傳動軸軸的加工工藝規(guī)程的設(shè)計

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1、 承 德 石 油 高 等 專 科 學(xué) 校 機 械 工 程 系 機 械 加 工 工 藝 規(guī) 程 編 制 工 程 實 踐 報 告 姓 名： 高武梁 專業(yè)班級： 機械制造與自動化1005 學(xué) 號： 35 機械工程系 2012年5月10日 緒 論 所謂機械加工工藝規(guī)程，是指規(guī)定產(chǎn)品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機械加工工藝規(guī)程來體現(xiàn)。因此，機械加工工藝

2、規(guī)程的設(shè)計是一項十分重要而又非常嚴肅的工作。 制訂機械加工工藝規(guī)程的原則是：在一定的生產(chǎn)條件下，在保證質(zhì)量和生產(chǎn)進度的前提下，能獲得最好的經(jīng)濟效益。制訂工藝規(guī)程時，應(yīng)注意以下三方面的問題： 1、技術(shù)上的先進性 2、經(jīng)濟上的合理性3、有良的勞動條件，避免環(huán)境污染 本機械加工工藝規(guī)程的編制通過傳動軸零件圖的分析，確定了該零件的毛坯材料及尺寸規(guī)格；通過對零件的加工工藝分析，確定了該零件的加工工藝路線，編寫了詳細的機械加工工藝文件：工藝過程卡片和工序卡片。 關(guān)鍵字：傳動軸、零件、剛度、強度、表面法蘭 ABSTRACT The so-called mecha

3、nical processing procedure, it is to point to provisions products or components 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

4、. 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 pro

5、cess, 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

6、components 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 目

7、錄 一、傳動軸的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定......................4 1.1確定傳動軸的生產(chǎn)類型.....................................4 1.2零件圖樣分析.............................................5 1.3精度分析.................................................5 1.4傳動軸的工藝性分析.......................................5 二、傳動軸毛坯、定位粗精基準及裝夾的選擇...........

8、......7 2.1選擇毛胚.................................................7 2.2定位粗精基準及裝夾的選擇.................................7 2.3裝夾的選擇...............................................7 2.4改進工件的裝夾方式.......................................8 三、擬定傳動軸的加工原則及工藝路線........................10 3.1加工原則.................

9、................................10 3.2工藝路線.................................................10 四、 機床設(shè)備及工藝裝備的選用..............................14 4.1機械設(shè)備的選用...........................................14 4.2工藝裝備的選用...........................................14 五、加工余量、工序尺寸和公差的確定........................

10、16 5.1端面加工余量.............................................16 5.2切削加工的切削用量的選擇.................................17 5.3粗加工加工余量及偏差的選擇...............................17 5.4半精加工加工余量及偏差的選擇.............................18 5.5高速鋼立銑刀銑鍵槽的用量.................................19 六、收獲與體會..........................

11、......................20 七、參考文獻...................................................21 附錄............................................................21 一、傳動軸的生產(chǎn)類型及工藝分析的確定 1.1生產(chǎn)類型 依題目知：圖1給定零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為年產(chǎn)10000件，查表1可得，傳動軸屬輕型零件，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。 圖1 表1生產(chǎn)類型 生產(chǎn)類型 零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)/（臺/年或件/年） 輕型機械 中型機械 重型機械 單件生產(chǎn)

12、 ≤100 ≤20 ≤5 小批生產(chǎn) 100～500 20～200 5～100 中批生產(chǎn) 500～5000 200～500 100～300 大批生產(chǎn) 5000～50000 500～5000 300～1000 大量生產(chǎn) >500000 >5000 >1000 1.2零件圖樣分析 該零件是XWD7.5-1/39-B3_01減速器中的傳動軸（如圖1所示）。從左端依次為： mm的外圓其外圓的公差為0.02mm，表面粗糙度為Ra=0.8； mm的外圓，表面粗糙度為Ra=3.2； mm的外圓公差值為0.025mm，表面粗糙度為Ra0.8；鍵槽的寬度為 mm，公差值為0

13、.036，深度為5； mm的外圓公差值為0.02mm，表面粗糙度為Ra=0.8；傳動軸與機構(gòu)中的其他零件通過間隙配合相結(jié)合，具有傳遞力矩，轉(zhuǎn)矩和扭矩等作用。該零件為臺階類零件，形狀對稱，尺寸精度，形位精度要求均較高。 Φ20， Φ35 ， Φ25 為主要配合面，精度均要求較高，需通過磨削得到。 1.3精度分析 表2 精度分析 表面 尺寸 形狀公差 位置公差 粗糙度 IT等級 Φ20外圓 Φ200.1 未注 未注 Ra0.8 IT7 Φ32外圓 Φ32 未注 未注 Ra12.5 IT12 Φ38外圓 Φ38 未注 未注 Ra12.5 IT12

