1、軸的機(jī)械加工工藝過(guò)程設(shè)計(jì)學(xué)生作品所屬學(xué)院： 專業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化 小組成員：組長(zhǎng)：授課教師：提交時(shí)間：傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作明確問(wèn)題的提出及研究目的1問(wèn)題提出：零件的幾何精度直接影響零件的使用性能， 而機(jī)械加工工藝過(guò)程 制定的是否合理將直接影響零件的加工精度。 針對(duì)車床傳動(dòng)軸， 應(yīng)用 所學(xué)的機(jī)械制造基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行一次加機(jī)械工工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的綜合性 工程應(yīng)用訓(xùn)練。2專題研究的目的：（1）掌握零件主要部分技術(shù)要求的分析方法；（2）掌握零件材料的選擇方法和確定毛坯的制備方法及工藝；（3）掌握工藝分析方法；（4）掌握定位基準(zhǔn)的選擇方法；（5）掌握制定出合理的零件加工順序的原則和方法；（6）掌握制定出合理的零

2、件加工路線的方法。車床傳動(dòng)軸的幾何設(shè)計(jì)要求研究?jī)?nèi)容圖 1 所示為車床的傳動(dòng)軸， 軸上開(kāi)有鍵槽用來(lái)安裝齒輪以傳遞運(yùn) 動(dòng)和動(dòng)力， 兩端是安裝滾動(dòng)軸承的支承軸頸。 完成該傳動(dòng)軸零件的機(jī) 械加工工藝過(guò)程設(shè)計(jì)。工藝設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容包括：（1）進(jìn)行零件主要部分的技術(shù)要求分析研究；（2）確定傳動(dòng)軸的材料、毛坯的制備方法及工藝、熱處理工藝；（3）進(jìn)行加工工藝分析；(4) 確定定位基準(zhǔn)；(6)制定傳動(dòng)軸的加工順序;(6)制定傳動(dòng)軸的加工路線。-tEi 1廠ME=o兩姓r|Z/| M25 JjjsNQCN r昨.9F/1 VoiT7H/ n.oi d |圖1 傳動(dòng)軸工作安排1查閱資料了解傳動(dòng)軸各部位的作用；2根據(jù)相

3、關(guān)資料及所學(xué)知識(shí)確定材料、毛坯及熱處理工藝；3根據(jù)傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制定相應(yīng)的加工工藝路線，并確定加工工序;4總結(jié)上述過(guò)程，完成研究報(bào)告。組員分工1查閱資料一一2選材、毛坯及熱處理工藝的選擇一一 3工藝路線的確定4.制作報(bào)告技術(shù)要求一、傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及功用：1. 組成機(jī)器的一個(gè)重要零件，也是機(jī)械加工中常見(jiàn)的典型零件之一。在機(jī)械中，它主要用來(lái)支承傳動(dòng)零件、傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩，同時(shí)又 通過(guò)軸承與機(jī)器的機(jī)架或箱體聯(lián)接。 軸類零件是旋轉(zhuǎn)零件， 其長(zhǎng)度一 般大于直徑，加工表面通常有內(nèi)外圓柱面、圓錐面、端面以及螺紋、 花鍵、中心孔、橫向孔、槽溝等。2. 圖 1中軸頸 E、F 是傳動(dòng)軸在箱體中的裝配基準(zhǔn)。 公

4、差等級(jí) IT6表面粗糙度Ra值0.8微米。外圓的M、N處為配合表面。公差等級(jí) 為IT6表面粗糙度Ra為0.8微米，對(duì)準(zhǔn) A B的徑向跳動(dòng)公差為 0.025mm。軸肩P、Q為安裝齒輪定位表面，對(duì)基準(zhǔn) C、D的端面跳 動(dòng)公差分別為 0.02mm、 0.015mm。二、尺寸及公差技術(shù)要求：1. 加工精度：（1）尺寸精度： 軸類零件的尺寸精度主要指軸徑尺寸精度和軸長(zhǎng) 尺寸精度。直徑方向的尺寸，若有一定配合要求，其徑向尺寸精度要 比其長(zhǎng)度方向的尺寸精度要求嚴(yán)格得多。 因此對(duì)于直徑的尺寸常常有 嚴(yán)格的公差要求。 主要軸徑的尺寸精度根據(jù)使用要求通常為 IT6IT8高精密的部位為達(dá)到IT5。軸長(zhǎng)尺寸通常為基本

