傳動軸設(shè)計說明書

1、摘要所謂機(jī)械加工工藝規(guī)程，是指規(guī)定產(chǎn)品或零部件機(jī)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(jī)械加工工藝規(guī)程來體現(xiàn)。因此，機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計是一項十分重要而又非常嚴(yán)肅的工作。制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的原則是：在一定的生產(chǎn)條件下，在保證持量和生產(chǎn)進(jìn)度的前提下，能獲得最好的經(jīng)濟(jì)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(jìn)性；2、經(jīng)濟(jì)上的合理性；3、有良的勞動條件，避免環(huán)境污染。目錄第一節(jié)傳動軸（批量為200件）機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計一、傳動軸的用途二、傳動軸的技術(shù)要求三、審查傳動軸的工藝性四、確定傳動軸的生產(chǎn)類型第二節(jié)

2、確定毛坯、繪制毛坯簡圖一、選擇毛坯二、確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量三、繪制傳動軸鍛造毛坯簡圖第三節(jié)擬定傳動軸工藝路線一、定位基準(zhǔn)的選擇二、表面加工方法的確定三、加工階段的劃分四、工序的集中與分散五、工序順序的安排六、確定工藝路線第四節(jié)機(jī)床設(shè)備及工藝裝備的選用一、機(jī)床設(shè)備的選用二、工藝裝備的選用第五節(jié)加工余量、工序尺寸和公差的確定一、G軸外圓面小40的確定二、E軸外圓面小30的確定三、M軸外圓面635的確定四、F軸右邊部分外圓面630的確定五、F軸左邊部分外圓面630的確定六、N軸外圓面小25的確定七、M20X1.5螺紋的加工第六節(jié)切削用量、時間定額的計算一、切削用量的計算二、時間定額的計算

3、第七節(jié)心得體會第八節(jié)參考文獻(xiàn)第九節(jié)附錄第一節(jié)傳動軸（批量為200件）機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計、傳動軸的用途傳動軸在各種機(jī)械或傳動系統(tǒng)中廣泛使用，用來傳遞動力。在傳力過程中主要承受交變扭轉(zhuǎn)負(fù)荷或有沖擊，因此該零件應(yīng)具有足夠的強度、剛度和韌性，以適應(yīng)其工作條件。該零件的主要工作表面為E、MF、N四個階梯軸的外圓表面，它們的精度和表面粗糙度要求很高，在設(shè)計工藝規(guī)程時應(yīng)重點予以保證。二、傳動軸的技術(shù)要求表1傳動軸零件技術(shù)要求表加工表面尺寸及偏差/mm公差及精度等級表面粗糙度Ra/m形位公差/mm傳動軸兩端面215無無無M軸肩左端面32無無無N軸肩右端面20無無無F軸肩右端面58無無無P面65無0.80.0

4、2A-E-1Q面104無0.80JQ2A-EG軸外圓面小40無無無F軸外圓向左部（肩配合要求）小30±0.0065IT60.8無F軸外圓向右部（無配合要求）-0.02小30-0.072IT90.8無N軸外圓面025-0.013IT60.8QJQ2匚EM軸外圓面小35±0.008IT60.80JQ2A-EE軸外圓面小30±0.0065IT60.8無M軸外圓向上鍵槽側(cè)面-0.01510-0.085IT103.2無N軸外圓向上鍵槽側(cè)面-0.0158-0.065IT93.2無該傳動軸零件形狀為較簡單的階梯軸，結(jié)構(gòu)簡單。為實現(xiàn)軸的準(zhǔn)確傳遞動力和軸與軸之間的精密配合，要求很高

