传动轴轴的加工工艺设计规程的设计

机 械 加 工 工 艺 规 程

编 制 工 程 实 践 报 告

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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

ABSTRACT

The so-called mechanical processing procedure, it is to point to provisions products or ponents 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 environment

This mechanical processing procedure of transmission shaft parts through the analysis of the graph, determine the ponents 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

一、传动轴的工艺分析及生产类型的确定......................4

1.1确定传动轴的生产类型.....................................4

1.2零件图样分析.............................................5

1.3精度分析.................................................5

1.4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.................7

2.1选择毛胚.................................................7

2.2定位粗精基准及装夹的选择.................................7

2.3装夹的选择...............................................7

2.4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........................10

3.1加工原则.................................................10

3.2工艺路线.................................................10

四、 机床设备及工艺装备的选用..............................14

4.1机械设备的选用...........................................14

4.2工艺装备的选用...........................................14

五、加工余量、工序尺寸和公差的确定........................16

5.1端面加工余量.............................................16

5.2切削加工的切削用量的选择.................................17

5.3粗加工加工余量及偏差的选择...............................17

5.4半精加工加工余量及偏差的选择.............................18

5.5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

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。 Φ20， Φ35 ， Φ25 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

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，轴向伸长量也受到，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Φ20 Φ32 Φ38  Φ35  Φ25的外圆表面

办精加工阶段：精车Φ20  Φ35  Φ25 的外圆表面铣键槽，切退刀槽倒角

精加工阶段：磨削Φ20 Φ35 Φ25  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：Φ20±0.01  Φ35 0 -0.025   Φ25±0.01的外圆表面

次要表面：Φ32  Φ38 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：

Φ20， Φ35 ， Φ25 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Φ38、Φ35、Φ25外圆表面，调头精车Φ20、Φ32外圆

d调质热处理改变材料切削性能

e精车Φ35、Φ25±0.01外圆表面，切退刀槽、倒角，调头切退刀槽、倒角。精车Φ20± 0.01外圆表面

f磨削Φ35  Φ25 外圆表面，调头磨削Φ20±0.01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①夹左端面车右端面，打中心孔

       工步②调夹右车左端面，打中心孔

工序3、安装1工步①车Φ38外圆表面至一定长度

工步②粗车Φ35外圆至一定长度

工步③出车Φ25外圆至一定长度

安装2工步①粗车Φ38外圆表面至要求 

工步②粗车Φ32外圆表面至要求

工步③粗车Φ25外圆表面至要求

工序4、安装1 工步①切左侧各段倒角，切退刀槽

              工步②精车Φ35的外圆表面

              工步③精车Φ25外圆表面

        安装2 工步①切左侧各段倒角，切退刀槽

              工步②精车Φ20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①磨Φ35的外圆表面

              工步②磨Φ25的外圆表面

       安装2  工步①磨Φ20 的外圆表面

Φ35的外圆表面

  表3  Φ35的外圆表面表面尺寸

表4  Φ25的外圆表面表面尺寸

  表5  Φ20的外圆表面表面尺寸

 表6  Φ38的外圆表面表面尺寸

 表7  Φ32的外圆表面表面尺寸

表8  键槽加工尺寸

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

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。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130—160um，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Φ18-Φ30范围内，其加工余量为 2.0mm,直径在Φ30-Φ50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Φ20，其加工余量为1.6mm,直径为Φ25 ，其加工余量为1.6mm，直径在Φ30-Φ50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

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

Φ38表面U=61mm/min    

Φ35表面 U=67mm/min   

Φ25表面  U=47.5mm/min   

Φ32外圆面  U=53mm/min   

Φ20表面U=47.5mm/min

由以上的切削速度可算得轴的转速

Φ38外圆面n=463r/min  

Φ35外圆面n=526r/min   

Φ35外圆面n=432r/min

Φ32外圆面n461r/min   

Φ20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

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

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 ：中南大学，2004年8月

2、《机械制造工艺基础》主编：黄观尧 XX：XX大学，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 ：机械工业，2004年9月

4、《工程材料及应用》主编：周凤云 ：华中科技大学，2004年9月

5、《机械加工工艺基础》主编：金问楷 ：清华大学，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 ：XX科学技术，1979年1月

7、《中国机械设计大典》第三卷 主编：卜炎 ：XX科学技术，2002年1月

8、《机械制造工艺学》 赵长发主编 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 XX师范大学, 2007年04月

10、《机械制造工艺学》徐嘉元主编 机械工业, 2004年06月

附录：

传动轴零件图1X

机械加工工艺工序卡片7X

机械加工工艺规程卡片1X