中間軸齒輪機械加工工藝設(shè)計

1、 東華理工大學(xué)長江學(xué)院課程設(shè)計報告課程設(shè)計題目：制造基礎(chǔ)綜合實踐 學(xué)生姓名：陳劍班 級：1230102專 業(yè)：機械工程及自動化指導(dǎo)教師：鮑廷義 2015年1月13日 二級減速器中間軸齒輪機械加工工藝目 錄第一章 零件的工藝特點及基本工藝過程§ 1.1工藝特點§ 1.2基本工藝過程第二章 零件圖樣分析§ 2.1零件的結(jié)構(gòu)及組成§ 2.2零件的功用§ 2.3零件材料的分析§ 2.4零件的結(jié)構(gòu)分析 § 2.5零件的工藝分析§ 2.6技術(shù)要求§ 2.7加工工藝性第三章 毛坯的確定§ 3.1 毛坯的選擇&

2、#167; 3.2 毛坯圖的設(shè)計第四章 基準(zhǔn)的選擇§ 4.1 基準(zhǔn)的分類§ 4.2定位基準(zhǔn)的選擇第五章 加工工藝設(shè)計§ 5.1 加工階段的劃分§ 5.2 各加工階段的主要任務(wù)§ 5.3 加工順序的安排§ 5.4工藝設(shè)備的選擇 § 5.5加工工藝設(shè)計§ 5.6工藝路線的分析與比較課程設(shè)計評分表第一章 零件的工藝特點及基本工藝過程§ 1.1工藝特點軸齒輪類零件的工藝特點首先是它的形面特征多及形狀復(fù)雜，加工難，基于零件的特征可以把它分為主特征：圓柱表面、齒輪加工等；輔助特征：鍵槽、軸肩、軸環(huán)等。另外，中間軸齒輪

3、加工所使用的機床多，材料及熱處理要求高、材料種類也較多。工藝特征：如尺寸精度、形位公差、表面質(zhì)量也要求較高。在機械加工中，零件加工方法多，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)備狀況和技術(shù)條件，零件的形狀和輪廓尺寸等，從而針對加工的精度和技術(shù)要求，選擇不同加工方法。§ 1.2基本工藝過程中間軸齒輪機械加工工藝過程，主要從以下幾個方面分析1、毛坯下料-鋸床 2、粗車-車床 3、調(diào)質(zhì)處理（提高齒輪軸的韌性和軸的剛度）-箱式爐 4、精車-車床 5、銑鍵槽-銑床6、滾齒-滾齒機7、齒面淬火-高頻淬火機床8、磨齒-外圓磨床9、外圓軸承位置磨削-磨床10、檢驗成品第二章 零件圖樣分析 § 2.1零件的結(jié)構(gòu)及

4、組成 該零件是由軸承，齒輪、軸肩 、鍵槽軸和軸環(huán)等組成。§ 2.2零件的功用本零件為各類減速器的中間軸齒輪及功用為支承轉(zhuǎn)動零件和承受扭矩或彎矩并與之軸上零件一起回轉(zhuǎn)，是傳遞動力和改變力的傳遞運動方向。§ 2.3零件材料的分析軸齒輪零件的選材一般為 45 號鋼, 牌號是 45, 45 為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,含 C0.420.50%、Mn0.500.80%、Si0.170.37% 45 鋼材料有如下特點： （1）由于該零件結(jié)構(gòu)特點和承受載荷的分析，故選擇45號鋼，它的硬度為HB200，抗拉強度 b 為640MPa，容易切削；淬火鋼的硬度達HRC5565，抗拉強度 b 達210026

5、00MPa，它的切削加工性就很好。 （2）由于該零件最常用中碳調(diào)質(zhì)鋼，綜合力學(xué)性能良好，淬透性低，宜采用調(diào)質(zhì)處理。（3）由于該零件主要用于制造強度較高的運動件，如拖拉機減速箱、發(fā)動機、重型載貨汽車以及各類減速器等。§ 2.4零件的結(jié)構(gòu)分析 從零件圖上看，本零件為回轉(zhuǎn)體零件，結(jié)構(gòu)比較簡單，兩端是由直徑為24的軸承，左端軸承長為31，右端軸承為12.8，齒輪的厚度為3.77，全齒高為5.4，齒面5.6，軸環(huán)所在的圓柱直徑為44，長度為7.2，鍵槽為40X11.2，深度為4，所在的圓柱直徑為40長為46，其主要加工的面有24、40的外圓柱面及齒面和一個鍵槽，由于傳動與裝配的要求較高，對于2

