齿轮轴零件的机械制造工艺规程

1、第13页1.齿轮轴零件的机械制造工艺规程1.1零件工艺分析和确定生产类型1.1.1拟定工艺路线由给定的零件图可以看出，该零件图的是齿轮轴类零件，部分加工表面的精度等级达到5级，粗糙度达到0.4 am因此先大致拟定如下工艺路线: 锻造毛坯，正火 对整个毛坯件进行粗车 对整个毛坯件进行半精车 热处理 精车 滚齿 钻孔，攻丝 调质处理 对帖0mm处进行磨削1.1.2确定零件的生产类型根据下式计算(1-1 )N = Q m (1 + a %)(1 + b %)式中N-零件的生产纲领Q- 产品的年产量m- 每台（辆）产品中该零件的数量a%-备品率，一般取2%-4%b%-废品率，一般取 0.3%-0.7%

2、根据上式就可以计算求得该零件的年生产纲领，在通过查表，就能确定该零件的生产类型。本设计中，Q=500Q m=1件/台，备品率和废品率为3呀口 0.5%,将数据代入上式得N=5176件/年，查表可知该零件为轻型零件，本设计中齿轮轴零件的生产类型为大批量生产。1.2毛坯的选择，绘制毛坯图1.2.1选用锻件为毛坯，采用模锻成型的方法制造毛坯。122确定毛坯尺寸及机械加工余量本锻件采用普通级，根据零件图的基本尺寸查表可初步得粗车, 半精车，粗磨和精磨外圆的单边加工余量分别为 6mm 1.1mm 0.4 mm和0.1 mm又粗精加工分开时，对于粗车外圆的余量允许小于原表中ar=61-1所余量的70%故可

3、取粗车余量为4.8 mm总的的余量为6.4 mm再根据手册即可得锻件机械加工余量和公差为：单边加工余量半径 士 2,长度方向aL=5± 2。于是，可初步得锻件图的尺寸，如图示（图中粗实线表示锻件的外形，双点划线表示零件轮廓）。1.3毛坯图的确定1.3.1计算毛坯加工余量和尺寸公差根据图1-1和计算式m =八r2""(1-2)m锻=3.14咒 7.85% 103(44 80 + 6222 + 67 88+ 96 30) 4 = 5.61kg设锻件最大直径为帖00mm长为230mm则tag玄阳rW图1-1齿轮轴零件的锻件图m外包=兀（60/2）2x 237.85 =

4、14.17kgS貝= 0.414.17根据上述计算数据，查表可确定零件的形状复杂系数为S,属于简单级别。而40Cr的含碳量为0.4%小于0.65%,故该零件的材料系数属 于m级。锻件的分模线形状。根据该零件的行为特点，本设计选择零件 的水平面为分模面，属于直分模线。零件表面粗糙度。该零件仅有*50j5的外圆表面粗糙度为 0.4 am其余均大于等于1.6。根据上述诸因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余 量，所得结果列于下表1-1。表1-1齿轮轴锻件毛坯尺寸公差级机械加工余量锻件重量/kg包容体重量/kg形状复杂系数材质系数公差等级5.6114.17SM普通级项目单边加工余量/mm锻件尺寸

5、/mm尺寸公差/mm备注?32h62.5?372.2（蔦）?50j53?562.215)?552?592.2( ；5)?84h83?902 5广.7)?552?592.215)根据机械制 造工艺设计简 明手册表2.2- 25、表2.2- 13确定?50j33?562.215)802.581±1.25112.511±1.043243±1.120224±1.045245±1.12102.5215±1.65本零件毛坯同轴度偏差允许值为1.2 mm残留飞边为1.2mm确定圆角半径。外圆角半径 r=0.05H+0.5 （H为各段高度），内圆角半

6、径R=2.5r+0.5.为简化起见，本锻件的内外圆角半径分别取相同的数值。综合考虑取 H=5()Tim r=0.05 X 50+0.5=3mm R=3.5 x3+0.5=8mm1.3.2设计毛坯图0002竝制k锻件按AG1A2验收2. 未注圆角R1.53. 锻造后正火4. 正火硬度171200HB5. 外起模角5。图1-2齿轮轴零件毛坯图由表1-1所得结果，绘制如图1-2所示毛坯图（图中粗实线表示 锻件的外形，双点划线表示零件轮廓）。1.4选择加工方法，制定工艺过程1.4.1基准选择齿轮零件的精基准选择为轴两端面的中心孔， 满足基准重合的原 则。最先进行机械加工的事两端面，保证长度要求。再就是

