《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)-傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì).doc

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1、成績2011-2012學(xué)年第一學(xué)期機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書 題目： 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 系 別： 專 業(yè)：班 級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 題目名稱傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名專業(yè)班級學(xué)號設(shè)計(jì)目的機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的目的是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)了機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)和進(jìn)行了校內(nèi)外的生產(chǎn)實(shí)習(xí)之后讓學(xué)生獲得綜合運(yùn)用過去所學(xué)過的全部課程進(jìn)行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本能力。同時(shí)，課程設(shè)計(jì)也是為了畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)的課程設(shè)計(jì)可以使學(xué)生在下述三方面得到鍛煉：（1）能把機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程中的基本理論和在校內(nèi)外生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識有機(jī)的相結(jié)合，從而解決零件在加工中的定位

2、、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，從而確保零件的加工質(zhì)量。（2）提高學(xué)生的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。通過針對某一典型零件的夾具（或量具）的設(shè)計(jì)，從而使學(xué)生能夠通過所給出的被加工零件的加工要求，設(shè)計(jì)出高效率、低成本、裝夾簡單、省力、省時(shí)而能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。（3）鍛煉學(xué)生使用手冊及圖表資料的能力。能夠熟練地依據(jù)給定的任務(wù)而查找相關(guān)的資料、手冊及圖表并掌握其中的設(shè)計(jì)信息用于設(shè)計(jì)參數(shù)的確定。設(shè)計(jì)要求1、生產(chǎn)要求：生產(chǎn)綱領(lǐng)為小批量生產(chǎn)。2、設(shè)計(jì)的要求：（1）零件圖 1張 （2）毛坯圖 1張 （3）機(jī)械加工工藝過程綜合卡片 1張（4）工藝裝備設(shè)計(jì) 12套（5）工藝裝備主要零件圖 1張（6）課程

3、設(shè)計(jì)說明書 1份計(jì)劃進(jìn)度按教學(xué)計(jì)劃規(guī)定，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)總學(xué)時(shí)數(shù)為2周，其進(jìn)度及時(shí)間大致分配入下：第1階段：熟悉零件，畫零件圖 約占一天（10%）第2階段：選擇加工方案，確定工藝路線和工藝尺寸，填寫工藝過程綜合卡 約占三天（40%）第3階段：工藝裝備設(shè)計(jì)（畫總裝圖及主要零件圖） 約占四天（40%）第4階段：編寫設(shè)計(jì)說明書 約占二天（10%）設(shè)計(jì)內(nèi)容1、從工藝方法上分析零件，畫零件圖2、對進(jìn)行工藝分析零件包括以下幾個(gè)主要內(nèi)容：（1）分析零件的作用、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)及技術(shù)要求；（2）分析零件的形狀位置精度、表面粗糙度以及主要加工表面的尺寸等；（3）分析零件的機(jī)械加工的工藝性、材質(zhì)、及完成后熱處理的

4、要求。3、零件圖按機(jī)械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)繪制，按：比例畫出。主要參考文獻(xiàn)1于駿一,鄒青.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)M.2版.機(jī)械工業(yè)出版社，20112鄒青.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程M.機(jī)械工業(yè)出版社，20113田凌，馮涓，劉朝儒.機(jī)械制圖M.清華大學(xué)出版社，20074陳天民，吳建平.熱處理設(shè)計(jì)簡明手冊M.機(jī)械工業(yè)出版社，1993學(xué)生接受任務(wù)簽字接受任務(wù)時(shí)間： 2011 年 11 月 日 學(xué)生簽名： 目錄第一章課題題目及主要技術(shù)參數(shù)說明6第二章 毛坯82.1 明確毛坯狀況82.2 毛坯選擇8第三章 加工準(zhǔn)備93.1 擬定工藝路線93.1.1確定加工方案93.1.2劃分加工階段93.1.3選擇定位基準(zhǔn)93

5、.1.4熱處理工序安排93.1.5加工工序安排93.2選擇設(shè)備113.3刀具的選擇113.3.1刀具種類的選擇123.3.2車刀的選擇123.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差123.5刀具的安裝133.6工件的安裝13第四章 加工144.1下料144.2粗車端面144.2.1粗平端面144.2.2半精車平端面164.2.3 打兩端中心孔184.2.3粗車端面總時(shí)間204.3粗車204.3.1粗車最大直徑37204.3.2粗車臺階32214.3.3粗車臺階30234.3.4粗車外圓B244.3.5粗車臺階28254.3.6粗車總時(shí)間274.4熱處理274.5半精車284.5.1半精車B284.5.