6、4、40圓柱面有較高的同軸度要求，對于24、36、40、44圓柱面及64齒面均有徑向圓跳動要求，對于64的兩端面及36左端面40右端面有端面跳動要求。§ 2.5零件的工藝分析此軸是軸類零件中常見的，是動力機械中的主要零件之一，他的主要功能是傳遞運動和動力。在動力傳輸過程中，會產(chǎn)生較大的既受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩工作是產(chǎn)生的應(yīng)力多為變應(yīng)力，所以失效多為疲勞損壞，因此軸的材料應(yīng)具有足夠的疲勞強度、較小的應(yīng)力集中敏感性和良好的加工性能。該零件材料為45 鋼，調(diào)質(zhì)處理200HBS。45 號鋼是一般軸類零件常用的材料，經(jīng)過調(diào)質(zhì)可以得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合力學(xué)性能，重要表面經(jīng)

7、過局部淬火后再回火，表面硬度可以達到HRC4552。該齒輪軸由圓柱、階梯軸、內(nèi)孔、退刀槽、倒角、齒輪的傳遞動力的組成其中多個直徑尺寸有較嚴的尺寸精度和表面粗糙度等要求（IT7 IT8），還有一處同軸度要求和一處全跳動度要求。尺寸標(biāo)注完整，輪廓描述清楚。§ 2.6技術(shù)要求（1）.軸的內(nèi)圓與外圓的圓跳度不大于0.03。（2）.毛坯要經(jīng)過調(diào)至熱處理，提高力學(xué)性能。（3）.齒部表面要進行淬火處理，硬度為HRC45-48。（4）.軸承位置根據(jù)設(shè)計要求需熱處理，經(jīng)外圓磨床加工。（5）.調(diào)質(zhì)241-286HBS（6）.未標(biāo)注的圓角為R2.倒角為C2§ 2.7加工工藝性此零件的技術(shù)要求不高

8、，用車床、銑床、滾齒機就可以加工出。精度要求一般是7級或8級，而且表面粗糙度的要求也不是很高，零件較好加工中間軸齒輪機械加工工藝第三章 毛坯的確定§ 3.1 毛坯的選擇毛坯的種類有主要有：型材、鑄件、鍛件和半成品四種。表3-1：毛坯的加工工藝工序名稱工序間余量/mm經(jīng)濟精度/m表面粗糙度/m工序基本尺寸/mm標(biāo)注工序尺寸公差/mm毛坯67070粗車4h12Ra1432066半精車1.7h10Ra2.51064.3精車0.3h8Ra0.62.564由以上工序加工余量分析，毛坯的尺寸選在70×186即可。§ 3.2 毛坯圖的設(shè)計圖3.2.1毛坯（鍛件）圖是根據(jù)產(chǎn)品零件

9、設(shè)計的，經(jīng)查機械加工工藝手冊 、機械零件工藝手冊，再考慮到其所要加工的次數(shù)，知磨削余量，精車-粗車各余量,粗車余量可選用1mm，精車余量可選用0.5mm。傳動軸磨削余量可取0.25mm。所以應(yīng)選擇的毛坯尺寸為186×70mm。第四章 基準(zhǔn)的選擇§ 4.1 基準(zhǔn)的分類零件是由若干表面組成的，各表面之間都有一定的尺寸和相互位置要求，然而基準(zhǔn)又分為：1. 設(shè)計基準(zhǔn)2. 工藝基準(zhǔn)§ 4.2定位基準(zhǔn)的選擇定位精準(zhǔn)包括粗精準(zhǔn)和精基準(zhǔn)，選擇工件的定位基準(zhǔn)，實際上是確定工件的定位基面。在起始工序中，只能選擇未經(jīng)加工的毛坯表面作為定位基準(zhǔn)，這種基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)。用加工過的表面作為定位

