进给箱齿轮轴机械加工工艺课程设计.doc

机械加工技术课程设计任务书设计题目：“进给箱齿轮轴”零件的机械加工 工艺规程设计内容：1、产品零件图2、三维实体图3、产品毛坯图4、机械加工工艺过程卡片5、机械加工工序卡片6、课程设计说明书目录序言11零件分析21.1选题背景21.2零件图31.3立体图32工艺规程设计32.1 外圆表面尺寸的确定42.2 基准的选择42.3制造工艺路线42.4.1确定工序尺寸52.4.2 切削用量的选择62.5确定切削用量和基本工时72.6工艺过程卡片92.7工序卡片123课程设计心得体会204参考文献21序言进给箱用来改变进给量，主轴经挂轮箱传入进给箱的运动，通过移动变速手柄来改变进给箱中滑动齿轮的啮合位置，便可使光杆或丝杆获得不同的转速。本文主要是给“进给箱齿轮轴” 制订机械加工工艺规程。文章分别从课题的来源及意义，毛坯的制造形式及尺寸，基准的选择，加工阶段的划分以及工艺路径的拟定，加工余量还有尺寸的设计来进行介绍的。1零件分析1.1选题背景 轴类零件的功用为支撑转动零件、传动扭矩、承受载荷以及保证装在齿轮轴上的工件具有一定的回转精度。零件24用来装套筒然后装滚动轴承起支撑作用，键槽8用来安装齿轮起定位作用。30用来安装滚动轴承表面光洁度要求高并且同轴度要求不大于0.01mm轴的一端为齿轮轴用来变向，变速传递运动。齿轮精度为8级一般精度，其基准孔要求Ra3.2即可。本零件表面加工并不困难。60齿轮表面要求精度高，需精磨，并保证同轴度不大于0.125mm。由于零件是轴类，同轴度要求高，加工一定要注意加工方案。1、2零件作用 题目给定的零件是进给箱齿轮轴，其主要作用是支撑传动零部件，实现回转运动，并传递力矩和动力，以及承受一定载荷。齿轮轴零件是将齿轮部分和轴做出一体无需配合的一种常见机械零件。齿轮轴具备成都效率高、结构紧凑和使用寿命长等一系列优点，是通用机械特别是工程机械传动中的重要零件之一。轴26mm圆柱面处有圆弧形的键槽，主要是通过键和其他部件相连。轴的左端部位为齿轮部分，主要传递运动和动力。1.2零件图1.3立体图2工艺规程设计2.1确定毛坯的自造形式零件的使用要求和生产类型，毛坯形式有棒料和锻件两种。在大批大量生产时则采用模锻，因为直径差较大的阶梯轴。为了节约材料和减少机械加工的劳动量，锻造使零件粗略成型，改善纤维组织提高零件强度。对于中等精度而转速较高的轴类零件多选用40Cr合金结构钢，这类钢经调质处理和高频淬火后，具有较高的综合机械性能，能满足使用要求，毛坯的尺寸要求高。 “进给箱齿轮轴”零件的材料为40Cr，硬度为207HB毛坯质量，生产类型为大批生产，可采用锻锤上合模模锻毛坯。根据上述原始资料几及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：2.1 外圆表面尺寸的确定 加工长度为300毫米，与其连接的最大非加工外圆表面直径为65，为简化模锻毛坯的外形，现直接取外圆表面直径为65，60表面粗糙度为R12.5，只需半精加工即可此时直径余量为5已能满足加工要求6560、4090、361552.2 基准的选择 根据零件的图纸和使用要求分析30、60同轴度要求分别为0.02mm 、0.25mm 。基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得以保证，生产率得以提高，否则加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。1、粗基准的选择对于一般轴类零件而言以外圆作为粗基准是完全合理的。2、精基准的选择，以两顶尖孔作为轴类零件的定位基准既符合基准重合原则又能使基准统一。所以以两顶尖为定位基准。