齿轮轴的加工工艺设计.docx
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齿轮轴的加工工艺设计
西南科技大学
机械制造与自动化专业
毕业设计（论文）
齿轮轴的加工工艺设计
学院:
四川航天职业技术学院
系部:
飞行器制造系
班级:
G11飞行器制造工艺套读班
学生姓名:
准考证号:
指导教师（签名）:
成绩:
摘 要
毕业设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是由我们大学三年学习课程的综合分析而做出的设计,也是一次理论联系实际的训练,是我们用实际与理论的结合，因此,它是我们在社会上实习所做出的一份对大学三年的答卷。
这次设计的是齿轮轴，有零件图、毛坯图、装配图、夹具装配图各一张，机械加工零件工艺卡一张，设计说明书一份。
首先我们要熟悉零件，题目所给的零件是齿轮轴。
首先必须要了解齿轮轴的作用，接下来根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。
然后我们再根据定位基准先确定精基准，后确定粗基准，最后拟定主动齿轮的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图，夹具体零件图。
这就是我设计的基本过程。
齿轮轴是机械传动中的最主要部件，一般是电机通过带传动在大小齿轮间传递力矩以及调整好转速最后达到所需要的转速。
各齿轮间相互齿合相互传递力矩，齿轮与筒体把合，齿轮的精度决定传递的准确性，而齿轮的热处理工艺—加工工艺决定了齿轮的使用的寿命和承载的最大力矩。
齿轮传动很早以前就出现了，随着科学技术的进步，出现了一系列的齿轮传动形式，并形成了相应的齿轮啮合理论、设计、加工方法，这些工作都丰富和发展了齿轮传动理论体系。
齿轮是机械行业量大面广的基础件，广泛应用于机床，汽车，摩托车，农机，建筑机械，工程机械，航空，兵器，工具等领域，而且对加工精度，效率和柔性提出的要求越来越高。
目前在国内绝大部分仍采用普通机床加工齿轮，精度很难提高。
近几年，我国齿轮加工技术在发展的过程中取得了一定的进，但是总体还远远落后与西方发达国家，很多东西都在格里森齿轮等基础上发展过来的。
随着科学技术的发展，齿轮加工技术必定会朝着数控化、智能化、高速化、集成化、环保化的方向发展。
Abstract
Afterthemachinemanufacturetechnologycurriculumprojectwaswestudiesuniversity'scompletebasiccourse,thetechnicalbasiccourseaswellasthemajorityofprofessionalcourses,carriedon.Thisiswebeforecarryingonthegraduationprojecttostudiesvariouscurriculaathoroughcomprehensivetotalreview,isalsoaapplytheorytorealitytraining,therefore,itholdstheimportantstatusinwefouryearuniversitylife.
.Whatthisdesignisadrivinggear,hasthedetaildrawing,thesemifinishedmaterialschart,assemblydrawingeach,themachine-finishingtechnologicalprocesscardandwithdesignsthejigtocorrespondthatworkingprocedureoperationcardeach.Firstwemustbefamiliarwiththecomponents,thecomponentswhichthetopicgivesarethedrivinggear.Understandsdrivinggear'sfunction,thenonbasiscomponentsnatureanddetaildrawingvariousendsurfaces'roughnessdeterminationsemifinishedmaterialssizeandmachiningallowance.Thenwedeterminethefinedatumfirstagainaccordingtothelocalizationdatum,latterdeterminesthethickdatum,finallydrawsupdrivinggear'scraftroadmap,worksoutthisworkpiececlampplan,drawsthejigassemblydrawing.
ThisistheunitprocesswhichIdesign.
