动力轴零件加工工艺设计说明书.docx

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动力轴零件加工工艺设计说明书

《机械制造工艺学》实践任务书

时间题目普通车床传动轴的加工工艺规程

如图所示为加工减速箱传动轴。

生产批量5000件，为45热轧圆钢，制订其加工工艺规程如下:

班级：

设计：

指导教师：

目录

序言...........................................................6

、零件图分析.................................................7

零件图的分析.................................................7

零件材料及其力学性能.........................................7

零件的结构工艺分析...........................................7

、毛坯分析...................................................8

毛坯的选择...................................................8

毛坯图的设计.................................................8

、工艺路线的拟定...........................................9

定位基准的选择...............................................9

加工方法的确定.............................................10

、加工循序的安排.............................................10

工序的安排...................................................10

工序划分的确定...............................................10

热处理工序的安排.............................................11

拟定加工工艺路线.............................................12

加工工艺路线.................................................12

加工设备的选择...............................................13

刀具的选择...................................................14

、工艺设计...................................................15

加工余量工序尺寸，及其公差的确定.............................15

确定切削用量及功率的校核.....................................18

、机械加工工艺过程卡.........................................19

、机械加工工序卡............................................20

、设计心得...................................................21

、参考文献.................................................22

序言

机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业之后进行的。

这是我们进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际训练。

因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。

机械制造工艺学课程设计是在学完了机械设计制造工艺学、进行了生产实习之后的下一个教学环节。

它一方面要求学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力，另外，也为以后作好毕业设计进行一次综合训练和准备。

学生通过机械制造工艺学课程设计，应在下述各方面得到锻炼：

1能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的时间知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。

2提高结构设计能力。

学生通过设计借据（或量具）的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而能保证加工的夹具的能力。

3学会使用手册及图表资料。

掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处，能够做到熟练运用。

就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将要从事的相关工作进行一次适应性训练，从而锻炼自己的分析能力、解决问题的能力，为今后不断完善自己的专业素养打下良好的基础，我相信通过这次课程设计能将一些零碎的知识点都联系起来，系统而全面的做好设计。

由于能力有限，设计尚有不足，恳请孟老师给予指教。

—、零件图分析

（1）零件的作用

题目所给的零件为动力轴，其主要作用，一是传递转矩，二是工作过程中经常承受载荷；三是支撑传动零部件。

（2）零件的材料及其动力学性能

零件的材料为45钢，是最常用种碳调制刚，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。

小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。

其价格较便宜，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，局部淬火后再回火，表面硬度可达52HRC-45HRC。

（3）零件的结构工艺分析

零件材料：

45钢。

切削加工性良好，无特殊加工问题，故加工中不需要采用特殊工艺措施。

刀具选择范围较大，高速钢或YT类硬质合金均能胜任。

刀具几何参数可根据不同刀具类型通过相关表格查取。

零件组成表面：

两端面，外圆及其台阶面，两端三角螺纹，键槽，倒角。

主要Φ46外圆表面用于支撑传动件，为零件的配合及工作面。

主要技术条件：

Φ46外圆精度要：

IT粗糙度要求Ra0.8μm。

它是零件上主要的基准，两端螺纹应与之保持基本的同轴关系，键槽亦与之对称。

零件的总体特点：

长径比达5:

1，为较典型的细长轴。

2、毛坯的分析

毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一，也是一个比较重要的阶段，毛坯的形状和特征对机械加工的难易，工序数量的多少有直接影响，因此，合理选择毛坯在生产占相当重要的位置，同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。

（1）毛坯的选择

毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制作方法主要有以下几种：

1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。

根据零件的材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如果型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。

本零件生产批量为中批量，所以综合上述选择锻件中的模锻按照零件特点，可选择棒料。

根据标准，比较接近并能满足工作要求，可选Φ60㎜，260㎜。

（2）毛坯图的设计

毛坯图是根据产品零件设计的，经查《机械加工工艺手册》、《金属机械加工工艺人员手册》，知精车-半精车个余量，从而可得毛坯余量，见图2.

