齒輪軸加工工藝設(shè)計規(guī)范流程設(shè)計

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1、 課程設(shè)計 齒輪軸加工工藝規(guī)程設(shè)計 教學(xué)單位: 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級: 機(jī)械09C(本) 學(xué) 號:………… 學(xué)生: XXX 指導(dǎo)教師: XXX（講師） 完成時間: 2013年5月5日 電子科技大學(xué)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 21 / 24 摘 要 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計能力是從事機(jī)械制造專業(yè)的科研、工程技術(shù)人員必須具備的基本素質(zhì)之一。機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計作為高等工科院校教學(xué)的基本科目，在實踐中占有極其重要的地位，工藝流程設(shè)計在加深對專業(yè)課程基本理論的理解和加強(qiáng)對解決工程實際問

2、題的能力培養(yǎng)方面所發(fā)揮的作用是顯而易見的。 本設(shè)計是齒輪軸的加工工藝規(guī)程設(shè)計，其結(jié)構(gòu)雖然規(guī)則，但是精度要求比較高，所以工藝要求比較復(fù)雜。需要粗車、精車、銑車、磨銷，其中精車是加工關(guān)鍵。車床加工工藝是以機(jī)械制造中的工藝基本理論為基礎(chǔ)，結(jié)合車床的特點，綜合運用多方面的知識解決車床加工過程中面臨的工藝問題。 工藝規(guī)程是保證機(jī)械產(chǎn)品高質(zhì)量、低成本的一種重要的工藝依據(jù)，工藝規(guī)程設(shè)計在機(jī)械加工中就顯得更為突出，因此中小型零件加工的規(guī)程設(shè)計常被選作畢業(yè)設(shè)計的主要容之一。 關(guān)鍵字：工藝規(guī)程；齒輪軸 目 錄 1 緒 論1 1.1 引言1 1.2設(shè)計的容及要求1 2 零件分析3 2.1齒輪軸

3、的概述3 2.2 零件的結(jié)構(gòu)工藝分析4 2.3 零件的校核5 3齒輪軸的工藝規(guī)程分析10 3.1毛坯的選擇10 3.2制定工藝路線11 3.2.1 基本加方案11 3.2.2 工藝路線的設(shè)定11 3.2.3 加工工藝過程容12 3.3基準(zhǔn)的選擇13 3.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇13 3.3.2 精基準(zhǔn)的選擇14 3.4 機(jī)械加工工藝過程分析15 3.4.1 加工階段的劃分及劃分加工階段的原因15 3.4.2 加工順序的安排15 3.4.3 機(jī)床的選擇16 3.5 切削用量16 3.5.1 粗加工時切削用量的選擇原則16 3.5.2 精加工時切削用量的選擇原則17

4、 3.5.3 選擇切削用量18 3.6 確定加工余量、工序尺寸及公差19 3.7 基本工時20 4 結(jié)束語22 參考文獻(xiàn)23 致 24 1 緒 論 1.1 引言 機(jī)械設(shè)計在機(jī)械工程中十分重要，它是理論聯(lián)系實際的重要紐帶。本次課程設(shè)計不僅加深了我們對與課本理論知識的理解，更是將機(jī)械的理論與實際中的運用有機(jī)的結(jié)合并進(jìn)行深層次的實踐訓(xùn)練，使學(xué)生對于理論聯(lián)系實際認(rèn)識更加清晰，為以后社會的經(jīng)驗埋下重要的伏筆，即鍛煉了我們的設(shè)計創(chuàng)新能力，又增強(qiáng)了機(jī)械設(shè)計構(gòu)思。機(jī)械加工工藝流程設(shè)計能力是從事機(jī)械制造專業(yè)的科研、工程技術(shù)人員必須具備的基本素質(zhì)之一。機(jī)械加工工藝流程設(shè)計作為高等工科院校教

