传动轴课程设计.docx
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传动轴课程设计.docx
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传动轴课程设计
湘潭职业技术学院
课程设计
传动轴工艺规程设计
系部:
专业:
班级:
姓名:
学号:
指导老师:
1.课题设计的目的与意义························
2设计课题····································
3.课题背景····································
4.零件的分析··································
4.1零件作用、结构和技术要求···················
4.2零件的工艺分析·····························
4.3零件表面加工方法的选择·····················
5.确定毛坯、定位基准的选择·····················
6.加工方案的确定·······························
7.机械加工工艺过程·····························
8确定工序尺寸、加工余量及公差··················
9.机床、工艺装备、切削用量及工时················
10设计体会·····································
11参考文献······································
附录·············································
附录1(工艺过程卡)······························
附录2(工序卡)··································
1课题设计的目的与意义
本文研究的目的是研究传动轴的设计工艺,从而培养学生的综合分析和解决本专业一般工程技术问题的独立工作能力,拓展和深化学生的知识。
综合运用机械设计课程及其他有关已修课程的理论及生产实际知识进行机械设计训练,主要内容是传动轴的如何选择材料,传动轴的分析和加工方法的选择,传动轴的加工方案的选择及如何选择毛坯。
通过计算设计出加工传动轴的加工时间,做到有计划的生产提高生产效率。
增添了些表面处理防止表面腐蚀和生锈。
3课题背景
传动轴是机械零件中重要的零件之一,她起到连接支撑和传递扭矩。
就目前来看转动轴存在的问题还是很多的,重要表面的质量达不到要求,装配中密封不到位等,尤其是汽车方面,很多汽车生产商不得不把自己所生产的汽车召回,浪费了大量的人力物力,也给消费者带来了诸多麻烦,给自己企业造成了负面影响。
4零件的分析
4.1零件的作用、结构及技术要求
结构:
从传动轴的受力分析可知,它受扭转弯曲复合作用力.由于其承受中等载荷,工作又较稳,冲击力小,所以可采用优质碳素结构钢的45号钢,坯料用热轧圆钢,为了改善组织,提高力学性能,坯料要经过正火处理。
作用:
传动轴是组成主要机器零件的主要零件之一,一确做回转运动的传动零件(例如:
齿轮,涡轮等)都必须安装在传动轴上才能进行运动及动力的传动,传动轴常用于变速箱与驱动桥之间的链接。
这种轴一般较长,而且转速较高,只能承受扭转而不能承受弯矩。
应该使转动轴具有足够的强度和高临界战速,在强度计算中,由于所获得的安全系数较大,从而使轴的尺寸过大,本文讨论的传动轴工艺设计方法,并根据现代规范增添了些表面处理的方法。
技术要求:
外圆尺寸精度:
∮20k6,∮20k6两节,∮38f7及M16的螺纹,两节∮20k6,∮38f7由于运转过程中受严重摩擦力等力的影响,所以其表面须高频淬火。
形位度:
∮20k6的圆度公差为0.02;∮20k6的圆柱度公差为0.02;∮20k6∮38f7∮20k6三节相对于中心轴圆跳度公差为0.02.。
外圆表面质量:
∮38f7表面粗糙度Ra要求为1.6,∮20k6两节的表面粗糙度Ra要求为0.8,其余面为3.2。
4.2零件的工艺分析
