刮板运输机减速机齿轮轴的机械加工工艺与工装设计

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1、毕业设计任务书系机械制造与自动化专业姓名：帅哥 学号:123456789题目 刮板运输机减速机齿轮轴的机械加工工艺与工装设计（年生产1000件、备品率3%、废品率0.5%）任务下达日期：2014年1月7日任务完成日期：2014年6月6日主要内容与目标：一、设计题目：刮板运输机减速器齿轮轴的机械加工工艺与工装设计二、主要内容：（一）明确生产类型，熟悉零件及各种资料，对零件进行工艺分析；（二）绘制零件图。（三）确定毛坯的制造形式，尺寸公差与加工余量；1.毛坯种类2.铸件或锻件制造方法的选择3.铸件或锻件的尺寸公差与加工余量（四）拟订机械加工工艺路线1.定位基准的选择2.加工方法的确定3.加工顺序的

2、安排4.热处理、检验及其他 工序的安排（据上述步骤1-4确定二套加工工艺路线，并进行比较，选择其中 一套作为本零件的加工工艺）。（五）确定满足各工序要求的工艺装备（机床、刀具、夹具、量具）对需要改装 或重新设计的专用工艺装备应提出具体的设计要求。（六）确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差（七）确定切削用量（八）填写工艺文件（九）提交文件1.产品零件图1张2.产品毛坯图1张3.机械加工工艺过程卡片1份4.机械加 工工序卡片1份5夹具设计装配总图* 1张6毕业设计说明书1份三、目标通过零件的加工工艺设计，让学生熟悉零件工艺设计过程，初步掌握设计方法和 步骤，为学生毕业后能胜任工作打下基础。指导

3、教师（签字）：年月日学生（签字）：年月日本课题的研究主要是加工工艺的注意点和改进的方法，通过总结零件的的加 工，提高所加工工件的质量，完善产品，满足要求，提高经济效益和劳动生产率。 一般齿轮轴有两个支撑轴径，工作时通过轴径支撑在轴承上，这两个支撑轴径便 是其装配基准，通常也是其他表面的设计基准，所以它的精度和表面质量要求较 高。对于一些重的轴，支撑轴除规定较高的尺寸精度外，通常还规定圆度、圆柱 度以及两轴径之间的同轴度形状精度要求等。这次设计的是，刮板运输机减速器 齿轮轴。首先我们要熟悉零件，题目所给的零件齿轮轴。了解齿轮轴的作用，接 下来根据零件的作用和零件图上各端面的粗糙度确毛坯的尺寸和机

4、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，最后拟定主动齿轮的工 艺路线图，制定该工件的夹紧方案。本课题中的加工精度高，因此对技术也就会随之提高，包括尺寸精度、几何 形状精度、相互位置精度及表面粗糙度等。使齿轮轴起到它的作用 更好的支撑 传动部件、传递扭矩和承受载荷。关键词：齿轮轴；零件；毛坯；加工工艺；刀具1零件结构分析与毛坯确定11.1零件的分析11.1.1零件的作用11.1.2零件图11.1.3零件的工艺分析11.1.4确定生产类型21.2毛坯的确定21.2.1确定毛坯21.2.2估算毛坯的机械加工余量21.2.3 绘制毛坯图32工艺规程的设计42.1设备的选择42.

5、1.1机床的选择42.1.2刀具的选择42.1.3量具的选择42.1.4夹具的选择52.2定位基准的选择52.2.2精基准选择：62.3工艺路线拟定72.3.1热处理工序的安排72.3.2加工顺序的确定82.3.3工艺方案比较93各加工参数的确定10参考文献25致谢261零件结构分析与毛坯确定1.1零件的分析1.1.1零件的作用刮板运输机减速器齿轮轴是通过连接两个零件，起到连接、支撑传递动力等 一系列作用，在工作中，主要受到扭钜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。1.1.2零件图4 333-1.1.3零件的工艺分析齿轮轴的零件图中规定了一系列技术要求：（查表1.4-

