進給箱齒輪軸機械加工工藝課程設計

1、河南工業(yè)職業(yè)技術學院 機械加工技術機械加工技術 課程設計說明書課程設計說明書 設計題目：設計設計題目：設計“進給箱齒輪軸進給箱齒輪軸”零件的零件的 機械加工工藝規(guī)格及工藝裝備（生產綱領：機械加工工藝規(guī)格及工藝裝備（生產綱領： 40004000 件）件） 班班 級級 機制 1107 設設 計計 者者 劉康康 指導教師指導教師 崔庚彥 設計日期設計日期 2013.6.17-2013.6.23 設計任務書 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 機械加工技術課程設計任務書 設計題目： “進給箱齒輪軸”零件的機械加工 工藝規(guī) 程 設計內容：1、產品零件圖 2、三維實體圖 3、產品毛坯圖 4、機械加工工藝過程卡片 5、機

2、械加工工序卡片 6、課程設計說明書 班班 級級 機制 1107 設設 計計 者者 劉康康 指導教師指導教師 崔庚彥 設計日期設計日期 2013.6.17-2013.6.23 目錄目錄 序言序言.1 1 1 1 零件分析零件分析 .2 2 1.11.1 選題背景選題背景.2 2 1.21.2 零件圖零件圖.3 3 1.31.3 立體圖立體圖.3 3 2 2 工藝規(guī)程設計工藝規(guī)程設計 .3 3 2.12.1 外圓表面尺寸的確定外圓表面尺寸的確定 .4 4 2.22.2 基準的選擇基準的選擇 .4 4 2.32.3 制造工藝路線制造工藝路線.4 4 2.4.12.4.1 確定工序尺寸確定工序尺寸 .

3、5 5 2.4.22.4.2 切削用量的選擇切削用量的選擇.6 6 2.52.5 確定切削用量和基本工時確定切削用量和基本工時.7 7 2.62.6 工藝過程卡片工藝過程卡片.9 9 2.72.7 工序卡片工序卡片.1212 3 3 課程設計心得體會課程設計心得體會 .2020 4 4 參考文獻參考文獻 .2121 序言 進給箱用來改變進給量，主軸經掛輪箱傳入進給箱的運動，通 過移動變速手柄來改變進給箱中滑動齒輪的嚙合位置，便可使光桿 或絲桿獲得不同的轉速。 本文主要是給“進給箱齒輪軸” 制訂機械加工工藝規(guī)程。文章 分別從課題的來源及意義，毛坯的制造形式及尺寸，基準的選擇， 加工階段的劃分以及

4、工藝路徑的擬定，加工余量還有尺寸的設計來 進行介紹的。 1 零件分析 1.1 選題背景 軸類零件的功用為支撐轉動零件、傳動扭矩、承受載荷以及保證裝在齒輪 軸上的工件具有一定的回轉精度。零件 24 用來裝套筒然后裝滾動軸承起支撐 作用，鍵槽 8 用來安裝齒輪起定位作用。30 用來安裝滾動軸承表面光潔度要 求高并且同軸度要求不大于 0.01mm 軸的一端為齒輪軸用來變向，變速傳遞運動。 齒輪精度為 8 級一般精度，其基準孔要求 Ra3.2 即可。本零件表面加工并不困 難。60 齒輪表面要求精度高，需精磨，并保證同軸度不大于 0.125mm。 由于零件是軸類，同軸度要求高，加工一定要注意加工方案。

5、1、2 零件作用 題目給定的零件是進給箱齒輪軸，其主要作用是支撐傳動零部件，實現回 轉運動，并傳遞力矩和動力，以及承受一定載荷。齒輪軸零件是將齒輪部分和 軸做出一體無需配合的一種常見機械零件。齒輪軸具備成都效率高、結構緊湊 和使用壽命長等一系列優(yōu)點，是通用機械特別是工程機械傳動中的重要零件之 一。軸 26mm 圓柱面處有圓弧形的鍵槽，主要是通過鍵和其他部件相連。軸的 左端部位為齒輪部分，主要傳遞運動和動力。 1.2 零件圖 1.3 立體圖 2 工藝規(guī)程設計 2.1 確定毛坯的自造形式 零件的使用要求和生產類型，毛坯形式有棒料和鍛件兩種。在大批大量生產時 則采用模鍛，因為直徑差較大的階梯軸。為了