7、两个端面 的中心孔，保证定位和夹紧。这时可选的夹紧方案为：用三爪卡盘固定一端，对另外一端面进行平整加工，打中心孔；调头加工另一端面,打中心孔，保证长度。由此可知，粗基准即两端面的外圆柱面。142齿轮轴各加工表面的加工方案齿轮轴各加工表面加工方案如下表1-2所示表1-2齿轮轴各加工表面加工方案需加工的表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra(m加工方案?32h6IT73.2粗车-半精车-精车?50j5IT50.4粗车-半精车-粗磨-精磨?55外圆面IT1412.5粗车齿圈外圆面IT116.3粗车-半精车齿面IT71.6粗精滚齿-磨齿M3孔IT1412.5钻孔-攻螺丝端面IT143.2、12.5粗车-半精车

8、、粗车切槽IT83.2粗车143制定齿轮轴加工工艺过程卡各主要加工面示意图如图1-3所示图1-3主要加工面代号示意图齿轮轴零件加工工艺过程卡如下表 1-3所示。表1-3齿轮轴零件加工艺过程卡工序工序名称工序内容设备工装1模锻锻造轴毛坯 毛坯检验2热处理正火，硬度达 171200HB3车1、粗车A、j两端面并打中心孔，孔深不超过5mm2、 粗车，半精车各面至要求的尺寸，E、C两面 粗车至尺寸即可，F面半精车至图示尺寸，其余 轴面车至长度尺寸，留精车余量或粗磨余量0.21.0mm3、倒45°斜角，按图示尺寸4、切槽5、检验C6143车床游标卡尺、硬质合金 右偏车刀、硬质合金 切槽刀、综合

9、量规、 车床夹具4热处理1、渗碳S1.5，校直跳动量2、检验渗碳仪、轴类 自动校直机5车软爪中心架装夹工作1、 均匀车去两端面，取总长210mm2、两顿打中心孔3、精车B面至？32mm4、倒角，按图示尺寸C6140车床游标卡尺、硬质合金 右偏车刀、综合量 规、车床夹具工序工序名称工序内容设备工装6滚齿1、在滚齿机 Y3150上粗精滚齿至图示尺寸2、检验Y3150滚齿机II型皿级滚刀、公 法线百分尺7钻孔1、在J面上按图示位置钻孔深 16mm2、 在C的左端面上按图示位置钻孔深16mmZB6223多轴卧式钻床深度游标卡尺、高速钢锥柄阶梯麻花钻8攻螺丝在卧式钻床上攻螺纹 M3ZB6223多轴卧式钻

10、床机动丝锥高速钢W18Cr4V9去毛刺去毛刺钳工台平锉10热处理1、调质处理，硬度达 220250HB2、检验淬火机11磨削外圆 面1、粗、精磨C、丨面(即？55j5的外圆面)至设 计尺寸2、检验外圆磨床M1420平形砂轮、游标卡尺12磨削齿面磨齿面, Ra16磨齿机YA7063双斜边一号砂轮、齿轮检测仪、卡尺等13综合检验千分表、量规、游标卡尺14探伤探伤仪15入库根据上述要求和方法，结合该齿轮轴零件的实际加工情况， 现确定各轴段的外圆工序尺寸和公差。如下列各表所示。(1) ?32h6mm外圆面加工方案为粗车一一半精车一一精车。查表可知粗车余量为2.5 mm,半精车余量为1.5 mm,精车余

11、量为1mm,力口工总余量为5mm。精车后工序基本尺寸为32mm;其他各工序的基本 尺寸为：半精车 32mm+1mm=33mm,粗车 33mm+1.5mm=34.5mm,毛坯34.5mm+2.5mm=37mm。又查表可知，精车后为IT6 , Ra3.2am,半精车后为IT11 , Ra6.3 am粗车后为IT13 , Ra12.5m锻造毛坯的公差为2.2 mm。上述查询和计算结果列于下表1-4。工序名称工序间余量(mm)工序工序基本尺寸(mm)标注工序尺寸基本公差(mm)经济精度(mm)表面粗糙度(am)精车1.0IT63.232? 33°-O.O16半精车1.5IT116.333?3

12、30-0.16粗车2.5IT1312.534.5? 34.5O-O.O39毛坯±1.137?37±.1表1-4 ?32h6外圆面工序尺寸、公差的确定(2) ?50j5mm外圆面加工方案为粗车一一半精车一一粗磨一一精磨。查表可知粗车余量为3.5 mm,半精车余量为 2mm,粗磨余量0.4 mm,精磨余量0.1mm,总的加工余量 6mm。各工序的基本尺寸为：精磨后 50mm，粗磨后50.1mm,半精车后 50.5 mm,精车后52.5 mm,毛坯56mm。查表可知，精磨后为IT5 , Ra0.4m,粗磨后为IT8 , Ra3.2，半精车后为IT11 , Ra6.3 “，粗车后为

