传动轴机械制造工艺课程设计.docx
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1、传动轴机械制造工艺课程设计 机械制造工艺学课程设计 湖南工业大学 机 械 制 造 课 程 设 计 资 料 袋 机械工程 学院 _2011 2012 学年第 1 学期 课程名称 机械制造工艺学 指导教师 职称 学生姓名 专业班级 学号 题 目 传动轴的机械加工工艺规程设计 成 绩 起止日期XX年_12月_19日XX年 12 月 26日 目 录 清 单 序号 1 2 3 4 5 6 材 料 名 称 课程设计任务书 课程设计说明书 课程设计图纸 机械加工工艺过程卡片 机械加工工序卡片 资料数量 1张 1本 1张 1张 一套 备 注 零件图 11张 1 机械制造工艺学课程设计 湖南工业大学课程设计任务
2、书 20112012 学年第 一 学期 机械工程 学院机械工程及其自动化 专业 机工091班级 课程名称: 机械制造工艺学 设计题目: 传动轴的机械加工工艺规程设计 完成期限:自 XX年 12月 19 日 至 2011 年 12 月26 日共 1 周 一、设计的主要技术参数 内 容 及 任 务 二、设计任务 根据零件图对零件进行工艺分析,编制工艺文件。 三、设计工作量 根据零件图对零件进行工艺分析 确定毛坯的种类 拟定加工路线 确实各工序的加工余量,计算工序尺寸和公差 选择各工序的机床设备及刀具、量具等工艺装备 确定各工序的切削用量 编制工艺文件 进 度 安 排 起止日期 工作内容 XX年x月
3、x日XX年x月x日 分析零件、并且确定生产类型以及生产毛坯 XX年x月x日XX年x月x日 XX年x月x日XX年x月x日 工艺规程设计以及制作工艺卡 整理、排版说明书以及准备答辩 1、机械制造技术基础主编:陆名彰、胡忠举 长沙:中南大学出版社,XX年8月 2、机械制造工艺基础主编:黄观尧 天津:天津大学出版社,XX年1月 参 考 资 料 3、机械制造技术基础课程设计指导教程主编:邹青 北京:机械工业出版社,XX年9月 4、工程材料及应用主编:周凤云 武汉:华中科技大学出版社,XX年9月 5、机械加工工艺基础主编:金问楷 北京:清华大学出版社,XX年9月 6、金属机械加工工艺人员手册主编:金属机械
4、加工工艺人员手册编写组 上海:上海科学技术出版社,XX年1月 指导教师: 年 月 日 系主任: 年 月 日 1 机械制造工艺学课程设计 机械制造技术基础课程设计 课题名称: 传动轴的机械加工工艺规程设计 班级: 姓名: 学号: 指导老师: 成绩: 机械工程学院 2011 年12月 2 机械制造工艺学课程设计 目 录 一传动轴工艺分析1 1.1零件的结构特点及应用1 1.2传动轴图样分析1 二.毛坯的选择3 2.1毛坯类型分析3 2.2确定机械加工余量,毛坯4 三.选择定位基准和装夹4 3.1基准的选择5 3.2工件的装夹方法选择5 四.工序集中和分散考虑7 4.2工序分散 7 4.1工序集中7
5、 五.制订零件的机械加工工艺规程 7 5.1选择表面加工方式8 5.2制定工艺路线8 5.3传动轴的工艺路线9 5.4热处理工序安排9 5.5轴类零件加工工艺过程10 5.6轴类零件加工的技术要求11 5.7轴类零件的热处理11 六、机床设备和工艺装备的选用11 6.1选择机床11 6.2 选用工艺设备11 七工序加工余量的确定,工序尺寸及公差的计算12 八、确定工序的切削用量 18 九、 提高劳动生产率的方法 21 十、课程设计体会 22 十一、参考资料 22 3 机械制造工艺学课程设计 一 传动轴的工艺分析 1.1零件的结构特点及应用 轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机器中主要
6、用于支承齿轮,带轮,凸轮以及连杆等传动件,以及传递扭矩。按结构形式不同,轴可以分为阶梯轴,锥度分轴,空心轴,曲轴,凸轮轴,偏心轴,各种丝杆等。它主要用来支承传动零部件,传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件,其长度大于直径,一般由同心轴的外圆柱面,圆锥面,内孔和螺纹及相应的端面所组成。轴的长径比小于5的称为短轴,大于20的称为细长轴,大多数轴介于两者之间。 图示传动轴零件属于台阶轴零件,由圆柱面,轴肩,砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上的零件的轴向位置,各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置,并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便;键槽用于安装键,以传递转矩。 1.2传动轴