14、 Φ35外圓 Φ35 未注 未注 Ra0.8 IT7 Φ25外圓 Φ250.01 未注 未注 Ra0.8 IT7 鍵槽 寬10 未注 未注 側(cè)面Ra3.2 底面Ra6.3 IT7 退刀槽 41 未注 未注 Ra12.5 IT12 總長 150 1.4工藝性分析 分析零件圖1和表1表2可知，傳動軸兩端面和各階梯軸端面均要求切削加工，并在軸向方向上均高于相鄰表面，這樣既減少了加工面積，又提高了接觸剛度；為了加工階梯軸，需在加工前切出退刀槽，以方便在加工外圓表面時退刀，避免刮傷加工好的端面；在加工各重要外圓表面時，可以兩端定位，通過粗車、半精車

15、、粗磨、精磨來達到技術(shù)要求，加工起來比較方便；鍵槽加工也可以在車床上用銑刀銑出來，螺紋也可以方便的車出來?？傮w上，主要工作表面雖然加工精度和表面粗糙度要求相對較高，但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟的方法保質(zhì)保量地加工出來。由此可見，該零件的工藝性較好。 二、傳動軸毛坯、定位粗精基準及夾具的選擇 2.1選擇毛胚 大批量生產(chǎn)中應(yīng)采用精度和出產(chǎn)率都較高的毛坯制造方法。鑄件采用金屬模機器造型和精密鍛造優(yōu)質(zhì)毛坯，鍛件用模鍛鑄造毛坯。由于該傳動軸在工作過程中要承受交變負荷和沖擊，為增強其強度和沖擊韌度，獲得纖維組織，故傳動軸材料選擇為45鋼，屬于強度和塑性較好材料。 2.2定位粗精基準的選

16、擇 粗基準的選擇：有非加工表面，應(yīng)選非加工表面作為粗基準。對所有表面都需加工的鑄件軸，根據(jù)加工余量最小表面找正。且選擇平整光滑表面，讓開澆口處。選牢固可靠表面為粗基準，同時，粗基準不可重復(fù)使用。 精基準的選擇：要符合基準重合原則，盡可能選設(shè)計基準或裝配基準作為定位基準。符合基準統(tǒng)一原則。盡可能在多數(shù)工序中用同一個定位基準。盡可能使定位基準與測量基準重合。選擇精度高、安裝穩(wěn)定可靠表面為精基準。 2.3夾具的選擇 夾具的選擇:中心孔加工采用三爪自定心卡盤裝夾圓鋼的毛坯外圓，車端面、鉆中心孔。但必須注意，一般不能用毛坯的外圓裝夾兩次鉆兩端 中心孔，而應(yīng)該以毛坯外圓作粗基準，先加工一個端面，鉆

17、中心孔，車出一端外圓；然后以已車過的外圓作基準，用三爪自定心卡盤裝夾，車另一端面，鉆中心孔。如此加工中心孔，才能保證兩中心孔同軸。 2.4改進工件的裝夾方法 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。 1采用跟刀架 跟刀架是車削細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

18、響，從而減少切削振動和工件變形，但必須注意仔細調(diào)整，使跟刀架的中心與機床頂尖中心保持一致。 2采用反向進給 車削細長軸時，常使車刀向尾座方向作進給運動，這樣刀具施加于工件上的進給力方向朝向尾座，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。 3采用車削細長軸的車刀 車削細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刃傾角，使切屑流向待加工面。三、擬定傳動軸的加工原則及工藝路線 3.1加工原則 1先粗后精 粗加工階段：粗車Φ20 Φ32 Φ38 Φ35

19、Φ25的外圓表面 辦精加工階段：精車Φ20 Φ35 Φ25 的外圓表面銑鍵槽，切退刀槽倒角 精加工階段：磨削Φ20 Φ35 Φ25 的外圓表面 2先基準后其他 先加工中心孔再加工其他表面打中心孔，必須先加工端面，即當當將車端面鉆中心孔應(yīng)當?shù)谝坏拦ば? 3先主后次 主要表面：Φ200.01 Φ35 0 -0.025 Φ250.01的外圓表面 次要表面：Φ32 Φ38 的外圓面鍵槽、退刀槽、倒角等為次要加工表面，應(yīng)在保證主要表面精度的前提下，根據(jù)具體情況來安排工序。 3.2工藝路線 根據(jù)傳動軸零件上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法如下：

