航空制造工程学院
机械制造工艺课程设计
课程名称：机械制造工艺课程设计
设计课题：传动轴零件的机械加工工艺规程设计
专业：机械设计制造及其自动化 班级：100318班 姓名： 学号： 10031825 评分： 指导老师：（签字）
年 月 日
南昌航空大学 航空制造工程学院 机械设计制造及其自动化专业
《机械制造工艺及装备》课程设计课题单
班级 100318 学生 彭家宣
课 题 传动轴零件机械加工工艺规程设计 原始条件 传动轴零件图 生产纲领：中等批量 设计要求 1.绘制传动轴零件图
2.编制传动轴零件机械加工工艺规程 （含机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡） 3.编写课程设计说明书
课题发给日期 年 月 日
课程设计完成日期 年 月 日
指导教师 （签名）
目录
一．生产纲领...............................................................................1
二．零件分析................................................................................1
三．毛坯选择................................................................................1
四．定位基准的选择...............................2
五．零件表面加工方法的选择..........................2
六．工艺路线的拟定..............................6
七．确定切削用量....................................7
八．设备选择...................................7
九．量具选择...................................7
十．设计总结...................................8
1.生产纲领
由课程设计的给定题目可知该零件为中批生产。 2.零件的分析
2.1 零件结构工艺性分析
由实训题目可知，该轴是减速器的一个传动轴。传动轴与机构中的其他零件通过间隙配合相结合，具有传递力矩，转矩和扭矩等作用。从零件图上看，该零件是典型的轴类零件，结构比较简单，结构呈阶梯状，属于阶梯轴，形状对称，尺寸精度，形位精度要求均较高。其主要加工的面有φ30，φ45的外圆柱面，及1个键槽。由于零件悬伸较长，因此刚性较差，在车工件时应充分注意这一点。
2.2 零件技术要求分析
从零件图来分析，两个φ30和一个φ45的圆柱面是加工的重点，主要有一下加工要求：
1.两个圆柱面φ30（es=-0.013,ei=-0.015)和一个圆柱面φ45(es=-0.015,ei=-0.025),表面粗糙度Ra≦0.8μm。
2.键槽10mm（es=0,ei=—0.043），Ra≦3.2μm.，键槽深度为40mm(es=—0.02，ei=—0.14）。
3.φ45中心轴线线对两个φ30圆柱轴线的同轴度误差是0.02㎜。
4.φ45左端面对两个φ30圆柱轴线的垂直度误差是0.02㎜。
5.零件需要调质处理到35HRC~40HRC，保持均匀。
3.毛坯的选择
3.1 毛坯的选择
轴类零件最常用的毛坯是棒料和锻件，只有某些大型或结构复杂
的（如曲轴），在质量允许下采用锻件。由于毛坯经过加热，锻造后能使金属内部的纤维组织表面均与分布，可获得较高的抗拉，抗弯及抗拉强度，所以除光轴外直径相差不大的阶梯轴可使用热轧棒料或冷轧棒料，一般比较重要的轴大部都采用锻件，这样既可以改善力学性能，又能节约材料，减少机械加工量。根据生产规模的大小，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻。自由锻多用于中小批量生产。模锻适用于大批量生产，而且毛坯制造精度高，加工余量小，生产效率高，可以锻造形状复杂的毛坯。
故综合考虑本设计实际情况，选用冷轧圆钢作为毛坯。材料为40Cr。
3.2 毛坯的形状及尺寸的确定
分析零件图可知，轴为阶梯轴，没有斜度，传动轴的外圆直径相差不大（最小端为φ30mm，最大端为45mm），故选用棒料。从生产类型来看为中批生产，因此综合考虑选用φ50mm的，长度为250mm的冷轧圆钢作为毛坯。
4.定位基准的选择
（1）粗基准的选择：按照粗基准的选择原则，应选择次要加工表 面为粗基准。又考虑到阶梯轴的工艺特点，所以选择外圆端面为粗基准面。
（2）精基准的选择：按照基准重合原则及加工要求，故选择两中心孔作为统一的精基准。
5.零件表面加工方法的选择
当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力,零件的加工过程通常按工序性质不同,可以分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。
（1）粗加工阶段：其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部分余量，并为后续工序提供精基准。此零件即加工φ30mm、φ45mm、φ30mm的外圆柱面。
（2）半精加工阶段：其任务是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备。此零件即加工φ30mm、φ45mm、φ30mm的外圆柱面。
（3）精加工阶段：留一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量。
基面先行原则
该零件进行加工时，要将端面先加工，再以左端面、外圆柱面为基准来加工，因为左端面和φ30外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的，才能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。
先粗后精
即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车将在较短时间内