5、學(xué)的基本科目，在實踐中占有極其重要的地位，工藝流程設(shè)計在加深對專業(yè)課程基本理論的理解和加強(qiáng)對解決工程實際問題的能力培養(yǎng)方面所發(fā)揮的作用是顯而易見的。 減速器是原動機(jī)和工作機(jī)之間的獨立的閉式傳動裝置,用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩,以滿足工作需要。齒輪減速器在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著，是一種不可缺少的機(jī)械傳動裝置。當(dāng)前減速器普遍存在著體積大、重量大，或者傳動比大而機(jī)械效率過低的問題。國外的減速器，以德國、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位，特別在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢，減速器工作可靠性好，使用壽命長。但其傳動形式仍以定軸齒輪傳動為主，體積和重量問題，也未解決好。日本住友重工研制的FA型高精度減速器和美國Al

6、an-Newton公司研制的X-Y式減速器，在傳動原理和結(jié)構(gòu)上與本項目類似或相近，都為目前先進(jìn)的齒輪減速器。國的減速器多以齒輪傳動、蝸桿傳動為主。齒輪軸是減速器的一個基本零部件，在現(xiàn)代生活中有十分重要和不可忽視的地位。 1.2設(shè)計的容及要求 本設(shè)計是齒輪軸的加工工藝規(guī)程的設(shè)計，其結(jié)構(gòu)雖然規(guī)則，但是精度要求比較高，所以工藝要求比較復(fù)雜?？傮w介紹所追蹤的典型零件的加工流程,包括毛坯-初檢-粗加工-精加工工零等步驟；所加部件的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸及重要配合參數(shù)，并完成工件的三維造型。確定零部件的加工方法和步驟，包括使用設(shè)備、裝夾方法、工裝夾具、加工方位、刀具選擇、加工參數(shù)選擇等。工藝流程是保證機(jī)械產(chǎn)

7、品高質(zhì)量、低成本的一種重要的工藝依據(jù)，工藝流程設(shè)計在機(jī)械加工中就顯得更為突出[1]。本設(shè)計的目的是為了鞏固加工工藝規(guī)程設(shè)計的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，能夠用新的更合理的工藝規(guī)程來代替舊的相對不合理的工藝規(guī)程。要求我們能對機(jī)械制造有一個總體的、全面的了解與把握，能掌握金屬切削過程的基本規(guī)律；掌握機(jī)械加工的基本知識；能選擇加工方法與機(jī)床、刀具、夾具及加工參數(shù)；具備制定工藝規(guī)程的能力和掌握機(jī)械加工精度和表面質(zhì)量分析的基本理論及基本知識；對于在設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題能夠通過翻閱參考文獻(xiàn)進(jìn)行解決。 2 零件分析 2.1齒輪軸的概述 本零件為減速器的輸出齒輪軸，其功用是傳遞動力和改變輸出軸運動方向。齒輪軸類

8、件的工藝特點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為主特征：外圓柱面、圓錐面、齒輪表面等；輔助特征：鍵槽、小平面、花鍵、螺紋等。另外，齒輪軸類件加工所使用的機(jī)床多，材料及熱處理種類也較多。再者，它的工藝特征如尺寸精度、形位公差、表面質(zhì)量也要求較高。在機(jī)械加工中，每一種零件都有幾種加工工藝方法與之對應(yīng)，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、零件整體形狀和輪廓尺寸、制造資源等，針對每一特征的加工精度、表面粗糙度及不同材料選擇不同加工方法。 軸用軸承支承，與軸承配合的軸段稱為軸頸。軸頸是軸的裝配基準(zhǔn)，它們的精度和表面質(zhì)量一般要求較高，其技術(shù)要求一般根據(jù)軸的主要功用和工作條件制定，通常有以下幾項： 1

