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机械制造基本工艺学专业课程设计设计齿轮轴零件的机械加工基本工艺作业规程.doc
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1、 机 械 制 造 工 艺 学 课 程 设 计设计阐明书 设计“齿轮轴”零件机械加工工艺规程起止日期: 年 12 月 19 日 至 年 12 月 25 日 学 生 姓 名班学成级号绩指 导 教 师 (签 字 )机械工程学院(部) 12月19日 - 1 - 机械制造工艺学课程设计任务书第一学期机械工程 学院机械工程及其自动化 专业机械制造工艺学课程设计机工091 班课程名称:设计题目:设计“齿轮轴”零件机械加工工艺规程完毕期限:自 年 12 月 19 日至 年 12 月 25 日 共 1 周一、课程概述课程名称:机械制造工艺学课程设计总学时数:一周课程类别:必修专业课授课专业:机械设计制造与自动化
2、专业先修课程:机械制图、机械设计、互换性与技术测量、机械制造工艺学等二、本课程目和任务本课程设计是学生在学完机械制造工艺学课程、进行了生产实习之后一种综合性和实践性很强教学环节,学生通过课程设计,能综合运用所学基本理论以及在生产实习中学到实践知识进行工艺及构造设计基本训练,掌握机械制造过程中加工办法、加工装备等基本知识,提高学生分析和解决实际工程问题能力,为后续课程学习及此后从事科学研究、工程技术工作打下较坚实基础。三、课程设计基本内容(一)对零件(中档复杂限度)进行工艺分析,画零件图。(二)选取毛坯制造方式。(三)制定零件机械加工工艺规程1选取加工方案,制定工艺路线;2选取定位基准;3选取各
3、工序所用机床设备和工艺装备(刀具、夹具、量具等);- 2 - 4拟定加工余量及工序间尺寸和公差;5拟定切削用量(四)填写工艺文献1填写机械加工工艺卡片;2填写机械加工工序卡片。(五)编写设计阐明书。四、课程设计基本规定(一) 通过本课程设计,应使学生在如下几方面得到锻炼:1能运用机械制造工艺学课程中基本理论和生产实习中学到实践知识,对的地解决一种零件在加工中定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸拟定等问题,保证零件加工质量。2.学会使用手册及图标资料。掌握与本设计关于各种资料名称及用途,做到纯熟运用。(二) 在规定期间内应完毕如下任务:1机械加工工艺卡片一张;2机械加工工序卡片一套;3设计阐明书
4、一份。五、设计阐明书规定设计阐明书用统一纸张书写。内容涉及设计任务书,零件分析,加工工艺规程设计等。建议编写顺序如下:(1)设计阐明书封面(2)设计任务书(3)目录(4)零件分析(5)加工工艺规程设计(6)小结- 3 - 一、零件分析该零件零件图如图1所示,为一齿轮轴,重要用来传递运动和扭矩。假设该零件生产类型为单件小批生产(500 件)。该零件加工表面重要由阶梯轴外圆表面,外螺纹表面,锥面,普通平键键槽和齿轮表面等几某些构成。图11) 阶梯轴外圆表面阶梯轴外圆表面由两个200.0065mm 外圆表面,一种24mm外圆表面,一种21 mm外圆表面和一种18 mm外圆表面构成。2) 外螺纹表面该
5、齿轮轴外螺纹为公称直径为12mm 粗牙普通螺纹,螺距为1.75mm,螺纹长度为10mm。3) 锥面该锥面大端直径为18mm,锥度为1:10。锥面轴向长度为28mm。- 4 - 且该锥面环绕公共基准线A-B旋转圆跳动公差为0.012mm,公差级别为IT7级。4) 普通平键键槽与该齿轮轴配合为普通平键A型,其尺寸为5mm22mm,工作表面表面粗糙度为Ra3.2m。键槽在轴上深度t 3.0 mm。.5) 齿轮表面该齿轮为原则圆柱直齿轮。其齿数z1=15,模数m=2,压力角=20。分度圆直径为30mm,齿顶圆直径为34.mm。该齿轮轴除了由以上几某些构成之外,还涉及四个尺寸为 C1 和两个尺寸为C2倒
6、角,两个尺寸为2mm18mm和一种尺寸为2mm10mm退刀槽构成。绘制零件图如下图2。图2- 5 - 二、毛坯拟定(一) 毛坯材料选取 该齿轮轴零件材料为 45 钢,为轴类零件。依照设计规定,其硬度需达到220250HBS,经查表可得,45号热轧钢硬度不大于等于241HBS(黑p109)。由于该齿轮轴外圆直径变化不大,加工简朴,且对其机械性能没有很高规定,且不必选用锻件,选取棒料即可。通过调质解决(淬火温度:820840,淬火介质:水;回火温度:560600,冷却介质:空气),其硬度为220250HBS,符合设计规定(黑145)。故材料选取45号热轧钢,然后进行调质解决。(二) 毛坯机械加工余
