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1、-课程设计齿轮轴加工工艺规程设计教学单位: 机电工程学院专 业: 机械设计制造及其自动化班 级: 机械09C(本)学 号:学生*: *指导教师: *讲师完成时间: 2013年5月5日电子科技大学*学院机电工程学院. z.-摘 要机械加工工艺规程设计能力是从事机械制造专业的科研、工程技术人员必须具备的根本素质之一。机械加工工艺规程设计作为高等工科院校教学的根本科目，在实践中占有极其重要的地位，工艺流程设计在加深对专业课程根本理论的理解和加强对解决工程实际问题的能力培养方面所发挥的作用是显而易见的。本设计是齿轮轴的加工工艺规程设计，其构造虽然规则，但是精度要求比较高，所以工艺要求比较复杂。需要粗车
2、、精车、铣车、磨销，其中精车是加工关键。车床加工工艺是以机械制造中的工艺根本理论为根底，结合车床的特点，综合运用多方面的知识解决车床加工过程中面临的工艺问题。工艺规程是保证机械产品高质量、低本钱的一种重要的工艺依据，工艺规程设计在机械加工中就显得更为突出，因此中小型零件加工的规程设计常被选作毕业设计的主要内容之一。关键字：工艺规程；齿轮轴目 录1 绪 论11.1 引言11.2设计的内容及要求12 零件分析32.1齿轮轴的概述32.2 零件的构造工艺分析42.3 零件的校核53齿轮轴的工艺规程分析103.1毛坯的选择103.2制定工艺路线113.2.1 根本加方案113.2.2 工艺路线的设定1
3、13.2.3 加工工艺过程内容123.3基准的选择133.3.1 粗基准的选择133.3.2 精基准的选择143.4 机械加工工艺过程分析153.4.1 加工阶段的划分及划分加工阶段的原因153.4.2 加工顺序的安排153.4.3 机床的选择163.5 切削用量163.5.1 粗加工时切削用量的选择原则163.5.2 精加工时切削用量的选择原则173.5.3 选择切削用量183.6 确定加工余量、工序尺寸及公差193.7 根本工时204 完毕语22参考文献23致 谢24. z.-1 绪 论1.1 引言机械设计在机械工程中十分重要，它是理论联系实际的重要纽带。本次课程设计不仅加深了我们对与课本
4、理论知识的理解，更是将机械的理论与实际中的运用有机的结合并进展深层次的实践训练，使学生对于理论联系实际认识更加清晰，为以后社会的经历埋下重要的伏笔，即锻炼了我们的设计创新能力，又增强了机械设计构思。机械加工工艺流程设计能力是从事机械制造专业的科研、工程技术人员必须具备的根本素质之一。机械加工工艺流程设计作为高等工科院校教学的根本科目，在实践中占有极其重要的地位，工艺流程设计在加深对专业课程根本理论的理解和加强对解决工程实际问题的能力培养方面所发挥的作用是显而易见的。减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置,用来降低转速和增大转矩,以满足工作需要。齿轮减速器在各行各业中十分广泛地使用着，是
5、一种不可缺少的机械传动装置。当前减速器普遍存在着体积大、重量大，或者传动比大而机械效率过低的问题。国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。日本住友重工研制的FA型高精度减速器和美国Alan-Newton公司研制的*-Y式减速器，在传动原理和构造上与本工程类似或相近，都为目前先进的齿轮减速器。国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主。齿轮轴是减速器的一个根本零部件，在现代生活中有十分重要和不可无视的地位。1.2设计的内容及要求本设计是齿轮轴的加工工艺规程的设计，其构
6、造虽然规则，但是精度要求比较高，所以工艺要求比较复杂。总体介绍所追踪的典型零件的加工流程,包括毛坯-初检-粗加工-精加工工零等步骤；所加部件的形状、构造、尺寸及重要配合参数，并完成工件的三维造型。确定零部件的加工方法和步骤，包括使用设备、装夹方法、工装夹具、加工方位、刀具选择、加工参数选择等。工艺流程是保证机械产品高质量、低本钱的一种重要的工艺依据，工艺流程设计在机械加工中就显得更为突出1。本设计的目的是为了稳固加工工艺规程设计的根底理论和专业知识，能够用新的更合理的工艺规程来代替旧的相对不合理的工艺规程。要求我们能对机械制造有一个总体的、全面的了解与把握，能掌握金属切削过程的根本规律；掌握机
7、械加工的根本知识；能选择加工方法与机床、刀具、夹具及加工参数；具备制定工艺规程的能力和掌握机械加工精度和外表质量分析的根本理论及根本知识；对于在设计过程中出现的问题能够通过翻阅参考文献进展解决。2 零件分析2.1齿轮轴的概述本零件为减速器的输出齿轮轴，其功用是传递动力和改变输出轴运动方向。齿轮轴类件的工艺特点首先是它的形面特征多，在基于特征的零件信息描述中可以把它分为主特征：内外圆柱面、圆锥面、齿轮外表等；辅助特征：键槽、小平面、花键、螺纹等。另外，齿轮轴类件加工所使用的机床多，材料及热处理种类也较多。再者，它的工艺特征如尺寸精度、形位公差、外表质量也要求较高。在机械加工中，每一种零件都有几种
