传动轴轴的加工工艺规程的设计

承 德 石 油 高 等 专 科 学 校 机 械 工 程 系机 械 加 工 工 艺 规 程编 制 工 程 实 践 报 告姓 名： 高武梁 专业班级： 机械制造与自动化1005 学 号： 35 机械工程系2012年5月10日绪 论所谓机械加工工艺规程，是指规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺规程来体现。因此，机械加工工艺规程的设计是一项十分重要而又非常严肃的工作。制订机械加工工艺规程的原则是：在一定的生产条件下，在保证质量和生产进度的前提下，能获得最好的经济效益。制订工艺规程时，应注意以下三方面的问题： 1、技术上的先进性 2、经济上的合理性3、有良的劳动条件，避免环境污染 本机械加工工艺规程的编制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。关键字：传动轴、零件、刚度、强度、表面法兰ABSTRACTThe so-called mechanical processing procedure, it is to point to provisions products or components in machining technology process and operation method of process documents. The size of the production, process of level and process problems to solve all the methods and means of the machining process planning to reflect. Therefore, the machining process planning design is a very important and very serious work.Make the machining process planning principle is: in certain production conditions, the quantity and the guarantee production progress, under the premise of the best economic benefit. Develop technical process, we should pay attention to the following three problems: 1, technical advanced 2, economic rationality 3, have good working conditions, and avoid the pollution of the environmentThis mechanical processing procedure of transmission shaft parts through the analysis of the graph, determine the components of the blank material and size; Through the analysis of the technology of parts processing, to determine the parts processing process route, write detailed machining process documents: process card and process card.Key word: drive shaft, parts, stiffness, strength, surface flange目 录一、传动轴的工艺分析及生产类型的确定.41.1确定传动轴的生产类型.41.2零件图样分析.51.3精度分析.51.4传动轴的工艺性分析.5二、传动轴毛坯、定位粗精基准及装夹的选择.72.1选择毛胚.72.2定位粗精基准及装夹的选择.72.3装夹的选择.72.4改进工件的装夹方式.8三、拟定传动轴的加工原则及工艺路线.103.1加工原则.103.2工艺路线.10四、 机床设备及工艺装备的选用.144.1机械设备的选用.144.2工艺装备的选用.14五、加工余量、工序尺寸和公差的确定.165.1端面加工余量.165.2切削加工的切削用量的选择.175.3粗加工加工余量及偏差的选择.175.4半精加工加工余量及偏差的选择.185.5高速钢立铣刀铣键槽的用量.19六、收获与体会.20七、参考文献.21附录.21一、传动轴的生产类型及工艺分析的确定1.1生产类型依题目知：图1给定零件的生产纲领为年产10000件，查表1可得，传动轴属轻型零件，生产类型为大批生产。 图1表1生产类型生产类型零件的年生产纲领/（台/年或件/年）轻型机械中型机械重型机械单件生产100205小批生产100500202005100中批生产5005000200500100300大批生产50005000050050003001000大量生产500000500010001.2零件图样分析该零件是XWD7.5-1/39-B3_01减速器中的传动轴（如图1所示）。从左端依次为： mm的外圆其外圆的公差为0.02mm，表面粗糙度为Ra=0.8； mm的外圆，表面粗糙度为Ra=3.2； mm的外圆公差值为0.025mm，表面粗糙度为Ra0.8；键槽的宽度为 mm，公差值为0.036，深度为5； mm的外圆公差值为0.02mm，表面粗糙度为Ra=0.8；传动轴与机构中的其他零件通过间隙配合相结合，具有传递力矩，转矩和扭矩等作用。该零件为台阶类零件，形状对称，尺寸精度，形位精度要求均较高。 20， 35 ， 25 为主要配合面，精度均要求较高，需通过磨削得到。