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1、武昌职业技术学院毕业设计（论文）题目传动轴加工工艺与夹具设计院系名称 机电工程学院 班 级 11级机械制造一班学生 胡鹏缘学 号 时 间 2014-5-20 / 摘 要通过在校期间对传动轴的学习和认识对传动轴进行一下系统的分析和设计，支承传动件的零件称为轴。轴类零件毕业设计是机械工程类专业学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业围的工程技术问题而进行的一次基本训练。这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义传动轴是组成机器零件的主要零件之，一切做回转运动的传动零件（例如：齿轮，蜗轮等）都必须安装在
2、传动轴上才能进行运动与动力的传动，传动轴常用于变速箱与驱动桥之间的连接。这种轴一般较长，且转速高，只能承受扭矩而不承受弯矩。应该使传动轴具有足够的刚度和高临界转速，在强度计算中，由于所取的安全系数较大，从而使轴的尺寸过大，本文讨论的传动轴工艺设计方法，并根据现行规增添了些表面处理的方式比如表面发兰。 关键词：传动轴，零件，刚度，强度，表面发兰目 录摘要1概述11.1 问题的提出与研究意向1 1.2 本文研究的目的和研究容22零件的分析12.1生产纲领 2.2零件的作用2.3零件的工艺分析2.4零件表面加工方法3加工方案的选择3.1方案选择3.2加工的技术要求4确定毛坯4.1传动轴毛坯4.2传动
3、轴材料4.3确定锻件加工余量5工艺规程设计5.1定位基准的选择5.2热处理方法5.3拟定工艺规程5.4加工顺序安排5.5制定工艺路线6夹具的设计6.1夹具的作用6.2铣床夹具的设计特点6.3定位原理的几种情况6.46.56心得体会7致8参考文献1 概述1.1问题的提出问题:传动轴是机械零件中重要零件之一，它起到连接支撑和传递转矩。就目前来看传动轴存在的问题还是很多的，重要表面质量达不到要求，装配中密封不到位等，尤其是汽车方面。很多汽车生产商不得不把自己所产汽车召回，浪费了大量的人力物力，也给消费者带来了诸多麻烦，给自己企业造成了负面影响。1.2 论文研究的目的和研究容本文研究的目的是研究传动轴
4、的设计工艺，从而培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力、分析解决能力，加深学生的知识和所学课程之间的联系。综合运用机械设计课程与其他有关已修课程的理论和生产实际知识进行机械设计训练，主要容是传动轴的如何选择材料，传动轴的分析和加工方法的选择，传动轴的加工方案的选择以与如何选择毛坯。通过计算设计出加工传动轴的加工时间、与夹具设计。做到有计划的利用时间去生产提高生产效率。增添了些表面处理防止传动轴生锈和腐蚀。2 零件的分析2.1生产纲领因为传动轴的年产量为360，由表查得为小批量生产生产类型零件生产纲领重型机械中型机械轻型机械单件生产5205-10020-200100-500
5、中批生产100-300200-500500-5000大批生产300-1000500-50005000-50000 2.1 零件的作用 轴是组成机器零件的主要零件之一。一切做回转运动的传动零件（例如：齿轮，蜗轮等）都必须安装在轴上才能进行运动与动力的传递。因此，轴的主要功用是支撑回转零件和传递运动和动力。跟据轴线形状的不同可分为，直轴、曲轴、挠性轴。按照承受载荷的不同，轴可以分为转轴，心轴，和传动轴三类。工作中，既承受弯矩又承受转矩的轴称为转轴。这类轴在各种机器中最为常见。只承受弯矩而不承受转矩的轴称为心轴。心轴又分为回转心轴和静止心轴两种。只能承受转矩而不承受弯矩的轴叫传动轴。2.2零件的工艺
6、分析（1）对于7级精度、表面粗糙度Ra0.80.4m的一般传动轴，其工艺路线是：正火车端面钻中心孔粗车各表面精车各表面铣花键、键槽热处理修研中心孔粗磨外圆精磨外圆检验。 （2）轴类零件一般采用中心孔作为定位基准，以实现基准统一的方案。在单件小批生产中钻中心孔工序常在普通车床上进行。在大批量生产中常在铣端面钻中心孔专用机床上进行。 （3）中心孔是轴类零件加工全过程中使用的定位基准，其质量对加工精度有着重大影响。所以必须安排修研中心孔工序。修研中心孔一般在车床上用金刚石或硬质合金顶尖加压进行。（4）轴上的花键、键槽等次要表面的加工，一般安排在外圆精车之后，磨削之前进行。因为如果在精车之前就铣出键槽
7、，在精车时由于断续切削而易产生振动，影响加工质量，又容易损坏刀具，也难以控制键槽的尺寸。但也不应安排在外圆精磨之后进行，以免破坏外圆表面的加工精度和表面质量。 （5）在轴类零件的加工过程中，应当安排必要的热处理工序，以保证其机械性能和加工精度，并改善工件的切削加工性。一般毛坯锻造后安排正火工序，而调质则安排在粗加工后进行，以便消除粗加工后产生的应力与获得良好的综合机械性能。淬火工序则安排在磨削工序之前。 2.3零件表面加工方法的选择传动轴的加工面有键槽、端面、退刀槽、越程槽。因此主要采用车削和外圆磨削。因为轴两边的精度较高所以要进行磨削，所以外圆加工的方法为：粗车-半精车-磨削外圆表面加工方案
8、加工方案 经济加工精度等级（IT） 表面粗糙度Ra/m粗车11125012.5半精车8106.33.2精车671.60.8磨削670.80.4键槽加工方案加工方案经济加工精度等级（IT）表面粗糙度Ra铣111212.53 加工方案的选择方案二工序 1 铣轴的两端面，打中心孔工序 2 粗车外圆大小端各外径工序 3 半精车，倒角工序 4 铣键槽工序 5 精车，切退刀槽工序 6 调质工序 7 去毛刺工序 8 磨削方案二工序1 车轴一端打中心孔工序2 车轴另一端打中心孔工序3 半精车倒角工序 4 精车，切退刀槽工序5 调质工序6 铣键槽工序7 去毛刺工序8 磨削比较上面两方案，方案一在加工两中心孔时存