6、節(jié)約材料和減少機械加工的勞動 量，鍛造使零件粗略成型，改善纖維組織提高零件強度。對于中等精度而轉速 較高的軸類零件多選用 40Cr 合金結構鋼，這類鋼經調質處理和高頻淬火后，具 有較高的綜合機械性能，能滿足使用要求，毛坯的尺寸要求高。 “進給箱齒輪軸”零件的材料為 40Cr，硬度為 207HB 毛坯質量，生產類型 為大批生產，可采用鍛錘上合模模鍛毛坯。根據上述原始資料幾及加工工藝， 分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 2.1 外圓表面尺寸的確定 加工長度為 300 毫米，與其連接的最大非加工外圓表面直徑為 65，為簡 化模鍛毛坯的外形，現直接取外圓表面直徑為 65，60

7、 表面粗糙度為 R12.5，只需半精加工即可此時直徑余量為 5 已能滿足加工要求 6560、4090、36155 2.2 基準的選擇 根據零件的圖紙和使用要求分析 30、60 同軸度要求分別為 0.02mm 、0.25mm ?；鶞蔬x擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合 理，可以使加工質量得以保證，生產率得以提高，否則加工工藝過程中會問題 百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法進行。1、粗基準的選擇 對于一般軸類零件而言以外圓作為粗基準是完全合理的。2、精基準的選擇，以 兩頂尖孔作為軸類零件的定位基準既符合基準重合原則又能使基準統一。所以 以兩頂尖為定位基準。兩頂尖孔質

8、量的好壞對加工精度影響很大，應盡量做到 兩頂尖孔軸線重合，頂尖接觸面積大，表面粗糙度底，否則，將會因工件與頂 尖間的接觸剛度變化而產生加工誤差作為定位基準的中心孔經過多次使用可能 磨塤或拉毛或因熱處理和內應力發(fā)生位置變動或表面產生氧化皮。因此，經常 注意保持兩頂尖孔的質量是軸類零件加工的關鍵問題之一。 2.3 制造工藝路線 工藝路徑的擬定，為保證達到零件的幾何形狀尺寸精度，位置精度及各項技 術要 求，必須制定合理的工藝路線。在生產綱領已確定為大批生產的條件下，可以 采用通用機床配一專用的工夾量具，并考慮工序集中，以提高生產率和減少機 床數量使生產成本降低。工序如下： (1)備料：40Cr 70

9、310 (2)鍛造：為了零件粗略成型，到節(jié)約原材料，減少切削用量，改善纖維組織要 嚴格控制鍛造溫度，最好能一火鍛成，外圓鍛造余量 8-10 毫米，始鍛溫度 1200 度，終鍛 溫度 800 度，空冷。 (3)退火處理：目的是降低硬度，改善切削加工性能。消除鍛造應力以及細化晶 粒和 消除組織不均勻，退火溫度 840-870保溫 5 小時，爐冷至 550空冷。 (4)銑端面至尺寸，鉆中心孔 A4/8.5 (5)粗車：夾 65 粗車 45、30、29、26、24 均留余量 3 毫米，調頭 車 60 留余量 3 毫米 (6)調質熱處理：目的是為了提高零件的機械性能，獲得均勻的回火奧氏體，為 表面硬化作

10、好纖維組織上的準備，是軸能獲得高強度的心部和高硬度的表層。 同時有一個良好的硬度階梯，避免應力集中。調質淬火溫度 830-850保時 1-1.5 分/毫米回火溫度 600-6402-4 小時 調質硬度 HB220-250。 (7)研磨中心孔 (8)半精車：半精車外圓各步，留余量 0.5 毫米，60 車至尺寸。 (9)滾齒：齒數 18 模數 3 精度等級 8 (10)齒表面淬火: 不改變鋼的表層成分，僅改變表層組織且心部組織不發(fā)生變 化。目的是保持工件的心部韌性和使表面得到較好的耐磨性，提高其沖擊韌性 和疲勞強度等力學性能。感應加熱表面淬火零件宜選用中碳非合金鋼和低碳合 合金結構鋼。經感應加熱表

