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傳動軸零件的加工工藝規(guī)程
機械制造課程設(shè)計
題目：設(shè)計“減速器傳動軸”零件的機械加工工藝規(guī)程（年產(chǎn)量為5000件）
內(nèi)容： （1）零件圖 1張（A3）
（2）毛坯圖 1張（A3）
（3）工序簡圖 1張（A2）
（4）工序卡片 2張
（5）課程設(shè)計說明書 1份
班 級：
學(xué) 生：
指導(dǎo)教師：
學(xué) 號：
20**年 1月25日
目 錄
1 設(shè)計說明
1.1題目所給的零件是傳動軸
1.2 零件的工藝分析
1.3 其主要加工表面位置要求 1.4零件的材料
2 工藝規(guī)程的設(shè)計
2.1 零件表面加工方法的選擇
2.2制定工藝路線
3 機械加工余量﹑工序尺寸及毛坯尺寸的確定
3.1 確定加工余量
3.2 確定毛坯尺寸
4 確定切削用量及基本工時
4.1 車兩端面
4.2 計算切削用量
5: 選擇量具
5.1 選擇刀具
5.2 選擇量具
6：總結(jié)
7：參考文獻
機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書
本次設(shè)計是在基本學(xué)完大學(xué)基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課后進行的。是在畢業(yè)設(shè)計之前做的較全面較深入地對所學(xué)各課程進行的綜合性復(fù)習(xí)及應(yīng)用。為我提供了一次理論聯(lián)合實際訓(xùn)練的機會，在我的大學(xué)生涯中占有非常重要的地位。
我希望通過本次課程設(shè)計對自己的綜合性訓(xùn)練，從中鍛煉自己的獨立思考問題，解決問題的能力，為今后的自己未來生活及工作打下一個良好的基礎(chǔ)。
但由于能力有限，此設(shè)計難免有不宜之處。懇請各位老師及同學(xué)給予指教。
一 零件的分析
1 .1題目所給的零件是傳動軸（5000件年產(chǎn)）
此課程設(shè)計研究的是一傳動軸。該軸在機械制造領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。其主要作用是傳遞扭矩,使機構(gòu)獲得動力.
1. 2 零件的工藝分析
:
該傳動軸需要加工的部分主要為回轉(zhuǎn)面。另外，軸兩端為螺紋加工部分。軸的各個軸肩相鄰處需要加工退槽或者是砂輪越程槽。軸肩兩端要進行倒角加工。在軸徑為Φ40±0.005mm，Φ50±0.005mm和右端螺紋部分要加工鍵槽。該傳動軸的加工表面除了軸徑為Φ64和Φ54的兩部分表面的精度要求較小外，其他表面的粗糙度要求都為0.8。為此可以以Φ64為分界分別對兩邊軸表面進行加工。
1.3 其主要加工表面位置要求：
Φ40±0.005外圓相對A-B的圓跳動為0.02
Φ45±0.005相對于A-B的圓跳動為0.02
Φ54端面相對于A-B的圓跳動為0.02
Φ64外圓相對A-B的圓跳動為0.02
Φ50±0.008外圓相對A-B的圓跳動為0.02
Φ40±0.005外圓內(nèi)花鍵槽關(guān)于A-B對稱度為0.03。Φ50±0.008花鍵槽關(guān)于A-B的對稱度為0.03。
1.4零件的材料
材料為45鋼考慮到軸在工作過程中經(jīng)常承受變化的不穩(wěn)定沖擊性載荷，且軸的階梯直徑相差很大。所以選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷以保證工作可以正?？煽康倪M行。由與其年產(chǎn)量達5000件，是大規(guī)模生產(chǎn)水平，且零件尺寸不大。故可以模鍛成型。這對提高生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量也是有利的。
二 工藝規(guī)程設(shè)計
2.1 零件表面加工方法的選擇：
本零件的加工面有外圓，端面，槽等。材料為45鋼。其加工方法如下：
2.1.2基準的選擇：