两顶尖孔质量的好坏对加工精度影响很大，应尽量做到两顶尖孔轴线重合，顶尖接触面积大，表面粗糙度底，否则，将会因工件与顶尖间的接触刚度变化而产生加工误差作为定位基准的中心孔经过多次使用可能磨埙或拉毛或因热处理和内应力发生位置变动或表面产生氧化皮。因此，经常注意保持两顶尖孔的质量是轴类零件加工的关键问题之一。2.3制造工艺路线 工艺路径的拟定，为保证达到零件的几何形状尺寸精度，位置精度及各项技术要求，必须制定合理的工艺路线。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以采用通用机床配一专用的工夹量具，并考虑工序集中，以提高生产率和减少机床数量使生产成本降低。工序如下：(1)备料：40Cr 70310(2)锻造：为了零件粗略成型，到节约原材料，减少切削用量，改善纤维组织要严格控制锻造温度，最好能一火锻成，外圆锻造余量8-10毫米，始锻温度1200度，终锻 温度800度，空冷。(3)退火处理：目的是降低硬度，改善切削加工性能。消除锻造应力以及细化晶粒和 消除组织不均匀，退火温度840-870保温5小时，炉冷至550空冷。(4)铣端面至尺寸，钻中心孔A4/8.5(5)粗车：夹65粗车45、30、29、26、24均留余量3毫米，调头车60留余量3毫米(6)调质热处理：目的是为了提高零件的机械性能，获得均匀的回火奥氏体，为表面硬化作好纤维组织上的准备，是轴能获得高强度的心部和高硬度的表层。同时有一个良好的硬度阶梯，避免应力集中。调质淬火温度830-850保时1-1.5分/毫米回火温度600-6402-4小时 调质硬度HB220-250。(7)研磨中心孔(8)半精车：半精车外圆各步，留余量0.5毫米，60车至尺寸。(9)滚齿：齿数18 模数3 精度等级8(10)齿表面淬火: 不改变钢的表层成分，仅改变表层组织且心部组织不发生变化。目的是保持工件的心部韧性和使表面得到较好的耐磨性，提高其冲击韧性和疲劳强度等力学性能。感应加热表面淬火零件宜选用中碳非合金钢和低碳合合金结构钢。经感应加热表面淬火的工件，表面不易氧化，脱碳变形小，淬硬层深度易于控制，一般高频感应加热淬硬层深度为1-2毫米，表面硬度比普通淬火高2-3HRC。此外，该热处理方便生产率高，易于实现机械化，多用于大批大量生产形状简单的零件，符合要求。(11)铣键槽: 保证尺寸(12)研磨中心孔(13)齿端面到角(14)磨外圆：45、29两外圆虽无尺寸精度，由于进给箱齿轮轴在高速运转中工作，进给箱齿轮轴所产生微小不平衡都全影响内磨质量，因此，两外圆需经磨削加工。(15)粗磨齿(16)二次时效：加热到160保温10小时空冷。(17)精磨齿(18)终检、(19)入库2.4.1确定工序尺寸 确定工序尺寸的一般方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按需零件图样的要求标注。当无基准转换时，同一表面的次加工的工序尺寸与工序（或工步）的加工余量有关。当基准不重合时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。A 确定圆柱面的工序尺寸圆柱面即轴表面的工序尺寸只与加工余量有关。前面根据有关资料已查处零件各表面的总加工余量（毛坯余量），应将总加工余量分为各工序加工余量，然后再由后往前计算工序尺寸。查表修正法是以生产实践和实验研究积累的有关加工余量资料数据为基础，并按具件生产条件加以修正来确定加工余量的方法，该方法应用比较广泛。加工余量数值可在各种机械加工工艺手册中查找，其步骤如下：1.根据各工序的加工性质，查表得它们的工序余量。2.确定各工序的尺寸公差及表面粗糙度。由各工序的加工性质查有关经济加工精度和经济表面粗糙度。3.根据查的余量计算各工序尺寸。4.