11、面淬火的工件，表面不易氧化，脫碳變形小，淬硬 層深度易于控制，一般高頻感應加熱淬硬層深度為 1-2 毫米，表面硬度比普通 淬火高 2-3HRC。此外，該熱處理方便生產率高，易于實現機械化，多用于大批 大量生產形狀簡單的零件，符合要求。 (11)銑鍵槽: 保證尺寸 (12)研磨中心孔 (13)齒端面到角 (14)磨外圓：45、29 兩外圓雖無尺寸精度，由于進給箱齒輪軸在高速運轉 中工作，進給箱齒輪軸所產生微小不平衡都全影響內磨質量，因此，兩外圓需 經磨削加工。 (15)粗磨齒 (16)二次時效：加熱到 160保溫 10 小時空冷。 (17)精磨齒 (18)終檢、 (19)入庫 2.4.1 確定工

12、序尺寸 確定工序尺寸的一般方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后工序 的工序尺寸按需零件圖樣的要求標注。當無基準轉換時，同一表面的次加工的 工序尺寸與工序（或工步）的加工余量有關。當基準不重合時，工序尺寸應用 工藝尺寸鏈解算。 A 確定圓柱面的工序尺寸 圓柱面即軸表面的工序尺寸只與加工余量有關。前面根據有關資料已查處 零件各表面的總加工余量（毛坯余量） ，應將總加工余量分為各工序加工余量， 然后再由后往前計算工序尺寸。查表修正法是以生產實踐和實驗研究積累的有 關加工余量資料數據為基礎，并按具件生產條件加以修正來確定加工余量的方 法，該方法應用比較廣泛。加工余量數值可在各種機械加工工藝手冊中

13、查找， 其步驟如下：1.根據各工序的加工性質，查表得它們的工序余量。2.確定各工 序的尺寸公差及表面粗糙度。由各工序的加工性質查有關經濟加工精度和經濟 表面粗糙度。3.根據查的余量計算各工序尺寸。4.確定各工序的上下偏差。按 “單向入體”原則，對于孔基本尺寸值為公差帶的下偏差，上偏差取正值；對 于毛坯尺寸偏差應取雙向對稱偏差。 工序雙邊余量工序尺寸及公差表面粗糙度加工 表面粗半精磨粗半精磨粗半精磨 6081.50.56260.5606.33.21.6 3081.50.53230.5306.33.21.6 2681.50.52826.5266.33.21.6 2481.50.52624.5246

14、.33.21.6 459.50.545.5-456.3 299.50.529.5-296.3 299.50.529.5-296.3 B 確定軸向工序尺寸 確定各加工表面的工序加工余量，本零件各端面臺階的工序加工余量。因 為用頂尖頂緊工件進行加工，徑向又沒有標注公差尺寸，只選用兩端面為測量 基準，故不用確定工序尺寸，每次工序加工中只選測量出要求尺寸即可。所以 軸向工序尺寸可略。 C 確定銑槽的工序尺寸 半精銑可達到零件圖樣的要求，則該工序尺寸：槽寬為 8mm，槽深 4mm。粗 銑時，為半精銑留有加工余量：槽寬雙邊余量為 2mm,槽深余量為 2mm。則粗銑 的工序尺寸：槽寬為 6mm，槽深 2mm

15、。 D 磨外圓至工序尺寸 磨齒到表面粗糙度。 2.4.2 切削用量的選擇 切削用量一般包括切削深度，進給量及切削速度三項。確定方法是先確定 切削深度、進給量，再確定切削速度?，F根據切削用量手冊 【4】 （第 3 版， 艾興、肖詩綱編；1993 年機械工業(yè)出版社）出版確定本零件各工序的切削用量 所選用的表格均加以*號，以與機械制造工藝設計簡明手冊 【1】區(qū)別。 粗車工序:已知加工材料為 40Cr 鋼，Eb700Mpa，鍛件，有外皮，坯件 D=70mm，車削后 d=60mm,加工長度為 300mm，機床為 c620-1，工件兩端支承在 頂尖上。 由于工件是鍛造毛坯，加工余量達 5mm，而加工要求較

