傳動軸的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)

優(yōu)秀設(shè)計(jì)傳動軸的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)題目： 傳動軸的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 完成期限：從—年—月—日起到 年—月—日課程設(shè)計(jì)的意義：課程設(shè)計(jì)作為學(xué)生專業(yè)課程學(xué)習(xí)的重要組成部分，是對課程理論學(xué)習(xí)的綜合運(yùn)用，通過課程設(shè)計(jì)可以使學(xué)生系統(tǒng)的將所學(xué)的專業(yè)知識進(jìn)行回顧和總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上針對設(shè)計(jì)題目進(jìn)行具體分析和應(yīng)用。達(dá)到理論學(xué)習(xí)與教學(xué)實(shí)踐相結(jié)合，更好的保證學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。設(shè)計(jì)的主要任務(wù)：、完成課程設(shè)計(jì)說明書一份（6000字左右）。、完成零件毛坯圖一張（A2或A3）。、完成零件圖一張（A3）。、完成零件加工工序圖（包括所有機(jī)加工序）。、完成典型工序工序卡的填寫（2張）。設(shè)計(jì)要求:零件生產(chǎn)批量10000件選用設(shè)備類型C620-1臥式車床、聯(lián)合機(jī)床XZ22.4型號選用工具直尺、游標(biāo)卡尺、千分尺第1章 設(shè)計(jì)說明第2章 零件分析第3章 工藝分析第4章 制定工藝路線第5章 機(jī)械加工余量的確定確定切削用量加工的幾點(diǎn)說明8早第總結(jié)8早第參考文獻(xiàn)設(shè)計(jì)說明本次課程設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課之后進(jìn)行的。這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。由于能力所限設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。1.2.1零件的分析生產(chǎn)類型本題目所要加工的為一階梯軸，要求批，量為10000件，可確定其生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。零件分析題目所給定的零件是一主要支撐傳動件和傳遞扭矩的階梯軸，軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑，一般由圓柱面、圓錐面、螺紋、花鍵、溝槽等?？紤]到加工工藝，在車外圓時在兩端車刀無法順利退出所以零件在兩端應(yīng)加退刀槽，詳見零件圖。零件的工藝分析階梯軸零件圖樣的視圖正確、完整、尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。本零件各表面的加工并不困難，但零件左邊的鍵槽與其左端面距離只有3mm有點(diǎn)小加工時估要精確的保證上述要求則比較困難。分析該零件是作傳動齒輪轉(zhuǎn)矩所用，故可以將其鍵槽長度做的稍微小一點(diǎn)，也保證了階梯軸的強(qiáng)度。又零件圖中的直線度精度要求較高，加工時比較困難，即定位基準(zhǔn)要保證。1.2.2工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)1.2.2.1確定毛坯的制造形式該階梯軸均勻分布三個鍵槽，要求有一定的強(qiáng)度，該零件材料為45鋼，輪廓尺寸不大，形狀亦不復(fù)雜，又屬于大批量生產(chǎn)，考慮到軸在傳遞力矩中經(jīng)常承受交變載荷及沖突性載荷，因此應(yīng)選用鍛件，以是金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。由于零件年產(chǎn)10000件，已達(dá)到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故采用模鍛成型。這對提高生產(chǎn)率、保證加工質(zhì)量也是有利的。毛坯尺寸通過確定加工余量后決定。1.222 基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)的選擇。