1、齿轮轴套机械加工工艺规程设计1、设计任务书1.1、课题如图 1-1图 1-1 加工零件图Figure 1-1 processing Parts1.2、设计要求要求编制一个典型的中等复杂程度的机器零件的机械加工工艺规程，按教师指定设计其中一道工序的专用夹具，并撰写设计说明书。具体内容如下：1选择毛坯的制造方法，制定毛坯技术要求。2拟定零件的机械加工工艺过程。3合理选择各工序的定位基准。4正确确定各工序的夹压位置和夹紧力的方向和作用点。5确定各工序所用的加工设备。6确定刀具材料，类型及规定量具种类。7确定一个加工表面的工序余量和总余量。8选定一个工序的切削用量。9确定工序尺寸，正确拟订工序技术要求
2、。10确定工序使用的冷却润滑液。11计算一个工序的单件工时。12填写工艺文件。13编写设计说明书。2、有关零件的分析根据轴类零件的功用和工作条件，其技术要求主要在以下方面： 尺寸精度 轴类零件的主要表面常为两类：一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为 IT 5IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，常为 IT6IT9。 几何形状精度 主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。 相互位置精度 包括内、外表面、重要轴面的同
3、轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。 表面粗糙度 轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。支承轴颈常为 0.21.6 m，传动件配合轴颈为 0.43.2 m。 其他 热处理、倒角、倒棱及外观修饰等要求。2.1、零件的结构特点题目所给零件是一个轴齿轮，一端加工出一个 52.5、齿数为 19、模数是 2.5的齿轮。另一端是一个连接的短轴径有一个键槽和另外一个零件进行配合。在齿轮的一端加工一个 28 长度为 17 的孔，另一端也要加工 32 长为 44 精度要求比较高的孔，在孔的一侧还要加工一个油槽。具体形状如图 2-12.图 2-1 加工零件F
4、igure 2-1 machining parts2.2、技术要求1.轴的内圆与外圆的圆跳度不大于 0.03.2.毛坯要经过调质热处理，提高力学性能3.齿部表面要进行淬火处理，硬度为 HRC45-482.3、加工工艺性此零件的技术要求不高，用车床、插床、镗床就可以加工出。精度要求一般是7 级或 8 级，而且表面粗糙度也要求不太高，是一个较好加工的零件。3、有关设计条件的说明1.生产类型大批量生产2.工艺安排的基本倾向工序分散原则3.设备选择通用设备+专用工装4.工艺手段常规工艺4、毛坯的确定4.1、毛坯材料和形状的确定从轴的受力分析可知，它受扭转一弯曲复合作用力，由于其承受中等载荷，工作又较平
5、稳，冲击力很小，所以可采用优质结构钢的 45 号钢，坯料用热轧圆钢。为了改善组织、提高力学性能，坯料要经过正火热处理。热轧钢是从炼钢厂直接出来的，所以尺寸是固定的。轴的精度要求不高，精车就可以达到要求。在车外圆采用粗车半精车精车的加工工艺。工序 工序名称工序间余量/mm 经济精度/mm 表面粗糙度/m工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm精车 0.20 h8 Ra0.62.5 52.5 52.50-0.046半精车 0.5 h10 Ra 2.510 52.7 52.70-0.12粗车 2.8 h12 Ra14320 53.2 53.2 0-0.3毛坯 2 56 56由以上工序加工余量分析，毛
