主轴齿轮工艺设计说明书

PAGE26PAGE25XX大学课程设计论文主轴齿轮的加工工艺设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日摘要主轴齿轮零件加工工艺设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量关键词：主轴齿轮，工艺，工序，切削用量AbstractThemachiningprocessdesignofthemainshaftgearpartsistheprocessdesignandprocessdesignofthepartsprocessing.Firstonthepartoftheanalysis,understandpartsoftheprocessandthendesignablankintheprocessdesignofstructure,andchoosethegoodpartsmachiningreferencetodesignpartsoftheprocessroute;thenthepartseachlaborstepofprocessdimensioncalculation,thekeyistodeterminetheeachworkprefaceprocessequipmentandthecuttingspecificationsKeywords:Mainshaftgear,technology,workingprocedure,cuttingdosage目录摘要 IIAbstract III目录 IV第1章课程设计的目的及其要求 61.课程设计的目的 62.课程设计的内容和要求 62.1课程设计的内容 62.2课程设计中对学生的要求 7第2章主轴齿轮零件的工艺分析 82.1零件的结构特点与应用 82.2零件的工艺分析 9第3章毛坯的选择 113.1选择毛坯 113.2确定毛坯的尺寸公差和加工余量 123.3绘制毛坯-零件合图 12第4章加工工艺路线的制定 134.1定位基准的选择 134.2表面加工方法的确定 134.3制定工艺路线 144.3.1工艺路线方案一 144.3.2工艺路线方案二 154.3.3工艺方案的比较与分析 16第5章机械加工工序设计 185.1工序简图的绘制 185.2工序余量的确定与工序尺寸公差确定 185.3机床及设备的选择 195.4切削用量计算 205.5时间定额估算 22结论 24参考文献 25致谢 27第1章课程设计的目的及其要求1.课程设计的目的学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力，为以后做好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备。它要求学生全面地综合运用本课程及有关选修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计和机床夹具的设计。其目的是：（1）培养学生综合运用机械制造工程原理课程及专业课程的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度零件工艺规程的能力。（2）培养学生能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，进一步提高结构设计能力。（3）培养学生熟悉并运用有关手册、图表、规范等有关技术资料的能力。（4）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件的基本技能。（5）培养学生独立思考和独立工作的能力，为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。2.课程设计的内容和要求2.1课程设计的内容课程设计题目通常定为：设计某个零件的机械加工工艺规程及相关工序的专用夹具。零件图样、生产纲领和生产条件是设计的主要原始资料，由指导教师提供给学生。零件复杂程度以中等为宜，生产类型为成批生产。学生根据教师设计任务书中规定的设计题目，分组进行设计，按照所给零件编写出相应的加工工艺规程，设计出其中由教师指定的一道重要工序（如：工艺规程中所要求的车、铣、钻夹具中的一种）的专用夹具，并撰写说明书。