粗加工時，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡頂法，尾座頂尖采用彈性頂尖，可以使工件在軸向自由伸長。但是，由于頂尖彈性的限制，軸向伸長量也受到限制，因而頂緊力不是很大。在高速、大用量切削時，有使工件脫離頂尖的危險。采用卡拉法可避免這種現(xiàn)象的產(chǎn)生。精車時，采用雙頂尖法（此時尾座應(yīng)采用彈性頂尖）有利于提高精度，其關(guān)鍵是提高中心孔精度。制訂工藝路線由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，估采用萬能機(jī)床配以專用工具夾，并盡量使工序集中提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)降低生產(chǎn)成本。⑴工藝路線方案一：工序1:下料。L=1008mm，D=45mm的圓柱棒料。工序2:鍛造。其毛坯尺寸詳見機(jī)械工序卡片。工序3:退火，因原料為45鋼，故選用退火處理以消除內(nèi)應(yīng)力。工序4:粗銑端面L=1008，精銑端面L=1000鉆中心孔。工序5:粗車、精車外圓①24X45、①28X45、①30X40、①35X63、①42X12、①35X657、①30X30、①28X45、①24X58。工序6:畫線、銑鍵槽45h8、53h10、50h8。工序7:調(diào)質(zhì)處理。提高其機(jī)械性能。HBS220?250工序8:鉆螺紋M6深8。工序9:去毛刺，工序10:磨外圓使其達(dá)到零件圖對粗糙度的要求。工序11:終檢。⑵工藝路線方案二：工序1:下料。L=1008mm，D=45mm的圓柱棒料。工序2:鍛造。其毛坯尺寸詳見機(jī)械工序卡片。工序3:退火，因原料為45鋼，故選用退火處理以消除內(nèi)應(yīng)力。工序4:粗車外圓①24X45、①28X45、①30X40、①35X63、①42X12、①35X657、①30X30、①28X45、①24X58。工序5:車端面，鉆中心孔。工序6:精車外圓①24X45、①28X45、①30X40、①35X63、①42X12、①35X657、①30X30、①28X45、①24X58。倒角1X45°工序7:攻螺紋M6深8工序8:調(diào)質(zhì)處理。提高其機(jī)械性能。HBS220?250工序9:去毛刺，工序10:磨外圓使其達(dá)到零件圖對粗糙度的要求。工序11:畫線、銑鍵槽45h8、53h10、50h8。工序12:終檢。(3)工藝方案的比較與分析上述兩個工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一是先加工端面然后已此為基面加工外圓；而方案二先以外圓為粗基準(zhǔn)加工中心孔，然后以中心孔為精基準(zhǔn)精加工外表面，經(jīng)過比較可以看出方案二更能保證其精度。但是方案二的鍵槽加工按照先粗后精原則盡可能向前按排，應(yīng)該按排在精磨加工之前，最終所得的具體的工藝過程如下：工序1:下料。L=1008mm，D=45mm的圓柱棒料。工序2:鍛造。其毛坯尺寸詳見機(jī)械工序卡片。工序3:退火，因原料為45鋼，故選用退火處理以消除內(nèi)應(yīng)力。工序4: 銑端面，鉆中心孔工序5:粗車、精車外圓①24X45、①28X45、①30X40、①35X63、①42X12、①35X657、①30X30、①28X45、①24X58。倒角1X45°工序6:攻螺紋M6深8工序7:畫線、銑鍵槽45h8、53h10、50h8。工序8:調(diào)質(zhì)處理。提高其機(jī)械性能。HBS220?250工序9:去毛刺，工序10:磨外圓使其達(dá)到零件圖對粗糙度的要求。工序11:終檢。以上加工方案比較合理，下面對其各個工序加工所用的夾具及加工工具詳細(xì)列為如下：下料f鍛造f退火f銑端面f鉆中心孔f粗車外圓f精車外圓f倒角-攻螺紋-畫線一銑鍵槽一磨外圓一去毛刺一終檢。工序1: 銑端面，鉆中心孔。選用銑端面鉆中心孔聯(lián)合機(jī)床XZ22.4工序2:粗車①24、①28、①30、①35、①42。選用C620-1臥式車床和專用夾具工序3:精車外圓①24、①28、①30、①35、①42 ,倒角1X45°。選用C620-1臥式車床和專用夾具工序4:攻螺紋M6深8mm選用絲錐工序5:畫線、銑鍵槽。選用立式銑床X51型號工序6:磨外圓。工序7:磨床選用萬能外圓磨床M131W型號和專用夾具。工序8:去毛刺。鉗工臺工序9:終檢以上工藝過程祥見機(jī)械加工工藝過程卡片和機(jī)械加工工序卡片。