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南通纺织职业技术学院机械创造工艺设计说明书课程设计名称传动轴机械加工工艺设计设计者姓名郑院南通纺织职业技术学院专业及班级机电系10数控学号10027104指导老师肖慧2022年3月20日前言机械创造工艺学machinerytechnology是研究集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学、激光学、管理学等最新成就为一体的一个新兴技术与新型工业,归纳总结机械创造工艺的科学理论与实践,探索解决工艺过程中遇到的实际问题,从而揭示出普通规律的一门科学主要包括机械加工工艺规程的制订、机床夹具设计原理、机械加工精度、加工表面质量、典型零件加工工艺、机器装配工艺基础、机械设计工艺基础、现代创造技术及数控加工工艺等部份.加工工艺课程设计是我们在学习数控加工工艺、机械加工实训及其他有关课程之后进行的一个重要的实践性教学环节,是第一次较全面的工艺设计训练,其目的是培养学生运用机械制造工艺学及有关课程的知识,分析和解决工艺问题的能力,初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力能根据被加工零件的技术要求,运用夹具设计的基本原理和方法,学会拟订夹具设计方案,完成夹具结构设计,初步具备设计出高效,省力经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力以进一步巩固、深化、扩展1轴类零件外圆加工方法对于中小型铸铁和锻件,可以直接进行粗车,经过粗车后工件的精度可达到IT12-IT13表面粗糙度Ra值可50um至100um粗车可切除毛坯的大部份余量对经过粗车的工件,采用半精车可达到IT8—IT19级精度,表面粗糙度Ra值可
3.2um至63umo对于中等精度的加工表面半精车可作为终加工工序,也可作为磨削或者精加工的预加工工序精车可作为最终加工工序或者光整工序的预加工,精车后工件表面可达IT7—IT8级精度,表面粗糙度Ra值08um至16um02键槽加工方法键槽是轴类零件上常见的机构,其中以普通平键应用最广泛,通常在普通立式铳床上用铳刀加工3主要表面的加工方法传动轴大都是回转表面,主要采用车削与外圆磨削成形由于该传动轴的主要表面MNF的公差等级IT6较高,表面粗糙度值Ra0o8um较小,故车削后还需磨削故主要外圆表面加工方案可为:粗车一半精车一磨削.4o3制定工艺路线1划分加工阶段传动轴主要表面的加工可划分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段该传动轴加工划分为三个阶段粗车粗车外圆,钻中心孔等半精车半精车各处外圆,台阶和次要表面等,粗,精磨粗,精磨各处外圆,各阶段划分大致以热处理为界.2安排加工顺序1〉遵循“先基准后其他”原则,首先加工精基准一钻中心及车表面的外〈2遵循“先粗后精”原则,先安排粗加工工序,后安排精加工工序3遵循“先主后次”先加工主要表车外圆各个表面,后加工次要表面铳键槽和加工各个小槽.〈4〉遵循“先面后孔原则,先加工摆布端面再加工各个台阶面3初步拟定工艺路线定位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基准面的精度和减少圆柱面的表面粗糙度值拟定传动轴的工艺过程时在考虑主要表面加工的同时,还要考虑次要表面的加工在半精加工
①40mm035mm030mm中20mm外圆时,应车到图样规定的尺寸,同时加工出各退刀槽,倒角和罗纹;两个键槽应该在半精车后以及磨削之前铳削加工出来,这样可以保证铳键槽时有精确的定位基准,又可避免在磨削后铳键槽时破坏已精工的外圆表面传动轴的工艺路线如下传动轴的热处理要根据其材料和使用要求确定.对于传动轴,正火,调质和表面淬火用得较多该轴要求调制处理,并安排在粗车各外圆之后,半精车各外圆之前.综合上述分析,传动轴的工艺路线如下下料一-车两端面,钻中心孔――粗车各外圆――调质一—修研中心孔一一半精车各外圆一一车槽,倒角,车罗纹一-划键槽加工线一-铳键槽一-精车一一修研中心孔一一磨削一一检验
五、机械加工工序的设计
5.1加工余量的确定5o2工序尺寸与公差的确定各工序的加工余量可依据机械创造技术基础课程设计指导教程表2—16表2-17表2—18表2-19查得040轴段外圆的加工表4左端