学生在指导教师的指导下，参考设计指导书，认真地、有计划地、独立按时完成设计任务。具体设计内容如下：1．对零件进行工艺分析，拟定工艺方案，绘制零件工作图1张。2．确定毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图1张。3．拟定零件的机械加工工艺过程，选择各工序加工设备及工艺装备（刀具、夹具、量具、辅具），确定某一代表工序的切削用量及工序尺寸。编制机械加工工艺规程卡片（工艺过程卡片和工序卡片）1套。4．撰写设计说明书1份。2.2课程设计中对学生的要求（1）学生应像在工厂接受实际设计任务一样，认真对待课程设计，在教师指导下，根据设计任务，合理安排时间和进度，认真地、有计划地按时完成设计任务。（2）课程设计是学生应用所学理论知识解决生产实际问题的学习过程，因此学生应自充分发挥主观能动性，刻苦钻研，独立思考，理论联系实际，大胆提出技术先进、经济合理并切实可行的设计方案。（3）学生必须以科学务实和诚信负责的态度对待自已所做的技术决定、数据和计算结果，培养良好的工作作风。（4）在设计中学生应认真阅读有关设计资料和课程设计指导书，其中查阅参考资料是课程设计的一项基本功训练，因而学生应该独立查阅参考资料，并进行设计方案的分析比较，在此基础上教师给予指导和帮助。第2章主轴齿轮零件的工艺分析2.1零件的结构特点与应用题目给的零件是主轴齿轮零件，齿轮为盘类零件，齿轮为有齿之轮，藉其啮合作用将一轴之旋转运动传至他轴，在两轴之间传达运动或扭力，齿轮有许多种类,依照齿轮轴性区分,有平行轴(parallelaxis),直交轴(intersectingaxis),错交轴(non-parallelandnon-intersectingaxis)模数：表示齿轮轮齿大小的一个指针，一对咬合的齿轮其模数必需一致，否则两齿轮的轮齿规格不同，无法平顺的运转。用文字来解释模数为：节径和齿数的比值，单位通常为（㎜）,模数通常是用在公制中的，而在英制中，与其相同地位的是径节，亦即齿轮齿数和节径的比值，在意义上是模数的倒数。单位为（齿／吋）。齿轮主要应用在各种机器上的机械传动，可以实现增速减速运动，将动力向外输出，车辆齿轮传动制造企业，工业齿轮传动制造企业与齿轮专用装备制造企业。其中，车辆齿轮一枝独秀，其市场份额达到60%；工业齿轮由工业通用、专用、特种齿轮构成，其市场份额分别为18%、12%、8%；齿轮装备这一块只占市场份额的2%零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。图2-1主轴齿轮工件图2.2零件的工艺分析由零件图可知，其材料为38CrMoAlA，该材料为38CrMoAlA，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。主轴齿轮零件主要加工表面为：1.左右端面，表面粗糙度值为3.2。2.外圆外圆Φ200、外圆Φ175、外圆Φ130，表面粗糙度值0.8。3.车内孔，表面粗糙度值3.2。主轴齿轮共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：

(1)．左端的加工表面：

这一组加工表面包括：左端面，外圆Φ200、外圆Φ175、外圆Φ130，Φ27内孔。粗车后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。(2).右端面的加工表面：这一组加工表面包括：右端面；外圆Φ200、外圆Φ175、外圆Φ130。为满足零件设计要求，设定各面尺寸、加工精度以及表面粗糙度如表1表1各表面各面尺寸、加工精度以及表面粗糙度表面尺寸精度表面粗糙度右端面IT8Ra3.2μm左端面IT6Ra0.8μm外圆表面Φ200IT7Ra0.8μm外圆表面Φ175IT7Ra0.8μm外圆表面Φ130Ra3.2μm槽25.4IT7Ra0.8μm螺纹4XM16IT10Ra6.3μm螺纹2XM12IT10Ra6.3μm第3章毛坯的选择3.1选择毛坯零件机械加工的工序数量、材料消耗和劳动量等在很大程度上与毛坯的选择有关，因此，正确选择毛坯具有重要的技术和经济意义。根据毛坯的选择原则，下面分别介绍轴杆类、盘套类和机架箱体类等典型零件的毛坯的选择方法。