湖南科技大学课程设计名称：传动轴(批量为200件)机械加工工艺规程设计学生姓名：学院：机电工程学院专业及班级： 08级材料成型及控制工程1班学号：指导教师：胡忠举2010年12月15日至诚致志、唯实惟新目录一．机械制造课程设计的目的…………………………………………………二．生产纲领的计算与生产类型的确定………………………………………1.生产类型的确定……………………………………………………………2.生产纲领的计算……………………………………………………………三．传动轴的工艺性分析…………………………………………………………1.零件的结构特点及应用………………………………………………………………2.零件的工艺分析……………………………………………………………四. 选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图……………………………………1.毛坯的选择………………………………………………………………2.确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量……………………………………3.设计毛坯图……………………………………………………………五. 选择传动轴的加工方法，制定工艺路线……………………………………1.定为基准的选择…………………………………………………………2.零件表面加工方法的确定………………………………………………3.制定工艺路线……………………………………………………………4.热处理工序的安排…………………………………………………………六. 机床设备的选用………………………………………………………………1．机床设备的选用…………………………………………………………2．工艺装备的选用…………………………………………………………七. 工序加工余量的确定，工序尺寸及公差的计算……………………………八. 确定工序的切削用量…………………………………………………………九. 时间定额的计算………………………………………………………………十. 提高劳动生产率的方法………………………………………………………十一. 课程设计体会…………………………………………………………………十二. 参考文献……………………………………………………………………十三. 附录…………………………………………………………………………一、机械制造课程设计的目的机械制造技术基础课程设计是学完了机械制造技术基础课程及经过了生产实习之后，进行的一个重要的实践性教学环节。

学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力，为以后做好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备。

它要求学生全面地综合运用本课程及有关先修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计和机床夹具的设计。

其目的是：（1）培养学生综合运用机械制造工程原理课程及专业课程的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度零件工艺规程的能力。

（2）培养学生能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，进一步提高结构设计能力。

（3）培养学生熟悉并运用有关手册、图表、规等有关技术资料的能力。

（4）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件的基本技能。

（5）培养学生独立思考和独立工作的能力，为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。

二、生产纲领的计算与生产类型的确定机械加工的工艺规程的详细程度与生产类型有关，不同的生产类型由产品的生产纲领来区别。

1.生产类型的确定（1）零件的生产类型是指企业生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制定具有决定性的影响。

机械制造的生产类型一般分为大量生产、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程度越高。

按重型机械、中型机械、和轻型机械的年生产量列出了不同的生产类型的规如表1：表1 各种生产类型的规(2)生产类型的划分要考虑生产纲领还得考虑产品本身的大小及其结构的复杂性。

2.生产纲领的计算（1）生产纲领是产品的年生产量。

生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺规程起着很重要的作用，它决定了各工序所需的专业化和自动化的程度以及所选用的工艺方法和工艺装备。

（2）零件的生产纲领的计算方式N=Qm(1+α%)(1+β%)结合生产实际：零件的备品率α%和零件的平均废品率β%分别取3%和0.5%，产品的年产量Q要求为200件/年，每台产品中该零件的数量为1件/台。

所以综合以上数据代入上式中得：N=207件（3）传动轴轴的重量估计为m=1.31Kg查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表1-3知该传动轴为轻型零件，依据表1得传动轴的生产类型为小批量生产。

三、传动轴的工艺性分析1.零件的结构特点及应用轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。

它在机器中主要用于支承齿轮，带轮，凸轮以及连杆等传动件，以及传递扭矩。

按结构形式不同，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。

它主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，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面，圆锥面，孔和螺纹及相应的端面所组成。

轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。

图示传动轴零件属于台阶轴零件，由圆柱面，轴肩，螺纹，螺尾退刀槽，砂轮越程槽和键槽等组成。

轴肩一般用来确定安装在轴上的零件的轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便；键槽用于安装键，以传递转矩；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。

2.零件的工艺分析传动轴毛坯材料为45钢。

该材料属于优质碳素钢，经热处理后具有良好的综合力学性能，即有较高的强度和较高的塑性，韧性，一般用来制作机床主轴，机床齿轮和其它受力不大的轴类零件。

主要技术要求如下：根据工作性能与条件，该传动轴图样规定了主要轴颈M,N外圆P,Q以及轴肩E有较高的尺寸，位置精度和较小的表面粗糙度值，并有热处理要求。

这些技术要求必须在加工中给予保证。

因此，该传动轴的关键是轴颈M,N和外圆P,Q 及轴肩E的加工。

四、选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图1.选择毛坯45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质后，可得到较好的切削性能，而且能够获得较高的强度和韧性等综合机械性能，调质后表面硬度可达220-240HBS。