9、）尺寸精度 起支承作用的軸頸為了確定軸的位置，通常對其尺寸精度要求較高（IT5～I(xiàn)T7）。裝配傳動件的軸頸尺寸精度一般要求較低（IT6～I(xiàn)T9）。 2）幾何形狀精度 軸類零件的幾何形狀精度主要是指軸頸、外錐面、莫氏錐孔等的圓度、圓柱度等，一般應(yīng)將其公差限制在尺寸公差圍。對精度要求較高的外圓表面，應(yīng)在圖紙上標(biāo)注其允許偏差。 3）相互位置精度 軸類零件的位置精度要求主要是由軸在機(jī)械中的位置和功用決定的。通常應(yīng)保證裝配傳動件的軸頸對支承軸頸的同軸度要求，否則會影響傳動件（齒輪等）的傳動精度，并產(chǎn)生噪聲。普通精度的軸，其配合軸段對支承軸頸的徑向跳動一般

10、為，高精度軸（如主軸）通常為。 4）表面粗糙度 一般與傳動件相配合的軸徑表面粗糙度為，與軸承相配合的支承軸徑的表面粗糙度為。 此外，相互位置精度還有外圓柱面的同軸度，軸向定位端面與軸心線的垂直度要求等[5]。 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。下表2-1列出了軸常用材料45號鋼的主要力學(xué)性能[2]。 表2-1 45號鋼的主要力學(xué)性能[2] 材料 牌號 熱處理 毛坯直徑/mm 硬度 /HBS 抗拉強(qiáng)度極限 屈服強(qiáng)度極限 彎曲疲勞極限 剪切疲勞極限 許用彎曲應(yīng)力 45 正火 ≤100 170-2

11、17 600 300 240 140 55 調(diào)質(zhì) ≤200 217-255 650 360 275 155 60 2.2 零件的結(jié)構(gòu)工藝分析 分析研究產(chǎn)品要從兩方面分析。先熟悉產(chǎn)品的性能、用途、工作條件，明確給零件的相互裝配位置極其作用，了解及研究各項技術(shù)條件制訂的依據(jù)，找出其主要技術(shù)要求和關(guān)鍵技術(shù)問題。再對零件圖進(jìn)行工藝審查，圖樣上的規(guī)定的各項技術(shù)條件是否合理，零件的結(jié)構(gòu)工藝性能是否好，圖樣上是否缺少必要的尺寸、視圖、或技術(shù)條件。 圖2-1 齒輪軸零件圖 從圖2-1上看，本零件為回轉(zhuǎn)體零件，結(jié)構(gòu)比較簡單，需進(jìn)行機(jī)械加工的主要表面有：、圓柱面及的齒面，的槽

12、。由于傳動與裝配的要求較高，對于、圓柱面有較高的同軸度要求，粗糙度方面表現(xiàn)在：對于圓柱表面有較高的要求為,的圓柱面為,這些在安排加工工藝時也需給予注意。 2.3 零件的校核 軸的校核通常是在初步完成結(jié)構(gòu)設(shè)計后進(jìn)行校核計算，計算準(zhǔn)則是滿足軸的強(qiáng)度或剛度要求，必要時還應(yīng)校核軸的震動穩(wěn)定性。進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計算時，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采用相應(yīng)的計算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x擇其許用應(yīng)力[3]。 軸的強(qiáng)度校核計算[2]，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： （2-1） 式中：--扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，； --軸所受的扭矩，； --軸的抗扭截面系數(shù)，； --軸的轉(zhuǎn)速，；

13、--軸轉(zhuǎn)遞的概率，； --計算截面處軸的直徑，； --許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，，見表2-2。 表2-2 軸常見幾種材料的及值[2] 軸的材料 Q235-A、20 Q275、35（1Cr18Ni9Ti） 45 40Cr、35SiMn 38SiMnMo 15-25 20-35 25-45 35-55 149-126 135-112 126-103 112-97 注：1）表示值是考慮了彎矩影響而降低了的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。 2）在下述情況時，取較大值，取值較?。簭澗剌^小或只受扭矩作用、載荷較平穩(wěn)、無軸向載荷或只有較小的軸向載荷、減速器的低速軸、軸只做單向旋轉(zhuǎn)

