传动轴加工工艺设计及典型夹具分析-机械自动化毕业论文.docx
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1、北京信息科技大学继续教育学院毕 业 设 计(论 文) 论文题目: 传动轴(1)加工工艺设计及典型夹具分析教 学 点: 小营校区指导老师: 职 称: 讲师 学生姓名: 学 号: 专 业: 机械制造技术及其自动化北京信息科技大学继续教育学院制 年 月 日毕业设计(论文)中文摘要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基本素质之一。机械加工工艺流程设计作为高等工科院校教学的基本科目,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基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流程设计,其结构虽然规则,但是
2、精度要求比较高,所以工艺要求比较复杂。需要粗车、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基本理论为基础,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。工艺流程是保证机械产品高质量、低成本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,因此中小型零件加工的流程设计常被选作毕业设计的主要内容之一。关键词:齿轮轴,工艺流程,粗车毕业设计(论文)外文摘要Title: THE DESIGN OF WORM SHAFT MACHINTNG PROCESS Abstract:The ability of machine-finishing
3、process design is one of the basic abilities which the machinery manufacture specialized scientific researcher, engineers and technicians are engaged in must be have.The machine-finishing process design as a basical subject that all the higher engineering course colleges and universities teaching to
4、ok,holding the extremely important position in the practice.The machine-finishing process design has a significantly function which is deepening on the specialized curriculum elementary theory understanding and strengthening the ability to solve the function that the project actual problem.This desi
5、gn is worm shafts machine-finishing process design, its structure is rule, but the accuracy requirement is quite high.needing rough turning, Finish turning,milling, grinding, and rough turning is the key. Finish processing machinery is in the process based on the basic theory, combining the characte
6、ristics of Lathe, comprehensive use of various aspects of knowledge to solve Lathe in the process of facing the problem. The machine-finishing process design is an important craft basis that guarantee high grade, low cost machine-finishing. The process design appears more prominent in the machine-fi
