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：

1、完成课程设计说明书一份（6000字左右）。

2、完成零件毛坯图一张（A2或A3）。

3、完成零件图一张（A3）。

4、完成零件加工工序图（包括所有机加工序）。

5、完成典型工序工序卡的填写（2张）。

设计要求：

目录

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第6章………………………………………确定切削用量

第7章………………………………………加工的几点说明

第8章………………………………………总结

第9章………………………………………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

1.2.1.1 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。

1.2.1.2 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。

1.2.1.3 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。

1.2.2.2 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。

1.2.2.3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。

(1)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Ф24×45、Ф28×45、Ф30×40、Ф35×63、Ф42×12、Ф35×657、Ф30×30、Ф28×45、Ф24×58。

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。

(2)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Ф24×45、Ф28×45、Ф30×40、Ф35×63、

Ф42×12、Ф35×657、Ф30×30、Ф28×45、Ф24×58。

工序5：车端面，钻中心孔。

工序6：精车外圆Ф24×45、Ф28×45、Ф30×40、Ф35×63、

Ф42×12、Ф35×657、Ф30×30、Ф28×45、Ф24×58。倒角1×45°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Ф24×45、Ф28×45、Ф30×40、Ф35×63、Ф42×12、Ф35×657、Ф30×30、Ф28×45、Ф24×58。倒角1×45°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→锻造→退火→铣端面→钻中心孔→粗车外圆→精车外圆→倒角→攻螺纹→画线→铣键槽→磨外圆→去毛刺→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型号

工序2：粗车 Ф24、Ф28、Ф30、Ф35、Ф42。 选用C620-1卧式车床和专用夹具

工序3：精车外圆 Ф24、Ф28、Ф30、Ф35、Ф42 ， 倒角1×45°。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。

1.2.2.4 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：

（1） 外圆表面（Ф24、Ф28、Ф30、Ф35、Ф42）查表《工艺手册》表

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, Ф24、Ф28、Ф30 外圆轮廓尺寸在0～30mm 范围内，估直径偏差为2.1

1.1+-

Ф35、Ф42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

Ф26.5、Ф30.5、Ф32.5、Ф37.5、Ф44.5

（2） 外圆表面沿轴线长度方向的加工余量级公差（Ф24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 2.5 mm

水平方向2.7～4.0mm 取3.2mm

1.2.2.5 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，b σ =0.60GPa ，模锻。

加工要求：铣端面Ф24mm ，长度方向尺寸达到100023+

-钻中心孔，表面

粗糙度值Ra=6.3m μ；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16mm ×25mm.kv=75°.Y 。=15°.a 。=12°

（2）计算切削用量

a 粗铣Ф24mm 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。 ns=1000v dw π =100027

225π??=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》

表1.27 dwNw 1000 =22537.51000π??=26.5（m/min ）. 当Nw=37.5（r/min ）时，工件台的每分钟进给量

fm: fm=fzzNw=0.08×20×37.5=60（mm/min ）.查机床说明书，刚好有

fm=60（mm/min ）,估直接用该值 机动工时 tm=2560=0.42(min).

b 粗车Ф26.5mm 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 v v c yv m xv p c k v f T a = =242 1.44 1.040.810.97600.210.150.50.35???????=123(m/min) 确定主轴转速 ns=100065c v π=100012365π

?=603（m/min ） 按机床选取 n=600r/min 。所以实际切削速度

V=1000

dn π=26.56001000π?=38.6（m/min ） 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=xfc yFc c p c cF a f kF 式中：c cF =2795，c xF =1.0，c yF =0.75，c nF =-0.15

p kM =650b nf σ=6000.75650

?=0.94 ； Kkr=0.89 所以Fc=2795×10×0.5×0.75×122-0.15×0.94×0.89=675(N)。 切削工时 t= 2l nf =456000.5?=0.15min ； 式中：l 2 =45 切削时消耗功率Pc 为 Pc=6104c c F V ? =1012.51226104

??=2.06(kw) 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。

（3） 车Ф30.5mm 外圆柱面：a p =1mm ，f=0.5mm/r

《切削手册》表1.6,Ra=3.2μm,

切削速度c v v v c yv m xv p

c k v f T a = 式中：c v =242，m=0.2,T=60,T=60, x v =0.15, Km=1.44, Kk=0.81。

则 vc=

242 1.44 1.040.8130.510.150.50.35??????=182（m/min ） n=1000v d π =100018230.5

π??=1900(r/min) 按机床说明书取 n=1900r/min

则此时 V=145m/min

切削工时 t=2l nf =4519000.5?=0.047min 式中：l 2 =45 （4）车Ф32.5mm 外圆柱面：ap=1mm ，f=0.5mm/r 《切削手册》表

1.6,Ra=3.2μm,

切削速度c v v v yv m XV P c k f T a c v =

式中：cv=242，m=0.2,T=60,T=60,Xv=0.15, Km=1.44, Kk=0.81。

则

vc=

242 1.44 1.040.8132.510.150.50.35?????? =180（m/min ） n=1000v d π =100018232.5

π??=1763(r/min) 按机床说明书取 n=1650r/min ，

则此时 V=145m/min

切削工时 t=

2l nf = 4016500.5?=0.055min 式中： l 2 =40

（5）车Ф37.5mm 外圆柱面：ap=1mm ，f=0.5mm/r 《切削手册》表

1.6,Ra=3.2μm,

切削速度c v v v c yv m xv p

c k v f T a = 式中：cv=242，m=0.2,T=60,T=60,Xv=0.15, Km=1.44, Kk=0.81。

则 vc =

242 1.44 1.040.8137.510.150.50.35?????? =175（m/min ） n=1000v d π =100018237.5π?? =100018237.5

π??=1485(r/min) 按机床说明书取n=1370r/min ，则此时 V=145m/min

切削工时 t= 2l nf = =6316500.5?=0.09min 式中：l 2 =63 （6）车Ф44.5mm 外圆柱面：ap=1mm ，f=0.5mm/r 《切削手册》表

1.6,Ra=3.2μm,

切削速度c v v v c yv m xv p

c k v f T a = 式中：c v =242，m=0.2,T=60,T=60, X v =0.15, K m =1.44, K k =0.81。

则 v c =

242 1.44 1.040.8144.510.150.50.35?????? =153（m/min ） n=1000v d π=100018244.5

π?? =1095(r/min) 按机床说明书取n=1050r/min ，则此时 V=145m/min

切削工时 t=

2l nf =1213700.5? =0.023min 式中：l 2=12