畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）傳動(dòng)軸的工藝設(shè)計(jì)和加工

1、專用機(jī)械傳動(dòng)軸的加工工藝流程設(shè)計(jì)石家莊信息工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)課題名稱傳動(dòng)軸的工藝設(shè)計(jì)和加工 系 別 機(jī)電工程系 班 級(jí) 08數(shù)控一班 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)老師 完成時(shí)間 2011年3月25日摘 要通過(guò)在校期間對(duì)傳動(dòng)軸的學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行一下系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)，支承傳動(dòng)件的零件稱為軸。軸類零件畢業(yè)設(shè)計(jì)是機(jī)械工程類專業(yè)學(xué)生完成本專業(yè)教學(xué)計(jì)劃的最后一個(gè)極為重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是使學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的基本理論、基本知識(shí)與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問(wèn)題而進(jìn)行的一次基本訓(xùn)練。這對(duì)學(xué)生即將從事的相關(guān)技術(shù)工作和未來(lái)事業(yè)的開(kāi)拓都具有一定意義傳動(dòng)軸是組成機(jī)器零件的主要零件之，一切做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件

2、（例如：齒輪，蝸輪等）都必須安裝在傳動(dòng)軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳動(dòng)，傳動(dòng)軸常用于變速箱與驅(qū)動(dòng)橋之間的連接。這種軸一般較長(zhǎng)，且轉(zhuǎn)速高，只能承受扭矩而不承受彎矩。應(yīng)該使傳動(dòng)軸具有足夠的剛度和高臨界轉(zhuǎn)速，在強(qiáng)度計(jì)算中，由于所取的安全系數(shù)較大，從而使軸的尺寸過(guò)大，本文討論的傳動(dòng)軸工藝設(shè)計(jì)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(dòng)軸，零件，剛度，強(qiáng)度，表面發(fā)蘭目錄摘要1概述11.1 問(wèn)題的提出及研究意向11.2 本文研究的目的和研究?jī)?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(jì)55.1定位基準(zhǔn)的選擇55.2制定工藝路線56參考文獻(xiàn)117心得體會(huì)128致謝1石家莊信息工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 概述1.1問(wèn)題的提出問(wèn)題:傳動(dòng)軸主要用于汽車行業(yè)，就目前來(lái)看傳動(dòng)軸存在的問(wèn)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(fèi)了大量的人力物力，也給消費(fèi)者帶來(lái)了諸多麻煩，給自己企業(yè)造成了負(fù)面影響。1.2 論文研究的目的和研究?jī)?nèi)容 本文研究的目的是研究傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)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(wèn)題的獨(dú)立工作能力，拓寬和深化學(xué)生的知識(shí)。綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程及其他有關(guān)已修課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)進(jìn)行機(jī)械設(shè)

4、計(jì)訓(xùn)練，主要內(nèi)容是傳動(dòng)軸的如何選擇材料，傳動(dòng)軸的分析和加工方法的選擇，傳動(dòng)軸的加工方案的選擇以及如何選擇毛坯。通過(guò)計(jì)算設(shè)計(jì)出加工傳動(dòng)軸的加工時(shí)間，做到有計(jì)劃的利用時(shí)間去生產(chǎn)提高生產(chǎn)效率。增添了些表面處理防止傳動(dòng)軸生銹和腐蝕。2 零件的分析 2.1 零件的作用 軸是組成機(jī)器零件的主要零件之一。一切做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件（例如：齒輪，蝸輪等）都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞。因此，軸的主要功用是支撐回轉(zhuǎn)零件和傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。按照承受載荷的不同，軸可以分為轉(zhuǎn)軸，心軸，和傳動(dòng)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(jī)器中最為常見(jiàn)。只承受彎矩而不承受扭矩的軸稱為心軸。心軸又分

