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1、毕业设计报告标 题： 减速器传动轴加工工艺分析类 型： _学生姓名： _系 部： _班 级： _指导教师： _湖南汽车工程职业学院教务处制2015年 11月 9日目 录摘 要31工艺分析51.1 零件图纸的分析61.2 零件的结构分析62 毛坯的选用72.1 毛坯材料的选择73加工工艺分析88889994切削用量的选择104.1切削速度 vc 104.2进给量 f 115刀量具及夹具的选择12121414结 论21参考文献22致 谢23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
2、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（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
3、轴 加工工艺 设计前 言本论文在对减速箱的工作原理进行深入的研究，它是一种动力传递机构，利用齿轮的速度转换器，将马达的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。工作原理是：中央传动轴把通过变速箱的动力（表现为转速）传递到差速器，差速器通过关联机构将转速慢的轮速度减一点，快的就相应加一点。加减的幅度是相等的。这样，车辆转弯的时候，就可以实现内外轮的转速不同了。减速箱是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要，在某些场合也用来增速，称为增速器。可分为主要部件和辅助设备两类。传动轴是用来连接在同一条直线上的变速器，它是减速箱的重要组成部分。下面我们就要来介
4、绍减速箱中传动轴的加工工艺。1工艺分析轴类零件是常见的典型零件之一。按轴类零件结构形式不同，一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类；或分为实心轴、空心轴等。它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件，以传递转矩或运动。台阶轴的加工工艺较为典型，反映了轴类零件加工的大部分内容与基本规律。下面就以减速箱中的传动轴为例，介绍一般台阶轴的加工工艺。 1.1 零件图纸的分析图1-1所示零件是减速器中的传动轴。它属于台阶轴类零件，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
5、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。根据工作性能与条件，该传动轴图样(图1-1)规定了主要轴颈M，N，外圆P、Q以及轴肩G、H、I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，该传动轴的关键工序是轴颈M、N和外圆P、Q的加工。图1-1 减速器传动轴示意图（1）主要平面的形状精度和表面粗糙度减速器传动轴的主要平面是圆柱，并且往往是加工时的定位基准，所以，应有较高的平面度和较小的表面粗糙度值，否则，直接影响零件加工时的定位精度，影响零件与夹具时的接触刚度和相互位置精度。该零件主要平面的表面粗糙度Ram。（2）孔、键槽的
6、尺寸零件上的孔和键槽本身的尺寸、形状和表面粗糙度都要按照图纸要求。1.2 零件的结构分析 零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性，即所设计的零件结构应便于成形，并且成本低，效率高。它的涉及面广，因此有必要对零件进行结构工艺性分析，找出技术关键，以便在拟定工艺规程时采用适当的加工措施加以保证，同时因为零件的尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工必须保证精度要求。首先应保证好。其主要的工艺思路是先面后孔，“粗精分开，先粗后精”的原则的原则。零件的加工难点及关键点：由于该零件
7、用45#来制作，加工时容易变形大，不易装夹，容易出夹痕。该零件的视图符合国家标准的要求，位置准确，表达清楚；几何元素之间的关系准确；尺寸标注完整、清晰。2 毛坯的选用2.1 毛坯材料的选择轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。 45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达4552HRC。 40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。 轴承钢GCr1
