毕业设计（论文）传动轴的工艺设计和加工

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1、专用机械传动轴的加工工艺流程设计石家庄信息工程职业学院毕业设计课题名称传动轴的工艺设计和加工 系 别 机电工程系 班 级 08数控一班 姓 名 学 号 指导老师 完成时间 2011年3月25日摘 要通过在校期间对传动轴的学习和认识对传动轴进行一下系统的分析和设计，支承传动件的零件称为轴。轴类零件毕业设计是机械工程类专业学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义传动轴是组成机器零件的主要零件之，一切做回转运动的传动零件

2、（例如：齿轮，蜗轮等）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连接。这种轴一般较长，且转速高，只能承受扭矩而不承受弯矩。应该使传动轴具有足够的刚度和高临界转速，在强度计算中，由于所取的安全系数较大，从而使轴的尺寸过大，本文讨论的传动轴工艺设计方法，并根据现行规范增添了些表面处理的方式比如表面发兰。 关键词：传动轴，零件，刚度，强度，表面发兰目录摘要1概述11.1 问题的提出及研究意向11.2 本文研究的目的和研究内容12零件的分析22.1零件的作用22.2零件的工艺分析22.3零件表面加工方法的选择23加工方案的选择34确定毛坯44.1确定毛坯种类44.2

3、确定锻件加工余量及形状45工艺规程设计55.1定位基准的选择55.2制定工艺路线56参考文献117心得体会128致谢1石家庄信息工程职业学院毕业设计 1 概述1.1问题的提出问题:传动轴主要用于汽车行业，就目前来看传动轴存在的问题还是很多的，尤其是汽车方面。很多汽车生产商不得不把自己所产汽车召回，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。1.2 论文研究的目的和研究内容 本文研究的目的是研究传动轴的设计工艺，从而培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。综合运用机械设计课程及其他有关已修课程的理论和生产实际知识进行机械设

4、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以及如何选择毛坯。通过计算设计出加工传动轴的加工时间，做到有计划的利用时间去生产提高生产效率。增添了些表面处理防止传动轴生锈和腐蚀。2 零件的分析 2.1 零件的作用 轴是组成机器零件的主要零件之一。一切做回转运动的传动零件（例如：齿轮，蜗轮等）都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此，轴的主要功用是支撑回转零件和传递运动和动力。按照承受载荷的不同，轴可以分为转轴，心轴，和传动轴三类。工作中，既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴。这类轴在各种机器中最为常见。只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴。心轴又分

5、为转动心轴和固定心轴两种。只能承受扭矩而不承受弯矩的轴叫传动轴。2.2零件的工艺分析零件的材料为45钢，45钢广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好，45号钢可以淬硬至HRC4246。所以如果需要表面硬度，又希望发挥45钢优越的机械性能，常将45钢表面渗碳淬火，这样就能得到需要的表面硬度。2.3零件表面加工方法的选择 本零件的加工面有外圆，内孔，端面，小孔等，材料为45钢。根据参考手册相关资料得下表： 外圆表面加工方案加工方案 经济加工精度等级（IT） 表面粗糙度Ra/m粗车11125012.5半精车8106.33.2精车671.60.8磨削670.80.4

6、孔加工方案 加工方案经济加工精度等级（IT）表面粗糙度Ra钻111212.53 加工方案的选择工序I 铣轴的两端面，打中心孔工序II 粗车外圆大小端各外径工序III 半精车，倒角工序 精车，切退刀槽工序 调质工序 车螺纹工序 铣键槽工序 去毛刺工序 磨削本设计的加工方法如下：两端面：公差等级IT12，表面粗糙度Ra12.5m,需进行铣削加工。由于M20要车削外螺纹，故轴要先粗车至20 公差等级IT12，表面粗糙度为Ra12.5m，需要进行粗加工。 20外圆表面：公差等级IT7，表面粗糙度为Ra1.6m，需进行半精车，精车或磨削加工。 25外圆表面：公差等级IT7，表面粗糙度为Ra12.5m，需

