减速器输出轴的机械加工工艺设计.docx

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减速器输出轴的机械加工工艺设计

课程设计说明书

设计题目：

减速箱输出轴机械加工工艺规程设计

班级

设计者

学号

指导教师

机械制造工艺学课程设计任务书

题目：

减速箱输出轴机械加工工艺规程设计

生产纲领：

20000件

生产类型：

大批量生产

内容：

1.产品零件图1张

2.产品毛坯图1张

3.夹具图1张

4.零件装配图1张

5.机械加工工艺过程卡片1套

6.机械加工工序卡片1套

7．课程设计说明书1份

机械加工工艺规程设计

图1、2分别为输出轴的零件图。

已知零件的材料为45号刚，年产量4000件/年。

试为该输出轴零件编制工艺规程。

图1-1输出轴零件图

第一节减速器输出轴的工艺分析及生产类型的确定

1.减速器输出轴的用途和工作原理

此轴用于输出转矩、传递动力。

轴安装在单列圆锥磙子轴承上，轴承盖凸缘挡住轴承外圈，因此轴得到轴向定位。

齿轮和半联轴器用轴肩、轴套和挡圈轴向定位，用平键作周向定位，以传递运动和转距。

该轴套上两个齿轮，一端置于减速箱内，一端置于输出终端。

作用是输出转矩、传递动力。

全部技术要求列于表1-1中

加工表面

尺寸及偏差/mm

公差/mm及精度等级

表面粗糙度/μm

形位公差/mm

0.017，IT7

Ra0.8

0.017，IT7

Ra12.5

无

Φ48

无

Ra12.5

无

Φ48

无

Ra1.6

Φ48

无

Ra3.2

无

0.016，IT6

Ra1.6

无

0.017，IT7

Ra0.8

0.16，IT11

Ra3.2

无

0.16，IT11

Ra2.3

无

0.013，IT6

Ra1.6

无

0.013，IT6

Ra12.5

无

键槽12P9侧

12P9

0.036

Ra1.6

键槽12P9底

无

Ra3.2

无

键槽8P6侧面

8P6

0.043

Ra1.6

键槽8P6底面

无

Ra3.2

无

此外，为了保证轴的耐磨性和硬度，要求热处理T224。

表1-1

3.审查减速器输出轴的工艺性

分析零件图可知，传动轴的所有表面都要求切屑加工，并在轴向方向上产生台阶表面,并且粗糙程度都不同,这样有利于主轴高速旋转时的各表面的应力条件,主要工作表面虽然加工精度要求相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。

所以该零件的工艺性好。

（1）45号钢具有良好的可锻性。

（2）结构力求简单、对称、横截面尺寸不应有突然变化。

（3）为了装卸轴承和齿轮方便、去除毛刺，轴两端应该有倒角。

（4）为了减少应力集中，各轴肩过渡处应有合理的圆角。

（5）轴上有两个键槽，可用铣刀加工，而且效率高。

一．确定输出轴的生产类型

依设计题目知：

Q=2000件/年，结合生产实际，备品率a%和废品率b%分别为3%和0.5%。

代入公式1-1得

N=2000*（1+3%+0.5%）=2070件/年

由查1-3表可知，输出轴属轻型零件；由表1-4知，该输出轴的生产类型为大批生产

第二节确定毛坯、绘制毛坯简图

1.毛胚的选择

由于该输出轴在工作过程中要承受扭转和冲击载荷，为增强轴的抗扭强度和冲击韧性，获得纤维组织，钢材选用45钢。

轴的轮廓尺寸不大，且生产类型属于中批生产，为得到合适的生产效率采用锻造制造毛坯，减速箱输出轴是阶梯轴，并且各阶直径相差不大，用模锻方法制造毛坯。

一、确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量

（1）、公差等级

由轴的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。

（2）、锻件质量的估算与形状复杂系数S的确定。

已知机械加工后轴的重量为2.2kg,由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为2.8kg。

形状复杂系数S=mt/mN其中为相应的锻件外廓包容体质量，则：

S==2.2kg/2.8kg=0.786

根据S的值查表，可知锻件的形状复杂系数为S1级（简单）。

（0.63

（3）、锻件的材质系数

由于该轴的材料为４５钢，是碳的质量分数小于０.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属M1级。