摘 要II
AbstractIII
1．零件的分析1
零件的作用1
零件的工艺分析1
审核齿轮轴的工艺性1
确定生产类型1
2.确定毛坯并绘制毛坯简图2
确定毛坯种类2
确定毛坯的尺寸公差和加工余量2
公差等级2
锻件质量2
锻件的材质系数2
3.制定工艺路线3
定位基准的确定3
粗基准的选择：
3
精基准的选择：
4
表面加工方法的确定4
工序的集中与分散4
工序顺序的安排5
确定工艺路线5
4.夹具的设计6
问题的提出6
夹具的设计7
定位基准的选择7
定位误差的分析7
小结：
7
参考文献：
8
1零件的分析
零件的作用
题目给定的零件是齿轮轴。
齿轮轴通过连接两个零件，起到连接、支撑传递动力等一系列作用，在工作中，由于受到弯应力和冲击载荷，因此该零件应具有足够的刚度、强度及韧性。
以适应其工作环境变化。
（参考文献1）
零件的工艺分析
零件的工艺分析就是通过对零件图纸的分析研究，判断该零件的结构和技术要求是否合理，是否符合工艺性要求。
（1）：
审查零件图纸通过对该零件图的重新绘制，知原图样的视图正确，完整，尺寸，公差及技术要求齐全。
（2）：
零件的结构工艺性分析该零件比较简单，没有较复杂的结构和较高的加工要求。
主要的加工有各个外圆表面、端面的车削、磨削等。
各个待加工表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。
零件的材料为45#钢，可锻铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，。
该主动齿轮结构比较简单，属典型的轴类零件，为实现其连接与传递动力的功能，加工精度要求较高。
为保证其技术要求，增加耐磨性，对零件进行调质处理，HBS179-229。
（参考文献5，6）
审核齿轮轴的工艺性
该零件除主要工作表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过车削的粗加工，半精加工，精加工等就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用磨削的方法加工出来。
由此可见，该零件的工艺性较好。
（参考文献5，6）
确定生产类型
依设计题目知：
Q=8000台/年，齿轮轴重量为，齿轮轴属轻型零件。
m=1件/台，备品率a=3%,废品率b=%。
代入公式N=Qm（1+a）*（1+b）,求得N=件/年。
查表得知该主动齿轮的生产类型为大批生产。
（参考文献7）
2.确定毛坯并绘制毛坯简图
确定毛坯种类
零件材料45#钢，考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。
由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，且生产类型属大批生产，为提高生产效率和锻件精度，选用模锻方法制造毛坯。
（参考文献10）
确定毛坯的尺寸公差和加工余量
公差等级
由于主动齿轮的功用和技术要求，可以确定该零件的公差等级为普通级。
锻件质量
已知机械加工后齿轮轴的重量为，由此可初步估计机械加工前铸件毛坯的重量为1kg。
锻件的材质系数
由于该主动齿轮材料为45#钢，是碳的质量分数大于%的碳素钢，该铸件的采制系数属M1级
。
齿轮轴锻造毛坯尺寸公差及加工余量
铸造重量/kg
包容体重量/kg
形状复杂系数
材质系数
公差等级
1
S2
M1
普通级
项目/mm
机械加工余量/mm
尺寸公差/mm
备注
直径20
表2-11
直径35
表2-11
直径40
表2-11
直径60
表2-11
长度288
表2-11
3制定工艺路线
定位基准的确定
定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定粗基准，然后再确定精基准。
粗基准的选择：
为了保证加工表面与不加工表面之间的位置精度，则应以不加工表面作为定位基准。
若工件上有多个不加工表面，应选其中与加工表面位置精度要求高的表面为粗基准。
为保证工件某重要表面的余量均匀，应选重要表面为粗基准。
应尽可能选择光滑平整，无飞边，浇口，冒口或其他缺陷的表面为粗基准，以便定位准确，夹紧可靠。
粗基准一般只在头道工序中使用一次，应该尽量避免重复使用。
在齿轮轴的加工中，首先选用左端面为粗基准，对右端面及内圆φ40进行粗加工，保总长231mm,留出后面半精加工余量。
精基准的选择：
应满足基准重合，基准统一，自为基准，互为基准等原则。
所选的精基准应能保证定位准确，夹紧可靠，夹具简单，操作方便等。
本零件是轴类的零件，轴是其设计基准，为避免由于基准不重合而产生的误差，应选轴为定位基准。
在加工中，选择φ20外圆为加紧定位基准，并对键槽精加工。
表面加工方法的确定
本零件的毛坯为锻件，待加工面有端面，键槽，螺纹等。
材料为45#钢.公差等级及粗糙度要求参考零件图。
其加工方法的选择如下：
（1）端面本零件的端面大部分尺寸精度要求不高，很大部分无需去除材料。
待加工的主要端面有零件的右端面和左端面，经车削即可获得。
（2）键槽本零件主要加工键槽，铣键槽
（3）外圆主动齿轮上有较多的外圆，根据不同的公差等级及粗糙度要求，选择粗车，半精车，精车等加工方法，保证不同的技术要求。
（4）螺纹对螺纹的加工需要专用的螺纹车刀。
工序的集中与分散
选用工序集中原则安排连接轴的加工工序。
该主动齿轮的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且由于与一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各种加工表面之间的相对位置精度要求。
工序顺序的安排
（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准——首先加工轴的右端面，保其总长，后车外圆。
（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排加工工序。
（3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面——各外圆表面及锥面，后加工次要表面——螺纹的车削。
确定工艺路线
在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表列出了齿轮轴的工艺路线，如下：
工
序
号
工序名称
工序内容
设备