10、基準(zhǔn)，則稱為精基準(zhǔn)。在選擇定位基準(zhǔn)時，是從保證精度要求出發(fā)的，因此分析定位基準(zhǔn)選擇的順序就應(yīng)為精基準(zhǔn)到粗基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)的選擇:粗基準(zhǔn)的選擇對工件主要考慮兩個方面的問題，一是影響工件上加工上表面與不加工表面的相互位置，二是不加工表面的尺寸、位置均應(yīng)符合圖樣要求。精基準(zhǔn)的選擇:選擇精基準(zhǔn)應(yīng)要保證加工精度，并使零件裝夾方便，準(zhǔn)確。在選用粗基準(zhǔn)的時候，根據(jù)以上原則，為了保證各柱面之間的位置精度，外圓柱面的車削磨削之前先加工出中心孔，為后繼工序提供可靠的定位基準(zhǔn)，和選擇齒輪軸的左端面作為粗基準(zhǔn)，因為他們是齒輪軸的設(shè)計基準(zhǔn)，這樣能夠使加工遵循基準(zhǔn)重合的原則，同時以加工中心線定位可以加工多處表面，便于在不同的

11、工序中都使用中心線定位，這也符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。又因為齒輪軸的主要加工表面是齒輪面和外圓表面，同軸度也要求較高，所以是以齒輪軸的左端作為基準(zhǔn)。該軸齒輪毛坯是熱軋圓鋼。在一開始粗加工的時候，是選用車床加工外圓、三爪自定心卡盤進行夾緊定位的，然后用雙頂尖裝置進行夾緊加工，粗車是選用圓鋼的外圓作為基準(zhǔn)的。在選用精基準(zhǔn)時，采用互為基準(zhǔn)進行兩端的外圓進行加工，在鉆孔時采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，加工孔時的工藝路線采用鉆擴鉸的加工路線，鏜油槽時采用齒輪端進行定位，在加工齒輪時可采用軸心和鍵槽定位。由于該傳動軸的幾個主要配合表面24、36圓柱面有較高的同軸度要求，對于64的兩端面及36左端面40右端面有端面跳動要求，軸

12、肩面對基準(zhǔn)軸線A-B均有徑向圓跳動和端面圓跳動的要求，它又是實心軸，所以應(yīng)選擇兩端中心孔為基準(zhǔn)，采用雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術(shù)要求。 第五章 加工工藝設(shè)計§ 5.1 加工階段的劃分工件的加工質(zhì)量要求較高時，都應(yīng)劃分加工階段，一般可分為粗加工、半精加工和精加工三個階段。如果加工精度和表面質(zhì)量要求特別高，則還可增設(shè)光整加工和超精密加工階段。§ 5.2 各加工階段的主要任務(wù)（1）粗加工階段的任務(wù)是切除毛坯大部分余量，使毛坯接近成品的形狀和尺寸。（2）半精加工階段的任務(wù)是留下精加工余量后使主要表面達到一定的精度，為精加工做好準(zhǔn)備并完成一些次要表面的加工。（3）精加工

13、階段的任務(wù)是保證各主要表面達到規(guī)定的精度和表面粗糙度。（4）軸承位置根據(jù)設(shè)計要求需熱處理，經(jīng)外圓磨床加工。§ 5.3 加工順序的安排切削加工的安排原則：A.基準(zhǔn)先行B.先粗后精 C.先主后次 D.先面后孔熱處理工序的安排： A.預(yù)備熱處理的目的的改善工件的加工性能，消除殘余內(nèi)應(yīng)力，改善金相組織，為最終熱處理做好準(zhǔn)備，如正火、退火和調(diào)質(zhì)等。預(yù)備熱處理一般安排在粗加工前，但調(diào)質(zhì)常安排在粗加工后進行。B.消除殘余應(yīng)力處理的目的是消除毛坯制造和切削加工過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，如時效和退火。C.最終熱處理的目的是提高零件的力學(xué)性能（如強度、硬度、耐磨性等），如調(diào)質(zhì)、淬火、回火以及各種表面處理，一

