机械制造关键技术基础专业课程设计长轴.doc

湖 南 科 技 大 学机械设计制造技术基本课 程 设 计课题名称：长传动轴机械加工工艺规程设计班 级：机械设计制造及其自动化一班姓 名：杨 浩学 号：指引教师：牛秋玲成 绩：潇 湘 学 院 年7月目 录 一课程设计目生产大纲计算与生产类型拟定. 1.课程设计目. 2.生产类型拟定生产大纲计算. 二.长传动轴工艺分析.1长传动轴用途 .2长传动轴技术规定.3审查长传动轴工艺性. 三. 拟定毛坯、绘制毛坯简图.1选取毛坯.2拟定毛胚尺寸公差及机械加工余量. 3绘制长传动轴锻造毛坯简图. 四. 拟定长传动轴工艺路线. 1定位基准选取.2各表面加工方案拟定.3加工阶段划分.4工序集中与分散.5工序顺序安排.6机床设备及工艺装备选用.7拟定工艺路线.五加工余量、工序尺寸拟定. 六拟定切削用量. 七. 时间定额计算. 八. 设计体会. 九. 参照文献. 十. 附录 1、零件图 2、机械加工工艺过程卡片1套 3、机械加工重要工序工序卡片2张 一课程设计目生产大纲计算与生产类型拟定1、机械制造课程设计目机械制造技术基本课程设计是学完了机械制造技术基本课程及通过了生产实习之后，进行一种重要实践性教学环节。学生通过设计能获得综合运用过去所学过所有课程进行机械制造工艺及构造设计基本能力，为后来做好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备。它规定学生全面地综合运用本课程及关于先修课程理论和实践知识，进行零件加工工艺规程设计和机床夹具设计。其目是： （1）培养学生综合运用机械制造工程原理课程及专业课程理论知识，结合金工实习、生产实习中学到实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中档复杂限度零件工艺规程能力。 （2）培养学生能依照被加工零件技术规定，运用夹具设计基本原理和办法，学会拟订夹具设计方案，完毕夹具构造设计，进一步提高构造设计能力。 （3）培养学生熟悉并运用关于手册、图表、规范等关于技术资料能力。 （4）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文献基本技能。 （5）培养学生独立思考和独立工作能力，为毕业后走向社会从事有关技术工作打下良好基本。2、生产大纲计算与生产类型拟定机械加工工艺规程详细限度与生产类型关于，不同生产类型由产品生产大纲来区别。.生产类型拟定（1）零件生产类型是指公司生产专业化限度分类，它对工艺规程制定具备决定性影响。机械制造生产类型普通分为大量生产、成批生产和单件生产，成批生产分为大批生产、中批生产、和小批生产。产量越大生产专业化限度越高。按重型机械、中型机械、和轻型机械年生产量列出了不同生产类型规范如表1：表1 各种生产类型规范生产类型零件年生产大纲/件/年重型机械中型机械轻型机械单件生产520100小批生产510020200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000500050000(2)生产类型划分要考虑生产大纲还得考虑产品自身大小及其构造复杂性。.生产大纲计算（1）生产大纲是产品年生产量。生产大纲大小对生产组织和零件加工工艺规程起着很重要作用，它决定了各工序所需专业化和自动化限度以及所选用工艺办法和工艺装备。（2）零件生产大纲计算方式N=Qm(1+%)(1+%)结合生产实际：零件备品率%和零件平均废品率%分别取3%和0.5%，产品年产量Q规定为200件/年，每台产品中该零件数量为1件/台。因此综合以上数据代入上式中得：N=207件（3）传动轴轴重量预计M15Kg 查机械制造技术基本课程设计指引教程表1-3知该传动轴为轻型零件，根据表1得传动轴生产类型为小批量生产。二.长传动轴工艺分析1长传动轴用途 轴类零件是机器中经常遇到典型零件之一。它在机器中重要用于支承齿轮，带轮，凸轮以及连杆等传动件，以及传递扭矩。