1．轴杆类零件的毛坯选择作用：轴杆类零件指各种传动轴、机床主轴、丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、凸轮轴、齿轮轴、连杆、摇臂、螺栓、销子等。这类零件一般轴向（纵向）尺寸远大于径向(横向)尺寸，是机械产品中支撑传动件、承受载荷、传递扭矩和动力的常见典型零件。毛坯选择：轴类零件最常用毛坯是型材和锻件。对于光滑的或有阶梯但直径相差不大的一般轴，常用型材（即热轧或冷拉圆钢）作为毛坯。对于直径相差较大的阶梯轴或要承受冲击载荷和脚边应力的重要轴，均采用锻件作为毛坯。生产批量较小时，采用自由锻件。生产批量较大时，采用模锻件。对于结构形状复杂的大型轴类零件，其毛坯采用砂型铸造件、焊接结构件或铸-焊结构毛坯。2．盘套类零件的毛坯选择结构特征：盘套类零件时指直径尺寸较大而长度尺寸相对较长的回转体零件（一般长度与直径之比小于1）。盘套类零件指各种齿轮、带轮、飞轮、联轴节、套环、轴承环、端盖及螺母、垫圈等。圆柱齿轮的毛坯选择钢制齿轮的毛坯选择取决于齿轮的选材、结构形状、尺寸大小、使用条件及生产批量等因素。毛坯选择：①尺寸较小且性能要求不高，可直接采用热轧棒料。②直径较大且性能要求高，一般都采用锻造毛坯。生产批量较小或尺寸较大的齿轮，采用自由锻造。生产批量较大的中小尺寸的齿轮，采用模锻造。③对于直径比较大，结构比较复杂的不便于锻造的齿轮，采用铸钢或焊接组合毛坯。根据图纸参数要求，生产批量较大的中小尺寸的齿轮，采用模锻造。3.2确定毛坯的尺寸公差和加工余量（1）确定毛坯的加工余量根据毛坯制造方法采用的造型，查取《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-5，“轴”零件材料采用灰锻铁制造。材料为45#，硬度HB为170—241，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。（2）确定外圆的加工余量由于零件的外形尺寸变化不大,,外圆的加工余量比较小,具体参考图.表2.1毛坯尺寸及机械加工总余量表加工表面基本尺寸尺寸公差机械加工总余量毛坯尺寸Ø200外圆2002.68Ø175外圆1752.613Ø130外圆1302.68总长2602.6183.3绘制毛坯-零件合图毛坯图如图2-1图3-1毛坯图第4章加工工艺路线的制定4.1定位基准的选择在零件加工中，为保证各主要表面的相互位置精度，所以在选择定位基准时，应该尽可能的使用其与装配基准重合并使各工序的基准统一，而且还要考虑在一次安装中尽可能加工出较多的面。粗基准的选择原则：准选择：以外圆￠130表面作为粗基准，浇口、冒口及其他缺陷，（4）自为基准原则。所以此次加工精基准的选择以已加工的外圆￠130表面为精基准。4.2表面加工方法的确定主轴加工工艺过程可划分为三个加工阶段，即粗加工阶段（粗车端面、粗车外圆、粗镗内孔、粗铣键槽等）；半精加工阶段（半精车外圆、半精车端面等）；精加工阶段（精车外圆、精铣键槽、攻螺纹等）（1）零件表面加工方法的选择端面的加工方法有粗车、粗车—半精车、粗车—半精车—精车外圆表面的加工方法有粗车、粗车—半精车、粗车—半精车—精车、粗车—半精车—磨削、粗车—半精车—粗磨—精磨、粗车—半精车—粗磨—精磨—超精加工根据加工表面的不同可选各加工表面的加工路线：右端面粗车—半精车左端面粗车—半精车外圆Φ130外圆表面粗车—半精车—精车—磨削Φ200、外圆Φ175外圆表面粗车—半精车键槽粗铣—半精铣螺纹钻床钻螺纹4.3制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。