14、般安排在精加工前。本零件的主要功用是傳遞動力，其工作時需承受較大的沖擊載荷，要求有較高的強度和韌性，故需要進行滲碳淬火回火熱處理。輔助工序的安排：輔助工序包括檢驗、去毛刺、清洗、防銹等檢驗。除了工序中自檢外，還需在下列場合單獨安排檢驗工序：a.重要工序前后；b.送往外車間加工之前；c.全部加工工序完成、去毛刺之后。有些特殊去毛刺常安排在下列場合進行：a.淬火工序之前；b.全部加工工序結(jié)束之后。此零件為配合件，配合部位的精度要求比較高，為了達到圖紙的精度要求，應(yīng)該安排磨削工序，來達到精度要求和提高表面性能。§ 5.4工藝設(shè)備的選擇 機床的選擇零件的加工精度和生產(chǎn)效率在很大程度上是由機床

15、的使用性能決定的，在設(shè)計工藝規(guī)程時，主要是選機床種類及型號，選項擇時間參照相關(guān)手冊，產(chǎn)品樣品，遵循以下原則： (1) 機床的加工尺寸范圍應(yīng)與零件的外輪廓尺寸相適應(yīng)； (2) 機床的精度應(yīng)與工件的精度要求相適應(yīng)； (3) 機床生產(chǎn)類型應(yīng)與零件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)。 (4)選擇刀具應(yīng)結(jié)合現(xiàn)在有的實際情況。當(dāng)在車間沒有相適應(yīng)的機床設(shè)備時，就需要對已有的機床進行設(shè)備的改裝，使其成為專用機床。在此，應(yīng)根據(jù)具體要加工的零件的要求提出設(shè)計任務(wù)書，包括：一些必要參數(shù)、精度要求，產(chǎn)品要求，產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟效益等。 零件齒輪軸需經(jīng)過車、鉆、鉸、滾齒等工序加工完成。根據(jù)我們學(xué)校現(xiàn)有的設(shè)備具體安排如下: a.粗車兩端面，各

16、部分外圓面選用CA6140 普通車床 b.半精車、精車外圓輪廓，鉆、鏜、選用CK7150A 數(shù)控車床 c.齒輪加工選用滾齒機； CK7150A 數(shù)控車床 FANUC OI-TB 數(shù)控系統(tǒng) 最大回轉(zhuǎn)直徑500mm 主軸轉(zhuǎn)速302000r/min(無級調(diào)速) X、Z 行程260×1100mm 刀盤裝刀數(shù)8 把 主軸電動機功率7.5KW 滾齒機YW3150 參數(shù)：表5.4.1最大工件直徑X 最大模數(shù)（mm）滾刀至工作臺最小中心距（mm）工作臺尺寸（mm）主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)范圍（轉(zhuǎn) /min）800X1050690945-280電機外形尺寸長X 寬X 高（mm）工作精度主電機總電容臺數(shù)等級粗糙度R

17、a7.516.0373050X960X21505-6-72.5CA6140 普通車床 床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑:400MM 刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑:210MM 最大棒料直徑:47MM 最大工件長度:750、1000、1500、2000 四種 最大加工長度：650、900、1400、1900 主軸轉(zhuǎn)速范圍 正轉(zhuǎn) 101400 轉(zhuǎn)/分、24 級 反轉(zhuǎn) 14。51600 轉(zhuǎn)/分、12 級 進給量范圍 縱向 0.0286.33 毫米/轉(zhuǎn)，共64 級 橫向 0.0143.16 毫米/轉(zhuǎn)，共64 級 螺紋加工范圍 米制螺紋 P=1-192MM，44 種 英制螺紋 A=24 牙/IN，37 種 模數(shù)制螺紋 M

18、=0.2548MM，39 種 徑直制螺紋 DP=196 牙/IN，37 種 主電動機 7.5KW，1450 轉(zhuǎn)/分 機床外形尺寸（長×寬×高）對于最大工件長度 1500MM 的機床為 3168mm×1000mm×1267mm 刀具的選擇 由于刀具材料的切削性能直接影響著生產(chǎn)效率，工件的加工精度和表面質(zhì)量，所以正確選擇刀具材料是數(shù)控加工工藝的一個重要的部分.刀具應(yīng)該具有高剛度，足夠的強度和韌度，高耐磨性，良好的導(dǎo)熱性，良好的工藝性和經(jīng)濟性，抗粘接性，化學(xué)穩(wěn)定性等，刀具的選擇取決于各工序的加工方法及所用機床的性能。 (1) 良好的切削性能 (2) 精度高 (

