齿轮轴的机械加工工艺规程及工艺装备设计-刘满-20140128.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流齿轮轴的机械加工工艺规程及工艺装备设计-刘满-20140128.精品文档.襄阳汽车职业技术学院毕 业 设 计题 目：齿轮轴的机械加工工艺规程及工艺装备设计专 业： 汽车制造与装配技术 班级： 汽配1103班 学 号： 143570401110091 姓名： 刘 满 指导教师： 李 伟 新 完成日期： 2014.05.08 一、 设计题目齿轮轴零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计二、原始资料(1) 被加工零件的零件图 1张(2) 生产类型:中批或大批大量生产三、上交材料(1) 被加工工件的零件图 1张(2) 毛坯图 1张(3) 齿轮轴机械加工工艺过程卡片 1 张 (4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1张(4) 夹具装配图 1张(5) 夹具体零件图 1张(6) 课程设计说明书(50008000字) 1份四、进度安排(1) 熟悉零件,画零件图 2天 (2) 选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片 5天(3) 工艺装备设计(画夹具装配图及夹具体图) 9天(4) 编写说明书 3天(5) 准备及答辩 2天五、指导教师评语成 绩： 指导教师 李 伟 新 日期 2014.05.08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.这是我们在就业之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。这次设计的是主动齿轮轴，有零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与所设计夹具对应那道工序的工序卡片各一张。首先我们要熟悉零件，题目所给的是主动齿轮轴。了解主动齿轮轴的作用，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，最后拟定主动齿轮轴的工艺路线图，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。AbstractAfter the machine manufacture technology curriculum project was we studies university's complete basic course, the technical basic course as well as the majority of professional courses, carried on. This is we before carrying on the graduation project to studies various curricula a thorough comprehensive total review, is also a apply theory to reality training, therefore, it holds the important status in we three year university life. What this design is a driving gear, has the detail drawing, the semifinished materials chart, assembly drawing each, the machine-finishing technological process card and with designs the jig to correspond that working procedure operation card each. First we must be familiar with the components, the components which the topic gives are the driving gear. Understands driving gear's function, then on basis components nature and detail drawing various end surfaces' roughness determination semifinished materials size and machining allowance. Then we determine the fine datum first again according to the localization datum, latter determines the thick datum, finally draws up driving gear's craft road map, works out this work piece clamp plan, draws the jig assembly drawing.This is the unit process which I design.目 录摘要IIAbstractIII1 零件的分析11.1零件的作用11.2零件的工艺分析11.3审核齿轮轴的工艺性11.4确定生产类型22.确定毛坯并绘制毛坯简图22.1确定毛坯种类22.2确定毛坯的尺寸公差和加工余量22.2.1.公差等级22.2.2锻件质量22.2.3. 锻件的材质系数23.制定工艺路线33.1定位基准的确定33.1.1. 粗基准的选择：43.1.2.精基准的选择：43.2表面加工方法的确定43.3工序的集中与分散53.4工序顺序的安排53.5确定工艺路线54.夹具的设计74.1问题的提出74.2夹具的设计74.2.1定位基准的选择74.2.2.定位误差的分析7小结：8参考文献：91零件的分析1.1 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）1.2 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。轴是组成减速器的重要零件之一，它本身要求有足够的强度和刚度，足够精确的尺寸和较高的表面粗糙度，与轴承配合处的轴颈表面还有高的硬度，因而材料应具有优良的综合机械性能。碳素钢价格低廉、锻造工艺性能好、对载荷较大，较为重要的场合，以45号钢最为常用。1.3 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）1.4 确定生产类型依设计题目知：Q=8000台/年，齿轮轴重量为0.8kg，齿轮轴属轻型零件。m=1件/台，备品率a=3%,废品率b=0.5%。代入公式N=Qm(1+a)*(1+b),求得N=8281.2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2.1 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）2.2 确定毛坯的尺寸公差和加工余量2.2.1 公差等级由于主动齿轮轴的功用和技术要求，可以确定该零件的公差等级为普通级。2.2.2 锻件质量已知机械加工后齿轮轴的重量为0.8kg，由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为1kg。2.2.3 锻件的材质系数由于该主动齿轮轴材料为45#钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，该铸件的材质系数属M1级。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0.81S2M1普通级项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm备注直径201.5-2.01.2表2-11直径351.5-2.01.4表2-11直径401.5-2.01.4表2-11直径601.5-2.01.6表2-11长度2281.5-2.01.6表2-113制定工艺路线3.1 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。