6、2車退刀槽294.5.3半精車26314.5.4倒角C1324.5.5半精車32344.5.6半精車30354.5.7半精車總時(shí)間364.6銑364.6.1粗銑鍵槽8*24374.6.2粗銑鍵槽10*20384.6.3精銑鍵槽8*24394.6.4精銑鍵槽10*20404.6.6銑鍵槽總時(shí)間414.7磨削414.7.1磨外圓B424.7.2磨外圓A434.7.3磨削總時(shí)間444.8加工總時(shí)間454.9檢驗(yàn)45設(shè)計(jì)小結(jié)46參考文獻(xiàn)47第一章課題題目及主要技術(shù)參數(shù)說明 1.1課題題目 從動(dòng)軸的制造1.2技術(shù)要求分析 圖1-1從結(jié)構(gòu)上看（如圖1-1），這是一個(gè)典型的階梯軸，工件材料為45#，生產(chǎn)綱領(lǐng)

7、為小批或中批生產(chǎn)，調(diào)質(zhì)處理HBS217255，尺寸為37*151。 軸頸和裝傳動(dòng)零件的配合軸頸表面，一般是軸類零件的重要表面，其尺寸精度，位置精度（同軸度、與端面的垂直度等）及表面粗糙度要求和鍵槽的尺寸精度要求均較高，是軸類零件機(jī)械加工時(shí)，應(yīng)著重保障的要素。軸頸A和B處是裝軸承的，各項(xiàng)精度要求均較高，其尺寸為30K6，以中心線為基準(zhǔn)，因此是主要表面。配合軸頸F和C處是安裝傳動(dòng)零件的，與基準(zhǔn)中心線對稱度為0.2，公差等級為IT7。48第二章 毛坯2.1 明確毛坯狀況 一般階梯軸類零件材料常選用45鋼；對于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸可用40Cr；對于高速、重載荷等條件下工作的軸可選用20Cr、20Cr

8、MnTi等低碳含金鋼進(jìn)行滲碳淬火，或用38CrMoAIA氮化鋼進(jìn)行氮化處理。2.2 毛坯選擇該軸選用45鋼。光軸、直徑相差不大的階梯軸，常選用熱軋棒料或冷拉棒料。一般比較重要的，直徑相差較大的軸都采用鍛造件，以提高杭拉、抗彎及抗扭強(qiáng)度。對于某些大型或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸(如曲軸)，在保證質(zhì)量的條件下允許采用鑄造。這里選用截面形狀為圓形的熱軋鋼，尺寸選擇由于該軸最大外圓為37直徑為151，長度與直徑之比大于8，選用毛坯為38*155。第3章 加工準(zhǔn)備3.1 擬定工藝路線3.1.1確定加工方案軸類在進(jìn)行外圓加工時(shí)，會(huì)因切除大量金屬后引起殘余應(yīng)力重新分布而變形。應(yīng)將粗精加工分開，先粗加工，再進(jìn)行半精加工和精

9、加工，主要表面精加工放在最后進(jìn)行。傳動(dòng)軸大多是回轉(zhuǎn)面，主要是采用車削和外圓磨削。由于該軸的A,B段用于安裝軸承，表面粗糙度值為1.6適中，精度要求比較高，采用磨削。C，F(xiàn)段有鍵槽，用于安裝齒輪，采用半精加工。其它外圓面粗糙度和尺寸要求不高，采用粗車、半精車的加工方案。鍵槽粗糙度為3.2，應(yīng)采用粗銑，半精銑的加工方案便能達(dá)到要求。3.1.2劃分加工階段 該軸加工劃分為三個(gè)加工階段，即粗車（粗車外圓，端面，鉆中心孔）、半精車（半精車各處外圓和修研中心孔等），銑2個(gè)鍵槽，磨削A，B段外圓。 3.1.3選擇定位基準(zhǔn)該軸各表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是軸的中心線，其加工的定位基準(zhǔn)是兩端面。采用兩中心孔作為定位基準(zhǔn)不但

