傳動軸機械加工工藝設計計算說明書

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上目 錄摘 要: 軸類零件畢業(yè)設計是機械工程類專業(yè)學生完成本專業(yè)教學計劃的最后一個極為重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，是使學生綜合運用所學過的基本理論、基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內的工程技術問題而進行的一次基本訓練。傳動軸是組成機器零件的主要零件之一，一切做回轉運動的傳動零件（例如：齒輪，蝸輪等）都必須安裝在傳動軸上才能進行運動及動力的傳動，傳動軸常用于變速箱與驅動橋之間的連接。這種軸一般較長，且轉速高，只能承受扭矩而不能承受彎矩。應該使傳動軸具有足夠的強度和高臨界轉速，在強度計算中，由于所獲取的安全系數(shù)較大，從而使軸的尺寸過大。關鍵詞：傳動軸 零件 剛度 強度Abstra

2、ct: Axial parts of graduation design is mechanical engineering specialty students complete the teaching plan last a very important practical teaching link is to make the students comprehensive use of basic theory, we learned the basic knowledge and skills to solve major problems within the scope of

3、the engineering technology and a basic training. Shift is composed of the main parts of the machine parts, all of the transmission parts motion (for example: gear, gear, etc.) must be installed in the transmission of power to exercise and shaft transmission, often used in the connection between the

4、transmission and drive. The shaft generally is long, and the high speed, can withstand torque not inherit the moment. Should make the shaft has enough rigidity and high speed, strength calculation, because of the large safety factor, thus make shaft dimension.Keywords：Shaft parts stiffness strength一

5、、緒論在我們的日常生活中，傳動軸的運用十分廣泛。傳動軸的主要作用為，傳遞力矩和扭矩。傳動軸又分為兩種，轉軸跟心軸，轉軸既能承受轉矩又能承受彎矩。心軸只能承受彎矩，不能承受轉矩。而傳動軸只能承受轉矩不能承受彎矩。傳動軸一般用來支撐齒輪等做回轉運動的零件，所以對于傳動軸有著嚴格的要求。傳動軸的組織性能直接影響到軸的使用壽命；表面質量的好壞直接影響到他的傳動效率，所以為了達到軸的使用性能，對于軸的制造要有著嚴格的工序。此次工藝設計就是為了解決這個難題。（一）課題背景傳動軸是機械零件中重要零件之一，它起到連接支撐和傳遞轉矩。就目前來看傳動軸存在的問題還是很多的，重要表面質量達不到要求，裝配中密封不到位

6、等，尤其是汽車方面。很多汽車生產商不得不把自己所產汽車召回，浪費了大量的人力物力，也給消費者帶來了諸多麻煩，給自己企業(yè)造成了負面影響。（二）課題設計的目的及意義本文研究的目的是研究傳動軸的設計工藝，從而培養(yǎng)學生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術問題的獨立工作能力，拓寬和深化學生的知識。綜合運用機械設計課程及其他有關已修課程的理論和生產實際知識進行機械設計訓練，主要內容是傳動軸的如何選擇材料，傳動軸的分析和加工方法的選擇，傳動軸的加工方案的選擇以及如何選擇毛坯。通過計算設計出加工傳動軸的加工時間，做到有計劃的利用時間去生產提高生產效率。增添了些表面處理防止傳動軸生銹和腐蝕。二、工藝設計說明書（一

7、）零件圖工藝性分析表1.3生產類型和生產綱領的關系產生類型生產綱領（臺/年或件/年）工作地每月?lián)摰墓ば驍?shù)(工序數(shù)/每月)小型機械或輕型機械中型機械或中型零件重型機械或重型零件單件生產100105不作規(guī)定小批生產100-500100-1505-10020-40中批生產500-5000150-500100-30010-20大批生產5000-50000500-5000300-10001-10大量生產50000500010001 根據(jù)設計任務書，本次設計的傳動軸為年產5000件，根據(jù)表1.3知屬于大批生產。因此加工的對象固定不變，毛坯精度高，加工余量小，廣泛采用專用機床，工件采用夾具安裝，夾具廣泛使