6、28机械制造工艺设 计简明手册以齿轮右边e 60 +0.032轴中心线加工表面。包括e 52 +0.032的轴表面、端面和倒+0.002+0.002角，表面粗糙度为1.6。e 60 +0.032表面和倒角，表面粗糙度为1.6。e 68表面。+0.002e 72表面，粗糙度为1.6。e 52 +0.032轴线与齿轮两端e 60 +0.032轴线同轴度为e+0.002+0.0020.011mm。齿轮两端60 +0.032轴线同轴度为e 0.011mm。0 72 +0.032轴线与齿轮两端+0.002+0.002e 60 +0.032轴线同轴度为e 0.011mm。其余表面粗糙度为3.2。+0.00

7、2齿轮轴中，齿轮模数为5,齿数为17,啮合角为9 22,精度等级为7级。 轴整体表面硬度为23HRC，齿轮表面为53HRC。1.1.4确定生产类型依设计题目知:Q=1000台/年，备品率a=3%，废品率b=0. 5%。代入公式N=Qm (1 +a)X (1十b)求得N=1035.15件/年。查表得知该齿轮轴的生产类型为大批 量生产。1.2毛坯的确定1.2.1确定毛坯依设计题目知该轴的材料为40Cr。40Cr材料是我国GB的标准钢号，40Cr 钢是机械制造业使用最广泛的钢之一。调质处理后具有良好的低温冲击韧性和低 缺口敏感性。钢的淬透性良好，水淬时可淬透到0 2860mm，油淬时可淬透到0 15

8、40mm。这种钢除调质处理外还适于氰化和高频淬火处理。切削性能较好，当 硬度为HB174229时，相对切削加工性为60%。该钢适于制作中型塑料模具。齿轮轴零件结构比较简单，生产类型为大批生产，从提高生产率、保证加工 精度考虑，可确定毛坯类型为锻件，米用模锻。1.2.2估算毛坯的机械加工余量根据毛坯的最大轮廓尺寸和加工表面的基本尺寸，查最新机械设计制造常 用数据与新旧标准对照手册可得出，齿轮轴表面机械加工余量为8mm。123绘制毛坯图2工艺规程的设计2.1设备的选择2.1.1机床的选择数控机床选择原则：稳定可靠性、实用性、经济性、可操作性。工件精度等级为7级。加工时粗车时选用CA6140,精车时

9、选用CAK6150卧式机床， CAK6150最大车削长度为1860mm,工件精度等级为（IT6IT7）级。工件表面粗糙 度为Ra1.6。加工齿轮时粗加工选用Y3180滚齿机，精加工选用。2.1.2刀具的选择由于刀具材料的切削性能直接影响生产效率、工件的加工精度和表面质量， 所以正确选择刀具材料是加工工艺的一个重要部分，刀具应具有高刚度、足够的 强度和韧度、高耐磨性、良好的导热性、良好的工艺性和经济性、抗粘接性、化 学稳定性等。刀具的选择取决于各工序的加工方法及所用机床的性能。刀具材料 的硬度必须高于工件材料的硬度，常用的车刀材料为高速钢和硬质合金两种。刀具要具有以下儿点要求： 良好的切削性能。

10、 精度咼 可靠性高 用度高： 断屑及性能好。 刀具的长度在满足使用要求的前提下一尽可能的短。根据车刀的选择原则，加工外圆分别可选45。、75。、90。外圆焊接车 刀，选用90。外圆车刀。刀片材料选用YT5，刀片形状为A4型。2.1.3量具的选择1保证测量的准确性。计量器具的性能指标是选用计量器具的主要依据，性 能指标中以示值误差示值变动性和回程误差为主。2加工方法，批量和数量选择计量仪器。批产以专用量具，量规和专用仪器 为主。大批产选用高效率的机械化，自动化的专用测量仪器。3. 根据零件的结构，特性，大小,形状，重量,材料，刚性和表面粗糙度选用计 量器具。4. 零件所处的状态和所处的条件选择计

