齒輪軸課程設計說明書(共20頁)

1、- 24 -機械制造(j xi zh zo)工藝學課程設計設計(shj)說明書設計“齒輪軸”零件的機械加工工藝規(guī)程起止日期： 2011 年 12 月 19 日 至 2011 年 12 月 25 日學生姓名班級學號成績指導教師(簽字)機械(jxi)工程學院（部）2011年 12月19日目錄(ml)零件(ln jin)的分析3階梯(jit)軸的外圓表面3外螺紋表面3錐面3普通平鍵鍵槽3齒輪表面4毛坯的確定4毛坯材料的選擇4毛坯機械加工余量的確定4毛坯的尺寸示意圖4工藝規(guī)程設計5工藝路線的制訂5定位基準(jzhn)的選擇5熱處理工序(gngx)的安排5加工(ji gng)方法的選擇5工藝路線的制訂6

2、機械加工余量、工序尺寸的確定7刀具選用、切削用量和工時定額的確定11設計小結15參考文獻16零件(ln jin)的分析該零件的零件圖如圖1所示，為一齒輪軸，主要用來傳遞(chund)運動和扭矩。假設(jish)該零件的生產(chǎn)類型為單件小批生產(chǎn)（500件）。該零件的加工表面主要由階梯軸的外圓表面，外螺紋表面，錐面，普通平鍵鍵槽和齒輪表面等幾部分組成。階梯軸的外圓表面階梯軸的外圓表面由兩個200.0065mm的外圓表面，一個24mm的外圓表面，一個21 mm的外圓表面和一個18 mm的外圓表面組成。外螺紋表面該齒輪軸的外螺紋為公稱直徑為12mm的粗牙普通螺紋，螺距為1.75mm，螺紋長度為10mm。

3、錐面該錐面的大端直徑(zhjng)為18 mm，錐度為1：10。錐面的軸向長度為28mm。且該錐面圍繞公共基準線A-B旋轉的圓跳動公差為0.012mm，公差等級為IT7級。普通(ptng)平鍵鍵槽與該齒輪軸配合的為普通平鍵A型，其尺寸為5mm22mm，工作(gngzu)表面的表面粗糙度為Ra3.2m。鍵槽在軸上的深度mm。齒輪表面該齒輪為標準圓柱直齒輪。其齒數(shù)z1=15，模數(shù)m=2，壓力角=20。分度圓直徑為30mm，齒頂圓直徑為mm。該齒輪軸除了由以上幾部分組成之外，還包括四個尺寸為C1和兩個尺寸為C2的倒角，兩個尺寸為2mm18mm和一個尺寸為2mm10mm的退刀槽組成。毛坯的確定毛坯材料

4、的選擇該齒輪軸零件的材料為45鋼，為軸類零件。根據(jù)設計要求，其硬度需達到220250HBS，經(jīng)查表可得，45號熱軋鋼的硬度小于等于241HBS（黑p109）。因為該齒輪軸的外圓直徑變化不大，加工簡單，且對其機械性能沒有很高的要求，且無須選用鍛件，選擇棒料即可。經(jīng)過調質處理（淬火溫度：820840，淬火介質：水；回火溫度：560600，冷卻介質：空氣），其硬度為220250HBS，符合設計要求（黑145）。故材料選擇45號熱軋鋼，然后進行調質處理。毛坯機械加工余量的確定由零件圖可知，零件的長度為154mm，零件的最大直徑為34mm，兩者之比，經(jīng)查表，可以確定毛坯的直徑為38mm。另外，因為毛坯是

