机械制造工艺学实训报告

机械制造工艺学实训报告传动轴加工工艺规程制定

实训任务：制定以下零件小批量试制的加工工艺规程

材料：45#钢热处理：调质处理

零件的分析

（一）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，尺寸精度，形位精度要求均较高。其主要加工的面有Φ45mm、Φ56mm、Φ67mm、Φ55mm、Φ44mm和Φ35mm的外圆柱面及2个键槽。

（二）零件技术要求分析

①两个Φ45r6的圆柱面Ra0.8μm;

Φ55k7的圆柱面和Φ35h7的圆柱面Ra均为1.6μm且Φ55k7外圆轴线和Φ35h7外圆轴线均与基准轴线同轴

②Φ56左端面、Φ67右端面、Φ55右端面和Φ44右端面的Ra均为6.3μm ；

其中Φ56左端面和Φ55右端面均对Φ55k7和Φ55k7的轴线端面圆跳动公差为0.02mm。Φ67右端面和Φ44右端面均对Φ55k7和Φ55k7的轴线端面圆跳动公差为0.05mm。

③键槽16和10：IT9；侧面 Ra6.3 μ m ；

④材料40钢，热处理：调质处理。

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轴（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，抗弯及抗扭强度，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分都采用锻件，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。

（一）毛坯形状及尺寸的确定

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35mm，

最大端为67mm），故选用棒料。从生产类型来看为小批量试制生产，因此综合考虑选用Φ75mm 的，长度为307mm的冷轧圆钢作为毛坯。

（二）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。又考虑到台阶轴的工艺特点，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，以Φ55k7外圆轴线和Φ35h7外圆轴线为基准，加工内孔时的定位基准为Φ35h7外圆中心。

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。

③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Φ45mm、Φ56mm、Φ67mm、Φ55mm、Φ44mm和Φ35mm的外圆柱面。

④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Φ45mm、Φ56mm、Φ67mm、Φ55mm、Φ44mm和Φ35mm的外圆柱面、孔等。

⑤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。

基面先行原则

该零件进行加工时，要将右端面先加工，再以右端面、外圆柱面为基准来加工，因

为右端面和Φ35mm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。

先面后孔

对该零件应该先加工圆柱表面，后加工孔，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。

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，考虑到工件是小批量试制生产的情况，则采用工序分散。

另外根据零件图可以看出，由于两支承轴颈和轴颈配合的精度要求较高，最终加工方法为磨削。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。

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，调头车另一端面、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→粗、精、磨3个主要表面外圆→手工去毛刺→检验。

工序余量和尺寸的确定

由《机械加工余量手册》查得：

⑥调质后半精车余量取2.3mm.

⑦半精车后Φ45+0.05

+0.034mm、Φ55+0.002

-0.028

mm、Φ35+0

-0.025

mm 3段外圆留磨削余量0.3mm,半精车公

差取-0.210~-0.320。根据倒推法，可得半精车工序该3尺寸的相应工序尺寸分别为Φ45.3-0.210

-0.320

mm、Φ55.3-0.210

-0.320mm、Φ35.3-0.210

-0.320

mm 。粗磨后留余量0.1mm,若粗磨公差取

-0.1~0，则相应粗磨工序尺寸分别为：Φ45.10

-0.10mm、Φ55.10

-0.10

mm、Φ35.10

-0.10

mm精磨工序尺

寸即为设计尺寸，Φ45+0.05

+0.034mm、Φ55+0.002

-0.028

mm、Φ35+0

-0.025

mm

⑧在Φ55+0.002

-0.028mm和Φ35+0

-0.025

mm 外圆半精车后铣键槽的深度尺寸的确定，因后续还需

要磨削，490

-0.20mm和300

-0.2

mm的保证涉及多尺寸同时保证必须经过工艺尺寸链计算才能确定。

具体计算如下：

⑨根据加工过程建立尺寸链如图所示：

a.首先是160

-0.043

mm的键槽