7、图样分析 4 机械制造工艺学课程设计 图所示零件是传动轴 它属于台阶轴类零件,由圆柱面、轴肩、砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置,各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置,并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便;键槽用于安装键,以传递转矩。 根据工作性能与条件,该传动轴图样规定了主要轴颈,外圆以及轴肩有较高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值,并有热处理要求。这些技术要求必须在加工中给予保证。因此,该传动轴的关键工序是轴颈和外圆的加工。 传动轴的工艺性分析 1.尺寸精度 起支承作用的轴颈为了确定轴的位置,通常对其尺寸精度要求较高。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较
8、低。 2几何形状精度 轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等,一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面,应在图纸上标注其允许偏差。 3相互位置精度 轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求,否则会影响传动件的传动精度,并产生噪声。普通精度的轴,其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01 0.03mm ,高精度轴通常为0.001 0.005mm。 4表面粗糙度 一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.50.63m,与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.630.16
9、m。 5.主要技术要求如下: 根据工作性能与条件,该传动轴图样规定了主要轴颈外圆,以及轴肩有较高的尺寸,位置精度和较小的表面粗糙度值,并有热处理要求。这些技术要求必须在加工中给予保证。因此,该传动轴的关键是轴颈和外圆及轴肩的加工。 5 机械制造工艺学课程设计 二.毛坯的选择 2.1毛坯类型分析 机械加工常用的毛坯有铸件、锻件、型材及焊接件。不同的毛坯种类及毛坯的精度、粗糙度和硬度等对机械加工工艺过程有着直接的影响。还有毛坯的形状和特性,直接会影响到机械加工的难易、 材料的消耗等。 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范,以获得一定的强度、韧性和耐磨性。 45
10、钢是轴类零件的常用材料,它价格便宜经过调质后,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。 精密机床的主轴可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后,不仅能获得很高的表面硬度,而且能保持较软的芯部,因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较,它有热处理变形很小,硬度更高的特性。 45钢是
11、轴类零件的常用材料,它价格便宜经过调质后,可得到较好的切削性能,而且能够获得较高的强度和韧性等综合机械性能,调质后表面硬度可达6 机械制造工艺学课程设计 220-240HBS。轴类毛坯,常用圆棒料和锻件,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。毛坯经过加热锻造后,可使金属内部纤维组织表面均匀分布,获得较高的抗拉,抗弯及抗扭强度;锻造后的毛坯,能改善金属内部组织,提高其抗拉,抗弯等机械性能。同时,因锻件的形状和尺寸与零件相近,可以节约材料,减少切削加工的劳动量,降低生产成本。在选择锻件的制造方法时,并非是制造精度高就越好,需要综合考虑机械加工成本和毛坯制造成本,以达到零件制造总成本
12、最低的目的。当生产批量较小,毛坯精度要求较低时,锻件一般采用自由锻造法生产。 根据传动轴的制造材料,毛坯类型可采用型材和锻件,现选用锻件;毛坯采用自由锻造。 2.2确定机械加工余量,毛坯尺寸和公差 (1) 公差等级 该锻件的尺寸公差等级IT为13-15级,加工余量等级为普通级。故IT为15级,MA为普通级。 锻件质量 根据计算可得机械加工后零件的质量为传动轴的重量估计值为1.31Kg。由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为2.5Kg。 确定传动轴毛坯的余量 根据阶梯轴的自由锻造机械加工余量的计算公式,传动轴锻件余量计算如下: A= L0.26*D0.2*0.5 = 4000.26* 650.
