齿轮轴的机械加工工艺规程及工艺装备设计

汽车职业技术学院

毕业设计

题目：齿轮轴的机械加工工艺规程及工艺装备

设计

专业：汽车制造与装配技术

班级：汽配1103班

一、设计题目

齿轮轴零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计

二、原始资料

(1) 被加工零件的零件图1张

(2) 生产类型:中批或大批大量生产

三、上交材料

(1) 被加工工件的零件图1张

(2) 毛坯图1张

(3)齿轮轴机械加工工艺过程卡片 1 张

(4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片1张

(4) 夹具装配图1张

(5) 夹具体零件图1张

(6) 课程设计说明书(5000～8000字) 1份

四、进度安排

(1) 熟悉零件,画零件图2天

(2) 选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片5天

(3) 工艺装备设计(画夹具装配图及夹具体图) 9天

(4) 编写说明书3天

(5) 准备及答辩2天

五、指导教师评语

成绩：

指导教师李伟新

日期 2014.05.08

摘要

毕业设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在就业之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。

这次设计的是主动齿轮轴，有零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与所设计夹具对应那道工序的工序卡片各一张。首先我们要熟悉零件，题目所给的是主动齿轮轴。了解主动齿轮轴的作用，接下来根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定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，最后拟定主动齿轮轴的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图，夹具体零件图。

这就是我设计的基本过程。

Abstract

After the machine manufacture technology curriculum project was we studies university's complete basic course, the technical basic course as well as the majority of professional courses, carried on. This is we before carrying on the graduation project to studies various curricula a thorough comprehensive total review, is also a apply theory to reality training, therefore, it holds the important status in we three year university life.

. What this design is a driving gear, has the detail drawing, the semifinished materials chart, assembly drawing each, the machine-finishing technological process card and with designs the jig to correspond that working procedure operation card each. First we must be familiar with the components, the components which the topic gives are the driving gear. Understands driving gear's function, then on basis components nature and detail drawing various end surfaces' roughness determination semifinished materials size and machining allowance. Then we determine the fine datum first again according to the localization datum, latter determines the thick datum, finally draws up driving gear's craft road map, works out this work piece clamp plan, draws the jig assembly drawing.

This is the unit process which I design.

目录

摘要 .......................................................................................... I I Abstract ....................................................................................... I II 1．零件的分析. (1)

1.1零件的作用 (1)

1.2零件的工艺分析 (1)

1.3审核齿轮轴的工艺性 (1)

1.4确定生产类型 (2)

2.确定毛坯并绘制毛坯简图 (2)

2.1确定毛坯种类 (2)

2.2确定毛坯的尺寸公差和加工余量 (2)

2.2.1.公差等级 (2)

2.2.2锻件质量 (2)

2.2.3. 锻件的材质系数 (2)

3.制定工艺路线 (3)

3.1定位基准的确定 (3)

3.1.1. 粗基准的选择： (3)

3.1.2.精基准的选择： (3)

3.2表面加工方法的确定 (4)

3.3工序的集中与分散 (4)

3.4工序顺序的安排 (4)

3.5确定工艺路线 (5)

4.夹具的设计 (8)

4.1问题的提出 (8)

4.2夹具的设计 (8)

4.2.1定位基准的选择 (8)

4.2.2.定位误差的分析 (8)

小结： (9)

参考文献： (10)

1零件的分析

1.1 零件的作用

题目给定的零件是齿轮轴。齿轮轴通过连接两个零件，起到连接、支撑传递动力等一系列作用，在工作中，由于受到弯应力和冲击载荷，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。（参考文献1）

1.2 零件的工艺分析

零件的工艺分析就是通过对零件图纸的分析研究，判断该零件的结构和技术要求是否合理，是否符合工艺性要求。

（1）：审查零件图纸通过对该零件图的重新绘制，知原图样的视图正确，完整，尺寸，公差及技术要求齐全。

（2）：零件的结构工艺性分析该零件比较简单，没有较复杂的结构和较高的加工要求。主要的加工有各个外圆表面、端面的车削、磨削等。各个待加工表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。

轴是组成减速器的重要零件之一，它本身要求有足够的强度和刚度，足够精确的尺寸和较高的表面粗糙度，与轴承配合处的轴颈表面还有高的硬度，因而材料应具有优良的综合机械性能。碳素钢价格低廉、锻造工艺性能好、对载荷较大，较为重要的场合，以45号钢最为常用。