8、加工工艺方法与之对应，根据生产规模、零件整体形状和轮廓尺寸、制造资源等，针对每一特征的加工精度、外表粗糙度及不同材料选择不同加工方法。轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和外表质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项：1尺寸精度 起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高IT5IT7。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低IT6IT9。 2几何形状精度 轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆外表，应在图纸上标注其允许偏
9、差。 3相互位置精度 轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件齿轮等的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为，高精度轴如主轴通常为。 4外表粗糙度 一般与传动件相配合的轴径外表粗糙度为，与轴承相配合的支承轴径的外表粗糙度为。此外，相互位置精度还有内外圆柱面的同轴度，轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等5。轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。下表2-1列出了轴常用材料45号钢的主要力学性能2。表2-1 45号钢的主要力学性能2材料牌号热处
10、理毛坯直径/mm硬度/HBS抗拉强度极限屈服强度极限弯曲疲劳极限剪切疲劳极限许用弯曲应力45正火100170-21760030024014055调质200217-255650360275155602.2 零件的构造工艺分析分析研究产品要从两方面分析。先熟悉产品的性能、用途、工作条件，明确给零件的相互装配位置极其作用，了解及研究各项技术条件制订的依据，找出其主要技术要求和关键技术问题。再对零件图进展工艺审查，图样上的规定的各项技术条件是否合理，零件的构造工艺性能是否好，图样上是否缺少必要的尺寸、视图、或技术条件。图2-1 齿轮轴零件图从图2-1上看，本零件为回转体零件，构造比较简单，需进展机械加
11、工的主要外表有：、圆柱面及的齿面，的槽。由于传动与装配的要求较高，对于、圆柱面有较高的同轴度要求，粗糙度方面表现在：对于圆柱外表有较高的要求为,的圆柱面为,这些在安排加工工艺时也需给予注意。2.3 零件的校核轴的校核通常是在初步完成构造设计后进展校核计算，计算准则是满足轴的强度或刚度要求，必要时还应校核轴的震动稳定性。进展轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采用相应的计算方法，并恰当地选择其许用应力3。轴的强度校核计算2，轴的扭转强度条件为： 2-1式中：-扭转切应力，；-轴所受的扭矩，；-轴的抗扭截面系数，；-轴的转速，；-轴转递的概率，；-计算截面处轴的直径，；-许用扭转切应
12、力，见表2-2。表2-2 轴常见几种材料的及值2轴的材料Q235-A、20Q275、351Cr18Ni9Ti4540Cr、35SiMn38SiMnMo15-2520-3525-4535-55149-126135-112126-103112-97注：1表示值是考虑了弯矩影响而降低了的许用扭转切应力。 2在下述情况时，取较大值，取值较小：弯矩较小或只受扭矩作用、载荷较平稳、无轴向载荷或只有较小的轴向载荷、减速器的低速轴、轴只做单向旋转；反之，取较小值，取较大值。由上式可得轴的直径： 2-2式中，与轴材料有关的系数,查表2-2。计算弯矩时分别按水平面和垂直面计算各力产生的弯矩，并按计算结果分别做出水
13、平面上的弯矩图和垂直面上的弯矩图；然后按下式2-3计算总弯矩并做出图，并做出扭矩图。 2-3轴的弯矩和扭矩后，可正对*些危险截面做弯扭合成强度校核计算。按第三强度理论，计算应力： 2-4当扭转切应力为静应力时，取；当扭转切应力为脉动循环变应力时，取；假设扭转切应力为对称循环变应力时，则取。对于直径为的圆柱，弯曲应力为,扭转切应力,将和代入式2-4，则轴的弯扭合成强度条件为： 2-5式中：-轴的计算应力，；-轴所受的弯矩，；-轴所受的扭矩，；-轴的抗弯曲截面系数，；-轴的许用弯曲应力，其值查表2-1。各圆轴截面的抗弯、抗扭矩截面系数的计算公式。圆轴上面没有键槽时：抗弯截面系数；抗扭截面系数。圆轴
14、上面有一个键槽时：抗弯截面系数；抗扭截面系数。减速箱的输入轴与电动机相连，输出轴通过弹性柱销联轴器与工作机相连，零件输出齿轮的功率，转速，齿轮机构的参数列于下表：表2-3 齿轮机构的参数级别低速轴203806201根据条件，轴上的载荷弯矩和扭矩已可以求得，因而可按弯扭合成强度条件对轴进展强度校核计算。1计算最小直径。应用式2-2估算轴的最小直径。由表2-2取,于是得：计算所得应是最小轴径即安装联轴器处的直径。该轴段因有键槽，应加大3%并圆整，取。2计算齿轮受力。齿轮分度圆直径；齿轮所受扭转矩；圆周力；径向力；轴向力。轴受力的大小及方向如图2-2b所示。3计算轴承反力图2-2c及e。水平面；垂直面。4绘制弯矩图。水平面弯矩图图2-2d。截面b:；垂直面弯矩图图2-2f。合成弯矩图2-2g。；图2-2 轴的载荷分析图5） 绘制扭矩图图2-2h。由前知；又根据表2-1查得，而；。根据式2-5及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循