7、nishing,therefore middle and small scale components machine-finishing process design is selected frequently to do graduation project.Keywords : worm shaft,technical process,rough turning目录一、概述11 齿轮轴类零件的功用与结构12 齿轮轴类零件的技术要求12.1 加工精度12.2 表面粗糙度23 齿轮轴类零件的材料和毛坯23.1齿轮轴类零件的材料23.2齿轮轴类零件的毛坯3二 零件分析31技术条件分析32工艺
8、路线42.1基本加工路线42.2 典型加工工艺路线43车削步骤的选择54车削过程程序分析8三、 机床设备及工艺装备的选用81 机床设备的选用82 工艺装备的选用8四、 加工余量、工序尺寸和公差的确定91轴外圆面18的确定如表:92轴外圆面21的确定如表:93轴外圆面20js 6的确定如表:94轴左边部分外圆面34h6的确定如表:105轴右边部分外圆面20js6的确定如表11:106 轴左边部分外圆面24k6的确定如表12:10五、 切削用量和时间定额的计算111 工序7半精车齿轮轴各外圆面切削用量的计算112 工序7半精车齿轮轴各外圆面时间定额的计算123 工序11铣键槽切削用量和时间定额的计
9、算14六、典型夹具分析设计141应用定位原理几种情况14(1)完全定位14(2)部分定位14(3)过定位(重复定位)152确定要限制的自由度153夹具的作用、定位原理、定位元件选择154 定位误差的计算与校核16结束语18致 谢19参考文献2021一、概述1 齿轮轴类零件的功用与结构 齿轮轴是组成机械的重要零件,也是机械加工中常见的典型零件之一。它支撑着其它转动件回转并传递扭矩,同时又通过轴承与机器的机架连接。 齿轮轴类零件是旋转零件,其长度大于直径,由外圆柱面、圆锥面、内孔、螺纹及相应端面所组成。加工表面通常除了内外圆表面、圆锥面、螺纹、端面外,还有花键、键槽、横向孔、沟槽等。 图1 齿轮轴
10、2 齿轮轴类零件的技术要求2.1 加工精度 1)尺寸精度 齿轮轴类零件的尺寸精度主要指轴的直径尺寸精度和轴长尺寸精度。按使用要求,主要轴颈直径尺寸精度通常为IT6-IT9级,精密的轴颈也可达IT5级。轴长尺寸通常规定为公称尺寸,对于阶梯轴的各台阶长度按使用要求可相应给定公差。 2)几何精度 齿轮轴类零件一般是用两个轴颈支撑在轴承上,这两个轴颈称为支撑轴颈,也是轴的装配基准。除了尺寸精度外,一般还对支撑轴颈的几何精度(圆度、圆柱度)提出要求。对于一般精度的轴颈,几何形状误差应限制在直径公差范围内,要求高时,应在零件图样上另行规定其允许的公差值。 3)相互位置精度 齿轮轴类零件中的配合轴颈(装配传
11、动件的轴颈)相对于支撑轴颈间的同轴度是其相互位置精度的普遍要求。通常普通精度的轴,配合精度对支撑轴颈的径向圆跳动一般为0.01-0.03mm,高精度轴为0.001-0.005mm。 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。 2.2 表面粗糙度 根据机械的精密程度,运转速度的高低,轴类零件表面粗糙度要求也不相同。一般情况下,支撑轴颈的表面粗糙度 Ra值为0.63-0.16 m ;配合轴颈的表面粗糙度Ra值为2.5-0.63m3 齿轮轴类零件的材料和毛坯 3.1齿轮轴类零件的材料 齿轮轴类零件材料的选取,主要根据轴的强度、刚度、耐磨性以及制造工艺性而决定,力求
12、经济合理。 常用的齿轮轴类零件材料有 35、45、50优质碳素钢,以45钢应用最为广泛。对于受载荷较小或不太重要的轴也可用Q235、Q255等普通碳素钢。对于受力较大,轴向尺寸、重量受限制或者某些有特殊要求的可采用合金钢。如40Cr合金钢可用于中等精度,转速较高的工作场合,该材料经调质处理后具有较好的综合力学性能;选用Cr15、65Mn等合金钢可用于精度较高,工作条件较差的情况,这些材料经调质和表面淬火后其耐磨性、耐疲劳强度性能都较好;若是在高速、重载条件下工作的蜗杆轴类零件,选用20Cr、20CrMnTi、20Mn2B等低碳钢或38CrMoA1A渗碳钢,这些港经渗碳淬火或渗氮处理后,不仅有很
13、高的表面硬度,而且其心部强度也大大提高,因此具有良好的耐磨性、抗冲击韧性和耐疲劳强度的性能。 球墨铸铁、高强度铸铁由于铸造性能好,且具有减振性能,常在制造外形结构复杂的轴中采用。特别是我国研制的稀土镁球墨铸铁,抗冲击韧性好,同时还具有减摩、吸振,对应力集中敏感性小等优点,已被应用于制造汽车、拖拉机、机床上的重要轴类零件。 3.2齿轮轴类零件的毛坯 齿轮轴类零件的毛坯常见的有型材(圆棒料)和锻件。大型的,外形结构复杂的轴也可采用铸件。内燃机中的曲轴一般均采用铸件毛坯。 型材毛坯分热轧或冷拉棒料,均适合于光滑轴或直径相差不大的阶梯轴。 锻件毛坯经加热锻打后,金属内部纤维组织沿表面分布,因而有较高的
