传动轴的设计
一 概述
传动轴的设计，各段轴要求有不同的粗糙度和工艺要求，见附图。
1 零件的作用
轴是组成机器零件的主要零件之一。一切做回转运动的传动零件（例如：齿轮，蜗轮等）都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此，轴的主要功用是支撑回转零件和传递运动和动力。
按照承受载荷的不同，轴可以分为转轴，心轴，和传动轴三类。工作中，既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴。这类轴在各种机器中最为常见。只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴。心轴又分为转动心轴和固定心轴两种。只能承受扭矩而不承受弯矩的轴叫传动轴。题目所给的零件就是传动轴，我们所设计的是传动轴I。
2零件的工艺分析
零件的材料为45钢，45钢广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好，45号钢可以淬硬至HRC42~46。所以如果需要表面硬度，又希望发挥45钢优越的机械性能，常将45钢表面渗碳淬火，这样就能得到需要的表面硬度。
3零件表面加工方法的选择
本零件的加工面有外圆，内孔，端面，小孔等，材料为45钢。根据参考手册相关资料得下表：
外圆表面加工方案
加工方案经济加工精度等级（IT） 表面粗糙度Ra/μm
孔加工方案
二 加工方案的选择
1 方案一
工序= 1 \* ROMAN I 铣轴的两端面，打中心孔
工序= 2 \* ROMAN II粗车外圆大小端各外径
工序= 3 \* ROMAN III 钻孔
工序= 4 \* ROMAN IV 半精车，倒角
工序= 5 \* ROMAN V精车，切退刀槽
工序= 6 \* ROMAN VI 车螺纹
工序= 7 \* ROMAN VII攻螺纹
工序= 8 \* ROMAN VIII铣键槽
工序= 9 \* ROMAN IX磨削
2 方案二
工序= 1 \* ROMAN I 铣轴的两端面，打中心孔
工序= 2 \* ROMAN II粗车外圆大小端各外径
工序= 3 \* ROMAN III 钻孔
工序= 4 \* ROMAN IV 半精车，倒角
工序= 5 \* ROMAN V精车，切退刀槽
工序= 6 \* ROMAN VI 调质
工序= 7 \* ROMAN VII车螺纹
工序= 8 \* ROMAN VIII攻螺纹
工序= 9 \* ROMAN IX铣键槽
工序= 10 \* ROMAN X去毛刺
工序= 11 \* ROMAN XI磨削
两个方案的比较
方案一九道工序与方案二相比没有调质和去毛刺，而调质和去毛刺在加工中有着重要的作用，淬火加回火叫调质处理，淬火时将工件加热到临界温度以上，然后通过介质迅速冷却，回火时根据工件要求的硬度不同将工件加热到临界温度以下某个温度进行回火。调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。可用调质＋表面淬火提高零件表面硬度。渗碳处理一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件，其耐磨性比调质＋表面淬火高。经热处理后，表面可以获得很高的硬度，芯部硬度低，耐冲击。毛刺是冲裁后冲件断面边缘锋利的凸起。经过去毛刺处理后会使零件表面的精度大大提高。
综上所述，方案二要优于方案一，所以，本次设计我选择方案二。
本设计的加工方法如下：
<1>两端面：公差等级IT12，表面粗糙度Ra12.5μm,需进行铣削加工。
<2>由于M16，M24要车削外螺纹，故轴要先粗车至φ16，φ24, 公差等级IT12，表面粗糙度为Ra12.5μm，需要进行粗加工。
<3>φ 20外圆表面：公差等级IT7，表面粗糙度为Ra1.6μm，需进行半精车，精车或磨削加工。
<4> φ25外圆表面：公差等级IT6，表面粗糙度为Ra0.8μm，需进行半精车，精车或磨削加工。
<5>φ30外圆表面：公差等级IT12，表面粗糙度为Ra12.5μm
，需要进行粗车加工。
<6>φ47外圆表面：公差等级IT12，表面粗糙度为Ra12.5μm
，需要进行粗加工。
<7>φ40外圆表面：公差等级IT6，表面粗糙度为Ra0.8μm，需要进行精加工或磨削加工。
<8>φ35外圆表面：公差等级IT12，表面粗糙度为Ra12.5μm
，需要进行粗加工
<9>φ30外圆表面：公差等级IT7，表面粗糙度为Ra1.6μm，需要进行精加工或磨削加工。
三 确定毛坯
1确定毛坯种类：
零件材料为45钢。考虑零件在机床运行过程中所承受的冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批量生产，故选择锻件毛坯。
确定锻件加工余量及形状：
绘制锻件毛坯图
(见附图)
四 工艺规程设计
1定位基准的选择
（1）粗基准的选择：由于本传动轴全部表面均需加工，而轴的中心线作为精基准，应该选择该传动轴的一端面作为主要的定位粗基准。
（2）精基准的选择：本零件是传动轴，孔是其设计基准亦是其装配基准和测量基准，为避免由于基准不重合而造成的误差且考虑到要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，应该选择传动轴的中心线以及粗加工后的端面为主要的
定位精基准。
制定工艺路线
根据零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下。可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具，并且尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应该考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查〈机械制造工艺设计简明手册〉第20页表1.4-7,1.4-8,1.4-11,选择零件的加工方法，工艺路线方案，确定切削用量以及时间定额如下：
加工条件：加工材料采用45钢，经调质处理后的锻件
工序= 1 \* ROMAN I 铣轴的两端面，打中心孔
机床：采用组合车床加专用夹具
刀具：YG6硬质合金端铣刀
粗铣M16，M24的两端面，，以M16小端面作为粗基准
工序= 2 \* ROMAN II 粗车外圆大小端各外径
机床：CA6140卧式车床，转速n=400r/min
刀具：查〈〈简明手册〉〉选用YT6硬质合金外圆车刀，主偏角为90，后刀面最大磨损限度1.0~1.4,刀具寿命60min.
