中间轴齿轮机械加工工艺设计.docx

1、中间轴齿轮机械加工工艺设计 东华理工大学长江学院课程设计报告课程设计题目：制造基础综合实践 学生姓名：陈剑班 级：1230102专 业：机械工程及自动化指导教师：鲍廷义 2015年1月13日 第一章 零件的工艺特点及基本工艺过程 1.1工艺特点 1.2基本工艺过程第二章 零件图样分析 2.1零件的结构及组成 2.2零件的功用 2.3零件材料的分析 2.4零件的结构分析 2.5零件的工艺分析 2.6技术要求 2.7加工工艺性第三章 毛坯的确定 3.1 毛坯的选择 3.2 毛坯图的设计第四章 基准的选择 4.1 基准的分类 4.2定位基准的选择 第五章 加工工艺设计 5.1 加工阶段的划分 5.2

2、 各加工阶段的主要任务 5.3 加工顺序的安排 5.4工艺设备的选择 5.5加工工艺设计 5.6工艺路线的分析与比较课程设计评分表第一章 零件的工艺特点及基本工艺过程 1.1工艺特点轴齿轮类零件的工艺特点首先是它的形面特征多及形状复杂，加工难，基于零件的特征可以把它分为主特征：圆柱表面、齿轮加工等；辅助特征：键槽、轴肩、轴环等。另外，中间轴齿轮加工所使用的机床多，材料及热处理要求高、材料种类也较多。工艺特征：如尺寸精度、形位公差、表面质量也要求较高。在机械加工中，零件加工方法多，根据生产规模、设备状况和技术条件，零件的形状和轮廓尺寸等，从而针对加工的精度和技术要求，选择不同加工方法。 1.2基

3、本工艺过程中间轴齿轮机械加工工艺过程，主要从以下几个方面分析1、毛坯下料-锯床 2、粗车-车床 3、调质处理（提高齿轮轴的韧性和轴的刚度）-箱式炉 4、精车-车床 5、铣键槽-铣床6、滚齿-滚齿机7、齿面淬火-高频淬火机床8、磨齿-外圆磨床9、外圆轴承位置磨削-磨床10、检验成品第二章 零件图样分析 2.1零件的结构及组成 该零件是由轴承，齿轮、轴肩 、键槽轴和轴环等组成。 2.2零件的功用本零件为各类减速器的中间轴齿轮及功用为支承转动零件和承受扭矩或弯矩并与之轴上零件一起回转，是传递动力和改变力的传递运动方向。 2.3零件材料的分析轴齿轮零件的选材一般为 45 号钢, 牌号是 45, 45

4、为优质碳素结构钢,含 C0.420.50%、Mn0.500.80%、Si0.170.37% 45 钢材料有如下特点： （1）由于该零件结构特点和承受载荷的分析，故选择45号钢，它的硬度为HB200，抗拉强度 b 为640MPa，容易切削；淬火钢的硬度达HRC5565，抗拉强度 b 达21002600MPa，它的切削加工性就很好。 （2）由于该零件最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，宜采用调质处理。（3）由于该零件主要用于制造强度较高的运动件，如拖拉机减速箱、发动机、重型载货汽车以及各类减速器等。 2.4零件的结构分析 从零件图上看，本零件为回转体零件，结构比较简单，两端是由直径为24

5、的轴承，左端轴承长为31，右端轴承为12.8，齿轮的厚度为3.77，全齿高为5.4，齿面5.6，轴环所在的圆柱直径为44，长度为7.2，键槽为40X11.2，深度为4，所在的圆柱直径为40长为46，其主要加工的面有24、40的外圆柱面及齿面和一个键槽，由于传动与装配的要求较高，对于24、40圆柱面有较高的同轴度要求，对于24、36、40、44圆柱面及64齿面均有径向圆跳动要求，对于64的两端面及36左端面40右端面有端面跳动要求。 2.5零件的工艺分析此轴是轴类零件中常见的，是动力机械中的主要零件之一，他的主要功能是传递运动和动力。在动力传输过程中，会产生较大的既受弯矩又承受转矩工作是产生的应

6、力多为变应力，所以失效多为疲劳损坏，因此轴的材料应具有足够的疲劳强度、较小的应力集中敏感性和良好的加工性能。该零件材料为45 钢，调质处理200HBS。45 号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后再回火，表面硬度可以达到HRC4552。该齿轮轴由圆柱、阶梯轴、内孔、退刀槽、倒角、齿轮的传递动力的组成其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求（IT7 IT8），还有一处同轴度要求和一处全跳动度要求。尺寸标注完整，轮廓描述清楚。 2.6技术要求（1）.轴的内圆与外圆的圆跳度不大于0.03。（2）.毛坯要