5、的精度等級和表面粗糙度。為了在傳力過程中承受交變扭轉(zhuǎn)負(fù)荷和沖擊，傳動軸需要有良好的力學(xué)綜合性能，一般要對其進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，材料可為45號鋼，就可以達(dá)到它的使用要求。由于傳動軸配合的表面較多，為了保證各表面間的精密配合，需嚴(yán)格保證中心軸線的形位誤差，所以要對重要表面或端面提出形位誤差的要求，在加工時嚴(yán)格保證。如：傳動軸的兩個重要端面提出了相對中心軸線的端面圓跳動，保證垂直度在0.02以內(nèi)，此外還保證了MN兩個重要軸的中心線相對中心軸線的同軸度誤差在0.02以內(nèi)。綜上所述，該傳動軸的各項技術(shù)要求制訂的較合理，符合該零件在實際中的功用。三、審查傳動軸的工藝性分析零件圖可知，傳動軸兩端面和各階梯軸端面均

6、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，需在加工前先轉(zhuǎn)中心孔，用一夾一頂?shù)姆椒āＭㄟ^粗車、半精車、粗磨、精磨來達(dá)到技術(shù)要求，加工起來比較方便，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(jì)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。四、確定傳動軸的生產(chǎn)類型依設(shè)計題目知：Q=200臺/年，m=1件/臺；結(jié)合生產(chǎn)實際，備品率a咐口廢品率b粉別取3%口0.5%。代入公式N=Qm(1+a%)(1+b%)得：N=200(1+3%)m(1+0.5%)=207件/

7、年該傳動軸的重量約為1.31千克，查表1-3知，傳動軸屬輕型零件，查表1-4知,該傳動軸的生產(chǎn)類型為小批生產(chǎn)。第二節(jié)確定毛坯、繪制毛坯簡圖一、選擇毛坯由于該傳動軸在工作過程中要承受交變負(fù)荷和沖擊，為增強其強度和沖擊韌度，獲得纖維組織，毛坯選用鍛件。由于生產(chǎn)類型為小批生產(chǎn)，且輪廓尺寸較大,宜采用自由鍛的方法來制造毛坯。二、確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量由表2-10至表2-12可知，要確定毛坯的尺寸公差及機(jī)械加工余量，應(yīng)先確定如下各項因素:1、公差等級由傳動軸的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級為普通級。2、鍛件質(zhì)量已知機(jī)械加工后傳動軸的重量為1.31千克，由此可初步估計機(jī)械加工前鍛件毛坯的重

8、量為2.5千克。3、鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)由公式(2-3)和(2-4)可計算出該傳動軸的形狀復(fù)雜系數(shù)S=0/mN=2.5/("d2hP)=2.5父4/(3.14父47M47M222M7.8)=0.834由于0.83介于0.63和1之間，故該傳動軸的形狀復(fù)雜系數(shù)屬S1級。4 、鍛件材質(zhì)系數(shù)由于該傳動軸材料為45號鋼，是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.65%的碳素鋼，故該傳動軸的材質(zhì)系數(shù)屬M1級。5 、鍛件分模線形狀根據(jù)該軸的形位特點，穿過中心軸線的平面即為分模面，屬平直分模線。6 、零件表面粗糙度由零件圖可知，該傳動軸E軸的表面粗糙度Ra=0.3,兩鍵槽側(cè)面Ra=3.2,其余均為0.8。根據(jù)上述分析，可

9、查表確定該鍛件的尺寸公差和機(jī)械加工余量，所得結(jié)果如下表2所小：表2傳動軸鍛造毛坯尺寸公差及機(jī)械加工余量鍛件重量/kg包谷體重量/kg形狀復(fù)雜系數(shù)材質(zhì)系數(shù)公差等級2.53S2普通級項目/mm機(jī)械加工余量/mm尺寸公差/mm備注兩端面21572.8+1.4-1.4表2-10E軸外圓面307±2（取7）1.8+0.9-0.9表2-11M軸外圓向357±2（取7）2.0+1.0-1.0表2-11N軸外圓向257±2（取7）1.8+0.9-0.9表2-11G軸外圓向407±2（取6.7）2.0+1.0-1.0表2-11小20螺紋加上*由7±2（取6.7）

