传动轴的加工工艺分析文档

目录………………………………………………………………… (2) 摘要……………………………………………………………（3）

关键词……………………………………………………………………（3） 一 零件图样分析……………………………………………………… （3） 二 毛坯的确定………………………………………………………… （4） 三 工艺分析…………………………………………………………… （5） 四 工艺路线的拟定 ……………………………………………………（5） 五 切削用量的选择………………………………………………… （6） 六 工序尺寸及其公差的确定……………………………………… （7） 七 机械加工程序…………………………………………………… （7） 八 结论………………………………………………………………… （10）

2

传动轴的加工工艺设计

09级机械制造及自动化 蒋仲金 学号A093GZ021030136

摘要：本设计通过传动轴零件图的分析，确定了该零件的毛坯材料及尺寸规格；通过对零件的加工工艺分析，确定了该零件的加工工艺路线，编写了详细的机械加工工艺文件：工艺过程卡片和工序卡片。零件在加工中必须保证重要尺寸的精度和表面质量，并对零件在加工过程中使用的设备和工装进行说明。

关键词： 传动轴；尺寸；加工工艺 一、零件图样分析

传动轴是某机器中的一个重要传输动力的零件，属于典型的轴类零件。其形状及结构如下图所示：

图一 传动轴的零件简图

3

从图可知，图的左端是一个普通螺纹M22，螺距为1.5，属于细牙螺纹。三处外圆公差较小，3000.011mm外圆与3000.011mm外圆的公差为0.011mm，4500.025mm外圆的公差值为0.025mm，表面粗糙度为Ra1.6. 3000.011mm的外圆与3000.011mm的外圆有同轴度公差，公差值为0.011mm，基准分别是A和B；键槽有对称度要求，基准为A和B.图中以3000.011mm的外圆与3000.011mm的外圆公共轴线为基准，作为装配要求，加工零件的其它外圆

基准。30000.011mm外圆和450.025mm外圆轴线有跳动公差，公差值为0.03mm，零件表面粗糙度最小数值为Ra1.6μm，零件采用材料为45号钢在加工过程中有调质的要求，这样有利于改善零件的加工综合性能，故加工过程中应适时转序。由于零件用于传动，所以普通螺纹M22公差配合代号为5g6g，加工表面为机械加工表面。

二、毛坯的确定

在制订工艺规程时，合理选择毛坯不仅影响到毛坯本身的制造工艺和费用，而且对零件机械加工工艺、生产率和经济性也有很大的影响。由于零件属于轴类，用来传递动力的要求有较好的韧性，加上径向尺寸变化较大，故采用锻件最为适宜，锻件的毛坯余量选择单边为3mm,相比棒料而言减少了加工余量。零件采用的是45钢，具有较好综合机械性能。为了提高生产率，降低成本，故在中批量生产中采用模锻制造毛坯，毛坯总长为196mm。

663R25538034246

4

三、工艺分析

由零件图可知，该零件的材料为45钢，毛坯为锻件，由于45钢有良好的切削加工性，加工时不会出现难加工现象。模锻毛坯表面光滑，余量分部均匀，不会产生打刀现象，由于毛坯是锻件，在加工前应经正火处理改善加工性能后再进行加工。

由图一可知该零件为回转体的轴类零件。零件的长径之比较小（L/d＝240/45<15），说明此零件不属于细长轴则刚性较好，因此在加工时不用采取增加零件刚性的措施，所以零件直接进行加工。由图一可知该零件为回转体的轴类零件。零件的长径之比较小（l/d＝188/160<15），说明此零件不属于细长轴则刚性较好，因此在加工时不用采取增加零件刚性的措施，所以零件直接进行加工。

从零件图可以看出，该零件上的30000.011mm外圆和300.011mm外圆轴线为基准，而且有同轴度要求，即以两圆的公共轴线为基准的直径 0.025mm，300mm外圆的外圆4500.0110.025mm外圆轴线有跳动要求，该零件的表面粗糙度最小数值为Ra1.6μm。为了保证台阶的跳动要求可采用靠磨端面的方法解决。零件是轴类零件，在粗加工时可采用两顶尖定位的方法，以保证基准统一，则轴的最小端径为26mm，可采用A2的中心孔。表面粗糙度数值最小为Ra1.6μm,确定加工方案为 “粗车—调质—精车工来确保加工质量，精加工采用磨削的方法保证零件的表面质量要求。零件的热处理要求为调质处理，加工过程中应安排在粗加工之后精加工之前进行。