7、经过调至热处理，提高力学性能。（3）.齿部表面要进行淬火处理，硬度为HRC45-48。（4）.轴承位置根据设计要求需热处理，经外圆磨床加工。（5）.调质241-286HBS（6）.未标注的圆角为R2.倒角为C2 2.7加工工艺性此零件的技术要求不高，用车床、铣床、滚齿机就可以加工出。精度要求一般是7级或8级，而且表面粗糙度的要求也不是很高，零件较好加工第三章 毛坯的确定 3.1 毛坯的选择毛坯的种类有主要有：型材、铸件、锻件和半成品四种。表3-1：毛坯的加工工艺工序名称工序间余量/mm经济精度/m表面粗糙度/m工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm毛坯67070粗车4h12Ra1432066

8、半精车1.7h10Ra2.51064.3精车0.3h8Ra0.62.564由以上工序加工余量分析，毛坯的尺寸选在70186即可。 3.2 毛坯图的设计图3.2.1毛坯（锻件）图是根据产品零件设计的，经查机械加工工艺手册 、机械零件工艺手册，再考虑到其所要加工的次数，知磨削余量，精车-粗车各余量,粗车余量可选用1mm，精车余量可选用0.5mm。传动轴磨削余量可取0.25mm。所以应选择的毛坯尺寸为18670mm。第四章 基准的选择 4.1 基准的分类零件是由若干表面组成的，各表面之间都有一定的尺寸和相互位置要求，然而基准又分为：1. 设计基准2. 工艺基准 4.2定位基准的选择 定位精准包括粗精

9、准和精基准，选择工件的定位基准，实际上是确定工件的定位基面。在起始工序中，只能选择未经加工的毛坯表面作为定位基准，这种基准称为粗基准。用加工过的表面作为定位基准，则称为精基准。在选择定位基准时，是从保证精度要求出发的，因此分析定位基准选择的顺序就应为精基准到粗基准。粗基准的选择:粗基准的选择对工件主要考虑两个方面的问题，一是影响工件上加工上表面与不加工表面的相互位置，二是不加工表面的尺寸、位置均应符合图样要求。精基准的选择:选择精基准应要保证加工精度，并使零件装夹方便，准确。在选用粗基准的时候，根据以上原则，为了保证各柱面之间的位置精度，外圆柱面的车削磨削之前先加工出中心孔，为后继工序提供可靠

10、的定位基准，和选择齿轮轴的左端面作为粗基准，因为他们是齿轮轴的设计基准，这样能够使加工遵循基准重合的原则，同时以加工中心线定位可以加工多处表面，便于在不同的工序中都使用中心线定位，这也符合基准统一原则。又因为齿轮轴的主要加工表面是齿轮面和外圆表面，同轴度也要求较高，所以是以齿轮轴的左端作为基准。该轴齿轮毛坯是热轧圆钢。在一开始粗加工的时候，是选用车床加工外圆、三爪自定心卡盘进行夹紧定位的，然后用双顶尖装置进行夹紧加工，粗车是选用圆钢的外圆作为基准的。在选用精基准时，采用互为基准进行两端的外圆进行加工，在钻孔时采用基准统一原则，加工孔时的工艺路线采用钻扩铰的加工路线，镗油槽时采用齿轮端进行定位，

11、在加工齿轮时可采用轴心和键槽定位。由于该传动轴的几个主要配合表面24、36圆柱面有较高的同轴度要求，对于64的两端面及36左端面40右端面有端面跳动要求，轴肩面对基准轴线A-B均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，所以应选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。第五章 加工工艺设计 5.1 加工阶段的划分工件的加工质量要求较高时，都应划分加工阶段，一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。如果加工精度和表面质量要求特别高，则还可增设光整加工和超精密加工阶段。 5.2 各加工阶段的主要任务（1）粗加工阶段的任务是切除毛坯大部分余量，使毛坯接近成品的形状和尺寸。（

12、2）半精加工阶段的任务是留下精加工余量后使主要表面达到一定的精度，为精加工做好准备并完成一些次要表面的加工。（3）精加工阶段的任务是保证各主要表面达到规定的精度和表面粗糙度。（4）轴承位置根据设计要求需热处理，经外圆磨床加工。 5.3 加工顺序的安排切削加工的安排原则：A.基准先行B.先粗后精 C.先主后次 D.先面后孔热处理工序的安排： A.预备热处理的目的的改善工件的加工性能，消除残余内应力，改善金相组织，为最终热处理做好准备，如正火、退火和调质等。预备热处理一般安排在粗加工前，但调质常安排在粗加工后进行。B.消除残余应力处理的目的是消除毛坯制造和切削加工过程中产生的残余应力，如时效和退火

