课程设计传动轴的机械加工工艺设计(2)

图1

2.3 零件的结构工艺分析

从零件图上看，该零件是典型的轴类零件，结构比较简单，其主要加工面φ45、φ30，和两个φ35的外圆柱面，其中一个φ35和φ30的外圆柱面，需要滚压加工其硬度将达到52HRC;退刀槽3*1,4*1，三个3*0.5，两个3*0.5的一个端面的表面粗糙度达到Ra0.8;零件的左端面有个Morse No.4，长度为38mm的锥度,三个不同大小的键槽：第一个30*10*4.5；第二个24*6*3；第三个100*10*5，且键槽的内壁的表面粗糙度都为Ra3.2，零件在左端和中间尺寸有两个螺纹，第一个公称尺寸为20mm，螺距为1.5；第二个公称尺寸33，螺距为1.5；零件的最右端有一横槽深度为9mm，关于中心轴线对称宽度为8mm的槽及一个φ8深度为9mm，内壁粗糙度为Ra3.2的孔。

图中所给的尺寸精度较高，大部分是IT5或者6级；粗糙度方面表现在三个键槽内壁都为Ra3.2、φ30、两个φ35和莫氏锥度4号的外表面都为Ra0.8,其余为毛坯原始粗糙度；位置要求严格，表现在莫氏锥度4号的表面对两个φ35的轴心线的跳动量为0.015mm, φ35js5的外表面对两个φ35的轴心线的跳动量为0.01mm,45的外表面对两个φ35的轴心线的跳动量为0.02mm, φ35的外表面对两个φ35的轴心线的跳动量为0.01mm, φ30的外表面对两个φ35h5的轴心线的跳动量为0.015mm;表示外圆面绕轴心线旋转一周时，在任意测量平面内径向跳动量不得大于所给值。莫氏锥度中间的键槽的轴心线对锥头的轴心线的平行度为0.03mm，φ35h5上的键槽的轴心线对φ35h5的轴心线的平行度要求为0.03mm

热处理方面需要调质处理，到200HBW，保持均匀。 通过分析该零件，

其布局合理，方便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。

3.毛坯的分析

毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一，也是一个比较重要的阶段，毛坯的形状和特征（硬度，精度，金相组织等）对机械加工的难易，工序数量的多少有直接影响，因此，合理选择毛坯在生产占相当重要的位置，同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。

3.1毛坯选择

毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。所以推荐用铸造或锻件，但从机械性能面着想，如用铸造中的材料，机械性能差，而锻件具有较高的强度和机械性能，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。本零件生产批量为中批量，所以综上所叙选择锻件中的锻造。

3.2 毛坯图的设计

毛坯（锻件）图是根据产品零件设计的，经查《机械加工工艺手册》《金属机械加工工艺人员手册》知精车-半精车-粗车各余量,从而可得毛坯余量<或查表得到>。见图2

图2

4. 加工方法的选择

在市场经济的前提下，一切都是为能创造出更多的财富和提高劳动率为目

的，同样的加工方法的选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下，选择工

件件的加工效率和经济性，而在具体的选择上，一般根据机械加工资料和工人的经验来确定。由于方法的多种多样，工人在选择时一般结合具体的工件和现场的加工条件来确定最佳的加工方案。

同样在该零件的加工方法的选择中，我们考虑了工件的具体情况和我们学校的具体加工条件，一般我们按加工顺序来阐述加工方案： 加工表面 φ35h5外圆柱面 φ30js6外圆柱表面 φ45外圆柱面 φ35js5外圆柱面 莫氏锥度4号 M20*1.5螺纹 M33*1.5螺纹 键槽30*10*4.5 键槽24*6*3 键槽100*10*5 键槽30*8*9 退刀槽3*1 退刀槽3*1 退刀槽3*1 退刀槽3*1 表面粗糙度 Ra0.8 Ra0.8 Ra6.3 Ra0.8 Ra0.8 Ra6.3 Ra6.3 Ra3.2 Ra3.2 Ra3.2 Ra6.3 Ra6.3 Ra6.3 Ra6.3 Ra6.3 公差/精度等级 IT5 IT6 自由公差 IT6 IT6 IT7 IT7 IT9 IT9 IT9 自由公差 自由公差 自由公差 自由公差 自由公差 加工方法 粗车-半精车-精车 粗车-半精车-精车 粗车 粗车-半精车-精车 粗车-半精车-精车 粗车-半精车-攻丝 粗车-半精车-攻丝 粗铣-精铣 粗铣-精铣 粗铣-精铣 粗铣 粗车 粗车 粗车 粗车 退刀槽3*1 倒角 孔 左端面 右端面 Ra6.3 Ra6.3 Ra6.3 Ra6.3 Ra6.3 自由公差 自由公差 自由公差 自由公差 自由公差 粗车 粗车 钻孔-铰孔 粗车 粗车

5、工序集中和分散考虑

5.1工序集中

工序集中就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成，每道工序加工内容多，工艺路线短。其主要特点是：

1.可以采用高效机床和工艺装备，生产率高； 2.减少了设备数量以及操作工人人数和占地面积，节省人力、物力； 3.减少了工件安装次数，利于保证表面间的位置精度；

4.采用的工装设备结构复杂，调整维修较困难，生产准备工作量大。

5.2工序分散

工序分散就是将零件的加工分散到很多道工序内完成，每道工序加工的内容少，工艺路线很长。其主要特点是:

1.设备和工艺装备比较简单，便于调整，容易适应产品的变换,对工人的技术要求较低；

2.可以采用最合理的切削用量，减少机动时间；所需设备和工艺装备的数目多，操作工人多，占地面积大。

工序集中或分散的程度，主要取决于生产规模。一般情况下，单件小批生产时，采用工序集中，在一台普通机床上加工出尽量多的表面；批量生产时，采用工序分散。终上以及结合图纸要求，采用工序分散。

6.加工顺序的安排

6.1工序的安排

1.加工阶段的划分

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，因此，主要目标是提高生产率，车螺纹，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，如加工φ45、φ35、φ30,φ29.295morseNo.4外圆柱表面。 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，如φ45、φ35、φ30,φ29.295morseNo.4外圆柱表面M*20*1.5和M*33*1.5普通螺纹。 ③

精加工阶段：其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度，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。

2、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。

3、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。

4、先面后孔

对该零件应该先加工平面，后加工平头孔，这样安排加工顺序，一方面是利用加工过的平面定位，稳定可靠，另一方面是在加工过的平面上加工孔，比较容易，并能提高孔的加工精度。

6.2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，并且利用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，采用工序分散 辅助工序的安排：

辅助工序一般包括去毛刺，倒棱角，清洗，除锈，退磁，检验等。

6.3热处理工序的安排

热处理的目的是提高材料力学性能，消除残余应力和改善金属的加工性能，

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