8、用高效率的專用夾具和特種工具。1零件結構功用分析從傳動軸的受力分析可知，它受扭轉一彎曲復合作用力，由于其承受中等載荷，工作又較平穩(wěn)，沖擊力很小，所以可采用優(yōu)質碳素結構鋼的45號鋼，坯料用熱軋圓鋼。為了改善組織、提高力學性能，坯料要經過正火熱處理2零件技術條件分析外圓尺寸精度：30k6，30f7兩節(jié)，25k6，20h6，及M24X1.5的螺紋；外圓形狀位置精度 ：要求為30f7兩軸節(jié)相對30k6，20h6，25k630f7兩軸節(jié)表面需高頻淬火；外圓表面質量：30k6，30f7兩節(jié)，25k6，20h6的表面質量要求 Ra均為0.8um，其它面Ra為12.5um3零件結構工藝性分析軸的鍛件強度較高，

9、形狀比較簡單，外輪廓尺寸不大，在軸徑30k6，30f7兩節(jié)，25k6，20h6，及M24X1.5的螺紋上均開有鍵槽，且軸兩端帶有B型中心孔。結論：軸的結構較規(guī)則，在加工鍵槽和B型中心孔時，采用專用夾具定位和夾緊，螺紋加工安排在半精加工后，精加工前進行。（二）毛坯選擇1毛坯類型在傳遞力矩過程時要承受很強的沖擊力和很大的交變載荷, 要求材料應有較高的強度、沖擊韌度、疲勞強度和耐磨性,而且其輪廓形狀不復雜,故采用鍛件；零件尺寸不大，而且零件屬于批量生產,故采用模鍛。2毛坯余量確定毛坯的形狀和尺寸越接近成品零件，即毛坯精度越高，則零件的機械加工勞動量越少，材料消耗越少，可充分提高勞動生產率，降低成本，

10、但是毛坯制造費用會提高，在確定毛坯時，應根據(jù)機械加工和毛坯制造兩方面考慮。2.11）.鍛件公差等級：由該零件的功能和技術確定其鍛件公差等級為普通級；2）.鍛件質量Mf ：根據(jù)鍛件成品質量1.94g估算；3）.分析鍛件形狀復雜系數(shù)s：S=Mf/Mn該零件為圓形，假設其最大直徑37長為375則在：Mn=/4 d2 hS=Mf/Mn=Vf/Vn=.195 mm/.05mm=0.726由于0.726介于0.63和1之間，故該零件的形狀復雜系數(shù)S屬S 1 級。4）.鍛件材質系數(shù)M：由于該零件材料為45鋼，是碳的質量分數(shù)小于0.65%的碳素鋼，故該鍛件的材質系數(shù)屬M 1級； 5）.零件表面粗糙度 由零件圖

11、知，除30k6，30f7兩節(jié)，25k6，20h6的表面質量Ra為0.8um外，其余各加工表面Ra為12.5um；2.2 初步確定機加工余量及毛坯尺寸，初選毛坯尺寸公差根據(jù)毛坯尺寸公差，鍛件質量，材質系數(shù)，形狀復雜系數(shù)，初步確定本零件毛坯尺寸允許偏差，根據(jù)鍛件質量，零件表面粗糙度，形狀復雜系數(shù)查參考書1中表5-9，由此查得單邊余量：零件尺寸初選厚度方向單邊加工余量初選水平方向單邊加工余量確定厚度方向單邊加工余量確定水平方向單邊加工余量初選鍛件尺寸偏差30k61.72.22.02.5234+1.2 -0.630f7兩節(jié)1.72.22.02.5234+1.2 -0.6291.72.22.02.523