1.3精度分析表2 精度分析表面尺寸形状公差位置公差粗糙度IT等级20外圆200.1未注未注Ra0.8IT732外圆32未注未注Ra12.5IT1238外圆38未注未注Ra12.5IT1235外圆35未注未注Ra0.8IT725外圆250.01未注未注Ra0.8IT7键槽宽10未注未注侧面Ra3.2底面Ra6.3IT7退刀槽41未注未注Ra12.5IT12总长1501.4工艺性分析分析零件图1和表1表2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，螺纹也可以方便的车出来。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。二、传动轴毛坯、定位粗精基准及夹具的选择2.1选择毛胚大批量生产中应采用精度和出产率都较高的毛坯制造方法。铸件采用金属模机器造型和精密锻造优质毛坯，锻件用模锻铸造毛坯。由于该传动轴在工作过程中要承受交变负荷和冲击，为增强其强度和冲击韧度，获得纤维组织，故传动轴材料选择为45钢，属于强度和塑性较好材料。2.2定位粗精基准的选择粗基准的选择：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。精基准的选择：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。2.3夹具的选择夹具的选择:中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯的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，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。2.4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。1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，但必须注意仔细调整，使跟刀架的中心与机床顶尖中心保持一致。2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，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。3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。三、拟定传动轴的加工原则及工艺路线3.1加工原则1先粗后精粗加工阶段：粗车20 32 38 35 25的外圆表面办精加工阶段：精车20 35 25 的外圆表面铣键槽，切退刀槽倒角精加工阶段：磨削20 35 25 的外圆表面2先基准后其他先加工中心孔再加工其他表面打中心孔，必须先加工端面，即当当将车端面钻中心孔应当第一道工序3先主后次主要表面：200.01 35 0 -0.025 250.01的外圆表面次要表面：32 38 的外圆面键槽、退刀槽、倒角等为次要加工表面，应在保证主要表面精度的前提下，根据具体情况来安排工序。3.2工艺路线根据传动轴零件上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法如下：20， 35 ， 25 的外圆表面的粗糙度为Ra0.8，精度均要求较高，需通过粗车-半精车-磨削得到。传动轴两端面、轴肩左端面和轴肩右端面采用粗车的加工方法；键槽侧面采用粗铣-半精铣的加工方法。1工序安排a备料b车右端面，钻中心孔，调头夹外圆车左端面，钻中心孔c粗车38、35、25外圆表面，调头精车20、32外圆d调质热处理改变材料切削性能e精车35、250.01外圆表面，切退刀槽、倒角，调头切退刀槽、倒角。精车20 0.01外圆表面f磨削35 25 外圆表面，调头磨削200.01外圆表面g去毛刺 h终检 i入库2工序流程工序1、夹棒材的一端、切棒材保证长度160工序2、工步夹左端面车右端面，打中心孔 工步调夹右车左端面，打中心孔工序3、安装1工步车38外圆表面至一定长度工步粗车35外圆至一定长度工步出车25外圆至一定长度安装2工步粗车38外圆表面至要求 工步粗车32外圆表面至要求工步粗车25外圆表面至要求工序4、安装1 工步切左侧各段倒角，切退刀槽 工步精车35的外圆表面 工步精车25外圆表面 安装2 工步切左侧各段倒角，切退刀槽 工步精车20的表面工序5、用V型虎钳夹紧工件铣槽、磨削工序6、安装1 工步磨35的外圆表面 工步磨25的外圆表面 安装2 工步磨20 的外圆表面35的外圆表面 表3 35的外圆表面表面尺寸加工方法加工余量基本尺寸尺寸公差标注磨削0.3350.02535 精车135.30.02535.3粗车5.736.30.1636.3毛坯4225的外圆表面 表4 25的外圆表面表面尺寸加工方法加工余量基本尺寸尺寸公差标注磨削0.325+0.01-0.0125精车0.925.30-0.02125.3粗车15.826.20-0.1326.2毛坯4220的外圆表面 表5 20的外圆表面表面尺寸加工方法加工余量基本尺寸尺寸公差标注磨削0.320+0.01-0.0120精车0.920.30-0.02120.3粗车20.821.20-0.1321.2毛坯4238的外圆表面 表6 38的外圆表面表面尺寸加工方法加工余量基本尺寸尺寸公差标注粗车4380-0.1638毛坯4232的外圆表面 表7 32的外圆表面表面尺寸加工方法加工余量基本尺寸尺寸公差标注粗车10320-0.1632毛坯42键槽 表8 键槽加工尺寸项目基本尺寸上偏差下偏差H30.15-0.0125-0.187517.517.50-0.012517.65-17.65+0.0125030300-0.2四、 机械设备及工艺装备的选用4.1机械设备的选用由于传动轴生产类型为大批生产，且采取的工序集中，加工设备宜选用给高生产效率的专用机床、组合机床或自动机床。