按构造形式不同，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。它重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，其长度不不大于直径，普通由同心轴外圆柱面，圆锥面，内孔和螺纹及相应端面所构成 长传动轴在各种机械或传动系统中广泛使用，用来传递动力。在传力过程中重要承受交变扭转负荷或有冲击，因而该零件应具备足够强度、刚度和韧性，以适应其工作条件。2. 长传动轴技术规定 由长传动轴零件图可得其技术规定表长传动轴零件技术规定表加工表面尺寸及偏差/mm公差/mm及精度级别表面粗糙度Ra/m形位公差/mm传动轴两端面3170.5无无无2面到左端面270.2无无无K-K处键槽 50-0.03无Ra3.23轴锥面右端到左端面520.1无无无3轴圆锥表面 53010无Ra3.24面到左端面800.1无无无8面到右端面1690.5 无无6面到左端面1300.1无无无5轴外圆面 -0.02028 -0.041 IT6Ra0.8无8面到10端面490.1无无无F-F处键槽 -0.0158 -0.051 R0.2无Ra3.28面到11端面670.5无无无8面到13端面1310.1无无无G轴外圆面250.01IT6Ra0.89轴外圆面 030 -0.021IT6Ra0.8无12轴外圆面 0.02027 -0.041IT6Ra0.8无14轴外圆面25 0.01IT9Ra0.8无左端螺纹M18x1.5-6g无无无右端螺纹M24x1.5-6g无无无12轴左端螺纹M30x1.5-6g无无无3审查长传动轴工艺性 分析长传动轴零件图可知，长传动轴两端面和各阶梯轴端面均规定切削加工，并在轴向方向上均高于相邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了接触刚度；为了加工阶梯轴，需在加工前切出退刀槽，以以便在加工外圆表面时退刀，避免刮伤加工好端面；在加工各重要外圆表面时，可以两端定位，通过粗车、半精车、粗磨、精磨来达到技术规定，加工起来比较以便；键槽加工也可以在车床上用铣刀铣出来，螺纹也可以以便车出来。传动轴毛坯材料为0Cr17NiMo2合金钢。该材料属于优质钢，强度较高，塑性和韧性尚好，用于制作承受负荷较大小截面调质件和应力较小大型正火零件。总体上，重要工作表面虽然加工精度和表面粗糙度规定相对较高，但也可以在正常生产条件下，采用较经济办法保质保量地加工出来。由此可见，该零件工艺性较好三.拟定毛坯、绘制毛坯简图1选取毛坯0Cr17NiMo2钢是轴类零件惯用材料，它价格便宜通过调质后，可得到较好切削性能，并且可以获得较高强度和韧性等综合机械性能，调质后表面硬度可达130-187HBW。轴类毛坯，惯用圆棒料和锻件，依照生产规模不同，毛坯锻造方式有自由锻和模锻两种。毛坯通过加热锻造后，可使金属内部纤维组织表面均匀分布，获得较高抗拉，抗弯及抗扭强度；锻造后毛坯，能改进金属内部组织，提高其抗拉，抗弯等机械性能。同步，因锻件形状和尺寸与零件相近，可以节约材料，减少切削加工劳动量，减少生产成本。在选取锻件制造办法时，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导致本，以达到零件制造总成本最低目。当生产批量较小，毛坯精度规定较低时，锻件普通采用自由锻造法生产。依照长传动轴制造材料（0Cr17NiMo2），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。2拟定毛胚尺寸公差及机械加工余量（1）、公差级别由长传动轴功用和技术规定，查表拟定该零件公差级别为普通级。（2）、锻件重量由设计题目可以得出重量，重量计算成果如下：已知：0Cr17NiMo2密度约为 =7.8g/mm3，长度L=317mm，直径D=38mm，计算得M为1.99Kg（3）、锻件形状复杂系数通过上面计算已知毛坯和零件质量，锻件形状复杂系数S=/=1.99/3.57=0.56由于0.56介于0.32和0.63之间，故该锻件形状复杂系数为S1级（普通）。