7、量拟定 由零件图可知,零件长度为 154mm,零件最大直径为34mm,两者之比 4.53,经查表(蓝 1034)可以拟定毛坯直径为38mm。此外,由于毛坯是由45号热轧钢切断得到,经查表(蓝1038)和计算,一种零件毛坯长度L l K l 2n B 154 7 6 167mm。切断后,可以得到长度为161mm,直径为38mm棒料。(三) 毛坯尺寸示意图(图3) 图 3- 6 - 三、工艺规程设计(一) 工艺路线制定 1) 定位基准选取该零件为轴类零件,重要加工表面为外圆表面。应先以棒材外圆表面为粗基准,车削轴两个端面同步钻中心孔,然后以中心孔为精基准车削棒材外圆。轴向尺寸基准则是以两个端面以及
8、轴肩为精基准,键槽定位也是以右端面作为精基准。2) 热解决工序安排为了消除材料内应力,在毛坯进行切削加工之前安排正火。为了改进材料切削性能,获得较好机械综合性能,在粗加工之后,半精加工之前安排调质解决。为了提高齿面硬度,在齿轮粗加工之后,精加工之前安排齿面局部淬火。为了消除淬火过程中应力和防锈,增长金属表面美观,在机加工完毕后安排发蓝。3) 加工办法选取由于零件某些表面加工精度规定比较高,故将零件工艺过程划分为粗加工阶段,半精加工阶段和精加工阶段,这样就可以使后续加工精度提高,并且合理使用设备和安排人力资源,提高产品质量。粗加工阶段应在卧式车床上对毛坯外圆表面进行粗车外圆,粗车圆锥面。经查有关
9、技术手册(白758黑320)得知,粗车圆锥面时有转动小刀架车锥体,用靠模板车锥体,用偏移尾座车锥体和用宽刀刃车锥体。由于该零件为单件小批生产,圆锥长度较短,但锥面位置公差和表面质量规定比较高,故采用转动小刀架粗车锥体加工办法。- 7 - 半精车阶段在精度相对较高卧式车床上对表面质量规定较高表面进行半精车,其中表面粗糙度规定为Ra3.2m两个端面要半精车才干达到表面粗糙度规定,齿顶面和锥面也要进行半精加工。此外还应切退刀槽,以及倒角。半精加工后,需要加工齿轮。由于齿顶面精度级别为 8 级,齿面表面粗糙度为 Ra1.6m,故先精车齿顶面。这样做既可以满足齿顶表面质量规定,还能避免精加工后再进行齿轮
10、加工也许会破坏已经加工好外圆表面状况。齿面加工采用滚齿加工,插齿加工、剃齿加工和磨齿加工都能达到规定(白735)。由于滚齿加工应用较广,效率较高,而插齿加工对加工双联齿轮或三联齿轮及内齿轮更为适当,故选取滚齿加工。为了达到规定加工精度,需要先进行粗滚。由于齿面局部淬火安排在齿面粗加工之后,精加工时继续采用滚齿加工会由于齿面过硬而无法加工,故精加工时应采用剃齿加工。键槽可以通过铣削,插削,刨削办法加工,该锥面上键槽通过选用适当键槽铣刀进行加工比较以便。由于键槽工作表面表面粗糙度规定达到Ra3.2m,故可分粗铣和半精铣两步铣削。键槽加工完毕后,应对上面半精车后圆锥面,一种直径为10螺纹外圆和两个直
11、径为20 外圆进行精加工。由于直径为20 外圆表面粗糙度规定为Ra1.6m,精度级别为IT6级,故可以采用先精车后金刚石车或者先粗磨后精磨办法。为了便于加工,减少对设备和工人规定,故采用先粗磨后精磨办法。圆锥面规定公差级别为7级,表面粗糙度为Ra1.6m,精加工时可以精车或者粗磨与半精磨,这里采用粗磨与半精磨办法以便获得较高加工精度。而螺纹外圆加工由于精度规定不高,只需粗磨即可。外螺纹加工放在机加工最后,目是为了避免在加工别表面时破坏已加工完毕螺纹表面。其尺寸为M12-6g,公称直径比较小,经查表(难19),可采用车削螺纹、套螺纹和滚压螺纹加工办法。由于该零件为单件小批生产,则采用车削螺纹方式
12、比较适当。- 8 - 4) 工艺路线制定序号工序名称工序内容定位基准设备05备料热解决正火10 车两端面15 粗车粗车齿轮轴两端面,并钻中心孔粗车各处外圆和1:10圆锥面调质解决毛坯外圆中心孔20 热解决25 钳工修研中心孔30 半精车半精车各处外圆和圆锥面,切退刀槽 中心孔和倒角35 精车齿顶面40 滚齿加工45 热解决50 剃齿加工55 铣键槽60 粗磨精车34齿顶面中心孔滚齿粗加工30齿轮表面齿面局部淬火剃齿精加工30齿轮表面铣522键槽粗磨两处20外圆,1:10圆锥面和M12-6g螺纹外圆65 半精磨70 精磨75 车螺纹80 钳工85 热解决90 检查95 入库半精磨1:10圆锥面精