19、3) 可靠新性高 (4) 用度高 (5) 斷屑及性能好 (6) 刀具的長度在滿足使用要求的前提下盡可能的短 (7) 同一把刀具多次表入機床主軸錐孔時刀刃的位置應(yīng)重復(fù)不變 綜上所述.該齒輪軸加工時應(yīng)選用硬質(zhì)合金材料刀具YT15，CA6140 普通車床 上選用90°外圓車刀、45°端面車刀，CK7150A 數(shù)控車床上選用72.5° 直頭外圓車刀、端面車刀、銑刀，滾齒機上選用袞齒刀等。量具的選擇 測量器具選擇是根據(jù)被測零件的數(shù)量、材質(zhì)特性、公差大小以及幾何形狀特點等。在確保測量精度的前提下,顧及測量工藝實施可能性和經(jīng)濟性來選擇量具和量儀。 測量器具的精度應(yīng)該與被測零件的

20、公差大小相適應(yīng)。 被測零件的公差等級高,公差值小,則選用的測量器具的精度要高一些,反之亦然。 具體結(jié)合輸出軸的的要求,應(yīng)用到以下量具: 測量長度方向尺寸用游標(biāo)卡尺,025 深度千分尺,2050，內(nèi)徑千分尺，通止規(guī)。（GB1214-85）卡尺：0125mm、0200mm。(0.1、0.05、0.02mm)三種。夾具的選擇 合理地選擇夾具,能夠保證加工精度,提高生產(chǎn)率,減輕工人的勞動強度. 應(yīng)考慮: A、是否可用機床備有的各種通用夾具和附件。 B、生產(chǎn)類型。 C、夾具應(yīng)盡量敞開。 D、自動換刀具和換工作臺時不能與夾具或工件發(fā)生干涉。 該輸出軸為中大批量生產(chǎn)對同軸度的要求很高，應(yīng)以專用夾具為主，該零

21、件為回轉(zhuǎn)零件選用雙頂尖裝置，即可滿足加工要求。§ 5.5加工工藝設(shè)計該零件是批量生產(chǎn)，可以采用機床配以專用夾具，工序以分散為主，某些工序可以適當(dāng)集中應(yīng)劃分加工階段，將粗加工和精加工分開；刀具和量具的選擇可以專用的與適用的相結(jié)合，根據(jù)以上分析，初步擬訂的工藝路線方案如下：1、毛坯鍛造并正火160-200HB，2、兩端同時銑端面鉆中心孔，3、粗車左端外圓，4、 粗車右端外圓，5、倒角，6、粗車檢驗，7、精車長頭，8、精車短頭9、銑鍵槽，10齒坯檢驗，11、滾齒，12、倒棱去毛刺，13、剃齒，14、熱前檢驗，15、熱處理，16、研磨中心孔，19、磨外圓端面，20、珩齒，21、成品檢驗，22

22、、清洗、封油、包裝、入庫。綜合考慮所要加工零件的尺寸及要加工表面所要達到的粗糙度，選擇如下機床：普通車床：CA6140外圓磨床：M1432A端面銑床：GL2-X336滾齒機：YM3608§ 5.6工藝路線的分析與比較方案一：工序一 粗車、半精車、精車A端面，鉆中心孔。工序二 粗車、半精車、精車毛坯外圓至70mm,長度為186。粗車、半精車、精車外圓至64mm，長度為65 mm。倒角C1。工序三 換頭夾緊、粗車、半精車、精車B端面，鉆中心孔。工序四 粗車、半精車、精車外圓44. 粗車、半精車、精車外圓40至36mm， 倒角C1.粗車、半精車、精車外圓至24mm，長度為12.8mm。倒角C1。工序五 檢驗。工序六 洗鍵槽。工序七 齒輪加工。工序九 磨削處理，A、B端面各磨削0.2至規(guī)定長度尺寸182mm。磨削兩端24至規(guī)定尺寸。方案二： 工序一 粗車、半精車、精車A端面，鉆中心孔。工序二 粗車、半精車毛