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1、PAGE- 16 - / NUMPAGES17 畢業(yè)設(shè)計(論文) 設(shè)計題目 傳動軸數(shù)控加工工藝分析 教師組 專業(yè) 班 級 學(xué)號 姓 名 指導(dǎo)教師 2017年 4月 目 錄TOC o 1-3 f u 1. 傳動軸31.1傳動軸的概述31.2傳動軸結(jié)構(gòu)分析31.2.1材料分析31.2.2傳動軸的圖樣分析41.3熱處理方法及檢驗51.3.1UG的概述51.3.2UG主要特征52. 傳動軸加工工藝規(guī)程設(shè)計72.1工藝規(guī)程設(shè)計72.1.1零件分析72.1.2毛坯選定72.1.3定位基準(zhǔn)確定72.1.4工藝路線的擬定82.2 工藝過程卡制作92.2.1設(shè)備選擇92.2.2刀具選擇92.2. 3量具選擇10

2、 2.2.4夾具選擇102.2.5制作工藝卡片102.3 工序簡圖過程卡10結(jié)束語15參考文獻16傳動軸數(shù)控加工工藝分析摘要隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展在生產(chǎn)上減速箱和離合器的大量生產(chǎn)和應(yīng)用對傳動軸的需要就更為廣泛對軸的技術(shù)要求和精度更高。 只有保證傳動軸的質(zhì)量才能使各類零件發(fā)揮最好的功能所以設(shè)計出一款符合現(xiàn)實生產(chǎn)的需要的傳動軸加工工藝已經(jīng)變得尤為重要了。 軸類零件中工藝規(guī)程的制訂直接關(guān)系到工件質(zhì)量、勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益。 一個零件可以有幾種不同的加工方法但只有某一種較合理在制訂機械加工工藝規(guī)程中應(yīng)該要更加謹(jǐn)慎。為了適應(yīng)市場上對于傳動軸類零件的需要就要求更多的人去研究這一課題不斷改善軸的各部分參數(shù)完

3、善加工工藝。 本設(shè)計通過傳動軸零件圖的分析,確定了該零件的毛坯材料、熱處理方法及尺寸規(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。零件在加工中必須保證重要尺寸的精度和表面質(zhì)量,并對零件在加工過程中使用的設(shè)備、UG建模過程和工裝進行說明。關(guān)鍵詞 工藝規(guī)程;傳動軸;尺寸;加工工藝;UG建模;1.傳動軸1.1傳動軸的概述 軸類零件是常見的典型零件之一。按軸類零件結(jié)構(gòu)形式不同,一般可分為光軸、階梯軸和異形軸三類;或分為實心軸、空心軸等。它們在機器中用來支承齒輪、帶輪等傳動零件,以傳遞轉(zhuǎn)矩或運動。臺階軸的加工工藝較為典型,反映了軸類零件

4、加工的大部分內(nèi)容與基本規(guī)律。下面就以減速箱中的傳動軸為例,介紹一般臺階軸的加工工藝。 1.2傳動軸結(jié)構(gòu)分析1.2.1材料分析 軸的失效多為疲勞破壞,所以對材料的要求是:具有足夠疲勞強度;具有足夠的耐磨性和耐腐蝕性;對應(yīng)力集中的敏感性?。痪哂辛己玫墓に囆院徒?jīng)濟性;能通過不同的熱處理方式提高軸疲勞強度。軸的常用材料主要采用碳鋼和合金鋼。碳鋼比合金鋼價格低廉,對應(yīng)力集中的敏感性低,并可通過熱處理提高疲勞強度和耐磨性,故應(yīng)用較廣,其中最常用的是45鋼。由于45鋼具有良好的切削加工性,加工時不會出現(xiàn)難加工現(xiàn)象。模鍛毛坯表面光滑,余量分部均勻,不會產(chǎn)生打刀現(xiàn)象,由于毛坯是鍛件,在加工前應(yīng)經(jīng)正火處理改善加工