機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定該零件材料為45鋼，硬度HBS為220?250HBS,毛坯重量約為6.7kg,生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分析確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：外圓表面(①24、①28、①30、①35、①42)查表《工藝手冊》表14其中鍛件質(zhì)量為6.7kg，鍛件復(fù)雜形狀系數(shù)為S1,鍛件系數(shù)取M1,①24、①28、①30外圓輪廓尺寸在0?30mm范圍內(nèi)，估直徑偏差為；.；①35、①42外圓輪廓尺寸在30?80mm范圍內(nèi)，估直徑偏差為直徑方向余量查《工藝手冊》2.2-25取單邊余量1.25mm所以外圓將變?yōu)棰?6.5、①30.5、①32.5、①37.5、①44.5外圓表面沿軸線長度方向的加工余量級公差(①24的兩端面)。查表《工藝手冊》2.2-14 ，其中鍛件質(zhì)量為6.7kg，鍛件復(fù)雜形狀系數(shù)為S1,鍛件系數(shù)取M1,鍛件輪廓尺寸(長度方向)在800?1250mm范圍內(nèi)，估長度偏差為 長度方向余量《工藝手冊》2.2-25 ，其余量值規(guī)定為2.73?4.0mm現(xiàn)取為3.2mm外圓表面查表2.2-25直徑方向2.0?2.5mm取2.5mm水平方向2.7?4.0mm取3.2mm確定切削用量及基本工時工序1:銑端面、鉆中心孔(1)加工條件

工件材料：45鋼正火，二b=0.60GPa,模鍛。加工要求：銑端面①24mm長度方向尺寸達(dá)到1000j鉆中心孔，表面粗糙度值Ra=6.35；兩端面鉆中心孔機(jī)床： 銑端面鉆中心孔聯(lián)合機(jī)床XZ22.4型號刀具：工件材料YT15,刀桿尺寸為16mmx25mm.kv=75°.Y。=15°.a。=12°(2)計(jì)算切削用量a粗銑①24mm的兩端面：確定端面最大加工余量，查表《工藝手冊》2.2-25 ,可查得毛坯長度方向的加工余量為3.2mm。實(shí)際端面最大加工余量為1.6mm,以外圓為粗基準(zhǔn)，同時銑兩端面，保證工件長度尺寸為fz=0.08mm/齒(參考《切削手冊》表3.3)切削速度：參考有關(guān)手冊，確定v=0.45m/s ，即27m/min。利用高速鋼鑲齒三面刃銑刀，dw=225mm,齒數(shù)z=20。10°°V 1000X27?亠z,. 、ns=二dw=甫=38(r/min).現(xiàn)采用XZ22.4銑端面鉆中心孔機(jī)床，根據(jù)機(jī)床使用說明書(見《工藝手冊》表42-39)。取nw=37.5r/min ，估實(shí)際切削速度為v=《切削手冊》dwNw 二22537.5表1.27 1000 =劇=26.5 (m/min).當(dāng)Nw=37.5(r/min)時，工件臺的每分鐘進(jìn)給量fm:fm=fzzNw=0.08x20x37.5=60 (mm/min).查機(jī)床說明書，剛好有、 25fm=60(mm/min),估直接用該值機(jī)動工時tm=60 =0.42(min).b粗車①26.5mm左端外圓，同時應(yīng)校驗(yàn)機(jī)床功率及機(jī)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度切削速度：單邊余量z=1.0mm，可一次切除。進(jìn)給量：根據(jù)《切削手冊》表1.4，選用f=0.5mm/r.計(jì)算切削速度：見《切削手冊》表1.27 ， CV=242，XV=0.35,yv=0.35,m=0.2 。修正系數(shù) kv見《切削手冊》表1.28,kmv=1.44,ksv=1.04,Kkrv=0.81,kbv=0.97 。所以cvkv 242".44".04漢0.8仔0.97 ,-、乂 yv^x；= =123(m/min)fyTap600.2^10.15^0.5^0.351000vc1000123f確疋王軸轉(zhuǎn)速ns= -= =603(m/min)65兀 65兀按機(jī)床選取n=600r/min按機(jī)床選取n=600r/min所以實(shí)際切削速度二二dnV==2&545 =0.15min0.5二=38.6(m/min)