切削速度 vc=πdn/1000=3.14x47x400/1000=59.032m/min
进给量：f=0.05mm/r
进给速度：vf=fn=0.05x400=20mm/min
加工工时：tm=L/ vf
= 1 \* GB3 ①小端加工 （以小端端面为基准）
毛坯φ33 段
加工φ30 （小端）从φ33切削至φ30，背吃刀量ap=1.5mm切削长度L=148mm
加工工时tm=L/ vf=7.4min
毛坯φ29 段
加工φ25 从φ29切削至φ26.7，背吃刀量ap=1.15mm;
切削长度L= 50mm;
加工工时tm=L/ vf=2.5min
加工φ20 从φ26.7切削至φ21.4，背吃刀量ap=2.65mm 切削长度L=37mm
加工工时tm=L/ vf=1.35min
加工φ16从φ21.4切削至φ16，背吃刀量ap=2.7mm
切削长度L=22mm
加工工时tm=L/ vf=1.1min
= 2 \* GB3 ②大端加工（以大端端面为基准）
毛坯φ50段
加工φ47从φ50切削至φ47，背吃刀量ap=1.5mm
切削长度L=103mm
加工工时tm=L/ vf=5.15min
加工φ40从φ47切削至φ41.8，背吃刀量ap=2.6mm切削长度L=98mm
加工工时tm=L/ vf=4.9min
加工φ35从φ41.8切削至φ35，背吃刀量ap=3.4mm
切削长度L=82mm
加工工时tm=L/ vf=4.1min
毛坯φ34段
加工φ30从φ34切削至φ31.6，背吃刀量ap=1.2mm
切削长度L=105mm
加工工时tm=L/ vf=5.25min
加工φ24从φ31.6切削至φ24，背吃刀量ap=3.8mm
切削长度L=35mm
加工工时tm=L/ vf=1.75min
第二道工序所需工时Tm2=33.5min
工序= 3 \* ROMAN III钻孔
机床：Z4006台式钻床主轴转速1450~5800r/min
钻头：根据〈〈切削手册〉〉表2.1,2.5选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时钻头采用双锥后磨横刀，后角12，钻头直径4mm
= 1 \* GB3 ① 切削用量
确定进给量：f=0.08~0.1mm/r修正系数为0.75 修正后的进给量 f=(0.08~0.1)x0.75=0.06~0.075 mm/r
按照强度小于800Mpa 从〈〈切削手册〉〉查得f=0.08~0.1mm/r选f=0.07 mm/r取n=2000r/min
= 2 \* GB3 ② 计算加工工时得tm=L/ nf=0.8928min
= 3 \* GB3 ③确定钻头磨损标准及寿命
刀具后刀面最大磨损限度，查〈〈简明手册〉〉为0.6mm,寿命为45min,
= 4 \* GB3 ④扩孔至M10
取ns=1000r/min, 进给量 f=0.5~0.6mm/r取f=0.5mm/r
计算工时得：tm=L/ nf=0.032min
第三道工序所需工时Tm3=0.9248min
工序= 4 \* ROMAN IV半精车，倒角
加工φ25 从φ26.7切削至φ25.8，背吃刀量ap=0.45mm切削长度L=13mm
加工工时tm=L/ vf=0.05min
加工φ20 从φ21.4切削至φ20.5，背吃刀量ap=0.45mm切削长度L=15mm
加工工时tm=L/ vf=0.75min
加工φ40 从φ41.8切削至φ40.8，背吃刀量ap=0.5mm切削长度L=16mm
加工工时tm=L/ vf=0.8min
加工φ30(大端) 从φ31.6切削至φ30.7，背吃刀ap=0.45mm
切削长度L=70mm
加工工时tm=L/ vf=3.5min
车倒角车刀 选用kr=45的直头通切车刀车45倒角
第四道工序所需工时Tm4=5.7min
工序= 5 \* ROMAN V精车，切退刀槽
加工φ25从φ25.8切削至φ25.3，背吃刀量ap=0.25mm切削长度L=13mm
加工工时tm=L/ vf=0.65min
加工φ20 从φ20.5切削至φ20，背吃刀量ap=0.25mm切削长度L=15mm
加工工时tm=L/ vf=0.75min
加工φ40 从φ40.8切削至φ40.3，背吃刀量ap=0.25mm切削长度L=16mm
加工工时tm=L/ vf=0.8min
加工φ30 从φ30.7切削至φ30，背吃刀量ap=0.35mm切削长度L=70mm
加工工时tm=L/ vf=3.5min
切退刀槽 取a=1.5和a=2的切槽刀
进给量f为手动,查<<切削手册>>得v=0.17m/s
n=0.5