5、為轉(zhuǎn)動(dòng)心軸和固定心軸兩種。只能承受扭矩而不承受彎矩的軸叫傳動(dòng)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(jī)械制造，這種鋼的機(jī)械性能很好。但是這是一種中碳鋼，淬火性能并不好，45號(hào)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(jī)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(cè)相關(guān)資料得下表： 外圓表面加工方案加工方案 經(jīng)濟(jì)加工精度等級(jí)（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

6、孔加工方案 加工方案經(jīng)濟(jì)加工精度等級(jí)（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(jì)的加工方法如下：兩端面：公差等級(jí)it12，表面粗糙度ra12.5m,需進(jìn)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(jí)it12，表面粗糙度為ra12.5m，需要進(jìn)行粗加工。 20外圓表面：公差等級(jí)it7，表面粗糙度為ra1.6m，需進(jìn)行半精車，精車或磨削加工。 25外圓表面：公差等級(jí)it7，表面粗糙度為ra12.5m，需

7、進(jìn)行半精車，精車或磨削加工。25外圓表面：公差等級(jí)it6，表面粗糙度為ra1.6m，需要進(jìn)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(wú)特殊加工問(wèn)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420ra12.5

8、m粗車524ra12.5m毛坯295 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)5.1定位基準(zhǔn)的選擇 （1）粗基準(zhǔn)的選擇：由于本傳動(dòng)軸全部表面均需加工，而軸的中心線作為精基準(zhǔn)，應(yīng)該選擇該傳動(dòng)軸的一端面作為主要的定位粗基準(zhǔn)。 （2）精基準(zhǔn)的選擇：本零件是傳動(dòng)軸，孔是其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)亦是其裝配基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)，為避免由于基準(zhǔn)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(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，應(yīng)該選擇傳動(dòng)軸的中心線以及粗加工后的端面為主要的定位精基準(zhǔn)。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(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下?？梢钥紤]采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專

9、用工卡具，并且盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)該考慮經(jīng)濟(jì)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(jī)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(zhǔn)工序ii 粗車外圓大小端各外徑機(jī)床：ca6140臥式車床，轉(zhuǎn)速n=400r/min 刀具：查簡(jiǎn)明手冊(cè)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(jìn)給量： f=0.05mm/r 進(jìn)給速度

10、：v f=fn=0.05x400=20mm/min 加工工時(shí)：tm=l/ v f 端面加工 （以小端端面為基準(zhǔn)） 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(zhǎng)度l= 40mm; 加工工時(shí)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(zhǎng)度l=36mm 加工工時(shí) 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(zhǎng)度l=70mm 加工工時(shí) tm=l/ v f=3.5min大端加工（以大端端面為基準(zhǔn)）毛坯34段加工30 從34切削至31.6，背吃刀量a p=1.

11、2mm 切削長(zhǎng)度l=240mm 加工工時(shí) 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(zhǎng)度l=135mm 加工工時(shí) tm=l/ v f=6.75min第二道工序所需工時(shí)tm2=26.05min工序iii 鉆孔機(jī)床：z4006臺(tái)式鉆床 主軸轉(zhuǎn)速14505800r/min 鉆頭：根據(jù)切削手冊(cè)表2.1,2.5選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)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(jìn)給量：f=0.080.1mm/r 修正系數(shù)為0.75 修正后的進(jìn)給量 f=(0.080.1)x0.75=0.060.075 mm/r按照強(qiáng)度小于800mpa

12、 從切削手冊(cè)查得f=0.080.1mm/r 選f=0.07 mm/r 取n=2000r/min 計(jì)算加工工時(shí)得tm=l/ n f=0.8928min 確定鉆頭磨損標(biāo)準(zhǔn)及壽命 刀具后刀面最大磨損限度，查簡(jiǎn)明手冊(cè)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(zhǎng)度l=240mm 加工工時(shí) 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(zhǎng)度l=36mm加工工時(shí) 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(zhǎng)度l=70

