畢業(yè)設(shè)計（論文）傳動軸的工藝設(shè)計和加工

1、專用機械傳動軸的加工工藝流程設(shè)計石家莊信息工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計課題名稱傳動軸的工藝設(shè)計和加工 系 別 機電工程系 班 級 08數(shù)控一班 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)老師 完成時間 2011年3月25日摘 要通過在校期間對傳動軸的學(xué)習(xí)和認識對傳動軸進行一下系統(tǒng)的分析和設(shè)計，支承傳動件的零件稱為軸。軸類零件畢業(yè)設(shè)計是機械工程類專業(yè)學(xué)生完成本專業(yè)教學(xué)計劃的最后一個極為重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是使學(xué)生綜合運用所學(xué)過的基本理論、基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問題而進行的一次基本訓(xùn)練。這對學(xué)生即將從事的相關(guān)技術(shù)工作和未來事業(yè)的開拓都具有一定意義傳動軸是組成機器零件的主要零件之，一切做回轉(zhuǎn)運動的傳動零件

2、（例如：齒輪，蝸輪等）都必須安裝在傳動軸上才能進行運動及動力的傳動，傳動軸常用于變速箱與驅(qū)動橋之間的連接。這種軸一般較長，且轉(zhuǎn)速高，只能承受扭矩而不承受彎矩。應(yīng)該使傳動軸具有足夠的剛度和高臨界轉(zhuǎn)速，在強度計算中，由于所取的安全系數(shù)較大，從而使軸的尺寸過大，本文討論的傳動軸工藝設(shè)計方法，并根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范增添了些表面處理的方式比如表面發(fā)蘭。 關(guān)鍵詞：傳動軸，零件，剛度，強度，表面發(fā)蘭目錄摘要1概述11.1 問題的提出及研究意向11.2 本文研究的目的和研究內(nèi)容12零件的分析22.1零件的作用22.2零件的工藝分析22.3零件表面加工方法的選擇23加工方案的選擇34確定毛坯44.1確定毛坯種類44.2

3、確定鍛件加工余量及形狀45工藝規(guī)程設(shè)計55.1定位基準的選擇55.2制定工藝路線56參考文獻117心得體會128致謝11 概述1.1問題的提出問題:傳動軸主要用于汽車行業(yè)，就目前來看傳動軸存在的問題還是很多的，尤其是汽車方面。很多汽車生產(chǎn)商不得不把自己所產(chǎn)汽車召回，浪費了大量的人力物力，也給消費者帶來了諸多麻煩，給自己企業(yè)造成了負面影響。1.2 論文研究的目的和研究內(nèi)容 本文研究的目的是研究傳動軸的設(shè)計工藝，從而培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問題的獨立工作能力，拓寬和深化學(xué)生的知識。綜合運用機械設(shè)計課程及其他有關(guān)已修課程的理論和生產(chǎn)實際知識進行機械設(shè)計訓(xùn)練，主要內(nèi)容是傳動軸的如何選

4、擇材料，傳動軸的分析和加工方法的選擇，傳動軸的加工方案的選擇以及如何選擇毛坯。通過計算設(shè)計出加工傳動軸的加工時間，做到有計劃的利用時間去生產(chǎn)提高生產(chǎn)效率。增添了些表面處理防止傳動軸生銹和腐蝕。2 零件的分析 2.1 零件的作用 軸是組成機器零件的主要零件之一。一切做回轉(zhuǎn)運動的傳動零件（例如：齒輪，蝸輪等）都必須安裝在軸上才能進行運動及動力的傳遞。因此，軸的主要功用是支撐回轉(zhuǎn)零件和傳遞運動和動力。按照承受載荷的不同，軸可以分為轉(zhuǎn)軸，心軸，和傳動軸三類。工作中，既承受彎矩又承受扭矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸。這類軸在各種機器中最為常見。只承受彎矩而不承受扭矩的軸稱為心軸。心軸又分為轉(zhuǎn)動心軸和固定心軸兩種。只能承

5、受扭矩而不承受彎矩的軸叫傳動軸。2.2零件的工藝分析零件的材料為45鋼，45鋼廣泛用于機械制造，這種鋼的機械性能很好。但是這是一種中碳鋼，淬火性能并不好，45號鋼可以淬硬至hrc4246。所以如果需要表面硬度，又希望發(fā)揮45鋼優(yōu)越的機械性能，常將45鋼表面滲碳淬火，這樣就能得到需要的表面硬度。2.3零件表面加工方法的選擇 本零件的加工面有外圓，內(nèi)孔，端面，小孔等，材料為45鋼。根據(jù)參考手冊相關(guān)資料得下表： 外圓表面加工方案加工方案 經(jīng)濟加工精度等級（it） 表面粗糙度ra/m粗車11125012.5半精車8106.33.2精車671.60.8磨削670.80.4孔加工方案 加工方案經(jīng)濟加工精度

