齿轮轴零件机械制造工艺规程

1、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 0.4m，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50mm处进行磨削确定零件的生产类型根据下式计算-（1-1 ）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%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

2、=5000，m=1 件/ 台，备品率和废品率为 3%和 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，绘制毛坯图选用锻件为毛坯，采用模锻成型的方法制造毛坯。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，1.1 mm，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余量的 70%，故可取粗车余量为 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

3、余量半径ar =6±2, 长度方向 a =5±2。于是，可初步得锻件图的尺寸，如图1-1 所L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-（1-2）设锻件最大直径为100mm，长为 230mm，则图 1-1齿轮轴零件的锻件图根据上述计算数据，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 m1 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

4、件仅有50j5 的外圆表面粗糙度为0.4 m，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包容体重量形状复杂系数材质系数公差等级/kg5.6114.17SM普通级11项目单边加工余量锻件尺寸 /mm尺寸公差 /mm备注/mm? 32h62.5? 37? 50j53? 56? 552? 59? 84h83? 90? 552? 59? 50j33? 56802.581±1.25112.511±1.043243±1.120224±1.0

5、45245±1.12102.5215±1.65根据机械制造工艺设计简明手册表2.2-25 、表2.2-13 确定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=50mm， r=0.05 × 50+0.5=3mm， R=3.5 ×3+0.5=8mm。设计毛坯图图 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，

6、双点划线表示零件轮廓）。1.4 选择加工方法，制定工艺过程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。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表面粗糙度 Ra需加工的表面尺寸精度等级（）加工方案m? 32h6IT73.2粗车-半精车-精车? 50j5IT50.4粗车-半精车-粗

7、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、粗车切槽IT83.2粗车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171200HB3451、粗车 A、J两端面并打中心孔， 孔深不超过mm52、粗车，半精车各面至要求的尺寸，E、C 两面粗车至尺寸即可

8、， 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C6143 车床车0.21.0mm3、倒 45°斜角，按图示尺寸4、切槽5、检验1、渗碳 s1.5，校直跳动量渗碳仪、轴类热处理自动校直机2、检验软爪中心架装夹工作1、均匀车去两端面，取总长210mm车2、两顿打中心孔C6140 车床3、精车 B 面至 ? 32mm4、倒角，按图示尺寸游标卡尺、硬质合金右偏车刀、硬质合金切槽刀、综合量规、车床夹具游标卡尺、硬质合金右偏车刀、综合量规、车床夹具工序工序名称6滚齿7钻孔8攻螺丝9去毛刺10热处理磨削外圆11面12磨削齿面13综合检验14探伤15入库工序内容1、在滚齿机Y

9、3150 上粗精滚齿至图示尺寸2、检验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16mm在卧式钻床上攻螺纹M3去毛刺1、调质处理，硬度达220250HB2、检验1、粗、精磨 C、 I 面（即 ?55j5 的外圆面）至设计尺寸2、检验磨齿面， Ra1.6设备Y3150 滚齿机ZB6223 多轴卧式钻床ZB6223 多轴卧式钻床钳工台淬火机外圆磨床M1420磨齿机YA7063探伤仪工装II 型 AA 级滚刀、 公法线百分尺深度游标卡尺、 高速钢锥柄阶梯麻花钻机动丝锥高速钢W18Cr4V平锉平形砂轮、游标卡尺双斜边一号砂轮、 齿轮检测仪、卡尺等千分表、量规、游标卡

10、尺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半精车精车。查表可知粗车余量为 2.5 mm，半精车余量为 1.5 mm，精车余量为 1mm，加工总余量为 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+1.5 mm=34.5 mm，毛坯 34.5 mm+2.5 mm=37mm。又查表可知， 精车后为 IT6 ，Ra3.2m，半精车后为 IT11 ，Ra6.3m，粗车后为 IT13 ，Ra12.5m。锻造毛坯的公差为 2.2 m

11、m。上述查询和计算结果列于下表 1-4 。表 1-4 ? 32h6 外圆面工序尺寸、公差的确定工序间余工序工序基本标注工序工序名称量（ mm）经济精度表面粗糙尺寸（ mm）尺寸基本（mm）公差 ( mm)度（ m）精车1.0IT63.232? 330-0.016半精车1.5IT116.333? 330-0.16粗车2.5IT1312.534.5? 34.50-0.039毛坯±1.137? 37±1.1（2）? 50j5mm 外圆面加工方案为粗车半精车粗磨精磨。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 0.1 mm，总的加工余量

12、 6mm。各工序的基本尺寸为：精磨后 50mm，粗磨后 50.1 mm，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 ，Ra3.2m，半精车后为 IT11 ，Ra6.3m，粗车后为 IT13 ，Ra12.5m。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、公差的确定工序标注工序工序名称工序间余经济精度表面粗糙工序基本尺寸基本量（ mm）尺寸（ mm）（mm）公差 ( mm)度（ m）精磨0.1IT50.450? 500-0.007粗磨0.4IT63.250.1? 5

13、0.10-0.019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±1.1（3）? 84mm外圆面加工方案为粗车半精车。查表可知粗车余量为 4mm，半精车余量为 2mm，总的加工余量为 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 ，Ra6.3m，粗车后为 IT13 ，Ra12.5m。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?84h8mm的齿圈外圆面工序尺寸、公差的确定工序标注工序工序间余工序

14、基本工序名称量（ mm）经济精度表面粗糙尺寸（mm）尺寸基本（mm）度（ m）公差 ( mm)半精车2IT86.384?840-0.22粗车4IT1312.586?860-0.54毛坯±1.2590?90±1.25（ 4）? 55mm外圆面加工方案为粗车。 查表可知粗车余量为 4mm，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 ，Ra12.5m。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 ?55mm外圆面工序尺寸、公差的确定工序标注工序工序间余工序基本工序名称量（ mm）经济精度

15、表面粗糙尺寸（mm）尺寸基本（mm）度（ m）公差 ( mm)粗车4IT1312.555?550-0.46毛坯±1.159?59±1.1（5）齿轮的加工方案为粗精滚齿磨齿，其表面粗糙度为Ra3.2，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析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。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

16、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磨外圆时，先将零件的 ?50 轴段放在套筒上，然后用紧定螺钉拧紧，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表示。DW（ 2

17、）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:（2-1 ）式中， T 为零件有关的位置公差。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

18、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。本次设计对我来说，收获颇多，学会了很多机械夹具设计的知识，了解了很过国家标准， 掌握了一套较为快捷的家具设计方案。 当然收获之余也有些许不足之处，知识量太少，设计缺陷考虑不周等等，当然这些也会是我继续学习的动力， 会让我在今后的实践中考虑更加周全，创造更大的价值。参考文献 1何瑛 欧阳八生等 . 机械制造工艺学 . 长沙：中南大学出版社， 2015 2于涛 杨俊茹 王素玉 . 机械制造技术基础 . 北京：清华大学出版社， 2012 3李益民 . 机械制造工艺设计简明手册 . 北京：机械工艺出版社， 2003 4李必文 . 机械精度设计与检测 . 长沙：中南大学出版社， 2012 5陈兴和 周益民 . 机械制造工艺与专用夹具设计 .镇江：江苏大学出版社， 2014机械工艺课程设计之齿轮轴工艺规程及 ? 50 轴段磨外圆夹具设计说明书姓名： _班级： _学号： _指导老师：