5、性能后再進行加工。因其屬于一般傳動軸,故選45鋼可滿足其要求。傳動軸是某機器中的一個重要傳輸動力的零件,屬于典型的軸類零件。零件是減速器中的傳動軸。它屬于臺階軸類零件,由圓柱面、軸肩、螺紋、螺尾槽、砂輪越程槽和鍵槽等組成。軸肩一般用來確定安裝在軸上零件的軸向位置,各環(huán)槽的作用是使零件裝配時有一個正確的位置,并使加工中磨削外圓或車螺紋時退刀方便;鍵槽用于安裝鍵,以傳遞轉(zhuǎn)矩;螺紋用于安裝各種鎖緊螺母和調(diào)整螺母。1.2.2圖1所示零件是減速器中的傳動軸。它屬于臺階軸內(nèi)零件,由圓柱面、軸肩、螺紋、螺紋退刀槽、砂輪越程槽和鍵槽等組成。軸肩一般用來確定安裝在軸上零件的軸向位置,各環(huán)槽的作用是使零件裝配時有

6、一個正確的位置,并使加工中磨削外圓或車螺紋時退刀方便;鍵槽用于安裝件,以傳遞轉(zhuǎn)矩;螺紋與安裝各種鎖緊螺母和調(diào)整螺母。根據(jù)工作性能與條件,該傳動軸圖樣規(guī)定了主要軸頸M,N,外圓P、Q以及軸肩G、H、I有較高的尺寸、位置精度和較小的表面粗糙度值,并有熱處理要求。這些技術(shù)要求必須在加工中給予保證。因此,該傳動軸的關(guān)鍵工序是軸頸M、N和外圓P、Q的加工。圖1 傳動軸2D1.3熱處理方法及檢驗 傳動軸是機器重要的傳動部分,主要承受交變載荷,沖擊載荷,剪切應(yīng)力和接觸應(yīng)力大。軸部易產(chǎn)生裂紋,齒部易磨損。因此對齒輪軸的心部要求有一定的強度和韌性,有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力。表面還應(yīng)具有一定的硬度和耐磨性

7、。為了滿足這些性能要求,材料要有很好的力學(xué)性能,常采用45鋼經(jīng)正火,調(diào)質(zhì),感應(yīng)加熱淬火加低溫回火已達到所要求的性能。 45鋼為低碳合金鋼,預(yù)備熱處理是正火,主要目的是為了獲得一定的硬度,便于鋼坯的切削加工,為調(diào)質(zhì)做好組織準(zhǔn)備。調(diào)質(zhì)的目的是為了提高傳動軸的綜合力學(xué)性能。中頻感應(yīng)加熱表面淬火是使零件表面得到高的硬度和耐磨性,而心部仍保持一定的強度及較高的塑性、韌性。 通過對45鋼熱處理工藝的分析,明確在執(zhí)行熱處理工藝過程中所需要注意的問題。能夠正確確定加熱溫度、時間,保溫時間,冷卻方式,其目的就是通過正確的熱處理工藝,達到所需要的性能,保證質(zhì)量。根據(jù)傳動軸的工作條件,失效形式及性能要求,大部分材料

8、選擇為合金中碳鋼,在設(shè)計正火-調(diào)質(zhì)-中頻感應(yīng)加熱淬火加低溫回火熱處理工藝中。使熱處理的45鋼低碳合金結(jié)構(gòu)鋼表面除具有高硬度,高耐磨性外,高的疲勞強度,在高溫下的強度,還要使心部具有高的的強度和韌性,從而滿足齒輪軸的質(zhì)量要求。1.3基于UG傳動軸造型1.3.1 UG概述1960年,McDOUGLAS Automation(現(xiàn)在的波音公司)成立。1976年,McDOUGLAS Automation公司UG CAD/CAM/CAE系統(tǒng)的開發(fā)商-UnitedComputer公司,ug雛形產(chǎn)品問世。1983年,ug進入市場。1986年,ug吸取了業(yè)界領(lǐng)先的實體建模核心Parasolid的部分功能。198

9、9年,ug宣布支持unix平臺及開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。1990年,ug作為McDOUGLAS Automation的機械CAD/CAM/CAE的標(biāo)準(zhǔn)。1993年,ug引入復(fù)合建模的概念。1995年,ug的indows NT版本開始發(fā)布1996年,ug發(fā)布了能夠自動進行干涉檢查的高級裝配功能模塊、最先進的模塊以及具有類曲面造型能力的工業(yè)造型模塊。1997年,ug新增了包括wave在內(nèi)的一系列工業(yè)領(lǐng)先的新功能。1999年,發(fā)布了ug16版本,并在國內(nèi)的cad行業(yè)中迅速普及起來。2001年,ug17和ug18先后發(fā)布。自1990年進入中國市場,目前擁有家左右。1.3.2 UG主要特性 1,全相關(guān)性:UG的所

