齿轮轴工艺设计

工件精度等级为7级。加工时粗车时选用CA6140,精车时选用CAK6150卧式机床，CAK6150最大车削长度为1860mm，工件精度等级为(IT6～IT7)级。工件表面粗糙度为Ra1.6。加工齿轮时粗加工选用Y3180滚齿机，精加工选用。
2.1.2
由于刀具材料的切削性能直接影响生产效率、工件的加工精度和表面质量，所以正确选择刀具材料是加工工艺的一个重要部分，刀具应具有高刚度、足够的强度和韧度、高耐磨性、良好的导热性、良好的工艺性和经济性、抗粘接性、化学稳定性等。刀具的选择取决于各工序的加工方法及所用机床的性能。刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，常用的车刀材料为高速钢和硬质合金两种。
1.2
1.2.1
依设计题目知该轴的材料为40Cr。40Cr材料是我国GB的标准钢号，40Cr钢是机械制造业使用最广泛的钢之一。调质处理后具有良好的低温冲击韧性和低缺口敏感性。钢的淬透性良好，水淬时可淬透到Ф28～60mm,油淬时可淬透到Ф15～40mm。这种钢除调质处理外还适于氰化和高频淬火处理。切削性能较好，当硬度为HB174～229时，相对切削加工性为60%。该钢适于制作中型塑料模具。
表面加工方法的选择根据各表面加工要求和各加工方法能达到的经济精度。
确定各表面的加工方法如下:
尺寸Ф52mm:粗车→精车
尺寸Ф60mm:粗车→精车
尺寸Ф源自文库8mm:粗车
尺寸Ф72mm:粗车→精车
尺寸Ф70mm:粗车
尺寸宽为16mm深为6mm长为65mm的键槽；粗铣大径为Ф96的齿轮；滚齿→剃齿或粗滚齿→精滚齿根据先粗后精，基准先行，以及先主后次的原则，加工顺序:两端面和中心孔的加工，粗车各外圆表面，精车外圆Ф68mm、Ф70mm表面，铣键槽，齿轮的加工，磨削52mm、Ф60mm、Ф72mm外圆面。
2014届毕业生毕业设计
说明书
专 业机械制造与自动化
班 级机制班
姓 名王 子
学 号123456789
指导教师帅 哥
学习年限2011年9月至2014年6月
二〇一四年六月
毕业设计任务书
系机械制造与自动化专业班 姓名：帅哥学号：123456789
题目：刮板运输机减速机齿轮轴的机械加工工艺与工装设计
（年生产1000件、备品率3%、废品率0.5%）
②工步 工步是指加工表面不变、加工工具不变和切削用量(转速及进给量)不变的情况下所连续完成的那一部分工序。
③走刀 在一个工步中，若加工余量较大，可分几次切削，每次切削称为一次走刀。
④安装 工件一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装。一道工序可以有一次安装，也可以有几次安装
⑤工位 在一次安装中，工件在机床上所占的每个位置上所完成的那一部分工序称为工位。
齿轮轴零件结构比较简单，生产类型为大批生产，从提高生产率、保证加工精度考虑，可确定毛坯类型为锻件，采用模锻。
1.2.2
根据毛坯的最大轮廓尺寸和加工表面的基本尺寸，查《最新机械设计制造常用数据与新旧标准对照手册》可得出，齿轮轴表面机械加工余量为8mm。
1.2.3
2
2.1
2.1.1
数控机床选择原则：稳定可靠性、实用性、经济性、可操作性。
（年生产1000件、备品率3%、废品率0.5%）
提出问题
回答问题
正
确
基本正确
有一般
性错误
有原则性错误
回答不清
1.
2.
3.
4.
5.
6.