①35轴段的加工:表5左端中30轴段的加工:表6右端中25轴段的加工:表7M20X15罗纹的加工:5o3机床及设备的选择1选择机床根据传动轴的工艺特性,根据不同工艺选车床工序347是粗车和半精车,成批生产不需要很高的生产率,故选用普通卧式车床就可以,此选用CA6140铳床选用X51o该零件磨削精度不高,选用普通的磨床即可,选用M131WO2选用工艺设备1选择夹具该零件的加工工艺不需要专用夹具工艺装备采用通用夹具三爪卡盘及顶尖2选择刀具粗车,半精车采用YT5精车用YT15类车刀,铳刀采用直径为6mm的立式铳刀切槽选用高速钢⑶选择量具车削及键槽采用测量范围为0—300nun规格为300义005的双面游标卡尺,磨削采用测量范围为25—50mm读数值为
0.01mm的外径千分尺08so2半精车半精车各外圆,其中1=3mm1=3mm则
①40轴段1+1+1=52mmt=L/f1212jXn=52X60/0o5义630=
9.9s左端中35轴段,51+1+1=39mmt=L/fXn=39X12j60/0o5X800=5o85s.左端中30轴段,L=1+1+1=38mmt=L/fXn=38X60/
0.512jx800=
5.7so右端中30轴段,L=1+1+1=52mmt=L/fXn=52x60/0o5x800=7012j8so右端中25轴段,L=1+1+1=44mmt=L/fXn=44X60/
0.5x1000=
5.28so12j右端
①20轴段,L=1+1+1=26mmt=L/fXn=26x60/
0.5X1250=
2.5s.12j.辅助时间t的计算f辅助时间t与基本时间t的关系为t=0o15-
0.2t这里取t=0o15tfjfjfj则工序的辅助时间分别为粗车的辅助时间t=0o15X
25.4=
3.81s;f半精车的辅助时间:t=0o15x37o0=
5.55s;f.其它时间的计算除了作业时间以外,没到工序的单件时间还包括布置工作地时间歇息与生理需要时间和准备与终结时间.布置场地时间t为作业时间的2%-7%休b息与生理需要时间t是作业时间的2%-4%此均取3%准备与终结时间也X取3%则其它时间为粗车的其它时间t+t+t=9%X25o4+3o81=
2.62sbxz半精车的其它时间t+t+t=9%x37+5o55=3o83sbxz.单件时间t的计算dj工序n的单件时间为t=
25.4+3o81+
2.62=3183sdj工序V的单件时间为t=37+555+
3.83=46o38sdj工序Vlll的单件时间为t=31o2+4o68+
3.23=
39.llsodj
六、课程设计体味在传动轴的机械加工工艺规程设计中我学到了不少锻炼了自己的动手,动脑能力独立查找资料来完成课程设计,不懂的通过同同组的同学探讨来得出结果在设计中我深刻的体味到首先,在课程设计中,我们要确立科学严谨的态度,要子细,认真的对待每一个小的细节,有时一个小细节的错误将导致整个设计的错误,更明白了团队协作的重要性其次,在课程设计时,要多查找资料,通过多方比对来确定设计中的参数,通过这次的课程设计使我对以前所学的内容有了更深一层次的了解把以前所学的各科都综合起来了,对CAD的使用也更加熟练,课程设计就是对以前所学的最好实践,也更加的巩固了以前所学的知识.最后,在本次课程设计中,我也认识到了自己的不少不足,看到了自己的实践经验比较缺乏理论联系实际的能力还急需提高这次课程设计是对我的一种锻炼,知识的积累,能力的提高,不仅培养了我独立思量、动手操作的能力,在各种其它能力上也都有了提高课程设计给我不少专业知识以及专业技能上的提升,同时又是一门辩思课,给了我不少思量的空间再者,让我对机械创造工艺有了更深层次的了解,这对将来我们的工作有很大的匡助
七、参考文献
1、《机械创造技术基础》主编陆名彰、胡忠举长沙中南大学出版社,2004年8月
2、《机械创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,2004年9月
3、《金属切削手册》第三版主编史全富,汪麟上海上海科学技术出版社,2003年10月
4、《切削用量手册》主编:艾兴肖诗纲北京机械工业出版社1994年7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2004年9月
5、《机械创造工艺学》徐嘉元主编机械工业出版社2004年06月
6、《现代机械创造工艺设计》实训教程段名扬主编广西师范大学出版社2022年04月
八、附录零件图一毛坯图纸各一张机械加工工艺过程卡片1套机械加工主要工序的工序卡片1张本课程所学到的理论知识,强化工艺设计能力.通过加工工艺课程设计,同学应进一步提高识图、制图和机械设计的水平;掌握机械加工工艺设计的方法学会查阅和运用有关专业资料、手册等工具书;培养独立思量和工作的能力,为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础加工工艺设计课程要求我们应该像真正在工厂工作一样的严格要求自己,必须以科学务实和诚信负责的态度对待自己所做的技术决定、数据和计算结果,培养良好的工作作风目录