6、等級（it）表面粗糙度ra鉆111212.53 加工方案的選擇工序i 銑軸的兩端面，打中心孔工序ii 粗車外圓大小端各外徑工序iii 半精車，倒角工序 精車，切退刀槽工序 調(diào)質(zhì)工序 車螺紋工序 銑鍵槽工序 去毛刺工序 磨削本設(shè)計的加工方法如下：兩端面：公差等級it12，表面粗糙度ra12.5m,需進行銑削加工。由于m20要車削外螺紋，故軸要先粗車至20 公差等級it12，表面粗糙度為ra12.5m，需要進行粗加工。 20外圓表面：公差等級it7，表面粗糙度為ra1.6m，需進行半精車，精車或磨削加工。 25外圓表面：公差等級it7，表面粗糙度為ra12.5m，需進行半精車，精車或磨削加工。25

7、外圓表面：公差等級it6，表面粗糙度為ra1.6m，需要進行精加工或磨削加工。4 確定毛坯4.1 確定毛坯種類： 45鋼。切削加工性良好，無特殊加工問題，故加工中不需采取特殊工藝措施。刀具材料選擇范圍較大，高速鋼或yt類硬質(zhì)合金均能勝任4.2確定鍛件加工余量及形狀： 加工表面工序名稱加工余量工序尺寸尺寸公差表面粗糙度（m）m20粗車420ra12.5m粗車524ra12.5m毛坯2925精車0.525h7ra1.6m半精車0.925.5h9ra6.3m粗車3.526.4h12ra12.5m粗車4.129.9h12ra12.5m毛坯34m20粗車420ra12.5m粗車524ra12.5m毛坯2

8、95 工藝規(guī)程設(shè)計5.1定位基準的選擇 （1）粗基準的選擇：由于本傳動軸全部表面均需加工，而軸的中心線作為精基準，應(yīng)該選擇該傳動軸的一端面作為主要的定位粗基準。 （2）精基準的選擇：本零件是傳動軸，孔是其設(shè)計基準亦是其裝配基準和測量基準，為避免由于基準不重合而造成的誤差且考慮到要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，應(yīng)該選擇傳動軸的中心線以及粗加工后的端面為主要的定位精基準。5.2制定工藝路線根據(jù)零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下?？梢钥紤]采用萬能性機床配以專用工卡具，并且盡量使工序集中來提

9、高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)該考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。加工條件：加工材料采用45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后的鍛件。工序i 銑軸的兩端面，打中心孔機床：采用組合車床加專用夾具 刀具：yg6硬質(zhì)合金端銑刀粗銑m20的兩端面，以m20端面作為粗基準工序ii 粗車外圓大小端各外徑機床：ca6140臥式車床，轉(zhuǎn)速n=400r/min 刀具：查簡明手冊選用yt6硬質(zhì)合金外圓車刀，主偏角為90，后刀面最大磨損限度1.01.4,刀具壽命60min. 切削速度v c=dn/1000=3.14x47x400/1000=59.032m/min 進給量： f=0.05mm/r 進給速度：v f=fn=0.05x400

10、=20mm/min 加工工時：tm=l/ v f 端面加工 （以小端端面為基準） 毛坯29 段加工25 從29切削至26.7，背吃刀量a p=1.15mm;切削長度l= 40mm; 加工工時tm=l/ v f=2min加工20 從26.7切削至21.4，背吃刀量a p=2.65mm 切削長度l=36mm 加工工時 tm=l/ v f=1.8min加工20 從26.7切削至21.4，背吃刀量a p=2.65mm 切削長度l=70mm 加工工時 tm=l/ v f=3.5min大端加工（以大端端面為基準）毛坯34段加工30 從34切削至31.6，背吃刀量a p=1.2mm 切削長度l=240mm

11、加工工時 tm=l/ v f=12min加工25 從31.6切削至25，背吃刀量a p=3.8mm 切削長度l=135mm 加工工時 tm=l/ v f=6.75min第二道工序所需工時tm2=26.05min工序iii 鉆孔機床：z4006臺式鉆床 主軸轉(zhuǎn)速14505800r/min 鉆頭：根據(jù)切削手冊表2.1,2.5選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時鉆頭采用雙錐后磨橫刀，后角12，鉆頭直徑4mm 切削用量確定進給量：f=0.080.1mm/r 修正系數(shù)為0.75 修正后的進給量 f=(0.080.1)x0.75=0.060.075 mm/r按照強度小于800mpa 從切削手冊查得f=0.080.

12、1mm/r 選f=0.07 mm/r 取n=2000r/min 計算加工工時得tm=l/ n f=0.8928min 確定鉆頭磨損標準及壽命 刀具后刀面最大磨損限度，查簡明手冊為0.6mm,壽命為45min,工序iv 半精車，倒角加工25 從26.7切削至25.8，背吃刀量a p=0.45mm切削長度l=240mm 加工工時 tm=l/ v f=0.52min加工20 從21.4切削至20.5，背吃刀量a p=0.45mm切削長度l=36mm加工工時 tm=l/ v f=1.8min加工20 從21.4切削至20.5，背吃刀量a p=0.45mm切削長度l=70mm加工工時 tm=l/ v =

13、3.5min車倒角 車刀 選用k r=45的直頭通切車刀車45倒角第四道工序所需工時tm4=5.82min工序v 精車，切退刀槽加工25 從25.8切削至25.3，背吃刀量a p=0.25mm切削長度l=135mm加工工時 tm=l/ v f=6.75min加工20 從20.5切削至20.3，背吃刀量a p=0.25mm切削長度l=36mm加工工時 tm=l/ v f=1.8min加工20 從20.5切削至20.3，背吃刀量a p=0.25mm切削長度l=70mm 加工工時 tm=l/ v f=3.5min切退刀槽 取a=1.5和a=2的切槽刀 進給量f為手動,查得v=0.17m/s n=0.