4.3.1工艺路线方案一10 锻造 锻造出毛坯20 热处理 毛坯热处理，时效处理30 车 粗车外圆Φ200、外圆Φ175、外圆Φ130及右端面40 车 粗车外圆Φ175、外圆Φ130及左端面50 车 半精车外圆Φ175、外圆Φ130及左端面60 车 半精车外圆Φ200、外圆Φ175、外圆Φ130及右端面70 车 精车外圆Φ200、外圆Φ175、外圆Φ130及右端面80 车 精车外圆外圆Φ175、外圆Φ130及左端面90 钻孔攻丝 钻中心孔Φ27孔100 车 粗车Φ39.6内孔、带锥度7：24的Φ69.85内孔110 车 半精车Φ39.6内孔、带锥度7：24的Φ69.85内孔120 车 精车Φ39.6内孔、带锥度7：24的Φ69.85内孔130 铣 铣宽度为25.4的槽140 钻孔攻丝 钻4-M16螺纹底孔，然后进行攻丝4-M16150 钻孔攻丝 钻2-M12螺纹底孔，然后进行攻丝2-M12160 滚齿 滚齿m=5，Z=38的圆柱齿轮170 磨 磨外圆Φ130h6180 钳 去毛刺，清洗190 终检 终检入库4.3.2工艺路线方案二10 锻造 锻造出毛坯20 热处理 毛坯热处理，时效处理30 车 粗车外圆Φ200、外圆Φ175、外圆Φ130及右端面40 车 粗车外圆Φ175、外圆Φ130及左端面50 车 半精车外圆Φ175、外圆Φ130及左端面60 车 半精车外圆Φ200、外圆Φ175、外圆Φ130及右端面70 车 精车外圆Φ200、外圆Φ175、外圆Φ130及右端面80 车 精车外圆外圆Φ175、外圆Φ130及左端面90 钻孔攻丝 钻中心孔Φ27孔100 车 粗车Φ39.6内孔、带锥度7：24的Φ69.85内孔110 车 半精车Φ39.6内孔、带锥度7：24的Φ69.85内孔120 车 精车Φ39.6内孔、带锥度7：24的Φ69.85内孔130 铣 铣宽度为25.4的槽140 钻孔攻丝 钻4-M16螺纹底孔，然后进行攻丝4-M16150 钻孔攻丝 钻2-M12螺纹底孔，然后进行攻丝2-M12160 滚齿 滚齿m=5，Z=38的圆柱齿轮170 磨 磨外圆Φ130h6180 钳 去毛刺，清洗190 终检 终检入库4.3.3工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一的定位和装夹等都比较方便，但是要更换多台设备，加工过程比较繁琐，而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了装夹次数，但是要及时更换刀具，因为有些工序在车床上也可以加工，镗、钻孔等等。因此综合两个工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下：10 锻造 锻造出毛坯20 热处理 毛坯热处理，时效处理30 车 粗车外圆Φ200、外圆Φ175、外圆Φ130及右端面40 车 粗车外圆Φ175、外圆Φ130及左端面50 车 半精车外圆Φ175、外圆Φ130及左端面60 车 半精车外圆Φ200、外圆Φ175、外圆Φ130及右端面70 车 精车外圆Φ200、外圆Φ175、外圆Φ130及右端面80 车 精车外圆外圆Φ175、外圆Φ130及左端面90 钻孔攻丝 钻中心孔Φ27孔100 车 粗车Φ39.6内孔、带锥度7：24的Φ69.85内孔110 车 半精车Φ39.6内孔、带锥度7：24的Φ69.85内孔120 车 精车Φ39.6内孔、带锥度7：24的Φ69.85内孔130 铣 铣宽度为25.4的槽140 钻孔攻丝 钻4-M16螺纹底孔，然后进行攻丝4-M16150 钻孔攻丝 钻2-M12螺纹底孔，然后进行攻丝2-M12160 滚齿 滚齿m=5，Z=38的圆柱齿轮170 磨 磨外圆Φ130h6180 钳 去毛刺，清洗190 终检 终检入库第5章机械加工工序设计本工序是工序80精车外圆外圆Φ175、外圆Φ130及左端面5.1工序简图的绘制5.2工序余量的确定与工序尺寸公差确定确定加工余量是为适应机床的性能、刀具的切削刃所能承受的切削力，有利于保证设备的最大利用化，同时还能保证加工精度，在粗加工阶段加工余量较大，所达到的加工精度较低，精加工阶段加工余量较小，所达到的加工精度较高，能到达到所要求的精度。表1粗车—半精车—精车-磨φ130外圆工序名称工序加工余量工序加工精度等级工序尺寸磨0.50.021（IT7）精车2.50.021（IT7）半精车2.50.033（IT8）粗车30.13（IT11）毛坯138——毛坯30——5.3机床及设备的选择工序号工序名称工序内容设备工艺装备10锻造锻造出毛坯20热处理毛坯热处理，时效处理30车粗车外圆Φ200、外圆Φ175、外圆Φ130及右端面车床CA6140三爪卡盘，外圆车刀，游标卡尺40车粗车外圆Φ175、外圆Φ130及左端面车床CA6140三爪卡盘，外圆车刀，游标卡尺50车半精车外圆Φ175、外圆Φ130及左端面车床CA6140三爪卡盘，外圆车刀，游标