评定意见：
答辩成绩：答辩小组组长（签字）：年 月 日
答辩等级：
100≤优秀≤90；90＜良好80；80＜中等≤70；70＜合格≤60；不及格＜60
山西煤炭职业技术学院毕业答辩委员会
2.加工方法,批量和数量选择计量仪器。批产以专用量具，量规和专用仪器为主。大批产选用高效率的机械化，自动化的专用测量仪器。
3.根据零件的结构,特性,大小,形状,重量,材料,刚性和表面粗糙度选用计量器具。
4.零件所处的状态和所处的条件选择计量仪器。如现代机器制造业生产自动化，要求测量自动化。动态测量要比静态测量复杂。
任务下达日期： 2014 年 1 月 7 日
任务完成日期： 2014 年 6 月 6 日
主要内容与目标：
一、设计题目：刮板运输机减速器齿轮轴的机械加工工艺与工装设计
二、主要内容：
（一）明确生产类型，熟悉零件及各种资料，对零件进行工艺分析；
（二）绘制零件图。
（三）确定毛坯的制造形式，尺寸公差与加工余量；
刀具要具有以下儿点要求:
①良好的切削性能。
②精度高
③可靠性高
④用度高:
⑤断屑及性能好。
⑥刀具的长度在满足使用要求的前提下一尽可能的短。
根据车刀的选择原则，加工外圆分别可选45°、75°、90°。外圆焊接车刀，选用90°外圆车刀。刀片材料选用YT5，刀片形状为A4型。
2.1.3
1.保证测量的准确性。计量器具的性能指标是选用计量器具的主要依据，性能指标中以示值误差.示值变动性和回程误差为主。
依零件图可知，齿轮轴的设计基准是两个Ф60 的轴线，根据基准重合选择两个Ф60 的轴为粗基准。
2.2.2
选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方面,提高工件的加工精度。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可能使定位基准与测量基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准一般遵循下列原则:
主任委员（签字）：
年 月 日
摘 要
本课题的研究主要是加工工艺的注意点和改进的方法，通过总结零件的的加工，提高所加工工件的质量，完善产品，满足要求，提高经济效益和劳动生产率。
一般齿轮轴有两个支撑轴径，工作时通过轴径支撑在轴承上，这两个支撑轴径便是其装配基准，通常也是其他表面的设计基准，所以它的精度和表面质量要求较高。对于一些重的轴，支撑轴除规定较高的尺寸精度外，通常还规定圆度、圆柱度以及两轴径之间的同轴度形状精度要求等。这次设计的是，刮板运输机减速器齿轮轴。首先我们要熟悉零件，题目所给的零件齿轮轴。了解齿轮轴的作用，接下来根据零件的作用和零件图上各端面的粗糙度确毛坯的尺寸和机械加工余量。然后我们再根据定位基准先确定精基准，后确定粗基准，最后拟定主动齿轮的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案。
1.毛坯种类2.铸件或锻件制造方法的选择3.铸件或锻件的尺寸公差与加工余量
（四）拟订机械加工工艺路线
1.定位基准的选择2.加工方法的确定3.加工顺序的安排4.热处理、检验及其他工序的安排 （据上述步骤1-4确定二套加工工艺路线，并进行比较，选择其中一套作为本零件的加工工艺）。
（五）确定满足各工序要求的工艺装备（机床、刀具、夹具、量具）对需要改装或重新设计的专用工艺装备应提出具体的设计要求。
千分尺（游标卡尺）和直尺。
2.1.4
数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求，一是要保证夹具的坐标方向与机床坐标方向相对固定；二是要能保证零件与机床坐标 系之间的正确尺寸关系。依据零件毛料的状态和数控机床的安装要求，应选取能保证加工质量、满足加工需要的夹具。除此之外，还要考虑到以下几点：
1.当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具，以缩短生产预备时间，节省生产用度。在成批生产时可以考虑采用专用夹具，同时要求夹具的结构简单。
本课题中的加工精度高，因此对技术也就会随之提高，包括尺寸精度、几何形状精度、相互位置精度及表面粗糙度等。使齿轮轴起到它的作用 更好的支撑传动部件、传递扭矩和承受载荷。
关键词：齿轮轴；零件；毛坯；加工工艺；刀具
1
1.1
1.1.1
刮板运输机减速器齿轮轴是通过连接两个零件，起到连接、支撑传递动力等一系列作用，在工作中，主要受到扭钜因此该零件应具有足够的刚度、强度及韧性。以适应其工作环境变化。
2.3
机器的生产过程是指将原材料转变为成品之间的所有劳动和。为了降低生产成本和便于生产组织，许多机器不一定完全有一个工厂单独生产，而常常由很多专业化的工厂生产不同的零、部件来共同完成。