5、由45號熱軋鋼切斷得到，經(jīng)查表，并計算，一個零件的毛坯長度。切斷后，可以得到長度為161mm，直徑為38mm的棒料。毛坯的尺寸示意圖工藝(gngy)規(guī)程設計工藝(gngy)路線的制訂定位基準(jzhn)的選擇該零件為軸類零件，主要加工表面為外圓表面。應先以棒材的外圓表面為粗基準，車削軸的兩個端面同時鉆中心孔，然后以中心孔為精基準車削棒材的外圓。軸向尺寸的基準則是以兩個端面以及軸肩為精基準，鍵槽的定位也是以右端面作為精基準。熱處理工序的安排為了消除材料的內(nèi)應力，在毛坯進行切削加工之前安排正火。為了改善材料的切削性能，獲得較好的機械綜合性能，在粗加工之后，半精加工之前安排調質處理。為了提高齒面硬度

6、，在齒輪粗加工之后，精加工之前安排齒面局部淬火。為了消除淬火過程中的應力和防銹，增加金屬表面美觀，在機加工完成后安排發(fā)藍。加工方法的選擇由于零件部分表面的加工精度要求比較高，故將零件的工藝過程劃分為粗加工階段，半精加工階段和精加工階段，這樣就可以使后續(xù)加工精度提高，并且合理的使用設備和安排人力資源，提高產(chǎn)品質量。粗加工階段應在臥式車床上對毛坯外圓表面進行粗車外圓，粗車圓錐(yunzhu)面。經(jīng)查相關技術手冊（白758黑320）得知，粗車圓錐面時有轉動小刀架車錐體，用靠模板車錐體，用偏移尾座車錐體和用寬刀刃車錐體。由于該零件為單件小批生產(chǎn)，圓錐長度較短，但錐面的位置公差和表面質量要求比較高，故采

7、用轉動小刀架粗車錐體的加工方法。半精車階段在精度(jn d)相對較高的臥式車床上對表面質量要求較高的表面進行半精車，其中表面粗糙度要求為Ra3.2m的兩個端面要半精車才能達到表面粗糙度要求，齒頂面和錐面也要進行半精加工。另外還應切退刀槽，以及倒角。半精加工后，需要加工齒輪。因為齒頂面的精度(jn d)等級為8級，齒面的表面粗糙度為Ra1.6m，故先精車齒頂面。這樣做既可以滿足齒頂表面的質量要求，還能避免精加工后再進行齒輪加工可能會破壞已經(jīng)加工好的外圓表面的情況。齒面加工采用滾齒加工，插齒加工、剃齒加工和磨齒加工都能達到要求。由于滾齒加工的應用較廣，效率較高，而插齒加工對加工雙聯(lián)齒輪或三聯(lián)齒輪及

8、內(nèi)齒輪更為合適，故選擇滾齒加工。為了達到要求的加工精度，需要先進行粗滾。由于齒面局部淬火安排在齒面粗加工之后，精加工時繼續(xù)采用滾齒加工會因為齒面過硬而無法加工，故精加工時應采用剃齒加工。鍵槽可以通過銑削，插削，刨削的方法加工，該錐面上的鍵槽通過選用合適的鍵槽銑刀進行加工比較方便。由于鍵槽工作表面的表面粗糙度要求達到Ra3.2m，故可分粗銑和半精銑兩步銑削。鍵槽加工完成后，應對上面半精車后的圓錐面，一個直徑為10的螺紋外圓和兩個直徑為20的外圓進行精加工。由于直徑為20的外圓表面粗糙度要求為Ra1.6m，精度等級為IT6級，故可以采用先精車后金剛石車或者先粗磨后精磨的方法。為了便于加工，降低對設

9、備和工人的要求，故采用先粗磨后精磨的方法。圓錐面要求的公差等級為7級，表面粗糙度為Ra1.6m，精加工時可以精車或者粗磨與半精磨，這里采用粗磨與半精磨的方法以便獲得較高的加工精度。而螺紋外圓的加工因為精度要求不高，只需粗磨即可。外螺紋的加工放在機加工的最后，目的是避免在加工別的表面時破壞已加工完成的螺紋表面。其尺寸為M12-6g，公稱直徑比較小，經(jīng)查表，可采用車削螺紋、套螺紋和滾壓螺紋的加工方法。因為該零件為單件小批生產(chǎn)(shngchn)，則采用車削螺紋的方式比較合適。工藝路線(lxin)的制訂序號工序名稱工序內(nèi)容定位基準設備1備料2熱處理正火3車兩端面粗車齒輪軸兩端面，并鉆中心孔毛坯外圓4粗