5、尺寸，未注 尺寸公差，對(duì)于階梯軸的各階梯長(zhǎng)按使用要求可相應(yīng)給定公差。（2）幾何形狀精度：軸類零件一般用兩個(gè)軸頸支承在軸承上，這 兩個(gè)軸頸稱為支承軸頸，也是軸的裝配基準(zhǔn)。除了尺寸精度以外，還 要對(duì)支承軸頸的幾何精度圓度和圓柱度提出要求， 以保證其與配 合件的接觸質(zhì)量。 一般軸頸的幾何形狀精度應(yīng)限制在直徑公差范圍之 內(nèi)，對(duì)幾何形狀精度要求較高時(shí)，要在零件圖上規(guī)定形狀公差。（3）相互位置：精度保證配合軸頸（裝配傳動(dòng)件的軸頸）對(duì)于支 承軸頸（裝配軸承的軸頸） 或兩個(gè)支承軸頸間的同軸度，是軸類零件 相互位置精度的普遍要求， 普通精度的軸， 配合軸頸對(duì)支承軸頸的徑 向圓跳動(dòng)一般為 0 010 03mm,高

6、精度軸為0 0010 005mm。此外 對(duì)于定位端面與軸心線的垂直度也有一定的要求。 這些要求都是根據(jù) 軸的工作性能制定的,在零件圖上注有位置公差。2. 表面粗糙度：根據(jù)機(jī)器精密程度的高低、 運(yùn)轉(zhuǎn)速度的大小, 軸類零件的表面粗 糙度要求也不盡相同,一般支承軸頸的表面粗糙度為 Ra0.630.16 微米，配合軸頸的表面粗糙度為 Ra2.50.63微米。軸一般都有兩個(gè)支承軸頸, 支承軸頸是軸的裝配基準(zhǔn), 其精度和 表面質(zhì)量要求一般較高。除了尺寸精度外,重要的軸還規(guī)定了圓度、 圓柱度等形狀公差的要求及兩個(gè)軸頸之間的同軸度要求等。 對(duì)于安裝 齒輪等傳動(dòng)件的軸頸, 除了本身尺寸精度和表面粗糙度外, 還要

7、求其 軸線與兩支承軸頸的公共軸線同軸, 用于軸向定位的軸肩對(duì)軸線的垂 直度也有要求。材料及毛坯一、軸類零件的村料：1. 一般軸類零件常用 45 鋼，并根據(jù)工作條件的不同采用不同的熱 處理工藝（如正火、調(diào)質(zhì)、淬火等）以及一些表面處理（滲碳、滲氮 及碳氮共滲等）。對(duì)于中等精度、轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，可選用 40Cr 等合金結(jié)構(gòu)鋼。這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面淬火后，具有較高的力學(xué)性能。精度較高的軸，有時(shí)還用軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn等村料，它們 通過(guò)調(diào)質(zhì)和表面淬火處理后，具有更高的耐磨性和抗疲勞性能。2. 對(duì)于高轉(zhuǎn)速、重載荷等條件下工作的軸，可選用20CrMnTi、20 M n2B、 20C r 等低碳

8、合金鋼，加工中心主軸常采用 38CrMnALA 氮 化鋼。低碳合金鋼經(jīng)滲碳淬火處理后，具有很高的表面硬度、耐仲擊 韌性和心部強(qiáng)度， 但熱處理變形較大。 而氮化鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化后， 有很高的心部強(qiáng)度、 優(yōu)良的耐磨性和耐疲勞性能， 熱處理變形卻相對(duì) 較小。3. 對(duì)于本次研究的傳動(dòng)軸，由于傳動(dòng)軸工作時(shí)承受交變載荷，處 于復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，要求調(diào)質(zhì)獲得良好的綜合機(jī)械性能，故選用 45 鋼。二、軸類零件的毛坯：1. 零件最常用的毛坯是圓棒料和鍛件。只有某些大型的、結(jié)構(gòu)復(fù) 雜的軸，才采用鑄件。鍛件具有較高的抗拉、抗彎及扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，故除 了光滑軸、直徑相差不大的階梯軸可使用熱軋和冷拉棒料外， 一般比 較重要的

