齿轮轴工艺说明书文档格式.docx
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（1）绘制给定零件的二维图一张。
（2）编制规定零件的“机械加工工艺过程卡片”一份。
（3）编制规定零件关键机械加工工序的“机械加工工序卡片”一份。
（4）编写设计说明书一份。
设计说明书要求：
文字简洁通顺，条理清楚，并附以必要的简图或示意图。
1.4进度计划
教学计划为一周的机械制造技术基础课程设计，工作时间为5天，进度计划如下：
（1）设计准备，包括熟悉零件，绘制二维图，查找参考资料等，1天。
（2）机械加工工艺规程设计，2天。
（3）机械加工工序设计，1天。
（4）编写设计说明书，1天。
二、零件分析
2.1零件作用分析
该零件（如图2—1所示）为一齿轮轴，是轴类零件中比较常见的一种，是动力机械中的主要零件之一，它的主要功用是传递运动和动力。
由图2—1可以看出，该轴上装有轴承、键、齿轮等零件，左端齿轮痛过键将运动和动力传递给该齿轮轴，该齿轮轴又通过轴上的齿轮传递给其他的零件。
图2—1齿轮轴
2.2零件材料分析
齿轮轴在动力传输过程中，既要承受弯矩，又要承受转矩，并且产生的应力多为交变应力，所以失效形式多为疲劳损坏，因此材料的心轴要有足够的疲劳强度、较小的应力集中敏感性和良好的加工性能，因此选择零件材料为45钢，调制处理为200HBS。
45钢是一般轴类零件常用的材料，经过调质可以得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合力学性能，重要表面经过局部淬火和回火后，表面硬度可以达到HRC45~52。
2.3零件工艺分析
该齿轮轴图纸如图2—2所示，可以看出该齿轮轴由圆柱、阶梯轴、螺纹、键槽、退刀槽、斜齿轮、倒角、圆角等组成，其中由于装配要求，多个尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求，还有多处同轴度、全跳动等形位公差要求。
图2—2齿轮轴图纸
零件的加工制造需要考虑尺寸精度、几何形状精度、相互位置精度、表面粗糙度、热处理及外观装饰等多个方面的因素。
由设计图纸可知，该齿轮轴的外形可通过粗车和精车得到，由于左端φ50和右端φ40的轴上要安装轴承，有较高的尺寸要求和粗糙度要求，因此要通过磨得到。
键槽可以在铣床上铣出，退刀槽、倒角、螺纹等可由车床车出，齿轮通过滚齿机滚齿得到，除此外，两端面、轴肩部位需要磨，还有多道热处理工艺。
三、毛坯的确定
因为零件在数控加工中，由于加工过程自动化使得余量不大，以及装夹问题，这些在毛坯设计时要考虑清楚。
并且毛坯的种类以及不同制造方法对零件的质量、加工方法、材料利用率、机械加工劳动量和制造成本等都有很大影响。
因此在毛坯选择时要注意以下因素：
（1）零件材料及其机械性能：
当零件的材料选定以后，毛坯的类型就大致确定了。
例如，材料是铸铁，就选用铸造毛坯；
材料是钢材，且力学性能要求高时，可选锻件；
当力学性能要求较低时，可以选用型材或铸钢。
（2）零件的形状和尺寸：
常见一般用途的钢质阶梯轴零件，如各台阶的直径相差不大，可选用棒料；
如个台阶直径相差较大，宜用锻件。
尺寸大的零件，因受设备限制一般用自由锻；
中、小型零件可以选用模锻；
形状复杂的钢质零件不宜用自由锻。
（3）生产类型：
大量生产应当选用精度和生产效率都比较高的毛坯制造方法，单件小批量生产应采用木模手工造型或自由锻。
（4）具体生产条件。
（5）充分考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性。
该齿轮轴的材料为45钢，考虑到齿轮轴经常承受交变冲击载荷，因此应选用锻件。
