CBB125齿轮油泵齿轮轴测绘与加工工艺设计毕业论文.docx
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CBB125齿轮油泵齿轮轴测绘与加工工艺设计毕业论文
杭州万向职业技术学院
毕业设计说明书
题目：
CB-B125齿轮油泵齿轮轴测绘与加工工艺设计
系别：
应用工程系
专业：
机电一体化技术
班级：
机电14-4
姓名：
指导教师：
高创宽
2016年5月？
日
毕业设计原创性声明
本人所呈交的毕业设计说明书是本人在导师的指导下进行的设计工作所取得的成果。
据我所知，除设计中已经注明引用的内容外，本设计不包含其他个人已经发表的成果。
对本设计的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在设计说明书中作了明确说明并表示谢意。
作者签名：
日期：
附件1-119
附件220
摘 要
数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，凸现了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。
本文以“CB-B125齿轮油泵齿轮轴测绘与加工工艺设计”为题。
文中主要介绍了零件测绘、零件工艺分析、零件加工工艺设计和零件加工工序设计。
对零件设计图纸和技术要求做了较为详细的分析，以最终确定哪些是零件的技术关键，哪些是加工的难点。
分别需要车床、铣床、磨床、插齿机、滚齿机这几台机床来加工。
关键词：
工艺分析；齿轮；工艺设计
1.零部件功能与结构
1.1齿轮油泵工作原理
齿轮泵是用两个齿轮互啮合来工作，对介质要求不高。
一般的压力在6MPa以下，流量较大。
齿轮油泵在泵体中装有一对回转齿轮，一个主动，一个被动，依靠两齿轮的相互啮合，把泵内的整个工作腔分两个独立的部分，即吸入腔和排出腔。
齿轮油泵在运转时主动齿轮带动被动齿轮旋转，当齿轮从啮合到脱开时在吸入就形成局部真空，液体被吸入。
被吸入的液体充满齿轮的各个齿谷而带到排出侧，齿轮进入啮合时液体被挤出，形成高压液体并经泵排出口排出泵外。
1.2齿轮轴零件功能（作用）
作用是能将一根轴的转动传递给另一根轴。
1.3齿轮轴零件结构分析
该零件是齿轮轴，它属于台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、键槽、齿轮组成。
一般轴类零件常用45号钢制作，根据不同的工件条件采用不同的热处理规范（如正火、调质、淬火等），以获得一定的强度、韧度和耐磨性。
淬火后表面硬度可达45～52HRC。
对中等精度而转速较高的轴类零件，可选用40Cr等合金钢。
这类刚经调质和表面淬火处理后，具有较高的综合力学性能。
精度较高的轴，有时还用轴承钢GCr15和弹簧钢65MnT等材料，它们通过调质和表面淬火处理后，具有更高耐磨性和耐疲劳性能。
表面硬度可达50～58HRC。
对于高转速、重载荷等条件下工作的轴，可选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金渗碳钢或38CrMoAlA氮化钢。
考虑到本齿轮轴为齿轮油泵中零件，本文选择GCr15。
2.齿轮轴零件测绘
2.1齿轮轴零件图
图1-1为CB-B125齿轮油泵的零件图。
图1-1CB-B125齿轮油泵零件图
2.2几何尺寸测量
（1）齿数：
z=10（目测）
（2）齿顶圆：
da=37.3mm（测量）
（3）齿根圆：
df=26.2mm（测量）
（4）公法线长度：
Wk=23.8mm（测量，跨4齿）
（5）模数：
m=37.3÷（10+2）=3
（6）分度圆：
d=mz3×10=30mm
（7）压力角：
α=20°
（8）齿数比：
u=z2/z1=1：
1
（9）中心距：
a=（d1+d2）/2=（30+30）/2=30mm