9、軸，大都采用鍛件。2. 對(duì)于本次研究的傳動(dòng)軸，毛坯直徑相差不大，負(fù)荷一般；而且 最大的直徑為 32mm,未注公差，經(jīng)粗車 半精車可完成加工， 若單邊粗車余量為11.5m m，單邊半精車余量為0.81mm，則可 選直徑為35mm的圓鋼。工藝過(guò)程分析及加工路線 軸類零件的一般加工工藝路線：1. 零件的主要表面是各個(gè)軸頸的外圓表面,空心軸的內(nèi)孔精度一 般要求不高,而精密軸上的螺紋、花鍵、鍵槽等次要表面的精度要求 也很高,因此,軸類零件的加工工藝路線主要是考慮外圓的加工順序, 并將次要表面的加工合理地穿插其中。對(duì)于一般精度的軸類零件加 工,其典型機(jī)械加工工藝路線為：下料（圓棒料毛坯） 車端面、 打中心

10、孔粗車各外圓表面 正火或調(diào)質(zhì)修研中心孔半精車和精車各外圓表面、 車螺 紋銑鍵槽淬火修研中心孔粗、精磨外圓檢驗(yàn)。2. 對(duì)于圖 1 選擇主要加工表面的加工方法：軸頸 E、F 和裝配基 準(zhǔn)面M、N是主要加工表面，公差等級(jí)為IT6，表面粗糙度Ra為0.8 微米,僅采用車削難達(dá)到要求,可選用粗車 | 半精車磨削的 加工方法,軸向裝配基準(zhǔn) P、 Q 也是主要加工表面,表面粗糙度 Ra 為 0.8微米,在主要外圓表面加工的同時(shí),通過(guò)車端面、磨端面完成 加工。軸類零件加工的定位基準(zhǔn)一、一般軸類加工的定位基準(zhǔn)：1.以工件的兩中心孔定位：軸類零件的定位基準(zhǔn)，最常見(jiàn)的為兩 中心孔。在軸加工中零件各外圓表面、錐孔、螺

11、紋表面的同軸度、端 面對(duì)旋轉(zhuǎn)軸線的垂直度是其相互位置精度的主要項(xiàng)目， 這些表面的設(shè) 計(jì)基準(zhǔn)一般都是軸的中心線，若用兩中心孔定位符合基準(zhǔn)重合原則， 而且用中心孔作定位基準(zhǔn)， 能夠最大限度地在一次裝夾中加工出多個(gè) 外圓和端面。 中心孔不僅是車削時(shí)的定位基準(zhǔn)， 也是車削后其他工序 如磨削的定位基準(zhǔn)和檢驗(yàn)基準(zhǔn)，符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。2.以外圓表面和中心孔為定位基準(zhǔn)（一夾一頂） ：這種定位方式在 車削加工中常用。3. 以外圓表面作為定位基準(zhǔn)：在加工空心軸的內(nèi)孔時(shí)，不能采用 中心孔作為定位基準(zhǔn)時(shí)，可用軸的外圓表面作定位基準(zhǔn)。4. 以帶有中心孔的錐堵作定位基準(zhǔn)：在加工空心軸的外圓表面時(shí)， 往往采用帶有中心孔的錐

