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1、轴加工工艺及夹具毕业设计论文 毕 业 设 计（论文）（说 明 书）题 目：传动轴加工工艺及夹具设计* * 学 号： 平顶山工业职业技术学院年 月 日中文摘要 英文摘要 1概述 1.1 问题的提出及研究意向 1.2 本文的目的和内容 2零件的分析 2.1零件的作用 2.2零件的工艺分析 2.3零件表面加工方法 3加工方案的选择 3.1方案选择 3.2加工的技术要求 4确定毛坯 4.1传动轴毛坯 4.2传动轴材料 4.3确定锻件加工余量 5工艺规程设计 5.1定位基准的选择 5.2热处理方法 5.3拟定工艺规程 5.4加工顺序安排 5.5制定工艺路线 6夹具的选择 6.1夹具的作用 6.2铣床夹具

2、的设计特点 6.3定位原理的几种情况 7心得体会 8 致谢 9参考文献 摘 要通过在校期间对传动轴的学习和认识对传动轴进行一下系统的分析和设计，支承传动件的零件称为轴。轴类零件毕业设计是机械工程类专业学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义传动轴是组成机器零件的主要零件之，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。这种轴一般较长

3、，且转速高，只能承受扭矩而不承受弯矩。应该使传动轴具有足够的刚度和高临界转速，在强度计算中，由于所取的安全系数较大，从而使轴的尺寸过大，本文讨论的传动轴工艺设计方法，并根据现行规范增添了些表面处理的方式比如表面发兰。 关键词：传动轴，零件，刚度，强度 ,夹具 ABSTRACT Through the study of shaft during school and transmission of the system are analyzed and design. Supporting transmission parts called shaft. Axial parts of gradu

4、ation design is mechanical engineering specialty students complete the teaching plan last a very important practical teaching link is to make the students comprehensive use of basic theory, we learned the basic knowledge and skills to solve major problems within the scope of the engineering technolo

5、gy and a basic training. The student is engaged in technical work related to the development and future career has certain Shaft is composed of the main parts of the machine parts, all of the transmission parts motion (for example: gear, gear, etc.) must be installed in the transmission of power to

6、exercise and shaft transmission, often used in the connection between the transmission and drive. The shaft generally is long, and the high speed, can withstand torque not inherit the moment. Should make the shaft has enough rigidity and high speed, strength calculation, because of the large safety

7、factor, thus make shaft dimension, this paper discusses the transmission technology design methods, and according to the current standard added some way of surface treatmentKeywords：Shaft, parts, stiffness, strength, surface flange 1 概述1.1问题的提出问题:传动轴是机械零件中重要零件之一，它起到连接支撑和传递转矩。就目前来看传动轴存在的问题还是很多的，重要表面质

8、量达不到要求，装配中密封不到位等，尤其是汽车方面。很多汽车生产商不得不把自己所产汽车召回，浪费了大量的人力物力，也给消费者带来了诸多麻烦，给自己企业造成了负面影响。1.2 论文的目的和内容 本文目的是研究传动轴的设计工艺，从而培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力、分析解决能力，加深学生的知识和所学课程之间的联系。综合运用机械设计课程及其他有关已修课程的理论和生产实际知识进行机械设计训练，主要内容是传动轴的如何选择材料，传动轴的分析和加工方法的选择，传动轴的加工方案的选择以及如何选择毛坯。通过计算设计出加工传动轴的加工时间、及夹具设计。做到有计划的利用时间去生产提高生产效

9、率。增添了些表面处理防止传动轴生锈和腐蚀。2 零件的分析 2.1 零件的作用 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）都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此，轴的主要功用是支撑回转零件和传递运动和动力。跟据轴线形状的不同可分为，直轴、曲轴、挠性轴。按照承受载荷的不同，轴可以分为转轴，心轴，和传动轴三类。工作中，既承受弯矩又承受转矩的轴称为转轴。这类轴在各种机器中最为常见。只承受弯矩而不承受转矩的轴称为心轴。心轴又分为回转心轴和静止心轴两种。只能承受转矩而不承受弯矩的轴叫传动轴。2.2零件的工艺分析（1）对于7级精度、表面粗糙度Ra0.80.4m的一