12、4+1.2 -0.625k61.72.22.02.5229+1.1 -0.5 241.72.22.02.5229+1.1 -0.51151.72.22.02.52.5115+1.4 -0.620h61.72.22.02.5224+1.1 -0.5321.72.22.02.52.533+1.2 -0.6331.72.22.02.5237+1.2 -0.63701.72.22.02.52.5375+1.7 -0.851.72.22.02.52.510+1.1 -0.52.3驗證上述余量是否滿足要求計算同上得，鍛件形狀復雜系數(shù)s= S=Mf/Mn=Vf/Vn=.195 mm/.05mm=0.726，

13、S屬于S 1級；查表得，機械加工余量與上述相同，滿足要求。（三）毛坯零件合圖草圖機加工工藝路線確定1加工方法分析確定（1）30k6外圓-粗車（IT12級，Ra12.5um）-半精車（IT9級，Ra3.2um）-銑鍵槽（IT9級，Ra12.5um）-粗磨（IT8級，Ra0.8um）-精磨（IT6級，Ra0.8um）（2）25k6外圓-粗車（IT12級，Ra12.5um）-半精車（IT9級，Ra3.2um）-銑鍵槽（IT9級，Ra12.5um）-粗磨（IT8級，Ra0.8um）-精磨（IT6級，Ra0.8um）（3）20h6外圓-粗車（IT12級，Ra12.5um）-半精車（IT9級，Ra3.2u

14、m）-銑鍵槽（IT9級，Ra12.5um）-粗磨（IT8級，Ra0.8um）-精磨（IT6級，Ra0.8um）（4）30f7外圓-粗車（IT12級，Ra12.5um）-半精車（IT9級，Ra3.2um）- 熱處理（30f7兩節(jié)外圓表面局部高頻淬火）-磨削（IT7級，Ra0.8um）（5）2M24X1.5螺紋-粗車（IT12級，Ra12.5um）-半精車（IT9級，Ra3.2um）-銑鍵槽（IT9級，Ra12.5um）-車螺紋（配螺母）2加工順序的安排銑端面鉆中心孔保證總長370mm，粗車各外圓和臺階端面，半精車各段外圓和切各段3X0.5退刀槽，加工30k6，25k6，20h6，及24各段的鍵槽

15、，隨后車M24X1.5的螺紋，局部熱處理30f7兩節(jié)表面進行高頻淬火，最后粗精磨30k6，25k6，20h6外圓及30f7兩節(jié)外圓表面，保證表面質量Ra為0.8um。3定位基準選擇(1)粗基準的選擇：粗車時以外圓和兩側端面為粗基準；(2)精基準的選擇：以兩側端面中心孔為精基準定位。4加工階段的劃分說明加工階段分為：粗加工階段為工序3、5、10；半精加工階段為工序15，20，25，30；精加工階段為工序35，40；方案討論：M24X1.5的螺紋加工安排在半精加工后，精加工前進行，故放到半精加工階段來實現(xiàn)。5主要機加工工序簡圖及其簡述工序3.銑左端面，鉆中心孔本工序需要保證傳動軸長度及中心孔的質量

16、，著斷面不平測鉆中心孔的鉆上的兩切削刃受力不均鉆頭可能引片而折斷，因此要采用先面后孔的原則。中心孔除影響傳動軸質量分布外，它還是傳動軸加工的重要基準貫穿整個傳動軸加工始終，因而直接影響傳動軸加工精度。鉆削力矩的計算 根據(jù)機械加工工藝手冊可查得：鉆削力矩的計算公式為： M=0.21D2f0.8Km其中M切削力矩（N.M）；D鉆頭直徑（mm）；F每轉進給量（mm）；Km修正系數(shù)，查表；查表得：D=8；F=0.1；Km=0.74；帶入得：M=0.21D2f0.8Km=0.21x82x0.10.8x0.74=2.744Nm工序5.銑右端面，鉆中心孔 工序10. 粗車各段外圓及端面 工序15 半精車各段

