基于proe三维仿真齿轮轴与直齿工艺分析（工艺卡）

2013 届本科毕业设计（论文）目 录第一章 齿轮轴的分析一 零件图分析 2二 毛坯的确定 3 三 基准的选择 5四 制定加工工艺路线 6工序卡 8第二章 直齿的分析一 零件的分析 18二 零件的毛坯 18三 定位基准的选择 18四 零件加工工艺路线的拟定 19五 工序设计 20工序卡 23结束语 26参考文献 272013 届本科毕业设计（论文）第一章 齿轮轴的分析1.1 零件的功用本零件为汽车变速箱中输出齿轮轴，其功用是传递动力和改变输出轴运动方向。1.2 零件的结构工艺分析从零件图上看，本零件为回转体零件，结构比较简单，其表面组成为：30、 37、 37、 30、 28、 25 圆柱面及 59.6 齿面 8x28 的槽。其主要加工的面有 25 的外圆柱面及齿面。由于传动与装配的要求较高，对于25、 30 圆柱面有较高的同轴度要求，对于 30、 37、 28、 25 圆柱面及 59.6 齿面均有径向圆跳动要求，对于 59.6 的两端面及 37 左端面30 右端面有端面跳动要求。粗糙度方面表现在：对于 30 圆柱表面 37 、28 、 25 端面有较高的要求为 Ra0.8 ,其余为 Ra3.2 ，这些在安排加mm工工艺时也需给予注意。13 输出齿轮轴零件的工艺特点及基本工艺过程（1）工艺特点齿轮轴类件的工艺特点首先是它的形面特征多，在基于特征的零件信息描述中可以把它分为主特征：内外圆柱面、圆锥面、齿轮表面等；辅助特征：键槽、小平面、花键、螺纹等。另外，齿轮轴类件加工所使用的机床多，材料及热处理种类也较多。再者，它的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，每一种零件都有几种加工工艺方法与之对应，根据生产规模、零件整体形状和轮廓尺寸、制造资源等，针对每一特征的加工精度、表面粗糙度及不同材料选择不同加工方法。（2）基本工艺过程1、下料-锯床 2、粗车-车床 2013 届本科毕业设计（论文）3、热处理-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-外圆磨床9、成品检验2013 届本科毕业设计（论文）2.1 毛坯的选择毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一，也是一个比较重要的阶段，毛坯的形状和特征（硬度，精度，金相组织等）对机械加工的难易，工序数量的多少有直接影响，因此，合理选择毛坯在生产占相当重要的位置，同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型材 2、锻造 3、铸造4、焊接 5、其他毛坯。根据零件的材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，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，故毛坯应选择锻件，以使金属纤维尽量不被切断。又由于年产量为 5000 件，达到了批量生产的水平，且零件形状较简单，尺寸也不大，故应采用模锻。2.2 毛坯图的设计毛坯（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 ，毛培图样如下。2013 届本科毕业设计（论文）3.1 基准的概念和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。用以确定零件上点、线、面间的相互位置关系所依据的点、线、面称为基准。基准按其作用不同，可分为设计基准和工艺基准。1. 设计基准设计图样上所采用的基准称为设计基准。如零件图上的轴心线是各外圆和孔的设计基准。 2. 工艺基准在工艺中采用的基准称为工艺基准。按用途可分为定位基准、测量基准和装配基准。定位基准 加工时使工件在机床或夹具中占据正确位置所使用的基准。 如零件在精车时，中心孔就是定位基准。测量基准 零件检验时，用于测量已加工表面尺寸及位置的基准。装配基准 装配时用已确定零件在部件或产品中位置的基准。零件图中的25、 40.35 即为装配基准。3.2 定位基准的选择选择工件的定位基准，实际上是确定工件的定位基面。根据选定的基面加工与否，又将定位基准分为粗基准和精基准。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。1粗基准的选择选择的原则是：（1）非加工表面原则（2）加工余量最小原则（3）重要表2013 届本科毕业设计（论文）面原则（4）不重复使用原则（5）便于装夹原则。根据以上选择的原则，在加工时：（1）车左端时，以两端端面中心孔作为粗基准。 （2）车右端时，以两端端面中心孔作为粗基准。 2精基准的选择选择的原则是：（1）基准重合原则（2）基准统一原则（3）自为基准原则（4）互为基准原则（5）便于装夹原则。 