13、mm加工工時(shí) tm=l/ v =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(shí)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(zhǎng)度l=135mm加工工時(shí) 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(zhǎng)度l=36mm加工工時(shí) 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(zhǎng)度l=70mm 加工工時(shí) tm=l/ v f=3.5min切退刀槽 取a=1.5和a=2的切槽刀 進(jìn)給量f為手動(dòng),

14、查得v=0.17m/s n=0.5第五道工序所需工時(shí)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(shí)將工件加熱到臨界溫度以上，然后通過(guò)介質(zhì)迅速冷卻，回火時(shí)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(gè)溫度進(jìn)行回火。調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合機(jī)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(fù)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

15、紋 機(jī)床：ca6140 螺距p=1 mm f=p=1 mm l1=23p l2=25p =25mm 計(jì)算工時(shí) 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(shí)tm7=0.36min工序viii 銑鍵槽機(jī)床:立式銑床x53t 轉(zhuǎn)速n=18r/min縱向進(jìn)給量為f1=10 mm/min 橫向進(jìn)給量為f2=10 mm/minh=4mm, l=6mm計(jì)算工時(shí)得tm縱= h/f1n=0.022min tm橫= l/f2n=0.033min tm1=0.055min h=4mm, l=42mm計(jì)算工時(shí)得

16、tm縱= h/f1n=0.022 min tm橫= l/f2n=0.233 min tm2=0.255min第九道工序所需工時(shí)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(guò)去毛刺處理后會(huì)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(jī)床:萬(wàn)能外圓磨床m131w 工作臺(tái)移動(dòng)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(zhǎng)度l=135mm加工工時(shí) 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(zhǎng)度l=36mm加工工時(shí) tm=l/ v f=0

17、.36min加工20 從20.3切削至20，背吃刀量a p=0.15mm切削長(zhǎng)度l=70mm加工工時(shí) tm=l/ v f=0.7min第十一道工序所需工時(shí)tm11=2.41min綜上所述,本設(shè)計(jì)所需總基本工時(shí)tm總=47.8928min6參考文獻(xiàn)吳宗澤，羅圣國(guó) 主編 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè) 高等教育出版社， 2006李益民 主編 機(jī)械制造工藝簡(jiǎn)明手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社, 1993.4黃健求 主編 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 機(jī)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(shī)綱 主編 切削用量簡(jiǎn)明手3版 機(jī)

18、械工業(yè)出版社, 1997.8石家莊信息工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7心得體會(huì)在大學(xué)期間經(jīng)過(guò)三年的努力和學(xué)習(xí)，對(duì)于機(jī)電一些問(wèn)題已初具雛形。作為一名即將畢業(yè)的學(xué)生，我覺(jué)得能做這樣的課程設(shè)計(jì)是十分有意義。我們?cè)谡n堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎(chǔ)課的理論面，如何去面對(duì)現(xiàn)實(shí)中的各種機(jī)械設(shè)計(jì)？如何把我們所學(xué)到的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)用到實(shí)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(shí)踐平臺(tái)。在做本次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我感觸最深的當(dāng)屬查閱了很多次設(shè)計(jì)書和指導(dǎo)書。為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，更加符合工程標(biāo)準(zhǔn)，一次次翻閱機(jī)械設(shè)計(jì)書是十分必要的，同時(shí)也是對(duì)討論和共同學(xué)習(xí)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。我們作為小工程師，一切都要有據(jù)可依.有理可尋，不切實(shí)際的構(gòu)想永遠(yuǎn)只能是構(gòu)想，永遠(yuǎn)無(wú)法升級(jí)為設(shè)計(jì)。 另外，課堂上也有部分知識(shí)不太清楚，于是我又不得不邊學(xué)邊用，時(shí)刻鞏固所學(xué)知識(shí)，這也是我作本次課程設(shè)計(jì)的第二大收獲。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也許是我大學(xué)生涯交上的最后一個(gè)作業(yè)了。想籍次機(jī)會(huì)感謝三年以來(lái)給我?guī)椭乃欣蠋煛⑼瑢W(xué)，你們的