10、能在一次裝夾中加工出多處外圓和端面，符合基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則。在粗加工外圓和加工長軸類零件時(shí)，為了提高工件剛度，常采用一夾一頂?shù)姆绞?，即軸的一端外圓用三爪卡盤夾緊，另一端用尾座頂尖頂住中心孔，此時(shí)是以外圓和中心孔同作為定位基面。銑鍵槽時(shí)，對稱度以鍵槽中心線對稱度為0.2，采用一夾一頂方式加工，并且要找正對稱中心線。3.1.4熱處理工序安排該軸需進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。它應(yīng)放在粗加工后，半精加工前進(jìn)行。如采用鍛件毛坯，必須首先安排退火或正火處理。該軸毛坯為熱軋鋼，可不必進(jìn)行正火處理。 3.1.5加工工序安排該階梯軸的加工應(yīng)遵循加工順序安排的一般原則。如先粗后精、先主后次等。另外還應(yīng)注意：1 外圓表面加工順序應(yīng)為

11、：先加工大直徑外圓，然后再加工小直徑外圓，以免一開始就降低了工件的剛度。2 軸上的鍵槽等表面的加工應(yīng)在半精車之后、外圓磨削之前。這樣便可保證鍵槽的加工質(zhì)量。3 通過對該軸分析，其加工工藝路線為：毛坯下料粗車外圓熱處理半精加工外圓銑鍵槽磨削。工序一：下料工序二：CA6140臥式車床上用三爪卡盤夾持工件 1.粗，精車端面 2.鉆中心孔，以尾架頂住，粗車3個(gè)臺階，37加工到位，其余每臺階留2mm余量。3.調(diào)頭，車另一端面，并保證總長154mm。4.鉆中心孔，以尾架頂住，粗車另外3個(gè)臺階，每個(gè)直徑留2mm余量。工序三：調(diào)質(zhì)處理HBS217255 。工序四：CA6140臥式車床上雙頂尖裝夾，半精加工右面

12、3個(gè)臺階，大直徑加工到31，28和26加工到位。車槽1個(gè)，倒角1個(gè)。調(diào)頭，雙頂尖裝夾，半精車余下的2個(gè)臺階，32的加工到位，小直徑加工到31，車倒角1個(gè)。 工序五：立式銑床X5032雙頂尖裝夾。分別粗銑寬為10，8的鍵槽到留1mm的加工余量。再分別精銑2個(gè)鍵槽。工序六：無心外圓磨床雙頂尖裝夾，將兩端A,B磨到規(guī)定要求工序七：檢驗(yàn)由前面確定的加工，可以確定零件各處的加工余量如表3-1：加工面加工方法加工余量工序尺寸精度等級表面粗糙度37粗車137IT1112.532粗車半精車粗銑精銑4.51.54133.532280+0.25，100 -0.2 270+0.02，100-0.036IT11IT8

13、IT12IT812.53.26.33.230粗車半精車粗磨61.50.53230.530+0.002+0.015IT11IT8IT712.53.21.630粗車半精車粗磨61.5，4（槽）0.53230.5，2830+0.002+0.015IT11IT8IT8IT712.53.23.21.628粗車1028IT1112.526粗車半精車粗銑精銑10.71.33127.326230+0.25，80 -0.2220+0.02，80 -0.036IT11IT8IT12IT812.53.26.33.2端面粗車精車鉆1.50.510L152L151L121IT12IT86.33.2表3-13.2選擇設(shè)備

14、車削加工設(shè)備：普通車床CA6140銑削加工設(shè)備：立式銑床X5032磨削加工設(shè)備：無心外圓磨床3.3刀具的選擇1應(yīng)根據(jù)零件的切削性能選擇刀具。2應(yīng)根據(jù)零件的加工階段選擇刀具。3根據(jù)加工區(qū)域的特點(diǎn)選擇刀具和幾何參數(shù)。3.3.1刀具種類的選擇高速鋼：高速鋼是含有W、Mo、Cr、V等合金元素較多的合金工具鋼，熱處理后硬度為6266HRC，抗彎強(qiáng)度約為33GPa，耐熱性為600左右。高速鋼又可分為普通高速鋼、高性能高速鋼、粉末冶金高速鋼及涂層高速鋼。硬質(zhì)合金：由硬度和熔點(diǎn)很高的碳化物（硬質(zhì)相，如WC、TiC、TaC、NbC等）和金屬（粘結(jié)相，如Co、Ni、Mo等）通過粉末冶金工藝制成的。硬質(zhì)合金按加工對