10、般传动轴，其工艺路线是：正火车端面钻中心孔粗车各表面精车各表面铣花键、键槽热处理修研中心孔粗磨外圆精磨外圆检验。 （2）轴类零件一般采用中心孔作为定位基准，以实现基准统一的方案。在单件小批生产中钻中心孔工序常在普通车床上进行。在大批量生产中常在铣端面钻中心孔专用机床上进行。 （3）中心孔是轴类零件加工全过程中使用的定位基准，其质量对加工精度有着重大影响。所以必须安排修研中心孔工序。修研中心孔一般在车床上用金刚石或硬质合金顶尖加压进行。（4）轴上的花键、键槽等次要表面的加工，一般安排在外圆精车之后，磨削之前进行。因为如果在精车之前就铣出键槽，在精车时由于断续切削而易产生振动，影响加工质量，又容易

11、损坏刀具，也难以控制键槽的尺寸。但也不应安排在外圆精磨之后进行，以免破坏外圆表面的加工精度和表面质量。 （5）在轴类零件的加工过程中，应当安排必要的热处理工序，以保证其机械性能和加工精度，并改善工件的切削加工性。一般毛坯锻造后安排正火工序，而调质则安排在粗加工后进行，以便消除粗加工后产生的应力及获得良好的综合机械性能。淬火工序则安排在磨削工序之前。 2.3零件表面加工方法的选择 传动轴的加工面有键槽、端面、退刀槽、越程槽。因此主要采用车削和外圆磨削。因为轴两边的精度较高所以要进行磨削，所以外圆加工的方法为：粗车-半精车-磨削 外圆表面加工方案加工方案 经济加工精度等级（IT） 表面粗糙度Ra/

12、m粗车11125012.5半精车8106.33.2精车671.60.8磨削670.80.4键槽加工方案 加工方案经济加工精度等级（IT）表面粗糙度Ra铣111212.53 加工方案的选择方案二工序 1 铣轴的两端面，打中心孔工序 2 粗车外圆大小端各外径工序 3 半精车，倒角工序 4 铣键槽工序 5 精车，切退刀槽工序 6 调质工序 7 去毛刺工序 8 磨削方案二工序1 车轴一端打中心孔工序2 车轴另一端打中心孔工序3 半精车倒角工序 4 精车，切退刀槽工序5 调质工序6 铣键槽工序7 去毛刺工序8 磨削比较上面两方案，方案一在加工两中心孔时存在同轴度误差，若把铣键槽放在精车之前，在精车时断续

13、车削容易引起振动，影响加工质量。综上所述方案二合理本设计的加工方法如下：两端面：公差等级IT12，表面粗糙度Ra12.5m,需进行铣削加工。 25左外圆表面：公差等级IT7，表面粗糙度为Ra1.6m，需进行粗车，半精车，精车。 30外圆表面：公差等级IT7，表面粗糙度为Ra12.5m，需进行粗车，半精车，精车。25右外圆表面：公差等级IT6，表面粗糙度为Ra1.6m，需要进行粗车，半精车或磨削加工。3.2加工的技术要求（1）尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类，一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT5IT7；另一类为与各类传动件配合的

14、轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，通常为IT6IT9。 （2）几何形状精度主要指轴颈表面、外圆面等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。 （3）相互位置精度包括内、外表面，重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。 （4）表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。4 传动轴毛坯材料及加工余量毛坯4.1 传动轴毛坯： 轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重

15、要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。 根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。4.2 传动轴材料轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。 45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达4552HRC。 40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。 轴承

16、钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达5058HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。一般在满足使用要求的前提下，尽量采用国家资源丰富的材料 4.3确定锻件加工余量及形状： 加工表面工序名称加工余量工序尺寸尺寸公差表面粗糙度（m）35半精车0.535Ra6.3m粗车236Ra12.5m毛坯4025精磨0.0825H6Ra1.6m粗磨0.1225.16H9Ra3.2m半精车0.825.4H12Ra6.3m粗车227H12Ra12.5m毛坯3025精车0.125H7Ra1.6m半精车0.925.2H9Ra6.3m粗车227H12Ra12.5m

