机械工程及自动化齿轮轴数控加工毕业设计

辽宁工程技术大学毕业设计(论文)1前言毕 业 设 计 是 在 我 们 学 完 了 大 学 的 全 部 课 程 之 后 进 行 的 。 这 是 对 我 们 大 学 知 识 和 技 能的 一 次 综 合 检 验 ， 也 是 一 次 理 论 联 系 实 际 的 训 练 ， 因 此 ， 它 在 我 们 四 年 的 大 学 生 活 中 占有 重 要 的 地 位 。就 我 个 人 而 言 ， 我 希 望 能 通 过 这 次 毕 业 设 计 对 自 己 未 来 将 从 事 的 工 作 进 行 一 次 适 应性 的 训 练 ， 希 望 在 设 计 中 能 锻 炼 自 己 分 析 问 题 、 解 决 问 题 的 能 力 ， 为 自 己 今 后 参 加 工 作和 进 一 步 深 入 学 习 打 下 一 个 良 好 的 基 础 。由 于 能 力 所 限 ， 设 计 尚 有 许 多 不 足 之 处 ， 希 望 各 位 老 师 给 予 指 教 。邵有科: CBF-E32 齿轮泵主/从动轴的机械加工工艺设计21 零件的作用题 目 所 给 定 的 零 件 是 CBF-E32 型 外 啮 合 式 齿 轮 泵 的 主 动 齿 轮 轴 和 从 动 齿 轮 轴 。 它位 于 泵 的 壳 体 内 部 两 啮 合 齿 轮 把 吸入腔和排出腔隔开 形 成 两 个 密 封 容 积 齿轮转动时, 吸入腔侧轮齿相互脱开处的齿间容积逐渐增大, 压力降低 ,液体在压差作用下进入齿间。随着齿轮的转动, 一个个齿间的液体被带至排出腔。这时排出腔侧轮齿啮合处的齿间容积逐渐缩小, 而将液体排出。2 绘制零件图 通 过 对 零 件 作 用 的 分 析 ， 对 零 件 主 动 齿 轮 轴 和 从 动 齿 轮 轴 进 行 测 绘 ， 并 查 阅 有 关 标准 将 测 绘 结 果 绘 制 成 零 件 图 (查 表 2-2 、 2-29)。3 零件的工艺分析3.1 主动齿轮轴的技术要求1） 左 端 20mm 台 阶 ：左 端 台 阶 直 径 为 20mm， 公 差 等 级 IT7(查 表 2-2 )， 表 面粗 糙 度 值 Ra1.6(查 表 2-29)， 形 位 公 差 要 求 ： 当 被 测 要 素 围 绕公 共 基 准 线 A B 旋 转 一 周 时 ， 在 任 一 测 量 平 面 内 的 径 向 圆 跳 动 量 均 不 得 大 于0.015mm(查 表 2-14 GB/T1182-1996)。2） 左 端 中 间 台 阶 ：直 径 23mm， 公 差 等 级 IT5(查 表 2-2 )， 表 面 粗 糙 度 值Ra0.2(查 表 2-29)。3） 齿 轮 直 径 方 向 ：齿 轮 直 径 方 向 直 径 为 48mm， 公 差 等 级 IT6(查 表 2-2 )，表 面 粗 糙 度 值 Ra0.8(查 表 2-29)， 形 位 公 差 要 求 ： 当 被 测 要 素围 绕 公 共 基 准 线 A B 旋 转 一 周 时 ， 在 任 一 测 量 平 面 内 的 径 向 圆 跳 动 量 均 不 得 大 于辽宁工程技术大学毕业设计(论文)30.008mm(查 表 2-14 GB/T1182-1996)。4） 齿 轮 ：齿 轮 精 度 为 7FJ， 齿 轮 表 面 粗 糙 度 值 Ra1.6， 公 法 线 长 度 及 公 差 19.856 mm 19.928mm,齿 圈 径 向 跳 动 公 差 0.063mm， 周 节 极 限 偏 差 0.018mm， 基 节 极 限 偏 差0.016mm， 齿 向 公 差 0.011mm， 公 法 线 变 动 公 差 0.028mm (查 表 4-57 GB/T10095.1)。5） 齿 轮 两 侧 面 ：齿 轮 两 侧 面 尺 寸 为 31.5mm， 公 差 等 级 IT6(查 表 2-2 )， 表面 粗 糙 度 值 Ra0.4(查 表 2-29)， 形 位 公 差 要 求 ： 当 被 测 要 素 围绕 公 共 基 准 线 A B 旋 转 一 周 时 ， 在 任 一 测 量 平 面 内 的 径 向 圆 跳 动 量 均 不 得 大 于0.005mm。 平 面 度 要 求 被 测 表 面 必 须 位 于 距 离 为 公 差 值 为 0.005mm 的 两 平 行 平 面 内(查 表 2-14 GB/T1182-1996)。