齿轮轴的加工工艺设计毕业论文.doc

贵州航天职业技术学院

课程设计

题 目 齿轮轴的加工工艺设计

系 别： 机械工程系
专 业：
班 级：
学生姓名：
学 号：
指导教师： 张宗固

目录
摘要···········································································1
关键词········································································1
一、零件图分析·······························································1
二、毛坯的选择·······························································2
三、工艺分析··································································3
四、工艺路线的拟定··························································4
五、工序尺寸及其公差的确定···············································5
六、机械加工过程····························································6
七、齿轮测量··································································7
八、结论·······································································8
附图：
零件图········································································9
毛坯图·······································································10
齿轮轴工艺过程卡片·······················································11
齿轮轴工序卡片1···························································12
齿轮轴工序卡片2···························································13
齿轮轴工序卡片3··························································14
齿轮轴工序卡片4··························································15
齿轮轴工序卡片5··························································16
齿轮轴工序卡片6··························································17
齿轮轴工序卡片7··························································18
齿轮轴工序卡片8···························································19
参考文献····································································20

齿轮轴的加工工艺设计
摘要：
通过对齿轮轴零件图的工艺分析，确定了该零件的尺寸规格和毛坯材料，通过对零件的工艺分析，确定了该零件的工艺路线和加工方法，编写了详细的机械加工工艺文件：工艺过程卡片和工序卡片。并对零件在加工过程中出现的问题进行简单的分析。
关键词：齿轮轴;加工精度;定位基准
一、 零件图分析
齿轮轴在机器领域中应用很广泛，几乎所有的机器中都有齿轮轴的存在，所以齿轮轴在机器设备很常见，但也很重要。零件的形状及其结构如图1所示：

图1 齿轮轴简图

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由图1 可知，该零件以外圆Ø60h8mm中心线为设计基准，键槽6N9mm有对称度要求，对称度为0.05,。整个此轮轴外形不复杂，但精度要求较高，最表面粗糙度为1.6，最高精度为IT6。重点加工为齿轮Ø55mm、Ø60h8mm外圆，外圆Ø35k6mm，外圆Ø20r6mm，特别是Ø60h8mm齿轮，要保证齿轮内壁的粗糙度为1.6。齿轮轴为轴类零件，所以毛坯为棒料。材料为45。而且有热处理要求，为调质220～250，故加工过程中要转序。
二、 毛坯的选择
在制订工艺规程时，合理选择毛坯不仅影响到毛坯本身的制造工艺和费用，而且对零件机械加工工艺、生产率和经济性也有很大的影响。
齿轮轴是重要的轴类零件，而且材料为45号刚，所以毛坯采用棒料获得。

图2 齿轮轴毛坯图
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三、 工艺分析
由齿轮轴零件图可知，该零件属于轴类零件，轴类零件的定位基准一。
搬是外圆和中心孔。在选择车削步骤时，一般先以一端外圆为粗基准，车出一段外圆，端面并打出一个中心孔；然后以这一加工过的外圆为粗基准，车另一端端面和另一端中心孔。
从零件图可以看出，该零件以外圆Ø60h8mm中心线为设计基准，齿轮用以和其他齿轮配合，所以必须保证其精度和粗糙度。该零件属轴类零件，而且零件右端尺寸与左端相差较大，所以在加工右端时刚性较差，可用两顶尖孔定位的方法，以保证基准统一。因此轮轴最小端直径为Ø20r6mm，且工艺过程不长，故顶尖孔不宜过大，选择A2.5即可。
零件材料为45号刚，毛坯为棒料。45号刚有良好的切削加工性，加工时不会出现难加工现象。棒料表面光滑，余量均匀，不会产生打刀。因此，该零件的加工对刀具没有特殊要求。
零件右端尺寸较小，刚性较差，切削时切削用量不宜过大。零件的最高精度为齿轮Ø55mm、Ø60h8mm、外圆Ø35k6mm、外圆Ø20r6mm的圆柱表面，最高粗糙度为Ra1.6。键槽有对称度要求，对称度为0.05；据此，加工阶段应分为“粗车—半精车—铣—滚齿—粗磨—精磨”6个加工阶段，用精磨来保证加工质量，磨齿加工来保证齿轮加工质量。零件的调质处理安排在粗加工之后，办精加工之前进行。
零件结构不复杂，且为中小批量生产，6个加工阶段分别完成不同
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的加工内容：粗加工基本成形；半精车加工完成Ø40mm和Ø30mm的外圆及2×0.5的槽，并完成各倒角；铣6N9mm键槽属半精加工，一般安排在半精车后，精车之前；滚齿加工完成Ø55mm至Ø55.1的齿轮，粗磨和精磨加工完成Ø60h8mm、Ø35k6mm和Ø20r6mm的外圆和Ø55mm的齿轮。
磨外圆采用纵向磨削法，纵向磨削法磨削力小，散热条件好，可获得较高的加工精度和较小的表面粗糙度。磨削深度较小，磨削力较小，适用于加工细长、精密或薄壁的工件。
齿轮加工是该零件的重点加工部位，由于精度和表面粗糙度要求较高，应粗精分开，并安排在其他表面全部完成后进行精磨。
经过6个加工阶段达到图纸要求后，要经过对零件的外圆、键槽、齿轮及端面的尺寸、表面粗糙度和形位公差进行检验，确定零件是否合格，在对零件清洗涂油入库。
四、 工艺路线的拟定
工艺路线的拟定是否合理，不但影响加工质量和生产率，而且影响工人、设备、工艺装备及生产场地等的合理利用，从而影响成本。由于该齿轮轴加工精度较高，而且还有热处理要求，零件可以通过粗车和半精车达到部分尺寸要求，洗键槽可以单独进行，零件的最终尺寸公差和表面要求在精车和滚齿工序中完成，所以确定该齿轮轴的加工工艺路线为：下料——粗车——半精车——铣——滚齿——粗磨——精磨——检验——入库。
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五、工序尺寸及其公差的确定
工序尺寸及其公差的确定方法有引用法、查表法和分析计算法。根据加工过程零件的加工余量大小对零件的加工质量、生产率和生产成本均有较大的影响，加工余量过大，不仅增加机械加工的劳动量，降低了生产率，而且增加材料，工具和电能等的消耗，从而增加市场成本。若零件的加工余量过小，零件在加工过程中不能保证消除前工序的各种误差和表面缺陷，甚至出现产品不合格。由零件图分析可知零件材料采用45，由于零件径向尺寸变化不大，所以毛坯采用棒料，直接下料外圆为Ø66mm长度为234mm。零件精度要求较高，表面粗糙度为1.6，最终加工采用精车，加工工艺路线为“粗车——半精车——铣——滚齿——粗磨——精磨”。
零件的各工序余量为精磨余量为0.2mm，粗磨余量为0.3mm，磨齿加工余量为0.5mm，半精车余量为1.8mm，粗车余量为2.5mm，由此可知加工总余量为5.3mm。为了保证零件的尺寸公差，零件的最后一次加工精磨的公差即为设计尺寸公差HT6,其余工序尺寸公差按经济精度查表确定，并按“如体原则”确定偏差。则粗磨为IT8，半精车为IT9，粗车为IT11。根据引用法定该零件的工序尺寸及其公差如下：