轴类毛坯，常用圆棒料和锻件，根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。

毛坯经过加热锻造后，可使金属部纤维组织表面均匀分布，获得较高的抗拉，抗弯及抗扭强度；锻造后的毛坯，能改善金属部组织，提高其抗拉，抗弯等机械性能。

同时，因锻件的形状和尺寸与零件相近，可以节约材料，减少切削加工的劳动量，降低生产成本。

在选择锻件的制造方法时，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造成本，以达到零件制造总成本最低的目的。

当生产批量较小，毛坯精度要求较低时，锻件一般采用自由锻造法生产。

根据传动轴的制造材料（45钢），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.确定机械加工余量，毛坯尺寸和公差(1) 公差等级该锻件的尺寸公差等级IT为13-15级，加工余量等级为普通级。

故IT为15级，MA为普通级。

（2）锻件质量根据计算可得机械加工后零件的质量为传动轴的重量估计值为1.31Kg。

由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为2.5Kg。

确定传动轴毛坯的余量根据阶梯轴的自由锻造机械加工余量的计算公式（D<65mm时，按65mm 计算，L<300mm时，按300mm计算），传动轴锻件余量计算如下： A= L0.26*D0.2*0.5= 3000.26* 650.2*0.5=6.56mm取整数7mm。

(3)锻件的形状复杂系数通过上面的计算知毛坯和零件的质量，锻件的形状复杂系数S=mt /mn=2.5/3.0=0.83 ，其中mn=472*π*215*10-6/4=3.0Kg。

由于0.83介于0.63和1之间，故该锻件的形状复杂系数为S1级。

（4）锻件的材质系数M由于该传动轴零件材料是45钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属M1。

（5）零件表面的粗糙度由零件图可知，该轴除E表面的粗糙度为0.3微米外，其它各加工表面的粗糙度均大于或等于0.8微米，螺纹的表面粗糙度为3.2微米，键槽的表面粗糙度为3.2微米。

（6）确定机械加工余量根据锻件质量，零件表面粗糙度，形状复杂系数查表2-9，由此查得单边余量在厚度方向3.5mm，平方向亦为3.5mm。

不妨取锻件各外径的单边余量为3.5mm，各轴向尺寸的单边余量亦为3.5mm。

（7）确定毛坯尺寸表2（8）确定毛坯尺寸公公差表3表2，表3依据机械制造技术基础课程设计指导教程表2-10,2-11查得。

3.设计毛坯图零件毛坯图见附件1五选择传动轴的加工方法，制定工艺路线1.定位基准的选择合理选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。

由于该传动轴的几个主要配合表面（N，M）及轴肩面（Q，P）对基准轴线A-B 均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，所以应选择两端面中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。

（1）传动轴零件的精基准传动轴零件的加工，以两端的中心孔作为定位精基准。

因为轴的设计基准是中心线，这样既符合基准重合原则，又符合基准统一原则，还能在一次装夹中最大限度地完成多个外圆及端面的加工，易于保证各轴颈间的同轴度以及端面的垂直度。

（2）传动轴零件的粗基准轴类零件的粗加工，可选择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热轧圆钢的毛坯外圆，车端面，钻中心孔。

但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端面中心孔，而应该以毛坯外圆作为粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准。

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，才能保证两孔中心同轴。

2.零件表面加工方法的选择本零件的加工面有外圆，端面，槽，螺纹面等，材料为45钢。

根据传动轴零件上各加工表面的尺寸精度和表面的粗糙度确定各加工方法，其加工方法选择如下：表4（1）轴类零件外圆加工方法对于中小型铸铁和锻件，可以直接进行粗车，经过粗车后工件的精度可达到IT11-IT13，表面粗糙度Ra值可50微米至100微米，粗车可切除毛坯的大部分余量。

对经过粗车的工件，采用半精车可达到IT8-IT19级精度，表面粗糙度Ra值可3.2微米至6.3微米。

对于中等精度的加工表面，半精车可作为终加工工序，也可作为磨削或精加工的预加工工序。