（4）、锻件材质系数由于该长传动轴材料为0Cr17NiMo2，是合金质量分数不大于3%合金钢，故该锻件材质系数属M1级。（5）、零件表面粗糙度粗糙度分为两种：Ra1.6m 和Ra1.6m，读零件图可知：除了键槽和 38圆柱表面Ra=3.2m1.6m，其她各表面粗糙度均Ra1.6m。 依照上述分析，可查表拟定该锻件尺寸公差和机械加工余量，所得成果如下表所示： 锻件重量/kg包容体重量/kg形状复杂系数 材质系数公差级别1.993.75S1M1普通级项目/mm机械加工余量/mm锻件尺寸两端面317203373轴外圆面255355轴外圆面285387轴外圆面385489轴外圆面3054012轴外圆面2753714轴外圆面25535左端面到4端面804844端面到6端面505556端面到8端面182208端面到11端面6737011端面到13端面6426613端面到右端面442（6） 、毛坯图如下图所示：四. 拟定长传动轴工艺路线1定位基准选取 合理选取定位基准，对于保证零件尺寸和位置精度有着决定性作用。由于该长传动轴几种重要配合表面及轴肩面对基准轴线N-G均有径向圆跳动和端面圆跳动规定，它又是实心轴，因此应选取两端面中心孔为基准，采用双顶尖装夹办法，以保证零件技术规定。（1）长传动轴零件精基准长传动轴零件加工，以两端中心孔作为定位精基准。由于轴设计基准是中心线，这样既符合基准重叠原则，又符合基准统一原则，还能在一次装夹中最大限度地完毕各种外圆及端面加工，易于保证各轴颈间同轴度以及端面垂直度。（2） 长传动轴零件粗基准 轴类零件粗加工，可选取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毛坯外圆，车端面，钻中心孔。但必要注意，普通不能用毛坯外圆装夹两次钻两端面中心孔，而应当以毛坯外圆作为粗基准，先加工一种端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过外圆作基准。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。2各表面加工方案拟定依照长传动轴零件上各加工表面尺寸精度和表面粗糙度，拟定加工件各表面加工办法如下表：轴零件各表面加工方案加工表面尺寸精度级别表面粗糙度Ra（um）加工办法长传动轴两端面、2面、4面、6面、10面、13面、15面无无粗车3、5、9、12、14轴外圆表面IT60.8粗车-半精车-磨削7外圆表面IT90.8粗车-半精车K-K上键槽侧面IT103.2粗铣-半精铣-磨削F-F上键槽侧面IT93.2粗铣-半精铣-磨削阐明：磨削在加工过程中涉及粗、精磨。3加工阶段划分该轴为多阶梯轴,为了使毛胚生产率高，将毛胚大大简化了，但是这使得毛胚机械加工余量较大，需要切除大量金属，产生大量切削热，并且引起残存应力重新分布而变形,因而,安排工序时,应将加工过程分为如下阶段：粗加工阶段粗加工阶段重要是去除各加工表面余量，并作出精基准。它涉及粗车外圆、钻中心孔。a.粗车两端面,钻中心孔为精基面作好准备,使后续工序定位精准,从而保证其她加工表面形状和位置规定.b.粗车阶梯轴外圆,将零件加工出18,25，28,38，30，27,25和24轴外圆使此时坯件形状接近工件最后形状和尺寸,只留下恰当加工余量.c.切出退刀槽半精加工阶段半精加工阶段任务是减小粗加工留下误差，使加工面达到一定得精，为精加工做好准备。它涉及主轴各处外圆、台肩半精车和修研中心孔等。精加工阶段精加工阶段任务是保证达到图纸规定精度规定和表面粗糙度规定。它涉及对表面粗糙度规定较高外圆面磨削加工、对外圆面粗精磨，然后粗铣、半精铣键槽。4工序集中与分散该轴生产类型为小批生产，零件构造复杂限度普通，但有较高技术质量规定，可选用工序集中原则安排轴加工工序。