1、 课程设计名称： 传动轴(批量为 200 件)机械加工工艺规程设计学 生 姓 名： 许三湘 学 院： 机电工程学院 专 业 及 班 级 ： 08 级材料成型及控制工程 1 班 学 号： 0803040109 指 导 教 师 ： 胡 忠 举 2010 年 12 月 16 日目 录一机械制造课程设计的目的二生产纲领的计算与生产类型的确定1.生产类型的确定2.生产纲领的计算三传动轴的工艺性分析1.零 件 的 结 构 特 点 及 应 用2.零件的工艺分析四. 选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图1.毛坯的选择2.确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量3.设计毛坯图五. 选择传动轴的加工方法，制定工艺路线1.定
2、为基准的选择2.零件表面加工方法的确定3.制定工艺路线4.热处理工序的安排六. 机床设备的选用1机床设备的选用2工艺装备的选用七. 工序加工余量的确定，工序尺寸及公差的计算八. 确定工序的切削用量九. 时间定额的计算十. 提高劳动生产率的方法十一. 课程设计体会十二. 参考文献十三. 附录一、机械制造课程设计的目的1.加强对课堂知识的理解。通过课程设计可以使我们更熟悉书本知识，能更加熟练地运用书本知识。2.培养工程意识。通过课程设计，综合生产实际，贴近就业岗位，培养学生分析和解决机械制造工程的实际问题，培养工程意识，做到学以致用。3.训练基本技能。通过课程设计使学生掌握工艺规程和工艺装备设备设
3、计的方法和步骤，初步具备设计工艺规程和工艺装备的能力，进一步培养学生识图、绘图、计算和编写技术文件的基本技能。4.培养质量意识。技术设计是根据产品质量要求而进行的，应在保证质量的前提下，充分考虑生产率和经济性。通过课程设计，可强化质量意识，使学生学会协调技术性和经济性的矛盾。5.培养规范意识。通过课程设计，使学生养成遵守国家标准的习惯，学会使用与设计有关的手册、图册、标准和规范。二、生产纲领的计算与生产类型的确定机械加工的工艺规程的详细程度与生产类型有关，不同的生产类型由产品的生产纲领来区别。1.生产类型的确定（1）零件的生产类型是指企业生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制定具有决定性的影响
4、。机械制造的生产类型一般分为大量生产、成批生产和单件生产，成批生产分为大批生产、中批生产、和小批生产。产量越大生产专业化程度越高。按重型机械、中型机械、和轻型机械的年生产量列出了不同的生产类型的规范如表 1：表 1 各种生产类型的规范零件的年生产纲领 /件/年生产类型重型机械 中型机械 轻型机械单件生产 5 20 100小批生产 5100 20200 100500中批生产 100300 200500 5005000大批生产 3001000 5005000 500050000大量生产 1000 5000 50000(2)生产类型的划分要考虑生产纲领还得考虑产品本身的大小及其结构的复杂性。2.生产
5、纲领的计算（1）生产纲领是产品的年生产量。生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺规程起着很重要的作用，它决定了各工序所需的专业化和自动化的程度以及所选用的工艺方法和工艺装备。（2）零件的生产纲领的计算方式N=Qm(1+%)(1+%)结合生产实际：零件的备品率 %和零件的平均废品率 %分别取 3%和 0.5%，产品的年产量 Q 要求为 200 件/年，每台产品中该零件的数量为 1 件/台。所以综合以上数据代入上式中得：N=207 件（3）传动轴轴的重量估计为m=1.31Kg 查机械制造技术基础课程设计指导教程表 1-3 知该传动轴为轻型零件，依据表 1 得传动轴的生产类型为小批量生产。三、传动轴
6、的工艺性分析1.零件的结构特点及应用轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机器中主要用于支承齿轮，带轮，凸轮以及连杆等传动件，以及传递扭矩。按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴，锥度分轴，空心轴，曲轴，凸轮轴，偏心轴，各种丝杆等。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面，圆锥面，内孔和螺纹及相应的端面所组成。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。图示传动轴零件属于台阶轴零件，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的零件的轴向位置，各环槽的作
7、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。2.零件的工艺分析传动轴毛坯材料为 45 钢。该材料属于优质碳素钢，经热处理后具有良好的综合力学性能，即有较高的强度和较高的塑性，韧性，一般用来制作机床主轴，机床齿轮和其它受力不大的轴类零件。主要技术要求如下：根据工作性能与条件，该传动轴图样规定了主要轴颈 M,N 外圆 P,Q 以及轴肩 E 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，该传动轴的关键是轴颈 M,N 和外圆P,Q 及轴肩 E 的加工。四 、