10、車粗車各處外圓和1：10圓錐面中心孔5熱處理調質處理6鉗工修研中心孔7半精車半精車各處外圓和圓錐面，切退刀槽和倒角中心孔8精車齒頂面精車34齒頂面中心孔9滾齒加工滾齒粗加工30齒輪表面10熱處理齒面局部淬火11剃齒加工剃齒精加工30齒輪表面12銑鍵槽銑522鍵槽13粗磨粗磨兩處20外圓，1：10圓錐面和M12-6g螺紋外圓14半精磨半精磨1：10圓錐面中心孔15精磨精磨兩處20外圓中心孔16車螺紋車M12-6g螺紋中心孔17鉗工去銳邊倒角，去毛刺18熱處理發(fā)藍19檢驗按照零件圖樣要求檢驗20入庫涂上防銹油機械加工余量、工序(gngx)尺寸的確定沿軸線方向(fngxing)兩端面的長度加工余量工

11、序名稱工序間余量/mm工序工序基本尺寸/mm標注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度/m粗車3.5IT12Ra6.3154154粗車3.5IT12Ra6.3154+3.5=157.5161毛坯157.5+3.5=161161直徑(zhjng)為34mm的齒頂面加工余量工序名稱工序間余量/mm工序工序基本尺寸/mm標注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度/m精車0.5h8Ra1.634半精車1.3h10Ra3.234+0.5=34.5粗車2.2h12Ra6.334.5+1.3=35.8毛坯35.8+2.2=38直徑(zhjng)為24mm的外圓表面加工余量工序名稱工序間余量/mm工序

12、工序基本尺寸/mm標注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度/m半精車1.3h10Ra3.224粗車10.5h12Ra6.324+1.3=25.325.3+10.5=35.8齒輪(chln)左側直徑為20mm的外圓表面加工余量工序名稱工序間余量/mm工序工序基本尺寸/mm標注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度/m精磨0.03js6Ra0.820粗磨0.35js8Ra1.620+0.03=20.03半精車1.3js10Ra3.220.03+0.35=20.38粗車3.62js12Ra6.320.38+1.3=21.6821.68+3.62=25.3直徑(zhjng)為21mm的外圓表

13、面加工余量工序名稱工序間余量/mm工序工序基本尺寸/mm標注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度/m半精車1.3h10Ra3.221粗車13.5h12Ra6.322.322.3+13.5=35.8齒輪右側(yu c)直徑為20mm的外圓表面加工余量工序名稱工序間余量/mm工序工序基本尺寸/mm標注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度/m精磨0.03js6Ra0.820粗磨0.35js8Ra1.620+0.03=20.03半精車1.3js10Ra3.220.03+0.35=20.38粗車0.62js12Ra6.320.38+1.3=21.6821.68+0.62=22.3直徑(zhj

14、ng)為18mm的外圓表面加工余量工序名稱工序間余量/mm工序工序基本尺寸/mm標注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度/m半精車1.3h10Ra3.218粗車2.38h12Ra6.318+1.3=19.319.3+2.38=21.68分度圓為30mm的齒面加工余量工序名稱工序間余量/mm工序工序基本尺寸/mm標注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度/m剃齒0.067Ra0.830粗滾3.948Ra3.230+0.06=30.0630.06+3.94=34錐度(zhud)為1：10的錐面加工余量工序名稱工序間余量/mm工序工序基本尺寸/mm（錐面小端直徑）標注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟

15、精度/mm表面粗糙度/m半精磨0.025h7Ra0.815.2粗磨0.30h8Ra1.615.2+0.025=15.225半精車1.2h10Ra3.215.225+0.30=15.525粗車2.575h12Ra6.315.525+1.2=16.72516.725+2.575=19.3尺寸(ch cun)為5mm22mm的鍵槽加工余量（黑414，藍307）工序名稱工序間余量/mm工序工序基本尺寸/mm標注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度/m半精銑0.5IT10Ra3.214.5粗銑3IT12Ra6.314.5+0.5=1515+3=18公稱尺寸(ch cun)為M12-6g的螺紋加工余

16、量工序名稱工序間余量/mm工序工序基本尺寸/mm標注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度/m車螺紋IT6Ra1.6粗磨0.3h8Ra1.611.78半精車1.2h10Ra3.211.78+0.3=12.08粗車6.02h12Ra6.312.08+1.2=13.2813.28+6.02=19.3刀具選用、切削用量和工時(gngsh)定額的確定車削兩端(lin dun)面，鉆中心孔的切削用量的確定該加工過程為粗車，加工表面為兩端面，且精度等級和表面質量要求均不高，因此(ync)選用YT15硬質合金車刀。刀具的主偏角，副偏角，前角，后角，刃傾角。經(jīng)查，其切削用量為：切削速度：進給量：背吃刀量：

17、雙邊余量，故第1次背吃刀量為，第2次背吃刀量為。粗車外圓和圓錐面的切削用量的確定該加工過程仍為粗車，加工表面分別為外圓和圓錐面，且精度等級和表面質量要求(yoqi)均不高，因此選用YT15硬質合金車刀。刀具的主偏角，副偏角，前角，后角，刃傾角。經(jīng)查，其切削用量為：切削速度：進給量：背吃刀量：第1次背吃刀量為，第2次背吃刀量為，第3次背吃刀量為，第4次背吃刀量為，第5次背吃刀量為，第6次背吃刀量為，第7次背吃刀量為，第8次背吃刀量為，第9次背吃刀量為，第10次（粗車圓錐(yunzhu)面）背吃刀量為。半精車外圓和圓錐(yunzhu)面的切削用量的確定該加工過程為半精車，加工表面為外圓和圓錐面，精

18、度等級和表面質量要求相比粗加工稍高，但仍選用YT15硬質合金車刀。刀具的主偏角，副偏角，前角，后角，刃傾角。經(jīng)查，其切削用量為：切削速度：進給量：背吃刀量：半精車外圓的背吃刀量為，半精車螺紋外圓的背吃刀量為，半精車圓錐面的背吃刀量為。 精車齒頂面的切削用量的確定該加工過程為精車，加工表面為外圓，精度等級和表面質量要求比較高，因此選用YT30硬質合金車刀。刀具的主偏角，副偏角，前角，后角，刃傾角。經(jīng)查，其切削用量為：切削速度：進給量：背吃刀量：滾齒加工的切削用量的確定該加工過程屬于粗加工階段，加工表面為齒面，精度等級和表面質量要求也比較高，之后還要進行剃齒加工，因此選用剃前齒輪滾刀。滾齒刀的模數(shù)

19、m=2，長度L=50mm，=63mm，D=27mm，=5mm，齒數(shù)z=12，滾刀精度為A級。經(jīng)查，其切削用量為：切削速度：進給量：背吃刀量：剃齒加工(ji gng)的切削用量的確定該加工過程屬于精加工階段，加工表面為齒面，精度等級和表面質量要求很高，加上之前已完成了滾齒加工，因此(ync)選用盤形剃齒刀。剃齒刀的公稱分度圓直徑d=180mm，模數(shù)m=2，寬度B=20mm，D=63.5mm，d1=120mm，齒數(shù)z=83，剃齒刀精度(jn d)為B級。經(jīng)查，其切削用量為：切削速度：進給量：縱向進給量，徑向進給量背吃刀量：鍵槽銑削的切削用量的確定該加工過程包括粗加工階段和半精加工階段，加工表面為鍵