还要有良好的塑性、韧性，同时金相组织、内部晶体分布均匀，才能满足使用要求。
而零件各台阶直径相差不是很大，因此为提高生产效率，保证加工质量，选用φ75×
340mm的棒料作为毛坯。
四、工艺规程设计
4.1零件定位基准的选择
定位基准是加工中用来使工件在机床或夹具上定位所依据的工件上的点、线、面。
基准的选择是工艺规程设计中的重要部分，基准选择的合理与否直接影响零件的加工质量，甚至还有可能造成零件的报废，使生产无法正常进行。
按工件做定位的表面状况把定位基准分为粗基准、精基准以及辅助基准。
在起始工序中，只能选用未经加工过的毛坯面作为定位基准，这种基准成为粗基准。
用加工过的表面所做的定位基准称为精基准。
4.1.1粗基准的选择
粗基准的选择对工件主要有两个方面的影响，一是影响工件上加工表面和不加工表面的相互位置，二是影响加工余量的分配。
粗基准的选择原则：
（1）保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定的位置精度的原则。
当有些不加工表面与加工表面之间有相互位置要求时，一般不选择加工表面作为粗基准。
（2）合理分配加工余量的原则。
应选择重要加工表面为粗基准。
（3）便于装夹的原则。
（4）粗基准不得重复使用的原则。
粗基准的精度低，粗糙度数值大，重复使用会造成较大的定位误差，因此，同一尺寸方向的粗基准，通常只允许使用一次。
根据以上原则，在该齿轮轴的加工过程中，首先采用三爪卡盘定位，先以右端面和毛坯外圆φ75作为粗基准，粗车右端面和直径为φ71、φ47、φ41的外圆柱面。
4.1.2经基准的选择
选择精基主要从保证工件的位置精度和装夹方便这两方面来考虑。
精基准的选择原则：
（1）基准重合原则。
尽可能使设计基准和定位基准重合，以减少定位误差。
（2）基准统一原则。
尽可能使用同一定位基准加工个表面，以保证各表面的位置精度。
如轴类零件常用两端顶尖孔作为统一的定位基准。
（3）互为基准原则。
当两个加工表面间的位置精度要求比较高的时候，可用互为基准的原则反复加工。
（4）自为基准的原则。
当要求加工余量小而均匀时，可选择加工表面作为自身的定位基准。
根据以上原则，掉头装夹后，以右端面为精基准加工左端面，以左端面和直径为φ71的外圆为精基准加工左端直径为φ26、φ37、φ46、φ51、φ57的各圆柱面。
在以后的精车、磨削、车螺纹、插齿、倒角、割槽等过程中，采用双顶尖定位，以外圆轴线及左右端面为精基准加工各工作表面达到尺寸要求。
在铣键槽过程中，以V形块定位，以直径为φ46的外圆轴线为精基准，加工键槽。
4.2零件表面加工方法的选择
加工方法的选择原则是保证加工质量、生产率和经济性，为了正确选择加工方法，应了解各种加工方法的特点和掌握加工经济精度以及经济粗糙度的概念。
在选择加工方法时要考虑一下因素：
（1）选择相应能获得经济精度的方法。
（2）工件材料的性质。
（3）工件的结构形状和尺寸大小。
（4）结合生产类型考虑生产率和经济性。
（5）现有生产条件。
该齿轮轴有外圆、螺纹、键槽、齿、倒角、圆角、退刀槽等，材料为45钢，其加工方法选择如下：
直径为φ57、φ47的两圆柱面无粗糙度要求，因此可以通过粗车得到。
直径为φ25、φ36、φ45、φ70.6的外圆面的公差精度等级为IT7~IT8，表面粗糙度Ra1.6~3.2，采用粗车—精车就能保证精度要求。
直径为
，
的外圆柱面需要与轴承配合，表面粗糙度Ra0.8，采用粗车—精车—磨保证精度要求。
齿轮：
公差等级为IT7，表面粗糙度Ra3.2，可采用滚齿—剃齿—珩齿方案。
断面：
本零件的断面为回转体断面，尺寸精度和表面粗糙度要求不高，但由于定位打中心孔，因此采用粗车—精车—磨的方法得到。