14、；反之，取較小值，取較大值。 由上式可得軸的直徑： （2-2） 式中，與軸材料有關(guān)的系數(shù),查表2-2。 計算彎矩時分別按水平面和垂直面計算各力產(chǎn)生的彎矩，并按計算結(jié)果分別做出水平面上的彎矩圖和垂直面上的彎矩圖；然后按下式（2-3）計算總彎矩并做出圖，并做出扭矩圖。 （2-3） 已知軸的彎矩和扭矩后，可正對某些危險截面做彎扭合成強(qiáng)度校核計算。按第三強(qiáng)度理論，計算應(yīng)力： （2-4） 當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時，??；當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力時，取；若扭轉(zhuǎn)

15、切應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力時，則取。 對于直徑為的圓柱，彎曲應(yīng)力為,扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力,將和代入式（2-4），則軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為： （2-5） 式中：--軸的計算應(yīng)力，； --軸所受的彎矩，； --軸所受的扭矩，； --軸的抗彎曲截面系數(shù)，； --軸的許用彎曲應(yīng)力，其值查表2-1。 各圓軸截面的抗彎、抗扭矩截面系數(shù)的計算公式。 圓軸上面沒有鍵槽時： 抗彎截面系數(shù)； 抗扭截面系數(shù)。 圓軸上面有一個鍵槽時： 抗彎截面系數(shù)； 抗扭截面系數(shù)。 減速箱的輸入軸與電動機(jī)相連，輸出軸通過彈性柱銷聯(lián)軸器與工作機(jī)相連，已知零件輸出齒輪的功率，轉(zhuǎn)速，齒輪機(jī)構(gòu)的參數(shù)

16、列于下表： 表2-3 齒輪機(jī)構(gòu)的參數(shù) 級別 低速軸 20 3 8°06 20° 1 根據(jù)已知條件，軸上的載荷（彎矩和扭矩）已可以求得，因而可按彎扭合成強(qiáng)度條件對軸進(jìn)行強(qiáng)度校核計算。 1）計算最小直徑。 應(yīng)用式（2-2）估算軸的最小直徑。由表2-2取,于是得： 計算所得應(yīng)是最小軸徑（即安裝聯(lián)軸器）處的直徑。該軸段因有鍵槽，應(yīng)加大3%并圓整，取。 2）計算齒輪受力。 齒輪分度圓直徑； 齒輪所受扭轉(zhuǎn)矩； 圓周力； 徑向力； 軸向力。 軸受力的大小及方向如圖2-2b所示。 3）計算軸承反力（圖2-2c及e）。 水平面； ； 垂直面。

17、 4）繪制彎矩圖。 水平面彎矩圖（圖2-2d）。 截面b:； ； 垂直面彎矩圖（圖2-2f）。 。 合成彎矩圖（2-2g）。 ； ； 圖2-2 軸的載荷分析圖 5） 繪制扭矩圖（圖2-2h）。 由前知； 又根據(jù)表2-1查得，而； 。 根據(jù)式（2-5）及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力： 選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表2-1查得。因此，故安全。 3齒輪軸的工藝規(guī)程分析 3.1毛坯的選擇 毛坯的選擇和擬定毛坯圖是制定工藝規(guī)程的最初階段工作之一，也是一個比較重要的階段，毛坯的形狀和特征（硬度，精度，金屬組織等）對機(jī)械加工的難