20、槽，表面質量要求一般，可以選用削平柄鍵槽銑刀，2斜削平直柄鍵槽銑刀和螺紋柄鍵槽銑刀幾種，這里選用高速鋼螺紋柄鍵槽銑刀。鍵槽銑刀的基本尺寸，。經(jīng)查，其切削用量為：銑削速度：進給量：縱向進給量，徑向進給量背吃刀量：粗銑時背吃刀量為，半精銑時背吃刀量為。粗磨外圓，圓錐面和螺紋外圓的切削用量的確定該加工過程屬于精加工階段，加工表面為外圓和圓錐面，精度等級和表面質量要求比較高，采用縱向磨削法。因此選用型號為MQ1320的外圓磨床，型號為P 50613 A 46 P 5 V 35的平形砂輪。經(jīng)查，其切削用量為：砂輪圓周速度：切削速度：進給量：縱進給量，橫進給量磨削(m xio)深度：粗磨外圓的磨削深度為，

21、粗磨圓錐面和螺紋外圓的磨削(m xio)深度為。半精磨圓錐(yunzhu)面的切削用量的確定該加工過程屬于精加工階段，加工表面為圓錐面，精度等級和表面質量要求更高，采用縱向磨削法。因此選用型號為MQ1320的外圓磨床，型號為P 50613 A 60 M 4 V 35的平形砂輪。經(jīng)查，其切削用量為：砂輪圓周速度：切削速度：進給量：縱進給量，橫進給量。磨削深度：。精磨外圓的切削用量的確定該加工過程屬于精加工階段，加工表面為外圓，精度等級和表面質量要求最高，采用縱向磨削法。因此選用型號為MQ1320的外圓磨床，型號為P 50613 A 60 K 3 V 35的平形砂輪。經(jīng)查，其切削用量為：砂輪圓周速

22、度：切削速度：進給量：縱進給量，橫進給量。磨削深度：螺紋車削的切削用量的確定該加工過程的加工表面為粗牙普通螺紋面，精度等級和表面質量要求一般，這里選用高速鋼外三角形螺紋車刀高速車削三角形螺紋。螺紋的螺距為1.75mm，需要進行三次粗車和一次精車。粗車時車刀的前角，后角，刀尖角。精車時車刀的前角，后角，刀尖角。經(jīng)查，其切削用量為：切削速度：粗車螺紋時切削速度為，精車螺紋時切削速度為。進給量：背吃刀量：總背吃刀量，第一次背吃刀量為，第二次背吃刀量為，第三次背吃刀量為，第四次背吃刀量為。設計(shj)小結 為期一周的課程設計結束了，在這次的課程設計中我們不僅檢驗了所學習的知識，也培養(yǎng)了如何去把握一件

23、事情，如何去做好一件事情，又如何完成一件事情的良好習慣。學會了冷靜分析問題，學會了理解，學會了細心，也培養(yǎng)了嚴謹(ynjn)的工作態(tài)度。通過這次(zh c)的機械制造工藝學課程設計,我有一些感觸收獲。首先,對機械制造工藝學這門課程有了更深入的了解。平時只停留在一個初等的感性認識水平,沒有真正的理解透所學的具體原理的應用問題,但在自己做設計過程中發(fā)現(xiàn)很多問題都不懂，老在問為什么,甚至覺得自己一無是處。靜下心來之后，細細地想，仔細分析問題的關鍵所在，如何解決,通過這樣的想法,使自己對自己所學的理論有了深入的理解。在設計過程中,如何才能把所學的理論運用到實際中,這才是我們學以致用的真正宗旨,這也是當我們從這個專業(yè)畢業(yè)后所必需具有的能力,這也更是從學到實踐的過程,才能為自己在以后的工作中游刃有余,才能為機械工業(yè)的發(fā)展貢獻出自