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湖南科技大学《机械设计制造技术基础》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：1253010110指导老师：牛秋玲成绩：潇湘学院2015年7月目录一．课程设计的目的生产纲领的计算与生产类型的确定...........1.课程设计的目的........................................2.生产类型的确定生产纲领的计算...........................二.长传动轴的工艺分析......................................1长传动轴的用途......................................2长传动轴的技术要求.....................................3审查长传动轴的工艺性..................................三.确定毛坯、绘制毛坯简图..............................1选择毛坯..............................................2确定毛胚的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定位基准的选择........................................2各表面加工方案的确定..................................3加工阶段的划分.........................................4工序的集中与分散.......................................5工序顺序的安排.........................................6机床设备及工艺装备的选用..............................7确定工艺路线...........................................五．加工余量、工序尺寸的确定..............................六．确定切削用量...........................................七.时间定额的计算.........................................八.设计体会...............................................九.参考文献...............................................十.附录1、零件图2、机械加工工艺过程卡片1套3、机械加工主要工序的工序卡片2张一．课程设计的目的生产纲领的计算与生产类型的确定1、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、规范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。2、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。.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范如表1：表1各种生产类型的规范生产类型零件的年生产纲领/件/年重型机械中型机械轻型机械单件生产≤5≤20≤100小批生产5～10020～200100～500中批生产100～300200～500500～5000大批生产300～1000500～50005000～50000大量生产＞1000＞5000＞50000(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。.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M15Kg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。二.长传动轴的工艺分析1长传动轴的用途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，内孔和螺纹及相应的端面所组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。在传力过程中主要承受交变扭转负荷或有冲击，因此该零件应具有足够的强度、刚度和韧性，以适应其工作条件。2.长传动轴的技术要求由长传动轴的零件图可得其技术要求表长传动轴零件技术要求表加工表面尺寸及偏差/mm公差/mm及精度等级表面粗糙度Ra/μm形位公差/mm传动轴两端面317±0.5无无无2面到左端面27±0.2无无无K-K处键槽50-0.03无Ra3.23轴锥面右端到左端面52±0.1无无无3轴圆锥表面5°30’±10’无Ra3.24面到左端面80±0.1无无无8面到右端面169±0.5无无6面到左端面130±0.1无无无5轴外圆面-0.020Φ28-0.041IT6Ra0.8无8面到10端面49±0.1无无无F-F处键槽-0.0158-0.051R0.2无Ra3.28面到11端面67±0.5无无无8面到13端面131±0.1无无无G轴外圆面Φ25±0.01IT6Ra0.89轴外圆面0φ30-0.021IT6Ra0.8无3审查长传动轴的工艺性分析长传动轴的零件图可知，长传动轴两端面和各阶梯轴端面均要求切削加工，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，以方便在加工外圆表面时退刀，避免刮伤加工好的端面；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、精磨来达到技术要求，加工起来比较方便；键槽加工也可以在车床上用铣刀铣出来，螺纹也可以方便的车出来。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的小截面调质件和应力较小的大型正火零件。总体上，主要工作表面虽然加工精度和表面粗糙度要求相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好三.确定毛坯、绘制毛坯简图1选择毛坯0Cr17NiMo2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130-187HBW。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，可使金属内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，能改善金属内部组织，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12轴外圆面0.020Φ27-0.041IT6Ra0.8无14轴外圆面Φ25±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无无无要求较低时，锻件一般采用自由锻造法生产。根据长传动轴的制造材料（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确定毛胚的尺寸公差及机械加工余量（1）、公差等级由长传动轴的功用和技术要求，查表确定该零件的公差等级为普通级。（2）、锻件重量由设计题目可以得出重量，重量计算结果如下：已知：0Cr17NiMo2密度约为ρ=7.8g/mm3，长度L=317mm，直径D=38mm，计算得M为1.99Kg（3）、锻件的形状复杂系数通过上面的计算已知毛坯和零件的质量，锻件的形状复杂系数S=tm/Nm=1.99/3.57=0.56由于0.56介于0.32和0.63之间，故该锻件的形状复杂系数为S1级（一般）。（4）、锻件的材质系数由于该长传动轴材料为0Cr17NiMo2，是合金的质量分数小于3%的合金钢，故该锻件的材质系数属M1级。（5）、零件表面的粗糙度粗糙度分为两种：Ra≥1.6μm和Ra≤1.6μm，读零件图可知：除了键槽和φ38的圆柱表面Ra=3.2μm≥1.6μm，其他的各表面的粗糙度均Ra≤1.6μm。根据上述分析，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果如下表所示：锻件重量/kg包容体重量/kg形状复杂系数材质系数公差等级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φ255Φ355轴外圆面φ285Φ387轴外圆面φ385Φ489轴外圆面φ305Φ4012轴外圆面φ275Φ3714轴外圆面φ255φ35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。由于该长传动轴的几个主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）长传动轴零件的精基准长传动轴零件的加工，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）长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