15、象和切削時(shí)排出切悄形狀可分為三類，其中YG主要用于脆性材料，YT用于碳鋼類塑性材料，YW用于不銹鋼等難加工材料。陶瓷：是以氧化鋁或以氧化硅為基體再添加少量金屬，在高溫下燒結(jié)而成。陶瓷刀具有很高的耐磨性和耐熱性，良好的抗粘結(jié)性和較低的摩擦系數(shù)，化學(xué)性能穩(wěn)定。陶瓷刀具在切削時(shí)不易粘刀、不易產(chǎn)生切削瘤，但其強(qiáng)度和和抗熱沖擊性較差，一般用于在高速下精加工硬材料，如氧化鋁復(fù)合陶瓷適合于中速下切削冷硬鑄鐵、淬硬鋼等；氮化硅基陶瓷宜能進(jìn)行高速切削，故適宜精加工和半精加工，也可加工5154HRC硬度的鎳基合金、高錳鋼等難加工材料。金剛石：金剛石的硬度的耐磨性很好，可用于切削硬度高的一些材料，但由于金剛石的耐熱

16、度較低，只有700800，故工作溫度不能過高。另外，因其易與碳親合，因此不宜用于加工含碳的黑色金屬。立方氮化硼：其硬度與耐磨性僅次于金剛石，有較強(qiáng)的抗粘結(jié)能力，與鋼的摩擦系數(shù)小，適用于高速切削鋼材及耐熱合金。因其價(jià)格高，一般用于加工高硬度材料或超精加工。3.3.2車刀的選擇外圓加工設(shè)備：1車端面：90端面車刀 2車外圓：90外圓車刀,45倒角車刀 3切槽：切槽刀選用YG8硬質(zhì)合金刀具。 銑削加工設(shè)備：鍵槽銑刀（d=10，l=13；d=8，l=11），齒數(shù)為5，選用YT15硬質(zhì)合金刀具。磨削加工設(shè)備：平行砂輪(粒度100280，顆粒尺寸160125um，結(jié)合劑選陶瓷）。中心孔加工設(shè)備：麻花鉆（高

17、速鋼d=5，l=62.l1=26）。 3.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差合理的切削用量是指充分利用刀具的切削性能和機(jī)床性能，在保證加工質(zhì)量的前提下，獲得較高的生產(chǎn)率和低的加工成本的切削用量。制定切削用量，就要在已經(jīng)選好刀具材料和幾何角度的基礎(chǔ)上，合理的確定背吃刀量和進(jìn)給量。加工部位 粗背吃刀量 精背吃刀量 進(jìn)給量mm/r外圓 0.5/2/3/3/4/4 0/1/0.5/0.5/0/1 0.4端面 1.5 0.5 0.4/0.2鍵槽 4/3 1 0.1鉆中心孔 0.33.5刀具的安裝車刀刀尖應(yīng)與工件中心等高，實(shí)際生產(chǎn)中要求車端面、圓錐面、螺紋、成形車削等等高安裝，粗車孔、切斷空心工件時(shí)，刀尖應(yīng)等

18、高機(jī)床主軸線；粗車一般外圓、精車孔、安裝時(shí)刀尖應(yīng)等高或稍高工件中心線。刀桿偏斜對工作主、副偏角的影響。刀桿偏斜會(huì)使車刀的工作主偏角增大，工作副偏角減小。車刀刀桿截面形狀有矩形、方形和圓形三種。一般用矩形，切削力較大時(shí)采用方形，圓形多用于內(nèi)孔車刀。刀桿高度H可按車床中心高選擇。車刀裝夾在刀架上伸出部分應(yīng)盡量短以增強(qiáng)其剛性，一般車刀伸出長度約為刀桿寬度的11.5倍，下面的墊片數(shù)量要盡量少，并與刀架邊緣對齊。3.6工件的安裝（1）三爪卡盤上找正安裝工件三爪卡盤裝夾能自動(dòng)定心，但其定心準(zhǔn)確度不高。裝夾時(shí)，把工件直接夾持在三爪卡盤上，根據(jù)工件的一個(gè)或幾個(gè)表面用劃針或指示表找正工件準(zhǔn)確位置后再進(jìn)行夾緊。（