零件的材料为45号钢,45号钢广泛用于机械制造,这种钢的机械性能很好,由于运转时受严重摩擦等力的影响,所以其表面需高频淬火。
(1)对于7级精度,表面粗糙度Ra0.8~0.4um的一般传动轴,其工艺路线是:
正火—车端面钻中心孔—粗车各表面—精车各表面—铣键槽—热处理—修研中心孔—磨外圆—检验。
(2)轴类零件一般采用中心孔作为定位基准,以实现基准统一方案,在大批量生产中常铣端面钻中心孔专用机床上进行。
(3)中心孔轴类零件加工全过程中使用的定位基准,其质量对加工精度有着重要的影响。
所以必须安排研磨中心孔工序,研磨中心孔一般在车床上用金刚石或硬质合金顶尖加压进行。
(4)轴上的键槽等次要表面的加工,一般安排在外圆表面精加工之后,磨削之前进行。
因为如果在精车之前就铣出键槽,在精车是由于断续切削而易产生振动,影响加工质量有易损坏刀具,也难以控制键槽的尺寸。
但也不应安排在外圆精磨之后进行,以免破坏外圆表面和加工质量。
(5)在轴类零件的加工中应安排必要的热处理工序,以保证其机械性能和加工精度,并改善工件的切削加工性能。
一般毛坯锻造后安排正火工序,而调质则安排在粗加工之后进行,以便消除粗加工后产生的应力及获得良好的综合力学性能。
淬火工序则安排在磨削工序之前。
4.3零件表面加工方法的选择
本传动轴的加工面有键槽,端面,外圆表面,中心孔,车螺纹。
因此,主要采用车削和外圆磨削。
因为轴外圆表面精度要求较高,所以外圆加工的方法:
粗车—半精车—磨削
外圆表面加工方案如表一
加工方案
经济加工精度等级(IT)
表面粗糙度Ra/um
粗车
11~12
12.5
半精车
8~10
6.3~3.2
精车
6~7
1.6~0.8
磨削
6~7
0.8~0.4
表一零件外圆表面加工方案
键槽加工方案如表二
加工方案
经济加工精度等级(IT)
表面粗糙度Ra/um
铣
8~10
6.3~3.2
表二零件键槽加工方案
螺纹加工方案如表三
加工方案
经济加工精度等级(IT)
表面粗糙度Ra/um
粗车
11~12
12.5
半精车
8~10
3.2
表三零件螺纹加工方案
本设计的加工方法如下:
1.两端面:
公差等级IT8,表面粗糙度Ra3.2,须进行铣削加工。
2.由于M16要车削外螺纹,故轴要先粗车至∮16公差等级为IT8,表面粗糙度Ra3.2,须先进行粗加工,半精加工。
3.∮20两外圆表面:
公差等级IT6,表面粗糙度Ra0.8,须先进行粗加工,半精加工,精加工,磨削。
4.∮38外圆表面:
公差等级IT7,表面粗糙度Ra1.6,须先进行粗加工,半精加工,精加工。
5确定毛坯、定位基准的选择
毛坯类型:
在传递力矩过程时要承受很大的冲击力,和很大的交变载荷,要求材料应有较高的强度,冲击韧度,疲劳强度和耐磨性,而且其轮毂的形状不复杂,故采用锻件。
零件尺寸不大,而且零件属于批量生产,故采用模锻。
定位基准的选择:
(1)粗基准的选择:
由于本传动轴全部表面均需加工,而轴的中心线作为精基准,应该选择该传动轴的一端面作为主要的定位粗基准。
(2)精基准的选择:
本零件是传动轴,孔是其设计基准亦是其装配基准和测量基准,为避免由于基准不重合而造成的误差且考虑到要保证零件的加工精度和装夹准确方便,依据“基准重合”原则和“基准统一”原则,应该选择传动轴的中心线以及粗加工后的端面为主要的定位精基准。
6.加工方案的确定
工序1下料
工序2锻压
工序3退火
工序4铣轴的两端面,打中心孔
工序5粗车外圆大小径各外径
工序6调质
工序7半精车,切退刀槽,倒角
工序8车螺纹
工序9铣键槽
工序10修理中心孔、去毛刺
工序11磨削
8确定工序尺寸、加工余量及公差
加工表面
工序名称
加工余量
工序尺寸
公差等级
表面粗糙度um
尺寸公差
∮20两节
精加工
0.5
20
IT6
Ra0.8
-0.02~-0.04
半精加工
0.5
20.5
IT8
Ra3.2
粗加工
8
21
粗加工
8
29
粗加工
8
37
毛坯
45
∮38
精加工
0.5
38
IT7
Ra1.6
0~-0.025
半精加工
0.5
38.5
IT8
Ra3.2
粗加工
5
40
毛坯
45
M16
半精加工
0.5
16
IT8
Ra3.2
粗加工
4.5
16.5
粗加工
8
21
粗加工