一、机械创造课程设计的目的4
二、传动轴的工艺分析52o1零件的结构特点与应用
52.2零件的工艺性分析5
三、毛坯的选择
63.1毛坯尺寸和形状的确定63o2设计毛坯图8
四、加工工艺路线的制定84O1定位基准的选择
84.2表面加工方法的确定94o3制定工艺路线11
五、机械加工工序的设计
125.1加工余量的确定12工序尺寸与公差的确定12机床及设备的选择
155.4切削用量的选择165o5工时定额的确定17
六、课程设计体味18
七、参考文献18
八、限19
一、机械创造课程设计目的机械加工工艺课程设计是机械类学生在学完了机械创造技术,进行了生产实习之后的一项重要的实践性教学环节.本课程设计主要培养学生综合运用所学的知识来分析处理生产工艺问题的能力使学生进一步巩固有关理论知识,掌握机械加工工艺规程设计的方法,提高独立工作的能力,为将来从事专业技术工作打好基础此外,这次课程设计也为以后的毕业设计进行了一次综合训练和准备.通过本次课程设计,在下述各方面得到锻炼:1熟练的运用机械创造基础、机械创造技术和其他有关先修课程中的基本理论,以及在生产实习中所学到的实践知识,正确的分析和解决某一个零件在加工中基准的选择、工艺路线的拟订以及工件的定位、夹紧,工艺尺寸确定等问题,从而保证零件创造的质量、生产率和经济性2通过夹具设计的训练,进一步提高结构设计包括设计计算、工程制图等方面的能力.3能比较熟练的查阅和使用各种技术资料,如有关国家标准、手册、图册、规范等.4在设计过程中培养学生严谨的工作作风和独立工作的能力
二、传动轴的工艺分析2o1零件的结构特点与应用轴类零件是机器中时常遇到的典型零件之一,它的作用是用来支承齿轮它在机器中主要用于支承齿轮,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,普通由同心轴的外圆柱面,圆锥面,内孔和罗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,罗纹,螺尾退刀槽砂轮越程槽和键槽等组成轴肩普通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者车罗纹时退刀方便;键槽用于安装键,以传递转矩;罗纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母22零件的工艺性分析传动轴毛坯材料为45钢该材料属于优质碳素钢,经热处理后具有良好的综合力学性能,即有较高的强度和较高的塑性,韧性,一般用来制作机床主轴,机床齿轮和其它受力不大的轴类零件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MN外圆PQ以及轴肩E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赋予保证因此,该传动轴的关键是轴颈MN和外圆PQ及轴肩E的加工
三、毛坯的选择
3.1毛坯尺寸和形状的确定45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创造方法时,并非是创造精度高就越好,需要综合考虑机械加工成本和毛坯制造成本,以达到零件创造总成本最低的目的.当生产批量较小,毛坯精度要求较低时,锻件普通采用自由锻造法生产根据传动轴的创造材料45钢,毛坯类型可采用型材和锻件,现选用锻件;毛坯采用自由锻造法1公差等级该锻件的尺寸公差等级n■为13-15级,加工余量等级为普通级故IT为15级MA为普通级2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分量估计值为1O31Kg由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的分量为2o5Kgo3零件表面的粗糙度由零件图可知,该轴除E表面的粗糙度为0o311m外,其它各加工表面的粗糙度均大于或者等于08um罗纹的表面粗糙度为
3.2um键槽的表面粗糙度为3o2um.4确定机械加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
3.5mmo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35mm5确定毛坯尺寸表16确定毛坯尺寸公公差表2表1表2依据《机械创造技术基础课程设计指导教程》表2-102—11查得.