10、1.8+0.9-0.9表2-11F軸1307±2（取7）1.8+0.9-0.9表2-11注：根據(jù)表2-10的表注，將公差按照±12的比例分配三、繪制傳動軸鍛造毛坯簡圖由表2所得結(jié)果，繪制毛坯簡圖，如附圖一所示。第三節(jié)擬定傳動軸工藝路線一、定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，通常先確定精基準(zhǔn)，然后再確定粗基準(zhǔn)。1、精基準(zhǔn)的選擇根據(jù)傳動軸零件圖的設(shè)計圖紙和精基準(zhǔn)的選擇原則要求定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)相重合，這里選擇傳動軸的兩端面中心孔作為定位基準(zhǔn)，可以很方便的加工各軸肩端面和各外圓表面，而且能保證加工軸肩面P、Q相對于中心軸線的圓跳動誤差，保證加工MN軸線相對于中心軸線的同軸

11、度誤差。只有在加工鍵槽時需改變定位基準(zhǔn)，根據(jù)設(shè)計要求選擇P面和F軸肩右端面作為定位基準(zhǔn)加工鍵槽。總之，該傳動軸零件結(jié)構(gòu)簡單，定位、裝夾方便，有利于保證各項技術(shù)要求。2、粗基準(zhǔn)的選擇一般先選擇外圓表面作為粗基準(zhǔn)，先加工出一個端面和端面的中心孔，然后再以加工出的端面定位加工另一個端面和其中心孔，而不是用外圓表面定位把兩個端面同時加工出來，這樣加工可以保證兩端面中心線的同軸度，并為后續(xù)的精加工做好準(zhǔn)備二、表面加工方法的確定根據(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表：表3傳動軸零件各表面加工方案加工表面尺寸精度等級表面粗糙度Ra（unrj）加工方法備注傳動軸兩端

12、面、M軸肩左端面和F、N軸肩右端面無無粗車表1-6P、Q面無0.8粗車-半精車-磨削表1-6E外圓表面IT60.3粗車-半精車-磨削表1-6M外圓表面IT60.8粗車-半精車-磨削表1-6F外圓表血左部（后配合要求）IT60.8粗車-半精車-磨削表1-6F外圓表面右部（無配合要求）IT90.8粗車-半精車-磨削表1-6N外圓表面IT60.8粗車-半精車-磨削表1-6M面上鍵槽側(cè)面IT103.2粗銃-半精銃表1-8N面上鍵槽側(cè)面IT93.2粗銃-半精銃表1-8三、加工階段的劃分該傳動軸為多階梯軸，為了使毛胚生產(chǎn)率高，將毛胚大大的簡化了，但是這使得毛胚機(jī)械加工余量較大，需要切除大量金屬，產(chǎn)生大量的

13、切削熱，而且引起殘余應(yīng)力重新分布而變形，因此，安排工序時，應(yīng)將加工過程分為以下階段：1、粗加工階段粗加工階段主要是去除各加工表面的余量，并作出精基準(zhǔn)。它包括粗車外圓、鉆中心孔。a,粗車兩端面，鉆中心孔為精基面作好準(zhǔn)備，使后續(xù)工序定位精準(zhǔn)，從而保證其他加工表面的形狀和位置要求。b,粗車階梯軸外圓，將零件加工出30,35,40,25和20的軸外圓，使此時坯件的形狀接近工件的最終形狀和尺寸，只留下適當(dāng)?shù)募庸び嗔?。c.切出退刀槽。2、半精加工階段半精加工階段的任務(wù)是減小粗加工留下的誤差，使加工面達(dá)到一定得精的，為精加工做好準(zhǔn)備。它包括主軸各處外圓、臺肩的半精車和修研中心孔等。3、精加工階段精加工階段的