粗基準的選擇：對于一般軸類零件而言，一般以外圓做為粗基準。對于本零件來說，根據(jù)粗準的選擇原則，零件上有較多的加工面時，為使各加工表面都得到足夠的加工余量，應(yīng)該選擇毛坯上加工余量最少的表面做為粗基準。對于本傳動軸來說，軸徑為Φ64mm慢慢的外圓表面精度較小，故其加工余量也會小，從而可做為粗基準分別加工其兩邊的表面。而當加工傳動軸的兩端面時，為保證兩端面的相互位置精度時，采用互為基準原則進行切削加工。
精基準的選擇：由精基準統(tǒng)一原則，對加工軸類零件時，采用兩個頂尖孔做為統(tǒng)一精基準來加工軸上所有的外圓表面及端面。這樣可以保證各外圓表面間的同軸度和端面對軸心線的垂直度。其次，還可以減少夾具的種類，降低夾具的設(shè)計和制造費用。
2.1.3 Φ64㎜，Φ54㎜兩個外圓面為未注明公差尺寸。
根據(jù)GB1800-79規(guī)定其公差等級按IT12,表面粗糙度為Ra6.3需進行粗車。
2.1.4Φ40±0.005㎜，Φ45±0.005㎜，Φ50±0.005㎜，Φ45±0.005㎜，有公差要求。公差等級為IT7。表面粗糙度為Ra0.8，可采用粗車→半精車→精車→磨削。
2.1.5槽的槽深公差等級分別為IT13，IT13和IT14。其表面粗糙度分別為Ra3.2，Ra3.2和Ra6.3。采用粗銑，半精銑。
由以上分析可得到如下方案：
工藝路線方案一：
工序1：車兩端面，鉆中心孔 車床
工序2：車外圓，切槽，倒角 車床
工序3：車螺紋 車床
工序4：銑鍵槽 磨床
工序5：去毛刺 鉗工
工序6：磨外圓 磨床
工序7：終檢×
工藝路線方案二：
工序1：兩邊同時車銑端面，鉆中心孔。
工序２：粗車軸上各外圓表面，半精車Φ64×54mm,×6mm
工序3：以Φ64×54m和左端面孔定位，半精車軸左部的所有外表面。
工序4：以Φ64×54mm和右端面孔定位，半精車軸右訓(xùn)的所有外表面。
工序5：以兩端面孔定位切退刀槽和砂輪越程槽，倒角。
工序6：工兩端面軸外表面上的螺紋。
工序7：銑鍵槽。
工序8：磨削各外圓。
工序9：終檢。
2.2制定工藝路線：
由工藝方案一，二分析。
方案一:
工序比較集中，這樣能減少工件安裝次數(shù)，有利于保證位置公差要求。還能減少輔助時間，提高勞動生產(chǎn)效率。對于小批量生產(chǎn)來說這樣加工能使生產(chǎn)成本降低。但對于大批加量加工來說，這樣的加工方案并不能降低生產(chǎn)成本，反而會讓生產(chǎn)成本增加。
方案二:
工序比較相對來說比較分散，同時考慮到該軸比較細長，采用端面孔定位加工軸上的各表面時，由于刀具的切深抗力會使得軸產(chǎn)生一定程度上的撓度，從而使得各表面產(chǎn)生不同程度的加工誤差。為此，在車外表面時，可采用一個端面孔和Φ64x54mm部分進行定位分別進行加工。這樣能減少加工時切削力引起太大的撓度誤差。
綜合以上兩個方案的優(yōu)點和不足從而制定一個最優(yōu)的方案如下：
1：車兩端面，鉆中心孔 組合車床
2：粗車外圓Φ64mm, Φ40±0.005㎜，Φ45±0.005㎜，Φ50±0.005㎜，Φ45±0.005㎜（兩端中心孔定位）
車床
3：精車外圓Φ40±0.005㎜，Φ35±0.005㎜，Φ50±0.008㎜，Φ45±0.005㎜，切退刀槽，倒角(兩端中心孔定位） 車床
4：車螺紋2×M32×1.5-6g ，(兩端中心孔定位) 車床
5：銑鍵槽 (兩端中心孔定位) 銑床
6：去毛刺 鉗工
7：磨外圓面H,M,G,P,N 磨床
8：終檢
三：確定機械加工余量及毛坯尺寸。設(shè)計毛坯圖。
3.1 確定加工余量，按JB3835-85確定，確定時根據(jù)估算的鍛件質(zhì)量，加工精度和鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)。由表2.2-25可查得外表面的加工余量。
3.1.1鍛件質(zhì)量 計算得2.96kg, 估算為4.8㎏
3.1.2加工精度 除Φ64㎜，Φ54㎜外一般表面的加工精度為IT7。
3.1.3鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)、
S=
S =0.834，長度偏差為
3.1.4根據(jù)光軸類和多臺階軸類的機械加工余量及公差（JZ4-59,JZ8-50）表5-28查得加工余量為6±2㎜。
3.2 確定毛坯尺寸