11、量仪器。如现代机器制造业生产自动 化，要求测量自动化。动态测量要比静态测量复杂。千分尺（游标卡尺）和直尺。2.1.4夹具的选择数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求，一是要保证夹具的坐标方向与 机床坐标方向相对固定；二是要能保证零件与机床坐标 系之间的正确尺寸关系。 依据零件毛料的状态和数控机床的安装要求，应选取能保证加工质量、满足加工 需要的夹具。除此之外，还要考虑到以下几点：1. 当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具, 以缩短生产预备时间，节省生产用度。在成批生产时可以考虑采用专用夹具，同 时要求夹具的结构简单。2装夹零件要方便可靠，避免采用占机人工调整的装夹方

12、式，以缩短辅助时 间，尽量采用液压、气动或多工位夹具，以进步生产效率。3在数控机床上使用的夹具，要能够安装正确，能保证工件和机床坐标系的 相对位置和尺寸，力求设计基准、工艺基准与编程原点统一，以减少基准不重合 误差和数控编程中的计算工作量。4.尽量减少装夹次数，做到一次装夹后完成部零件表面的加工或大多数表面 的加工，以减少装夹误差，进步加工表面之间的相互位置精度，达到充分进步数 控机床效率的目的。齿轮轴进行加工时，选用三爪卡盘和顶尖，三爪卡盘定心能力比较好。2.2定位基准的选择选择定位基准是制定工艺规程的一个十分重要的问题。在第一道工序中，只 能使用工件上未加上的毛坯表而来定位这种定位基准称为

13、粗基准。在以后的日子 中，可以采用经过加工的表而来定位，这种定位基准称为精基准。2.2.1粗基准选择：在选择粗基准时,一般遵循下列原则：(1) 保证相互位置要求原则；(2) 保证加工表面加工余量合理分配的原则；(3) 便于工件装夹原则；(4) 粗基准一般不得重复使用的原则；(5) 为了保证所有加工表面有足够的加工余量，选用加工余量小的表面作粗 基准，不要用同一尺寸方向上；(6) 有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。(7) 对所有表面都需加工的铸件轴,根据加工余量最小表面找正,且选择平整 光滑表面，让开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。依零件图可知，齿轮轴的设计基准是

14、两个e 60 +0.032的轴线，根据基准重合选+0.002择两个e 60 +0.032的轴为粗基准。+0.0022.2.2精基准选择：选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹 准确、可靠、方面，提高工件的加工精度。尽可能在多数工序中用同一个定位基 准。尽可能使定位基准与测量基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基 准一般遵循下列原则：基准重合原则；统一基准原则；互为基准原则；自为基准原则；便于装夹原则。根据此零件的特点，采用了中心孔为定位基准，符合前述的基准重合及基准 统一原则。该零件先以外圆作为粗基准，车端面和钻中心孔，加工外圆时又以中心 孔为精基准,此即为互为

15、基准原则，使加工有一次比一次精度更咼的定位基准面， 达到零件图上所规定的尺寸标准。2.3工艺路线拟定机器的生产过程是指将原材料转变为成品之间的所有劳动和。为了降低生产 成本和便于生产组织，许多机器不一定完全有一个工厂单独生产，而常常由很多 专业化的工厂生产不同的零、部件来共同完成。 工序工序是组成工艺过程的基本单元。工序是指一个（或一组）工人，在 一个工作地（或一台设备）上,对同一个（或同时对几个）工件所连续完成的那一部 分工艺过程。划分工序的主要依据是工作地点是否改变及加工是否连续完成。 工步工步是指加工表面不变、加工工具不变和切削用量（转速及进给量） 不变的情况下所连续完成的那一部分工序。 走刀在一个工步中，若加工余量较大，可分几次切削，每次切削称为一 次走刀。 安装工件一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装。一道工序可以有 一次安装，也可以有几次安装 工位 在一次安装中，工