8、5和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达5058HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。 精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。一、轴类零件的功用、结构特点及技术要求 轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。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、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不
9、同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。 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。3加工工艺分析由于该零件需要大批量生产，零件表面与边侧的的精度要求比较高，零件的孔都在零件中间，所以选择数控立式加工中心和数控车床两种机床。 该零件属于批量生产余量不能太多否则对精加工刀具寿命造成影响，所以只需半精加工留少许余量即可。 对加工精度要求较高的零件，应把粗加工、半精加工、精加工分开进行。粗、半精、精加工分开，可避免因粗加工引起的各种变形，包括粗加工时，夹紧力引起的弹性变形、切削热引起的热变形以及粗加工后内应力重新分布引起的变形。其目的是为了保持零件的精度及稳定性
10、。另外，粗、精加工分开，机床设备也可得到合理的使用，即粗加工机床可以充分发挥其效率，精加工机床可长期保持机床的精度和维持使用寿命。（1） 下料毛坯60mm265mm圆柱体（2） 粗加工零件左端长99、36、31、25外圆（3） 粗加工零件右端长120、47、36、25外圆（4） 最两端槽31.5、其他槽均是3（5） 半精加工左端长99、35.5、30.5、（6） 半精加工右端长120、46.5、35.5、（7）（8） 精车右端，控制总长250（9） 加工M24的螺纹（10） 选用数控铣床加工5、4、（11） 选用磨床将左端表面精度加工到尺寸（12） 去毛刺（13） 送检表3-1：湖南汽车工程职
11、业学院机械加工工艺过程卡产品型号零件图号产品名称减速器传动轴零件名称减速器传动轴共 1 页第 1 页材 料 牌 号45#毛 坯 种 类毛坯外形尺寸265*60每毛坯件数1每 台 件 数1备 注工序号工 序名 称工序内 容车间工段设 备工 艺 装 备1下料切割出260*60毛坯2热处理3车 粗加工零件左端长99、36、31、25外圆机工数控车床游标卡尺、外径千分尺4车 粗加工零件右端长120、47、36、25外圆机工数控车床游标卡尺、外径千分尺5车 半精加工左端长99、35.5、30.5、机工数控车床游标卡尺、外径千分尺6车 半精加工右端长120、46.5、35.5、机工数控车床游标卡尺、外径千
12、分尺7车机工数控车床游标卡尺、外径千分尺8车 精车右端，控制总长250机工数控车床游标卡尺、外径千分尺9车最两端槽31.5、其他槽均是3机工数控车床游标卡尺9车加工M24的螺纹通规，止规10铣选用数控铣床加工5、4、机工立式加工中心内径百分表，内径千分尺12磨磨左端表面达到精度要求机工磨床外径千分尺13去毛刺台钳编 制班 级学 号审 核4切削用量的选择选择合理的切削用量，粗加工时主要就是提高生产效率，减少加工时间。 半精加工、精加工时，要保证加工质量，兼顾切削效率、和加工时间的合理。 背吃刀量ap(mm)、根据机床、夹具、刀具和工件的刚度来决定 vc 切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度
13、。计算公式如下 vc=( d w n )/1000 (1-1) 式中 vc 切削速度 (m/s) ； dw 工件待加工表面直径（ mm ）； n 工件转速（ r/s ）。 在计算时应以最大的切削速度为准，如车削时以待加工表面直径的数值进行计算，因为此处速度最高，刀具磨损最快。 4.2进给量 f 工件或刀具每转一周时，刀具与工件在进给运动方向上的相对位移量。 进给速度 vf 是指切削刃上选定点相对工件进给运动的瞬时速度。 vf=fn 7式中 vf 进给速度（ mm/s ）； n 主轴转速（ r/s ）； f 进给量（ mm ）。 4.3背吃刀量 a p 通过切削刃基点并垂直于工作平面的方向上测量