13、。C.最终热处理的目的是提高零件的力学性能（如强度、硬度、耐磨性等），如调质、淬火、回火以及各种表面处理，一般安排在精加工前。本零件的主要功用是传递动力，其工作时需承受较大的冲击载荷，要求有较高的强度和韧性，故需要进行渗碳淬火回火热处理。辅助工序的安排：辅助工序包括检验、去毛刺、清洗、防锈等检验。除了工序中自检外，还需在下列场合单独安排检验工序：a.重要工序前后；b.送往外车间加工之前；c.全部加工工序完成、去毛刺之后。有些特殊去毛刺常安排在下列场合进行：a.淬火工序之前；b.全部加工工序结束之后。此零件为配合件，配合部位的精度要求比较高，为了达到图纸的精度要求，应该安排磨削工序，来达到精度要

14、求和提高表面性能。 5.4工艺设备的选择 机床的选择零件的加工精度和生产效率在很大程度上是由机床的使用性能决定的，在设计工艺规程时，主要是选机床种类及型号，选项择时间参照相关手册，产品样品，遵循以下原则： (1) 机床的加工尺寸范围应与零件的外轮廓尺寸相适应； (2) 机床的精度应与工件的精度要求相适应； (3) 机床生产类型应与零件的生产类型相适应。 (4)选择刀具应结合现在有的实际情况。当在车间没有相适应的机床设备时，就需要对已有的机床进行设备的改装，使其成为专用机床。在此，应根据具体要加工的零件的要求提出设计任务书，包括：一些必要参数、精度要求，产品要求，产品质量、经济效益等。 零件齿轮

15、轴需经过车、钻、铰、滚齿等工序加工完成。根据我们学校现有的设备具体安排如下: a.粗车两端面，各部分外圆面选用CA6140 普通车床 b.半精车、精车外圆轮廓，钻、镗、选用CK7150A 数控车床 c.齿轮加工选用滚齿机； CK7150A 数控车床 FANUC OI-TB 数控系统 最大回转直径500mm 主轴转速302000r/min(无级调速) X、Z 行程2601100mm 刀盘装刀数8 把 主轴电动机功率7.5KW 滚齿机YW3150 参数：表5.4.1最大工件直径X 最大模数（mm）滚刀至工作台最小中心距（mm）工作台尺寸（mm）主轴转速级数范围（转 /min）800X1050690

16、945-280电机外形尺寸长X 宽X 高（mm）工作精度主电机总电容台数等级粗糙度Ra7.516.0373050X960X21505-6-72.5CA6140 普通车床 床身上最大工件回转直径:400MM 刀架上最大工件回转直径:210MM 最大棒料直径:47MM 最大工件长度:750、1000、1500、2000 四种 最大加工长度：650、900、1400、1900 主轴转速范围 正转 101400 转/分、24 级 反转 14。51600 转/分、12 级 进给量范围 纵向 0.0286.33 毫米/转，共64 级 横向 0.0143.16 毫米/转，共64 级 螺纹加工范围 米制螺纹

17、P=1-192MM，44 种 英制螺纹 A=24 牙/IN，37 种 模数制螺纹 M=0.2548MM，39 种 径直制螺纹 DP=196 牙/IN，37 种 主电动机 7.5KW，1450 转/分 机床外形尺寸（长宽高）对于最大工件长度 1500MM 的机床为 3168mm1000mm1267mm 刀具的选择 由于刀具材料的切削性能直接影响着生产效率，工件的加工精度和表面质量，所以正确选择刀具材料是数控加工工艺的一个重要的部分.刀具应该具有高刚度，足够的强度和韧度，高耐磨性，良好的导热性，良好的工艺性和经济性，抗粘接性，化学稳定性等，刀具的选择取决于各工序的加工方法及所用机床的性能。 (1)

18、 良好的切削性能 (2) 精度高 (3) 可靠新性高 (4) 用度高 (5) 断屑及性能好 (6) 刀具的长度在满足使用要求的前提下尽可能的短 (7) 同一把刀具多次表入机床主轴锥孔时刀刃的位置应重复不变 综上所述.该齿轮轴加工时应选用硬质合金材料刀具YT15，CA6140 普通车床 上选用90外圆车刀、45端面车刀，CK7150A 数控车床上选用72.5 直头外圆车刀、端面车刀、铣刀，滚齿机上选用衮齿刀等。量具的选择 测量器具选择是根据被测零件的数量、材质特性、公差大小以及几何形状特点等。在确保测量精度的前提下,顾及测量工艺实施可能性和经济性来选择量具和量仪。 测量器具的精度应该与被测零件的