（4）、锻件分模线形状

根据该轴的的形位特点，此轴选择零件高度方向的对称平面为分模面，属平直分模线。

（5）、零件的表面粗糙度

依据零件图可知，该轴各加工表面的粗糙度均大于0.8μm。

根据上述毛胚加工余量分析，可画出零件毛胚图。

1.定位基准的选择

粗基准的选择

一般采用轴的外圆表面作为粗基准，这样可以使得定位、装夹和加工变得很方便，而且这也符合基准统一原则。

以它为粗基准定位加工顶尖孔，为后续工序加工出精基准，这样使外圆加工时余量均匀，避免后续加工精度受到“误差复映”的影响。

提高工件加工时工艺系统的刚度，可采用外圆表面和一端中心轴共同作为定位基准，这样可以使定位基准与设计基准重合并获得较高的定位基准。

精基准的选择

零件上的很多表面都以两端面作为基准进行加工，可避免基准转换误差，也遵循基准统一原则，因此以轴的两端面为精基准；两端面的中心轴线是设计基准，选用中心轴线为定位基准，可保证表面最后加工位置精度，符合基准重合原则。

2.零件表面加工方法的选择

轴的各个表面具体的加工方法，如表4所示.

加工表面

尺寸精度等级

表面粗糙度Ra（um）

加工方法

外圆表面A

IT6

0.8

粗车—半精车—磨削

外圆表面B

IT11

12.5

粗车

外圆表面C

IT7

1.6

粗车—半精车—精车

外圆表面D

IT6

0.8

粗车—半精车—磨削

外圆表面E

IT6

3.2

粗车—半精车

外圆表面F

IT7

1.6

粗车—半精车—精车

轴端面L、K

IT11

12.5

粗车

轴肩端面G

IT8

1.6

粗车—半精车—精车

轴肩端面H

IT9

3.2

粗车—半精车

轴圆锥面

IT9

3.2

粗车—半精车

12P9键

IT7

1.6

粗铣—精铣

8P6键

IT7

1.6

粗铣—精铣

表4轴零件各表面加工方案

3.加工阶段的划分

该轴为多阶梯轴,为了使毛胚生产率高，将毛胚大大的简化了，但是这使得毛胚机械加工余量较大，需要切除大量金属，产生大量的切削热，而且引起残余应力重新分布而变形,因此,安排工序时,应将加工过程分为以下阶段：