8
29
粗加工
8
37
毛坯
45
表四零件加工余量明细表
毛坯形状见图纸。
9.机床、工艺装备、切削用量及工时
根据零件的几何形状,尺寸精度及位置精度等技术要求,以及加工方法所能达到的经济精度,在生产纲领以确定的情况下。
可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生存率。
除此之外,还应该考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。
加工条件:
加工材料选用45号钢,经调质淬火后的锻件
工序1车端面见平,钻中心孔;掉头,车另一端面,保证总长140mm钻中心孔
机床:
采用组合车床和专用夹具
刀具:
YG6硬质合金端铣刀
粗铣∮20,M16两端面,以M16端面作为粗基准
工序2粗车外圆大小端各外径
机床:
CA6140卧式车床转速400r/min
刀具:
查《机械制造工艺手册》选用YT6硬质合金,外圆车刀主偏角,后刀面最大磨损限度1.0~1.4,刀具寿命60min,切削速度:
vc=πdn/1000=59.032m/min
进给量:
f=0.05mm/r
进给速度:
vf=fn=0.05×400=20mm/min
加工工时:
tm=l/vf
1外表面加工(以小端端面为基准)
毛坯∮45
加工∮20从∮45切削至∮21,背吃刀量4,3刀车到尺寸
切削长度:
65mm
加工工时:
tm=L/vf=9.75min
加工M16从∮21切削至∮16.5,背吃刀量2.25mm
切削长度:
24mm
加工工时:
tm=L/vf=1.2min
2大端加工(以大端端面为基准)
毛坯∮45
加工∮20从∮45切削至∮21,背吃刀量4,3刀车到尺寸
切削长度:
23mm
加工工时:
tm=L/vf=3.45min
3毛坯45
加工∮38从∮45切削至∮39背吃刀量3mm,切削长度52mm
加工工时:
tm=L/vf=2.6mm
所以第二道工序所需工时Tm2=17min
工序3钻孔
机床:
Z4006台式钻床,主轴转速1450~5800r/min
钻头:
根据《切削用量简明手册》表2.1,2.5选择高速钢麻花钻钻头,粗钻时钻头采用双锥后磨横刀,后角12,钻头直径4mm
1切削用量
确定进给量:
f=0.08~0.1mm/r修正系数为0.75
修正后的进给量f=(0.8~0.1)×0.75=0.06~0.075mm/r
按照强度小于800Mpa从《切削用量简明手册》查的f=0.08~0.1mm/r
选f=0.07mm/rn=2000r/min
2计算加工工时得:
tm=L/vf=0.0714min
3确定钻头磨损标准及寿命
刀具后刀面最大磨损限度,查《机械制造工艺简明手册》为0.6mm,寿命为45min
工序4热处理,调质,40~45HBC
淬火加回火叫调质处理,淬火时将工件加热到临界温度以上,然后通过介质迅速冷却,回火时根据工件要求的硬度不同将工件加热到临界温度以下某个温度进行回火,调质处理后零件具有良好的综合机械性能,广泛应用于各种重要的结构零件,但表面硬度较低,不耐磨,可用调质加表面淬火提高零件表面硬度。
渗碳处理一般用于表面耐磨,芯部耐冲击的重载零件其耐磨性比调质加表面淬火高,经过热处理后,表面可以获得很高的硬度,芯部硬度低,耐冲击。
所以调质处理是一道不可或缺的重要工序。
工序5半精车,切退刀槽,倒角
加工∮20从∮21切削至∮20.8,背吃刀量0.1mm切削长度L=41mm
加工工时:
tm=L/vf=2.05min
加工M16从∮16.5切削至∮16,背吃刀量0.25mm,切削长度L=24mm
加工工时:
tm=L/vf=1.2min
加工∮20从∮21切削至∮20.8,背吃刀量0.1mm切削长度L=23mm
加工工时:
tm=L/vf=1.15min
加工∮38从∮39切削至∮38.8,背吃刀量0.1mm切削长度L=52mm
加工工时:
tm=L/vf=2.6min
车倒角:
车刀选用Kr=45的直头通车刀车45度倒角
切退刀槽:
取a=3的切槽刀
进给量f为手动,查《切削用量简明手册》得v=0.17m/s
第五道工序所用时tm=7.17min
工序6精车
加工∮20从∮20.8切削至∮20.3,背吃刀量0.25mm切削长度L=41mm