（10）总变位系数：
x=[（z1+z2）/2tanα]/（invα’-invα）=0.513mm
（11）中心距变位系数：
y=（a’-a）/m=（32.3-30）/3=0.77mm
（注：
以上数据均为查《机械设计师手册》5-13表5.2-6计算得出。
）
2.3确定各加工表面的加工精度、尺寸公差和粗糙度
2.3.1尺寸精度
对于起支承作用的轴颈，其尺寸精度要求较高（IT5～IT7）。
装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6～IT9）。
加工表面公差精度等级
齿轮轴左右端面IT9
Φ18H6外圆IT7
Φ37外圆IT5
Φ37齿轮左右端面IT6
Φ15H4外圆IT8
（注：
以上数据均查《机械设计通用手册》607页表8-1得出）
2.3.2尺寸公差
加工表面尺寸公差（μm）
Φ18H6外圆21
Φ37外圆11
Φ15H4外圆27
齿轮轴左右端面74
Φ37齿轮左右端面16
（注：
以上数据均查《机械设计通用手册》607页表8-1得出）
2.3.3表面粗糙度
轴径表面粗糙Ra值为Ra0.63～2.5μm，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.16～0.63μm。
加工表面表面粗糙度（μm）
齿轮轴左右端面2
Φ37外圆0.3
Φ37齿轮左右端面0.8
Φ18H6外圆0.6
Φ15H4外圆0.7
（注：
以上数据均查《机械设计通用手册》645页表10-4得出）
2.4确定必要的形位公差
加工表面形位公差
Φ15H4外圆
Φ18H6外圆
Φ37齿轮外圆
（注：
以上数据均查《机械设计通用手册》640页表9-6表9-9得出）
2.5确定加工技术要求
零件加工表面上不得有刮痕、擦伤等损伤零件表面的缺陷。
去除毛刺
锐角倒钝
3．齿轮轴零件工艺分析
由各种数据分析得知，该齿轮轴零件结构简单，属于一般的齿轮轴类零件，主要加工表面有Φ18H6外圆、Φ15H4外圆、Φ37外圆。
其尺寸精度分别为IT7、IT8、IT5，表面粗糙度Ra分别为0.6μm、0.7μm、0.3μm。
其次就是Φ37齿轮左右端面、齿轮轴左右两端面，其尺寸精度要求为IT6、IT9级，表面粗糙度Ra值为0.8μm、2μm。
该零件其余加工表面加工精度均较低，不需要高精度机床进行加工。
考虑到由于该齿轮轴为油泵中的零件，更是密封环境。
通过车削、铣削、精磨可达到表面粗糙度以及尺寸精度要求。
齿轮要进行齿面淬火。
4.齿轮轴零件加工工艺设计
4.1加工工艺路线拟定
4.1.1方案一
工序一、毛坯下料Φ40×120mm的棒料。
工序二、粗车左端Φ18×21mm圆柱
工序三、粗车Φ37×16mm圆柱
工序四、掉头装夹
工序五、粗车Φ18×45.5mm圆柱
工序六、粗车Φ15×34mm圆柱
工序七、退刀槽
工序八、插齿Φ37×16mm的齿轮
工序九、齿面淬火
工序十、粗磨左端Φ18×21mm圆柱
工序十一、粗磨Φ37×16mm圆柱
工序十二、掉头装夹
工序十三、粗磨Φ18×45.5mm圆柱
工序十四、粗磨Φ15×34mm圆柱
工序十五、精磨左端Φ18×21mm圆柱
工序十六、精磨Φ37×16mm圆柱
工序十七、车端面
工序十八、掉头装夹
工序十九、精磨Φ18×45.5mm圆柱
工序二十、车端面
工序二十一、铣键槽宽5mm深2mm长32mm
工序二十二、滚齿Φ37×16mm的齿轮
工序二十三、倒角，去毛刺
工序二十四、清洗，防锈
4.1.2方案二
工序一、下料Φ40×120mm的棒料
工序二、车两端面
工序三、粗车Φ18×21mm圆柱
工序四、精车Φ18×21mm圆柱
工序五、打中心孔
工序六、粗车Φ15×34mm圆柱、Φ18×45.5mm圆柱、Φ37×16mm圆柱
工序七、精车Φ15×34mm圆柱、Φ18×45.5mm圆柱、Φ37×16mm圆柱