7、进行半精车，精车或磨削加工。25外圆表面：公差等级IT6，表面粗糙度为Ra1.6m，需要进行精加工或磨削加工。4 确定毛坯4.1 确定毛坯种类： 45钢。切削加工性良好，无特殊加工问题，故加工中不需采取特殊工艺措施。刀具材料选择范围较大，高速钢或YT类硬质合金均能胜任4.2确定锻件加工余量及形状： 加工表面工序名称加工余量工序尺寸尺寸公差表面粗糙度（m）M20粗车420Ra12.5m粗车524Ra12.5m毛坯2925精车0.525H7Ra1.6m半精车0.925.5H9Ra6.3m粗车3.526.4H12Ra12.5m粗车4.129.9H12Ra12.5m毛坯34M20粗车420Ra12.5

8、m粗车524Ra12.5m毛坯295 工艺规程设计5.1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。5.2制定工艺路线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，在生产纲领已确定的情况下。可以考虑采用万能性机床配以专

9、用工卡具，并且尽量使工序集中来提高生产率。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：加工材料采用45钢，经调质处理后的锻件。工序I 铣轴的两端面，打中心孔机床：采用组合车床加专用夹具 刀具：YG6硬质合金端铣刀粗铣M20的两端面，以M20端面作为粗基准工序II 粗车外圆大小端各外径机床：CA6140卧式车床，转速n=400r/min 刀具：查简明手册选用YT6硬质合金外圆车刀，主偏角为90，后刀面最大磨损限度1.01.4,刀具寿命60min. 切削速度v c=dn/1000=3.14x47x400/1000=59.032m/min 进给量： f=0.05mm/r 进给速度

10、：v f=fn=0.05x400=20mm/min 加工工时：tm=L/ v f 端面加工 （以小端端面为基准） 毛坯29 段加工25 从29切削至26.7，背吃刀量a p=1.15mm;切削长度L= 40mm; 加工工时tm=L/ v f=2min加工20 从26.7切削至21.4，背吃刀量a p=2.65mm 切削长度L=36mm 加工工时 tm=L/ v f=1.8min加工20 从26.7切削至21.4，背吃刀量a p=2.65mm 切削长度L=70mm 加工工时 tm=L/ v f=3.5min大端加工（以大端端面为基准）毛坯34段加工30 从34切削至31.6，背吃刀量a p=1.

11、2mm 切削长度L=240mm 加工工时 tm=L/ v f=12min加工25 从31.6切削至25，背吃刀量a p=3.8mm 切削长度L=135mm 加工工时 tm=L/ v f=6.75min第二道工序所需工时Tm2=26.05min工序III 钻孔机床：Z4006台式钻床 主轴转速14505800r/min 钻头：根据切削手册表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 切削用量确定进给量：f=0.080.1mm/r 修正系数为0.75 修正后的进给量 f=(0.080.1)x0.75=0.060.075 mm/r按照强度小于800Mpa

12、 从切削手册查得f=0.080.1mm/r 选f=0.07 mm/r 取n=2000r/min 计算加工工时得tm=L/ n f=0.8928min 确定钻头磨损标准及寿命 刀具后刀面最大磨损限度，查简明手册为0.6mm,寿命为45min,工序IV 半精车，倒角加工25 从26.7切削至25.8，背吃刀量a p=0.45mm切削长度L=240mm 加工工时 tm=L/ v f=0.52min加工20 从21.4切削至20.5，背吃刀量a p=0.45mm切削长度L=36mm加工工时 tm=L/ v f=1.8min加工20 从21.4切削至20.5，背吃刀量a p=0.45mm切削长度L=70

13、mm加工工时 tm=L/ v =3.5min车倒角 车刀 选用k r=45的直头通切车刀车45倒角第四道工序所需工时Tm4=5.82min工序V 精车，切退刀槽加工25 从25.8切削至25.3，背吃刀量a p=0.25mm切削长度L=135mm加工工时 tm=L/ v f=6.75min加工20 从20.5切削至20.3，背吃刀量a p=0.25mm切削长度L=36mm加工工时 tm=L/ v f=1.8min加工20 从20.5切削至20.3，背吃刀量a p=0.25mm切削长度L=70mm 加工工时 tm=L/ v f=3.5min切退刀槽 取a=1.5和a=2的切槽刀 进给量f为手动,

14、查得v=0.17m/s n=0.5第五道工序所需工时Tm5=12.05min工序VI 调质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，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。可用调质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，其耐磨性比调质表面淬火高。经热处理后，表面可以获得很高的硬度，芯部硬度低，耐冲击。所以调质处理是不可或缺的一道重要工序。工序VII 车螺