17、毛坯3030精车0.130H7Ra1.6m半精车0.930.2H9Ra6.3m粗车432H12Ra12.5m毛坯405 工艺规程设计5.1定位基准的选择 （1）粗基准的选择：由于本传动轴全部表面均需加工，而轴的中心线作为精基准，应该选择该传动轴的一端面作为主要的定位粗基准。 （2）精基准的选择：本零件是传动轴，孔是其设计基准亦是其装配基准和测量基准，为避免由于基准不重合而造成的误差且考虑到要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，应该选择传动轴的中心线以及粗加工后的端面为主要的定位精基准。5.2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

18、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5.3拟定工艺规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35mm、30mm外圆时，

19、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。综上所述，所确定的该传动轴加工工艺过程见表。机械加工工艺过程卡片 机械加工工艺过程卡片产品类型ZSY零件图号01-01共页产品名称减速箱零件名称传动轴第页材料牌号45毛坯种类锻件毛坯件数1台件数1工序号工序名称工序内容车间工段设备工装1下料下料2钻中心孔 加一头伸出长 40mm车端面钻中心孔机加工C6132三抓卡盘3粗车一加一顶机加工C6132

20、一夹一顶4钻中心孔调头夹左端装中心架车右端面钻中心孔机加工C6132三抓卡盘5粗车车右端 外圆机加工C6132一夹一顶6调质处理调制热处理 217-255HBS热处理7修中心孔修研中心孔机加工C6132三抓卡盘8半精车半精车左端外圆 切槽 倒角机加工C6132一夹一顶9半精车调头半精车有段尺寸 切槽 倒角机加工C6132一夹一顶10精车精车左端外圆至尺寸机加工C6132双顶尖11精车精车右端外圆至尺寸机加工C6132双顶尖12划线花键槽线机加工13铣键槽铣键槽机加工X613214粗磨粗磨左右端外圆25机加工M1432B双顶尖15精磨精磨左右端外圆至尺寸25机加工M1432B双顶尖5.4加工顺序

21、的安排（2）加工工艺路线为：下料锻造正火粗加工调质半精加工淬火精加工划键槽线铣槽粗磨 低温时效精磨低温时效检验。5.5制定工艺路线根据零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下。可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具，并且尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应该考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。加工条件：加工材料采用45钢，经调质处理后的锻件 工序1 粗车轴的两端面，打中心孔机床：采用组合车床加专用夹具 刀具：YT6硬质合金外圆车刀工序2 粗车外圆大小端各外径机床：CA6140卧式车床，转速n=400r/min 刀具：查简明手册

22、选用YT6硬质合金外圆车刀，主偏角为90，后刀面最大磨损限度1.01.4,刀具寿命60min. 切削速度 vc=dn/1000=3.14x47x400/1000=59.032m/min 进给量： f=0.05mm/r 进给速度： Vf=fn=0.05x400=20mm/min 加工工时：tm=L/ vf 端面加工 毛坯30 段加工25 从30切削至26.4，背吃刀量ap=1.8mm;切削长度L= 88mm; 加工工时tm=L/ vf=4.4min加工25 从30切削至26.7，背吃刀量ap=1.65mm 切削长度L=15mm 加工工时 tm=L/ vf=0.75min毛坯40段加工30 从40

23、切削至31.4，背吃刀量ap=4.3mm 切削长度L=75mm 加工工时 tm=L/ vf=3.75min加工35 从40切削至35.9，背吃刀量ap=2.05mm 切削长度L=42mm 加工工时 tm=L/ vf=2.1min第二道工序所需工时Tm=11min工序3 半精车，倒角加工25 从26.4切削至25.5，背吃刀量ap=0.45mm切削长度L=88mm 加工工时 tm=L/ vf=4,4min加工25 从26.7切削至25.8，背吃刀量ap=0.45mm切削长度L=15mm加工工时 tm=L/ vf=0.75min加工30 从31.4切削至30.5，背吃刀量ap=0.45mm切削长度