螺纹：
通过粗车—精车得到直径为φ36的外圆车螺纹。
键槽：
通过立式铣床铣键槽。
4.3加工顺序安排
根据零件的功用和技术要求，现将零件的主要表面分开，然后着重考虑主要表面的加工顺序。
安排的加工顺序为：
加工粗基准—粗加工主要表面—精加工主要表面，次要表面的加工穿插在各阶段之间进行。
但对于那些同主要表面有密切关系的表面如退刀槽、螺纹等，通常至于主要表面精加工之后完成，以保证它们的位置精度。
而对于键槽，加工一般不易出现废品，所以尽量安排在后面工序进行，主要表面加工一旦出了废品，非主要表面就不需加工了，这样可以避免浪费工时。
面也不能放在主要表面精加工后，以防在加工非主要表面过程中损伤已精加工过的表面。
对凡是需要在淬硬表面上加工的键槽等，都应安排在淬火前加工。
非淬硬表面上键槽等一般在外圆精车之后，精磨之前进行加工。
齿轮轴中的键槽，如果安排在淬火之后，材料硬度增大，不易铣削键槽，如安排在磨削之后，这样精加工后残余应力所引起的变形和热处理后的变形，就会影响键的加工精度。
4.4热处理工序
毛坯在加工之前要进行正火处理，以消除锻造产生的应力，改善切削性能。
粗加工阶段完成后安排调制处理，一是可以提高材料的力学性能，二是作为表面淬火的预备热处理，为表面淬火准备良好的金相组织，确保表面淬火质量，对于轴上的支撑轴颈、齿面等重要的且在工作中经常摩擦的表面，为提高其耐磨性均需表面淬火处理，表面淬火安排在精加工前进行，已通过精加工去除淬火过程中产生的氧化皮，修正淬火变形。
4.5制定工艺路线
制定工艺路线要从多方面考虑，最终还是围绕“高效率”、“高精度”、“低成本”这三个方面展开制定的，也就是说要在符合现场条件下以最高的效率、最低的成本达到零件所需的精度。
该零件是批量生产，可以采用机床配以专用夹具，工序以分散为主，某些工序可以适当集中应划分加工阶段，将粗加工和精加工分开；
刀具和量具的选择可以专用的与适用的相结合。
通过分析，拟定的工艺路线方案
具体详见机械加工工艺过程卡片。
4.6加工工序
该齿轮轴的加工分为18个工序，分别为：
工序1：
下料；
工序2:
：
热处理；
工序3：
粗车；
工序4：
工序5：
工序6：
精车；
工序7：
割槽；
工序8倒角及圆角；
工序9：
铣键槽；
工序10：
滚齿；
工序11：
倒角；
工序12：
剃齿；
工序13：
工序14：
磨削；
工序15：
珩齿；
工序16：
车螺纹；
工序17：
最终热处理；
工序18：
检验
该工艺过程是一个比较好的加工方案，首先它采用了数控车床加工各个端面和外圆面，减少了工件的装夹次数，也减少了刀具的装夹次数，精加工和粗加工都可以在一台机床上进行加工，可以不用多次换地方，而且精度也容易保证。
再则，这种工序集中的加工工艺，可以减少辅助时间，从而提高加工效率。
在此次课程设计中我负责精车阶段的工序拟定，下面我将对精车工序详细说明：
精车，保证零件的加工精度和表面质量为主，同时要考虑刀具寿命和获得较高的生产率，因此，精车时常选用较小的背吃刀量、进给量和较大的切削速度，这样既可保证加工质量，又可提高生产效率。
根据卧式数控车床C6132A的特点以及45钢材料特性，选择主轴转速为
，径向进给量为0.1mm/r，轴向进给量为0.1mm/r。
（1）工步1中的计算：
工步1为精车端面，所留磨削余量为0.1mm，故车削余量为0.4mm，因此选背吃刀量
，走刀两次。
径向进给量为0.1mm/r，端面外圆直径
。
切削速度
进给速度
基本时间
考虑到设置进给量及将刀具放到指定位置等辅助工作，选定辅助时间为60s。
（2）工步2中的计算：
工步2中，将
的外圆车到
，故选背吃刀量为0.25mm，走刀两次。
，切削长度
辅助时间为30s。