1.3 审核齿轮轴的工艺性

该零件除主要工作表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过车削的粗加工，半精加工，精加工等就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用磨削的方法加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。（参考文献5，6）

1.4 确定生产类型

依设计题目知：Q=8000台/年，齿轮轴重量为0.8kg，齿轮轴属轻型

零件。m=1件/台，备品率a=3%,废品率b=0.5%。代入公式

N=Qm(1+a)*(1+b),求得N=8281.2件/年。查表得知该主动齿轮的生产类型为大批生产。

（参考文献7）

2.确定毛坯并绘制毛坯简图

2.1 确定毛坯种类

零件材料45#钢，考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件的工作可靠。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大，且生产类型属大批生产，为提高生产效率和锻件精度，选用模锻方法制造毛坯。（参考文献10）

2.2 确定毛坯的尺寸公差和加工余量

2.2.1 公差等级

由于主动齿轮轴的功用和技术要求，可以确定该零件的公差等

级为普通级。

2.2.2 锻件质量

已知机械加工后齿轮轴的重量为0.8kg，由此可初步估计机械

加工前锻件毛坯的重量为1kg。

2.2.3 锻件的材质系数

由于该主动齿轮轴材料为45#钢，是碳的质量分数小于0.65%

的碳素钢，该铸件的材质系数属M1级。

铸造重量

/kg 包容体重量

/kg

形状复杂

系数

材质系数公差等级

0.8 1 S2 M1 普通级

项目/mm 机械加工余量/mm 尺寸公差

/mm

备注直径20 1.5-2.0 1.2 表2-11 直径35 1.5-2.0 1.4 表2-11 直径40 1.5-2.0 1.4 表2-11 直径60 1.5-2.0 1.6 表2-11 长度228 1.5-2.0 1.6 表2-11 3制定工艺路线

3.1 定位基准的确定

定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定粗基准，然后再确定精基准。

3.1.1 粗基准的选择：

选择左端?30mm的未加工外圆柱面作为粗基准

3.1.2 精基准的选择：

由零件的工艺分析可以知道，此零件的设计基准是?25k6mm和?15r6mm的轴线，根据基准重合选择，应选择设计基准为精基准，即以?25k6mm和?15r6mm的轴线为精基准，由于多数工序的定位基准都是中心孔，符合基准统一原则，且能保证工件定位准确，装夹方便，

夹具结构简单。所以精基准选择中心孔。

3.2 表面加工方法的确定

本零件的毛坯为锻件，待加工面有端面，键槽，螺纹等。材料为

45#钢.公差等级及粗糙度要求参考零件图。其加工方法的选择如下：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?25k6mm：粗车→精车→磨削

尺寸?30mm：粗车

:粗车→半精车→精车

尺寸?Ф57mm0

-

019

.0

尺寸?20mm:粗车

尺寸?15r6mm：粗车→半精车→精车

尺寸宽为5mm深为3mm长为32的键槽：粗铣

大径为?570

的斜齿轮：滚齿→剃齿或粗滚齿→精滚齿

-

019

.0

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?25k6mm，?15r6mm表面，铣键槽，斜齿轮的加工，磨削两?25k6mm外圆面。

3.3工序的集中与分散

选用工序集中原则安排连接轴的加工工序。该主动齿轮轴的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且由于与一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各种加工表面之间的相对位置精度要求。

3.4工序顺序的安排

（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准——首先加工轴的右端面，保其总长，后车外圆。

（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排加工工序。

（3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面——各外圆表面及

锥面，后加工次要表面——螺纹的车削。

3.5确定工艺路线

在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表列出了齿轮轴的工艺

路线，如下：

1、方案一：

工序10：模锻；

工序20：正火；

工序30：车端面、打中心孔；

工序40：粗车各外圆；

工序50：调质处理；

工序60：修研中心孔；

工序70：精车外圆?25k6mm、?15r6mm；

工序80：铣键槽；

工序90：滚齿；

工序100：修研中心孔；

工序110：剃齿；

工序120：磨外圆?25k6mm（两段）；

工序130：去毛刺；

工序140：检验；

工序150：入库。

2、方案二：

10：模锻；

20：正火；

30：车端面、打中心孔；

40：粗车各外圆；

50：调质处理；

60：修研中心孔；

70：精车外圆?25k6mm、?15r6mm；

80：铣键槽；

90：粗滚齿；

100：精滚齿；

110：修研中心孔；

120：磨外圆?25k6mm（两段）；

130：去毛刺；

140：检验；

150：入库。

3、工艺方案比较