45 =0.15min0.5檢驗(yàn)機(jī)床功率:主切削力Fc按《切削手冊》表1.29所示公式計(jì)算Fc=cFcapXfcyFckFc式中：cFc=2795，xFc=1.0，yFc=0.75，nFc=-0.15■.bkMp=650bnf=6000.75=0.94 ;650Kkr=0.89所以Fc=2795X10X0.5X0.75X122-0.15X0.94X0.89=675(N)。切削工時t=切削工時t=也nf45;式中：l2=45切削時消耗功率Pc為pc=旦=1012.5122=2.06(kw)6"04 6S04由《切削手冊》表1.30中C602-1機(jī)床說明書可知，C602-1主電動機(jī)功率為7kw,當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為600r/min 時，主軸傳遞的最大功率為5.5kw,所以機(jī)床功率足夠，可以正常加工。車①30.5mm外圓柱面：ap=1mm,f=0.5mm/r切削速度vc《切削手冊》表1.6,Ra=3.2切削速度vcv式中：Cv=242c fyvTm式中：Cv=242m=0.2,T=60,T=60,Xv=0.15,Km=1.44,Kk=0.81vc=242X4M4ObW2(m/min)vc=10.150.50.35n=1000v■n=1000v■:d1000182=1900(r/min)■: 30.5按機(jī)床說明書取則此時切削工時n=1900r/minV=145m/min按機(jī)床說明書取則此時切削工時n=1900r/minV=145m/mint=旦nf45=0.047min19000.5式中：l2=45(t=旦nf45=0.047min19000.5式中：l2=45(4)車①1.6,Ra=3.2卩m,32.5mm外圓柱面:即=1mm,f=0.5mm/r 《切削手冊》表切削速度vcVc5kv

yvtmaXv式中：cv=242,m=0.2,T=60,T=60,Xv=0.15,Km=1.44,Kk=0.81則2421.441.040.81vc=32.510.150.50.35=180 2421.441.040.81vc=32.510.150.50.35=180 (m/min)n=蹩=1000俶二化彳阿門）二d二32.5按機(jī)床說明書取 n=1650r/min則此時 V=145m/min切削工時t=J2nf=0.055mint=J2nf=0.055min16500.5式中：I2=40(5)車①(5)車①37.5mm外圓柱面：即=1mm,f=0.5mm/r《切削手冊》1.6,Ra=3.2卩m,切削速度v切削速度vc%=fyvTma；v式中：cv=242m=0.2,T=60,T=60,Xv=0.15,Km=1.44,Kk=0.81vc=式中：cv=242m=0.2,T=60,T=60,Xv=0.15,Km=1.44,Kk=0.81vc=242「44M4Ob=仃5(m/min)10.150.50.35n=1000v 1000182 1000182=1485(r/min)二37.5二37.5按機(jī)床說明書取切削工時n=1370r/min ,n=1000v 1000182 1000182=1485(r/min)二37.5二37.5按機(jī)床說明書取切削工時n=1370r/min ,則此時V=145m/mint=l2

nf63 =0.09min16500.5式中：l2=63(6)車①44.5mm外圓柱面：即=1mm,f=0.5mm/r 《切削手冊》1.6,Ra=3.2 (1m,切削速度v切削速度vc_ cK%_fyvTmapv式中：Cv=242，m=0.2,T=60,T=60,Xv=0.15,K式中：Cv=242，c=242「44仙O.81 =153(m/min)10.150.50.35n=1000v=1000^182■d■- n=1000v=1000^182■d■- 44.5=1095(r/min)按機(jī)床說明書取n=1050r/min切削工時，則此時V=145m/mint=亙=匚nf1370漢0.5=0.023min式中：I2=127)車①37.5mm夕卜圓柱面：ap=1mm,f=0.5mm/r《切削手冊》表1.6,Ra=3.2切削速度vcVc切削速度vcVcfyvTmaxvp=175式中：Cv=242,m=0.2,T=60,T=60,Xv=0.15,Km=1.44,Kk=0.81。則Vc=242X1.44X1.04X0.81/37.50.2X10.15X0.5X0.35=175(m/min)n=1000v 1000175=1485(r/min)n=1000v 1000175=1485(r/min)按機(jī)床說明書取n=1370r/min ,則此時V=145m/min切削工時t=l2

nft=l2