将工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金属切削效率，另一方面满足精车的余量均匀性要求，若粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精车，以此为精车做准备。
工序划分的确定
工序集中与工序分散：工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利于采用高生产率的机床。工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。
综上所述，考虑到工件是中批量生产的情况，则采用工序分散。另外根据零件图可以看出，由于主要加工表面的精度要求很高，最终加工方法为研磨。磨外圆前要进行粗车半精车，并完成其他次要表面的加工。键槽的加工，虽然精度要求不高，但表面粗糙度要求较高，要采用粗、精铣来达到要求。辅助工序安排去毛刺，倒棱角，清洗，除锈，退磁，检验等。
6.工艺路线的拟定
根据以上分析，该零件的加工路线为：下料→车左端面、中心孔，调头车右端面、中心孔→粗车外圆、车槽和倒角→调质→俢研中心孔→半精车各外圆→铣键槽→研磨3个主要表面外圆表面→手工去毛刺→检验。
7.确定切削用量
（1）背吃刀量：粗车时，确定其背吃刀量为1mm左右；半精车是为 0.5mm。
（2）主轴转速：车直线轮廓时的主轴转速。参考表并根据实践经验确定其切削速度为90m/min；粗车时确定其主轴转速为800r/min,精车时确定主转速为1000r/min。
（3）进给速度：粗车时，按式Vf=nf可选择Vf1=100mm/min；精车时，选择Vf2=50mm/min。
8.设备选择
该零件最大尺寸为 45mm，240mm。C6140加工范围为0—400mm，满足加工精度要求，因此选择C6140。
9.量具选择
因为该轴最大长度为240mm，所以选用量0-300m，精度0.05mm的游标卡尺。另外需要一把螺旋测微器，精度为0.01mm。
10.课程设计总结
此次课程设计,让我受益非浅,不仅培养了我们发现问题、分析问题、解决问题的逻辑思维能力,更重要的是学会了熟悉运用机械制造工艺学中的基本理论实际知识解决零件工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题保证加工质量。通过这次轴的加工工艺设计,让我从机械基础到公差配合、从机械制图、计算机绘图到机床设备应用，把机械制造过程中的各种知识综合整理，又有了更高层次的理解和发现。通过对传动轴轴加工的工艺设计以及设计说明书的编写,进一步培养了我们
分析、总结和表达的能力,巩固、深化了在设计中所获得的知识,让我们更加贴近于生产实际,让我们更加清晰的看到了理论与实践在设计中的差别,通过设计使我们能够综合、灵活、有条理地应用机械制造方面的知识,熟练掌握机械加工工艺规程的制定,充分表达自己对工艺的理解和发现。
11.参考文献
1.卢秉恒，机械制造技术基础，机械工业出版社。
2.黄鹤汀，机械制造装备，机械工业出版社。
3.廖念钊，互换性与技术测量，中国质检出版社。
。
航空制造工程学院 机械制造工艺规程
零件图号 零件名称
班 级 100318 姓 名 彭家宣 指导老师 姚坤弟
航空制造工程学院
机械制造工艺课程设计
课程名称：机械制造工艺课程设计
设计课题：传动轴零件的机械加工工艺规程设计
专业：机械设计制造及其自动化 班级：100318班 姓名： 学号： 10031825 评分： 指导老师：（签字）
年 月 日
南昌航空大学 航空制造工程学院 机械设计制造及其自动化专业
《机械制造工艺及装备》课程设计课题单
班级 100318 学生 彭家宣
课 题 传动轴零件机械加工工艺规程设计 原始条件 传动轴零件图 生产纲领：中等批量 设计要求 1.绘制传动轴零件图
2.编制传动轴零件机械加工工艺规程 （含机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡） 3.编写课程设计说明书
课题发给日期 年 月 日
课程设计完成日期 年 月 日
指导教师 （签名）
目录
一．生产纲领...............................................................................1
二．零件分析................................................................................1
三．毛坯选择................................................................................1
四．定位基准的选择...............................2
五．零件表面加工方法的选择..........................2
六．工艺路线的拟定..............................6
七．确定切削用量....................................7
八．设备选择...................................7
九．量具选择...................................7
十．设计总结...................................8
1.生产纲领
由课程设计的给定题目可知该零件为中批生产。 2.零件的分析
2.1 零件结构工艺性分析
由实训题目可知，该轴是减速器的一个传动轴。传动轴与机构中的其他零件通过间隙配合相结合，具有传递力矩，转矩和扭矩等作用。从零件图上看，该零件是典型的轴类零件，结构比较简单，结构呈阶梯状，属于阶梯轴，形状对称，尺寸精度，形位精度要求均较高。其主要加工的面有φ30，φ45的外圆柱面，及1个键槽。由于零件悬伸较长，因此刚性较差，在车工件时应充分注意这一点。
2.2 零件技术要求分析
从零件图来分析，两个φ30和一个φ45的圆柱面是加工的重点，主要有一下加工要求：
1.两个圆柱面φ30（es=-0.013,ei=-0.015)和一个圆柱面φ45(es=-0.015,ei=-0.025),表面粗糙度Ra≦0.8μm。
2.键槽10mm（es=0,ei=—0.043），Ra≦3.2μm.，键槽深度为40mm(es=—0.02，ei=—0.14）。
3.φ45中心轴线线对两个φ30圆柱轴线的同轴度误差是0.02㎜。