15、纹 机床：CA6140 螺距P=1 mm f=P=1 mm L1=23p L2=25p =25mm 计算工时 车M20 得tm1=(L+L1+L2)/ n f=0.125min 车M20 得tm2=(L+L1+L2)/ n f=0.235min第七道工序所需工时Tm7=0.36min工序VIII 铣键槽机床:立式铣床X53T 转速n=18r/min纵向进给量为f1=10 mm/min 横向进给量为f2=10 mm/minh=4mm, L=6mm计算工时得tm纵= h/f1n=0.022min tm横= L/f2n=0.033min tm1=0.055min h=4mm, L=42mm计算工时得

16、tm纵= h/f1n=0.022 min tm横= L/f2n=0.233 min tm2=0.255min第九道工序所需工时Tm9=0.31min工序IX 去毛刺毛刺是冲裁后冲件断面边缘锋利的凸起。经过去毛刺处理后会使零件表面的精度大大提高。所以去毛刺是不可或缺的一道重要工序.工序X 磨削 机床:万能外圆磨床M131W 工作台移动速度v=100mm/min 加工25 从25.3切削至25，背吃刀量a p=0.15mm切削长度L=135mm加工工时 tm=L/ v f=1.35min加工20 从20.3切削至20，背吃刀量a p=0.15mm切削长度L=36mm加工工时 tm=L/ v f=0

17、.36min加工20 从20.3切削至20，背吃刀量a p=0.15mm切削长度L=70mm加工工时 tm=L/ v f=0.7min第十一道工序所需工时Tm11=2.41min综上所述,本设计所需总基本工时Tm总=47.8928min6参考文献吴宗泽，罗圣国 主编 机械设计课程设计手册 高等教育出版社， 2006李益民 主编 机械制造工艺简明手册 机械工业出版社, 1993.4黄健求 主编 机械制造技术基础 机械工业出版社, 2005.11张春梅，刘静香 主编 工程力学 北京理工大学出版社，2008邓文英 主编 金属工艺学 高等教育出版社， 2000艾兴,肖诗纲 主编 切削用量简明手3版 机

18、械工业出版社, 1997.8石家庄信息工程职业学院毕业设计 7心得体会在大学期间经过三年的努力和学习，对于机电一些问题已初具雏形。作为一名即将毕业的学生，我觉得能做这样的课程设计是十分有意义。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去面对现实中的各种机械设计？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计书是十分必要的，同时也是对讨论和共同学习有了进一步的认识。我们作为小工程师，一切都要有据可依.有理可寻

19、，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。 另外，课堂上也有部分知识不太清楚，于是我又不得不边学边用，时刻巩固所学知识，这也是我作本次课程设计的第二大收获。这次毕业设计也许是我大学生涯交上的最后一个作业了。想籍次机会感谢三年以来给我帮助的所有老师、同学，你们的友谊是我人生的财富，是我生命中不可或缺的一部分。整个设计我基本上还满意，由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。希望答辩时，老师多提些问题，由此我可用更好地了解到自己的不足，以便课后加以弥补。石家庄信息工程职业学院毕业设计 8致谢时光飞逝，一转眼我的大学生活就要结束了。这两年我学到了很多很多的知识，是我人生的一个转折。我之

20、所以能取得这些成绩，除了有自己的努力外，在我的学习，生活中还得到了很多人的关心和帮助。在此我要对他们表示衷心的感谢。首先，我要感谢我的毕业指导老师，在毕业设计中，他不遗余力地指导和帮助我。在他孜孜不倦的教诲下，我顺利地完成了毕业设计。李老师对工作认真负责的态度，对学生无私的关怀，使我受益良多。我衷心的感谢他 在这里我还要感谢所有指导过我的老师们，没有你们的培养我无法完成三年的大学学业。还有，我能有今天，是与我父母的辛勤培养分不开的，他们为我付出了一切。我将在以后学习、工作中再接再厉，尽我最大的努力做到最好来报答父母的养育之恩 我要向诸位老师和我父母深深地鞠上一躬。 在此，我还要感谢在一起舍友，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。特别感谢我的同学，你们对本课题做了不少工作，给予我不少的帮助。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，在这里祝福大学里跟我风雨同舟的朋友们，一路走好，未来总会是绚烂缤纷。我们共同努力争取更上一层楼。学生2011年3月25日