19、2）一夾一頂安裝工件一夾一頂即軸的一端外圓用卡盤夾緊，一端用尾座頂尖頂住中心孔的工件安裝方式。這種安裝方式可提高軸的裝夾剛度，此時(shí)軸的外圓和中心孔同作為定位基面，常用于長軸加工及粗車加工中。（3）在雙頂尖間安裝工件在實(shí)心軸兩端鉆中心孔，在空心軸兩端安裝帶中心孔的錐堵或錐套心軸，用車床主軸和尾座頂尖頂兩端中心孔的工件安裝方式。此時(shí)定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)統(tǒng)一，能在一次裝夾中加工多處外圓和端面，并可保證各外圓軸線的同軸度以及端面與軸線的垂直度要求，是車銷、磨銷加工中常用的工件安裝方法。第4章 加工4.1下料選用熱軋棒料，截取直徑為40，長為155的棒料。這樣直徑有3毫米，長度有4毫米的加工余量，夠后面的

20、粗加工，半精加工余量的需要?jiǎng)偠茸阋詽M足要求。4.2粗車端面在 CA6140普通臥式車床上用三爪楔形卡盤夾持毛坯，用端面車刀車一端面，然后鉆該端面的中心孔，用尾架頂尖頂住，以一夾一頂?shù)姆绞桨惭b工件。粗車3個(gè)臺階，37加工到位，其余每臺階留2mm余量，用于滿足后面半精加工，銑，磨削加工的要求。 調(diào)頭，用三爪卡盤夾持工件另一端，用尾架頂尖頂住，以一夾一頂?shù)姆绞桨惭b工件。以前一端面定位，車該端面并保證總長為154mm。接著鉆改面中心孔，用尾架頂尖頂住，以一夾一頂安裝工件，粗車另外3個(gè)臺階，37加工到位，其余直徑留2mm余量，用于后續(xù)加工。機(jī)床：CA6140臥式車床刀具：YT5硬質(zhì)合金端面車刀4.2.1

21、粗平端面加工材料：45#加工要求：粗車端面。刀具要求：YT5硬質(zhì)合金車刀，刀具前角010后角010，副后角0=10，刃傾角s=10,主偏角Kr=40,過渡刃Kr=40,副偏角Kr=10（由切削手冊表1.3）。2. 切削用量1）確定切削深度ap因?yàn)橛嗔枯^小，故選擇ap =1.5mm，查機(jī)械加工余量手冊表5-10查加工余量，一次走刀即可完成。 2）確定進(jìn)給量fz根據(jù)切削手冊表1-4得f =0.4mm/r，使用YT5硬質(zhì)合金車刀加工，機(jī)床功率為7.5kw（據(jù)簡明手冊表4.2-7。3）確定刀具壽命及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)切削手冊表1-9，車刀刀齒后刀面最大磨損量為,1.4mm；刀具使用命T=60min（據(jù)簡明手

22、冊表1-9）。4）計(jì)算車削速度vc切削速度公式 其中d為加工工件的直徑。由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程表5-2可得Vc=65m/min。所以n=544.5r/min5）計(jì)算基本工時(shí)式中式中 tb 基本時(shí)間（ min ）； Lj工作行程式的計(jì)算長度，包括加工表面的長度，刀具切出和切入長度（ mm ）； Z 工序余量（ mm ）； n 工件的旋轉(zhuǎn)速度（ r/min ）； f 刀具的進(jìn)給量（ mm/r ）； ap 背吃刀量（ mm ）。 其中Lj =L+ y+=21mm，Z=1.5mm，n=544.5r/min，f=0.4mm/r，ap =1.5mm，查切削手冊表1. 26，入切量及超切量為：y+=2mm，具體參數(shù)見表4-2-1；車硬質(zhì)合金車刀車外、內(nèi)圓理論工時(shí)計(jì)算硬質(zhì)合金車刀車外、內(nèi)圓理論工時(shí)計(jì)算硬質(zhì)合金鉆頭鉆孔理論工時(shí)計(jì)算硬質(zhì)合金車刀車外、內(nèi)圓理論工時(shí)計(jì)算硬質(zhì)合金車刀車外、內(nèi)圓理論工時(shí)計(jì)算硬質(zhì)合金車刀車外、內(nèi)圓理論工時(shí)計(jì)算硬質(zhì)合金車刀車外、內(nèi)圓理論工時(shí)計(jì)算硬質(zhì)合金車刀車外、內(nèi)圓理論工時(shí)計(jì)算硬質(zhì)合金車刀車外、內(nèi)圓理論工時(shí)計(jì)算零件參數(shù)推薦切削參數(shù)范圍材料種類中碳鋼熱軋切削深度 mm2.0 4.0 工件直徑 mm32.00 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 mm0.3 0.6 加工長度 mm16.00 切削速度 m/min90 110 直徑余量 mm4.00 主軸轉(zhuǎn)速895 1094 請輸入實(shí)際