6、坯的尺寸选在 56 左右即可。毛坯图如图4-1图 4-1 毛坯图Figure 4-1 rough map5、有关基准的选择说明5.1、粗基准的选用原则1保证不加工表面与加工表面相互位置要求原则 当有些不加工表面与加工表面间有相互位置要求时，一般选择不加工表面为粗基准。2保证各加工表面的加工余量合理分配的原则 应选择重要加工表面为粗基准，3粗基准不重复使用的原则 粗基准的精度低，粗糙度数值大，重复使用会造成较大的定位误差。因此，同一尺寸方向的粗基准，通常只允许使用一次。5.2、精基准的选择原则1基准重合原则 尽可能使设计基准与定位基准重合，以减少定位误差。2基准统一原则 尽可能使用同一定位基准加
7、工各表面，以保证各表面间的位置精度。如轴类零件常用两端顶尖孔作为统一的定位基准。3互为基准原则 当两个加工表面间相互位置精度要求很高（包括本身尺寸与形状精度要求）时，可运用互为基准反复加工的原则。4自为基准原则 当要求加工余量小而均匀（如精加工或光整加工）时，可选择加工表面本身作为定位基准，即自为基准原则。5.3、零件的基准选择此轴齿轮毛坯是选用的热轧圆钢在一开始粗加工的时候，是选用车床车外圆的。选用三爪卡盘进行夹紧定位的，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还有镗油槽时采用齿轮端进
8、行定位，在加工齿轮时可采用轴心和键槽定位。6、重点工序的说明本零件的加工表面有外圆、端面、孔、齿轮等，材料为 45 钢，以公差等级和粗糙度选择加工工艺。6.1、外圆加工工序：粗车半精车精车1.因为毛坯选用的是热轧钢，56mm 的外圆未标注公差尺寸，根据 GB 180079 规定其公差等级为 IT14，44 的外圆表面粗糙度为 Ra3.2m，需要粗车、半精车2. 40mm 的外圆面 未标注公差等级，根据 GB 180079 规定其公差等级为IT14，表面粗糙度为 Ra2.5m，需粗车、半精车3. 齿轮的外圆面 公差等级为 8 级，表面粗糙度为 Ra3.2m，需粗车、半精车、精车钻孔扩孔铰孔1.
9、28mm 的孔 未标注公差等级，公差等级按 IT14，表面粗糙度为Ra12.5m，需要先钻孔再扩孔，钻孔为通孔。2. 32mm 的孔 公差等级为 IT7，表面粗糙度为 Ra12.5m，因为已经钻出通孔，加工方法故可以采取先扩孔然后再进行铰孔即可达到要求。7、不同方案比较制定工艺路线得出发点,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,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。7.1、安排加工顺序（1）先基准后其他 工件的精基准表面应先进行加工，以便为后续工序加工提
10、供精基准。当基准不统一时，应作基准转换，并按逐步提高精度的原则安排基准面加工。（2）先主后次 即先加工主要表面（如装配表面、工作表面等），后加工次要表面（如键槽、紧固用的光孔或螺孔等）。次要表面加工量较少，通常安排在主要表面半精加工与精加工（或光整加工）之间。（3）先粗后精 即粗加工半精加工精加工或光整加工。（4）先面后孔 对于箱体、支架和连杆等工件，应先加工平面后加工孔，使安装方便、定位可靠，以平面定位加工孔，易保证平面与孔的精度及位置精度，并改善刀具初始工作条件。1.工艺路线方案一工序一 粗车、半精车端面工序二 粗车外圆至 53.2mm，长度大约为 65mm。半精车外圆至52.7mm。精车
11、外圆至 52.5mmh8工序三 粗车外圆至 46，长度为 49mm。粗车外圆 44mm，在半精车和精车外圆 44mmh7。工序四 粗车外圆 40mm，再半精车和精车外圆 40mm。工序五 倒角 145切断工序六 换头夹紧、 粗车、半精车端面使齿轮宽为 12mm。工序七 钻孔 28mm工序八 换头夹紧，进行扩孔，然后再进行铰孔 32mmh7，深度为 44mm工序九 镗油槽工序十 检测零件是否符合标准、铣键槽，工序十一 齿轮加工工序十二 对齿部淬火处理、检测2.工艺路线方案二工序一 粗车、半精车端面工序二 粗车外圆至 53.2，长度为 65mm。半精车外圆至 52.7。精车外圆至 52.5h8工序