13、IT13 ,Ra12.5锻造毛坯公差2.2。上述查询和计算结果列于下表1-5。表1-5 ?50j5mm外圆面工序尺寸、公差的确定工序名称工序间余量(mm)工序工序基本尺寸(mm)标注工序尺寸基本公差(mm)经济精度(mm)表面粗糙度(am)精磨0.1IT50.450? 50-0.007粗磨0.4IT63.250.1?50.100.019半精车2IT116.350.5?50.50-0.19粗车3.5IT1312.552.5?52.50-0.46毛坯±1.156?56±.1(3) ?84mm外圆面加工方案为粗车一一半精车。 查表可知粗车余量为4mm,半精车余量为2mm,总的加工

14、余量为6mm。各工序的基本 尺寸为：半精车84mm,粗车后86mm,毛坯90mm。查表可知，半精 车后为IT11 , Ra6.3 am粗车后为IT13 , Ra12.5am锻造毛坯公差2.5。上述查询和计算结果列于下表1-6。表1-6 ?84h8mmi勺齿圈外圆面工序尺寸、公差的确定工序名称工序间余量(mm)工序工序基本尺寸(mm)标注工序尺寸基本公差(mm)经济精度(mm)表面粗糙度(am)半精车2IT86.384? 840-0.22粗车4IT1312.586? 860-0.54毛坯±1.2590?90±.25(4) ?55mm外圆面加工方案为粗车。查表可知粗车余量为4m

15、m,总的加工余量为4mm。各工序的基本尺寸为：粗车后55mm,毛坯59mm。查表可知，粗车后为IT13 , Ra12.5am。锻造毛坯公差2.2。上述查询和计算结果列于下表1-7。表1-7 ?55mn外圆面工序尺寸、公差的确定工序名称工序间余量(mm)工序工序基本尺寸(mm)标注工序尺寸基本公差(mm)经济精度(mm)表面粗糙度(7)粗车4IT1312.555? 550-0.46毛坯±1.159?59±.1Ra3.2,(5)齿轮的加工方案为粗精滚齿一一磨齿，其表面粗糙度为现在专用滚齿机上进行粗精滚齿，再一般磨削即可。2.齿轮轴零件的磨外圆夹具设计2.1定位选择与定位误差的分

16、析2.1.1由于该加工表面的零件为轴类零件，所以选择鸡心夹对零件夹紧定位。其中，选择两？55的轴段的中心线为基准，这样也使得 其基准不重合误差为零。具体的定位方式及装夹方式见设计图纸。2.1.2定位误差的分析又定位方式可知，其基准不重合误差为零，而轴上四孔的设计基准是轴的中心线，故该定位方式不存在基准位移误差。 因此该定位方 式的定位误差为零，满足定位要求。2.2夹具设计I第15页T1I图2-1齿轮轴磨外圆夹具左剖视图图中各部件名称:14.加工零件2.鸡心夹具体3.螺钉4.垫片5.套筒图2-2齿轮轴磨外圆夹具主视图0I B «0磨外圆时，先将零件的？50轴段放在套筒上，然后用紧定螺钉

17、拧 紧，并将其装夹在机床的卡盘上锁紧。用顶针顶住零件的另一端。夹具的具体设计图纸见装配图和零件图。2.3夹具的精度校核与质量评估夹具的主要功能是保证零件的位置精度， 使用夹具加工时，影响被加工零件位置精度的误差主要有三个方面。(1)定位误差 工件安装在夹具上位置不正确户不一致行用 DW表示。(2)夹具制造与安装误差 包括夹具制造误差、夹紧误差、导向误差。该项误差用 ZZ表示。(3)加工过程误差 在加工过程中由于工艺系统的几何误差，受力变形、热变形、磨损以及各种随机因素所造成的加工误差，用 GC表示。为了保证零件的加工精度，应使：dw + Azz + GC 兰 T(2-1 )式中，T为零件有关的

18、位置公差。通常要求留给 GC三分之一的零件公差，即应使夹具有关误差限定在零件公差 2/3的范围内。当零件生产批量较大时，为了保证夹具的使用寿命，在制定夹具公差是, 还应考虑留有一定夹具磨损公差。总结本次课程设计中，首先是对给定的工件进行机械加工工艺规程的 制定。在工艺规程这一部分的设计中，我所设计的工艺规程没有过多 的考虑到企业的实际生产条件的限制。工艺路线还是比较传统的那种，并没有引入像数控加工这样的先进的生产方法。而这种先进的加 工方法已经是目前机械加工的普遍趋势。此次设计中，我用到了， AutoCAD 2007和SolidWorks 2014 等 计算机辅助设计软件。通过 SolidWorks的强大的建模能力，是我能较快速的建好夹具体模型，然后导出工程图，并在AutoCAD上进行修 改。