19、公差大小相适应。 被测零件的公差等级高,公差值小,则选用的测量器具的精度要高一些,反之亦然。 具体结合输出轴的的要求,应用到以下量具: 测量长度方向尺寸用游标卡尺,025 深度千分尺,2050，内径千分尺，通止规。（GB1214-85）卡尺：0125mm、0200mm。(0.1、0.05、0.02mm)三种。夹具的选择 合理地选择夹具,能够保证加工精度,提高生产率,减轻工人的劳动强度. 应考虑: A、是否可用机床备有的各种通用夹具和附件。 B、生产类型。 C、夹具应尽量敞开。 D、自动换刀具和换工作台时不能与夹具或工件发生干涉。 该输出轴为中大批量生产对同轴度的要求很高，应以专用夹具为主，该零

20、件为回转零件选用双顶尖装置，即可满足加工要求。 5.5加工工艺设计该零件是批量生产，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，根据以上分析，初步拟订的工艺路线方案如下：1、毛坯锻造并正火160-200HB，2、两端同时铣端面钻中心孔，3、粗车左端外圆，4、 粗车右端外圆，5、倒角，6、粗车检验，7、精车长头，8、精车短头9、铣键槽，10齿坯检验，11、滚齿，12、倒棱去毛刺，13、剃齿，14、热前检验，15、热处理，16、研磨中心孔，19、磨外圆端面，20、珩齿，21、成品检验，22、清洗、封油

21、、包装、入库。综合考虑所要加工零件的尺寸及要加工表面所要达到的粗糙度，选择如下机床：普通车床：CA6140外圆磨床：M1432A端面铣床：GL2-X336滚齿机：YM3608 5.6工艺路线的分析与比较方案一：工序一 粗车、半精车、精车A端面，钻中心孔。工序二 粗车、半精车、精车毛坯外圆至70mm,长度为186。粗车、半精车、精车外圆至64mm，长度为65 mm。倒角C1。工序三 换头夹紧、粗车、半精车、精车B端面，钻中心孔。工序四 粗车、半精车、精车外圆44. 粗车、半精车、精车外圆40至36mm， 倒角C1.粗车、半精车、精车外圆至24mm，长度为12.8mm。倒角C1。工序五 检验。工序

22、六 洗键槽。工序七 齿轮加工。工序九 磨削处理，A、B端面各磨削0.2至规定长度尺寸182mm。磨削两端24至规定尺寸。方案二： 工序一 粗车、半精车、精车A端面，钻中心孔。工序二 粗车、半精车毛坯外圆至70mm,长度为186mm。粗车、半精车外圆至64mm，长度为65 mm。倒角C1。工序三 换头夹紧、粗车、半精车、精车B端面，钻中心孔。工序四 粗车、半精车外圆44. 粗车、半精车、精车外圆40至36mm,倒角C1.粗车、半精车外圆至24mm，长度为12.8mm。倒角C1。工序五 洗键槽。 工序六 精车外圆64、24至图纸要求。工序七 检验。工序八 齿轮加工。工序九 磨削处理，A、B端面各磨

23、削0.2至规定长度尺寸182mm。磨削两端24至规定尺寸。通过工艺路线二违反了先主后次的加工原则，中间轴齿轮表面加工难度大容易报废，放在前阶段进行，可以减少工时浪费，工艺路线采用了先主后次的加工原则，面有一定的相对位置要求，一般安排在主要加工表面之后。故应先精加工回转体面，况且没有必要增加装夹次数，故加工工艺路线确定采用方案一。东华理工大学长江学院课程设计评分表学生姓名： 班级： 学号：课程设计题目：项目内容满分实 评选题能结合所学课程知识、有一定的能力训练。符合选题要求（5人一题）10工作量适中，难易度合理10能力水平能熟练应用所学知识，有一定查阅文献及运用文献资料能力10理论依据充分，数据准确，公式推导正确10能应用计算机软件进行编程、资料搜集录入、加工、排版、制图等10能体现创造性思维，或有独特见解10成果质量总体设计正确、合理，各项技术指标符合要求。10说明书综述简练完整，概念清楚、立论正确、技术用语准确、结论严谨合理；分析处理科学、条理分明、语言流畅、结构严谨、版面清晰10设计说明书栏目齐全、合理，符号统一、编号齐全。格式、绘图、表格、插图等规范准确，符合国家标准10有一定篇幅，字符数不少于500010总 分100指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日