由上面查得的加工余量。分析此零件，除Φ64㎜，Φ54㎜外一般的表面皆為Ra0.8。因此只需將零件的尺寸加上余量值即可（由于有的只需粗加工，這時可取所差數(shù)據(jù)中的較小值。當表面需要粗車→半精車→精車時，可取較大值）。其毛坯尺寸如下表：（毛坯圖附圖2）
零件尺寸
單面加工尺寸
毛坯尺寸
Φ45±0.005㎜
3㎜
Φ51±0.005㎜
Φ64㎜
2㎜
Φ68㎜
Φ45±0.005㎜
3㎜
Φ51±0.005㎜
3.2.1外圓Φ52加工表面
考慮其毛坯加工表面長度為125㎜，表面粗糙度為Ra6.3。其毛坯尺寸為Φ64㎜，所以只需粗車單邊余量1.5㎜就能滿足要求。
3.2.2外圓表面2×Φ45±0.005㎜，Φ40±0.005㎜，
2×M32×1.5-6g,毛坯為實心，其精度為IT7.參照《工藝手冊》表可確定其工序尺寸及余量。
3.2.3
傳動軸毛坯(鍛件)尺寸允許偏差
Φ40±0.005㎜
+1.5
-0.6
表2.2-13
Φ45±0.005㎜
+1.5
-0.6
Φ54㎜
+1.5
-0.6
Φ64㎜
+1.5
-0.6
Φ50±0.005㎜
+1.5
-0.6
Φ45±0.005㎜
+1.5
-0.6
340㎜
直線度公差1.5
表2.2-19
3.2.4 確定毛坯熱處理方式
傳動軸經(jīng)鍛造后應(yīng)安排退火，正火，以消除殘留的鍛造應(yīng)力，并使不均勻的金相組織通過重新結(jié)晶而得到細化，均勻的組織，從而改善加工性能。
3.2.5 加工表面加工余量偏差的確定
加工表面
工序雙邊余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度
粗
半精
精
粗
半精
精
粗
半精
精
Φ64㎜
3
Φ64±0.01
Ra6.3
Φ54㎜
13
Φ54±0.01
Ra6.3
Φ40±0.005㎜
2.4
2.2
0.2
Φ42.4±0.01
Φ42.2±0.01
Φ40.2±0.01
Ra6.3
Ra3.2
Ra0.08
Φ45±0.005㎜
3.4
2.2
0.2
Φ48.4±0.01
Φ47.2±0.01
Φ45.2±0.01
Ra6.3
Ra3.2
Ra0.08
Φ50±0.008㎜
3.4
2.2
0.2
Φ53.4±0.01
Φ52.2±0.01
Φ50.2±0.01
Ra6.3
Ra3.2
Ra0.08
四 確定切削用量及基本工時
4.1 車兩端面，打中心孔，粗車Φ64㎜，Φ50±0.008㎜，Φ54㎜，表面粗糙度值為Ra6.3，
4.1.1 加工條件：材料45鋼 模鍛 正火
4.1.2 機床選擇：CA6140臥式車床
4.1.3 刀具選擇：刀片材料為YT15,刀桿尺寸16㎜×25㎜， =90°,°,=12°,=0.5㎜。
4.2 計算切削用量
4.2.1 粗車Φ64㎜
確定端面最大加工余量：已知毛坯長度方向的余量為2（-0.7～1.5）?？紤]7°的鍛模拔模斜度。則毛坯的最大加工余量為8 ㎜。分兩次加工，切削深度為2㎜，公差為IT13。
計算切削速度
按〈〈切削手冊〉表1.27，切削速度的計算公式為（刀具壽命選T=60min）
V= m/min
式中 =242, =0.15, =0.35,m=0.2,修正系數(shù)k（查〈〈切削手冊〉〉表1.28即
=1.44,Ks=0.8,Kk=1.04, =0.81,Kbv=0.97
所以v=108.6 m/min
確定機床的主軸轉(zhuǎn)速
n==1000×108.6/（3.14×68）=500 r/min
按照機床說明書（見〈〈工藝手冊〉〉表6.2-8），與500相近的機床轉(zhuǎn)速為500 r/min。
計算切削工時
按照〈〈工藝手冊〉〉表6.2-1，取l=130,
=130/(0.52×500)=0.50min
4.2.2 粗車Φ50±0.005㎜
切削深度：單邊余量為1.7㎜，可一次切削。
進給量：根據(jù)〈〈工藝手冊〉〉表1.4，選擇f=0.50
計算切削速度：見〈〈工藝手冊〉〉表1.27
V= m/min
=116 m/min
確定主軸轉(zhuǎn)速：n==1000×116/（3.14×64）=577 r/min
按照機床說明書（見〈〈工藝手冊〉〉表6.2-8），與710相近的機床轉(zhuǎn)速為560 r/min。
切削工時：按照〈〈工藝手冊〉〉表6.2-1，取l=80,
=80/(0.50×560)=0.286min