、工艺路线拟定

（1）定位基准的选择

工件在加工第一道或最初几道工序时，一般选毛坯上未加工的表面作为基准，这个是粗基准，该零件选用Φ60外圆柱面作为粗基准来加工，Φ52外圆零件上主要的基准，两端螺纹应该与之保持基本的同轴关系，键槽亦与之对称，根据基准统一原则，加工阶梯轴时，通常以两中心孔为定位基准，这样，在同一定位基准下加工的各档外圆表面及端面容易保证较高的位置精度，如园跳动，同轴度，垂直度等，采用同一定位基准，还可以使各个工序的夹具结构简单化，便于设计制造。

（2）加工方法的确定

在市场经济的前提下，一切都是为了能创造出更多的财富和提高劳动率为目的，同样的加工方法的选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下，译稿工件的加工效率和经济性，而在具体的选择上，一般根据机械加工资料和工人的经验来确定，由于方法的多种多样，工人在选择时一般结合具体的工件和现场的加工条件来确定最佳的加工方案。

同样在该零件的加工方法的选择中，我们考虑了工件的集体情况和我们学校的具体加工条件，一般我们按加工顺序来阐述加工方案：

加工表面

表面粗糙度

公差

加工方法

Φ52外圆柱面

Ra0.8μm

IT7

半精车-磨削

Φ46外圆柱面

Ra0.8μm

IT7

半精车-磨削

键槽

Ra0.8μm

IT12

粗铣

Ra0.8μm

IT9

粗铣

左右端面

Ra0.8μm

自由公差

粗车

Φ52圆柱左右两台阶面

Ra0.8μm

IT7

半精车-磨削

螺纹

倒角

Ra12.5μm

推刀槽

、加工顺序的安排

（1）工序的安排

加工阶段的划分

当零件的加工质量要求较高时，往往不可能用一道工序来满足要求，而要用几道工序来逐步达到要求的加工质量和合理的使用设备、人力，零件的加工过程通常按工序性质不同，可分为粗加工，半精加工，精加工三个阶段。

由于是冷轧棒料不需要粗加工直接可以半精加工。

半精加工阶段：

其任务是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工作好准备，如Φ35，Φ52，Φ46，Φ44，Φ30外圆柱面等。

精加工阶段：

其任务是主要表面达到规定的尺寸精度，留一定的精加工余量，为主要表面的精加工工作好准备，并可完成一些次要的表面加工。

如精度和表面粗糙程度要求，主要目标是全面保证加工质量。

（2）工序划分的确定

工序集中与工序分散：

工序集中是指将工件集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利用采用高生产率的机床。

工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。

综上所述：

考虑到工件是中批量生产的情况，采用工序分散

辅助工序的安排：

辅助工序一般包括去毛刺及锐边，倒角，检验等。

（3）热处理工序的安排

热处理的目的是提高材料力学性能，消除残余应力和改善金属的加工性能，热处理主要分预热处理，最终热处理和内应力处理等，本零件动力轴材料为45钢，在加工过程中，由于留有较大余量，所以不需要预备热消除零件的内应力，在毛坯锻造之后。

半精车之前，按规范在845℃温度中保持30分钟释放应力。

（4）拟定加工工艺路线

根据以上各个零件的分析以及加工工艺确定的基本原则，可以初步确定加工工艺路线，具体方案如下：

10.下料切Φ60棒料，长260㎜

15.普车半精车Φ52外圆，留磨削余量：

直径方向0.4.倒角达图切退刀槽3×0.5半精车M24外径及其台阶，车M24螺纹，倒角达图半精车Φ46外径及其台阶，Φ52断面处留磨余量0.4车Φ46台阶：

留磨余量：

直径方向0.4倒角达图。

25.钳工去毛刺，锐边

30.热处理调质HRC26—32

35.磨修研中心孔，磨Φ52外圆台阶面

40.钳工划线画出键槽位置

45.铣铣键槽

50.发蓝表面发蓝

55.检验成品检验

（5）加工路线的确定

确定刀具走刀路线主要是提高生产效率，正确的加工工艺程序，在确定走刀路线时主要考虑以下几个方面：

1.应能保证零件的加工精度和表面粗糙度；

2.应使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率；

3.应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量

具体加工路线见走刀路线图

（6）加工设备的选择

工序10、15采用CA6140普通车床，车床的参数如下：

型号TYPE6140，中心距750㎜，1000㎜，1500㎜，车床上下最大回转直径Φ400㎜，马鞍内最大工作回转路径Φ550㎜，横托板上最大回转直径Φ214㎜，主轴孔径Φ52㎜，主轴内锥孔MT6＃，主轴速度级数16级，主轴速度范围20-1800r.p.，公制螺纹（30）种，规模螺纹0.125-5㎜，径节螺纹160-4D.p,横托板行程239㎜，小刀架行程150㎜，尾坐套孔锥度MT5＃，套筒行程120㎜，主电机功率4/5.5KW，外形尺寸2350×1020×1250㎜