根据以上选择的原则，我们就可以选择端面的中心孔作为精基准。由于该传动轴的几个主要配合表面 25、 30、 37 圆柱面有较高的同轴度要求，对于 59.6 的两端面及 37 左端面 30 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。 4.1 加工阶段的划分2013 届本科毕业设计（论文）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密加工阶段。4.2 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。（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。4.3 加工顺序的安排（1）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（2）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。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。（3）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，来达到精度要求和提高表面性能。4.4 拟定加工工艺路线方案2013 届本科毕业设计（论文）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、粗车检验，6、精车长头，7、精车短头，8、齿坯检验，9、滚齿，10、加工键槽，11、倒棱去毛刺，12、剃齿，13、热处理入库。5.走刀路线安排合理确定走刀路线对于保证被加工零件的加工精度和表面质量以及提高编程和加工效率起着非常重要的作用。尤其是加工轴类零件。应做到走刀路线短，刀具空行程少，这样才能提高工作效率。6.刀具选择（1）刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一，不仅影响机床的加工效率，而且直接影响零件的加工质量。由于我们要加工的零件材料要求为 45 钢，根据要求，选择硬质合金刀。（1） 粗车外圆： 01 90外圆车刀（2） 精车外圆 02 70外圆车刀（3） 端面： 03 90端面车刀（4） 键槽 07 键槽铣刀7.切削用量的选择加工部位 粗背吃刀量 精车吃刀量 进给量 mm/r 各外圆 5.0 0.5 1.2 端面 0.5键槽 5 2 0.12013 届本科毕业设计（论文）8.工艺卡学校 湖南科技大学产品型号 零件名称 零件号QH50-02 输出齿轮轴 60045632名称 牌号 机械性能材料渗碳钢 20CrMnTi种类 尺寸b1080MPas835MPa毛坯 模锻 每一毛坯可制件数每台件数 批量 净重/kg零件图另附1 1序号 工艺装备名称及 编号 加工尺寸 切削用量 工时/min工序 工步工序和工步内容加工面定位表面机床型号、夹具、刃具、量具、辅具直径或宽度、长度、每边余量背吃刀量 ap/mm进给量 mm/r 或 mm/r切削速度 v/m*r-1机动时间辅助时间准备时间合计01 外购 按图鍛造并正火处理（160-200HB）2013 届本科毕业设计（论文）序号 工艺装备名称及编号 加工尺寸 切削用量 工时/min工序 工步工序和工步内容 加工面定位表面机床型号、夹具、刃具、量具、辅具直径或宽度、长度、每边余量背吃刀量 ap/mm 进给量mm/r 或 mm/r 切削速度v/m*r-1计机动时间辅助时间合计02两端同时铣端面钻中心孔夹大圆，铣左右端面，保证长度，钻两中心孔，加工面：端面、两中心孔定位表面： 47 大外圆机床型号：GL2-X336夹具：液压夹具刃具：铣刀钻头量具： 游标卡尺铣至长 275背吃刀量：0.2-0.8进给量：1.0切削速度：460-600机动时间：30辅助时间：10准备时间：10合计：502013 届本科毕业设计（论文）序号 工艺装备名称 及编号 加工尺寸 切削用量 工时/min工序工步工序和工步内容 加工面定位表面机床型号、夹具、刃具、量具、辅具直径或宽度、长度、每边余量背吃刀量ap/mm 进给量 mm/r或 mm/r 切削速度v/m*r-1机动时间辅助时间准备时间合计03粗车短头外圆采用双顶尖装夹方法，一次装夹车 40、 47、 55外圆，倒角 1X45 度加工表面：303745圆柱面定位表面： 两端中心孔机床型号：CJK6140夹具：顶尖刃具：90度刀、量具：外径千分尺加工直径：303745外圆加工长度 79mm每边余量：0.5mm背吃刀量：0.2-0.8进给量：1.0切削速度：460-600机动时间：10辅助时间：8准备时间：10合计：282013 届本科毕业设计（论文）序号 工艺装备名称及 编号 加工尺寸 切削用量 工时/min工序工步工序和工步内容 