1、1机械制造技术基础课 程 设 计课程设计名称： 传动轴机械加工工艺规程设计学 生 姓 名： 颜 君 波 学 院： 机电工程学院 专业及班级： 08级材料成型及控制1班 学 号： 0803040114 指 导 教 师： 胡忠举 2010年12月18日2目录1、 封面2、 目录3、 设计任务书4、 零件的工艺分析及生产类型的确定5、 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图6、 选择加工方法，制定工艺路线7、 工序设计8、 确定切削用量及基本时间9、 夹具设计10、 零件图11、 装配图12、 机械加工工艺过程卡13、 机械加工工序卡片一套14、 设计心得体会15、 参考文献31.目录2.设计任务书3.
2、序言4.对零件的工艺分析，包括零件的作用、结构特点、结构工艺性、主要表面的技术要求分析等。5. 工艺设计与计算（1）毛坯选择与毛坯图说明（2）工艺路线的确定（3）加工余量、切削用量工时定额的确定（4）工序尺寸与公差的确定6. 夹具设计7.设计心得体会8.参考文献4序言机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工
3、作打下了良好的基础。由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。5零件的工艺分析及生产类型的确定1. 零件的结构特点及作用轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等。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
4、类零件，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零件的轴向位置，各环槽的作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。该材料属于优质碳素钢，经热处理（淬火加高温回火）后具有良好的综合力学性能，即具有较高的的强度和较高的塑性、韧性，一般用来制作机床主轴，机床齿轮和其他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
5、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，该传动轴的关键工序是轴颈 M、N 和外圆 P、Q 及轴肩 E 的加工。3. 零件的生产类型零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程度的分类，6它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型有着完全不同的工艺特征。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。附表 2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 1003
6、00 200500 5005000大批生产 3001000 5005000 500050000大量生产 1000 5000 50000依设计题目知：Q=200 件/年，结合生产实际，备品率 a%和废品率 b%分别取 3%和 0.5%，代入下列公式：N=Qm（1+a%） （1+b% ）式中 N 零件的生产纲领（件/年） ；7Q 产品的年产量（台，辆/年） ；每台（辆）产品中该零件的数量（件/台，辆） ；a%备品率，一般取 2%4%；b%废品率，一般取 0.3%0.7%。计算得：N=Qm（1+a% ） （1+b% ）=200x1x（1+3% ） （1+0.5%）/年=207 件/ 年传动轴的重量估
7、计值为 1.31kg，45 钢，密度 7.85kg/m3，长 215mm，最大直径：40mm,M=（/4 ）*(30) 2*32+(35)2*33+(40)2*46+(30)2*46+(25)2*38+(20)2*20*7.85*10-6-（20*5.2+25*4.8 ）*7.85*10 -6）1.31kg查表 1-3（机械制造技术基础课程设计指导教程书， ）该传动轴属于轻型机械类零件，根据生产纲领（200 件/年）及零件类型（轻型机械） ，由附表 2 可查出，传动轴的生产类型为小批生产。传动轴的生产纲领和生产类型名 称 结 果生产纲领 200 件/ 年生产类型 小批生产8工艺特征（1）毛坯采
8、用自由锻造，精度低，余量大（2）加工设备采用通用机床（3）工艺装备采用通用夹具或组合夹具、通用刀具、通用量具、标准附件；（4）工艺文件需编制简单的加工工艺过程卡片（5）加工采用划线、试切等方法保证尺寸，生产效率低，要求操作工人技术熟练选择毛坯，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（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，调质处理后表面硬度可达220240HBS。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沿表面均匀分布，获得较高的抗