工序45采用X45，铣床的参数如下：

型号X45，主轴孔锥度7:

24，主轴孔径52㎜.主轴转速65~1800r/min.工作台面积（长×宽）1000×250.工作台最大行程：

纵向（手动/机动）620㎜，横向手动190㎜、机动171㎜，升降手动370㎜、机动350㎜.工作台进给量：

纵向35~980㎜/min、横向25~765㎜/min、升降12-380㎜/min。

工作台快速移动速度：

纵向2900㎜/min、横向2300㎜/min、升降1150㎜/min。

工作台T型槽数：

槽数3、宽度14、槽距50.主电机功率7.5kw。

工序35采用型号MM135磨床，磨削工件直径8-36㎜，磨削工件最大长度260㎜，工件最大重量4㎏，中心高×中心距为60×260.工作台纵向最大移动量270㎜，工作台最大回转角度：

顺时针7°，逆时针3°。

分度盘每刻度秒砂轮进给量0.002㎜.砂轮最大外径×宽度为250×25.砂轮架电动机功率0.3kw。

加工精度：

圆度0.003㎜，圆柱度0.006㎜，表面粗糙度Ra0.8μm。

（7）刀具的选择

由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率，工件的加工精度，已加工表面质量，刀具的磨损和加工成本，所以正确的选择刀具材料是数控加工工艺的一个重要部分，刀具应具有高刚度。

足够的强度和韧度，高耐磨性，良好的导热性，良好的工艺性和经济性，抗粘结性，化学稳定性。

由于零件CA6140车床输出轴材料为45钢，推荐用硬质合金中的YT15类刀具，因为加工该类零件时摩擦严重，切削温度高，而YT类硬质合金具有较高的硬度和耐磨性，尤其具有高的耐热性，在高速切削钢材时刀具磨损小寿命长，所以加工45钢这种材料时采用硬质合金的刀具。

1）端面：

端面车刀T01

2）半精车外圆柱面：

刀具号为T03,75°可转为车刀，圆弧半径为1，刀片型号同上，刀具型号同上

3）切槽刀，刀具号T04P765《工》

4）螺纹T05

5）磨削砂轮

6）粗铣键槽刀具号为T05，精铣键槽刀具号为T05，

综上可做一刀具表如下：

加工表面

刀具号

道具名称

刀具参数

刀片型号

车端面

T01

TNMM160408ER

粗车外圆柱面

T02

可转位车刀

90°r=1

PTGNR2020-16

TNMM160408ER

PTGNR2020-16

半精车外圆柱面

T03

可转位车刀

75°r=1

半精车外圆柱面

PTGNR2020-16

切槽刀

T04765《工》

螺纹车刀

T05

磨削

砂轮

精铣

T06

铣刀

Φ6

、工艺设计

1、加工余量，工序尺寸，及其公差的确定

根据各资料及制定的零件加工工艺路线，采用计算与查表结合的方法确定各工序加工余量，中间工序公差按经济精度选定，上下偏差按入体原则标注，确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：

1）外圆柱面Φ52

工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度

半精车04IT10Φ52.40.8μm

磨削

毛坯Φ60

1）外圆柱面Φ46

工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度

磨削

半精车0.4IT10Φ46.40.8μm

毛坯13.6Φ60

2）外圆柱面M24

工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度

精车0.0IT6Φ240.8μm

半精车0.4IT10Φ24.40.8μm

毛坯35.6Φ60

3）M24

工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度

粗车1IT12Φ250.8μm

毛坯3Φ60

4）退刀槽

工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度

粗车IT12Φ21.70.8μm

毛坯6.3Φ60

5）加工键槽

工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度

精铣IT9Φ400.8μm

粗铣IT12Φ41

毛坯7Φ60

2、确定切削用量及功率的校核

加工外圆柱面Φ60

粗车：

查《金属机械加工工艺人员手册》P1006取f=0.3㎜/rap=1㎜由CA6140主轴转速范围取n=600r/min

故实际切削速度：

校核功率：

由于机床说明书差得

，机床功率

所以机床功率足够，实际取值为

加工外圆柱面Φ52及M24类似加工外圆柱面Φ60

半精车：

《金属机械加工工艺人员手册》P1006取

f=0.1mm/r则

功率

由于机床说明书查得

，机床功率

所以机床功率足够，实际取值为

精车：

查《机械加工工艺设计手册》表9-16知：

f=0.13～0.18mm/r取f=0.15mm/r在查外圆切削数据表知：

圆整得n=500r/min故实际切削速度：

校核功率

由于机床说明书查的

功率为本0.8，机床功率

所以机床功率足够，实际取值为

n=409r/min,f=0.2mm/r

加工端面

粗车：

查《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》得f=0.66mm/r

由CA6140说明书取n=200r/min故实际切削速度

校核功率:

由于机床说明书查得

所以机床功率足够，实际取之为

磨Φ52外圆Φ44外圆

铣键槽

粗铣：

功率

由于机床说明书查得

所以机床功率足够，实际取值为

精铣：

功率

由于机床说明书查得

所以机床功率足够，实际取值为

.