加工面定位表面 机床型号、夹具、刃具、量具、辅具直径或宽度、长度、每边余量背吃刀量ap/mm 进给量 mm/r或 mm/r切削速度v/m*r1机动时间辅助时间准备时间合计04粗车右端外圆采用双顶尖装夹方法车 47、 40、 38、 35圆柱面加工面：37302825 圆柱面定位表面：两端中心孔机床型号：CJK6140夹具：三爪卡盘刃具：90 度刀量具：外径千分尺、游标卡尺加工直径：37302825加工长度：195mm 每边余量：0.5mm背吃刀量：0.3进给量：0.25切削速度：260-300机动时间：20辅助时间：10准备时间：10合计：402013 届本科毕业设计（论文）序号 工艺装备名称及编号 加工尺寸 切削用量 工时/min工序工步工序和工步内容 加工面定位表面 机床型号、夹具、刃具、量具、辅具直径或宽度、长度、每边余量背吃刀量ap/mm进给量mm/r 或mm/r切削速度v/m*r-1机动时间辅助时间准备时间合计05粗车检验检验粗车06精车长头采用双顶尖装夹方法车 38、 31、 29、 26圆柱面加工面：37302825 圆柱面定位表面：两端中心孔机床型号：CJK6140夹具：三爪卡盘刃具：90 度刀量具：外径千分尺、游标卡尺加工直径：37302825加工长度：195mm 背吃刀量：0.3进给量：0.25切削速度：260-300机动时间：20辅助时间：10准备时间：10合计：402013 届本科毕业设计（论文）序号 工艺装备名称及编号 加工尺寸 切削用量 工时/min工序工步工序和工步内容 加工面定位表面 机床型号、夹具、刃具、量具、辅具直径或宽度、长度、每边余量背吃刀量ap/mm进给量mm/r 或mm/r切削速度v/m*r-1机动时间辅助时间准备时间合计07精车短头采用双顶尖装夹方法，一次装夹车 31、 38、46 圆柱面加工表面： 303745圆柱面定位表面： 机床型号：CJK6140夹具：顶尖刃具：90度刀、量具：外径千分尺加工直径：303745外圆加工长度 79mm背吃刀量：0.2-0.8进给量：1.0切削速度：机动时间：10辅助时间：8准备时间：10合计：282013 届本科毕业设计（论文）两端中心孔460-600序号 工艺装备名称及编号 加工尺寸 切削用量 工时/min工序工步工序和工步内容 加工面定位表面 机床型号、夹具、刃具、量具、辅具直径或宽度、长度、每边余量背吃刀量ap/mm进给量mm/r 或mm/r切削速度v/m*r-1机动时间辅助时间准备时间合计08 齿胚检验09 滚齿滚 45 斜齿加工表面：45圆柱面机床：滚齿机夹具：顶尖刃具：滚齿刀加工直径：45加工长度 45mm切削速度： 35/mincv机动时间：10辅助时间：8准备时间：2013 届本科毕业设计（论文）定位表面： 两端中心孔量具：外径千分尺10合计：28序号 工艺装备名称及编号 加工尺寸 切削用量 工时/min工序工步工序和工步内容 加工面定位表面 机床型号、夹具、刃具、量具、辅具直径或宽度、长度、每边余量背吃刀量ap/mm进给量mm/r 或mm/r切削速度v/m*r-1机动时间辅助时间准备时间合计10加工键槽加工 4X28 的键槽加工表面：25圆柱面定位表面： 两端中心孔机床：专用机床夹具：顶尖刃具：键槽刀量具：外径千分尺加工长度 28mm机动时间：10辅助时间：8准备时间：10合计：282013 届本科毕业设计（论文）序号 工艺装备名称及编号 加工尺寸 切削用量 工时/min工序工步工序和工步内容 加工面定位表面 机床型号、夹具、刃具、量具、辅具直径或宽度、长度、每边余量背吃刀量ap/mm进给量mm/r 或mm/r切削速度v/m*r-1机动时间辅助时间准备时间合计11倒棱去毛刺12 剃齿13 热处理入进行热处理，检验，清洗、封油、包装、入库。2013 届本科毕业设计（论文）库2013 届本科毕业设计（论文）第二章 直齿的分析 2.1 零件分析2. 1.2 类型及功用本题目所用齿轮是电机轴上的传动齿轮，该零件属于盘套类零件，主要用于传递扭矩和力，锻件应符合 JB/T 5000.8-1998 重型机械通用标准，调质HB=255-286。需要进行齿面淬火提高齿面硬度。2. 1.3 结构分析该齿轮是以键与主轴相配合以 56 孔为主的圆柱内表面；以 231 外圆表面为主的圆柱外表面加工；分度圆 225 的齿轮的加工；2.2 零件的毛坯零件材料为 40Cr。选用锻件，保证零件工作可靠。属于单件小批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，加工面较少，故可以采用自由成型。2.3 定位基准的选择基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大量报废，使生产无法正常进行。2.3.1 粗基准的选择在盘套类零件的加工中，以锻件外圆为粗基准。2013 届本科毕业设计（论文）2.3.2 精基准的选择在精基准的选择过程中要考虑多方面的问题。