粗加工阶段

粗加工阶段主要是去除各加工表面的余量，并作出精基准。

它包括粗车外圆、钻中心孔。

1粗车两端面,钻中心孔为精基面作好准备,使后续工序定位精准,从而保证其他加工表面的形状和位置要求。

2分别粗车阶梯轴外圆,将零件加工出Φ35,Φ48，Φ40,Φ30的轴外圆使此时坯件的形状接近工件的最终形状和尺寸,只留下适当的加工余量。

3加工出2×M6深10的内螺纹孔。

半精加工阶段

半精加工阶段的任务是减小粗加工留下的误差，使加工面达到一定得精度，为精加工做好准备。

它包括主轴各处外圆、台肩的半精车和修研中心孔等。

精加工阶段

精加工阶段的任务是确保达到图纸规定的精度要求和表面粗糙度要求。

它包括对表面粗糙度要求较高的外圆面A、B磨削加工，对外圆面C、F和轴肩端面G的精车加工。

然后粗铣、半精铣键槽。

4.工序的合理组合

该轴的生产类型为中批生产，零件的结构复杂程度一般，但有较高的技术质量要求，可选用分段加工工序。

采用通用机床和部分高生产率专用设备，配用专用夹具，与部分划线法达到精度以减少工序数量，缩短工艺路线。

5.加工顺序的安排

该轴要求热处理

1.为改善工件材料的切削性能，在切削加工前应进行调质热处理。

2.粗车之后，由于此轴粗车余量较大，为了消除粗车后工件的内应力，应安排退火。

3.为了增加轴的耐磨性和表面硬度，精车之后对整个轴进行淬火。

辅助工序

在半精加工之后，安排去毛刺；精加工后，安排去毛刺，清洗和终检工序

机械加工工序

1.按“先基准面后其他”的原则，首先加工精基准面，钻中心孔及车表面的外圆。

2.遵循“先面后孔”的原则，先加工端面，再加工铣键槽，钻螺孔

3.按“先主后次”的顺序，先加工主要表面：

车外圆各个表面，后加工次要表面：

铣键槽。

4.按“先粗后精”的顺序，先加工精度要求较高的各主要表面，后安排精加工。

6.零件的工艺路线的确定

跟据上面加工工艺过程的分析，确定工艺路线，如表5：

工序号

工序名称

工序内容

车床设备

刀具

量具

锻造

模锻锻造45号钢毛坯

热处理

调质处理240HRC

—

粗车

粗车轴端面K、L

CA6140

90度刀

游标卡尺

钳

修研两端中心孔

钳工台

麻花钻

游标卡尺

粗车

粗车外圆；粗车Ф35段

CA6140

60度刀

游标卡尺

粗车

粗车外圆；粗车Ф48段

CA6140

60度刀

游标卡尺

粗车

粗车外圆；粗车Ф40段

CA6140

60度刀

游标卡尺

粗车

粗车外圆；粗车Ф30段

CA6140

60度刀

游标卡尺

粗车

粗车外圆；粗车轴肩、圆锥面

CA6140

60度刀

游标卡尺

调质处理

热处理设备

半精车

半精车轴外圆表面A

CA6140

60度刀

游标卡尺止规

半精车

半精车轴外圆表面C

CA6140

60度刀

游标卡尺止规

半精车

半精车轴外圆表面D

CA6140

60度刀

游标卡尺止规

半精车

半精车轴外圆表面E

CA6140

60度刀

游标卡尺止规

半精车

半精车轴外圆表面F

CA6140

60度刀

游标卡尺止规

半精车

半精车轴肩端面G、H、J和锥面

CA6140

60度刀

游标卡尺止规

精车

精车外圆表面B

CA6140

60度刀

游标卡尺止规

精车

精车外圆表面C

CA6140

60度刀

游标卡尺止规

精车

精车外圆表面F

CA6140

60度刀

游标卡尺止规

精车

精车，轴肩端面G

CA6140

60度刀

游标卡尺止规

精车

精车45°倒角两个

CA6140

45度刀

游标卡尺止规

钻孔

钻光孔

台式钻床Z512

φ5钻头

攻螺纹

攻右端两内螺纹孔M6深10，相对小中心线对称距离为18mm

台式钻床Z512

麻花钻

螺杆丝锥

游标卡尺

粗磨

磨外圆A、C、D和F

万能外圆磨床M1412

砂轮

千分尺

精磨

磨外圆A、C、D和F

万能外圆磨床M1412

砂轮

千分尺

铣

平口虎钳装夹工件，铣出两个键槽

将键槽底面铣至满足表面粗糙度Ra1.6

铣床

X61W

键槽铣刀

游标卡尺

钳

去毛刺

钳工台

平锉

游标卡尺卡规

热处理

淬火

—

清洗

清洗零件表面

清洗机

—

终检

终检零件尺寸

—

游标卡尺卡规,塞规

五．工序加工余量的确定，工序尺寸及公差的计算

由于零件为阶梯轴，我们可以把台阶相差不多的阶梯轴的毛坯合成同一节。

根据具体尺寸可将B和C合成同一节，将D、E合成一节

外圆表面A的毛胚加工余量的确定。

其粗糙度0.8μm的

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