工艺装备
1
下料
锯棒料φ65长233
锯床
锯片卡尺
2
车
车端面保总长231，粗车大外圆φ65
车床CA6140
车刀、卡尺、三爪卡盘
3
车
车端面保总长289，办精车大外圆φ62
车床CA6140
车刀、卡尺、三爪卡盘
4
车
车端面保总长，精车大外圆φ60
车床CA6140
车刀、卡尺、三爪卡盘
5
车
车端面保总长288,粗车俩端内圆φ45
车床CA6140
车刀、卡尺、三爪卡盘
6
车
精车俩端内圆φ40
车床CA6140
车刀、卡尺、三爪卡盘
7
车
粗车俩端次内圆φ37，保内圆长8
车床CA6140
车刀、卡尺、三爪卡盘
8
车
精车俩端次内圆φ35
车床CA6140
车刀、卡尺、三爪卡盘
9
车
粗车右端次外圆φ33，保次内圆长28
车床CA6140
车刀、卡尺、三爪卡盘
10
车
精车右端次外圆φ30
车床CA6140
车刀、卡尺、三爪卡盘
11
车
粗车右端外圆φ25，保次外圆长43
车床CA6140
车刀、卡尺、三爪卡盘
12
车
精车右端外圆φ20，保长53
车床CA6140
车刀、卡尺、三爪卡盘
13
车
车螺纹
车床CA6140
车刀、卡尺、三爪卡盘
14
铣
铣键槽
铣床
专用夹具、卡尺、铣刀
15
磨
磨至图样尺寸
磨床
顶装、砂轮、卡尺
16
检验
塞规、百分表、卡尺等
1：
切削用量
铣键槽
立式铣床：
X5012，专用夹具。
（1）背吃刀量确定i=h/ap通常i=1即一次铣削到规定深度ap=h=
（2）进给量确定由表5-7按机床功率为，工件-夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量为
（3）铣削速度的计算由表5-9按镶齿铣刀d/z=80/10的条件选取，铣削速度v可取min。
有公式5-1n=1000v/πd可求得该工序铣刀转速，n=min，参照表4-15所列X5012型立式铣床的主轴转速，取主轴转速n=188r/min再代入公式5-1，可求该工序实际铣削速度v=min
2：
基本时间查《设计指南》表2-26
Tj=【（l+l1+l2）*i】/fmz
L1=+（1~2）l2=1-3
有上述公式可得：
tj=
4.夹具的设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。
设计工序铣键槽专用夹具。
本夹具将用于立式铣床X5012
问题的提出
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具经过与指导老师协商，决定设计铣键槽工序的专用夹具。
本夹具将用于立式铣床X5012，来对工件进行加工。
本夹具主要用来键槽的加工，所以主要应该考虑，键槽的精度，劳动生产率，劳动强度等。
夹具的设计
定位基准的选择
工件以左端面及φ20mm圆柱为定位基准，采用3组V型块组成的定位方案。
V型块限制六个自由度,达到完全定位的目的。
当六个自由度都被限制时，称为完全定位。
在夹紧方面，用螺钉与夹具体的作用来控制夹紧力的大小。
定位误差的分析
由于V型块的作用，轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。
径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。
即不必考虑定位误差，只需保证夹具的制造精度和安装精度。
（参考文献2，3，4）
小结：
为期三周的夹具课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我在老师的指导下，取得了可喜的成绩，课程设计作为《机械制造基础》课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。
本次课程设计主要经历了两个阶段，第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。
第一阶段我们运用了基准选择、机床选用等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。
经过这三个星期的设计，我们基本掌握了零件的加工过程分析及工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤，学会了查找相关手册、说明书等，以及选择使用工艺装备等等。
总之，这次设计使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。
提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。
由于个人能力有限，所学知识还不能完全掌握，设计中还有许多错误和不足，请各位老师和同学们批评指正。
参考文献：
1、机械制造技术基础黄健求主编机械工业出版社
2、机床夹具设计（第二版）肖继德、陈宁平主编机械工业出版社
3、机床夹具的现代设计方法秦国华、张卫红主编航空工业出版社
4、机床夹具设计秦宝荣主编中国建材工业出版社
5、机械制造与模具制造工艺学陈国香主编清华大学出版社
6、机械精度设计与检测技术李彩霞主编上海交通大学出版社
7、机械制造技术基础方子良主编上海交通大学出版社
8、敏捷夹具设计理论及应用武良臣、郭培红等主编煤炭工业出版社
9、机械制造工艺及专用夹具设计指导孙丽媛冶金工业出版社
10、机械制造技术基础课程设计指导教程邹青主编机械工业出版社
11、机械制造技术基础课程设计指南崇凯主编化学工业出版社
致谢
这次毕业设计能够顺利完成，在这里首先要感谢我的指导老师。
老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出实习到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计等整个过程中都给予了我悉心的指导。
他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。
此外，我也十分感谢四年来每一位给我们上课的任课教师，感谢你们不辞辛苦地给我们传授知识。
正因为有你们昨天的付出才换来了我们今天的成就！
在这里真心的说一声：
谢谢！
最后，我还要感谢四年来和我一起学习，一起成长的同学们。
由于你们的帮助，我得以顺利完成学业和此次毕业设计。
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