10、有模塊都是全相關(guān)的。這就意味著在產(chǎn)品開發(fā)過程中某一處進行的修改,能夠擴展到整個設(shè)計中,同時自動更新所有的工程文檔,包括裝配體、設(shè)計圖紙,以及制造數(shù)據(jù)。全相關(guān)性鼓勵在開發(fā)周期的任一點進行修改,卻沒有任何損失,并使并行工程成為可能,所以能夠使開發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用。 基于特征的參數(shù)化造型:UG使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素。這些特征是一些普通的機械對象,并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易的進行修改。例如:設(shè)計特征有弧、圓角、倒角等等,它們對工程人員來說是很熟悉的,因而易于使用。 裝配、加工、制造以及其它學(xué)科都使用這些領(lǐng)域獨特的特征。通過給這些特征設(shè)置參數(shù)(不但包括幾何尺寸,還包括非幾

11、何屬性),然后修改參數(shù)很容易的進行多次設(shè)計疊代,實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。 2,數(shù)據(jù)管理:加速投放市場,需要在較短的時間內(nèi)開發(fā)更多的產(chǎn)品。為了實現(xiàn)這種效率,必須允許多個學(xué)科的工程師同時對同一產(chǎn)品進行開發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的開發(fā)研制,正是專門用于管理并行工程中同時進行的各項工作,由于使用了UG獨特的全相關(guān)性功能,因而使之成為可能。 3,裝配管理:UG的基本結(jié)構(gòu)能夠使您利用一些直觀的命令,例如“嚙合”、“插入”、“對齊”等很容易的把零件裝配起來,同時保持設(shè)計意圖。高級的功能支持大型復(fù)雜裝配體的構(gòu)。2.傳動軸加工工藝規(guī)程設(shè)計2.1工藝規(guī)程設(shè)計2.1.1零件分析從左端依次為:24mm的外圓螺距1.5mm;30 mm的

12、外圓其外圓的公差為0.0065mm鍵槽寬為4mm,深為8mm,公差值為0.036mm,表面粗糙度為Ra=0.8;35 mm的外圓其外圓公差為0.016mm,表面粗糙度為Ra=0.8;46 mm的外圓公差值為0.016mm,表面粗糙度為Ra0.8;鍵槽的寬度為 12mm,深度為5,公差值為0.07mm; 30mm的外圓公差值為0.0065mm,表面粗糙度為Ra=0.8;24mm的外圓螺距1.5mm鍵槽寬為6mm,深為1.5mm;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。35, 52 , 46 為主要配合

13、面,精度均要求較高,需通過磨削得到。30、52的端面、46的表面對35(上、下偏差為+0.008、0.008)軸線的圓跳動誤差0.02mm。零件結(jié)構(gòu)不復(fù)雜,粗加工中完成外圓到達圖紙尺寸要求,倒角,退刀槽的加工都是為精加工作準(zhǔn)備,在銑鍵槽后要去毛刺。在精加工階段完成零件重要尺寸精度和表面粗糙度達到圖紙要求。零件加工達到圖紙尺寸要求后,要經(jīng)過對零件的外圓、端面的尺寸、表面粗糙度和形位公差進行檢驗,確定零件是否合格,在對零件清洗涂油入庫。2.1.2毛坯選定批量生產(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

14、負(fù)荷和沖擊,為增強其強度和沖擊韌度,獲得纖維組織,要求強度較高,且工件的形狀比較簡單,毛坯精度低,加工余量大,生產(chǎn)類型為單件大批量生產(chǎn)。綜上考慮,采用鍛件,其鍛造方法為自由鍛,毛坯的尺寸精度要求為IT12以下。故傳動軸材料選擇為45鋼,屬于強度和塑性較好材料。2.1.3定位基準(zhǔn)確定 合理地選擇定位基準(zhǔn),對于保證零件的尺寸和位置精度有著決定性的作用。由于該傳動軸的幾個主要配合表面(Q、P、N、M)及軸肩面(H、G)對基準(zhǔn)軸線A-B均有徑向圓跳動和端面圓跳動的要求,它又是實心軸,所以應(yīng)選擇兩端中心孔為基準(zhǔn),采用雙頂尖裝夾方法,以保證零件的技術(shù)要求。 粗基準(zhǔn)采用熱軋圓鋼的毛坯外圓。中心孔加工采用三爪