16、高，故分兩次走刀完成， 粗車加工余量為 4mm，半精車加工余量為 0.75mm。 粗銑槽工序:所選刀具為高速鋼直柄槽銑刀，銑刀直徑=8，立銑刀可直接加 工到圖紙要求，不用確定切削用量 (1)確定銑削寬度 立銑刀 =8 確定每齒進給量，根據 X52 型銑床說明書，其功率為 75KW，中等系統剛度，根 據表 3.3* =0.12-0.20 (2)選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命，根據表 3.8*銑刀刀齒后刀面最大磨損量為 0.4mm，刀具壽命 T=60min (3)確定切削速度和每分鐘進給量，切削速度可根據表 3.27*的公式計算 =21.5,=0.45,=0.1,=0.5,=0.5,=0.1,=0.3

17、3,=1.0 Vc=21.580.45/6040.10.580.54 1.0=95m/min 根據 X52 型銑床說明書，選擇=95r/min，=60mm/min，=25mm/min，因此實際切 削 =3.14895/1000=2.4m/min 速度和每齒進給量 75/954=0.20mm/z 4)檢驗機床功率：根據表 3.15*，當=0.18-0.32，=4，=8，Vf75，Pct=1.1KM 切削功率的修正系數為=1，故實際切削功率為 Pcc=Pct=1.1KW 根據 X52 型銑床說明書，機床主軸允許的功率為： Pcm=7.50.75KW=5.63KW 故，所確定的切削用量可以采用，即

18、=8，=4Vf=75mm/min，=95r/min，=2.4m/min，=0.2mm/z 進給箱用來改變進給量，主軸經掛輪箱傳入進給箱的運動，通過移動變速手 柄來改變進給箱中滑動齒輪的嚙合位置，便可使光桿或絲桿獲得不同的轉速。 進給箱齒輪軸是進給箱內重要的軸，應用廣泛。本設計針對它的加工工藝過程 進行了一系列的分析，主要從毛坯的選擇，基準的選擇，加工階段的劃分，工 藝路徑的擬定，機床、夾具、刀具、量具、切削用量的確定以及工序尺寸的方 面進行研究的，制定出了機械加工工藝規(guī)程，在實際中具有一定的可行性。 2.5 確定切削用量和基本工時 1、粗車外圓端面 加工余量：粗車 1 切削深度：ap =2.5

19、,走一次刀 進給量：f=0.6mm/r 計算切削速度：根據公式可得 輸入參數：Cv=235 T=60 m=0.20 ap=2 Xv=0.15 f=0.8 Yv=0.45 得 Vc=120.25m/min 確定主軸轉速：n=1000v/3.14dw=510r/min 按機床說明取 n 為 500r/min ，所以實際切削速度 Vc=117.75m/min 切削工時：t=（L+L1+L2）/nf L=31 L1=2 L2=0 計算得 t=0.11min 2、粗車外圓 切削深度：ap =1.5 進給量：f=0.6mm/r 計算切削速度：根據公式 可得輸入參數：Cv=242 T=60 m=0.20 a

20、p=2 Xv=0.15 f=0.6 Yv=0.35 得 Vc=120.21m/min 確定主軸轉速：n=1000v/3.14dw=670r/min 按機床說明取 n 為 710r/min ，所以實際切削速度 Vc=127.07m/min 切削工時：t=（L+L1+L2）/nf 粗車左端時 60 的外圓 L=30 L1=4 L2=0 計算得 t=0.096min 粗車右端時 25 的外圓 L=76 L1=4 L2=0 走刀 7 次 計算得 t1=1.57min 24 的外圓 L=20 L1=4 L2=0 走刀 2 次 計算得 t2=0.135min t=t1+t2=1.705 3、半精車外圓 切

21、削深度：ap =0.75 進給量：f=0.2mm/r 計算切削速度：根據公 式可得輸入參數：Cv=291 T=60 m=0.20 ap=0.75 Xv=0.15 f=0.20 Yv=0.20 得 Vc=180.06m/min 確定主軸轉速：n=1000v/3.14dw=971r/min 切削工時：t=（L+L1+L2）/nf 半精車左端時 60 的外圓 L=30 L1=4 L2=0 計算得 t=0.175min 半精車右端時，成型切削 L=（d-d1）/2=4 L1=4 L2=0 取得 t=0.041min 4、精車外圓 切削深度：ap =0.25 進給量：f=0.1mm/r 計算切削速度：根