20、Φ20， Φ35 ， Φ25 的外圓表面的粗糙度為Ra0.8，精度均要求較高，需通過粗車-半精車-磨削得到。 傳動軸兩端面、軸肩左端面和軸肩右端面采用粗車的加工方法；鍵槽側(cè)面采用粗銑-半精銑的加工方法。 1工序安排 a備料 b車右端面，鉆中心孔，調(diào)頭夾外圓車左端面，鉆中心孔 c粗車Φ38、Φ35、Φ25外圓表面，調(diào)頭精車Φ20、Φ32外圓 d調(diào)質(zhì)熱處理改變材料切削性能 e精車Φ35、Φ250.01外圓表面，切退刀槽、倒角，調(diào)頭切退刀槽、倒角。精車Φ20 0.01外圓表面 f磨削Φ35 Φ25 外圓表面，調(diào)頭磨削Φ200.01外圓表面 g去毛刺 h終檢 i入庫

21、 2工序流程 工序1、夾棒材的一端、切棒材保證長度160 工序2、工步①夾左端面車右端面，打中心孔 工步②調(diào)夾右車左端面，打中心孔 工序3、安裝1工步①車Φ38外圓表面至一定長度 工步②粗車Φ35外圓至一定長度 工步③出車Φ25外圓至一定長度 安裝2工步①粗車Φ38外圓表面至要求 工步②粗車Φ32外圓表面至要求 工步③粗車Φ25外圓表面至要求 工序4、安裝1 工步①切左側(cè)各段倒角，切退刀槽 工步②精車Φ35的外圓表面 工步③精車Φ25外圓表面 安裝2 工步①切左側(cè)各段倒角，切退刀

22、槽 工步②精車Φ20的表面 工序5、用V型虎鉗夾緊工件銑槽、磨削 工序6、安裝1 工步①磨Φ35的外圓表面 工步②磨Φ25的外圓表面 安裝2 工步①磨Φ20 的外圓表面 Φ35的外圓表面 表3 Φ35的外圓表面表面尺寸 加工方法 加工余量 基本尺寸 尺寸公差 標注 磨削 0.3 Φ35 —0.025 Φ35 精車 1 Φ35.3 —0.025 Φ35.3 粗車 5.7 Φ36.3 —0.16 Φ36.3 毛坯 Φ42 Φ25的外圓表面 表4

23、 Φ25的外圓表面表面尺寸 加工方法 加工余量 基本尺寸 尺寸公差 標注 磨削 0.3 Φ25 +0.01 -0.01 Φ25 精車 0.9 Φ25.3 0 -0.021 Φ25.3 粗車 15.8 Φ26.2 0 -0.13 Φ26.2 毛坯 Φ42 Φ20的外圓表面 表5 Φ20的外圓表面表面尺寸 加工方法 加工余量 基本尺寸 尺寸公差 標注 磨削 0.3 Φ20 +0.01 -0.01 Φ20 精車 0.9 Φ20.3 0 -0.021 Φ20.3 粗車 20.8 Φ21.2

24、 0 -0.13 Φ21.2 毛坯 Φ42 Φ38的外圓表面 表6 Φ38的外圓表面表面尺寸 加工方法 加工余量 基本尺寸 尺寸公差 標注 粗車 4 Φ38 0 -0.16 Φ38 毛坯 Φ42 Φ32的外圓表面 表7 Φ32的外圓表面表面尺寸 加工方法 加工余量 基本尺寸 尺寸公差 標注 粗車 10 Φ32 0 -0.16 Φ32 毛坯 Φ42 鍵槽 表8 鍵槽加工尺寸 項目 基本尺寸 上偏差 下偏差 H 30.15 -0.0125 -0.1875 17