9、在同轴度误差，若把铣键槽放在精车之前，在精车时断续车削容易引起振动，影响加工质量。综上所述方案二合理本设计的加工方法如下：两端面：公差等级IT12，表面粗糙度Ra12.5m,需进行铣削加工。 25左外圆表面：公差等级IT7，表面粗糙度为Ra1.6m，需进行粗车，半精车，精车。 30外圆表面：公差等级IT7，表面粗糙度为Ra12.5m，需进行粗车，半精车，精车。25右外圆表面：公差等级IT6，表面粗糙度为Ra1.6m，需要进行粗车，半精车或磨削加工。3.2加工的技术要求（1）尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类，一类是与轴承的圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高
10、，通常为IT5IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，通常为IT6IT9。 （2）几何形状精度主要指轴颈表面、外圆面等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差围，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。 （3）相互位置精度包括、外表面，重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。 （4）表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。4 传动轴毛坯材料与加工余量毛坯4.1 传动轴毛坯：轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件与结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒
11、料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。 根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。4.2 传动轴材料轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。 45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达4552HRC。 40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和
12、淬火后，具有较好的综合机械性能。 轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达5058HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。一般在满足使用要求的前提下，尽量采用国家资源丰富的材料 4.3确定锻件加工余量与形状：加工表面工序名称加工余量工序尺寸尺寸公差表面粗糙度（m）35半精车0.535Ra6.3m粗车236Ra12.5m毛坯4025精磨0.0825H6Ra1.6m粗磨0.1225.16H9Ra3.2m半精车0.825.4H12Ra6.3m粗车227H12Ra12.5m毛坯3025精车0.125H7Ra1.6m半精车0.925.2H9Ra6
13、.3m粗车227H12Ra12.5m毛坯3030精车0.130H7Ra1.6m半精车0.930.2H9Ra6.3m粗车432H12Ra12.5m毛坯405 工艺规程设计5.1定位基准的选择 （1）粗基准的选择：由于本传动轴全部表面均需加工，而轴的中心线作为精基准，应该选择该传动轴的一端面作为主要的定位粗基准。 （2）精基准的选择：本零件是传动轴，孔是其设计基准亦是其装配基准和测量基准，为避免由于基准不重合而造成的误差且考虑到要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，应该选择传动轴的中心线以与粗加工后的端面为主要的定位精基准。5.2热处理（1）锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。 （2）调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。 （3）表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。 （4）精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理5.3拟定工艺规程定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工，在调质之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。调质之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是为提高定位精基准面的精度和减小锥面