12、三 粗车外圆 44mm，在半精车和精车外圆 44h7mm。工序四 粗车外圆至 46，长度为 49mm。然后粗车外圆 40mm，再半精车和精车外圆 40mm。工序五 钻孔 28mm，工序六 倒角 145切断，换头夹工序七 齿轮径的宽度至 12mm 并倒角工序八 扩孔、铰孔 32h7mm，深度为 44mm工序九 铣键槽工序十 加工齿轮工序十一热处理齿轮齿部，工序十二 对零件进行检测8、加工余量的确定工艺路线拟订以后，应确定每道工序的加工余量、工序尺寸及其公差。工序尺寸是工件加工过程中，各个工序应保证的加工尺寸，工序尺寸允许的变动范围就是工序尺寸公差。工序尺寸的确定与工序的加工余量有密切关系。零件图
13、上的尺寸和公差就是最终工序的尺寸和公差。可以用“倒推”的办法，将此尺寸加上此工序的余量，就是上一工序的工序尺寸。从零件图可知，最大直径为 52.5，其公差为 IT8，由于坯料是热轧圆钢，其直径便不能随意定一个尺寸，必须根据型材规格表选取合适的直径（见表 9-1）。为此选用坯料直径 56，总的加工余量为 56-52.5=3.5mm表 9-1 常用型材（圆钢）规格表Table 9-1 common profile (bar) Specifications直 5 55 6 65 7 8 9 10 11 12 13 14 1516 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
14、29 30 31 32 33 34 35 36 38 40 42 45 4850 52 55 56 58 60 63 65 68 70 75 80 8590 95 100 105 110 115 120 125 130 140 150 160 170径180 190 200 210 220 240 250 长度优质钢 2m6m，普通钢当直径小于 25 时为 4m10m，小于 10 时常卷成盘状。考虑到粗、精加工分阶段进行，在粗车时应切去大部分余量，故取粗车的加工余量为 2.8，那么精车的加工余量为总的加工余量减去粗车的加工余量，即 3.52.80.7。 40 部位的尺寸属未标公差的尺寸，其公差
15、等级可取 IT14，精车加工余量亦可以取 0.7，那么粗车的加工余量=56400.7=15.3mm。各外圆表面的工序间余量，工序尺寸及公差如表 92 所示。表 8-2 轴齿轮的加工尺寸（单位/mm）Table 8-2 axis gear processing size (in / mm)加工表面工序名称工序间余量工序能达到的公差等级及其标准公差值最大极限尺寸工序尺寸及公差精车 0.2 IT8（0.046） 52.5 52.5 0-0.046半精车 0.5 IT10（0.12） 52.7 52.7 0-0.12轴颈C、B、A 粗车 2.8 IT12(0.3) 53.2 53.2 0-0.3外圆C
16、、B 粗车 0.5 IT14（0.62） 46.62 46 0-0.62精车 0.2 IT7（0.03） 44 44 0-0.0.3半精车 0.5 IT10（0.12） 44.2 44.2 0-0.12外圆 C粗车 1.3 IT12(0.3) 44.7 44.7 0-0.3精车 0.7 IT7（0.03） 40 40 0-0.03外圆 B粗车 5.3 IT 12（0.3） 40.7 40.7 0-0.3端面 D 精车 0.7 IT11（0.19） 61 61 0-0.19粗车 3.3 IT 14（0.62） 61.761.7 0-0.62精铰孔 0.4 IT7（0.025） 32 0-0.02
17、5精扩孔 1.5 IT10（0.12） 32.4 32.4 0-0.12孔 E、F钻孔 28 IT12（0.3） 28 28 0-0.39、切削用量的选择序一 以 56 外圆为粗基准，粗车 52.5 孔的端面1.加工条件工件材料：热轧钢（45）加工要求：粗车端面 D机床：CA6140 卧式车床切削用量包括背吃刀量 ap、进给量 f 和切削速度 v。确定顺序是先确定ap、f，再确定 v。工序的切削用量及其基本时间确定9.1、切削用量 本工序为粗车外圆 52.5h8 表面。已知加工材料为 45 钢，b=670Mpa，热轧圆钢，机床为 CA6140 型卧式车床，工件装夹在三爪自定心卡盘中。确定粗车外