4.2.3 粗車Φ54㎜
切削深度：單邊余量為4㎜，可一次切削。
進給量：根據(jù)〈〈工藝手冊〉〉表1.4，選擇f=0.50
計算切削速度：見〈〈工藝手冊〉〉表1.27
V= m/min
=129 m/min
確定主軸轉(zhuǎn)速：n==1000×129/（3.14×64）=641 r/min
按照機床說明書（見〈〈工藝手冊〉〉表6.2-8），與790相近的機床轉(zhuǎn)速為710 r/min。
此時實際切削速度為124 m/min
切削工時：按照〈〈工藝手冊〉〉表6.2-1，取l=6
=6/(0.50×710)=0.016min
4.2.4 粗車Φ45±0.005㎜
切削深度：單邊余量為1.7㎜，可一次切削。
進給量：根據(jù)〈〈工藝手冊〉〉表1.4，選擇 f=0.50
計算切削速度：見〈〈工藝手冊〉〉表1.27
V= m/min
=122m/min
確定主軸轉(zhuǎn)速：n= =1000×122/（3.14×51）=761 r/min
按照機床說明書（見〈〈工藝手冊〉〉表6.2-8），與761相近的機床轉(zhuǎn)速為710r/min。
此時實際切削速度為114 m/min
切削工時：按照〈〈工藝手冊〉〉表6.2-1，取l=52,
=（125+105）/(0.50×710)=0.481min
4.2.5 粗車Φ40±0.0065㎜
切削深度：單邊余量為2.5㎜，可一次切削。
進給量：根據(jù)〈〈工藝手冊〉〉表1.4， f=0.50
計算切削速度：見〈〈工藝手冊〉〉表1.27
V= m/min
=138m/min
確定主軸轉(zhuǎn)速：n==1000×138/（3.14×47.6）=923 r/min
按照機床說明書（見〈〈工藝手冊〉〉表6.2-8），與923相近的機床轉(zhuǎn)速為900r/min。
此時實際切削速度為134 m/min
切削工時：按照〈〈工藝手冊〉〉表6.2-1，取l=55,
=55/(0.50×900)= 0.122min
驗證機床功率：主切削力F按〈〈工藝手冊〉〉表1.29所示公式計算
F=
式中=2880,=1.0,=0.75,=0.94,=0.89
所以F=2780N
=6.43KW
由〈〈切削手冊〉〉表1.30中機床說明書可知CA6140臥式車床主電動機的功率為7.5 KW。所以機床的功率足夠，能夠保證正常加工。
驗證機床進位系統(tǒng)強度
以知主切削力為F=2780N，徑向切削力 按〈〈切削手冊〉〉表1.2所示公式計算。
=279 N
徑向切削力Ff按〈〈切削手冊〉〉表1.29所示公式計算。
=1292 N
取機床導(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)μ=0.1。則切削力在縱向進給方向上對進給機構(gòu)的作用力：
F=+μ（+F）=1292+27.9+278=1597.9N
小于機床縱給方向可以承受的最大縱向力。（〈〈切削手冊〉〉表1.30）所以機床系統(tǒng)可正常工作。
工序2的切削用量及基本時間
工步
切削深度
進給量
切削速度
車床轉(zhuǎn)速
基本時間
粗車外圓Φ64㎜
4
0.5
v=108.6 m/min
500 r/min。
0.50min
粗車Φ50±0.005㎜
1.7
0.5
116 m/min
760 r/min。
0.286min
粗車Φ54㎜
4
0.5
129 m/min
760 r/min。
0.016min
粗車Φ45±0.005㎜
1.7㎜
0.5
122m/min
710r/min。
0.481min
粗車Φ40±0.005㎜
2.4
0.5
138m/min
900r/min。
0.122min
Φ32
3
0.5
207 m/min
1200 r/min
0.025 min
粗車Φ45±0.005㎜
1.7
0.5
122m/min
710r/min。
0.481min
Φ32mm
3
0.5
207 m/min
1200 r/min
0.02min
4.2.6 精加工
機床選擇：C620-1臥式車床。
刀具選擇：刀片材料為YT15,刀桿尺寸16㎜×25㎜，=90°, =15°,=12°,=0.5㎜。
工序3的切削用量及基本時間
工步
切削深度
進給量
切削速度
車床轉(zhuǎn)速
基本時間
Φ40±0.005㎜
1.2