工序八、退刀槽
工序九、插齿Φ37×16mm齿轮
工序十、齿面淬火
工序十一、滚齿Φ37×16mm齿轮
工序十二、精磨Φ18×21mm圆柱、Φ15×34mm圆柱、Φ18×45.5mm圆柱
工序十三、铣键槽宽5mm深2mm长32mm
工序十四、倒角去毛刺
工序十五、清洗防锈
选择：
考虑到方案一比较繁琐，并且需要多次装夹，这会大大降低了加工效率，方案二要比方案一更加的简洁，也同样能完成加工要求，故而选择方案二。
4.2填写工艺卡
见附件1-1
5.齿轮轴零件加工工序设计
该零件的加工工序主要为车端面，车外圆，精磨外圆，插齿，滚齿等工序，下面根据零件加工工艺过程，重点介绍3个加工工序的设计过程。
5.1工序六：
粗车Φ15×34mm圆柱、Φ18×45.5mm圆柱、Φ37×16mm圆柱
5.1.1设备选择
选用CA6140车床
5.1.2定位基准与装夹方案
已加工表面有Φ18×21mm圆柱，可用为定位基准，装夹方案为两头顶针。
5.1.3加工顺序
先粗车Φ15×34mm圆柱，再粗车Φ18×45.5mm圆柱，最后粗车Φ37×16mm圆柱。
5.1.4刀具选择
选用YT1590°右偏刀
5.1.5切削用量选择
（1）Φ15×34mm圆柱
①背吃刀量单边余量为Z=1.5mm
ap=（dw—dm）/2
ap=（40-18）/2=11mm
②进给量根据《机械加工工艺手册》取f=1.85mm/r
③切削速度vc=（πdwn）/1000
vc=（3.14X18X500）/1000=28.26m/min
（2）Φ18×45.5mm圆柱
①背吃刀量单边余量为Z=1.5mm
ap=（dw—dm）/2
ap=（40-21）/2=9.5mm
②进给量根据《机械加工工艺手册》取f=1.9mm/r
③切削速度vc=（πdwn）/1000
vc=（3.14X40X500）/1000=32.97m/min
（3）Φ37×16mm圆柱
①背吃刀量单边余量为Z=1.5mm
ap=（dw—dm）/2
ap=（40-39）/2=0.5mm
②进给量根据《机械加工工艺手册》取f=0.25mm/r
③切削速度vc=（πdwn）/1000
vc=（3.14X39X500）/1000=61.23m/min
5.1.6填写工序卡
见附件2-6
5.2工序七：
精车Φ15×34mm圆柱、Φ18×45.5mm圆柱、Φ37×16mm圆柱
5.2.1设备选择
选用CA6140车床
5.2.2定位基准与装夹方案
已加工表面有Φ18×21mm圆柱Φ15×34mm圆柱、Φ18×45.5mm圆柱、Φ37×16mm圆柱,可用为定位基准，装夹方案为两头顶针。
5.2.3加工顺序
先精车Φ15×34mm圆柱，再精车Φ18×45.5mm圆柱，最后精车Φ37×16mm圆柱
5.2.4刀具选择
选用YT1590°右偏刀
5.2.5切削用量选择
（1）Φ15×34mm圆柱
①背吃刀量单边余量为Z=0.5mm
ap=（dw—dm）/2
ap=（18-16）/2=1mm
②进给量根据《机械加工工艺手册》取f=0.5mm/r
③切削速度vc=（πdwn）/1000
vc=（3.14X16X800）/1000=40.192m/min
（2）Φ18×45.5mm圆柱
①背吃刀量单边余量为Z=0.5mm
ap=（dw—dm）/2
ap=（21-19）/2=1mm
②进给量根据《机械加工工艺手册》取f=0.5mm/r
③切削速度vc=（πdwn）/1000
vc=（3.14X19X800）/1000=47.728m/min
（3）Φ37×16mm圆柱
①背吃刀量单边余量为Z=0.5mm
ap=（dw—dm）/2
ap=（39-38）/2=0.5mm
②进给量根据《机械加工工艺手册》取f=0.25mm/r
③切削速度vc=（πdwn）/1000
vc=（3.14X38X800）/1000=95.456m/min