第五道工序所需工时Tm5=5.7min
工序= 6 \* ROMAN VI 调质
淬火加回火叫调质处理，淬火时将工件加热到临界温度以上，然后通过介质迅速冷却，回火时根据工件要求的硬度不同将工件加热到临界温度以下某个温度进行回火。调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。可用调质＋表面淬火提高零件表面硬度。渗碳处理一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件，其耐磨性比调质＋表面淬火高。经热处理后，表面可以获得很高的硬度，芯部硬度低，耐冲击。所以调质处理是不可或缺的一道重要工序。
工序= 7 \* ROMAN VII车螺纹
机床：CA6140
螺距P=1 mmf=P=1 mm
L1=2~3pL2=2~5p =2~5mm
计算工时 车M16 得tm1=(L+L1+L2)/ nf=0.0675min
车M24 得tm2=(L+L1+L2)/ nf=0.095min
第七道工序所需工时Tm7=0.1625min
工序= 8 \* ROMAN VIII攻螺纹
机床:Z525立式钻床
攻螺纹M10
刀具:丝锥M10螺距P=1 mm f=P=1 mm
切削用量选为v=0.1m/s=6m/min n=272r/min
计算工时得tm=L/ nf=0.06 min
第八道工序所需工时Tm8=0.06min
工序= 9 \* ROMAN IX铣键槽
机床:立式铣床X53T转速n=18r/min
纵向进给量为f1=10 mm/min横向进给量为f2=10 mm/min
= 1 \* GB3 ①h=4mm,L=6mm
计算工时得tm纵= h/f1n=0.022min
tm横= L/f2n=0.033min
tm1=0.055min
= 2 \* GB3 ② h=4mm,L=42mm
计算工时得tm纵= h/f1n=0.022 min
tm横= L/f2n=0.233 min
tm2=0.255min
第九道工序所需工时Tm9=0.31min
工序= 10 \* ROMAN X去毛刺
毛刺是冲裁后冲件断面边缘锋利的凸起。经过去毛刺处理后会使零件表面的精度大大提高。所以去毛刺是不可或缺的一道重要工序.
工序= 11 \* ROMAN XI磨削
机床:万能外圆磨床M131W 工作台移动速度v=100mm/min
加工φ25 从φ25.3切削至φ25，背吃刀量ap=0.15mm
切削长度L=13mm
加工工时tm=L/ v f=0.13min
加工φ40 从φ40.3切削至φ40，背吃刀量ap=0.15mm
切削长度L=16mm
加工工时tm=L/ vf=0.16min
第十一道工序所需工时Tm11=0.29min
综上所述,本设计所需总基本工时
Tm总=46.6473min
工序= 12 \* ROMAN XII 终检
五 参考文献
艾兴,肖诗纲主编,切削用量简明手3版 机械工业出版社,1997.8
李益民主编,机械制造工艺简明手册 机械工业出版社,1993.4
黄健求主编,机械制造技术基础 机械工业出版社,2005.11
六 心得体会
我们做的是传动轴的课程设计， 经过几个星期的分析与设计，终于完成了。过程曲折可谓一语难尽，在此期间我也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。
这个过程让我认识到综合知识的重要性，不仅仅是《机械制造技术基础》一门课程的前后综合，其中还用到《互换性与技术测量》，《工程材料》等几门课程的知识。同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。
?对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！?
快乐至上，享受过程，而不是结果！认真对待每一个课设，珍惜每一分一秒，学到最多的知识和方法，锻炼自己的能力，这个是我们在课程设计上学到的最重要的东西，也是以后都将受益匪浅的！?
目录
一 概述
1 零件的作用 ……………… 1
2零件的工艺分析 ……………… 1
3零件表面加工方法的选择………………1
二 加工方案的选择
1 方案一 ……………… 2
2 方案二 ……………… 3
三 确定毛坯
1确定毛坯种类………………5
2确定锻件加工余量及形状………………5
3绘制锻件毛坯图………………6
四工艺规程设计
1定位基准的选择 ………………7
2制定工艺路线 ………………7
五参考文献………………14
六心得体会………………15
传动轴的设计.doc