确定各工序的上下偏差。按“单向入体”原则，对于孔基本尺寸值为公差带的下偏差，上偏差取正值；对于毛坯尺寸偏差应取双向对称偏差。加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗半精磨粗半精磨粗半精磨6081.50.56260.5606.33.21.63081.50.53230.5306.33.21.62681.50.52826.5266.33.21.62481.50.52624.5246.33.21.6459.50.545.5-456.3299.50.529.5-296.3299.50.529.5-296.3B 确定轴向工序尺寸 确定各加工表面的工序加工余量，本零件各端面台阶的工序加工余量。因为用顶尖顶紧工件进行加工，径向又没有标注公差尺寸，只选用两端面为测量基准，故不用确定工序尺寸，每次工序加工中只选测量出要求尺寸即可。所以轴向工序尺寸可略。C 确定铣槽的工序尺寸 半精铣可达到零件图样的要求，则该工序尺寸：槽宽为8mm，槽深4mm。粗铣时，为半精铣留有加工余量：槽宽双边余量为2mm,槽深余量为2mm。则粗铣的工序尺寸：槽宽为6mm，槽深2mm。D磨外圆至工序尺寸 磨齿到表面粗糙度。2.4.2 切削用量的选择 切削用量一般包括切削深度，进给量及切削速度三项。确定方法是先确定切削深度、进给量，再确定切削速度。现根据切削用量手册【4】（第3版，艾兴、肖诗纲编；1993年机械工业出版社）出版确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以*号，以与机械制造工艺设计简明手册【1】区别。 粗车工序:已知加工材料为40Cr钢，Eb700Mpa，锻件，有外皮，坯件D=70mm，车削后d=60mm,加工长度为300mm，机床为c620-1，工件两端支承在顶尖上。由于工件是锻造毛坯，加工余量达5mm，而加工要求较高，故分两次走刀完成，粗车加工余量为4mm，半精车加工余量为0.75mm。 粗铣槽工序:所选刀具为高速钢直柄槽铣刀，铣刀直径=8，立铣刀可直接加工到图纸要求，不用确定切削用量(1)确定铣削宽度 立铣刀 =8确定每齿进给量，根据X52型铣床说明书，其功率为75KW，中等系统刚度，根据表3.3* =0.12-0.20(2)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命，根据表3.8*铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.4mm，刀具寿命T=60min(3)确定切削速度和每分钟进给量，切削速度可根据表3.27*的公式计算=21.5,=0.45,=0.1,=0.5,=0.5,=0.1,=0.33,=1.0Vc=21.580.45/6040.10.580.54 1.0=95m/min根据X52型铣床说明书，选择=95r/min，=60mm/min，=25mm/min，因此实际切削=3.14895/1000=2.4m/min速度和每齿进给量 75/954=0.20mm/z4)检验机床功率：根据表3.15*，当=0.18-0.32，=4，=8，Vf75，Pct=1.1KM切削功率的修正系数为=1，故实际切削功率为Pcc=Pct=1.1KW根据X52型铣床说明书，机床主轴允许的功率为：Pcm=7.50.75KW=5.63KW故，所确定的切削用量可以采用，即=8，=4Vf=75mm/min，=95r/min，=2.4m/min，=0.2mm/z 进给箱用来改变进给量，主轴经挂轮箱传入进给箱的运动，通过移动变速手柄来改变进给箱中滑动齿轮的啮合位置，便可使光杆或丝杆获得不同的转速。进给箱齿轮轴是进给箱内重要的轴，应用广泛。