25、.5 17.5 0 -0.0125 17.65 -17.65 +0.0125 0 30 30 0 -0.2 四、 機械設(shè)備及工藝裝備的選用 4.1機械設(shè)備的選用 由于傳動軸生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，且采取的工序集中，加工設(shè)備宜選用給高生產(chǎn)效率的專用機床、組合機床或自動機床。 表9 各加工階段所選的刀具及機床以及夾具如下表 加工階段 刀具型號 刀具材料 機床型號 夾具 粗車 FCNR2020-11 高速工具鋼 CA6140 自定義三抓卡盤輕型回轉(zhuǎn)頂尖 精車 FCNR403E19 高速工具鋼 C7620 自定義三抓卡盤輕型回轉(zhuǎn)頂尖

26、銑槽 鍵槽銑刀d10e8 高速工具鋼 XK5040 V型虎鉗 磨削 高速工具鋼 M135 自定義三抓卡盤輕型回轉(zhuǎn)頂尖 倒角 SSNR2020-09 高速工具鋼 C7620 自定義三抓卡盤輕型回轉(zhuǎn)頂尖 切退刀槽 FGNR4032-19 高速工具鋼 C7620 自定義三抓卡盤輕型回轉(zhuǎn)頂尖 端面 TSNR2020-16 高速工具鋼 CA6140 自定義三抓卡盤輕型回轉(zhuǎn)頂尖 中心孔 A1614 高速工具鋼 CA6140 自定義三抓卡盤輕型回轉(zhuǎn)頂尖 4.2工藝裝備的選用 工藝裝備主要包括刀具、夾具和量具。 1刀具的選擇：在選擇刀具形式和結(jié)

27、構(gòu)時，一般優(yōu)先選用標準刀具，工序集中時，應(yīng)選用高效專用刀具、復(fù)合刀具和多刃刀具。另外，刀具的類型、規(guī)格、精度等級應(yīng)符合加工要求。 粗車加工零件的端面和倒角可選用主偏角為45?，副偏角為15?，由于車端面的粗加工和精加工都由一把車刀完成則前角為15?，后角為6?，刃傾角可取負值為-3?的45?YT15彎頭車刀。 零件為階梯軸則粗車加工時選用主偏角為90?、副偏角為10、前角為10、后角為5，由于是粗車刃傾為負取-3的90?YT15外圓車刀。 半精車加工時選用主偏角為90、副偏角為15?、前角為20?、后角為8?，在精加工中刃傾角為正取5?的90?YT15外圓車刀。銑鍵槽使用圓柱鍵槽銑刀加工

28、。 2夾具的選擇：加工該零件需要使用專用夾具。 3量具的選擇：采用極限量規(guī)和高效專用量儀等。由本設(shè)計得粗車的公差為130—160um，可選用分度值為0.001的游標卡尺對粗車完的工件進行測量，對于精車及磨削之后的工件，尺寸公差較小，可選用千分尺為量具對工件進行測量。 五、加工余量、工序尺寸和公差的確定 根據(jù)《機械加工余量手冊》中《粗車及半精加車加工余量及偏差》（如表10所示），確定長度≤200 mm未經(jīng)熱處理的外圓加工余量，直徑在Φ18-Φ30范圍內(nèi)，其加工余量為 2.0mm,直徑在Φ30-Φ50范圍內(nèi)，其加工余量為2.0mm。 5.1端面加工余量 根據(jù)《機械加工余量手冊》中《軸

29、斷面加工余量及偏差》（如表10所示），確定端面加工余量，直徑為Φ20，其加工余量為1.6mm,直徑為Φ25 ，其加工余量為1.6mm，直徑在Φ30-Φ50范圍內(nèi)，其加工余量為1.6mm。 表10 《軸斷面加工余量及偏差》 5.2切削加工的切削用量的選擇 表11 切削加工的切削用量的選擇 加工表面 加工余量 背吃刀量 砂輪轉(zhuǎn)速 工件速度 橫向進給 縱向移動 Φ35 0.3 0.15 2—33m/s 2—30m/s 0.05mm/行程 1/2砂輪 寬度/工件每轉(zhuǎn) Φ25 0.3 0.15 Φ20 0.3 0.15 本道工序

30、為最終加工使工件達到各尺寸要求及精度要求選用外圓磨床M135即可滿足。 5.3粗加工加工余量及偏差的選擇 表12 《粗車及半精加車加工余量及偏差》 表13 粗加工切削用量選擇 加工表面 參考表面 加工余量/mm 背吃刀量/mm 進給量/mm 刀桿尺寸/mm Φ38 Φ42 4 2 0.4—0.5 1625 Φ35 Φ38 1.7 0.85 0.4—0.5 Φ25 Φ36.3 10.1 5.05 0.3—0.4 Φ32 Φ38 6 3 0.4—0.5 Φ20 Φ32 10.8 5.4 0.3—0.