12、堵或錐套心軸作定位基準(zhǔn)。 二、本次研究的定位基準(zhǔn)選擇：基準(zhǔn)選擇為保證各主要外圓表面和端面的相互位置精度， 選用兩 端的頂尖孔作為粗、 精加工定位基準(zhǔn)， 這樣既符合基準(zhǔn)統(tǒng)一也符合基 準(zhǔn)重合的原則，同時(shí)提高了生產(chǎn)率。為保證磨削質(zhì)量，熱處理后應(yīng)修 研頂尖孔。加工工序 :考慮主要加工表面 E、F、M、N、P、Q 等需要磨削加工才能達(dá) 到技術(shù)要求， 所以傳動(dòng)軸的加工過(guò)程應(yīng)劃分為粗加工、 半精加工和精 加工三個(gè)階段。（1）考慮到兩頂尖孔為主要定位基準(zhǔn)，根據(jù)基準(zhǔn)先行的原則， 應(yīng)首先加工，則第一道工序的內(nèi)容為車端面、鉆中心孔。（2）為保證傳動(dòng)軸良好的綜合機(jī)械性能，保留一定量的回火索 氏體組織，所以調(diào)質(zhì)處理工序

13、應(yīng)安排在粗加工之后半精加工之前。（3）考慮到熱處理變形、氧化現(xiàn)象對(duì)精基準(zhǔn)的影響和精加工時(shí) 對(duì)基準(zhǔn)精度要求， 在調(diào)質(zhì)處理后， 磨削加工前應(yīng)安排修研中心孔的工 序。（ 4）次要表面如最大直徑外圓、各退刀槽、倒角、兩處鍵槽等 都應(yīng)穿插在半精加工階段中完成。綜合上述，傳動(dòng)軸的機(jī)械加工順序如下：下料車端面、 鉆中心孔粗車各外圓調(diào)質(zhì)修研中 心孔半精車各外圓、 切槽、倒角劃線銑鍵槽修研中 心孔磨主要外圓表面和靠磨軸肩檢驗(yàn)。設(shè)計(jì)結(jié)果一、車床傳動(dòng)軸的材料、毛坯的制備方法及工藝、熱處理工藝 ：本次研究選擇的傳動(dòng)軸，其材料選擇用直徑為 35mm的45號(hào)調(diào) 質(zhì)處理圓鋼。二、定位基準(zhǔn)選擇：本次研究的傳動(dòng)軸選用兩端的頂尖

14、孔作為粗、精加工定位基準(zhǔn)。三、加工工序、線路：本次研究的傳動(dòng)軸加工工序?yàn)椋合铝宪嚩嗣妗@中心孔一一粗車各外圓一一調(diào)質(zhì)一一修研 中心孔一一半精車各外圓、切槽、倒角一一劃線一一銑鍵槽一一修研 中心孔磨主要外圓表面和靠磨軸肩檢驗(yàn)。傳動(dòng)軸機(jī)械加工工藝過(guò)程序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容定位及夾緊設(shè)備備注1下料45鋼35mm鋸床2粗車安裝1(1) 車端面見(jiàn)平，鉆中心孔。(2) 粗車三臺(tái)階(直徑、長(zhǎng)度留2mm)外圓三爪卡盤后頂尖車床安裝2(1) 調(diào)頭，車端面保證總長(zhǎng)， 鉆中心孔(2) 粗車另兩個(gè)臺(tái)階(直徑、長(zhǎng)度留2mm)外圓三爪卡盤后頂尖車床3熱處理調(diào)質(zhì) 220-240HBS4鉗修研中心孔外圓車床5車安裝1（1 ）半精車三臺(tái)階，車 32mm（2）其余兩臺(tái)階直徑留余量0.5mm（3）切槽（4）倒角兩頂尖定位車床安裝2（1）調(diào)頭，半精車另外兩個(gè)臺(tái)階，直徑留余量0.5mm（2）切槽（3）倒角兩頂尖定位車床6鉗劃鍵槽加工線7銑銑兩鍵槽，深度比圖紙深0.25mm作為磨削余量外圓平口鉗立式銑床8鉗修研兩頂尖孔車床9磨安裝1：磨外圓F、N到尺寸，靠磨軸肩Q安裝2：調(diào)頭，磨外圓E、M到尺寸，磨軸肩P兩頂尖定位外圓磨床10檢驗(yàn)按圖紙要求檢驗(yàn)參考文獻(xiàn)【1】張武榮.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)【M】遼寧職工