卡尺60车半精车外圆Φ200、外圆Φ175、外圆Φ130及右端面车床CA6140三爪卡盘，外圆车刀，游标卡尺70车精车外圆Φ200、外圆Φ175、外圆Φ130及右端面车床CA6140三爪卡盘，外圆车刀，游标卡尺80车精车外圆外圆Φ175、外圆Φ130及左端面车床CA6140三爪卡盘，外圆车刀，游标卡尺90钻孔攻丝钻中心孔Φ27孔钻床Z525麻花钻，游标卡尺100车粗车Φ39.6内孔、带锥度7：24的Φ69.85内孔车床CA6140三爪卡盘，镗刀，游标卡尺110车半精车Φ39.6内孔、带锥度7：24的Φ69.85内孔车床CA6140三爪卡盘，镗刀，游标卡尺120车精车Φ39.6内孔、带锥度7：24的Φ69.85内孔车床CA6140三爪卡盘，镗刀，游标卡尺130铣铣宽度为25.4的槽铣床，X52K专用夹具，铣刀，游标卡尺140钻孔攻丝钻4-M16螺纹底孔，然后进行攻丝4-M16钻床Z525麻花钻，游标卡尺150钻孔攻丝钻2-M12螺纹底孔，然后进行攻丝2-M12钻床Z525麻花钻，游标卡尺160滚齿滚齿m=5，Z=38的圆柱齿轮滚齿机滚齿刀，游标卡尺170磨磨外圆Φ130h6磨床M114砂轮，游标卡尺180钳去毛刺，清洗钳工台丝锥，锉刀，游标卡尺190终检终检入库5.4切削用量计算本工序是工序80精车外圆外圆Φ175、外圆Φ130及左端面1、加工条件（1）选择刀具1）选择直头焊接式外圆车刀2）依据，根据表1.1，车床CA6140的中心高度，所以选择的刀杆尺寸BxH=16mmX25mm，刀片的厚度为4.5mm。3）依据，根据表1.2，粗车毛坯为45钢，可以选择YT15硬质合金刀具。4）依据，根据表1.3，车刀几何形状如表12表12车刀几何形状角度刀角名称符号范围取值主偏角kr30～4545副偏角10～1515前角5～1010后角5～85刃倾角00倒棱前角-10～-15-10续表12车刀几何形状角度倒棱宽度0.4［（0.3~0.8）f］10.4~0.80.5（2）选择切削用量1）、确定切削深度ap由于加工余量仅为2.5mmap=2.2）、进给量依据，根据表1.4，刀杆的尺寸为16mmX25mm，ap=2.9mm，以及工件直径小于40mm时，依据，根据CA6140车床的使用说明书选择确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的要求，故需进行校验依据，根据CA6140车床的使用说明书得其进给机构允许的进给力为。依据，根据表1.21，当钢的强度=570~670MPa，，，，(预计)时，进给力为N。依据，根据表1.29-2，切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.0，故实际进给力为N由于切削时的进给力小于车床进给机构允许的进给力，故所选的进给量可用3）、车刀磨钝标准及耐用度T依据，根据表1.9，车刀的后刀面最大磨损量取为1.0mm（1.0~1.4），车刀的寿命T=60min。4）、确定切削速度依据，根据表1.28，切削速度的修正系数为=1.0，=1.0，=0.8，=1.0，=1.0，故=0.94依据，根据表1.27，切削速度的计算故=110m/minr/min依据，根据CA6140车床的使用说明书，选择这时实际切削速度为=120m/min最后决定的车削用量为。5.5时间定额估算计算基本工时由《切削用量简明使用手册》表1.26，车削时的入切量及超切量+=，则=97+==结论结论通过这一过程设计，我理解的一般原则和设计工艺路线大多零件和深化机械制造加工过程的理解，在设计过程中，我明白了作用.2.不足和未来展望

由于我的水平有限，较理想的精度要求在现有加工线以下，并选择定位基准，使平行度公差的过程的组成部分，主要的影响，降低了加工质量，生产效率得到提高。参考文献[1]柯明扬．主编．机械制造工艺学[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1996：132-153．[2]陈于萍．主编．互换性与测量技术基础[M]．北京：机械工业出版社，2003：32-56．[3]关慧贞，冯辛安．主编．机械制造装备设计[M]．机械工业出版社，2009：51-59．[4]黄如林，汪群．主编．金属加工工艺及工装设计[M]．北京：化学工业出版