14、任務(wù)是確保達(dá)到圖紙規(guī)定的精度要求和表面粗糙度要求。它包括對表面粗糙度要求較高的外圓面MN和F面左部的磨削加工、對外圓面F右部和軸肩端面P、Q的精車加工和對E外圓面的粗精磨，然后粗銃、半精銃鍵槽。四、工序的集中與分散該軸的生產(chǎn)類型為小批生產(chǎn)，零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度一般，但有較高的技術(shù)質(zhì)量要求，可選用工序集中原則安排軸的加工工序。采用通用機(jī)床和部分高生產(chǎn)率專用設(shè)備，配用專用夾具，與部分劃線法達(dá)到精度以減少工序數(shù)量，縮短工藝路線，減少工件的搬動次數(shù)，提高生產(chǎn)效率；采用工序集中原則，使生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)組織工作得以簡化，工作裝夾次數(shù)減少，輔助時間縮短，而且易于保證各加工表面之間的相互位置精度要求。五、工序順序

15、的安排1、機(jī)械加工工序a.遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工傳動軸兩端面和鉆中心孔，再車外圓表面。b.遵循“先面后孔”的原則，先加工端面，再加工鍵槽，車螺紋。c.遵循“先主后次”的原則，先加工主要表面：車外圓各個表面，后加工次要表面：銃鍵槽。d.遵循“先粗后精”的原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。2、熱處理工序為改善工件材料的切削性能，在粗加工后應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，調(diào)質(zhì)硬度為22A240HBS3、輔助工序在熱處理之后，安排主軸校直；在半精加工之后，安排去毛刺和中間檢驗工序；在精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。綜上所述，該傳動軸工序的安排順序為：基準(zhǔn)加工一各端面和主要表面粗加工一熱處理

16、一主要表面半精加工一輔助工序一主要表面磨加工和次要表面加工一主要表面精磨加工。六、確定工藝路線在綜合考慮上述工序安排原則的基礎(chǔ)上，表4列出了該傳動軸的工藝路線。表4傳動軸工藝路線及設(shè)備、工裝的選用工序名稱車床設(shè)備刀具量具1鍛造毛坯2熱處理：正火處理3粗車傳動軸兩端面并在兩端面鉆中心孔CA6140900刀、鉆頭游標(biāo)卡尺4粗車各軸肩端面及傳動軸各外圓表面CA614075°刀游標(biāo)卡尺5調(diào)質(zhì)處理220240HBS6研修中心孔鉗工臺麻花鉆游標(biāo)卡尺7對E、MF、N軸外圓向及P、Q軸肩向半精車加工CA614075°刀游標(biāo)卡尺、外圓千分尺、卡規(guī)8在各端面處車出后續(xù)加工表面的退刀槽CA614

17、0切槽力游標(biāo)卡尺9對小20軸車螺紋，端面外各外圓端面處倒角（除P、Q外）CA6140螺紋車刀、45°刀游標(biāo)卡尺10對MF、NE外圓表面和P、Q軸肩向磨削加工至尺寸MD1420砂輪游標(biāo)卡尺、外圓千分尺11在MN面上銃鍵槽至規(guī)定要求X5032鍵槽銃刀卡規(guī)深度游標(biāo)卡尺12去毛刺鉗工臺平鋰13清洗清洗機(jī)14終檢游標(biāo)卡尺、卡規(guī)、塞規(guī)第四節(jié)機(jī)床設(shè)備及工藝裝備的選用一、機(jī)床設(shè)備的選用根據(jù)該軸的尺寸大小要求，選用臥式車床CA6140萬能外圓磨床MD1420立式升降臺銃床X5032,具體情況如上表所示。二、工藝裝備的選用工藝裝備主要包括刀具、夾具和量具。工藝裝備采用通用夾具，通用刀具和通用量具。1、刀