17、外圓及端面工序20 銑30k6，25k6，20h6，24各段外圓的鍵槽工序25. 車M24X1.5的螺紋工序30.30f7兩節(jié)外圓表面需高頻淬火hrc40-45工序35.粗磨30k6，25k6，20h6，30f7兩節(jié)，各段外圓工序40 精磨30k6，25k6，20h6 ，各段外圓工序45去毛刺；工序50檢驗；工序55入庫.（四）工序尺寸及其公差確定1工序尺寸確定加工表面工序余量（雙邊）工序尺寸及公差表面粗糙度/um粗半精粗磨精磨粗半精粗磨精磨粗半精粗磨精磨30k6外圓2.61.00.30.131.4150 -0.3930.4150 -0.06230.1150 -0.02530.0150 -0.

18、013Ra12.5Ra3.2Ra0.8Ra0.825k6外圓2.61.00.30.126.4150 -0.3325.4150 -0.05225.1150 -0.02125.0150 -0.013Ra12.5Ra3.2Ra0.8Ra0.820h6外圓2.61.00.30.121.40 -0.3320.40 -0.05220.10 -0.021200 -0.013Ra12.5Ra3.2Ra0.8Ra0.830f7外圓2.61.00.331.380 -0.4630.380 -0.05229.980 -0.021Ra12.5Ra3.2Ra0.8加工表面工序余量（雙邊）工序尺寸及公差表面粗糙度/um粗車

19、半精車半精車粗車半精車半精車粗車半精車半精車292.61.01.431.40 -0.4630.40 -0.062290 -0.052Ra12.5Ra3.2Ra3.2242.61.01.426.40 -0.3325.40 -0.052240 -0.052Ra12.5Ra3.2Ra3.21151.5（單邊）1.0（單邊）1140 -0.541150 -0.54Ra12.5Ra3.2321.5（單邊）1.0（單邊）310 -0.39320 -0.39Ra12.5Ra3.251.5（單邊）1.0（單邊）60 -0.1850 -0.18Ra12.5Ra3.23702.53700 -0.89Ra12.52

20、軸向尺寸的工序尺寸鏈圖（五）設備及其工藝裝備確定1選擇機床和夾具(1）工序03、05是銑端面和鉆中心孔，可采用專用夾具在X53K銑床上加工；(2）工序10、15、25是粗車、半精車、車螺紋各工序的工步數(shù)不多，成批生產，不要求很高的生產率，故選用臥式車床能夠滿足使用要求，又由于要求的精度較高，表面粗糙度值較小，需選用較精密的車床才能滿足要求，因此選用C620-1，使用通用夾具（兩頂尖）裝夾；(3）工序20是銑鍵槽，可采用專用夾具在立式銑床上加工，故選X53K；(4）工序40，45是磨削外圓， 使用專用磨床夾具，選用臥式磨床M1432；2選擇刀具(1）工序03、05在銑床上加工，一般都選用硬質合金

21、端銑刀；(2）工序10、15、25在車床上加工，一般都選用硬質合金車刀，加工剛質零件采用YT類硬質合金，粗加工用YT5，半精加工用YT15，為了提高生產率及經濟性，選用90度車刀，螺紋車刀和鏜刀，切槽刀宜選用高速鋼；(3）工序20銑鍵槽，零件要求銑切寬度分別為5h9，6h9，8h9故所選直柄鍵槽銑刀分別為5e8 GB/T1112.1-1997，6e8 GB/T1112.1-1997，8e8GB/T1112.1-1997；3選擇量具本零件屬于成批生產，一般采用通用量具工序加工面尺寸尺寸公差選擇量具粗加工外圓31.40.39讀數(shù)值0.02，測量范圍0150游標卡尺26.40.33粗加工軸向尺寸11