15、自定心卡盤裝夾熱軋圓鋼的毛坯外圓,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(zhǔn),先加工一個端面,鉆中心孔,車出一端外圓;然后以已車過的外圓作基準(zhǔn),用三爪自定心卡盤裝夾(有時在上工步已車外圓處搭中心架),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。根據(jù)零件圖紙及零件的使用情況分析:粗基準(zhǔn)的選擇:按照粗基準(zhǔn)的選擇原則,應(yīng)選擇次要加工表面為粗基準(zhǔn)。又考慮到臺階軸的工藝特點,所以選擇62的外圓為基準(zhǔn)面。精基準(zhǔn)的選擇:按照基準(zhǔn)重合原則及加工要求,應(yīng)選軸心線為基準(zhǔn)。2.1.4工藝路線的擬定(1)劃分階段 對精度要求較高的零件,其粗、精加工應(yīng)

16、分開,以保證零件的質(zhì)量。 該傳動軸加工劃分為三個階段:粗車(粗車外圓、鉆中心孔等),半精車(半精車各處外圓、臺階和修研中心孔及次要表面等),粗、精磨(粗、精磨各處外圓)。各階段劃分大致以熱處理為界。(2)熱處理工序安排 軸的熱處理要根據(jù)其材料和使用要求確定。對于傳動軸,正火、調(diào)質(zhì)和表面淬火用得較多。該軸要求調(diào)質(zhì)處理,并安排在粗車各外圓之后,半精車各外圓之前。 綜合上述分析,傳動軸的工藝路線如下: 下料車兩端面,鉆中心孔粗車各外圓調(diào)質(zhì)修研中心孔半精車各外圓,車槽,倒角車螺紋劃鍵槽加工線銑鍵槽修研中心孔磨削檢驗。(3)加工尺寸和切削用量 傳動軸磨削余量可取0.5mm,半精車余量可選用1.5mm。加

17、工尺寸可由此而定,見該軸加工工藝卡的工序內(nèi)容。 車削用量的選擇,單件、小批量生產(chǎn)時,可根據(jù)加工情況由工人確定;一般可由機械加工工藝手冊或切削用量手冊中選取。(4)擬定工藝過程 定位精基準(zhǔn)面中心孔應(yīng)在粗加工之前加工,在調(diào)質(zhì)之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。調(diào)質(zhì)之后修研中心孔為消除中心孔的熱處理變形和氧化皮,磨削之前修研中心孔是為提高定位精基準(zhǔn)面的精度和減小錐面的表面粗糙度值。擬定傳動軸的工藝過程時,在考慮主要表面加工的同時,還要考慮次要表面的加工。在半精加工52mm、44mm及M24mm外圓時,應(yīng)車到圖樣規(guī)定的尺寸,同時加工出各退刀槽、倒角和螺紋;三個鍵槽應(yīng)在半精車后以及磨削之前銑削加

18、工出來,這樣可保證銑鍵槽時有較精確的定位基準(zhǔn),又可避免在精磨后銑鍵槽時破壞已精加工的外圓表面。 在擬定工藝過程時,應(yīng)考慮檢驗工序的安排、檢查項目及檢驗方法的確定。2.2工藝過程卡制作2.2.1設(shè)備選擇表1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硬質(zhì)合金鋼CA6140自定義三抓卡盤輕型回轉(zhuǎn)頂尖精車FCNR403E19硬質(zhì)合金鋼CA6140銑槽鍵槽銑刀d10e8硬質(zhì)合金鋼XK5040V型虎鉗磨削硬質(zhì)合金鋼M135自定義三抓卡盤輕型回轉(zhuǎn)頂尖倒角SSNR2020-09硬質(zhì)合金鋼CA6140切退刀槽FGNR4032-19硬質(zhì)合金鋼CA6140