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表六 工序尺寸及其公差
加
工
内
容
尺
寸
及
公
差
设
计
名
称

毛坯
粗加工
半精加工
粗磨加工
精磨加工
Ø60h8外圆
Ø66
Ø62.1
Ø60.3
Ø60h8

Ø35k6外圆
Ø66
Ø37.1
Ø35.3
Ø35.2
Ø35k6
Ø20r6外圆
Ø66
Ø22.1
Ø20.3
Ø20.2
Ø20r6
Ø40外圆
—
Ø40
—
—
—
Ø30外圆
—
Ø30
—
—
—

五、 机械加工过程
粗车时夹Ø46mm并找正车端面见光即可，粗车外圆Ø35k6mm至Ø37.1mm，长度为28mm，粗车外圆Ø60h8mm至Ø62.1mm，长度为60mm；夹Ø37.1mm，半精车外圆Ø35k6mm至Ø35.3mm，长度保证为26mm，半精车外圆Ø40mm至图纸尺寸，半精车外圆Ø60h8mm至Ø60.3mm，长度保证为60mm，切槽2×0.5，倒角C2，Ra3.2。
调头夹Ø62.1mm的外圆，平端面见光即可，打中心孔A2.5,粗车Ø20r6mm至Ø22.1mm。长度为53mm,粗车外圆Ø35k6mm至Ø37.1mm，长度为28mm；夹Ø60.3mm，半精车Ø20r6mm至Ø20.3mm,长度保证为53mm，半精车Ø30mm至图纸要求，半精车外圆
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Ø35k6mm至Ø35.3mm，长度保证为26mm,半精车Ø40mm至图纸要求，切槽2×0.5。倒角C2，Ra3.2。
铣键槽6N9mm至图纸要求。
磨齿Ø55mm至Ø55.1mm。
粗磨外圆Ø60h8mm至图纸要求，粗磨外圆Ø35k6mm至Ø35.2mm，长度保证为28mm，粗磨Ø20r6mm至Ø20.2mm，长度保证为53mm。
精磨Ø60h8mm至图纸要求，精磨Ø35k6mm至图纸要求，精磨Ø20r6mm至图纸要求，精磨齿轮Ø55mm至图纸要求。
七、齿轮测量
齿轮精度项目繁多，因此齿轮测量比较复杂，现将几种常用的齿轮精度测量列于表七和表八。
表七 齿轮公差组
公差组
公差与极限偏差项目
误差特性
对传动性能的主要影响
I
F F F F F
以齿轮一转为周期的误差
传递运动的准确性
II
ƒ′ ƒ ƒ ƒ
ƒ″ ƒ
在齿轮一周内，多次周期地重复出现的误差
运动的平稳性、噪音、振动
III
F F F
齿向的误差
载荷分布的均匀性

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F—切向综合误差 F—齿距积累误差 F—K个齿距积累公差
F″—径向综合公差 F—齿圈径向跳动公差 F—工法线长度变动公差
ƒ′—切向综合公差 ƒ—齿形误差 ƒ—齿距极限偏差
ƒ—基节极限偏差 ƒ″—齿径向综合公差 ƒ—螺旋线波度公差
F—齿向公差 F—轴向齿距极限偏差 F—接触线误差
表八 直齿圆柱齿轮基节理论值（mm）
模数m
基节ƒ
2.5
7.3803
八、 结论
工艺设计的过程中使我发现很多新问题，也使我学到以前没学到的知识。在工艺设计过程中不断学习不断进步，使自己的知识结构不断完善，为以后的学习打下更好的基础。
按照本工艺设计加工出来的齿轮轴完全能达到图纸的设计要求。可能其中还有不合理的地方，待有更好的完善？选择的合理工艺路线能提高生产效率，缩短生产周期，降低市场成本。

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参考文献
[1]《机械制造技术》 主编：王茂元 机械工业出版社
[2]《车铣工艺学》 主编：晋其钝 张秀珍 北京大学出版社
[3]《金属工艺学》 主编：卞洪元 北京理工大学出版社
[4]《机械基础》 主编：陈长生 机械工业出版社
[5]《机械制造技术课程设计》主编：吴雄彪 浙江大学出版社
[6]《技师专业论文撰写指南》 中国劳动社会保障出版社

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