14、5第五道工序所需工時tm5=12.05min工序vi 調(diào)質(zhì)淬火加回火叫調(diào)質(zhì)處理，淬火時將工件加熱到臨界溫度以上，然后通過介質(zhì)迅速冷卻，回火時根據(jù)工件要求的硬度不同將工件加熱到臨界溫度以下某個溫度進行回火。調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合機械性能，廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。但表面硬度較低，不耐磨?？捎谜{(diào)質(zhì)表面淬火提高零件表面硬度。滲碳處理一般用于表面耐磨、芯部耐沖擊的重載零件，其耐磨性比調(diào)質(zhì)表面淬火高。經(jīng)熱處理后，表面可以獲得很高的硬度，芯部硬度低，耐沖擊。所以調(diào)質(zhì)處理是不可或缺的一道重要工序。工序vii 車螺紋 機床：ca6140 螺距p=

15、1 mm f=p=1 mm l1=23p l2=25p =25mm 計算工時 車m20 得tm1=(l+l1+l2)/ n f=0.125min 車m20 得tm2=(l+l1+l2)/ n f=0.235min第七道工序所需工時tm7=0.36min工序viii 銑鍵槽機床:立式銑床x53t 轉(zhuǎn)速n=18r/min縱向進給量為f1=10 mm/min 橫向進給量為f2=10 mm/minh=4mm, l=6mm計算工時得tm縱= h/f1n=0.022min tm橫= l/f2n=0.033min tm1=0.055min h=4mm, l=42mm計算工時得tm縱= h/f1n=0.022

16、 min tm橫= l/f2n=0.233 min tm2=0.255min第九道工序所需工時tm9=0.31min工序ix 去毛刺毛刺是沖裁后沖件斷面邊緣鋒利的凸起。經(jīng)過去毛刺處理后會使零件表面的精度大大提高。所以去毛刺是不可或缺的一道重要工序.工序x 磨削 機床:萬能外圓磨床m131w 工作臺移動速度v=100mm/min 加工25 從25.3切削至25，背吃刀量a p=0.15mm切削長度l=135mm加工工時 tm=l/ v f=1.35min加工20 從20.3切削至20，背吃刀量a p=0.15mm切削長度l=36mm加工工時 tm=l/ v f=0.36min加工20 從20.3

17、切削至20，背吃刀量a p=0.15mm切削長度l=70mm加工工時 tm=l/ v f=0.7min第十一道工序所需工時tm11=2.41min綜上所述,本設(shè)計所需總基本工時tm總=47.8928min6參考文獻吳宗澤，羅圣國 主編 機械設(shè)計課程設(shè)計手冊 高等教育出版社， 2006李益民 主編 機械制造工藝簡明手冊 機械工業(yè)出版社, 1993.4黃健求 主編 機械制造技術(shù)基礎(chǔ) 機械工業(yè)出版社, 2005.11張春梅，劉靜香 主編 工程力學(xué) 北京理工大學(xué)出版社，2008鄧文英 主編 金屬工藝學(xué) 高等教育出版社， 2000艾興,肖詩綱 主編 切削用量簡明手3版 機械工業(yè)出版社, 1997.87心

18、得體會在大學(xué)期間經(jīng)過三年的努力和學(xué)習(xí)，對于機電一些問題已初具雛形。作為一名即將畢業(yè)的學(xué)生，我覺得能做這樣的課程設(shè)計是十分有意義。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎(chǔ)課的理論面，如何去面對現(xiàn)實中的各種機械設(shè)計？如何把我們所學(xué)到的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識用到實踐中去呢？我想做類似的大作業(yè)就為我們提供了良好的實踐平臺。在做本次課程設(shè)計的過程中，我感觸最深的當(dāng)屬查閱了很多次設(shè)計書和指導(dǎo)書。為了讓自己的設(shè)計更加完善，更加符合工程標準，一次次翻閱機械設(shè)計書是十分必要的，同時也是對討論和共同學(xué)習(xí)有了進一步的認識。我們作為小工程師，一切都要有據(jù)可依.有理可尋，不切實際的構(gòu)想永遠只能是構(gòu)想，永遠無法升級為設(shè)計。 另外，課堂上也有部分知識不太清楚，于是我又不得不邊學(xué)邊用，時刻鞏固所學(xué)知識，這也是我作本次課程設(shè)計的第二大收獲。這次畢業(yè)設(shè)計也許是我大學(xué)生涯交上的最后一個作業(yè)了。想籍次機會感謝三年以來給我?guī)椭?/p>