传动轴设计说明书

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1、摘 要所谓机械加工工艺规程，是指规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺规程来体现。因此，机械加工工艺规程的设计是一项十分重要而又非常严肃的工作。制订机械加工工艺规程的原则是：在一定的生产条件下，在保证持量和生产进度的前提下，能获得最好的经济效益。制订工艺规程时，应注意以下三方面的问题：1、技术上的先进性；2、经济上的合理性；3、有良的劳动条件，避免环境污染。目 录第一节 传动轴（批量为 200 件）机械加工工艺规程设计一、传动轴的用途二、传动轴的技术要求三、审查传动轴的工艺性四、确定传动轴的生产

2、类型第二节 确定毛坯、绘制毛坯简图一、选择毛坯二、确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量三、绘制传动轴锻造毛坯简图第三节 拟定传动轴工艺路线一、定位基准的选择二、表面加工方法的确定三、加工阶段的划分四、工序的集中与分散五、工序顺序的安排六、确定工艺路线第四节 机床设备及工艺装备的选用一、机床设备的选用二、工艺装备的选用第五节 加工余量、工序尺寸和公差的确定一、G 轴外圆面 40 的确定二、E 轴外圆面 30 的确定三、M 轴外圆面 35 的确定四、F 轴右边部分外圆面 30 的确定五、F 轴左边部分外圆面 30 的确定六、N 轴外圆面 25 的确定七、M20x1.5 螺纹的加工第六节 切削用量、时间

3、定额的计算一、切削用量的计算二、时间定额的计算第七节 心得体会第八节 参考文献第九节 附录第一节 传动轴（批量为 200 件）机械加工工艺规程设计一、传动轴的用途传动轴在各种机械或传动系统中广泛使用，用来传递动力。在传力过程中主要承受交变扭转负荷或有冲击，因此该零件应具有足够的强度、刚度和韧性，以适应其工作条件。该零件的主要工作表面为 E、M、F、N 四个阶梯轴的外圆表面，它们的精度和表面粗糙度要求很高，在设计工艺规程时应重点予以保证。二、传动轴的技术要求表 1 传动轴零件技术要求表加工表面 尺寸及偏差 /mm 公差及精度 等级 表面粗糙度 Ra /m 形位公差/mm传动轴两端面215 无 无

4、 无M 轴肩左端面 32 无 无 无N 轴肩右端面 20 无 无 无F 轴肩右端面 58 无 无 无P 面 65 无 0.8无Q 面 104 无 0.8无G 轴外圆面 40 无 无 无F 轴外圆面左部(有配合要求)300.0065 IT6 0.8 无F 轴外圆面右部（无配合要求）-0.0230 -0.072 IT9 0.8 无N 轴外圆面 025 -0.013 IT6 0.8无M 轴外圆面 350.008 IT6 0.8E 轴外圆面 300.0065 IT6 0.8 无M 轴外圆面上键槽侧面-0.01510 -0.085 IT10 3.2 无N 轴外圆面上键槽侧面-0.0158 -0.065

5、IT9 3.2 无该传动轴零件形状为较简单的阶梯轴，结构简单。为实现轴的准确传递动力和轴与轴之间的精密配合，要求很高的精度等级和表面粗糙度。为了在传力过程中承受交变扭转负荷和冲击，传动轴需要有良好的力学综合性能，一般要对其进行调质处理，材料可为 45 号钢，就可以达到它的使用要求。由于传动轴配合的表面较多，为了保证各表面间的精密配合，需严格保证中心轴线的形位误差，所以要对重要表面或端面提出形位误差的要求，在加工时严格保证。如：传动轴的两个重要端面提出了相对中心轴线的端面圆跳动，保证垂直度在 0.02以内，此外还保证了 M、N 两个重要轴的中心线相对中心轴线的同轴度误差在0.02 以内。综上所述