、机械加工工艺过程卡

序号

工序名称

工序内容

定位基准

设备

1

备料

2

锻造

模锻

立式精锻车

3

热处理

正火

4

锯头

5

粗车外圆

车各外圆面，留余量4~5mm

顶尖孔

卧式车床

6

热处理

调质

7

车大端各部

车大端外圆、端面及台阶

顶尖孔

卧式车床

8

车小端各、部

仿形车小端各部外圆

顶尖孔

仿形车床

9

精车外圆

精车各外圆并切槽、倒角

锥堵顶尖孔

数控车床

10

热处理

局部高频淬火

高频淬火设备

11

粗磨外圆

粗磨Φ30、Φ35、Φ52、Φ46

锥堵顶尖孔

组合外圆磨床

12

铣键槽

铣Φ8槽键

锥堵顶尖孔

立式铣床

13

铣键槽、

铣Φ12键槽

Φ46外圆

立式铣床

14

车螺纹

车两处螺纹

锥堵顶尖孔

卧式车床

15

精磨外圆

精磨各外圆及两端面

锥堵顶尖孔

外圆磨床

16

钳工

端面孔去鋭边倒角，去毛刺

17

检验

按图样要求全部检验

前支承轴颈及外圆

专用检具

18

热处理

发蓝

、机械加工工艺工序卡

10

下料

切Φ60棒料，长260mm

15

普车

半精车Φ52外圆，留磨削余量：

直径方向0.4；倒角退刀槽3*0.5

半精车M24外径及其台阶，车M24螺纹；倒角

半精车Φ46外径及其台阶，Φ52端面处留磨削余量0.4

车Φ46台阶，留磨削余量：

直径方向0.4；倒角

25

钳工

去毛刺，鋭边

30

热处理

调质HRC26—32

35

磨

修研中心孔，磨Φ52外圆；台阶面

40

钳工

划线画出键槽位置

45

铣

铣键槽

50

发蓝

表面发蓝

55

检验

成品检验

8、设计心得

本次的《机械制造工艺》课程设计让我把以前所有关于工艺的知识又重新学习了一遍并且自己第一次完整地编制了工艺规程和夹具设计，对我个人来说是一个新的突破。

在工艺规程的设计之中经历了很多次写好、推倒，再重来的过程，每一次都有新的体会，每一次发现问题再解决都是个人提高的每一步，每一次解决问题后带来的满足感更是让我充满了充实的感觉，这是一次难忘的课程设计也确实受益匪浅。

在中间的计算和后边的校核过程中经历了许多迷茫的时间，花了很长的时间去查资料看书，慢慢一点点学习自己不会的东西，这样才可以真正把书上的东西变成自己的。

纸上得来终觉浅绝知此事要躬行。

只有真正完整的去做了才可以体会到每一份工人师傅手中的工艺是多么来之不易。

这个课程设计也为以后的工作打下了一下小小的基石，对于以后的工作有了一个提前的认识，今后要一个人完全独立负责地完成更复杂零件工艺规程的编制，还要考虑到工装量具、现场设备等更多的因素，确实是一个很大的挑战，我还要更努力。

在这次课程设计，我还要感谢我的孟老师，刚开始时我拿着这个设计时，我就像无头的苍蝇一样乱穿，不知该怎么办，是老师不厌其烦的教我们，并把我们不会的问题一遍一遍讲给我们听，真的感谢我的老师为我们这么尽心尽责，我一定不会辜负老师的期望，一定学好每门知识，努力完善和充实自己，为自己的美好明天努力奋斗。

九、参考文献。

1、《金属机械加工工艺人员手册》赵如福主编上海科技出版社

2、《机械设计课程设计》李育锡高等教育出版社

3、《机械制造工艺学》王凤平主编机械工业出版社

4、《机械制造工艺简明手册》李益民主编机械工业出版社

5、《机械制造手册》

6、《机械制造技术》王道宏主编浙江大学出版社