6） 右 端 台 阶 轴 ：直 径 23mm， 公 差 等 级 IT5(查 表 2-2 )， 表 面 粗 糙 度 值Ra0.2(查 表 2-29)。7）键槽：宽 6mm, 公 差 等 级 IT8(查 表 2-2 )， 表 面 粗 糙 度 值Ra12.5(查 表 2-29).8)中 心 孔 :B2.5(查 表 4-80 GB145-85)3.2 从动齿轮轴的技术要求1） 左 端 23mm 台 阶 ：直 径 23mm， 公 差 等 级 IT5(查 表 2-2 )， 表 面 粗 糙 度 值Ra0.2(查 表 2-29)。2） 齿 轮 直 径 方 向 ：齿 轮 直 径 方 向 直 径 为 48mm， 公 差 等 级 IT6(查 表 2-2 )，邵有科: CBF-E32 齿轮泵主/从动轴的机械加工工艺设计4表 面 粗 糙 度 值 Ra0.8(查 表 2-29)， 形 位 公 差 要 求 ： 当 被 测 要 素围 绕 公 共 基 准 线 A B 旋 转 一 周 时 ， 在 任 一 测 量 平 面 内 的 径 向 圆 跳 动 量 均 不 得 大 于0.008mm(查 表 2-14 GB/T1182-1996)。3） 齿 轮 ：齿 轮 精 度 为 7FJ， 齿 轮 表 面 粗 糙 度 值 Ra1.6， 公 法 线 长 度 及 公 差 19.856 mm 19.928mm,齿 圈 径 向 跳 动 公 差 0.063mm， 周 节 极 限 偏 差 0.018mm， 基 节 极 限 偏 差0.016mm， 齿 向 公 差 0.011mm， 公 法 线 变 动 公 差 0.028mm(查 表4-57 GB/T10095.1)。4） 齿 轮 两 侧 面 ：齿 轮 两 侧 面 尺 寸 为 31.5mm， 公 差 等 级 IT6(查 表 2-2 )， 表面 粗 糙 度 值 Ra0.4(查 表 2-29)， 形 位 公 差 要 求 ： 当 被 测 要 素 围绕 公 共 基 准 线 A B 旋 转 一 周 时 ， 在 任 一 测 量 平 面 内 的 径 向 圆 跳 动 量 均 不 得 大 于0.005mm。 平 面 度 要 求 被 测 表 面 必 须 位 于 距 离 为 公 差 值 为 0.005mm 的 两 平 行 平 面 内(查 表 2-14 GB/T1182-1996)。5） 右 端 台 阶 轴 ：直 径 23mm， 公 差 等 级 IT5(查 表 2-2 )， 表 面 粗 糙 度 值Ra0.2(查 表 2-29)。6） 中 间 通 孔 :直 径 8mm,未 注 公 差 等 级 (查 表 2-2 )， 表 面 粗 糙 度 值Ra12.5(查 表 2-29)。7)中 心 孔 :A8(查 表 4-80 GB145-85)3.3 审查主,从动齿轮轴的工艺性分 析 零 件 图 可 知 ,主 ,从 动 齿 轮 轴 的 各 个 表 面 均 要 求 切 削 加 工 ,其 中 主 要 工 作 表 面加 工 精 度 均 高 于 其 它 非 重 要 工 作 表 面 ,中 间 台 阶 砂 轮 越 程 槽 可 保 证 在 磨 削 两 端 台 阶 时 磨削 两 台 阶 的 全 长 ， 还 可 保 证 在 加 工 齿 轮 两 侧 面 时 不 受 到 干 扰 保 证 两 齿 轮 侧 面 的 正 常 加 工 。辽宁工程技术大学毕业设计(论文)5主 ， 从 动 齿 轮 轴 虽 然 工 作 表 面 加 工 精 度 相 对 要 求 较 高 ， 但 是 也 可 以 在 正 常 生 产 条 件 下 ，采 用 较 经 济 的 方 法 保 质 ， 保 量 地 的 加 工 出 来 。 由 此 可 见 ， 主 ， 从 动 轴 的 工 艺 性 较 好 。4 确定毛坯，绘制毛坯简图4.1 毛坯的选择零件的材料在产品设计时已经确定,在制订零件机械加工工艺规程时,毛坯的选择主要是选定毛坯的制造方法。4.1.1 选择毛坯时应考虑下列一些因素1)零件的材料及机械性能要求:由于材料的工艺特性，决定了其毛坯的制造方法，当零件的材料选定后，毛坯的类型就大致确定了。例如材料为灰铸铁的零件必用铸造毛坯；对于重要的钢质零件，为获得良好的力学性能，应选用锻件，在形状较简单及机械性能要求不太高时可用型材毛坯；有色金属零件常用型材或铸造毛坯。2)零件的结构形状与大小:大型且结构较简单的零件毛坯多用砂型铸造或自由锻；结构复杂的毛坯多用铸造；小型零件可用模锻件或压力铸造毛坯；板状钢质零件多用锻件毛坯；轴类零件的毛坯，如直径和台阶相差不大，可用棒料；如各台阶尺寸相差较大，则宜选择锻件。