22、60.54330.3960.18半精加工軸向尺寸1150.54320.3950.18半精加工外圓30.40.062讀數(shù)值0.01，測量范圍75100外徑千分尺25.40.05220.40.052粗，精磨外圓30k60.013選用單頭雙限卡規(guī)（GB632286）25k60.01320h60.01330f70.021（六）切削用量及工時定額確定工序10（參考書1）本道工序為粗車（車臺階面和外圓）已知加工材料為45鋼，b=670Mpa，鍛件有外皮，機床為SK40P，工件采用兩頂尖裝夾。1.確定粗車外圓33的切削用量，所選刀具為YT5硬質合金車刀，刀桿尺寸BXH=16mmX25mm刀片厚為4.5mm，

23、根據(jù)1表5-113，選擇刀具幾何角度s=00,o=120,o=60,o=40 r=900，r=100，=0.8mma.確定被吃刀量ap 粗車雙邊余量為2.6mm，則ap =1.3mmb.確定進給量f 根據(jù)表5-114在粗車鋼料，刀桿尺寸16X25mm，ap3mm，工件直徑在2040mm時f=0.30.5mm/r，按C620-1車床的進給量f=0.33mm/r確定的進給量尚需滿足機床進給機構的強度要求，故需進行校驗：根據(jù)表5-55，C620-1車床進給機構允許的進給力Fmax=3530N根據(jù)表5-123，當鋼料b=570670Mpa，ap 2mm，f0.75mm/r，r=45 0，V=65m/m

24、in時，進給力Ff=760N。Ff的修正系數(shù)為Kr。Ff=1.0，KsFf=1.0， KkTFf=1.17故實際進給力為Ff=760X1.17=889.2NFfFmax，所選的進給量f=0.33mm/r可用。C .選擇車刀磨鈍標準及耐用度根據(jù)表5-119，車刀后刀面最大磨損量取1m，車刀的耐用度為T=60min。d .確定切削速度Vc根據(jù)表5-120，當用YT5硬質合金車刀加工6b=600700Mpa，鋼料ap3mm，f0.75mm/r，V=109m/min切削速度的修正系數(shù)為Ksv=0.8, Ktv=0.65, KKTv=0.81, KTv=1.0, Kmv=Kkv=1，n=1000v/3.

25、14d=1000X45.9/3.14X37=395.1r/min按C620-1車床的轉速，選擇n=380 r/min，則實際切削速度V=44.1m/mine.校驗機床功率：由表5-125，當6b=580970mpa，HBS=166277，ap2mm，f0.75mm/r，Vc=44.1m/min時，Pc=1.7KW切削功率的修正系數(shù)為KTrPc=1.13, KkrPc=1.17，Kr。Pc=KMPc=KkPc=1.0，KSPc=0.8，KtPc=0.65，故實際切削時的功率為Pc=0.72KW根據(jù)表5-29，當n=120r/min時，機床主軸允許功率PE=5.9KW，PcPE，故所選切削用量在C

26、620-1車床上進行最后確定的切削用量為：ap =1.3mm，f=0.33mm/r，V=44.1m/min，n=380 r/min。2. 確定粗車外圓31.4mm及臺階面的切削用量，采用車外圓33的刀具加工這些表面，加工余量皆可一次走刀切除，車外圓31.4mm的ap =1.3mm，f1=0.33mm/r，臺階面的ap =1.5mm，f2=0.30mm/r，主軸轉速與車外圓33的轉速相同。3.確定粗車外圓26.4mm及臺階面的切削用量，采用車外圓33的刀具加工這些表面，加工余量皆可一次走刀切除，車外圓26.4mm的ap =1.3mm，f1=0.33mm/r，臺階面的ap =1.5mm，f2=0.

