............................................................................................（10）
7.3刀具选择..............................................................................................（10）
7.4量具选择..............................................................................................（11）
8．设计总结..............................................................................................（12）
9.参考文献...............................................................................................（13）
10.工序卡片编制......................................................................................（14）
11.附录
传动轴的加工工艺设计
摘要：
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和工装进行说明。
关键词：
传动轴；尺寸；加工工艺
1、零件图样分析
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。
其形状结构如下图：
图中以Φ20±0.01mm的外圆与Φ25±0.025mm的外圆公共轴线为基准，作为装配要求，加工零件的其它外圆基准。
圆和
mm外圆轴线有跳动公差，公差值为0.03mm，零件表面粗糙度最小数值为Ra0.8μm，零件采用材料为45号钢在加工过程中有调质的要求，这样有利于改善零件的加工综合性能，故加工过程中应适时转序。
该传动轴零件形状为较简单的阶梯轴，结构简单。
为实现轴的准确传递动力和轴与轴之间的精密配合，要求很高的精度等级和表面粗糙度。
为了在传力过程中承受交变扭转负荷和冲击，传动轴需要有良好的力学综合性能，一般要对其进行调质处理，材料可为45号钢，就可以达到它的使用要求.分析零件图可知，传动轴两端面和各阶梯轴端面均要求切削加工，并在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了接触刚度；为了加工阶梯轴，需在加工前切出退刀槽，以方便在加工外圆表面时退刀，避免刮伤加工好的端面；在加工各重要外圆表面时，可以两端定位，通过粗车、半精车、粗磨、精磨来达到技术要求，加工起来比较方便；键槽加工也可以在车床上用铣刀铣出来。
总体上，主要工作表面虽然加工精度和表面粗糙度要求相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。
由此可见，该零件的工艺性较好。
2、毛坯的确定
在制订工艺规程时，合理选择毛坯不仅影响到毛坯本身的制造工艺和费用，而且对零件机械加工工艺、生产率和经济性也有很大的影响。
由于零件属于轴类，用来传递动力的要求有较好的韧性，加上径向尺寸变化较大，故采用锻件最为适宜，锻件的毛坯余量选择单边为3mm,相比棒料而言减少了加工余量。
零件采用的是45钢，具有较好综合机械性能。
为了提高生产率，降低成本，故在中批量生产中采用模锻制造毛坯，毛坯总长为156mm。
3、工艺分析
由零件图可知，该零件的材料为45钢，毛坯为锻件，由于45钢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性能后再进行加工。
由图一可知该零件为回转体的轴类零件。
零件的长径之比较小（L/d＝240/45<15），说明此零件不属于细长轴则刚性较好，因此在加工时不用采取增加零件刚性的措施，所以零件直接进行加工。