3)生产纲领的大小:当零件的生产批量较大时，应选用精度和生产率均较高的毛坯制造方法，如模锻、金属型机器造型铸造和精密铸造等。当单件小批生产时，则应选用木模手工造型铸造或自由锻造。3)现有生产条件:确定毛坯时，必须结合具体的生产条件如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。4)充分利用新工艺、新材料:为节约材料和能源，提高机械加工生产率，应充分考虑精炼、精锻、冷轧、冷挤压、邵有科: CBF-E32 齿轮泵主/从动轴的机械加工工艺设计6粉末冶金和工程塑料等在机械中的应用，这样，可大大减少机械加工量，甚至不需要进行加工，大大提高经济效益。4.1.2 毛坯的种类和适用范围毛坯的种类主要有：铸件、锻件、型材、焊接件及冷冲压件等。铸件适用于形状较复杂的零件毛坯。其铸造方法有砂型铸造、精密铸造、金属型铸造、压畴造等。较常用的是砂型铸造。当毛坯精度要求低、生产批量较小时，采用木模手工造型，当毛坯精度要求高、生产批量很大时，采用金属型机器造型法。铸件材料有铸铁、铸钢及铜、铝等有色金属。1）锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。其锻造方法有自由锻和模锻两种。自由锻毛坯精度低、加工余量大、生产率低，适用于单件小批生产以及大型零件毛坯。模锻毛坯精度高、加工余量小、生产率高，但成本也高，适用于中小型零件毛坯的大批大量生产。型材有热轧和冷拉两种。热轧适用于尺寸较大、精度较低的毛坯；冷拉适用于尺寸较小、精度较高的毛坯。2）焊接件是根据需要将型材或钢板焊接而成的毛坯件，它简单方便，生产周期短。但需经时效处理后才能进行机械加工。3）冷冲压件毛坯可以非常接近成品要求，在小型机械、仪表、轻工电子产品方面应用广泛。但因冲压模具昂贵而仅用于大批大量生产。4.2 选择毛坯主 /从 动 齿 轮 轴 材 料 为 20CrMnTi 低 碳 合 金 钢 ， 由 于 该 齿 轮 轴 在 工 作 过 程 中 要 承 受交 变 载 荷 ， 为 增 强 齿 轮 轴 的 疲 劳 强 度 和 耐 摩 性 ， 获 得 纤 维 组 织 ， 毛 坯 选 用 锻 件 。 该 齿 轮轴 的 轮 廓 尺 寸 不 大 ， 形 状 比 较 简 单 且 生 产 类 型 属 于 大 批 量 生 产 ， 为 提 高 生 产 效 率 和 锻 件精 度 ， 宜 采 用 模 锻 方 法 制 造 毛 坯 。4.3 确定主动齿轮轴毛坯的尺寸公差和机械加工余量由 （ 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 指 导 书 表 2-10 2-12） 可 知 ， 要 确 定 毛 坯 的辽宁工程技术大学毕业设计(论文)7尺 寸 公 差 及 机 械 加 工 余 量 ， 应 该 先 确 定 如 下 各 项 因 素 :1)公 差 等 级 :由 主 动 齿 轮 轴 的 功 用 和 技 术 要 求 和 加 工 情 况 ， 确 定 齿 轮 轴 毛 坯 的 公 差 等 级 为 普 通级 。2)锻 件 重 量 :已 知 机 械 加 工 后 主 动 齿 轮 轴 的 重 量 为 0.854kg,由 此 可 初 步 估 计 机 械 加 工 前 锻 件 毛坯 的 重 量 为 1kg。3)锻 件 形 状 复 杂 系 数 :对 主 动 齿 轮 轴 零 件 图 进 行 分 析 计 算 ， 可 大 致 确 定 锻 件 外 廓 包 容 体 的 长 度 ， 宽 度 和 高度 ， L=174mm,b=52， (由 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 指 导 书 公 式 2 3 和 2 5)可 计 算 出 主 动 齿 轮 轴 锻 件 形 状 复 杂 系 数 :S=mt/mn=1/( )24dh=1kg/(3.14/4 52 52 174 )63.80/kgm=0.42由 于 0.42 介 于 0.32 和 0.63 之 间 ,故 该 主 动 齿 轮 轴 的 的 形 状 复 杂 系 数 属 于 S2 级(查 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 指 导 书 ).4)锻 件 材 质 系 数 :由 于 该 主 动 