①工序 工序是组成工艺过程的基本单元。工序是指一个(或一组)工人，在一个工作地(或一台设备)上，对同一个(或同时对几个)工件所连续完成的那一部分工艺过程。划分工序的主要依据是工作地点是否改变及加工是否连续完成。
2.装夹零件要方便可靠，避免采用占机人工调整的装夹方式，以缩短辅助时间，尽量采用液压、气动或多工位夹具，以进步生产效率。
3.在数控机床上使用的夹具，要能够安装正确，能保证工件和机床坐标系的相对位置和尺寸，力求设计基准、工艺基准与编程原点统一，以减少基准不重合误差和数控编程中的计算工作量。
4.尽量减少装夹次数，做到一次装夹后完成部零件表面的加工或大多数表面的加工，以减少装夹误差，进步加工表面之间的相互位置精度，达到充分进步数控机床效率的目的。
(1)保证相互位置要求原则；
(2)保证加工表面加工余量合理分配的原则；
(3)便于工件装夹原则；
(4)粗基准一般不得重复使用的原则；
(5)为了保证所有加工表面有足够的加工余量,选用加工余量小的表面作粗基准,不要用同一尺寸方向上；
(6)有非加工表面,应选非加工表面作为粗基准。
(7)对所有表面都需加工的铸件轴,根据加工余量最小表面找正,且选择平整光滑表面,让开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准,同时,粗基准不可重复使用。
（六）确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差
（七）确定切削用量
（八）填写工艺文件
（九）提交文件
1.产品零件图 1张 2.产品毛坯图1张3.机械加工工艺过程卡片1份 4.机械加工工序卡片1份5.夹具设计装配总图* 1张 6.毕业设计说明书 1份
三、目标
通过零件的加工工艺设计，让学生熟悉零件工艺设计过程，初步掌握设计方法和步骤，为学生毕业后能胜任工作打下基础。
系机械制造与自动化专业班 姓名：帅哥学号：123456789
题目：刮板运输机减速机齿轮轴的机械加工工艺与工装设计
（年生产1000件、备品率3%、废品率0.5%）
评阅意见：
评阅成绩：
评阅人（签字）： 年 月 日
毕业设计答辩评定书
系机械制造与自动化专业班 姓名：帅哥学号：123456789
题目：刮板运输机减速机齿轮轴的机械加工工艺与工装设计
指导教师（签字）： 年 月 日
学生（签字）： 年 月 日
毕业设计指导教师审阅书
系机械制造与自动化专业班 姓名：帅哥学号：123456789
题目：刮板运输机减速机齿轮轴的机械加工工艺与工装设计
（年生产1000件、备品率3%、废品率0.5%）
审阅意见：
审阅成绩：
指导教师（签字）： 年 月 日
毕业设计评阅教师评阅书
齿轮轴进行加工时，选用三爪卡盘和顶尖，三爪卡盘定心能力比较好。
2.2
选择定位基准是制定工艺规程的一个十分重要的问题。在第一道工序中，只能使用工件上未加上的毛坯表而来定位这种定位基准称为粗基准。在以后的日子中，可以采用经过加工的表而来定位，这种定位基准称为精基准。
2.2.1粗基准选择:
在选择粗基准时,一般遵循下列原则:
2.3.1
在轴类零件的加工中，需插入必要的热处理工序，以保证其力学性能和力加工精度，并改善工件的切削性能。一般毛坯锻造后安排正火工序而调质安排在粗加工后进行，以便消除粗加工后产生的应力及获得良好的综合力学性能。
2.3.2
中小批量生产时，为简化生产计划，多将工序适当集中各通用机床完成更多表面的加工，以减少工序数目。
1.1.2
1.1.3
齿轮轴的零件图中规定了一系列技术要求：（查表1.4-28《机械制造工艺设计简明手册》）
以齿轮右边Ф60 轴中心线加工表面。包括Ф52 的轴表面、端面和倒角，表面粗糙度为1.6。Ф60 表面和倒角，表面粗糙度为1.6。Ф68表面。Ф72表面，粗糙度为1.6。Ф52 轴线与齿轮两端Ф60 轴线同轴度为Ф0.011mm。齿轮两端Ф60 轴线同轴度为Ф0.011mm。Ф72 轴线与齿轮两端Ф60 轴线同轴度为Ф0.011mm。其余表面粗糙度为3.2。
⑴基准重合原则；
⑵统一基准原则；
⑶互为基准原则；
⑷自为基准原则；
⑸便于装夹原则。
根据此零件的特点,采用了中心孔为定位基准,符合前述的基准重合及基准统一原则。该零件先以外圆作为粗基准,车端面和钻中心孔,加工外圆时又以中心孔为精基准,此即为互为基准原则,使加工有一次比一次精度更高的定位基准面,达到零件图上所规定的尺寸标准。
齿轮轴中，齿轮模数为5，齿数为17，啮合角为9°22"，精度等级为7级。轴整体表面硬度为23HRC，齿轮表面为53HRC。
1.1.4
依设计题目知:Q=1000台/年，备品率a=3%，废品率b=0. 5%。代入公式N=Qm (1 +a)× (1十b)求得N=1035.15件/年。查表得知该齿轮轴的生产类型为大批量生产。