传动轴加工工艺设计的设计.docx
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传动轴加工工艺设计的设计
潍坊科技学院
毕业设计（论文）
题目：
传动轴加工工艺的设计
：
X洪飞
学号：
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院系部：
机械工程系
班级:
2010级机械制造及自动化3班
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二〇一三年五月
潍坊科技学院学生毕业设计（论文）材料目录
传动轴加工工艺的设计
【摘要】
传动轴是组成机器零件的主要零件之一，一切做回转运动的传动零件（例如：
齿轮，蜗轮等）都必须安装在传动轴上才能进行运动及动力的传动，传动轴常用于变速箱与驱动桥之间的连接。
通过对该零件的图样进行分析到选取制作该零件毛坯的材料，再对该零件的表面的加工方法的确定及定位基准的确定，和对该零件加工的各阶段进行了仔细的划分及一些其他因素（热处理，加工尺寸和切削用量）的安排，最后拟定了工艺过程。
【关键词】
传动轴;加工工艺;加工尺寸;切削用量
绪论
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，反映了轴类零件加工的大部分内容与基本规律。
零件图工艺分析中，需理解零件结构特点、精度、材质、热处理等技术要求，且要研究产品装配图，部件装配图及验收标准
该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。
在当细化课程教学内容，根据本课程在专业课程中承上启下的特点，进行了以能力主线，实出综合性、应用性和实践性的教学改革，实施案例教学，注重学生工程综合实践能力以及创新意识的培养。
突出应用性，即讲解理论和方法要结合工程技术的实际应用；注重实践性，即多动手进行实践，少讲多练。
在教学方法上逐步过渡到以工程实际典型零件的毛坯选择、工艺路线的制定、相关夹具的设计为案例，实行案例教学，利用研究式，讨论式来激发学生的求知欲，调动其学习兴趣。
今机器工业日益发达的今天其在生产上的应用也越来越重要，并且它的需求量也越来越大，本论文就是研究其在生产过程中的机械加工以及生产工艺，以求为其大批量的生产提供一定的技术参考，以满足市场对其日益增长的需求。
1．轴类零件加工
1.1轴类零件的功用与结构特点
功用：
为支承传动零件（齿轮、皮带轮等）、传动扭矩、承受载荷，以及保证装在主轴上的工件或刀具具有一定的回转精度。
分类：
轴类零件按其结构形状的特点，可分为光轴、阶梯轴、空心轴和异形轴（包括曲轴、凸轮轴和偏心轴等）四类。
表面特点：
外圆、内孔、圆锥、螺纹、花键、横向孔。
轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。
1.2主要技术要求
主要技术要求包括尺寸精度、几何形状精度、位置精度、表面粗糙度。
1.2.1尺寸精度
轴颈是轴类零件的主要表面，它影响轴的回转精度及工作状态。
轴颈的直径精度根据其使用要求通常为IT6～9，精密轴颈可达IT5。
1.2.2几何形状精度
轴颈的几何形状精度（圆度、圆柱度），一般应限制在直径公差点范围内。
对几何形状精度要求较高时，可在零件图上另行规定其允许的公差。
1.2.3位置精度
主要是指装配传动件的配合轴颈相对于装配轴承的支承轴颈的同轴度，通常是用配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动来表示的；根据使用要求，规定高精度轴为0.001～0.005mm，而一般精度轴为0.01～0.03mm。
此外还有内外圆柱面的同轴度和轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。
1.2.4表面粗糙度
根据零件的表面工作部位的不同，可有不同的表面粗糙度值，例如普通机床主轴支承轴颈的表面粗糙度为Ra0.16～0.63um，配合轴颈的表面粗糙度为Ra0.63～2.5um，随着机器运转速度的增大和精密程度的提高，轴类零件表面粗糙度值要求也将越来越小。
1.3轴类零件的材料和毛坯
合理选用材料和规定热处理的技术要求，对提高轴类零件的强度和使用寿命有重要意义，同时，对轴的加工过程有极大的影响。
1.3.1轴类零件的材料
一般轴类零件常用45钢，根据不同的工作条件采用不同的热处理规范（如正火、调质、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。
对中等精度而转速较高的轴类零件，可选用40Cr等合金钢。
这类钢经调质和表面淬火处理后，具有较高的综合力学件能。
精度较高的轴，有时还用轴承钢GCrls和弹簧钢65Mn等材料，它们通过调质和表面淬火处理后，具有更高耐磨性和耐疲劳性能。
对于高转速、重载荷等条件下工作的轴，可选用20CrMnTi、20MnZB、20Cr等低碳含金钢或38CrMoAIA氮化钢。
低碳合金钢经渗碳淬火处理后，具有很高的表面硬度、抗冲击韧性和心部强度，热处理变形却很小。
1.3.2轴类零件的毛坯
轴类零件的毛坯最常用的是圆棒料和锻件，只有某些大型的、结构复杂的轴才采用铸件。
1.4轴类零件的预加工
轮类零件在切削加工之前，应对其毛坯进行预加工。
预加工包括校正、切断和切端面和钻中心孔。
校正：
校正棒料毛坯在制造、运输和保管过程中产生的弯曲变形，以保证加工余量均匀及送料装夹的可靠。
校正可在各种压力机上进行。
切断：
当采用棒料毛坯时，应在车削外圆前按所需长度切断。
切断叮在弓锯床上进行，高硬度棒料的切断可在带有薄片砂轮的切割机上进行。
切端面钻中心孔：
中心孔是轴类零件加工最常用的定位基准面，为保证钻出的中心孔不偏斜，应先切端面后再钻中心孔。
荒车：
如果轴的毛坯是向由锻件或大型铸件，则需要进行荒车加工，以减少毛坯外国表面的形状误差，使后续工序的加工余景均匀。