齿 轮 轴 材 料 为 20CrMnTi,是 碳 的 质 量 分 数 小 于 0.65%的 低 碳 合 金 钢 ,故 该 锻 件 的 材 质 系 数 属 于 M1 级 (查 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 指 导 书 ).5) 锻 件 的 分 模 线 形 状 :根 据 该 主 动 齿 轮 轴 的 形 状 特 点 ,本 主 动 齿 轮 轴 选 择 回 转 轴 心 线 最 大 直 径 处 的 对 称 平面 为 分 模 面 ,属 于 平 直 分 模 线 .6)零 件 表 面 粗 糙 度 :由 零 件 图 可 知 ,该 主 动 齿 轮 轴 各 加 工 重 要 表 面 的 粗 糙 度 Ra 均 小 于 1.6um.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 如 下 表 4-1.邵有科: CBF-E32 齿轮泵主/从动轴的机械加工工艺设计84-1 主 动 齿 轮 轴 锻 造 毛 坯 尺 寸 公 差 及 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1.235 2.889 S2 M1 普通级项目/mm 机械加工余量/mm 尺寸公差/mm 备注左面直径23取 2.2 1.056直 径 48 取 2.2 1.2068右 面 直 径23取 2.2) 1.05总长 169.5 两端面分别取 2.2 1.4062厚度 31.5 两端面分别取 2.2 1.504.4 确定从动齿轮轴毛坯的尺寸公差和机械加工余量由 （ 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 指 导 书 表 2-102-12） 可 知 ， 要 确 定 毛 坯 的尺 寸 公 差 及 机 械 加 工 余 量 ， 应 该 先 确 定 如 下 各 项 因 素 。1)公 差 等 级 :由 齿 轮 轴 的 功 用 和 技 术 要 求 还 加 工 情 况 ， 确 定 齿 轮 轴 的 公 差 等 级 为 普 通 级 。2)锻 件 重 量 :已 知 机 械 加 工 后 主 动 齿 轮 轴 的 重 量 为 0.65kg,由 此 可 初 步 估 计 机 械 加 工 前 锻 件 毛 坯的 重 量 为 0.8kg。3)锻 件 形 状 复 杂 系 数 :对 主 动 齿 轮 轴 零 件 图 进 行 分 析 计 算 ， 可 大 致 确 定 锻 件 外 廓 包 容 体 的 长 度 ， 宽 度 和 高度 ， l=102mm,b=52.4mm， 由 公 式 (查 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 指 导 书 公 式23 和 25) 可 计 算 出 主 动 齿 轮 轴 锻 件 形 状 复 杂 系 数 :辽宁工程技术大学毕业设计(论文)9S=mt/mn=1/( )24dh=0.8kg/(3.14/4 52 52 102 )=0.59637.8/Kgm由 于 0.59 介 于 0.32 和 0.63 之 间 ,故 该 主 动 齿 轮 轴 的 的 形 状 复 杂 系 数 属 于 S2 级 (查 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 指 导 书 ).4)锻 件 材 质 系 数 :由 于 该 主 动 齿 轮 轴 材 料 为 20CrMnTi,是 碳 的 质 量 分 数 小 于 0.65%的 低 碳 合 金 钢 ,故该 锻 件 的 材 质 系 数 属 于 M1 级 (查 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 指 导 书 ).5)锻 件 的 分 模 线 形 状 :根 据 该 主 动 齿 轮 轴 的 形 状 特 点 ,本 主 动 齿 轮 轴 选 择 回 转 轴 心 线 最 大 直 径 处 的 对 称 平面 为 分 模 面 ,属 于 平 直 分 模 线 .6)零 件 表 面 粗 糙 度 :由 零 件 图 可 知 ,该 主 动 齿 轮 轴 各 加 工 重 要 表 面 的 粗 糙 度 Ra 均 小 于 1.6um.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