0.3
150 m/min
1200r/min
0.056 min
Φ45±0.005㎜
1.2
0.3
150 m/min
1200r/min
0.161 min
Φ50.005㎜
1.2
0.3
150 m/min
1200r/min
0.15 min
Φ45±0.005㎜
1.2
0.3
150 m/min
1200r/min
0.15 min
切退刀槽
倒角
4.2.7車螺紋2×M24×1.5-6g㎜
計算切削速度由參考文獻（7）表中21查得。
車床選擇：CM6125臥式車床
刀具壽命T=60㎜選擇高速螺紋車刀。切削深度為1.5，走刀次數(shù)為1。
由表6.2-14中公式計算得粗車時切削速度為21.57 m/min。
確定主軸轉(zhuǎn)速：
n=1000v/(D×π)
=1000×21.57/(3.14×32)
=134 r/min
按機床說明書取n=320 r/min
實際切削速度：
V=（320×3.14×32）/1000
=32.2m/min
切削工時：取長度l=20㎜
=20/（320×0.2）
=0.3125min
4.2.8銑鍵槽
由表4.2-37得
1） 選擇銑床 X51立式銑床
2） 刀具選擇 高速鋼錯齒三面刃銑刀 d=125mm L=13mm z=20.
3） 刀具角度選擇 前角γ=15°，后角 α=12°（周齒），α=6°（端齒）
4） 縱向進給量f=50mm/min
5） 橫向進給量f=25mm/min
6） 加工時間T1=25/25+12/50=1.24min
T2=63/25+14/50=2.8min
T3=20/25+8/50=0.96min
T= T1+ T2+ T3=1.24+2.8+0.96=4.0min
4.2.9磨削
選擇砂輪 見〈〈工藝手冊〉〉第三章磨料選擇各表。結(jié)果為：WA46Kv6P350×40
1） 切削用量：砂輪轉(zhuǎn)速為n=1500 r/min（見機床說明書）
2） 砂輪的切削速度 V=27.5 m/ s
3） f=0.5軸向方向的進給量B=20㎜
4） 工件速度V=10 m/min
5） 徑向方向的進給量f=0.015/20 行程
6） 切削工時 T=（2×L×b×Z×b×k）/(1000×v×Fa×Fv)
L加工長度 120，70，60，20，80，
b 加工寬度 40，45，50，45
Z 單邊加工余量 0.1
k 系數(shù) 1.10
v 工作臺移動速度
Fa工作臺往返一次砂輪軸向進給量
Fv工作臺往返一次砂輪軸向進給量
T= 2×（20+80+60+70+120）×（40+45+50+45）×0.1×1.1/（1000×10×20×0.015）
=2.31min
五 選擇夾具
本零件除粗銑及半精銑槽等工序需用專用夾具外，其他各工序使用通用夾具(三爪自定心卡盤)即可。
5.1 選擇刀具
(1) 在車床上加工的工序，一般都選用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀。加工鋼質(zhì)零件采用YT類硬質(zhì)合金，粗加工用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT30，切槽刀宜選用高速鋼。
(2) 銑刀按表3.1-40選錯齒三面刃銑刀。零件要求銑切深度為4mm， 5mm，3 mm，按表3.1-28，銑刀直徑應(yīng)為60-75mm，因此所選銑刀：半精銑工序銑刀直徑d=70mm，齒數(shù)z=20
5.2 選擇量具
本零件屬成批生產(chǎn)，一般均采用通用量具。選擇量具的方法有二種：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計量器具的測量方法極限誤差選擇。選擇時，采用其中的一種方法即可。
5.2.1 選擇各外圓加工面的量具
工序2中粗車外圓Φ52㎜達到圖紙要求，現(xiàn)按計量器具的不確定度選擇該加工表面加工時所用量具：該尺寸公差T=0.016。按表5.1-1，計量器具不確定度允許值U1=0.009mm。根據(jù)表5.1-2分度值0.02游標卡尺，其不確定度數(shù)值U=0.02mm，U>U1，所以不能選用，必須U
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