1.5轴类零件的热处理
1锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。
2调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。
3表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。
4精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。
1.6轴类零件加工工艺规程注意点
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，须注意以下几点。
1.零件图工艺分析中，需理解零件结构特点、精度、材质、热处理等技术要求，且要研究产品装配图，部件装配图及验收标准。
2.渗碳件加工工艺路线一般为：
下料→锻造→正火→粗加工→半精加工→渗碳→去碳加工（对不需提高硬度部分）→淬火→车螺纹、钻孔或铣槽→粗磨→低温时效→半精磨→低温时效→精磨。
3.粗基准选择：
有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。
对所有表面都需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。
且选择平整光滑表面，让开浇口处。
选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。
4.精基准选择：
要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。
符合基准统一原则。
尽可能在多数工序中用同一个定位基准。
尽可能使定位基准与测量基准重合。
选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。
工艺规程制订得是否合理，直接影响工件的质量、劳动生产率和经济效益。
一个零件可以用几种不同的加工方法制造，但在一定的条件下，只有某一种方法是较合理的。
因此，在制订工艺规程时，必须从实际出发，根据设备条件、生产类型等具体情况，尽量采用先进加工方法，制订出合理的工艺规程。
1.7零件传动轴图样分析
图1-1传动轴零件图
图1-1所示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。
根据工作性能与条件，该传动轴图样（图1-1）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。
2.传动轴的加工工艺分析
2.1确定毛坯
该传动轴材料为45钢，因其属于一般传动轴，故选45钢可满足其要求。
该传动轴属于中、小传动轴，并且各外圆直径尺寸相差不大，故选择￠60mm的热轧圆钢作毛坯。
2.2确定主要表面的加工方法
传动轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。
由于该传动轴的主要表面M、N、P、Q的公差等级（IT6）较高，表面粗糙度Ra值较小，故车削后还需磨削。
外圆表面的加工方案可为：
粗车→半精车→磨削。
2.3确定定位基准
包括粗基准与精基准的选择。
2.3.1粗基准选择
有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。
对所有表面都需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。
且选择平整光滑表面，让开浇口处。
选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。
2.3.2精基准选择
要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。
符合基准统一原则。
尽可能在多数工序中用同一个定位基准。
尽可能使定位基准与测量基准重合。
选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。
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。
由于该零件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。
如表2-1不同生产类型下主轴加工定位基准的选择。
表2-1主轴加工基准选择
工序名称
定位基准面
大批生产
小批生产
加工顶尖孔
毛坯外圆
划线
粗车外圆
顶尖孔
顶尖孔
钻深孔
粗车后的支承轴颈
夹一端，托另一端
半精车和精车
两端锥堵的顶尖孔
夹一端，顶另一端
粗、精磨外锥
两端锥堵的顶尖孔
两端锥堵的顶尖孔
粗、精磨外国
两端锥堵的顶尖孔
两端锥堵的顶尖孔
粗、精磨难孔
两支承轴颈外表面或靠近两支承轴颈的外圆表面
夹小端，托大端
2.4划分加工阶段
对精度要求较高的零件，其粗、精加工应分开，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。
顶尖孔的研磨
因热处理、切削力、重力等的影响，常常会损坏顶尖孔的精度，因此在热处理工序之后和磨削加工之前，对顶尖孔要进行研磨，以消除误差。
常用的研磨方法有以下几种。
（1）用铸铁顶尖研磨
（2）用油石或橡胶轮研磨
（3）用硬质合金顶尖刮研
（4）用中心孔磨床磨削
工序的确定要按加工顺序进行，应当掌握两个原则：
（1）工序中的定位基准面要安排在该工序之前加工。
例如，深孔加工所以安排在外圆表面粗车之后，是为了要有较精确的轴颈作为定位基准面，以保证深孔加工时壁厚均匀。
（2）对各表面的加工要粗、精分开，先粗后精，多次加工，以逐步提高其精度和粗糙度。
主要表面的精加工应安
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