加工工时:
tm=L/vf=2.05min
加工∮20从∮20.8切削至∮20.3,背吃刀量0.25mm切削长度L=23mm
加工工时:
tm=L/vf=1.15min
加工∮38从∮38.8切削至∮38.3,背吃刀量0.25mm切削长度L=52mm
加工工时:
tm=L/vf=2.6min
第六道工序所用时5.63min
工序7车螺纹M16
机床:
CA6140
螺距P=1mm
计算工时:
tm=L/vf=1.05min
第七道工序用时1.05min
工序8铣键槽
机床立式铣床X53T转速n=18r/min,平口钳装夹
纵向进给量:
f1=10mm/min横向进给量为f2=10mm/min
h=6mmL=29mm
计算工时的:
tm纵=h/f1n=0.033min
Tm横=h/f2n=0.161min
所以第八道工序所用时tm=0.194min
工序9钳,修研两端中心孔、去毛刺
工序10磨削
机床:
万能外磨床M131W,工作台移动速度V=100mm/min
加工∮20从∮20.3磨削至指定尺寸,背吃刀量0.16mm切削长度L=41mm
加工工时:
tm=L/vf=0.41min
加工∮20从∮20.3磨削至指定尺寸,背吃刀量0.16mm切削长度L=23mm
加工工时:
tm=L/vf=0.23min
加工∮38从∮38.3磨削至指定尺寸,背吃刀量0.15mm切削长度L=52mm
加工工时:
tm=L/vf=0.52min
第十道工序用时tm=1.16min
综上所述,本设计所需总基本工时Tm总=32.2754min
设计体会
通过本课程设计,我发现了自身所存在的很多问题,同时也获得了很多知识。
整个课程设计联系了以前所学的所有,及本期所学的课程,可以说是一项巨大的工程。
在设计中我发现,机械手册是我们机械专业的人员经常要用到的书籍,同时我也发现我们上课所学的种种就只是本专业中的一点皮毛而已。
在设计中我遇到了许多困难,通过查阅相关的书籍,发现有些东西是自己闻所未闻的,见所未见的,通过大量的自学与查阅相关书籍,最终将问题得到解决。
通过设计,我体会到了学习的重要性,也体会到了查阅书籍收集材料的重要性。
作为一个学生,要有一定的自学与查阅相关书籍的能力,也只有具备这个能力我们才能在这个专业中走的更远更好。
我以前总以为自己学到了很多的专业知识,但是通过设计我看清楚了自己,原来懂得不像自己想象的那么广,其实特别感谢给我们帮助的所有老师,同学,你们的友谊是我们人生的财富,是我们生命中不可或缺的一部分。
整个设计我还基本上满意,由于水平有限,难免会有错误,还望老师批评指正。
希望老师多提些问题,以此我能更好的发现自己的不足,以待以后弥补,谢谢!
参考文献
朱淑萍,机械加工工艺及设备,机械工业出版社,2版,北京:
2007.1
宋宝玉,机械零件课程设计,高等教育出版社,北京:
2005.3
周开勤,机械零件手册,高等教育出版社,北京.2011.9
张耀宸,机械加工工艺设计手册,航空工艺出版社,北京:
1987
附录1传动轴的工艺设计工艺过程卡
湖南电气职业技术学院
机械加工工艺过程卡
产品类型
零件图号
01-01
共0页
产品名称
传动轴
零件名称
传动轴
共0页
材料牌号
45#
毛坯种类
锻件
每毛坯件数
1
台件数
1
工序号
工序名称
工序类容
车间
工段
设备
工装
1
下料
∮45×146
下料
2
锻压
3
退火
4
铣轴的两端面打中心孔
粗铣∮20M16的两端面
机加工
X6132
5
粗车外圆大小端各外径
一夹一顶加工大小圆两端面
机加工
C6140
一夹一顶
6
钻孔
调头夹左端装中心架车右端面钻中心孔
机加工
Z4006
三爪卡盘
7
调质
调质热处理40~45HRC
热处理
8
半精车切退刀槽倒角
半精车两端外圆车槽倒角
机加工
C6140
一夹一顶
9
精车
精车外圆
机加工
C6140
一夹一顶
10
车螺纹
车M16螺纹
机加工
C6140
一夹一顶
11
铣键槽
铣键槽
机加工
X53T
12
去毛刺修研中心孔
13
磨削
精磨∮20两外圆表面
机加工
M131W
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