由图一可知该零件为回转体的轴类零件。
零件的长径之比较小（l/d＝188/160<15），说明此零件不属于细长轴则刚性较好，因此在加工时不用采取增加零件刚性的措施，所以零件直接进行加工。
从零件图可以看出，该零件上的
mm外圆和
mm外圆轴线为基准，而且有同轴度要求，即以两圆的公共轴线为基准的直径
mm，
mm外圆，该零件的表面粗糙度最小数值为Ra0.8μm。
为了保证台阶的跳动要求可采用靠磨端面的方法解决。
零件是轴类零件，在粗加工时可采用两顶尖定位的方法，以保证基准统一，则轴的最小端径为20mm，可采用A2的中心孔。
表面粗糙度数值最小为Ra0.8μm,确定加工方案为“粗车—调质—精车工来确保加工质量，精加工采用磨削的方法保证零件的表面质量要求。
零件的热处理要求为调质处理，加工过程中应安排在粗加工之后精加工之前进行。
零件结构不复杂，且为中批量生产，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。
4、工艺路线的拟定
工艺路线的拟定是否合理，不但影响加工质量和生产率，而且影响工人、设备、工艺装备及生产场地等的合理利用，从而影响成本。
从零件图可知该轴的加工精度要求高，而且在加工阶段之间安排有热处理工序，由于零件是中批量生产采用工序集中进行生产，零件可以通过粗车和半精车达到部分尺寸要求，由于是批量生产铣键槽可以单独的工序加工，零件的尺寸公差要求和表面要求在磨削工序中完成，所以确定该轴的加工工艺路线为：
下料——锻造——预备热处理（目的：
消除内应力，改善切削加工性）
工序:
锻造——正火——车端面——粗车——调质——半精车——精车——车端面——铣键槽——淬火——磨外圆——精磨——检验——入库。
5、切削用量的选择
合理选择切削用量，就是选择切削速度、进给量和被吃刀量的组合，使之在一定的生产条件下获得合格的加工质量，提高生产效率和降低生产成本。
所以粗车时，选择切削用量如下：
该工序虽然分了多个工步进行，但每个工步的背吃刀量、进给量和切削速度都相同，因为这些工步都是在一台机床上经一次走刀加工完成的，所以分析一个工步即可。
现以半精车轴外圆端面为例，计算切削用量：
1）背吃刀量的确定半精车轴外圆端面的加工余量为2，由于加工余量为双边余量，故ap=1mm
2）进给量的确定由表查得，可取进给量f=0.5mm/r
3）切削速度的确定根据卧式车床CA6140的切削速度范围，取V=30m/min，可求得：
n=1000V/πd=318.47r/min，根据机床型号查得转速为n=320r/min，则
V=nπd/1000=30.2m/min
由于各工步加工轴的直径不同，算出的转速也不相同，但都靠近n=320r/min，故可以统一起来取值。
半精车轴外圆端面切削用量的计算
外圆端面的技术要求相同，都是为了保证表面粗糙度Ra=0.8，而长度方向的尺寸只要满足基本尺寸要求即可，无需保证公差值。
为了简化计算，这里只取
面作为对象，最后计算结果的两倍即为该工序的最终结果。
A半精车
轴的端面
1）背吃刀量的确定因为已知该工步的加工余量为2，ap=1mm,分两次进给。
2）进给量的确定由表查得，可取进给量f=0.5mm/r
3）切削速度的确定根据卧式车床CA6140的切削速度范围，取V=30m/min，可求得：
n=1000V/πd=318.47r/min，
根据机床型号查得转速为n=320r/min，则
V=nπd/1000=30.2m/min
B精车
轴的端面
1）背吃刀量的确定因为已知该工步的加工余量为0.3，ap=1mm,分两次进给
2）进给量的确定由表查得，可取进给量f=0.2mm/r
3）切削速度的确定根据卧式车床CA6140的切削速度范围，取V=30m/min，可求得：
n=1000V/πd=318.47r/min，
根据机床型号查得转速为n=320r/min，则
V=nπd/1000=30.2m/min
切削速度（m/min）
进给量（mm/r）
背吃刀量（mm）
车左端面
120
手动
1
车外形
120
0.5
2
车右端面
120
0.5