31、4 查表13得各表面的切削速度如下（選用高速工具鋼車刀）： Φ38表面U=61mm/min Φ35表面 U=67mm/min Φ25表面 U=47.5mm/min Φ32外圓面 U=53mm/min Φ20表面U=47.5mm/min 由以上的切削速度可算得軸的轉(zhuǎn)速 Φ38外圓面n=463r/min Φ35外圓面n=526r/min Φ35外圓面n=432r/min Φ32外圓面n461r/min Φ20外圓面n=473r/min 此道工序可選用普通車床C6140即可，車刀用高速工具鋼。 5.4半精加工加工余量及偏差的選

32、擇 表14 《半精車后磨外圓加工余量及偏差》 表15 半精加工切削用量選擇 加工表面 加工余量/mm 背吃刀量/mm 進給速度mm/r 切削速度 mm/min 主軸速度 r/min Φ38 0 0 0 0 0 Φ35 1 0.5 0.25—0.3 75 658 Φ25 0.9 0.45 0.25—0.3 75 912 Φ32 0 0 0 0 0 Φ20 0.9 0.45 0.25—0.3 75 1127 此道工序考慮到效率及同時完成切退刀槽，及倒角等加工選用多刀半自動車床C7620，車道選用高速工具鋼車刀

33、。 5.5高速鋼立銑刀銑鍵槽的用量 表16 高速鋼立銑刀銑鍵槽的用量 加工 槽深（mm） 寬（mm） 每齒進給量 刀具直徑/齒數(shù) 切削速度m/min 機床 銑槽 6.3 10 0.02 10/5 35 升降臺數(shù)控銑床XK5040 六、收獲與體會 時長4周的機械加工工藝規(guī)程編制工程實踐馬上就要結(jié)束了，我內(nèi)心充滿了矛盾，既是疲憊又是激動，我終于完成了任務(wù)。 通過這次工藝設(shè)計工程實踐我才發(fā)現(xiàn)我的不足之處，課堂上的那些東西原來僅僅是表面上的東西，我還要學(xué)習(xí)的還有好多。一開始面對任務(wù)書，我茫然失措，根本不知道自己要從何開始，又到哪里結(jié)束。我回過頭來，對自己所學(xué)

34、的知識進行梳理，慢慢的我找到了一些東西，也有了一些感悟。從圖書館、工業(yè)中心以及網(wǎng)上搜集我所需要的資料，越看越覺得其中涉及大量的機械設(shè)計、機械制圖、公差與配合方面的知識，由于基本功不扎實，很多問題我都很模糊，只好硬著頭皮請教同學(xué)。最終在完成的這一刻，我才體會到必須更加的認真學(xué)習(xí)，因為我懂得僅僅是那么的一點點。面對機械加工工藝，我還要學(xué)的有很多。 盡管很累，但是此時的我很興奮。這次的實踐，我不僅僅學(xué)到了機械加工工藝的一些知識，更加深了學(xué)到了其他的一些輔助類知識，使我對以后的學(xué)習(xí)方法有了進一步的認識。 七、參考文獻 1、《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》主編：陸名彰、胡忠舉 長沙：中南大學(xué)出版社，2004

35、年8月 2、《機械制造工藝基礎(chǔ)》主編：黃觀堯 天津：天津大學(xué)出版社，1999年1月 3、《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》主編：鄒青 北京：機械工業(yè)出版社，2004年9月 4、《工程材料及應(yīng)用》主編：周鳳云 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2004年9月 5、《機械加工工藝基礎(chǔ)》主編：金問楷 北京：清華大學(xué)出版社，1990年9月 6、《金屬機械加工工藝人員手冊》主編：《金屬機械加工工藝人員手冊》編寫組 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979年1月 7、《中國機械設(shè)計大典》第三卷 主編：卜炎 江西：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2002年1月 8、《機械制造工藝學(xué)》 趙長發(fā)主編 中央廣播電視大學(xué)出版,2005年8月 9、《現(xiàn)代機械制造工藝設(shè)計》實訓(xùn)教程 段名揚主編 廣西師范大學(xué)出版社, 2007年04月 10、《機械制造工藝學(xué)》徐嘉元主編 機械工業(yè)出版社, 2004年06月 附錄： 傳動軸零件圖1張 機械加工工藝工序卡片7張 機械加工工藝規(guī)程卡片1張