采用通用机床和某些高生产率专用设备，配用专用夹具，与某些划线法达到精度以减少工序数量，缩短工艺路线，减少工件搬动次数，提高生产效率；采用工序集中原则，使生产筹划、生产组织工作得以简化，工作装夹次数减少，辅助时间缩短，并且易于保证各加工表面之间互相位置精度规定。5工序顺序安排I.该轴规定热解决为改进工件材料切削性能，在粗加工后应进行调质热解决。II.辅助工序在热解决之后，安排主轴校直；在半精加工之后，安排去毛刺，中检；在精加工后，安排去毛刺，清洗和终检工序III.机械加工工序1.按“先基准面后其她”原则，一方面加工传动轴两端面和钻中心孔，再车外圆表面。2.遵循“先面后孔”原则，先加工端面，再加工键槽，车螺纹。3.按“先主后次”顺序，先加工重要表面：车外圆各个表面，后加工次要表面：铣键槽。4.按“先粗后精”顺序，先加工精度规定较高各重要表面，后安排精加工。综上所述，该传动轴工序安排顺序为：基准加工各端面和重要表面粗加工热解决重要表面半精加工辅助工序重要表面磨加工和次要表面加工重要表面精磨加工6机床设备及工艺装备选用由于该轴生产类型为小批生产，且采用工序集中，加设设备以通用机床为主，生产方式为通用机床加辅助夹具为主。工件在各机床上装卸及及各机床传送均由人工完毕。1. 机床设备选用依照该轴尺寸大小规定，选用卧式车床CA6140,万能外圆磨床MD1420，立式升降台铣床X5032，详细状况如上表所示。2. 工艺装备选用 工艺装备重要涉及刀具、夹具和量具。工艺装备采用通用夹具，通用刀具和通用量具。（1）刀具选取：a 粗车时：合理前角参照值为1518。，合理后角参照值为68。，工艺系统刚性较好时主偏角Kr=75。，副偏角Kr=510。45钢正火，可以选用YT5刀具，前角选为16。，后角为58。，主偏角75。，刃倾角为0。，副偏角Kr=5。，刀尖半径为1mm。b 半精车、精车时：合理前角参照值为1318。，合理后角参照值为810。，工艺系统刚性较好时主偏角Kr=75。，副偏角Kr=05。45钢调质，可以选用YT15刀具，前角选为18。，后角为58。，主偏角75。，刃倾角为0。，副偏角Kr=5。，刀尖半径为1mm。c 选用车刀时，车端面选用45。端面车刀；车外圆阶梯时，选用90。车刀；在粗车外圆时，选用75。偏刀。车外圆时，使用靠模板车。钻深孔时，选用莫氏锥柄麻花钻；车螺纹时，使用高速钢螺纹车刀。铣键槽使用圆柱键槽铣刀加工。(2)夹具选取：加工该零件不需要使用专用夹具，采用通用夹具，如：三爪卡盘及顶尖（3）量具选取：游标卡尺（精度为0.02），千分尺。7拟定工艺路线跟据上面加工工艺过程分析，拟定工艺路线，表 7 工序号工序名称工序内容车床设备刀具量具1锻造锻造毛坯2热解决正火解决3粗车、钻孔粗车传动轴两端面并在两端面钻中心孔C613290刀、钻头卡尺、塞规4粗车各轴肩端面及传动轴各外圆表面C613275刀游标卡尺5热解决调质解决 220240HBS6研修研修中心孔钳工台麻花钻游标卡尺7半精车对3、5、7、9、12、14轴外圆面及5、7、12、14轴肩面半精加工C613275刀游标卡尺、外圆千分尺止规8车退刀槽在各端面处车出后续加工表面退刀槽C6132切槽刀游标卡尺9车螺纹、倒角对两端轴车螺纹，及除N、B端面外各外圆端面处倒角C6132螺纹车刀、45刀游标卡尺10铣键槽在9面、锥面上铣键槽至规定规定尺寸X51立式铣床键槽铣刀卡规深度游标卡尺11去毛刺钳工台平锉12中检塞规、卡尺13磨削对3、5、7、9、12、14、锥面，外圆表面和5、7、12、14轴肩面磨削加工至指定尺寸M1412万能磨床砂轮游标卡尺、外圆千分尺14清洗清洗机15终检游标卡尺卡规,塞规五.