13、磨两处20外圆车M12-6g螺纹中心孔中心孔中心孔去锐边倒角,去毛刺发蓝按照零件图样规定检查涂上防锈油- 9 - (二) 机械加工余量、工序尺寸拟定 1) 沿轴线方向两端面长度加工余量(蓝 307)工序工序名称 工序间余量/mm工序基本尺寸 标注工序尺寸经济精度/mm 表面粗糙度/m/mm公差/mm154粗车粗车毛坯3.53.5IT12IT12Ra6.3Ra6.3154154+3.5=157.5157.5+3.5=1611611612) 直径为34mm齿顶面加工余量(蓝1039)工序工序名称 工序间余量/mm工序基本尺寸 标注工序尺寸经济精度/mm 表面粗糙度/m/mm公差/mm .精车半精车
14、粗车0.51.32.2h8Ra1.6Ra3.2Ra6.33434 .h10 .34+0.5=34.534.5+1.3=35.835.8+2.2=3834.5 .h1235.8 . .毛坯383) 直径为24mm外圆表面加工余量工序工序基本尺寸 标注工序尺寸工序名称 工序间余量/mm经济精度/mm 表面粗糙度/m/mm24公差/mm半精车粗车1.3h10Ra3.2Ra6.324 . . .10.5h1224+1.3=25.325.3+10.5=35.825.3 .35.8 .4) 齿轮左侧直径为20mm 外圆表面加工余量(白1118)- 10 - 工序间余量/mm0.03工序标注工序尺寸公差/m
15、m工序名称工序基本尺寸/mm经济精度/mm 表面粗糙度/m精磨粗磨js6 0.0065js8 0.0165js10 0.042js12 0.105Ra0.8Ra1.6Ra3.2Ra6.32020 0.006520.03 0.016520.38 0.04221.68 0.1050.3520+0.03=20.0320.03+0.35=20.3820.38+1.3=21.6821.68+3.62=25.3半精车粗车1.33.6225.3 .5) 直径为21mm外圆表面加工余量工序工序基本尺寸 标注工序尺寸工序名称 工序间余量/mm经济精度/mm 表面粗糙度/m/mm21公差/mm半精车粗车1.3h1
16、0Ra3.2Ra6.321 . . .13.5h1222.322.3 .35.822.3+13.5=35.8 .6) 齿轮右侧直径为20mm外圆表面加工余量工序间余量/mm0.03工序标注工序尺寸公差/mm工序名称工序基本尺寸/mm经济精度/mm 表面粗糙度/m精磨粗磨js6 0.0065js8 0.0165js10 0.042js12 0.105Ra0.8Ra1.6Ra3.2Ra6.32020 0.006520.03 0.016520.38 0.04221.68 0.1050.3520+0.03=20.0320.03+0.35=20.3820.38+1.3=21.6821.68+0.62=2
17、2.3半精车粗车1.30.6222.3 .7) 直径为18mm外圆表面加工余量工序名称 工序间余量工序工序基本尺寸/mm 标注工序尺寸公- 11 - /mm1.3经济精度/mm 表面粗糙度/m差/mm半精车粗车h10h12Ra3.2Ra6.31818 . .2.3818+1.3=19.319.3+2.38=21.6819.3 . .21.68 0.1058) 分度圆为30mm齿面加工余量(白735、903、954黑651)工序工序基本尺寸 标注工序尺寸工序名称 工序间余量/mm经济精度/mm 表面粗糙度/m/mm公差/mm剃齿粗滚0.063.9478Ra0.8Ra3.23030+0.06=30
18、.0630.06+3.94=3434 .9) 锥度为1:10锥面加工余量工序工序名称工序间余量/mm工序基本尺寸/mm(锥面小端直径)标注工序尺寸公差/mm表面粗糙度经济精度/mm/m . 半精磨粗磨0.0250.301.2h7h8Ra0.8Ra1.6Ra3.2Ra6.315.215.2 . .15.225 .15.525 .16.725 .15.2+0.025=15.22515.225+0.30=15.52515.525+1.2=16.72516.725+2.575=19.3 .半精车粗车h10h12 .2.57519.3 .10)尺寸为5mm22mm键槽加工余量(黑414,蓝307)工序工
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- 机械制造 基本 工艺学 专业课程 设计 齿轮轴 零件 机械 加工 工艺 作业 规程
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