8、选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图1.选择毛坯45 钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质后，可得到较好的切削性能，而且能够获得较高的强度和韧性等综合机械性能，调质后表面硬度可达 220-240HBS。轴类毛坯，常用圆棒料和锻件，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。毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织表面均匀分布，获得较高的抗拉，抗弯及抗扭强度；锻造后的毛坯，能改善金属内部组织，提高其抗拉，抗弯等机械性能。同时，因锻件的形状和尺寸与零件相近，可以节约材料，减少切削加工的劳动量，降低生产成本。在选择锻件的制造方法时，并非是制造精度高就越好，需要综合考虑机械加工成本和毛坯
9、制造成本，以达到零件制造总成本最低的目的。当生产批量较小，毛坯精度要求较低时，锻件一般采用自由锻造法生产。根据传动轴的制造材料（45 钢） ，毛坯类型可采用型材和锻件，现选用锻件；毛坯采用自由锻造法。2.确定机械加工余量，毛坯尺寸和公差(1) 公差等级该锻件的尺寸公差等级 IT 为 13-15 级，加工余量等级为普通级。故IT 为 15 级，MA 为普通级。（2）锻件质量根据计算可得机械加工后零件的质量为传动轴的重量估计值为1.31Kg。由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为 2.5Kg。确定传动轴毛坯的余量根据阶梯轴的自由锻造机械加工余量的计算公式（D=50 43.3-0.16+2锻造-2
10、47左端 35 轴段的加工：工序名称 工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/m工序基本尺寸/mm公差/mm+0.0008磨削0.3 h6 0.8 35-0.00080半精车2.0 h9 6.3 35.3-0.0620粗车9.7 h11 Rz=50 37.3-0.16+2锻造-247左端 30 轴段的加工：工序名称 工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/m工序基本尺寸/mm公差/mm+0.0065精磨 0.1 h6 0.3 30-0.0065粗磨 0.3 h7 0.4 30.1 0-0.0210半精车2.0 h9 6.3 30.4-0.0520粗车4.6 h11 Rz=50
11、32.4-0.13+2锻造-237右端 30 轴段的加工：工序名称 工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/m工序基本尺寸/mm公差/mm+0.0065磨削0.3 h6 0.8 30-0.00650半精车2.0 h9 6.3 30.3-0.0520粗车4.7 h11 Rz=50 32.3-0.13+2锻造-237.0右端 25 轴段的加工：工序名称 工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/m工序基本尺寸/mm公差/mm0 磨削0.3 h6 0.8 25-0.0130半精车2.0 h9 6.3 25.3-0.0520粗车9.7 h11 Rz=50 27.3-0.13+2锻造-23
12、7.0M20*1.5 螺纹的加工：工序名称 工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/m工序基本尺寸/mm公差/mm0 车螺纹h7 0.8 20-0.0210半精车2.0 h9 6.3 20.0-0.0520粗车5 h11 Rz=50 22-0.13+2锻造-227.0八、确定工序的切削用量1.工序 3，4粗车a) 背尺刀量的确定 由于采用硬质 YT5 车刀，40 轴段取背吃刀量ap1=1.85mm，左端 35 轴段 ap2=4.85mm，左端 30 轴段ap3=2.3mm，右端 30 轴段 ap4=2.35mm，右端 25 轴段ap5=4.85，M20 轴段 ap6=2.5mm。b)
13、进给量的确定 取 r=1mm/r。c) 进给速度的确定 取 v=65m/min。40 轴段n=1000*65/3.14*47=690r/min，取 710r/min，得切削实际速度v=710*3.14*47/1000=104.7m/min。左端 35 轴段同 40 轴段。 左端 30 轴段，n=1000*65/3.14*37=559.4r/min， 取500r/min，得切削实际速度 v=500*3.14*37/1000=58.1m/min。右端 30 轴段 ，25 轴段同左端 30 轴段。右端 20 轴段n=1000*65/3.14*27=767r/min，取 n=800r/min，得实际切
14、削速度v=800*3.14*27/1000=67.8r/min。2. 工序 7半精车a) 背吃刀量的确定 各轴段的背吃到量 ap=1mm。b) 进给量的确定 取 f=0.5mm/r。c) 进给速度的确定 取 v=90m/min。40 轴段n=1000*90/3.14*43.3=662r/min，取 n=630r/min，得实际切削速度 v=630*3.14*43.3/1000=85.7m/min。左端 35 轴段n=1000*90/3.14*37.3=768r/min，取 n=800r/min，得实际切削速度 v=800*3.14*37.3/1000=93.4m/min。左端 30 轴段，n=