本设计针对它的加工工艺过程进行了一系列的分析，主要从毛坯的选择，基准的选择，加工阶段的划分，工艺路径的拟定，机床、夹具、刀具、量具、切削用量的确定以及工序尺寸的方面进行研究的，制定出了机械加工工艺规程，在实际中具有一定的可行性。2.5确定切削用量和基本工时1、粗车外圆端面加工余量：粗车1 切削深度：ap =2.5,走一次刀 进给量：f=0.6mm/r计算切削速度：根据公式可得 输入参数：Cv=235 T=60 m=0.20 ap=2 Xv=0.15 f=0.8 Yv=0.45 得Vc=120.25m/min 确定主轴转速：n=1000v/3.14dw=510r/min 按机床说明取n为500r/min ，所以实际切削速度 Vc=117.75m/min切削工时：t=（L+L1+L2）/nf L=31 L1=2 L2=0 计算得t=0.11min2、粗车外圆切削深度：ap =1.5 进给量：f=0.6mm/r 计算切削速度：根据公式可得输入参数：Cv=242 T=60 m=0.20 ap=2 Xv=0.15 f=0.6 Yv=0.35得Vc=120.21m/min 确定主轴转速：n=1000v/3.14dw=670r/min 按机床说明取n为710r/min ，所以实际切削速度 Vc=127.07m/min切削工时：t=（L+L1+L2）/nf 粗车左端时60的外圆 L=30 L1=4 L2=0 计算得t=0.096min粗车右端时25的外圆 L=76 L1=4 L2=0 走刀7次 计算得t1=1.57min24的外圆 L=20 L1=4 L2=0 走刀2次 计算得t2=0.135min t=t1+t2=1.7053、半精车外圆切削深度：ap =0.75 进给量：f=0.2mm/r 计算切削速度：根据公式可得输入参数：Cv=291 T=60 m=0.20 ap=0.75 Xv=0.15 f=0.20 Yv=0.20 得Vc=180.06m/min 确定主轴转速：n=1000v/3.14dw=971r/min 切削工时：t=（L+L1+L2）/nf 半精车左端时60的外圆 L=30 L1=4 L2=0 计算得t=0.175min半精车右端时，成型切削 L=（d-d1）/2=4 L1=4 L2=0 取得t=0.041min4、精车外圆切削深度：ap =0.25 进给量：f=0.1mm/r 计算切削速度：根据公式可得输入参数：Cv=291 T=60 m=0.20 ap=0.25 Xv=0.15 f=0.10 Yv=0.20 得Vc=198.89m/min 确定主轴转速：n=1000v/3.14dw=1106r/min 切削工时：t=（L+L1+L2）/nf 精车左端时60的外圆 L=30 L1=4 L2=0 计算得t=0.307min精车右端时，成型切削 L=（d-d1）/2=4 L1=4 L2=0 取得t=0.072min5、切槽切削深度：ap =1 进给量：f=0.1mm/r 计算切削速度：根据公可得输入参数：Cv=291 T=60 m=0.20 ap=1 Xv=0.15 f=0.10 Yv=0.20 得Vc=203.36m/min 确定主轴转速：n=1000v/3.14dw=1080r/min 切削工时：t=（L+L1+L2）/nfL=（d-d1）/2=4 L1=4 L2=0 切84的槽 L= 4 L1=4 L2=0 取得t=0.074min6、钻 8mm的中心孔切削深度：ap =2.5 进给量：f=0.3mm/r 确定主轴转速：n=1000v/3.14d=700r/min 切削工时：t=（L+L1+L2）/nf L=4 L1=2 L2=0 取得t=0.029min7、粗镗 8mm的孔切削深度：ap =3 进给量：f=0.8mm/r 