6、，该传动轴的各项技术要求制订的较合理，符合该零件在实际中的功用。三、审查传动轴的工艺性分析零件图可知，传动轴两端面和各阶梯轴端面均要求切削加工，并在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了接触刚度；为了加工阶梯轴，需在加工前先转中心孔，用一夹一顶的方法。通过粗车、半精车、粗磨、精磨来达到技术要求，加工起来比较方便，螺纹也可以方便的车出来。总体上，主要工作表面虽然加工精度和表面粗糙度要求相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。四、确定传动轴的生产类型依设计题目知：Q=200 台/年，m=1 件/台；结合生产实际，备品

7、率 a%和废品率 b%分别取 3%和 0.5%。代入公式 N=Q m(1+a%)(1+b%) 得： N=200(1+3%) (1+0.5%)=207 件/年该传动轴的重量约为 1.31 千克，查表 1-3 知，传动轴属轻型零件，查表 1-4 知，该传动轴的生产类型为小批生产。第二节 确定毛坯、绘制毛坯简图一、选择毛坯由于该传动轴在工作过程中要承受交变负荷和冲击，为增强其强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用锻件。由于生产类型为小批生产，且轮廓尺寸较大，宜采用自由锻的方法来制造毛坯。二、确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量由表 2-10 至表 2-12 可知，要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先

8、确定如下各项因素：1、公差等级由传动轴的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。2、锻件质量已知机械加工后传动轴的重量为 1.31 千克，由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为 2.5 千克。3、锻件形状复杂系数由公式（2-3）和（2-4）可计算出该传动轴的形状复杂系数S= / =2.5/（ ）=2.5 4/（3.14 47 47 222 7.8）tmNhd24=0.83由于 0.83 介于 0.63 和 1 之间，故该传动轴的形状复杂系数属 S1 级。4、锻件材质系数由于该传动轴材料为 45 号钢，是碳的质量分数小于 0.65%的碳素钢，故该传动轴的材质系数属 M1 级。5、锻件分模

9、线形状根据该轴的形位特点，穿过中心轴线的平面即为分模面，属平直分模线。6、零件表面粗糙度由零件图可知，该传动轴 E 轴的表面粗糙度 Ra=0.3，两键槽侧面Ra=3.2，其余均为 0.8。根据上述分析，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果如下表 2 所示： 表 2 传动轴锻造毛坯尺寸公差及机械加工余量锻件重量/kg包容体重量/kg 形状复杂系数 材质系数 公差等级2.5 3 S2M1普通级项目/mm 机械加工余量/mm 尺寸公差/mm 备注两端面 215 7 2.8 +1.4 表 2-10 -1.4E 轴外圆面 30 72（取 7） 1.8 +0.9-0.9表 2-11M 轴外圆

10、面 35 72（取 7） 2.0 +1.0-1.0表 2-11N 轴外圆面 25 72（取 7） 1.8 +0.9-0.9表 2-11G 轴外圆面 40 72（取 6.7） 2.0 +1.0-1.0表 2-1120 螺纹加工轴 72（取 6.7） 1.8 +0.9-0.9表 2-11F 轴 30 72（取 7） 1.8 +0.9-0.9表 2-11注：根据表 2-10 的表注，将公差按照 的比例分配。21三、绘制传动轴锻造毛坯简图由表 2 所得结果，绘制毛坯简图，如附图一所示。第三节 拟定传动轴工艺路线一、定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。1、精基

11、准的选择根据传动轴零件图的设计图纸和精基准的选择原则要求定位基准与设计基准相重合，这里选择传动轴的两端面中心孔作为定位基准，可以很方便的加工各轴肩端面和各外圆表面，而且能保证加工轴肩面 P、Q 相对于中心轴线的圆跳动误差，保证加工 M、N 轴线相对于中心轴线的同轴度误差。只有在加工键槽时需改变定位基准，根据设计要求选择 P 面和 F 轴肩右端面作为定位基准加工键槽。总之，该传动轴零件结构简单，定位、装夹方便，有利于保证各项技术要求。2、粗基准的选择一般先选择外圆表面作为粗基准，先加工出一个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个端面和其中心孔，而不是用外圆表面定位把两个端面同时加