表9 各加工阶段所选的刀具及机床以及夹具如下表加工阶段刀具型号刀具材料机床型号夹具粗车FCNR2020-11高速工具钢CA6140自定义三抓卡盘轻型回转顶尖精车FCNR403E19高速工具钢C7620自定义三抓卡盘轻型回转顶尖铣槽键槽铣刀d10e8高速工具钢XK5040V型虎钳磨削高速工具钢M135自定义三抓卡盘轻型回转顶尖倒角SSNR2020-09高速工具钢C7620自定义三抓卡盘轻型回转顶尖切退刀槽FGNR4032-19高速工具钢C7620自定义三抓卡盘轻型回转顶尖端面TSNR2020-16高速工具钢CA6140自定义三抓卡盘轻型回转顶尖中心孔A1614高速工具钢CA6140自定义三抓卡盘轻型回转顶尖4.2工艺装备的选用工艺装备主要包括刀具、夹具和量具。1刀具的选择：在选择刀具形式和结构时，一般优先选用标准刀具，工序集中时，应选用高效专用刀具、复合刀具和多刃刀具。另外，刀具的类型、规格、精度等级应符合加工要求。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45YT15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10、前角为10、后角为5，由于是粗车刃倾为负取-3的90YT15外圆车刀。半精车加工时选用主偏角为90、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90YT15外圆车刀。铣键槽使用圆柱键槽铣刀加工。2夹具的选择：加工该零件需要使用专用夹具。3量具的选择：采用极限量规和高效专用量仪等。由本设计得粗车的公差为130160um，可选用分度值为0.001的游标卡尺对粗车完的工件进行测量，对于精车及磨削之后的工件，尺寸公差较小，可选用千分尺为量具对工件进行测量。五、加工余量、工序尺寸和公差的确定根据机械加工余量手册中粗车及半精加车加工余量及偏差（如表10所示），确定长度200 mm未经热处理的外圆加工余量，直径在18-30范围内，其加工余量为 2.0mm,直径在30-50范围内，其加工余量为2.0mm。5.1端面加工余量根据机械加工余量手册中轴断面加工余量及偏差（如表10所示），确定端面加工余量，直径为20，其加工余量为1.6mm,直径为25 ，其加工余量为1.6mm，直径在30-50范围内，其加工余量为1.6mm。 表10 轴断面加工余量及偏差5.2切削加工的切削用量的选择表11 切削加工的切削用量的选择加工表面加工余量背吃刀量砂轮转速工件速度横向进给纵向移动350.30.15233m/s230m/s0.05mm/行程1/2砂轮宽度/工件每转250.30.15200.30.15本道工序为最终加工使工件达到各尺寸要求及精度要求选用外圆磨床M135即可满足。5.3粗加工加工余量及偏差的选择 表12 粗车及半精加车加工余量及偏差表13 粗加工切削用量选择加工表面参考表面加工余量/mm背吃刀量/mm进给量/mm刀杆尺寸/mm3842420.40.5162535381.70.850.40.52536.310.15.050.30.43238630.40.5203210.85.40.30.4查表13得各表面的切削速度如下（选用高速工具钢车刀）：38表面U=61mm/min 35表面 U=67mm/min 25表面 U=47.5mm/min 32外圆面 U=53mm/min 20表面U=47.5mm/min由以上的切削速度可算得轴的转速38外圆面n=463r/min 35外圆面n=526r/min 35外圆面n=432r/min32外圆面n461r/min 20外圆面n=473r/min此道工序可选用普通车床C6140即可，车刀用高速工具钢。5.4半精加工加工余量及偏差的选择表14 半精车后磨外圆加工余量及偏差表15 半精加工切削用量选择加工表面加工余量/mm背吃刀量/mm进给速度mm/r切削速度 mm/min主轴速度 r/min38000003510.50.250.375658250.90.450.250.3759123200000200.90.450.250.3751127此道工序考虑到效率及同时完成切退刀槽，及倒角等加工选用多刀半自动车床C7620，车道选用高速工具钢车刀。5.5高速钢立铣刀铣键槽的用量表16 高速钢立铣刀铣键槽的用量加工槽深（mm）宽（mm）每齿进给量刀具直径/齿数切削速度m/min机床铣槽6.3100.0210/535升降台数控铣床XK5040六、收获与体会时长4周的机械加工工艺规程编制工程实践马上就要结束了，我内心充满了矛盾，既是疲惫又是激动，我终于完成了任务。通过这次工艺设计工程实践我才发现我的不足之处，课堂上的那些东西原来仅仅是表面上的东西，我还要学习的还有好多。一开始面对任务书，我茫然失措，根本不知道自己要从何开始，又到哪里结束。我回过头来，对自己所学的知识进行梳理，慢慢的我找到了一些东西，也有了一些感悟。从图书馆、工业中心以及网上搜集我所需要的资料，越看越觉得其中涉及大量的机械设计、机械制图、公差与配合方面的知识，由于基本功不扎实，很多问题我都很模糊，只好硬着头皮请教同学。最终在完成的这一刻，我才体会到必须更加的认真学习，因为我懂得仅仅是那么的一点点。面对机械加工工艺，我还要学的有很多。尽管很累，但是此时的我很兴奋。这次的实践，我不仅仅学到了机械加工工艺的一些知识，更加深了学到了其他的一些辅助类知识，使我对以后的学习方法有了进一步的认识。七、参考文献1、机械制造技术基础主编：陆名彰、胡忠举 长沙：中南大学出版社，2004年8月2、机械制造工艺基础主编：黄观尧 天津：天津大学出版社，1999年1月3、机械制造技术基础课程设计指导教程主编：邹青 北京：机械工业出版社，2004年9月4、工程材料及应用主编：周凤云 武汉：华中科技大学出版社，2004年9月5、机械加工工艺基础主编：金问楷 北京：清华大学出版社，1990年9月6、金属机械加工工艺人员手册主编：金属机械加工工艺人员手册编写组 上海：上海科学技术出版社，1979年1月7、中国机械设计大典第三卷 主编：卜炎 江西：江西科学技术出版社，2002年1月8、机械制造工艺学 赵长发主编 中央广播电视大学出版,2005年8月9、现代机械制造工艺设计实训教程 段名扬主编 广西师范大学出版社, 2007年04月10、机械制造工艺学徐嘉元主编 机械工业出版社, 2004年06月附录：传动轴零件图1张机械加工工艺工序卡片7张机械加工工艺规程卡片1张