零件结构不复杂，且为中批量生产，粗加工中完成外圆到达图纸尺寸要求，倒角,退刀槽的加工都是为精加工作准备，在铣键槽后要去毛刺。在精加工阶段完成零件重要尺寸精度和表面粗糙度达到图纸要求。

零件加工达到图纸尺寸要求后，要经过对零件的外圆、端面的尺寸、表面粗糙度和形位公差进行检验，确定零件是否合格，在对零件清洗涂油入库。

四、工艺路线的拟定

工艺路线的拟定是否合理，不但影响加工质量和生产率，而且影响工人、

5

设备、工艺装备及生产场地等的合理利用，从而影响成本。从零件图可知该轴的加工精度要求高，而且在加工阶段之间安排有热处理工序，由于零件是中批量生产采用工序集中进行生产，零件可以通过粗车和半精车达到部分尺寸要求，由于是批量生产铣键槽可以单独的工序加工，零件的尺寸公差要求和表面要求在磨削工序中完成，所以确定该轴的加工工艺路线为：锻造——粗车—— 热处理——精车——铣——磨——检验——入库。

五、切削用量的选择

合理选择切削用量，就是选择切削速度、进给量和被吃刀量的组合，使之在一定的生产条件下获得合格的加工质量，提高生产效率和降低生产成本。所以粗车时，选择切削用量如下：

表 一 粗车切削用量

切 加 削 切削速度进给量(mm/r) 背吃量 工 用 内 量 （m/min） (mm) 容 车左端面 120 手动 1 车外形 120 0.5 2 车右端面 120 0.5 1 精车左端面 120 0.25 0.2 精车左螺纹 45 1.5 0.2 铣时选择切削用量如下：

表 二 铣削切削用量

切 加 削 切削速度进给量背吃量 工 用 内 量 （m/min） (mm/min) （mm） 容 铣键槽 24 60 5.5 磨时选择切削用量如下：

6

表 三 磨削切削用量

切 削 切削速度（m/ 进给量背吃量 加 工 用 内 量 min） (mm/min) （mm） 容 磨削三处Ra为35m/s 120 0.1 1.6的外圆

六、工序尺寸及其公差的确定

工序尺寸及其公差的确定方法有引用法、查表法和分析计算法。根据加工过程零件的加工余量大小对零件的加工质量、生产率和生产成本均有较大的影响，加工余量过大，不仅增加机械加工的劳动量，降低了生产率，而且增加材料，工具和电能等的消耗，从而增加成本。若零件的加工余量过小，零件在加工过程中不能保证消除前工序的各种误差和表面缺陷，甚至出现产品不合格。由零件图分析可知零件采用45钢，由于零件径向尺寸变化大，又是成批量生产，采用金属模锻，获得毛坯表面比较规则，所以零件毛坯单边余量为3mm，毛坯总长度为246mm，零件精度高，表面粗糙度最小数值为Ra1.6μm，最终加工采用磨削，加工工艺路线为“粗——精”。根据引用法定该零件的工序尺寸及其公差如下：

表 四 工序尺寸及其公差 （mm） 加 工 毛坯 粗加工 精加工 内 设 尺容 计 寸 名 及 称 公 差

3000.011mm外圆 34 30.1 3000.011 .025外圆 52 450.10 4500.025 4500

七、机械加工过程

7

1、根据图一及以上分析可知，为了确定加工方法如下：

粗车时以夹紧一端并找正车端面见光即可，打中心孔，调头夹紧另一端并找正车端面见光即可，打中心孔。以两顶尖定位装夹，车所有外圆留好余量为下一工序准备，。

以顶尖和锥棒定位装夹，车部外圆至图纸尺寸要求，其余外圆车至为下一工序准备尺寸要求，零件上的倒角和退刀槽在本工序中加工完成。外圆尺寸加工至磨工序准备尺寸要求。

铣削工序中运用V型块定位夹紧，铣键槽至图纸尺寸要求。

磨削工序中以顶尖和锥棒定位装夹，磨4500.025mm的外圆至图纸尺寸要求，以4500.025mm外圆定位夹紧，夹紧时需垫铜片已免夹坏外圆表面，磨3000.011mm外圆至图纸尺寸要求。

2、机床选择

CA6140型机车的尾座上能安装顶尖、各种加工孔的刀具。机床上能加工最大直径为400mm，在刀架上加工最大直径为210mm，主轴可通过的棒料直径为48mm，工艺范围大可车内外圆柱面、圆锥表面、车端面、拉槽、切槽、切断等。则从零件图可知零件是回转体，而零件最大直径为45mm，总长度240mm，在零件加工最大外圆为45mm,而加工的外圆有30mm、