14、抗拉、抗弯及抗扭转强度,一般用于重要的轴。二 零件分析1技术条件分析如图所示,是齿轮轴的工作图,零件选用45钢,热处理选用调质HB220250。毛胚为锻件。工件表面质量较高,Ra0.8Ra6.3微米不等要求。齿形为法向直廓,轴向模数为m=5,精度等级为8级(GB10089-1988),公法线长度为9.28毫米。压力角为20。2工艺路线 2.1基本加工路线 外圆加工的方法很多,基本加工路线可归纳为四条。 粗车半精车精车 对于一般常用材料,这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。 粗车半精车粗磨精磨 对于黑色金属材料,精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时,其后续工序只能用磨削而采用的加
15、工路线。 粗车半精车精车金刚石车 对于有色金属,用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度,因为有色金属一般比较软,容易堵塞沙粒间的空隙,因此其最终工序多用精车和金刚石车。 粗车半精粗磨精磨光整加工 对于黑色金属材料的淬硬零件,精度要求高和表面粗糙度值要求很小,常用此加工路线。2.2 典型加工工艺路线 齿轮轴的主要加工表面是外圆表面,也还有常见的特特形表面,因此针对各种精度等级和表面粗糙度要求,按经济精度选择加工方法。 对普通精度的齿轮轴加工,其典型的工艺路线如下: 毛坯及其热处理预加工车削外圆铣键槽(花键槽、沟槽)热处理磨削终检。 1) 齿轮轴的预加工 轴类零件的预加工是指加工的准备工序,即车
16、削外圆之前的工艺。 校直 毛坯在制造、运输和保管过程中,常会发生弯曲变形,为保证加工余量均匀及装夹可靠,一般冷态下在各种压力机或校值机上进行校直。2) 齿轮轴加工的定位基准和装夹 以工件的中心孔定位 在轴的加工中,零件各外圆表面,锥孔、螺纹表面的同轴度,端面对旋转轴线的垂直度是其相互位置精度的主要项目,这些表面的设计基准一般都是轴的中心线,若用两中心孔定位,符合基准重合的原则。中心孔不仅是车削时的定为基准,也是其它加工工序的定位基准和检验基准,又符合基准统一原则。当采用两中心孔定位时,还能够最大限度地在一次装夹中加工出多个外圆和端面。 以外圆和中心孔作为定位基准(一夹一顶) 用两中心孔定位虽然
17、定心精度高,但刚性差,尤其是加工较重的工件时不够稳固,切削用量也不能太大。粗加工时,为了提高零件的刚度,可采用轴的外圆表面和一中心孔作为定位基准来加工。这种定位方法能承受较大的切削力矩,是轴类零件最常见的一种定位方法。 以两外圆表面作为定位基准 在加工空心轴的内孔时,(例如:机床上莫氏锥度的内孔加工),不能采用中心孔作为定位基准,可用轴的两外圆表面作为定位基准。当工件是机床主轴时,常以两支撑轴颈(装配基准)为定位基准,可保证锥孔相对支撑轴颈的同轴度要求,消除基准不重合而引起的误差。 以带有中心孔的锥堵作为定位基准 在加工空心轴的外圆表面时,往往还采用代中心孔的锥堵或锥套心轴作为定位基准。2.3
18、此零件为批量生产是的工艺路线如下:下料锻造正火钻中心孔粗车外圆调质研磨中心孔粗铣齿轮精铣齿轮铣键槽磨外圆磨齿检验入库。3车削步骤的选择零件批量加工时车削过程如下齿轮轴工艺分析工艺过程卡片产品名称第 页零件名称齿轮轴车间材料投产数量共 页工序工种工步加工内容及技术条件1锯1按锻造比要求下料,适当直径的棒料2锻1按零件工作图锻造毛胚并正火处理3车1用三抓卡盘夹持40mm的毛胚处2车端面,钻中心孔B 1mm,即装后顶尖3粗车齿轮外径34mm至36mm4粗车外圆20mm至22mm,粗车18mm处至20mm,粗车21mm处至23mm,粗车24mm处至26mm,粗车12mm处至14mm各外圆直径留有2mm
19、余量。控制18mm,30 mm,58mm,40mm,69mm,85mm,96mm,156mm各段长度尺寸。4车1工件掉头,用三抓卡盘夹持粗车后40mm外圆2车端面控制156mm总长,钻中心孔B 1mm,即装后顶尖3粗车20mm,21mm,34mm处外圆至22mm,23mm,36mm,留有2mm的加工余量,控制580.05mm,18mm,30mm各长度尺寸。5热1粗车后工件进行调质处理HB 2202506研1调制后进行中心孔研磨7车1工件安装在两顶尖之间2精车外圆12mm至12.4mm(0.4mm为精车余量)3精车18mm,21mm,20mm外圆至尺寸4车2X14,2X18各一个退刀槽,倒角8车
20、1工件掉头安装在两顶尖之间2车18mm,34mm,24mm,外圆至尺寸3精车34mm外圆至34.4mm(0.4mm为留磨余量)9铣1工件安装在分度盘上2粗铣齿轮轴3精车精铣齿轮轴至尺寸,控制齿厚尺寸7.701mm10铣1工件装卡在铣床的工作台上2铣键槽522mm,控制14.50-0.1mm及距端面尺寸3mm11磨1工件上磨床两顶尖之间2磨外圆18js6mm至尺寸,磨外圆34h11mm至尺寸,保证30mm,14mm。3工件掉头安装在两顶尖上,磨外圆18js6mm12磨1磨齿轮13检1检验尺寸是否合格4车削过程程序分析1,齿轮轴精度要求较高,因此工序1锻造后须立即进行正火处理,对后工序热处理先做组
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