15、1000*90/3.14*32.4=885r/min，取 n=800r/min，得实际切削速度 v=800*3.14*32.4/1000=81.4m/min。右端 30 轴段，n=1000*90/3.14*32.3=887r/min，取 n=800r/min，得实际切削速度 v=800*3.14*32.4/1000=81.4m/min。右端 25 轴段，n=1000*90/3.14*27.3=1050r/min，取 n=1000r/min，得实际切削速度 v=1000*3.14*27.3/1000=85.7m/min。右端 20 轴段，n=1000*90/3.14*22=1303r/min，取
16、 n=1250r/min，得实际切削速度 v=1250*3.14*22/1000=86.4m/min。3. 工序 10精车a) 背吃刀量的确定 40 轴段的背吃到量 ap=0.65mm。b) 进给量的确定 去 f=0.1mm/r。c) 进给速度的确定 取 v=130mmin，则 40 轴端n=1000*130/3.14*41.3=1002rmin，取 n=1000rmin，得实际切削速度 v=1000*3.14*41.3/1000=130mmin。九. 时间定额的计算1. 基本时间 tm 的计算（1） 工序 4粗车工序 4 粗车各外圆，其中 l=215mm，其中 l1=3mm，1 2=3mm
17、则L=l+l1+l2=221mm。 则 tj=221*60/65=204s。（2） 工序 7半精车工序 7 半精车各外圆，其中 1=215mm，l 1 =3mm，1 2=3mm 则 L= l+l1+l2=221mm。则 tj=221*60/90=147s。（3） 工序 10精车工序 10 精车 40 轴段外圆，其中 l=46mm，l 1=3mm，1 2=3mm 则 L= l+l1+l2=52mm。则 tj=52*60/130=24s。2. 辅助时间 ta的计算辅助时间 tf与基本时间 tj的关系为 tf=（0.15-0.2）t j，这里取tf=0.15tj，则工序的辅助时间分别为：工序 4 的
18、辅助时间：t f=0.15*204=30.6s；工序 7 的辅助时间：t f=0.15*147=22s；工序 10 的辅助时间：t f=0.15*24=3.6s；3. 其它时间的计算除了作业时间以外，没到工序的单件时间还包括布置工作地时间，休息与生理需要时间和准备与终结时间。布置场地时间 tb为作业时间的 2%-7%，休息与生理需要时间 tx是作业时间的 2%-4%，此均取 3%，准备与终结时间也取 3%，则其它时间为：工序 4 的其它时间：t b+tx+tz=9%*（204+30.6）=21.1s。工序 7 的其它时间：t b+tx+tz=9%*（147+22）=15.2s。工序 10 的其
19、它时间：t b+tx+tz=9%*（24+3.6）=2.5s。4. 单件时间 tdj的计算工序的单件时间为： t dj=204+30.6+21.1=255.7s。工序的单件时间为： t dj=147+22+15.2=184.2s。工序的单件时间为： t dj=24+3.6+2.5=30.1s。十、 提高劳动生产率的方法1.缩短单件时间定额（1） 缩短基本时间提高切削用量，减少切削行程，合并工步，多件加工都可以缩短基本时间。（2） 缩减辅助时间直接缩减辅助时间，实现辅助动作的机械化和自动化可减少辅助时间。间接缩减辅助时间，使辅助时间与基本时间部分或全部重合，从而减少辅助时间。2.采用先进工艺方法
20、（1） 对特硬，特脆，特韧材料及复杂型面采用特种加工来提高生产率。（2） 在毛坯制造中广泛采用冷挤压，热挤压，粉末冶金，失蜡铸造，压力铸造，精锻和爆炸成型等新工艺，能提高毛坯精度，实现少，无切削加工，节约原材料，经济效果十分显著。（3） 改进加工方法3. 进行高效及自动化加工自动化是提高劳动生产率的一个极为重要的方向。十一、课程设计体会通过对传动轴的机械加工工艺过程的课程设计,编制零件的机械教你个工艺规程,是一项实践性很强的工作,需要熟练掌握工艺规程制定的原则,内容和步骤.在课程设计的过程中体会到:首先要做好工艺编制前的前期准备工作;要熟悉零件的结构特点,技术要求,所用材料,生产批量,该零件的
21、作用和具体的生产条件,这些方面直接决定了零件的加工工艺规程.其次工艺路线的拟定是关键,在拟定工艺路线时,要在综合分析零件加工个表面基础上,首先分析确定零件各个表面的定位基准,加工方法,加工顺序和加工阶段的划分,然后再提出初步的加工工艺方案,并进行分析比较,最终确定一个合理的工艺方案.这其中,定位基准的选择是基础,要学会对粗,精基准选择的条件进行判断和综合分析,对加工工序顺序的安排要始终考虑先加工基准面在加工其他表面,先加工平面在加工孔,先加工主要表面后加工次要表面,先安排粗加工工序后安排精加工工序的原则,来拟定工艺路线.相对来说工艺路线的拟定是关键,也是难点.再次在加工路线初步确定后,后续步骤
22、虽然相对简单,但是尺寸链的计算相对麻烦.主要是要了解和掌握封闭环的概念,并能判断尺寸链中的封闭环.最后通过本次课程设计也体会到了机械加工工艺的制定过程中要对各种机床和夹具熟悉了解并知道其运用的方法,这对在学校的大学生来说相对失去了很多认识和了解的机会,所以在平时广泛学习与专业相关的知识也是相当的重要十二、参考资料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
23、 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 月十三、 附录零件-毛坯图纸一张机械加工工艺过程卡片 1 套机械加工主要工序的工序卡片 2 张