13、2*0.5 =7.15mm 取整数7mm。 (4)锻件的形状复杂系数 通过上面的计算知毛坯和零件的质量,锻件的形状复杂系数S=mt/mn=2.5/3.0=0.83 ,其中mn=472*215*10-6/4=3.0Kg。 由于0.83介于0.63和1之间,故该锻件的形状复杂系数为S1级。 锻件的材质系数M 7 机械制造工艺学课程设计 由于该传动轴零件材料是45钢,是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢,故该锻件的材质系数属M1。 零件表面的粗糙度 由零件图可知,该轴除III和V表面的粗糙度为1.6微米外,其它各加工表面的粗糙度均大于或等于6.3微米,键槽的表面粗糙度没有标出为一般要求。 确定机械加
14、工余量 根据锻件质量,零件表面粗糙度,形状复杂系数查表2-9,由此查得单边余量在厚度方向3.5mm,平方向亦为3.5mm。不妨取锻件各外径的单边余量为3.5mm,各轴向尺寸的单边余量亦为3.5mm。 确定毛坯尺寸 零件尺寸 46 37 37 36 36 30 27 确定毛坯尺寸公公差 锻件尺寸 52 极限偏差 +1.2 -1.0 45 +1.0 -0.5 35 锻件尺寸 40 极限偏差 +0.8 -0.3 +0.5 -0.2 单边加工余量 3 4 4 2 2 2.5 4 锻件尺寸 52 45 45 40 40 35 35 三.选择定位基准和装夹 8 机械制造工艺学课程设计 3.1基准的选择 粗
15、基准选择考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量,及保证不加工表面与加工表面的尺寸、位置符合零件图样设计要求。还要考虑装夹方便、可靠,选一大端面和外圆作为定位粗基准。 精基准选择考虑的重点是如何减少误差。保证加工精度和安装方便。轴齿轮的设计基准是内孔,根据基准重合原则,并同时考虑统一精基准原则,选内孔作为主要定位精基准。考虑定位稳定可靠。选一大端面作为第二定位精基准。在磨孔工序中。为保证齿面与孔的同轴度,选齿面作为定位基准。在加工环槽工序中,为装夹方便。选外圆表面作为定位基准。 3.2工件的装夹方法选择 粗加工时,由于切削余量大,工件受的切削力也大,一般采用卡顶法,尾座顶尖采用弹性顶尖,可以
16、使工件在轴向自由伸长。但是,由于顶尖弹性的限制,轴向伸长量也受到限制,因而顶紧力不是很大。在高速、大用量切削时,有使工件脱离顶尖的危险。采用卡拉法可避免这种现象的产生。 精车时,采用双顶尖法有利于提高精度,其关键是提高中心孔精度。 1.采用跟刀架 跟刀架是车削细长轴极其重要的附件。采用跟刀架能抵消加工时径向切削分力的影响,从而减少切削振动和工件变形,但必须注意仔细调整,使跟刀架的中心与机床顶尖中心保持一致。 2.采用反向进给 车削细长轴时,常使车刀向尾座方向作进给运动,这样刀具施加于工件上的进给力方向朝向尾座,因而有使工件产生轴向伸长的趋势,而卡拉工具大大减少了由于工件伸长造成的弯曲变形。 3
17、.采用车削细长轴的车刀 车削细长轴的车刀一般前角和主偏角较大,以使切削轻快,减小径向振动和弯曲变形。粗加工用车刀在前刀面上开有断屑槽,使断屑容易。精车用刀常有一9 机械制造工艺学课程设计 定的负刃倾角,使切屑流向待加。 四.工序集中和分散考虑 4.1工序集中 工序集中就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成,每道工序加工内容多,工艺路线短。其主要特点是: 1.可以采用高效机床和工艺装备,生产率高; 2.减少了设备数量以及操作工人人数和占地面积,节省人力、物力; 3.减少了工件安装次数,利于保证表面间的位置精度; 4.采用的工装设备结构复杂,调整维修较困难,生产准备工作量大。 4.2工序分散 工
18、序分散就是将零件的加工分散到很多道工序内完成,每道工序加工的内容少,工艺路线很长。其主要特点是: 1.设备和工艺装备比较简单,便于调整,容易适应产品的变换,对工人的技术要求较低; 2.可以采用最合理的切削用量,减少机动时间; 3.所需设备和工艺装备的数目多,操作工人多,占地面积大。 综上所诉:工序集中或分散的程度,主要取决于生产规模。一般情况下,单件小批生产时,采用工序集中,在一台普通机床上加工出尽量多的表面;批量生产时,采用工序分散。 综上以及结合图纸要求,采用工序分散。 五.制订零件的机械加工工艺规程 5.1选择表面加工方式 1) 46H7外圆的考虑: 生产批量较大,应采用高效加工方法;
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