计算切削速度：Vc=40m/min 确定主轴转速：n=1000v/3.14dw=509r/min 切削工时：t=（L+L1+L2）/nf L=8 L1=2 L2=0 取得t=0.025min8、半精镗 8mm的孔切削深度：ap =1.5 进给量：f=0.5mm/r 计算切削速度：Vc=50m/min 确定主轴转速：n=1000v/3.14dw=637r/min 切削工时：t=（L+L1+L2）/nf L=8 L1=2 L2=0 取得t=0.031min切削深度：ap =0.5 进给量：f=0.15mm/r 计算切削速度：Vc=60m/min 9、精镗 8mm的孔 确定主轴转速：n=1000v/3.14dw=764r/min 切削工时：t=（L+L1+L2）/nf L=8 L1=2 L2=0 取得t=0.087min10、滚齿（模数m=3） 切削深度：ap =4.3 进给量：f=1mm/r 计算切削速度：Vc=60m/min 确定主轴转速：n=1000v/3.14dw=367r/min2.6工艺过程卡片河南工业职业技术学院工 艺 过 程卡 片产 品 代 号零 （部） 件 名 称零 （部） 件 代 号进给箱齿轮轴材料40Cr毛 坯 种 类锻造毛 坯 尺 寸70310每一毛坯可制零件数1序号名 称工 序 内 容设 备夹辅具名称刀 具 名 称规 格量 具 名 称 及 规 格1备 料材料40Cr 703102锻 造一火锻成，外圆锻造余量8-10毫米，始锻温度1200度，终锻温度800度，空冷。3退 火退火温度840-870保温5小时，炉冷至550空冷4铣端面、钻中心孔铣端面至尺寸，钻中心孔A4/8.5铣端面、钻中心孔机床铸铁顶尖5粗 车夹65粗车45、30、29、26、24均留余量3毫米，调头车60留余量3毫米CA6140-1卧式车床车刀 90度 45度 60度游标卡尺0-150mm6调质热处理调质淬火温度830-850保时1-1.5分/毫米 回火温度600-640 2-4小时 调质硬度HB220-250。7研磨中心孔中心孔磨床铸铁顶尖8半精车半精车外圆各步，留余量0.5毫米，60车至尺寸。CA6140-1卧式车床车刀 90度 45度 60度游标卡尺0-150mm杠杆千分尺50-75mm9滚 齿 齿数18 模数3 精度等级8Y3150滚齿机A级单头滚刀m=3mm游标卡尺0-150mm10齿表面淬火高频感应加热淬硬层深度为1-2毫米，表面硬度比普通淬火高2-3HRC。11铣键槽铣键槽 保证尺寸X52立式铣床直柄键槽铣刀D=8，L=50游标卡尺0-150mm千分表12研磨中心孔中心孔磨床13齿端面到角X52立式铣床14磨外圆保证尺寸M114磨床砂轮编 制刘康康校 核审 查共 2 张第 1 张河南工业职业技术学院工 艺 过 程卡 片产 品 代 号零 （部） 件 名 称零 （部） 件 代 号进给箱齿轮轴材料40Cr毛 坯 种 类锻造毛 坯 尺 寸70310每一毛坯可制零件数1工序序号工序名称工 序 内 容设 备夹 辅 具名 称刀 具 名 称 规 格量 具 名 称 及 规 格15粗磨齿Y7431磨齿机16二次时效 加热到160保温10小时空冷。17精磨齿Y7431磨齿机18终检19入库20编 制刘康康校 核审 查共 2 张第 2 张2.7工序卡片河南工业职业技术学院工 序 卡 片产 品 代 号零 件 名 称零 件 代 号工序号1进给箱齿轮轴工序名称锻造材料 40cr设备名 称锻压机型 号夹具名称刀 量 辅 具名 称规 格数 量编 制刘康康校 核审 查共 8 张第 1 张河南工业职业技术学院工 序 卡 片产 品 代 号零 件 名 称零 件 代 号工序号2进给箱齿轮轴工序名称粗车材料 40cr设备名 称卧式车床型 号CA6140-1夹具名称刀 