24、L=75mm加工工时 tm=L/ vf=3.75min 加工35 从35.9 切削至35， 背吃刀量 ap=0.45mm 切削长度L=42mm 加工工时 tm=L/ vf=2.1min车倒角 车刀 选用kr=45的直头通切车刀车45倒角工序所需工时Tm=8.9min工序4 精车，切退刀槽加工25 从25.5切削至25，背吃刀量ap=0.25mm切削长度L=86mm加工工时 tm=L/ vf=4.3min加工25 从25.8切削至25.3，背吃刀量ap=0.25mm切削长度L=13mm加工工时 tm=L/ vf=0.65min加工30 从30.5切削至30，背吃刀量ap=0.25mm切削长度L=

25、73mm 加工工时 tm=L/ vf=3.65min切退刀槽 取a=1.5和a=2的切槽刀 进给量f为手动,查得v=0.17m/s n=0.5工序所需工时Tm=8.6min工序5 调质淬火加回火叫调质处理，淬火时将工件加热到临界温度以上，然后通过介质迅速冷却，回火时根据工件要求的硬度不同将工件加热到临界温度以下某个温度进行回火。调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。可用调质表面淬火提高零件表面硬度。渗碳处理一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件，其耐磨性比调质表面淬火高。经热处理后，表面

26、可以获得很高的硬度，芯部硬度低，耐冲击。所以调质处理是不可或缺的一道重要工序。+工序6 铣键槽机床:立式铣床X53T 转速n=18r/min纵向进给量为f1=10 mm/min 横向进给量为f2=10 mm/minh=4mm, L=35mm计算工时得tm纵= h/f1n=0.022min tm横= L/f2n=0.166min tm1=0.188minh=4mm, L=30mm计算工时得tm纵= h/f1n=0.022 min tm横= L/f2n=0.166 min tm2=0.188min工序所需工时Tm=0.376min工序7 去毛刺毛刺是冲裁后冲件断面边缘锋利的凸起。经过去毛刺处理后会

27、使零件表面的精度大大提高。所以去毛刺是不可或缺的一道重要工序.工序8 磨削 机床:万能外圆磨床M131W 工作台移动速度v=100mm/min 加工25 从25.3切削至25，背吃刀量ap=0.15mm切削长度L=13mm加工工时 tm=L/ v f=0.65min工序所需工时Tm=0.65min综上所述,本设计所需总基本工时Tm总=29.525min 6 夹具设计 6.1机床夹具的概念 在机械加工中，为了迅速、准确地确定工件在机床上位置，进而正确 确定工件与机床、刀具的相对位置关系，并在加工中始终保持这个正确位置的工艺装备称为机床夹具。6.2夹具的作用零件在加工的过程中夹具的定位固定是非常重

28、要的，当定位不准确或加工中出现振动，都会影响零件在加工中各段的精度。并且会随着最终的完工使工件偏离原来尺寸要求达不到设计的要求，这就要有合理的装夹保证在加工中的稳定，保证加工质量。使用夹具要简单装夹或拆卸方便，本节以在铣床上铣键槽为例来说明。6.3 夹具的分类1.按机床夹具的通用特性分类这是一种基本的分类方法，主要反映机床夹具在不同生产类型中的通用特性，是我们选择夹具的主要依据。2.按夹具使用的机床分类这是专用夹具设计所用的分类方法。3.按夹紧动力源分类按夹具夹紧时使用的动力源，可将夹具分为手动夹具和机动夹具，机动夹具又可分为气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具和其他夹具

29、。 6.4 车床夹具1.圆周定位夹具在数控车削加工中,粗加工,半精加工的精度要求不高时,可利用工件或毛坯的外圆表面定位.(1)三爪卡盘三爪卡盘是最常用的车床也是数控车床的通用卡具.三爪卡盘最大的优点是可以自动定心.它的夹持范围大,但定心精度不高,不适合于零件同轴度要求高时的二次装夹.三爪卡盘常见的有机械式和液压式两种.液压卡盘装夹迅速,方便,但夹持范围小,尺寸变化大时需重新调整卡爪位置.数控车床经常采用液压卡盘,液压卡盘特别适用于批量加工.(2)软爪由于三爪卡盘定心精度不高,当加工同轴度要求较高的工件,或者进行工件的二次装夹时,常使用软爪.通常三爪卡盘的卡爪要进行热过处理,硬度较高,很难用常用刀具切削.软爪是改变上述不足而设计制造的一种具有切削性能的夹爪.加工软爪时要注意