18、易，工序數(shù)量的多少有直接影響，因此，合理選擇毛坯在生產(chǎn)占相當(dāng)重要的位置，同樣毛坯的加工余量的確定也是一個非常重要的問題。 毛坯種類的選擇決定與零件的實際作用，材料、形狀、生產(chǎn)性質(zhì)以及在生產(chǎn)中獲得可能性，毛坯的制造方法主要有以下幾種：1、型材2、鍛造3、鑄造4、焊接5、其他毛坯。根據(jù)零件的材料，推薦用型材或鍛件，但從經(jīng)濟(jì)方面著想，如用型材中的棒料，加工余量太大，這樣不僅浪費材料，而且還增加機(jī)床，刀具及能源等消耗，本零件的主要功用是傳遞動力，其工作時需承受較大的沖擊載荷，要求有較高的強(qiáng)度和韌性，故毛坯應(yīng)選擇鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷[6]。又由于年產(chǎn)量為5000件，達(dá)到了批量生產(chǎn)的水平，且零

19、件形狀較簡單，尺寸也不大，故應(yīng)采用模鍛。 毛坯（鍛件）圖是根據(jù)產(chǎn)品零件設(shè)計的，經(jīng)查《實用機(jī)械加工工藝手冊》 ，再考慮到其所要加工的次數(shù)，知磨削余量，精車-粗車各余量,粗車加工時，盡量一次走刀切削全部余量，精車余量可選用。傳動軸磨削余量可取。 圖3-1 毛坯圖 外圓、的只要粗加工就可以達(dá)到要求，與鍛一樣的直徑，而只要粗加工就可以達(dá)到要求，查參考文獻(xiàn)可知直徑加工余量為，同上，所以取毛坯直徑為。要經(jīng)過粗加工和精加工，查參考文獻(xiàn)可知直徑加工余量為[7],考慮實際加工時，因鍛造表面較硬而加工余量少可能難加工，所以取毛坯直徑為。長度方向的余量值規(guī)定，取。所以本零件的毛坯是可以確定的，圖3-1就是

20、本零件的毛坯圖。 3.2制定工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀。尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。由于連桿通常進(jìn)行的是中批量的生產(chǎn)，所以可以考慮采用萬能性機(jī)床加以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效益，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 3.2.1 基本加方案 根據(jù)對加工零件加工表面的精度和粗糙度的要去、零件的結(jié)構(gòu)和被加工表面的形狀、大小以及車間或工廠的具體條件，選取最經(jīng)濟(jì)合理的加工方案。外圓加工的方法很多，基本加工方案可歸納為四條。 1）粗車—半精車—精車； 對于一般常用材料，這是外圓表面加工采用的最主要的工藝路線。

21、 2）粗車—半精車—粗磨—精磨； 對于黑色金屬材料，精度要求高和表面粗糙度值要求較小、零件需要淬硬時，其后續(xù)工序只能用磨削而采用的加工路線。 3）粗車—半精車—精車—金剛石車； 對于有色金屬，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因為有色金屬一般比較軟，容易堵塞沙粒間的空隙，因此其最終工序多用精車和金剛石車。 4）粗車—半精—粗磨—精磨—光整加工； 對于黑色金屬材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路線。 3.2.2 工藝路線的設(shè)定 齒輪軸的主要加工表面是外圓表面，也還有常見的特特形表面，因此針對各種精度等級和表面粗糙度要求，按經(jīng)濟(jì)精

22、度選擇加工方法。所以設(shè)定了兩個工藝路線如下： 工藝路線方案一如表3-1所示: 表3-1工藝路線方案一 工序 工序容 工序 工序容 1 模鍛 9 粗滾齒 2 正火 10 精滾齒 3 車端面、打中心孔 11 修研中心孔 4 粗車各外圓 12 磨直徑為40mm的外圓（兩段） 5 調(diào)制處理 13 去毛刺 6 修研中心孔 14 檢驗 7 精車直徑為30mm、40mm的外圓 15 入庫 8 銑鍵槽 由于該工藝路線方案在加工齒輪上考慮不夠精細(xì)，還需進(jìn)一步修改，才能精確達(dá)到加工標(biāo)準(zhǔn)。工藝路線改進(jìn)為方案二如下表3-2所示： 表3