5.2.6填写工序卡
见附件2-7
5.3工序十二:
精磨Φ18×21mm圆柱、Φ15×34mm圆柱、Φ18×45.5mm圆柱
5.3.1设备选择
选用X0538外圆磨床
5.3.2定位基准与装夹方案
已加工表面有Φ18×21mm圆柱Φ15×34mm圆柱、Φ18×45.5mm圆柱、Φ37×16mm圆柱,可用为定位基准，装夹方案为两头顶针。
5.3.3加工顺序
先磨Φ15×34mm圆柱，再磨Φ18×45.5mm圆柱，最后磨Φ18×21mm圆柱
5.3.4刀具选择
选用平行砂轮
5.3.5切削用量选择
（1）Φ15×34mm圆柱
①背吃刀量ap=（dw—dm）/2
ap=（16-15）/2=0.5mm
②进给量根据《机械加工工艺手册》取f=0.2mm/r
③切削速度vc=（πdwn）/1000
vc=（3.14X15X400）/1000=18.840m/min
（2）Φ18×45.5mm圆柱
①背吃刀量ap=（dw—dm）/2
ap=（19-18）/2=0.5mm
②进给量根据《机械加工工艺手册》取f=0.2mm/r
③切削速度vc=（πdwn）/1000
vc=（3.14X18X400）/1000=22.608m/min
（3）Φ18×21mm圆柱
①背吃刀量ap=（dw—dm）/2
ap=（19-18）/2=0.5mm
②进给量根据《机械加工工艺手册》取f=0.2mm/r
③切削速度vc=（πdwn）/1000
vc=（3.14X18X400）/1000=22.608m/min
5.3.6填写工序卡
见附件2-12
设计总结
随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。
经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。
在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。
毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。
通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。
自己要学习的东西还太多。
毕业设计是每一个大学生都会经历的一道考验，也是一段非常难得的理论和实际结合的机会，特别是一种全新的考验，以往在齿轮这一块我都是没有什么涉猎的，虽然毕业设计内容繁多、过程繁琐，但我的收获颇多。
齿轮的各种参数通过查表，计算得出。
随着不断的深入了解才意识到我接触到的只是表面的，我仅仅看见了冰山一角。
提高是有限的但也是全面的，正是这次的设计让我积累了一些的经验，让我在未来的工作中表现出更大的应变能力，从一开始不知道设计从何下手，到了现在如期的完成。
给了我很大的信心，努力总会获得回报。
在齿轮的设计中，我从一片空白到了现在略微有些懂的地步，各种参数的选择，计算，以及齿轮的加工，我都是随着设计的不断深入，不断的发现问题，解决问题，积累宝贵的经验。
不过在齿轮参数的计算中也的确很头痛，也发现了在书本中看到的也不一定全部理解，这时需要的是别人的一些引导，在遇到难题的同时我会去找实习中认识的师兄，有时他提点一下我便懂了。
在齿轮的加工中也许并没有表达的太过清楚，这也是我的一大不足之处，这无疑是让我感到遗憾的，可这不足恰好表明我还是有一定的提升空间，毕竟在提升的过程中就是发现错误，在解决错误的同时也就提升了！
参考文献
[1]张福，王晓方．机械制造装备设计[M]．武汉：
华中科技大学出版社，2014.
[2]朱从容．机械制造技术基础[M]．北京：
中国电力出版社，2013.
[3]黄如林．切削加工简明实用手册（第二版）[M]．北京：
化学工业出版社，2012.
[4]乐兑谦．金属切削刀具（第二版）[M]．北京：
机械工业出版社,2009.