22、據公式可得輸入參數： Cv=291 T=60 m=0.20 ap=0.25 Xv=0.15 f=0.10 Yv=0.20 得 Vc=198.89m/min 確定主軸轉速：n=1000v/3.14dw=1106r/min 切削工時：t=（L+L1+L2）/nf 精車左端時 60 的外圓 L=30 L1=4 L2=0 計算得 t=0.307min 精車右端時，成型切削 L=（d-d1）/2=4 L1=4 L2=0 取得 t=0.072min 5、切槽切削深度：ap =1 進給量：f=0.1mm/r 計算切削速度：根據公 可得輸入參數：Cv=291 T=60 m=0.20 ap=1 Xv=0.15

23、f=0.10 Yv=0.20 得 Vc=203.36m/min 確定主軸轉速：n=1000v/3.14dw=1080r/min 切削工時：t=（L+L1+L2）/nfL=（d- d1）/2=4 L1=4 L2=0 切 84 的槽 L= 4 L1=4 L2=0 取得 t=0.074min 6、鉆 8mm 的中心孔 切削深度：ap =2.5 進給量：f=0.3mm/r 確定主軸轉速：n=1000v/3.14d=700r/min 切削工時：t=（L+L1+L2）/nf L=4 L1=2 L2=0 取得 t=0.029min 7、粗鏜 8mm 的孔 切削深度：ap =3 進給量：f=0.8mm/r 計

24、算切削速度：Vc=40m/min 確定主軸轉速：n=1000v/3.14dw=509r/min 切削工時：t=（L+L1+L2）/nf L=8 L1=2 L2=0 取得 t=0.025min 8、半精鏜 8mm 的孔 切削深度：ap =1.5 進給量：f=0.5mm/r 計算切削速度：Vc=50m/min 確定主軸轉速：n=1000v/3.14dw=637r/min 切削工時：t=（L+L1+L2）/nf L=8 L1=2 L2=0 取得 t=0.031min 切削深度：ap =0.5 進給量：f=0.15mm/r 計算切削速度：Vc=60m/min 9、精鏜 8mm 的孔 確定主軸轉速：n=

25、1000v/3.14dw=764r/min 切削工時：t=（L+L1+L2）/nf L=8 L1=2 L2=0 取得 t=0.087min 10、滾齒（模數 m=3） 切削深度：ap =4.3 進給量：f=1mm/r 計算切削速度：Vc=60m/min 確定主軸轉速：n=1000v/3.14dw=367r/min 2.6 工藝過程卡片 產 品 代 號零 （部） 件 名 稱零 （部） 件 代 號 河南工業(yè)職業(yè)技術學院工 藝 過 程卡 片 進給箱齒輪軸 材料40Cr毛 坯 種 類鍛造毛 坯 尺 寸70310每一毛坯可制零件數1 序號名 稱工 序 內 容設 備夾輔具名稱刀 具 名 稱規(guī) 格量 具 名

26、 稱 及 規(guī) 格 1備 料 材料 40Cr 70310 2鍛 造 一火鍛成，外圓鍛造余量 8-10 毫米，始鍛溫度 1200 度，終鍛溫 度 800 度，空冷。 3退 火退火溫度 840-870保溫 5 小時，爐冷至 550空冷 4 銑端面、鉆中心 孔 銑端面至尺寸，鉆中心孔 A4/8.5 銑端面、鉆中心孔機 床 鑄鐵頂尖 5粗 車 夾65 粗車45、30、29、26、24 均留余量 3 毫 米，調頭車60 留余量 3 毫米 CA6140-1 臥式車床 車刀 90 度 45 度 60 度 游標卡尺 0-150mm 6調質熱處理 調質淬火溫度 830-850保時 1-1.5 分/毫米 回火溫度