加工余量、工序尺寸拟定1、M18x1.5-6g螺纹加工如表：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锻造5223粗车3IT1112.521半精车1.5IT93.2202、3轴外圆面25拟定如表：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尺寸、公差/mm锻造5230粗车3IT1112.52800.16半精车1.5IT93.22700.056磨削0.3IT60.8250.13、5轴外圆面28拟定如表：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尺寸、公差/mm锻造5233粗车3IT1112.53100.13半精车1.5IT93.23000.052磨削0.3IT60.8280.0200.0414、7轴外圆面38拟定如表：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尺寸、公差/mm锻造5243粗车3IT1112.54100.16半精车2IT93.240磨削0.3IT6083800.35、9轴外圆面30拟定如表：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尺寸、公差/mm锻造5235粗车3IT1112.53300.13半精车1.5IT93.23200.052磨削0.3IT6083000.0216、M30x1.5-6g螺纹加工如表：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锻造5235粗车3IT1112.533半精车1.5IT93.2327、12轴外圆面27拟定如表：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尺寸、公差/mm锻造5232粗车3IT1112.53000.13半精车1.5IT93.22900.052磨削0.3IT60827+0.020-0.0418、14轴外圆面25 拟定如表：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尺寸、公差/mm锻造5230粗车3IT1112.52800.13半精车1.5IT93.22700.052磨削0.3IT608250.019、M24x1.5-6g螺纹加工如表：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锻造5229粗车3IT1112.527半精车1.5IT93.226六 拟定切削用量 工序4粗车38阶梯面右边各阶梯面切削用量计算 该工序虽然分了各种工步进行，但每个工步背吃刀量、进给量和切削速度都相似，由于这些工步都是在一台机床上经一次走刀加工完毕，因此分析一种工步即可。现以粗车38阶梯面右边各阶梯面为例，计算切削用量： 1）背吃刀量拟定粗车38轴外圆面加工余量为2，故ap=2mm 2）进给量拟定由表查得，可取进给量f=0.4mm/r 3）切削速度拟定 依照卧式车床CA6140切削速度范畴，取V=35m/min，可求得： n=1000V/d=318.47r/min，依照机床型号查得转速为n=320r/min，则V=nd/1000=35.15m/min由于各工步加工轴直径不同，算出转速也不相似，但都接近n=320r/min，故可以统一起来取值。A粗车35毛坯面1） 背吃刀量拟定 由于已知该工步加工余量为2，ap=2mm,一次进给。 2）进给量拟定由表查得，可取进给量f=0.4mm/r 3）切削速度拟定，依照前面求得机床转速为n=320r/min，则V=nd/1000=35.17m/minB粗车37毛坯面1)背吃刀量拟定 由于已知该工步加工余量为2，ap=2mm,一次进给 2）进给量拟定由表查得，可取进给量f=0.4mm/r 3）切削速度拟定，依照前面求得机床转速为n=320r/min，则V=nd/1000=37.18m/min C粗车40毛坯面1)背吃刀量拟定 由于已知该工步加工余量为2，ap=2mm,一次进给 2）进给量拟定由表查得，可取进给量f=0.4mm/r 3）切削速度拟定，依照前面求得机床转速为n=320r/min，则 V=nd/1000=40.19m/min七.