18、具的選擇：a.粗車時：可以選用YT5的刀具，前角選為16。，后角為5-8°,主偏角75°,刃傾角為0°,副偏角Kr'=5°,刀尖半徑為1mmb.半精車、精車時：可以選用YT15的刀具，前角選為18°,后角為5-8°,主偏角75°,刃傾角為0°,副偏角Kr'=5°,刀尖半徑為1mmc.選用車刀時，車端面選用45°端面車刀；車外圓階梯時，選用900車刀；在粗車外圓時，選用750偏刀。車外圓時，使用靠模板車。鉆深孔時，選用莫氏錐柄麻花鉆；車螺紋時，使用高速鋼螺紋車刀。銃鍵槽使用圓柱鍵槽

19、銃刀加工。2、夾具的選擇：加工該零件不需要使用專用夾具，采用通用夾具，如：三爪卡盤及頂尖。3、量具的選擇：游標(biāo)卡尺（精度為0.02）,千分尺。第五節(jié)加工余量、工序尺寸和公差的確定各工序的加工余量可依據(jù)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程表2-16、表2-17、表2-18、表2-19查得。一、G軸外圓面小40的確定表5工序名稱工序余量/mm加工經(jīng)濟(jì)精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm2IT93.240粗車4.7IT1112.542鍛造±246.7、E軸外圓面小30的確定表6工序名稱工序余量/mm加工經(jīng)濟(jì)精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm磨削0.3I

20、T60.330±0.00652IT93.230.30-0.052粗車4.7IT1112.532.30-0.13鍛造±237、M軸外圓面小35的確定表7工序名稱工序余量/mm加工經(jīng)濟(jì)精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm磨削0.3IT60.835±0.0082IT93.235.30-0.062粗車4.7IT1112.537.30-0.16鍛造±242四、F軸右邊部分外圓面小30的確定表8工序名稱工序余量/mm加工經(jīng)濟(jì)精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm磨削0.3IT60.830-0.020.072車2I

21、T93.230.300.052粗車4.7IT1112.532.30-0.13鍛造±237五、F軸左邊部分外圓面小30的確定表9工序名稱工序余量/mm加工經(jīng)濟(jì)精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm磨削0.3IT60.830士0.0065車2IT93.230.30-0.052粗車4.7IT1112.532.30-0.13鍛造±237六、N軸外圓面小25的確定表10工序名稱工序余量/mm加工經(jīng)濟(jì)精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm磨削0.3IT60.8250-0.013車2IT93.225.300.052粗車4.7IT1112

22、.527.30-0.13鍛造±232七、M20x1.5螺紋的加工表11工序名稱工序余量/mm加工經(jīng)濟(jì)精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm2IT93.220粗車4.7IT1112.522鍛造±226.7第六節(jié)切削用量、時間定額的計算、切削用量的計算1、工序7一半精車傳動軸各外圓面該工序雖然分了多個工步進(jìn)行，但每個工步的背吃刀量、進(jìn)給量和切削速度都相同，因為這些工步都是在一臺機(jī)床上經(jīng)一次走刀加工完成的，所以分析一個工步即可?，F(xiàn)以半精車E軸外圓面為例，計算切削用量：1 ）背吃刀量的確定半精車E軸外圓面的加工余量為2,由于加工余量為雙邊余量，故ap=1mm2 ）進(jìn)給量的

23、確定由表查得，可取進(jìn)給量f=0.4mm/r3 ）切削速度的確定根據(jù)臥式車床CA6140的切削速度范圍，取V=30m/mi"可求得：n=1000V/Ttd=318.47r/min,根據(jù)機(jī)床型號查得轉(zhuǎn)速為n=320r/min,則V=ri7td/1000=30.2m/min由于各工步加工軸的直徑不同，算出的轉(zhuǎn)速也不相同，但都靠近n=320r/min,故可以統(tǒng)一起來取值。工序7一半精車P、Q面P、Q面的技術(shù)要求相同，都是為了保證表面粗糙度Ra=0.8,而長度方向的尺寸只要滿足基本尺寸要求即可，無需保證公差值。為了簡化計算，這里只取Q面作為對象，最后計算結(jié)果的兩倍即為該工序的最終結(jié)果。半精車Q