3.2设计毛坯图零件毛坯图见附件
1、加工工艺路线的制定4o1定位基准的选择合理选择定位基准,对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用.由于该传动轴的几个主要配合表面NM及轴肩面QP对基准轴线A-B均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求,它又是实心轴,所以应选择两端面中心孔为基准,采用双顶尖装夹方法,以保证零件的技术要求.1传动轴零件的精基准传动轴零件的加工,以两端的中心孔作为定位精基准.因为轴的设计基准是中心线,这样既符合基准重合原则,又符合基准统一原则,还能在一次装夹中最大限度地完成多个外圆及端面的加工,易于保证各轴颈间的同轴度以及端面的垂直度.2传动轴零件的粗基准轴类零件的粗加工,可选择外圆表面作为定位粗基准,以此定位加工两端面和中心孔,为后续工序准备精基准.中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆,车端面,钻中心孔.但必须注意,普通不能用毛坯外圆装夹两次钻两端面中心孔,而应该以毛坯外圆作为粗基准,先加工一个端面,钻中心孔,车出一端外圆;然后以已车过的外圆作基准用三爪自定心卡盘装夹,车另一端面,钻中心孔如此加工中心孔,才干保证两孔中心同轴4o2表面加工方法的确定本零件的加工面有外圆,端面,槽,罗纹面等,材料为45钢.根据传动轴零件上各加工表面的尺寸精度和表面的粗糙度确定各加工方法,其加工方法选择如下表35o4切削用量的选择粗车b背尺刀量的确定由于采用硬质YT5车刀,
①40轴段取背吃刀量apl=l.25mm左端
①35轴段ap2=
3.5mm左端
①30轴段ap3=6mm右端中30轴段ap4=6mm右端中25轴段ap5=mmM20轴段ap6=mm.a进给量的确定取f=
0.5mm/rob进给速度的确定取v=65m/min
①40mm轴段1000**65/
3.14*45=460m/niin取480m/min得切削实际速度v=480*
3.14*45/1000=
67.5m/niin.左端
①35nlm轴段同
①40mm轴段.左端
①30mm轴段,11=1000*65/314*45=460r/min取480r/min得切削实际速度-480*314*45/1000=切5m/min右端
①30mm轴段,
①25mm轴段同左端
①30mm轴段右端
①20mm轴段n=1000*65/
3.14M5=460r/min取n=480r/niin得实际切削速度v=480*314*45/1000=675m/mino5o5工时定额的确定
1.基本时间tm的计算1粗车粗车各外圆,其中1=3mm1=3mm右端
①20mm轴段,L=1+1+1=26mm1212贝t=L/fXn=26X60/800=1o95s右端
①25轴段L=l+1+1=44t=L/fXn=44J12jX60/500=5o28so右端
①30轴段L=l+1+1=52mmt=L/fXn=52*
60、500=612j24s.
①40轴段右轴肩面,t=012so040轴段,t=L/fXn=439s左端
①30jj轴段t=L/fXn=
4.56so左端
①35轴段t=L/fXn=
2.78so左端
①40轴肩面t=0o面3-10O20h8外圆面IT
83.2粗车一半精车一精车文献1表3—10左端面IT96o3粗车-半精车文献1表3-10右端面IT8106粗车-半精车-精车文献1表3—10轴肩面IT60o8粗车-半精车-磨削文献1表3—10罗纹IT
83.2车削文献1表3-10左键槽IT
83.2精铳一精铳文献1表3—12右键槽IT
83.2精铳-精铳文献1表3—12工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm公差/mm精车0—
0.039半精车2o5h96o3400-0o062粗车2o5h11Rz=5042o50-
0.16锻造+245-2工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm公差/mm磨削
0.5h
60.835f-0o0008-
0.0008半精车2o5h
935.50—0o062粗车7h11Rz=50380—
0.16锻造+245-2工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm公差/mm磨削
0.5h60830+0o0065-
0.0065半精车2o5h
96.
330.50-
0.052粗车12h11Rz=50330—
0.13锻造+245—2工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm公差/mm磨削
0.5h60o8250—0o013半精车
2.5h
96.
325.50—
0.052粗车17h11Rz=50280■013锻造+2-245工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm公差/mmLh7nqLpn0干夕纵111U-O—
0.021oHHQaqLao0HO
0.0-
0.052如车ooRhnoos0ITIICCOIlliiiZ./—\J\JCio\J—0o13锻造+2L45-2零件尺寸单边加工余量锻件尺寸
①40h
83.5045035h
76.004503Oh63o5
①3503Oh
73.5
①35
①25h
76.003502Oh
83.5025锻件尺寸极限偏差锻件尺寸极限偏差045+
1.432+
1.2—
0.4-Oo6045+
1.479+lo2一
0.4—Oo6045+lo284+
1.4-Oo4-Oo620+
1.1-Oo5加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra加工方法备注
①40h8外圆面IT
83.2粗车-半精车-精车文献1表3—10
①35h6外圆面IT
60.8粗车-半精车一磨削文献1表3—10
①30h6外圆面IT60o8粗车一半精车-磨削文献1表3-10
①30h6外圆面IT60o8粗车-半精车-磨削文献1表3—10
①25h6外圆IT60o8粗车-半精车一磨削文献1表。