量 辅 具名 称规 格数 量车刀90度1车刀45度1游标卡尺0-150mm1编 制刘康康校 核审 查共 8 张第 2 张河南工业职业技术学院工 序 卡 片产 品 代 号零 件 名 称零 件 代 号工序号3进给箱齿轮轴工序名称研磨中心孔材料 40cr设备名 称中心孔磨床型 号夹具名称刀 量 辅 具名 称规 格数 量铸铁顶尖1编 制刘康康校 核审 查共 8 张第 3 张河南工业职业技术学院工 序 卡 片产 品 代 号零 件 名 称零 件 代 号工序号4进给箱齿轮轴工序名称半精车材料 40cr设备名 称卧式车床型 号CA6140-1夹具名称刀 量 辅 具名 称规 格数 量车刀90度1车刀45度1游标卡尺0-150mm1杠杆千分尺50-75mm1车刀60度1编 制刘康康校 核审 查共 8 张第 4 张河南工业职业技术学院工 序 卡 片产 品 代 号零 件 名 称零 件 代 号工序号5进给箱齿轮轴工序名称滚齿材料 40cr设备名 称滚齿机型 号Y3150夹具名称刀 量 辅 具名 称规 格数 量A级单头滚刀m=3mm1编 制刘康康校 核审 查共 8 张第 5 张河南工业职业技术学院工 序 卡 片产 品 代 号零 件 名 称零 件 代 号工序号6进给箱齿轮轴工序名称铣槽材料 40cr设备名 称立式铣床型 号X52夹具名称刀 量 辅 具名 称规 格数 量直柄立式铣刀1直柄键槽铣刀D=8，L=501编 制刘康康校 核审 查共 8 张第 6 张河南工业职业技术学院工 序 卡 片产 品 代 号零 件 名 称零 件 代 号工序号7进给箱齿轮轴工序名称磨外圆材料 40cr设备名 称磨床型 号M114夹具名称刀 量 辅 具名 称规 格数 量砂轮200*20*75-AF60L5V-35m/s1杠杆千分尺25-50mm1千分表0.0011外径千分尺25-50mm1外径千分尺0-25mm1编 制刘康康校 核审 查共 8 张第 7 张河南工业职业技术学院工 序 卡 片产 品 代 号零 件 名 称零 件 代 号工序号8进给箱齿轮轴工序名称粗磨齿材料 40cr设备名 称磨齿机型 号Y7431夹具名称刀 量 辅 具名 称规 格数 量编 制刘康康校 核审 查共 8 张第 8 张3课程设计心得体会 我所选课程设计题题目是“进给箱齿轮轴的设计”，对于我自己来说，它是很具有的挑战性的，总觉得自己所学到的知识很欠缺，但是越是自己薄弱的环节越要有勇气去尝试。在课程设计的工艺设计的过程中，因为没有真正的工作经验，在做工艺设计的工程中总觉得很辛苦，有时还会产生放弃的念头，但是最终坚持了下来，完成了我的课程设计，为了自己的目标，更为了自己的选择。在指导老师的指点下，我开始通过各种渠道翻阅资料。接下来，我开始对所搜集的资料进行整理、分析研究，解决设计中的问题，最终在短暂的一周时间内顺利完成任务。 通过这次的课程设计，使我深深体会到，干任何事情都必须认真、耐心、细致。课程设计过程中，许多计算有时候令我感到有些心烦意乱，有几次因为疏忽，数据算错，只能毫不留情地重新来。但一想起老师平时对我们耐心的教导，想到不久的将来自己就要承担社会责任，想到世界上有好多因为很小的细节失误而出现的令人无比震惊的事故，无时不在提醒着自己，一定要养成一种高度负责、一丝不苟的良好习惯。 至此，我衷心的感谢老师。是你的严厉批评唤醒了我，是您的谆谆教诲启发了我，我感谢老师您今天又为我增添了一副坚强的翅膀。参考文献【1】李益民主编.机械制造工艺设计简明手册机械工业出版社。【2】陆剑中 主编 金属切削原理与刀具 机械工业出版社出版。【3】黄云清 主编 公差配合与测量技术 机械工业出版社 2001年第1版。【4】艾兴 肖诗纲编切削用量简明手册 1993年机械工业出版社。【5】郑修本 主编 机床制造工艺学 江南大学 机械工业出版社。