1
精车左端面
120
0.25
0.2
表一粗车切削用量
铣削时选择切削用量如下：
表二铣削切削用量
切削速度（m/min）
进给量（mm/min）
背吃刀量（mm）
铣键槽
24
60
5.5
表三磨削切削用量
切削速度（m/min）
进给量（mm/min）
背吃刀量（mm）
磨削三处Ra为0.8的外圆
35m/s
120
0.1
6、工序尺寸及其公差的确定
工序尺寸及其公差的确定方法有引用法、查表法和分析计算法。
根据加工过程零件的加工余量大小对零件的加工质量、生产率和生产成本均有较大的影响，加工余量过大，不仅增加机械加工的劳动量，降低了生产率，而且增加材料，工具和电能等的消耗，从而增加成本。
若零件的加工余量过小，零件在加工过程中不能保证消除前工序的各种误差和表面缺陷，甚至出现产品不合格。
由零件图分析可知零件采用45钢，由于零件径向尺寸变化大，又是成批量生产，采用金属模锻，获得毛坯表面比较规则，所以零件毛坯单边余量为3mm，毛坯总长度为156mm，零件精度高，表面粗糙度最小数值为Ra0.8μm，最终加工采用磨削，加工工艺路线为“粗——精”。
根据引用法定该零件的工序尺寸及其公差如下：
表四工序尺寸及其公差（mm）
毛坯
粗加工
精加工
mm外圆
mm外圆
7、机械加工过程
7.1、确定加工方法如下：
粗车时以夹紧一端并找正车端面见光即可，打中心孔，调头夹紧另一端并找正车端面见光即可，打中心孔。
以两顶尖定位装夹，车所有外圆留好余量为下一工序准备，。
以顶尖和锥棒定位装夹，车部外圆至图纸尺寸要求，其余外圆车至为下一工序准备尺寸要求，零件上的倒角和退刀槽在本工序中加工完成。
外圆尺寸加工至磨工序准备尺寸要求。
铣削工序中运用V型块定位夹紧，铣键槽至图纸尺寸要求。
磨削工序中以顶尖和锥棒定位装夹，磨
mm的外圆至图纸尺寸要求，以
mm外圆定位夹紧，夹紧时需垫铜片已免夹坏外圆表面，磨
mm外圆至图纸尺寸要求。
7.2、机床选择
CA6140型机车的尾座上能安装顶尖、各种加工孔的刀具。
机床上能加工最大直径为400mm，在刀架上加工最大直径为210mm，主轴可通过的棒料直径为48mm，工艺范围大可车内外圆柱面、圆锥表面、车端面、拉槽、切槽、切断等。
则从零件图可知零件是回转体，而零件最大直径为38mm，总长度150mm，在零件加工最大外圆为
mm,而加工的外圆有
mm、
mm，选择CA6140车床能完成外圆、端面、退刀槽和倒角的加工。
使工序集中、生产率高。
X52型铣床工作台宽度为320mm，长度为1325mm，铣刀安装在主轴上，工件在垂直于铣刀轴线方向的直线运动的切削加工方式，铣床性能的提高，于是可采用较大的切削用量进行切削加工，使生产效率得到提高。
可以铣削键槽，花键，直槽等。
零件是铣削轴上10x40mm键槽,所以选择X52铣床。
M1432A万能磨床属于普通精度级，加工精度可达IT6—IT7，而磨削最大外圆直径为320mm，能加工最大长度为2000mm，内孔磨削范围为30～100mm，内孔最大磨削长度为125mm，则零件有外圆、内孔、端面要进行磨削，都能在M1432A磨床完成，则零件要经磨削外圆有
mm、
mm、
mm，则轴的端面也要进行磨削，所以选用M1432A磨床使工序集中，在一台机床上完成能减少搬运，节约时间和成本。
7.3、刀具选择
零件材料为45号钢，属于强度和塑性较好材料，零件采用锻件毛坯。
粗加工时进给量和背吃刀量较大，为了减小切削变形，提高刀具耐用度，选择较小前角为10º～15º。
精加工时，选择的背吃刀量和进给量较小，切削力小，为了使刃口锋利，保证加工质量，可选取较大的前角为15º～20º。
后角主要根据切削厚度大小选择，粗加工时进给量和切削厚度较大，后角取小值为5º～7º，精加工时进给量和切削厚度较小，后角取大值6º～8º。
副偏角减小会增加副切削刃与已加工表面的接触长度，能减小表面粗糙度数值，并能提高刀具耐用度，但过小的副角会引起振动，所以取10º～15º。
粗加工中刃倾角应选负值，精加工中刃倾角应选正值。
则刀具的前刀面型式为正前角曲面倒棱型，能粗加工或精加工塑性材料的刀具。