23、-2工藝路線方案二 工序 工序容 工序 工序容 1 模鍛 11 滾齒 2 正火 12 倒棱去毛刺 3 車端面、打中心孔 13 剃齒 4 粗車各外圓 14 熱處理 5 粗車檢驗 15 研磨中心孔 6 調(diào)制處理 16 磨直徑為40mm的外圓（兩段） 7 修研中心孔 17 珩齒 8 精車直徑為30mm、40mm的外圓 18 檢驗 9 銑鍵槽 19 入庫 10 齒坯檢測 兩方案的不同主要在于齒輪的加工工序不同。通過比較可知方案二比較好。因為方案一只采用滾齒，要達(dá)到零件圖上所要求的精度需采用高精度的滾刀和高精度

24、的滾齒機(jī)。而方案二采用剃齒、珩齒來達(dá)到零件圖上的精度要求。對于一般工廠來說比較適合，所以采用方案二作為加工方案。 3.2.3 加工工藝過程容 根據(jù)各表面加工要求和各加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，確定各表面的加工方法如下： 尺寸：粗車→精車→磨削； 尺寸：粗車→半精車→精車； 尺寸：粗車→半精車→精車； 尺寸寬為深為長為的鍵槽：粗銑； 大徑為的直齒輪：滾齒→剃齒或粗滾齒→精滾齒。 根據(jù)先粗后精，基準(zhǔn)先行，以及先主后次的原則，加工順序：兩端面和中心孔的加工，粗車各外圓表面，精車外圓，表面，銑鍵槽，直齒輪的加工，磨削兩外圓面。 3.3基準(zhǔn)的選擇 零件是由若干表面組成的，各表面之間都有

25、一定的尺寸和相互位置要求。用以確定零件上點、線、面間的相互位置關(guān)系所依據(jù)的點、線、面稱為基準(zhǔn)。 正確的選擇定位基準(zhǔn)是設(shè)計工藝規(guī)程的一項重要容?；鶞?zhǔn)決定了加工順序，先行的工序為后序工序創(chuàng)造條件，作好定位面的準(zhǔn)備工作。選擇工件的定位基準(zhǔn)，實際上是確定工件的定位基面。根據(jù)選定的基面加工與否，又將定位基準(zhǔn)分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。在起始工序中，只能選擇未經(jīng)加工的毛坯表面作為定位基準(zhǔn)，這種基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)。用加工過的表面作為定位基準(zhǔn)，則稱為精基準(zhǔn)。在選擇定位基準(zhǔn)時，是從保證精度要求出發(fā)的，因此分析定位基準(zhǔn)選擇的順序就應(yīng)為精基準(zhǔn)到粗基準(zhǔn)。 基準(zhǔn)選擇時應(yīng)考慮到用哪一個面作加工時的精基準(zhǔn)，才可以使整個機(jī)械加工工藝

26、過程順利進(jìn)行；為了加工上述基準(zhǔn)面應(yīng)采用哪一個表面作為粗基準(zhǔn)；是否有個別工序為了特殊的要求，而需要采用第二個精基面。 3.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 選擇粗基準(zhǔn)時，要保證工序的連續(xù)性以及位置精度，使各個加工面有足夠的加工余量。首先應(yīng)為后續(xù)工序準(zhǔn)備基面（即加工出精基準(zhǔn)），其次選擇零件上不加工面為粗基準(zhǔn)，來保證加工與不加工面間的位置精度，接著選擇重要加工表面保證該平面的余量最小。選擇的粗基準(zhǔn)應(yīng)保證其平整光潔，應(yīng)該避開鍛件飛邊，鑄造冒口，分型面毛刺。并且在同一自由度方向，粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用。 在加工零件左端時，是以右端的未加工外圓柱面B作為粗基準(zhǔn)。加工零件右端時，是以左端的外圓柱面C為基準(zhǔn)。如下圖3