nf=0.96min13700.5式中：l2=657工序4攻螺紋由于螺紋孔較小，深度也較小，故選用絲錐。工序5銑鍵槽(1)刀具的選擇 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》第三章P66選用鍵槽銑刀(2)銑削時間的確定查表《工藝手冊》6.2-7知T=hl(2)銑削時間的確定查表《工藝手冊》6.2-7知T=hl1+Mcl-dfMzl1=1.5h 鍵槽深度，h仁h3=4mm,h2=5mm;f mc 工作臺的垂直進(jìn)給量，查表《工藝手冊》35取200mm/min;d 銑刀直徑，取d=5mm;fMz 工作臺的水平進(jìn)給量，查表《工藝手冊》35取400mm/min;l 鍵槽長度，分別為45mm,56mm,50mm;51.551.5|56-5)|(200 4004+15 50_5+5^^)=0.670.675200 400T=「+T2+T3=(4口+^^)+(200 400in;工序6磨外圓粗糙度達(dá)到零件圖的要求，最終尺寸①240.01、①28、①300.008、①350.002、①42、①35、①300.021、①28、①240.012。砂輪的選擇。見《工藝手冊》第三章2.2選擇結(jié)果為：SA60KV5P350X2050X203

其含義：砂輪磨料為單晶剛玉，粒度為60號，硬度為中軟一級，陶瓷結(jié)合劑，6號組織，平型砂輪，其尺寸為350X50X203（DXBXd）切削用量的選擇。砂輪轉(zhuǎn)速n速=1990（r/min） ，v砂=36.45m/s。軸向進(jìn)給量fa=0.5B=25mm（ 雙行程）工作速度 Vw=5m/min徑向進(jìn)給量 fr=0.015mm（ 雙行程）切削工時。當(dāng)加工一個表面時壬=kfrtk|Zb—— 單面加工余量，zb=0.2mm;A-----切入次數(shù)，A=12;fr—— 工作臺往返一次砂輪的進(jìn)給量0.05mm;T-----光磨時間t=0.15+0.15+0.12+0.28+0.08+0.57 X4+0.09+0.15+0.16=3.22min?——光磨時間的修正系數(shù)直徑余量取0.4mm,查表《工藝手冊》6.2-12 k!=0.89K——修磨系數(shù)圓柱體帶一個圓角所以k=1.30.2漢0.2漢120.053.220.891.3=66.13min該細(xì)長軸加工過程的幾點(diǎn)說明：由于細(xì)長軸剛性很差，在加工中極易變形，對加工精度和加工質(zhì)量影響很大。為此，生產(chǎn)中常采用下列措施予以解決。（一） 改進(jìn)工件的裝夾方法粗加工時，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡頂法，尾座頂尖采用彈性頂尖，可以使工件在軸向自由伸長。但是，由于頂尖彈性的限制，軸向伸長量也受到限制，因而頂緊力不是很大。在高速、大用量切削時，有使工件脫離頂尖的危險。采用卡拉法可避免這種現(xiàn)象的產(chǎn)生。精車時，采用雙頂尖法（此時尾座應(yīng)采用彈性頂尖）有利于提高精度，其關(guān)鍵是提高中心孔精度。（二） 采用跟刀架跟刀架是車削細(xì)長軸極其重要的附件。采用跟刀架能抵消加工時徑向切削分力的影響，從而減少切削振動和工件變形，必須注意仔細(xì)調(diào)整，使跟刀架的中心與機(jī)床頂尖中心保持一致。但跟到架跟刀尖支撐處距離太大，就會導(dǎo)致圓柱度誤差，故應(yīng)縮短其距離（一般為2mm），以保證車床上加工外圓和孔圓柱度超差。（三） 采用反向進(jìn)給車削細(xì)長軸時，常使車刀向尾座方向作進(jìn)給運(yùn)動（此時應(yīng)安裝卡拉工具），這樣刀具施加于工件上的進(jìn)給力方向朝向尾座，因而有使工件產(chǎn)生軸向伸長的趨勢，而卡拉工具大大減少了由于工件伸長造成的彎曲變形。為防止工件振動，減少變形，車削細(xì)長軸采用反向（自左向右）進(jìn)給，使工件內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力。此外宜采用彈性尾頂尖，以防止工件熱變形而導(dǎo)致工件彎曲，在工件和卡盤卡爪間墊入開口鋼絲圈，以防止工件變形，并且采用75。主偏角的車刀，可以減少徑向切削分力，防止工件變形。（四） 采用車削細(xì)長軸的車刀車削細(xì)長軸的車刀一般前角和主偏角較大，以使切削輕快，減小徑向振動和彎曲變形。粗加工用車刀在前刀面上開有斷屑槽，使斷屑容易。精車用刀常有一定的負(fù)刃傾角，使切屑流向待加工面。（五） 車削階梯軸時要提高生產(chǎn)率，在加工過程中不宜采用工作行程等于空行程的走刀方式。（六） 車削細(xì)長軸粗車刀主偏角不宜太小為了防止細(xì)長軸粗車時的彎曲變形和振動，采用較大主偏角（75°）使徑向力Fy較小，軸向力Fx較大，在反向切削中使工件受到較大的拉力，前角磨出大的前角（r。=15°-20°）小的后角（a。=3°）既減小切削力有加強(qiáng)刃口強(qiáng)度。（七）采用了二中心孔為定位基準(zhǔn)，符合前述的基準(zhǔn)重合及基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。（八）由于該零件在加工過程中在①42之間車刀無法順利退出，故在粗精車之間在①42兩端