24、面：1）背吃刀量的確定因為已知該工步的加工余量為2,a0=1mm分兩次進(jìn)p給。2）進(jìn)給量的確定由查得，可取進(jìn)給量f=0.4mm/r3）切削速度的確定根據(jù)臥式車床CA6140的切削速度范圍，取V=30m/min,可求得：n=1000V/Ttd=318.47r/min根據(jù)機(jī)床型號查得轉(zhuǎn)速為n=320r/min,則V=nTtd/1000=30.2m/min2、工序11銃鍵槽1 ）N軸外圓面上鍵槽8X4.8切削用量的確定：根據(jù)圖樣分析和查表可得：進(jìn)給量fz=0.1mm/z,給定齒數(shù)為5,f=0.5mm/r,背吃刀量ap=2.4,分兩次進(jìn)給，主軸轉(zhuǎn)速取n=190r/min,得：V=14.9m/min。2

25、 ）M軸外圓面上鍵槽10X5.2切削用量的確定：根據(jù)圖樣分析和查表可得：進(jìn)給量fz=0.1mm/z,給定齒數(shù)為5,f=0.5mm/r,背吃刀量ap=2.6,分兩次進(jìn)給，主軸轉(zhuǎn)速取n=190r/min,得：V=14.9m/min。、時間定額的計算1、工序7一半精車傳動軸各外圓面1 )半精車E軸外圓面基本時間和輔助時間的確定基本時間t=(111l2)i/fn=(30+2+3)60/(0.4320)=16.4s輔助時間tf1=0.15tj=0.1516.4=2.5s2)半精車M軸外圓面基本時間和輔助時間的確定基本時間tj2=(ll1l2)i/fn=(31+2+3)60/(0.4320)=16.9s輔

26、助時間tf2=0.15tj=0.1516.9=2.5s3)半精車G軸外圓面基本時間和輔助時間的確定基本時間tj3=(l1il2)i/fn=(46+2+3)60/(0.4320)=23.9s輔助時間tf3=0.15tj=0.1523.9=3.6s4)半精車F軸外圓面基本時間和輔助時間的確定基本時間tj4=(ll1l2)i/fn=(44+2+3)60/(0.4320)=23s輔助時間tf4=0.15tj=0.1523=3.4s5)半精車N軸外圓面基本時間和輔助時間的確定基本時間tj5=(l1il2)i/fn=(36+2+3)60/(0.4320)=19.2s輔助時間tf5=0.15tj=0.151

27、9.2=2.9s6)半精車20軸外圓面基本時間和輔助時間的確定基本時間tj6=(l11l2)i/fn=(18+2+3)60/(0.4320)=10.8s輔助時間tf6=0.15tj=0.1510.8=1.6s7) 半精車P面基本時間和輔助時間的確定基本時間tj7=(ll1l2)i/fn=22060/128=18.8s輔助時間tf7=0.15tj=0.1518.8=2.8s8) 半精車Q面基本時間和輔助時間的確定基本時間tj8=(ll1l2)i/fn=22060/128=18.8s輔助時間tf8=0.15tj=0.1518.8=2.8s綜上，工序7總的基本時間tj總=tj1+tj2+tj3+tj4+tj5+tj6+tj7+tj8=16.4+16.9+23.9+23+19.2+10.8+18.8+18.8=147.8s工序7總的輔助時間tf總=tf1+tf2+tf3+tf4+tf5+tf6+tf7+tf8=2.5+2.5+3.6+3.4+2.9+1.6+2.8+2.8=22.1s布置工作地時間tb=0.05(tj總+tf總)=8.5s休息和生理需要時間tx=0.03（tj總+tf總）=5.1