14、的吃刀量。根据此定义，如在纵向车外圆时，其背吃刀量可按下式计算： ap = （ dw dm ） /2 （ 1-3 ） 式中 dw 工件待加工表面直径（ mm ）； dm 工件已加工表面直径（ mm ）。影响切削速度的因素有 刀具材质、工件材质、刀具寿命、被吃刀量和进刀量、刀具形状、切削液的使用、机床性能。常见的切削速度可参考下表表4-1：刀具材料工件材料硬度/HB 45钢合金钢工具钢灰铸铁可锻铸铁铝镁合金切削速度v/（mmin）高速钢140254221362436425018030015022521391530121815211536230290153612271523918921300425
15、921615硬质合金1407515070130110115100200360600150225601206011045706012083120230290541155510060834590409030042536753050先确定刀具直径，根据加工条件选定切削速度，再将切削速度换算成机床主轴转速。进给速度F和进给量（mm/r）根据零件的加工精度和表面粗糙度要求及刀具工件的材料性质选取。工件刚性差或刀具强度低时，取小值，车刀进给速度F刀具转速N刀具齿数Z及每齿进给量fz的关系为：F=n*Z*f每齿进给量可参考下表：表4-2：工件材料每齿进给量fz/(mm/r)93机夹刀60机夹刀立铣刀钻头钢铸
16、铁铝镁合金5刀量具及夹具的选择机械加工刀具是机械制造过程中不可缺少的重要工具，也是切削加工中影响生产率、加工质量与成本的最活跃的因素，因此，在加工过程中针对相应的零件几何形状和加工要求选择合适的刀具进行加工，是相当重要的。 根据该零件的加工要求，我选择的加工刀具及刀具材料如下两表：表5-1：刀具材料工件材料硬度/HB 45钢合金钢工具钢灰铸铁可锻铸铁铝镁合金切削速度v/（mmin）高速钢140254221362436425018030015022521391530121815211536230290153612271523918921300425921615硬质合金14075150701301
17、10115100200360600150225601206011045706012083120230290541155510060834590409030042536753050注：粗车时切削负荷大，v应取小值；精车时，为了降低表面粗糙度值，v应取大值；经实际切削后，如发现车刀耐用度太低，应适当减小v。表5-2：刀具号 内 容刀具规格主 轴转 速切 削速 度进给量切 削深 度备注1粗加工93机夹刀1200r/min120m/min800m/min36mm45#2半精加工93机夹刀2200r/min230m/min800m/min45#3精加工93机夹刀2200r/min230m/min800m
18、/min45#4螺纹60机夹刀800r/min320m/min400m/min45#5键槽4立铣刀2200r/min320m/min400m/min5mm45#6打磨磨刀2000r/min320m/min400m/min45#5.2量具的选择：本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。此零件要加工的地方不多，主要是孔和面的测量。选择面的量具，用游标卡尺和外径千分尺（0-25、25-50、50-75、75-100、100-125、125-150）则行。选择孔的量具，则用内径千分尺测量（25-50）、内径百分表18-35的即可。 在确定装夹方案时，只需根据已选定的加工表面和定位基准定工件的定
19、位夹紧方式，并选择合适的夹具。在选用夹具时，在能用普通夹具装夹加工的尽可能的选用普通夹具，在经济效应上可以减少成本的开支。数控机床上用的夹具应满足安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好等要求，所以我根据零件的形状考虑选择平口虎钳。此时，主要考虑以下几点： 夹紧机构或其它元件不得影响进给，加工部位要敞开； 必须保证最小的夹紧变形； 装卸方便，辅助时间应尽量短； 对小型零件或工序时间不长的零件，可以考虑在工作台上同时装夹几件进行加工，以提高加工效率； 夹具结构应力求简单夹具应便于与机床工作台及工件定位表面间的定位元件连接。该零件形状规则，圆柱体，加工面与加工面之间的位置精度要求很高。所以以一个端面
20、作为定位，用虎钳将工件夹紧。使用注意事项： 夹紧工件时要松紧适当，用手板紧手柄，不得借助其他工具加力。 强力作业时，应尽量使力朝向固定零件。 不许在光滑平面上敲击作业。对夹具活动表面应经常清洗、润滑，以防生锈本零件的属于大批量生产的产品，产品造型也比较复杂 ，产品变形量严重容易夹伤所以我选用下图夹具来作为零件的夹具。 图5-3 夹具示意图表5-4：数控加工工序卡零件名称减速器传动轴零件图号夹具名称专用夹具设备名称及型号数控车床材料名称及牌号45#硬度工序名称粗车零件左端、右端工序号1工步号工步内容切削用量刀具量具Vc m/min n r/minFm/minmm编号名称名称 1装夹、找正2粗加工