时间定额计算1. 工序4粗车38阶梯面右边各阶梯面时间定额计算 1）粗车35轴外圆面基本时间和辅助时间拟定 基本时间 tj=(l+l1+l2)*i/fn=(42+3+0)*60/(0.4*320)=21.1s 辅助时间 tf=0.15* tj=0.15*21.1=3.2s2）粗车37轴外圆面基本时间和辅助时间拟定 基本时间tj=(l+l1+l2)*i/fn=(66+0+0)*60/(0.4*320)=30.9s 辅助时间 tf=0.15* tj=0.15*30.9=4.6s3）粗车40轴外圆面基本时间和辅助时间拟定 基本时间tj=(l+l1+l2)*i/fn=(70+0+0)*60/(0.4*320)=32.8s 辅助时间 tf=0.15* tj=0.15*32.8=4.9s 4) 粗车38阶梯面右边各阶梯面基本时间和辅助时间拟定 tj总= tj1+ tj2+ tj3=21.1+30.9+32.8=84.8s 总辅助时间tf总= tf1+ tf2+ tf3= 3.2+4.6+4.9=12.7s 布置工作地时间 tb=0.05*( tj总+ tf总)=4.9s 休息和生理需要时间 tx=0.03*( tj总+ tf总)=2.9s 准备与终结时间 tz=0.05*( tj总+ tf总)=4.9s 单件时间定额 tdj=tj+tf+tb +tx +tz/m =84.8+12.7+4.9+2.9+4.9/200 =105.3s 2.工序19铣A型平键键槽时间定额计算9轴外圆面上键槽8*4.5 切削用量拟定 ：依照图样分析和查表可得：进给量fz=0.1mm/s，fMz=0.5mm/r，背吃刀量ap=4.5,分两次进给，主轴转速n=380r/min得到V=119.3m/min 时间定额拟定：基本时间Tj=(l+l1+l2)*i/fMz=22.2s 辅助时间Tf=0.15*Tj=3.3s设计体会 通过这次机械制造技术基本课程设计，我更加夯实地掌握了关于机械制造技术基本方面知识。在课程设计过程中，我虽然遇到了诸多问题，但通过认真思考和查询资料和教师指引，最后终于完毕了本次课程设计，。实践出真知，我通过亲自动手制作，让咱们掌握知识不再是纸上谈兵。一方面，我学会了如何对的解决和分析问题，领悟诸多平时学习难以理解掌握较难知识，学会了如何思考思维方式，。没有思路时候不要浮躁，静下心来做事会事半功倍。另一方面，在这学期课程设计中，不但培养了咱们独立思考、亲自动手操作能力，在其她各方面能力上也均有了一定提高。更重要是，咱们学会了诸多学习办法。面对社会挑战，咱们只有不断学习、实践，请教别人，只有这样咱们才干把事情做好。最后，回顾起此课程设计，至今我仍感触颇多，从开始不注重，三天打渔两天晒网，到日后积极请教别人。从理论到实践，在这段日子里，学到诸多诸多东西，不但巩固了此前所学过知识，并且学到了诸多在课本上所没有学到过知识。通过这次课程设计让我懂得了理论与实际相结合重要性，只有理论知识是远远不够，只有把所学理论知识与实践相结合，才干真正好好运用这些知识为自己服务。课程设计对咱们来说无疑是一门专业课，可以让咱们收获诸多专业知识以及让咱们专业技能得到提高，同步也提高了咱们自主创新能力。在课程设计过程中，咱们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。同步，咱们也遇到了诸多问题，在教师指引和咱们不懈努力下，最后终于顺利完毕了本次课程设计。固然，在此后社会发展和学习实践过程中，咱们也要不懈努力，不能遇到问题就退缩，一定要不厌其烦地去发现问题所在，然后想办法解决。只有这样，咱们才干不断提高自己，才干把知识融会贯通。九. 参照文献1、机械制造技术基本 主编：胡忠举、陆名彰 中南大学出版社 8月 2、机械制造技术基本课程设计指引教程 主编：邹青 机械工业出版社 6月 3、AutoCAD 主编：刘小年 湖南大学出版社 6月 十. 附录 1、零件图 2、机械加工工艺过程卡片1套 3、机械加工重要工序工序卡片2张