27、600-640 2-4 小時 調質硬度 HB220-250。 7研磨中心孔中心孔磨床鑄鐵頂尖 8半精車 半精車外圓各步，留余量 0.5 毫米，60 車至尺寸。 CA6140-1 臥式車床 車刀 90 度 45 度 60 度 游標卡尺 0-150mm 杠桿千分尺 50-75mm 9滾 齒 齒數 18 模數 3 精度等級 8Y3150 滾齒機A 級單頭滾刀 m=3mm游標卡尺 0-150mm 10齒表面淬火 高頻感應加熱淬硬層深度為 1-2 毫米，表面硬度比普通淬火高 2- 3HRC。 11銑鍵槽銑鍵槽 保證尺寸X52 立式銑床 直柄鍵槽銑刀 D=8，L=50 游標卡尺 0-150mm 千分表 1

28、2研磨中心孔中心孔磨床 13齒端面到角X52 立式銑床 14磨外圓保證尺寸M114 磨床砂輪 編 制劉康康校 核審 查共 2 張第 1 張 產 品 代 號零 （部） 件 名 稱零 （部） 件 代 號 河南工業(yè)職業(yè)技術學院工 藝 過 程卡 片 進給箱齒輪軸 材料40Cr毛 坯 種 類鍛造毛 坯 尺 寸70310每一毛坯可制零件數1 工序 序號 工序 名稱 工 序 內 容設 備 夾 輔 具 名 稱 刀 具 名 稱 規(guī) 格 量 具 名 稱 及 規(guī) 格 15粗磨齒Y7431 磨齒機 16二次時效 加熱到 160保溫 10 小時空冷。 17精磨齒Y7431 磨齒機 18終檢 19入庫 20 編 制劉康康

29、校 核審 查共 2 張第 2 張 2.7 工序卡片 產 品 代 號零 件 名 稱零 件 代 號工序號1 河南工業(yè)職業(yè)技術學院工 序 卡 片 進給箱齒輪軸工序名稱鍛造 材料 40cr 名 稱鍛壓機 設備 型 號 夾具名稱 刀 量 輔 具 名 稱規(guī) 格數 量 編 制劉康康校 核審 查共 8 張第 1 張 產 品 代 號零 件 名 稱零 件 代 號工序號2 河南工業(yè)職業(yè)技術學院工 序 卡 片 進給箱齒輪軸工序名稱粗車 材料 40cr 名 稱臥式車床 設備 型 號CA6140-1 夾具名稱 刀 量 輔 具 名 稱規(guī) 格數 量 車刀90 度1 車刀45 度1 游標卡尺0-150mm1 編 制劉康康校 核

30、審 查共 8 張第 2 張 產 品 代 號零 件 名 稱零 件 代 號工序號3 河南工業(yè)職業(yè)技術學院工 序 卡 片 進給箱齒輪軸工序名稱研磨中心孔 材料 40cr 名 稱中心孔磨床 設備 型 號 夾具名稱 刀 量 輔 具 名 稱規(guī) 格數 量 鑄鐵頂尖1 編 制劉康康校 核審 查共 8 張第 3 張 產 品 代 號零 件 名 稱零 件 代 號工序號4 河南工業(yè)職業(yè)技術學院工 序 卡 片 進給箱齒輪軸工序名稱半精車 材料 40cr 名 稱臥式車床 設備 型 號CA6140-1 夾具名稱 刀 量 輔 具 名 稱規(guī) 格數 量 車刀90 度1 車刀45 度1 游標卡尺0-150mm1 杠桿千分尺50-7

31、5mm1 車刀60 度1 編 制劉康康校 核審 查共 8 張第 4 張 產 品 代 號零 件 名 稱零 件 代 號工序號5 河南工業(yè)職業(yè)技術學院工 序 卡 片 進給箱齒輪軸工序名稱滾齒 材料 40cr 名 稱滾齒機 設備 型 號Y3150 夾具名稱 刀 量 輔 具 名 稱規(guī) 格數 量 A 級單頭滾刀m=3mm1 編 制劉康康校 核審 查共 8 張第 5 張 產 品 代 號零 件 名 稱零 件 代 號工序號6 河南工業(yè)職業(yè)技術學院工 序 卡 片 進給箱齒輪軸工序名稱銑槽 材料 40cr 名 稱立式銑床 設備 型 號X52 夾具名稱 刀 量 輔 具 名 稱規(guī) 格數 量 直柄立式銑刀1 直柄鍵槽銑刀D=8，L=501 編 制劉康康校 核審 查共 8 張