在精加工过程中，考虑到互为基准原则经过反复装夹、找正，达到跳度要求。可以以内孔的中心线做为基准，现选取 40 内孔中心线做为精基准。2.4 零件加工工艺路线的拟定最后的工艺路线确定如下：工序 1：锻造毛坯 24070工序 2：热处理（正火处理）工序 3： 1. 粗车右端面至 652. 粗车外圆至 236工序 4： 1粗车外圆环至 80, Ra12.5 2. 粗车左端面至 613. 粗扩内孔至, Ra6.3 粗扩 6X。工序 5： 调质工序 6： 1.精扩内孔至 ，6X2.精车右端面至 60，Ra3.23. 精车外圆至 231，Ra3.2 4.倒头装夹，内孔找正5.倒头装夹，内孔找正工序 7： 1.滚齿工序 8： 钳工去毛刺工序 9： 齿面淬火 工序 10： 磨齿工序 11：插键槽 工序 12：终检入库以上工艺过程详见“机械加工工艺过程卡片”。2013 届本科毕业设计（论文）2.5 工序设计零件材料为 40Cr，硬度为：225286HBS, 生产类型为单件小批生产，考虑到齿轮机构比较复杂，采用模锻。锻件精度等级 F2.5.1 工序尺寸的计算通过加工方法和待加工尺寸查机械加工手册查找机械加工余量：1. 两大端面（1） 大端面考虑到大端面的表面加工等级为 8 级，因此需要粗车半精车粗车 精车经济精度 IT 12-13 7-8表面粗糙度Ra/m10-80 2.5-10加工余量/mm 2 0单边加工余量 Z=2+1=3mm（2）内孔内孔表面粗糙度为 Ra1.6，齿部倒角表面粗糙度为 12.5，要达到此精度要求，查机械制造技术基础 表面加工方法的选择 知精度等级需达到 79 级才行，需因此需要粗扩精扩粗车 精车经济精度 IT 12-13 7-8表面粗糙度Ra/m10-80 2.5-10加工余量/mm 2 02013 届本科毕业设计（论文）加工余量 0.5mm（3）滚齿1.要求表面粗糙度 Ra1.6，目前精滚齿机可达到 47 级精度。2.选用 YBA3120 型滚齿机（属于组别 I），其主要参数为：A最大工件直径：250mmB最大加工模数：4mmC80315/8 r/minD刀具最大回转角： 453.由于该齿轮的模数为 2.5，故要分两次走刀，第一次走刀的背吃刀量取 1.4m，第二次走刀的背吃刀量取为 0.8m。4.滚刀粗加工进给量：1.52mm/r滚刀精加工进给量：0.51mm/r滚刀粗加工切削速度：35m/min三、.部分工序切削用量的计算1车削内孔 40 孔。选用机床：车床型号 C0618主要参数：1.最大加工直径 180mm2.最大加工长度：220mm3.主轴转速范围：120-1400r/min（1）粗车 56, 孔。锻造孔至 55m，单边余量 Z=0.5 ，一次车去全部余量， 。m2pam进给量 f=0.2 /r根据有关手册，确定车床的切削速度为 V=40(m/min),则有n=1000v/3.14d=300n/min以上转速可以作为加工时使用的转速。切削工时： t=( + + )/nf=1.586（min）2lw2013 届本科毕业设计（论文）其中： 工件切削部分长度wl切入量（根据切削深度查表可得）1切出量，取 0-3mm2l（2）精车 40, 孔半精车孔至 49.2，单边余量 Z=1.4 ,一次车去全部余量，m1.4pam进给量 f=0.1 /r,且 V=40m/minm(r/min)1040276.wVnD切削工时： (min)18.91wlltnf2. 滚齿1滚齿根据切削用量手册选定进给量： .5/fmr其切削速度为： 35/mincv转速为： =7001snz按机床可选取： 7/inr由此可计算出单件生产所用工时：T= (b+ + )/ K = 1.24min 2l1af0其中：b齿轮齿宽滚刀切入长度1l滚刀切出长度2Z齿数滚刀转速0n滚刀进给量 mm/raf2013 届本科毕业设计（论文）K滚刀头数2013 届本科毕业设计（论文）齿轮械加工工艺过程卡片产品型号 零件图号 大直齿 共2页湖南科技大学机械工程系 机械加工工艺过程卡片 产品名称 减速器 零件名称 大直齿 第1页材料牌号 45 毛坯种类 模锻 毛坯外形尺寸 176mm61mm 每件毛坯可制件数 1 每台件数 1工时工序号 工序名称 工序内容 车间 工段 设备 工艺装备 准终 单件01 模锻 模锻 锻工02 热 正火03 车 1. 粗车右端面至 65。2. 粗车外圆至236 金工 CA6140 YT15 45右偏刀，中心孔钻04 车1粗车外圆环至80，196, Ra12.5 2. 粗车左端面至 613. 粗扩内孔至55, Ra6.3 粗扩 6X31 内孔金工 CA6140 YT1590右偏刀、顶尖，鸡心夹，游标卡尺05 热 调质处理06车 1.精扩内孔至 56 ，6X302.精车右端面至 60，Ra3.23. 精车外圆至231，Ra3.24.倒头装夹，内孔找正5.倒头装夹，内孔找正金工 CA6140 YT1590右偏刀、顶尖，鸡