19、端面TSNR2020-16硬質(zhì)合金鋼CA6140中心孔A1614硬質(zhì)合金鋼CA61402.2.2刀具選擇刀具的選擇:在選擇刀具形式和結(jié)構(gòu)時,一般優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)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(fù)值為-3的45YT15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(fù)取-3的90YT15外圓車刀。半精車加工時選用主偏角為90、副偏角為15、

20、前角為20、后角為8,在精加工中刃傾角為正取5的90YT15外圓車刀。銑鍵槽使用圓柱鍵槽銑刀加工。2.2.3量具選擇采用極限量規(guī)和高效專用量儀等。由本設(shè)計得粗車的公差為130160um,可選用分度值為0.001的游標(biāo)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(量程300、精度0.05)為量具對工件進行測量。2.2.4夾具選擇 該軸為細長軸,由于細長軸剛性很差,車削加工時受切削刀,切削熱和振動等作用影響。易產(chǎn)生變形,出現(xiàn)直線度、圓柱度、同軸度等加工誤差,不易達成到圖紙上的形位精度和表面質(zhì)量等技術(shù)要求。 車削該傳動軸時關(guān)鍵技術(shù)是防止加工中是彎曲變形,為此必須從

21、夾具等方面采取措施。所以加工零件時采取一頭裝夾和一頭頂尖方法、雙頂尖(機芯夾盤)、三爪夾盤以及專用夾具。2.2.5工藝過程卡 傳動軸機械加工工藝卡機械加工工藝卡產(chǎn)品名稱圖 號 零件名稱傳動軸共 1頁第 1 頁毛坯種類圓 鋼材料牌號45鋼毛坯尺寸60mm265mm序號工種工步工 序 內(nèi) 容設(shè)備工 具夾具刃具量具1下料60mm265mm鋸床專用夾具鋸齒盒尺2車三爪自定心卡盤夾持工件毛坯外圓車床三爪夾盤1車端面見平CA6140硬質(zhì)合金刀2鉆中心孔中心鉆用尾座頂尖頂住中心孔3粗車46mm外圓至48mm,長118mm游標(biāo)卡尺4粗車35mm外圓至37mm,長66mm硬質(zhì)合金刀5粗車M24mm外圓至26mm

22、,長14mm調(diào)頭,三爪自定心卡盤夾持48mm處(44mm外圓)6車另一端面,保證總長250 mm7鉆中心孔用尾座頂尖頂住中心孔8粗車52mm外圓至54mmA粗車35mm外圓至37mm,長A3mm10粗車30mm外圓至32mm,長36mm11粗車M24mm外圓至26mm,長16mm12檢驗3熱處理調(diào)質(zhì)處理220240HBS4鉗修研兩端中心孔車床5車雙頂尖裝夾車床1半精車46mm外圓至46.5mm,長120mm2半精車35mm外圓至35.5mm,長68mm3半精車M24mm外圓至240.10.2 mm,長16mm4半精車23mm0.5mm環(huán)槽5半精車3mml.5mm環(huán)槽6倒外角1mm45,3處調(diào)頭

23、,雙頂尖裝夾7半精車35mm外圓至35.5mm,長A5mm8半精車30mm外圓至30.5mm長38mm9半精M24mm外圓至240.10.2 mm mm,長18mm10半精車44mm至尺寸,長4mm11車23 mm0.5mm環(huán)槽12車3mml.5mm環(huán)槽13倒外角lmm45, 4處14檢驗6車雙頂尖裝夾1車M24mml.5mm6g至尺寸車床調(diào)頭,雙頂尖裝夾2車M24mm1.5mm6g至尺寸3檢驗7鉗劃兩個鍵槽及一個止動墊圈槽加工線8銑用V形虎鉗裝夾,按線找正銑床V型塊1銑鍵槽12mm36mm,保證尺寸4141.25mm立銑刀百分表2銑鍵槽8mml6mm,保證尺寸2626.25mm3銑止動墊圈槽6mml6mm,保證20.5mm至尺寸4檢驗9鉗修研兩端中心孔車床10磨1磨外圓350.008mm至尺寸外圓磨床專用夾具砂輪(棕剛玉)千分尺2磨軸肩面I3磨外圓300.0065mm至尺寸4磨軸肩面H調(diào)頭,雙頂尖裝夾5磨外圓

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