12、工出来，这样加工可以保证两端面中心线的同轴度，并为后续的精加工做好准备。二、表面加工方法的确定根据传动轴零件上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法如下表：表 3 传动轴零件各表面加工方案加工表面 尺寸精度等级表面粗糙度Ra（um）加工方法 备注传动轴两端面、M 轴肩左端面和F、N 轴肩右端面无 无 粗车 表 1-6P、Q 面 无 0.8 粗车-半精车-磨削 表 1-6E 外圆表面 IT6 0.3 粗车-半精车-磨削 表 1-6M 外圆表面 IT6 0.8 粗车-半精车-磨削 表 1-6F 外圆表面左部（有配合要求）IT6 0.8 粗车-半精车-磨削 表 1-6F 外圆表

13、面右部（无配合要求）IT9 0.8 粗车-半精车-磨削 表 1-6N 外圆表面 IT6 0.8 粗车-半精车-磨削 表 1-6M 面上键槽侧面 IT10 3.2 粗铣-半精铣 表 1-8N 面上键槽侧面 IT9 3.2 粗铣-半精铣 表 1-8三、加工阶段的划分该传动轴为多阶梯轴,为了使毛胚生产率高，将毛胚大大的简化了，但是这使得毛胚机械加工余量较大，需要切除大量金属，产生大量的切削热，而且引起残余应力重新分布而变形,因此,安排工序时,应将加工过程分为以下阶段：1、粗加工阶段粗加工阶段主要是去除各加工表面的余量，并作出精基准。它包括粗车外圆、钻中心孔。a.粗车两端面,钻中心孔为精基面作好准备,

14、使后续工序定位精准,从而保证其他加工表面的形状和位置要求。b.粗车阶梯轴外圆,将零件加工出 30,35，40,25 和 20 的轴外圆，使此时坯件的形状接近工件的最终形状和尺寸,只留下适当的加工余量。c.切出退刀槽。2、半精加工阶段半精加工阶段的任务是减小粗加工留下的误差，使加工面达到一定得精的，为精加工做好准备。它包括主轴各处外圆、台肩的半精车和修研中心孔等。3、精加工阶段精加工阶段的任务是确保达到图纸规定的精度要求和表面粗糙度要求。它包括对表面粗糙度要求较高的外圆面 M、N 和 F 面左部的磨削加工、对外圆面 F 右部和轴肩端面 P、Q 的精车加工和对 E 外圆面的粗精磨，然后粗铣、半精铣

15、键槽。四、工序的集中与分散该轴的生产类型为小批生产，零件的结构复杂程度一般，但有较高的技术质量要求，可选用工序集中原则安排轴的加工工序。采用通用机床和部分高生产率专用设备，配用专用夹具，与部分划线法达到精度以减少工序数量，缩短工艺路线，减少工件的搬动次数，提高生产效率；采用工序集中原则，使生产计划、生产组织工作得以简化，工作装夹次数减少，辅助时间缩短，而且易于保证各加工表面之间的相互位置精度要求。五、工序顺序的安排1、机械加工工序a遵循“先基准后其他”原则，首先加工传动轴两端面和钻中心孔，再车外圆表面。b遵循“先面后孔”的原则，先加工端面，再加工键槽，车螺纹。c遵循“先主后次”的原则，先加工主

16、要表面：车外圆各个表面，后加工次要表面：铣键槽。d遵循“先粗后精”的原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。2、热处理工序为改善工件材料的切削性能，在粗加工后应进行调质热处理，调质硬度为 220240HBS。3、辅助工序在热处理之后，安排主轴校直；在半精加工之后，安排去毛刺和中间检验工序；在精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该传动轴工序的安排顺序为：基准加工 各端面和主要表面粗加工 热处理 主要表面半精加工 辅助工序 主要表面磨加工和次要表面加工 主要表面精磨加工。六、确定工艺路线在综合考虑上述工序安排原则的基础上，表 4 列出了该传动轴的工艺路线。表 4 传动轴工艺路线及设备、工装的选用工序号 工序名称 车床设备 刀具 量具1 锻造毛坯2 热处理：正火处理3粗车传动轴两端面并在两端面钻中心孔 CA6