4.φ45左端面对两个φ30圆柱轴线的垂直度误差是0.02㎜。
5.零件需要调质处理到35HRC~40HRC，保持均匀。
3.毛坯的选择
3.1 毛坯的选择
轴类零件最常用的毛坯是棒料和锻件，只有某些大型或结构复杂
的（如曲轴），在质量允许下采用锻件。由于毛坯经过加热，锻造后能使金属内部的纤维组织表面均与分布，可获得较高的抗拉，抗弯及抗拉强度，所以除光轴外直径相差不大的阶梯轴可使用热轧棒料或冷轧棒料，一般比较重要的轴大部都采用锻件，这样既可以改善力学性能，又能节约材料，减少机械加工量。根据生产规模的大小，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻。自由锻多用于中小批量生产。模锻适用于大批量生产，而且毛坯制造精度高，加工余量小，生产效率高，可以锻造形状复杂的毛坯。
故综合考虑本设计实际情况，选用冷轧圆钢作为毛坯。材料为40Cr。
3.2 毛坯的形状及尺寸的确定
分析零件图可知，轴为阶梯轴，没有斜度，传动轴的外圆直径相差不大（最小端为φ30mm，最大端为45mm），故选用棒料。从生产类型来看为中批生产，因此综合考虑选用φ50mm的，长度为250mm的冷轧圆钢作为毛坯。
4.定位基准的选择
（1）粗基准的选择：按照粗基准的选择原则，应选择次要加工表 面为粗基准。又考虑到阶梯轴的工艺特点，所以选择外圆端面为粗基准面。
（2）精基准的选择：按照基准重合原则及加工要求，故选择两中心孔作为统一的精基准。
5.零件表面加工方法的选择
当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力,零件的加工过程通常按工序性质不同,可以分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。
（1）粗加工阶段：其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部分余量，并为后续工序提供精基准。此零件即加工φ30mm、φ45mm、φ30mm的外圆柱面。
（2）半精加工阶段：其任务是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备。此零件即加工φ30mm、φ45mm、φ30mm的外圆柱面。
（3）精加工阶段：留一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量。
基面先行原则
该零件进行加工时，要将端面先加工，再以左端面、外圆柱面为基准来加工，因为左端面和φ30外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的，才能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。
先粗后精
即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车将在较短时间内
将工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金属切削效率，另一方面满足精车的余量均匀性要求，若粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精车，以此为精车做准备。
工序划分的确定
工序集中与工序分散：工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利于采用高生产率的机床。工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。
综上所述，考虑到工件是中批量生产的情况，则采用工序分散。另外根据零件图可以看出，由于主要加工表面的精度要求很高，最终加工方法为研磨。磨外圆前要进行粗车半精车，并完成其他次要表面的加工。键槽的加工，虽然精度要求不高，但表面粗糙度要求较高，要采用粗、精铣来达到要求。辅助工序安排去毛刺，倒棱角，清洗，除锈，退磁，检验等。
6.工艺路线的拟定
根据以上分析，该零件的加工路线为：下料→车左端面、中心孔，调头车右端面、中心孔→粗车外圆、车槽和倒角→调质→俢研中心孔→半精车各外圆→铣键槽→研磨3个主要表面外圆表面→手工去毛刺→检验。
7.确定切削用量
（1）背吃刀量：粗车时，确定其背吃刀量为1mm左右；半精车是为 0.5mm。
（2）主轴转速：车直线轮廓时的主轴转速。参考表并根据实践经验确定其切削速度为90m/min；粗车时确定其主轴转速为800r/min,精车时确定主转速为1000r/min。
（3）进给速度：粗车时，按式Vf=nf可选择Vf1=100mm/min；精车时，选择Vf2=50mm/min。
8.设备选择
该零件最大尺寸为 45mm，240mm。C6140加工范围为0—400mm，满足加工精度要求，因此选择C6140。
9.量具选择
因为该轴最大长度为240mm，所以选用量0-300m，精度0.05mm的游标卡尺。另外需要一把螺旋测微器，精度为0.01mm。
10.课程设计总结
此次课程设计,让我受益非浅,不仅培养了我们发现问题、分析问题、解决问题的逻辑思维能力,更重要的是学会了熟悉运用机械制造工艺学中的基本理论实际知识解决零件工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题保证加工质量。通过这次轴的加工工艺设计,让我从机械基础到公差配合、从机械制图、计算机绘图到机床设备应用，把机械制造过程中的各种知识综合整理，又有了更高层次的理解和发现。通过对传动轴轴加工的工艺设计以及设计说明书的编写,进一步培养了我们
分析、总结和表达的能力,巩固、深化了在设计中所获得的知识,让我们更加贴近于生产实际,让我们更加清晰的看到了理论与实践在设计中的差别,通过设计使我们能够综合、灵活、有条理地应用机械制造方面的知识,熟练掌握机械加工工艺规程的制定,充分表达自己对工艺的理解和发现。
11.参考文献
1.卢秉恒，机械制造技术基础，机械工业出版社。
2.黄鹤汀，机械制造装备，机械工业出版社。
3.廖念钊，互换性与技术测量，中国质检出版社。
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航空制造工程学院 机械制造工艺规程
零件图号 零件名称
班 级 100318 姓 名 彭家宣 指导老师 姚坤弟