3.1.1 粗基准的选择：选择左端Ø30mm的未加工外圆柱面作为粗基准3.1.2 精基准的选择：由零件的工艺分析可以知道，此零件的设计基准是Ø25k6mm和Ø15r6mm的轴线，根据基准重合选择，应选择设计基准为精基准，即以Ø25k6mm和Ø15r6mm的轴线为精基准，由于多数工序的定位基准都是中心孔，符合基准统一原则，且能保证工件定位准确，装夹方便，夹具结构简单。所以精基准选择中心孔。3.2 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：根据各表面加工要求和各加工方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下：尺寸Ø25k6mm：粗车精车磨削尺寸Ø30mm：粗车尺寸Ø57mm:粗车半精车精车尺寸Ø20mm:粗车尺寸Ø15r6mm：粗车半精车精车尺寸宽为5mm深为3mm长为32的键槽：粗铣大径为Ø57的斜齿轮：滚齿剃齿或粗滚齿精滚齿根据先粗后精，基准先行，以及先主后次的原则，加工顺序：两端面和中心孔的加工，粗车各外圆表面，精车外圆Ø25k6mm，Ø15r6mm表面，铣键槽，斜齿轮的加工，磨削两Ø25k6mm外圆面。3.3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。该主动齿轮轴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。3.4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。3.5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： 1、方案一：工序10：模锻；工序20：正火；工序30：车端面、打中心孔；工序40：粗车各外圆；工序50：调质处理；工序60：修研中心孔；工序70：精车外圆Ø25k6mm、Ø15r6mm；工序80：铣键槽；工序90：滚齿；工序100：修研中心孔；工序110：剃齿；工序120：磨外圆Ø25k6mm（两段）；工序130：去毛刺；工序140：检验；工序150：入库。2、方案二：10：模锻；20：正火；30：车端面、打中心孔；40：粗车各外圆；50：调质处理；60：修研中心孔；70：精车外圆Ø25k6mm、Ø15r6mm；80：铣键槽；90：粗滚齿；100：精滚齿；110：修研中心孔；120：磨外圆Ø25k6mm（两段）；130：去毛刺；140：检验；150：入库。3、工艺方案比较两方案的不同主要在于齿轮的加工工序不同。通过比较可知方案一比较好。因为方案二只采用滚齿，要达到零件图上所要求的精度需采用高精度的滚刀和高精度的滚齿机。而方案一采用剃齿来达到零件图上的精度要求。对于一般工厂来说比较适合。所以采用方案一作为加工方案。3.6确定切削用量和基本工时工序1：粗车外圆粗车外圆Ø25k6mm：1） 背吃刀量：单边余量Z=4.6mm,可三次切除。背吃刀量为1.8mm。2） 进给量：根据参考文献2表1.1-47取。3） 切削速度:根据参考文献2表1.1-46取。4） 确定主轴转速：按机床选取。所以实际切削速度为5） 验证机床功率：主切削力按机械工艺手册表1.1-57所示公式计算式中， ,所以切削时消耗功率为由CA6140机床说明书可知，CA6140的主电机功率为7.8kw，当主轴转速为560r/min时，主轴传递最大功率为5.5kw，所以机床功率足够，可以正常加工。6）切削工时：式中，所以工序2：滚齿1） 背吃刀量：根据参考文献7表11-13可知，。2） 进给量：根据参考文献7表11-16取。3） 切削速度：根据参考文献7表11-14取。根据修正公式：式中查参考文献1表6.1-39可得：所以4） 确定主轴转速：按机床选取5） 切削工时：式中，故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X50124.1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。4.2夹具的设计4.2.1定位基准的选择工件以左端面及20mm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。4.2.2.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：回顾整个毕业设计过程，我在老师的指导下，取得了可喜的成绩，毕业设计作为大学阶段学习重要环节，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。本次毕业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。经过这次的毕业设计，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 2005.112、机床夹具设计（第二版） 肖继德、陈宁平主编 机械工业出版社 2000.53、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 2006.114、机床夹具设计 秦宝荣主编 中国建材工业出版社 1998.25、机械制造与模具制造工艺学 陈国香主编 清华大学出版社 2006.56、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 2006.17、机械制造技术基础 方子良主编 上海交通大学出版社 2005.1 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 2003.9 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 2002.1210、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 2004.811、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 2007.2齿轮轴机械加工工艺过程卡片襄阳汽车职业技术学院机械工程系汽配1103机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号JS99-03共1页产品名称减速器零件名称齿轮轴第1页材料牌号45毛坯种类模锻毛坯外形尺寸176mm×Ø61mm每件毛坯可制件数1每台件数1工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时准终单件10模锻模锻锻工20热正火30车车两端面，钻中心孔金工CA6140YT15 45°右偏刀中心钻40车粗车外圆Ø30mm，Ø25k6mm，Ø20mm，Ø15r6mm，Ø25k6mm，Ø30mm，Ø57mm金工CA6140YT1590°右偏刀、顶尖，鸡心夹，游标卡尺50热调质处理60磨修磨中心孔金工M1432A70车精车外圆Ø15r6mm，Ø25k6mm，Ø25k6mm，Ø57mm，倒角金工CA6140YT15 90°右偏刀、 YT15 45°右偏刀，顶尖，鸡心夹，千分尺80铣铣键槽金工X6132直柄键槽铣刀、V形块90滚齿滚齿金工Y3150E整体齿轮滚刀（模数为3，头数2）弹簧夹头、顶尖100磨修磨中心孔金工M1432A110磨磨外圆Ø25k6mm，Ø25k6mm金工M1432A顶尖、平行砂轮，千分尺描图120剃齿剃齿金工Y4250剃齿刀130钳工去毛刺金工锉刀描校140检检验质检室千分尺、游标卡尺、150入库涂上防锈油襄阳汽车职业技术学院 汽配1103机械加工工序卡片工 序 名 称铣键槽工序 号14零件数量1零件号零件名称齿轮轴材 料毛 坯牌号硬度形 式重 量45#锻造件0.8kg设 备夹 具工序工时(min)名称型号专用夹 具准终单件立式铣床工步工 步 内 容工艺装备走刀次数切削深度mm进给量mm/r主轴转速r/min切削速度m/min工步工时min1铣键槽立式铣床，键槽铣刀10.0418847.22 设计者： 指导老师 共1页第1页附件图纸零件图毛坯图夹具体装配图