[5]陈旧曜．金属切削原理（第二版）[M]．北京：
机械工业出版社，2008.
[6]王伯平．互换性与测量技术基础（第二版）[M]．北京：
机械工业出版社，2008.
[7]崔姚华．数控加工工艺[M]．济南:
山东科学技术出版社，2005.
[8]叶柏生．数控加工编程与操作[M]．武汉:
华中科技大学出版社2005.
[9]姜全新，唐燕华．数控加工工艺及编程[M]．北京：
机械工业出版社2001.
[10]孟少农．机械加工工艺手册[M]．北京：
机械工业出版社，1992.
致谢
毕业设计已经接近了尾声，这也意味着我的大学生活就要结束了，学生生活一晃而过，回首走过的岁月，心中倍感充实，当我写完这篇毕业论文的时候，有一种如释重负的感觉，感慨良多。
首先，我要特别感谢我的指导老师高创宽老师。
做设计的过程是艰辛的，但是在我的努力之下还是完成了。
在这个过程中高老师给了我很大的帮助，没有他的悉心指导和严格的要求，我也不会顺利完成这次设计。
每次遇到难题，我最先做的就是向高老师寻求帮助，而高老师每次不管忙或闲，总会抽空来找我面谈，然后一起商量解决的办法。
高老师平日里工作繁多，但我做毕业设计的每个阶段，从选题到查阅资料，论文提纲的确定，中期论文的修改，后期论文格式调整等各个环节中都给予了我悉心的指导。
这几个月以来，高老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想给我以无微不至的关怀，在此谨向高老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
其次，还要感谢这两年来教我知识的每位老师们，尤其是丑幸荣老师！
毕业论文能够顺利完成，他们也都有很大的功劳。
最后，要向这两年大学生活期间所有帮助过我的同学们以及各位朋友们说一声谢谢。
做毕业设计是一次再系统学习的过程，毕业设计的完成，同样也意味着新生活的开始。
希望大家在将来的生活中继续追逐最初的梦想，永不放弃。
附件2-1
机械加工工序卡
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
共页
第页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
金工
1
下料
GCr15
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数量
Φ40X120mm
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
车床
CA6140
1
夹具编号
夹具名称
切削液
三爪自定心卡盘
工位器具编号
工位器具名称
工序工时（分）
准终
单件
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
切削速度
进给量
切削深度
进给次数
工步工时
r/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
下料Φ40X120mm的棒料
切断刀
200
25.12
2.5
40
1
设计（日期）
校对（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
附件2-2
机械加工工序卡
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
共页
第页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
金工
2
粗精车
GCr15
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数量
Φ40X120mm
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
车床
CA6140
1
夹具编号
夹具名称
切削液
三爪自定心卡盘
工位器具编号
工位器具名称
工序工时（分）
准终
单件
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
切削速度
进给量
切削深度
进给次数
工步工时
r/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
粗车端面
YT1545°偏刀
300
37.68
1.5
3
1
2
精车端面
YT1545°偏刀
600
75.36
0.5
1
1
设计（日期）
校对（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
附件2-3
机械加工工序卡
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
共页
第页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
金工
3
粗车
GCr15
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数量
Φ40X120mm
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
车床
CA6140
1
夹具编号
夹具名称
切削液
三爪自定心卡盘
工位器具编号
工位器具名称
工序工时（分）
准终
单件
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
切削速度
进给量
切削深度
进给次数
工步工时
r/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
粗车Φ18X21mm圆柱
YT1590°右偏刀
500
32.97
1.9
9.5
5
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
附件2-4
机械加工工序卡
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
共页
第页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
金工
4
精车
GCr15
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数量
Φ40X120mm
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
车床
CA6140
1
夹具编号
夹具名称
切削液
三爪自定心卡盘
工位器具编号
工位器具名称
工序工时（分）
准终
单件
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
切削速度
进给量
切削深度
进给次数
工步工时
r/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
精车Φ18X21mm圆柱
YT1590°右偏刀
800
47.12
0.75
1.5
1
升级会员 