21、零件左端长99、36、31、25外圆1201200800100193机夹刀游标卡尺、外径千分尺3粗加工零件右端长120、47、36、25外圆1201200800100293机夹刀游标卡尺、外径千分尺共 页第 1 页表5-5：数控加工工序卡零件名称减速器传动轴零件图号夹具名称专用夹具设备名称及型号数控车床材料名称及牌号45#硬度工序名称半精加工零件左端、右端工序号2工步号工步内容切削用量刀具量具Vc m/min n r/minFm/minmm编号名称名称 1装夹、找正2半精加工左端长99、35.5、30.5、40022008000193机夹刀游标卡尺外径千分尺3半精加工右端长120、46.5、3
22、5.5、40022008000293机夹刀游标卡尺、外径千分尺表5-6：数控加工工序卡零件名称减速器传动轴零件图号夹具名称专用夹具设备名称及型号数控车床材料名称及牌号45#硬度工序名称精加工零件左端、右端工序号3工步号工步内容切削用量刀具量具Vc m/min n r/minFm/minmm编号名称名称 1装夹、找正240022008000193机夹刀游标卡尺外径千分尺3精车右端，控制总长25040022008000293机夹刀游标卡尺、外径千分尺4螺纹2308004000360螺纹刀通规、止规共 页第 2 页表5-7：数控加工工序卡零件名称减速器传动轴零件图号夹具名称专用夹具设备名称及型号数控
23、铣床材料名称及牌号45#硬度工序名称加工5、4、工序号4工步号工步内容切削用量刀具量具Vc m/min n r/minFm/minmm编号名称名称 1装夹、找正2加工5、4、3202200400015立铣刀内径百分表，内径千分尺共 页第 2 页表5-8：数控加工工序卡零件名称减速器传动轴零件图号夹具名称专用夹具设备名称及型号磨床材料名称及牌号45#硬度工序名称打磨零件工序号6工步号工步内容切削用量刀具量具Vc m/min n r/minFm/minmm编号名称名称 1磨铣01磨刀外径千分尺共 页第 2 页结 论 经过这段时间，在指导老师的精心指导下，完成了此次任务的设计。从零件的工艺的分析至毛
24、坯的选择以及毛坯尺寸的确定，从而设计毛坯图。之后，对加工方法进行确定，设计合理的加工工艺方案，对各工序进行设计，包括刀、量具的选择。最后，进行夹具设计。通过这个过程，让我了解到设计的基本过程，加强了对于基础知识的综合运用能力，加强了识图、制图的能力，了解了夹具设计基本步骤。这将对以后的工作和学习起到非常重要的作用，是做为机械专业毕不可少的课程。但是由于能力所限，经验不足，设计中有许多不足之处请各位老师多多指点。 参考文献1 孟少龙机械加工工艺手册第1卷M北京：机械工业出版社，19912 李洪机械加工工艺手册M北京：机械工业出版社，19903金属机械加工工艺人员手册修订组金属机械加工工艺人员手册
25、M上海：上海科学技术出版社，19974 于骏一典型零件制造工艺M北京：机械工业出版社，19895 王季琨、沈中伟、刘锡珍机械制造工艺学M天津：天津大学出版社，20046 莫雨松、李硕根等互换性与技术测量M中国计量出版社，19887 方昆凡公差与配合技术手册M北京：北京出版社，19848 马贤智机械加工余量与公差手册M北京：中国标准出版社，19949 上海金属切削技术协会金属切削手册M上海：上海科学技术出版社，198410 余光国、马俊、张兴发机床夹具设计M重庆：重庆大学出版社，199511 东北重型机械学院等机床夹具设计手册M上海：上海科学技术出版社，1979。12 刘文剑、曹天河、赵维夹具工
26、程师手册M哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，198713 孙已德机床夹具图册M北京：机械工业出版社，1984致 谢本论文从选题、设计经历了较长时间，在这段时间得到了老师、同学朋友以及技术人员的帮助和支持。在论文完成之际，我要特别感谢我的指导老师的热情关怀和悉心指导。在我撰写论文的过程中，指导老师倾注了大量的心血和汗水，无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了指导老师悉心细致的教诲和无私的帮助，特别是他广博的学识、深厚的学术、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终生受益，在此表示真诚地感谢和深深的谢意。 在论文的写作过程中，也得到了许多同学的宝贵建议，同时还得到在工作过程中许多同事的支持帮助，在此一并致以诚挚的谢意。感谢所有关心、支持、帮助过我的良师益友。还要对所有授课老师表示深深的谢意！正是他们的教导，才能使我的知识得以丰富，使我的视野得以拓宽，使我的自身修养得以提高！最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位老师表示衷心地感谢！