9、拉、抗弯及抗扭强度；锻造后的毛坯，能改善金属的内部组织，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，并非是制造精度越高就越好，需要综合考虑机械加工成本和毛坯制造成本，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9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） ，查附表 5 可确定，毛坯类型可采用型材或锻件，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） 、公差等级由参考文献（1）查得该锻件的尺寸公差等级 IT 为 1315 级，加工余
10、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 2.5g。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计算公式（D=50zR43.3 0-0.16锻造 247.035 轴段外圆的加工：工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度 /aRm工序基本尺寸/mm 公差/mm磨削 0.3 h7 0.8 35.0 0.008半精车 2.0 h9 6.3 35.3 0-0.062粗车 9.7 h11 =50zR37.3 0-0.16锻造 247.0左端 3
11、0 轴段外圆的加工：工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度 /aRm工序基本尺寸/mm 公差/mm精磨 0.1 h6 0.3 30.0 .0065粗磨 0.3 h7 0.4 30.1 0-0.021半精车 2.0 h9 6.3 30.4 0-0.052粗车 4.6 h11 =50zR32.4 0-0.13锻造 237.020右端 35 轴段外圆的加工：工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度 /aRm工序基本尺寸/mm 公差 /mm磨削 0.3 h7 0.8 35.0 0.008半精车 2.0 h9 6.3 35.3 0-0.062粗车 9.7 h11 =50zR37.3
12、 0-0.16锻造 247.0右端 30 轴段外圆的加工：工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度 /aRm工序基本尺寸/mm 公差 /mm磨削 0.3 h7 0.8 30.0 -0.02-0.072半精车 2.0 h9 6.3 30.3 0-0.052粗车 4.7 h11 =50zR32.3 0-0.13锻造 237.02125 轴段外圆的加工：工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度 /aRm工序基本尺寸/mm 公差 /mm磨削 0.3 h7 0.8 25.0 0-0.013半精车 2.0 h9 6.3 25.3 0-0.052粗车 9.7 h11 =50zR27.3
13、0-0.13锻造 237.0M201.5 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 /aRm工序基本尺寸/mm 公差 /mm车螺纹 h7 3.2 20.0 0-0.021半精车 2.0 h9 6.3 20.0 0-0.052粗车 5 h11 =50zR22.0 0-0.13锻造 227.022确定切削用量1、确定各工序的切削用量切削用量包括背吃刀量 ap、进给量 f、和切削速度 v。确定顺序是先确定 ap、f ，再确定v。我们这里就只确定粗车左端 30 处的切削用量：切削用量的计算：本工序为粗车。已知加工材料为 45 钢， b=670Mpa，锻件有外皮；机床为 C6140
14、 车床，工件装卡在三抓自定心卡盘中。选用 YT5 的硬质合金刀，选用刀杠尺寸 BH=16mm25mm，刀片厚度为 4.8mm。（1） 、背吃刀量 ap 的确定 ：粗车双边余量为 5.1mm，根据机械加工工艺手册 3 表 19.1-17，粗车背吃刀量 ap 很显然在所要求的范围之内。a p 即为单边余量=5.1/2=2.505（2） 、根据参考资料机械制造基础课程设计指南表 5-114，我们加工的 ap 范围是 0.30.4 mm/r，进给量的确定 f=0.3mm/r。（3） 、通过机械制造基础课程设计指南表 5-120 确定的切削速度 v=109m/min.根据表 2-9 的修正系数 ksv
15、=0.8 k tv=0.65 k kTv=0.81 kTv =1.15 kMv =k kv=1.0车床 C6140 的主轴转速 n=1000v/d=300r/min。根据公式 v=1090.80.650.811.15=52.8m/min所以 n=1000v/d=139r/min选择转速为 120r/min，计算的实际切削速度为 45.7。23机械制造技术基础课程设计心得体会这两个星期的课程设计令让我感慨良多。通过这次机械制造技术基础课程设计，让我进一步了解了课程设计的方法以及对零件的工艺分析。要综合考虑各种设计方案，最后选出最优方案。我刚开始认为，课程设计一下子就可以搞定，然而事与愿违，在开始