（3）工步3、4、5、7、8的计算同工步2的计算相同，工步6的计算同工步1相同。
其计算结果见下表：
表4—1工序计算结果
工序号
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速/（r/min）
切削速度/（m/min）
进给量/（mm/r）
背吃刀量/mm
走刀次数
工时定额基本|辅助
7
1
精车左端面
C6132A
1200
94.25
0.1
0.2
2
13s
60s
精车φ25外圆
C6132A
0.25
15s
30s
3
精车φ36外圆
C6132A
135.72
36s
4
精车φ45外圆，留磨量0.2mm
C6132A
169.65
5
精车φ50外圆，留磨量0.2mm
188.50
20s
6
精车右端面
150.80
21s
精车φ40外圆，留磨量0.2mm
150.81
18s
8
精车φ70.6外圆
266.16
65s
五、夹具和刀具的选择
5.1夹具的选择
合理的选择夹具，能够保证加工精度，提高生产率，减轻公认的劳动强度。
该齿轮轴为回转类零件，并且要求大批量生产，加工过程所选择的夹具都是机床上自带的专用夹具，有三爪卡盘，顶尖。
在铣键槽过程中的夹具为V型块。
5.2刀具的选择
鉴于所用材料为45钢，所以查表选得：
粗车刀具：
YG8类硬质合金刀具
精车刀具：
YW3类硬质合金刀具
磨床砂轮型号：
38A100-E19V
滚刀型号：
YE31125
铣刀型号：
莫氏锥柄键槽铣刀
结束语
通过一周的机械制造技术基础课程设计，我受益匪浅，从中学到了许多的知识，并且对专业课及本专业有了更深刻的理解，是大学学习中的一次宝贵经历。
这次课程设计，所运用的知识几乎几乎包含了我们大学中所有的专业课程，包括机械设计、工程材料、机械制造、机械制图等，任何一样有缺陷都不可能顺利完成这次课程设计。
在这次课程设计过程中，也让我对以往所学的知识进行了复习与综合，使得各门专业课知识得以灵活贯通，并且也从中学到了新的知识，收获颇多。
本次课程设计的主要任务是编写工艺规程卡片和工序卡片，通过与同组同学分工合作，体会到了将来工作中可能会遇到的问题，对自己将来的工作或者深造有了更深刻的理解，为以后工作或深造积累了经验。
在设计过程中，我们也遇到了许多问题，工艺规程设计中也遇到了许多不懂的问题，但通过向老师请教，同同学商讨，最终解决了这些问题。
在这过程中，让我认识到所掌握的知识的不足，并且要学会将课本上知识同具体实践相结合，学以致用，解决实际问题。
同时我也看到了团队合作的重要性，一个人的能力是有限的，但是一个整体，大家相互取长补短，相互合作，相互帮助，共同寻找解决问题的方法。
在今后的学习和工作中，要充分发挥团队的作用。
在这次课程设计中，也让我发现了自己在专业知识上的一些不足，在接下来的一年中，我将着重加强对自己仍有缺陷的专业课的学习，全面提高自己的专业技能和专业素养，在今后的工作中能得心应手。
除此之外，课本上所学到的知识是死的，只有同实践相结合，理论联系实际才是学习的正确方法。
总之，通过这次课程设计，我受益颇多，对我将来的工作或深造有很大帮助。
参考文献
1卢秉恒机械制造技术基础.机械工业出版社，2008
2柯建宏机械制造技术基础课程设计.华中科技大学出版社，2010
3吴宗泽机械设计课程设计手册.高等教育出版社，2006
4孟少农机械加工工艺手册【M】.北京：
机械工业出版社，1991
5吕广庶、张远明工程材料及成形技术基础.高能高等教育出版社，2007
指导老师评阅意见
具体评阅意见：
指导教师（签名）________________年月日
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