27、30mm/r，主軸轉速與車外圓33的轉速相同。4. 確定粗車外圓21.4mm及臺階面的切削用量，采用車外圓33的刀具加工這些表面，加工余量皆可一次走刀切除，車外圓21.4mm的ap =1.3mm，f1=0.33mm/r，臺階面的ap =1.5mm，f2=0.30mm/r，主軸轉速與車外圓33的轉速相同?；緯r間確定粗車外圓33的基本時間，根據(jù)表2-21車外圓基本時間：Tj1=（L+L1+L2+L3）*i/nf，L=7.5mm,L1=ap/tanKr+(2-3),Kr=900,L1=2mm,L2=0,L3=0,f=0.33mm/r,n=380 r/min,i=1Tj1=7.5+2/0.33*38

28、0=4.5s確定粗車外圓31.4的基本時間，根據(jù)表2-21車外圓基本時間：Tj2=（L+L1+L2+L3）*i/nf，L=250mm,L1=ap/tanKr+(2-3),Kr=900,L1=2mm,L2=0,L3=0,f1=0.33mm/r,f2=0.30mm/r，n=380r/min,i=1Tj2=(250+2)/0.33*380+(2.5+2)/0.30*380=122.97s確定粗車外圓26.4的基本時間，根據(jù)表2-21車外圓基本時間：Tj3=（L+L1+L2+L3）*i/nf，L=83mm,L1=ap/tanKr+(2-3),Kr=900,L1=2mm,L2=0,L3=0,f1=0.3

29、3mm/R,f2=0.30mm/r，n=380 r/min,i=1Tj3=(83+2)/0.33*380+(2.5+2)/0.30*380=43.04s確定粗車外圓21.4的基本時間，根據(jù)表2-21車外圓基本時間：Tj4=（L+L1+L2+L3）*i/nf，L=29.5mm,L1=ap/tanKr+(2-3),Kr=90 0 ,L1=2mm,L2=0,L3=0, f1=0.33mm/r，f2=0.30mm/r，n=380 r/min, i=1Tj4=(29.5+2)/0.33*380+(2.5+2)/0.30*380=17.44s確定工序10的基本時間：Tj= Tj1+ Tj2+ Tj3+ T

30、j4=（4.5+122.97+43.04+17.44）s=187.95s四、第10號工序刀具設計說明書（一）工序尺寸精度分析粗車軸各段外圓保證尺寸33，31.4，26.4，21.4公差等級為IT12。（二）刀具類型確定此道工序保證的尺寸精度要求不高可用游標卡尺測量，屬粗加工，因此可用90度外圓車刀。（三）刀具設計參數(shù)確定（數(shù)據(jù)來源參考書3）序號項目數(shù)據(jù)來源或公式計算采用值1車刀外行表2-6、2-7焊接式900 強力外圓車刀2刀片材料YT5刀桿材料45鋼3幾何角度表2-8、2-9s=00 o=120 o=60o=40 r=90 0 r=100=0.8mm4斷削參數(shù)前面型式表2-11、2-12（f

31、=0.33mm/r）帶倒棱曲面圓弧卷削槽前面Ln=8.5m,o 1= -200 br1=0.6 qn=9.35過渡刃表2-13（ap=1.3mm）直線過渡刃 Kre=450 b=16刀片型號表2-3A420L=20 ,B=12 ,C=7,R=12.5,r=1 e=0.87車刀外型結構尺寸表2-1、2-2、2-5BxH=20x30 L=150M=8(900 彎頭車刀)8刀槽型式表2-4Sinrj=ln/2qn=8.5/2x9.6=0.443c=o-j=120 -18.30Hc=H+(12)-cCoso/Cos(o+ c)=30+1-7Cos5/Cos(50 +6.30 )=31-7x1/1=24Bc=B-C*tg(o+c)=12-7tg(60 +5.30 )=10.6Lc=L-CCoso/Cos(o+c)*tgo=20-7.Cos5/Cos(60 +5.30 )*tg5=20-7x0.08=19.4j= 18.30c= 5.30Hc=24mmBc=10.6mmLc=19.4mm（四）刀具工作草圖五、第40號工序量具設計說明書(一)工序尺寸精度分析對軸外圓30k6選基孔制，首先確定被測軸的極限偏差，查4公差書第三章極限與配合標準得30k6的上偏差es= -0.009mm,下偏差ei= -0.025mm。公差等級為IT6。（二）量具類型確定軸的外圓30k6的量具用卡規(guī)，量具測量面的