30mm ，零件上需要车M22的细牙螺纹，所以选择CA6140车床能完成外

圆、螺纹、端面、退刀槽和倒角的加工。使工序集中、生产率高。

X52型铣床工作台宽度为320mm，长度为1325mm，铣刀安装在主轴上，工件在垂直于铣刀轴线方向的直线运动的切削加工方式，铣床性能的提高，于是可采用较大的切削用量进行切削加工，使生产效率得到提高。可以铣削键槽，花键，直槽等。零件是铣削轴上10mm键槽,所以选择X52铣床。

M1432A万能磨床属于普通精度级，加工精度可达IT6—IT7，而磨削最大外圆直径为320mm，能加工最大长度为2000mm，内孔磨削范围为30～100mm，内孔最大磨削长度为125mm，则零件有外圆、内孔、端面要进行磨

8

削，都能在M1432A磨床完成，则零件要经磨削外圆有300mm、0.0110则轴的端面也要进行磨削，所以选用M1432A磨床使工序集中，450.025mm，

在一台机床上完成能减少搬运，节约时间和成本。 3、刀具选择

零件材料为45号钢，属于强度和塑性较好材料，零件采用锻件毛坯。 粗加工时进给量和背吃刀量较大，为了减小切削变形，提高刀具耐用度，选择较小前角为10º～15º。精加工时，选择的背吃刀量和进给量较小，切削力小，为了使刃口锋利，保证加工质量，可选取较大的前角为15º～20º。后角主要根据切削厚度大小选择，粗加工时进给量和切削厚度较大，后角取小值为5º～7º，精加工时进给量和切削厚度较小，后角取大值6º～8º。副偏角减小会增加副切削刃与已加工表面的接触长度，能减小表面粗糙度数值，并能提高刀具耐用度，但过小的副角会引起振动，所以取10º～15º。粗加工中刃倾角应选负值，精加工中刃倾角应选正值。则刀具的前刀面型式为正前角曲面倒棱型，能粗加工或精加工塑性材料的刀具。

粗车加工零件的端面和倒角可选用主偏角为45˚，副偏角为15˚，由于车端面的粗加工和精加工都由一把车刀完成则前角为15˚，后角为6˚，刃倾角可取负值为-3˚的45˚YT15弯头车刀。

零件为阶梯轴则粗车加工时选用主偏角为90˚、副偏角为10º、前角为10º、后角为5º，由于是粗车刃倾为负取-3º的90˚YT15外圆车刀。

半精车加工时选用主偏角为90º、副偏角为15˚、前角为20˚、后角为8˚，在精加工中刃倾角为正取5˚的90˚YT15外圆车刀。

零件上有键槽需要进行铣削，而键槽铣刀与立铣刀相似，不同的是它周围只有两个螺旋刀齿，其端面刀齿的刀刃延伸至中心，因此在铣削两端不通的键槽时，可以作适量的轴向进给。由零件图可知轴上键槽为10mm，所以选取10mm的铣刀。 4、量具选择

游标卡尺测量精度较高的工件，测量工件外径，长度，宽度、高度键

槽长度、键槽深度，孔内径。则零件需要测量尺寸有3000.011mm、4500.025mm 9

外圆，加工中个工序尺寸，所以选择200×0.02mm游标卡尺。

千分尺测量精度较高的工件，测量工件外径，长度，宽度、孔内径。选择5～50mm公法线千分尺、25～50mm外径千分尺和450×0.05mm毫米卡

0尺用于测量磨削外圆尺寸300mm、450mm外圆尺寸，M22×1.5～.0250.0115g6g螺纹环规测量M22×1.5螺纹，10H9mm键槽综合量规测量键槽，达到测量尺寸要求。

0零件的300mm外圆和mm外圆有同轴度要求，300mm外450.0250.0110.011圆的台阶面有跳动要求，，即表面的粗糙度Ra1.6，则可选取百分表和千分表。

八、 结论

按照本工艺设计加工出来的传动轴完全能达到图纸的设计要求。并且能充分利用现有的普通车床、普通铣床及磨床等设备加工传动轴。选择的合理工艺路线提高生产效率，缩短生产周期，降低生产成本。

［参考文献］

[1] 王茂元.机械制造技术［M］.北京：机械工业出版社，2001. [2] 晋其纯 张秀珍.车铣工艺学［M］.北京大学出版社，2010.

[3] 包锦阳.大学生毕业论文（设计）写作指导［M］.北京大学出版社，2009 [4] 徐灏.新编机械手册［M］.北京：机械工业出版社，1995 [5] 钟智.输出轴的加工工艺

[6] 张宏，彭林中.机械切削刀具及应用速查手册［M］.北京：化学工业出版社，2008

10