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45˚YT15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10º、前角为10º、后角为5º，由于是粗车刃倾为负取-3º的90˚YT15外圆车刀。
半精车加工时选用主偏角为90º、副偏角为15˚、前角为20˚、后角为8˚，在精加工中刃倾角为正取5˚的90˚YT15外圆车刀。
零件上有键槽需要进行铣削，而键槽铣刀与立铣刀相似，不同的是它周围只有两个螺旋刀齿，其端面刀齿的刀刃延伸至中心，因此在铣削两端不通的键槽时，可以作适量的轴向进给。
由零件图可知轴上键槽为10x40mm，所以选取10x40mm的铣刀。
7.4、量具选择
游标卡尺测量精度较高的工件，测量工件外径，长度，宽度、高度键槽长度、键槽深度，孔内径。
则零件需要测量尺寸有
mm、
mm外圆，加工中个工序尺寸，所以选择200×0.02mm游标卡尺。
千分尺测量精度较高的工件，测量工件外径，长度，宽度、孔内径。
选择5～50mm公法线千分尺、25～50mm外径千分尺和450×0.05mm毫米卡尺用于测量磨削外圆尺寸
mm、
mm外圆尺寸，10x40mm键槽综合量规测量键槽，达到测量尺寸要求。
8、设计总结与体会
按照本工艺设计加工出来的传动轴完全能达到图纸的设计要求。
并且能充分利用现有的普通车床、普通铣床及磨床等设备加工传动轴。
选择的合理工艺路线提高生产效率，缩短生产周期，降低生产成本。
体会：
此次课程设计,让我们受益非浅,不仅培养了我们发现问题、分析问题、解决问题的逻辑思维能力,更重要的是学会了熟悉运用机械制造工艺学中的基本理论实际知识解决零件在加工中的定位，夹紧，以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题保证加工质量。
通过这次轴的设计,让我们从机械基础到公差配合、从机械制图、计算机绘图到机床设备应用，把机械制造过程中的各种知识综合整理，又有了更高层次的理解和发现。
通过对传动轴轴加工的工艺设计以及设计说明书的编写,进一步培养了我们分析、总结和表达的能力,巩固、深化了在设计中所获得的知识,让我们更加贴近于生产实际,让我们更加清晰的看到了理论与实际在设计中的差别,通过设计使我们能够综合、灵活、有条理地应用机械制造方面的知识,熟练掌握机械加工工艺规程的制定,充分表达自己对工艺的理解和发现。
在设计中,老师的细心指导,让我们了解了自己在学习过程中的缺陷,使我们进一步熟悉及应用机械制造中的理论研究,培养了我们一丝不苟、严谨认真的工作作风和良好习惯!
课程设计是我们所学知识的总结及运用,同时也让我们进一步熟悉了计算机的操作,让我们为毕业后上岗有了信心。
9、［参考文献］
1.王茂元.机械制造技术［M］.北京：
机械工业出版社，2001.
2.晋其纯张秀珍.车铣工艺学［M］.北京大学出版社，2010.
3.徐灏.新编机械手册［M］.北京：
机械工业出版社，1995
4.钟智.输出轴的加工工艺
5.张宏，彭林中.机械切削刀具及应用速查手册［M］.化工工业出版社
6.机械制造工艺及工装（教材）科学出版社主审刘慕双
7.切削用量简明手册山东工业大学艾兴主编
8.《机械制造工艺学》徐嘉元主编机械工业出版社,
承德石油高等专科学校
机械加工工艺过程综合卡片
产品名称
减速机传动轴
图片
车间
工序号
工序名称
设备
主要工艺装备
单件工时（分）
材料
型号
名称
编号
编号
名称
45
1
下料
毛胚
类型
2
车端面
CA6140
车床
45
3
粗车
CA6140
车床
规格
4
调质
5
半精车
CA6140
车床
处理
6
精车
CA6140
车床
正火
7
铣键槽
X52
铣床
重量
（公斤）
毛坯
8
淬火
9
磨外圆
M1432A
磨床
成品
10
精磨
M1432A
磨床
11
检验
编辑
12
入库
年月日
校对
年月日
审核
年月日
批准
年月日
承德石油高等专科学校
机械加工工序卡片
材料代码
45
产品型号
产品名称
减速机传动轴
使用单位
硬度
240-280HBS
毛胚型号
图号
1
升级会员 