18、圆 52.5h8 的切削用量，所选刀具可选为 YT5 硬质合金可转位车刀。查相关资料可得，由于 CA6140 车床的中心高度为 200mm，故选刀杠尺寸 ，刀片厚度选 4.8mm，选择车刀的几何形状为卷屑槽倒菱形前刀面，前角 ，后角 ，主偏角 ，副偏角 ，刃倾角 ，刀尖圆弧半径 。 确定背吃刀量 ap，粗车双边余量为 2.8mm，显然 ap为单边余量，。 确定进给量，在粗车钢料刀杠尺寸为 ， ，工件直径为100600mm 时，f=0.81.4mm/r,按 CA6140 车床的进给量，选择 f=0.94mm/r.确定的进给量需满足机床进给机构强度的要求，故需要进行校验。根据表 5-55（机械制造
19、设计基础课程设计指南崇凯，以下间称机械制造设计基础课程设计指南），CA6140 车床进给机构允许的进给力Fmax=3530N。根据表 5-123（机械制造设计基础课程设计指南），当刚料 =570670Mpa, , , , (预计)时，进给力 F=950N。Ff 的修正系数为 ， ， ，表 2-12（机械制造设计基础课程设计指南），故实际进给力为，所选进给量 f=0.71mm/r 可用。 选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表 5-119，车刀后刀面最大磨损量取为 1mm，可转位车刀耐用度 T=30min。 确定切削速度 v 根据表 5-120，当用 YT15 硬质合金车刀加工 b=710790Mpa
20、 钢料、 时，切削速度 。切削速度的修正系数为 （表 2-9机械制造设计基础课程设计指南），故按 CA6140 车床的转速（表 5-56机械制造设计基础课程设计指南），选择 n=100r/min=2r/s,则实际切削速度 v=71.6r/min. 校验机床功率 由 5-125，当 b=580970Mpa、HBS=166277、 ，、v=71.6r/min.时，Pc=2.9KW.切削修正系数 (表 2-9机械制造设计基础课程设计指南)，故实际切削时的功率为 Pc=0.72KW.根据表 5-59（机械制造设计基础课程设计指南），当n=100r/min 时，机床主轴允许功率 PE=5.9KW。 ，故
21、所选切削用量可在 CA6140 车床上进行。最后确定的切削用量为，f=0.71mm/r，n=100r/min，v=71.6r/min10、时间定额的确定表 12-1 列出了轴齿轮零件分别用技术测定法和经验估工法估算得出的时间定额。其中技术测定法所列数据普遍偏紧，适用于生产稳定，工具设备齐全，生产管理较完善，劳动效率较高的情况。经验估工法中，由操作工估计的数据普遍偏松，这是由于他们较多地从单件生产的角度考虑，过于稳妥。由生产计划部门的估工人员估算的数据常在上述两者之间，因各厂的具体情况不同而异。因此，如何制订出真正合理的，能够调动各方面的积极性和确保生产发展的时间定额，决不是一个容易的问题，特别
22、是初学者更应充分考虑各种有关因素，认真分析后才作决定。1.粗车外圆 52.5h8mm 的基本时间：式中， 则 11、总结经过一周的课程设计，我终于把轴齿轮的加工工艺设计好,我们现在还没有毕业也只能搞搞理论的东西，经过这次课程设计我还是学到了不少东西，毕竟在大学中的课程设计是比较少的，我们要抓住每次的机会，争取多学点东西，不要毕业以后还忙着学大学中已经学过的知识。这样的话你在市场上就不会有竞争力的！12、参考文献1. 王先逵编著.机械制造工艺学第二版.机械工业出版社.20072. 崇凯 编著.机械制造技术基础机械制造设计基础课程设计指南指南.化学工业出版社.20073. 李晓沛编著.简明公差标注应用手册.上海科技技术出版社.20054. 田野 编著.互换性与测量技术.化学工业出版社.20065. 杨黎明编著.机械零部件选用与设计.国防工业出版社.20076. 李益民编著.机械制造工艺设计简明手册.机械工业出版社 19987. 徐学林编著.互换性与测量技术基础.湖南大学出版社.20078. 于骏一编著.机械制造技术基础. 机械工业出版社.2004