16、的几天里，我都没有一点头绪，不知道要怎么去做，主要是不知道从哪里开始动手。经过查看各种参考资料，我慢慢的理出了自己的思路。这次课程设计是对我的一种锻炼，知识的积累，能力的提高。不管怎样，我把这个当作基础，掌握了这些最基础的，才可以更进一步，取得更好的成绩，今后的课程设计和毕业设计才能更好的独立完成。而且，这对于我们将来的发展也有很大的帮助。在此过程中，我通过不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。虽然我们的课程设计带有一定的盲目性，有点无从下手，但是我们会以更加积极地态度对待我们的学习、对待我们的生活，会更加努力的去弥补自己的缺点，发展自己的优点，去充实自
17、己，只有在了解了自己的长短之后，我们会更加珍惜拥有的，更加努力的去完善它。只有不断的挑战自己，才能拥有更多的成功和快乐！尽管课程设计是在期末才开始，我们的教材已经学习完毕，我们也掌握了许多知识，但是还有很多地方理解领悟不到位。这次课程设计历时两个星期，通过这两个星期的学习，我发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。综上所述，课程设计给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门辩思课，给了我很多思考的空间。人生感悟：生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。虽然这只是一次极简单的课程设计，可是平心而论，也耗费了我不少的心血。
18、 通过这次课程设计，我感觉知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。也让我明白了学无止境的道理，我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！ 对设计的建议：我希望老师在我们动手制作之前应先告诉我们一些关于所做的课程设计的具体的方法，这样会有助于我们进一步的进入状况，更好地完成设计。24初步拟定两个机械加工工艺路线方案：传动轴机械加工工艺路线方案一工序号 工序名称 工 序 内 容 定位基准 加工设备1 锻造 锻造毛坯2 热处理 正火处理3 车钻 分别车两端面、钻两端中
19、心孔，总长车至 215 毛坯 47 外圆 CA61404 粗车 分别粗车左、右端各外圆及轴肩端面，40、35、30、20外圆和轴肩端面均留余量 两中心孔 CA61405 热处理 调质处理6 研修 研修中心孔 两中心孔 CA61407 半精、精 车半精车右端 35、30 外圆及轴肩端面，留磨削余量；调头半精车左端 35 外圆及轴肩端面，留磨削余量；半精车、精车40h8外圆及轴肩端面至尺寸，半精车左端 30 外圆，留精磨余量两中心孔 CA61408 磨削 粗、精磨左端 30h6 外圆及轴肩端面至尺寸 两中心孔 M131W9 铣削 铣键槽至尺寸，去毛刺 两中心孔 X503210 终检 按图样技术要求
20、全部检验优点：与方案二相比，工序少，只精车 40h8 外圆（不磨削） ，加工成本低。缺点：40h8 外圆的位置精度难保证。 传动轴机械加工工艺路线方案二工序号 工序名称 工 序 内 容 定位基准 加工设备1 锻造 锻造毛坯2 热处理 正火处理3 车钻 分别车两端面、钻两端中心孔，总长车至 215 毛坯 47 外圆 CA61404 粗车分别粗车左、右端各外圆及轴肩端面,40、35、30、25、20 外圆和轴肩端面均留余量两中心孔 CA61405 热处理 调质处理6 研修 研修中心孔 CA61407 半精车 分别半精车左、右端各外圆及轴肩端面，均留磨削余量 两中心孔 CA6140258 磨削 粗、
21、精磨左端 30h6 外圆及轴肩端面至尺寸 两中心孔 M131W9 铣削 铣键槽至尺寸，去毛刺 两中心孔 X503210 车削 车左端槽至尺寸，去毛刺 两中心孔11 终检 按图样技术要求全部检验优点：24g6 外圆的尺寸和位置精度容易保证。缺点：比方案一多一道工序，又磨削 24g6 外圆，加工成本比方案一稍高。传动轴为小批生产，应优先考虑确保达到尺寸和位置精度要求，所以选择方案二。(一) 尺寸精度 起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT6IT7） 。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT7IT8） 。 (二) 几何形状精度 轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、轴肩一
22、般应将其公差限制在尺寸公差范围内。 (三) 相互位置精度 轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为 0.010.03mm，高精度轴（如主轴）通常为0.0010.005mm。 (四) 表面粗糙度 一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为 Ra2.50.63m，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为 Ra0.630.16m。 26机械制造技术基础课 程 设 计课程设计名称： 传动轴机械加工工艺规程设计学 生 姓 名： 颜 君 波 学 院： 机电工程学院 专业及班级： 08级材料成型及控制1班 学 号： 0803040114 指 导 教 师： 胡忠举 2010年12月20日27