27、-2。 圖3-2 粗基準(zhǔn)加工 3.3.2 精基準(zhǔn)的選擇 在選擇精基準(zhǔn)的時候，要保證主要表面的加工精度，使零件在裝夾時方便、可靠。應(yīng)盡可能選取加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，只有基準(zhǔn)重合了，才容易保證加工表面對其設(shè)計基準(zhǔn)的位置要求，并且可以避免采用調(diào)整法加工時引起的定位誤差；其次應(yīng)盡可能選擇多的加工表面，即基準(zhǔn)不變原則，基準(zhǔn)統(tǒng)一，可使多數(shù)表面用同一精度基面定位加工出來，易保證這些面間的相互位置精度。此外，還可以避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來不重合誤差；為了滿足基準(zhǔn)不變的原則，就要在零件上選擇出一組合適的精基準(zhǔn)，在工藝過程開始，盡快地在頭幾道工序中把該組精基面先加工出來，并達(dá)到一定的精度。在以后的各工

28、序都是以這組精基準(zhǔn)為定位基面，加工出其他表面，這也就是工序順序的安排中所謂的先基面后其他的原則，常用在加工復(fù)雜零件上；然而某些加工余量小而均勻的精加工工序，便可選擇加工面本身作為定位基準(zhǔn)，加工面的位置精度由前工序保證，可見遵循自為基準(zhǔn)原則，不能提高加工面的位置精度，只能提高加工面的本身精度；為了使加工面間有較高的位置精度，并使其加工余量小而均勻，可采用“互為基準(zhǔn)”的辦法反復(fù)加工；所選的精基準(zhǔn)面應(yīng)是精度較高，表面粗糙度值較小，支承面積大，盡量靠近加工面，并且具有足夠的安裝剛度的表面[1]。 該傳動軸的幾個主要配合表面有較高的同軸度要求。所以精基準(zhǔn)選擇如下圖3-2中所示的B、C兩圓柱面的兩中心線

29、，即兩端面的中心孔。采用雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術(shù)要求。 3.4 機(jī)械加工工藝過程分析 機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機(jī)械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一，它是在具體的生產(chǎn)條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫成工藝文件，經(jīng)審批后用來指導(dǎo)生產(chǎn)。 3.4.1 加工階段的劃分及劃分加工階段的原因 工件的加工質(zhì)量要求較高時，都應(yīng)劃分加工階段，一般可分為粗加工、半精加工和精加工三個階段。如果加工精度和表面質(zhì)量要求特別高，則還可增設(shè)光整加工和超密加工階段。 粗加工階段中切除金屬較多，產(chǎn)生的切削熱和切削力都較大，所需的夾緊力也較大，因而使工件產(chǎn)生的應(yīng)力和由此引起的變化

30、也大，不可能達(dá)到高的精度和低的表面粗糙度，因此需要先完成各表面的粗加工，再同過半精加工和精加工逐步減小切削用量、切削力和切削熱，逐步修正工件的變形，提高加工精度和減小表面粗糙度最后達(dá)到零件圖的要求。同時各階段之間的時間間隔相當(dāng)于自然時效，有利于消除工件的應(yīng)力，使工件有變形的時間，以便在后一道工序加以修改。為了在機(jī)械加工工序中插入必要的熱處理工序，同時使熱處理發(fā)揮充分的效果，這就自然而然地把機(jī)械加工工藝過程劃分為幾個階段，并且每個階段各有其特點及該達(dá)到的目的[4]。 3.4.2 加工順序的安排 1）切削加工的安排原則：a.基準(zhǔn)先行；b.先粗后精；c.先主后次；d.先面后孔 2）熱處理工序的

31、安排：a.預(yù)備熱處理的目的的改善工件的加工性能，消除殘余應(yīng)力，改善金相組織，為最終熱處理做好準(zhǔn)備，如正火、退火和調(diào)質(zhì)等。預(yù)備熱處理一般安排在粗加工前，但調(diào)質(zhì)常安排在粗加工后進(jìn)行；b.消除殘余應(yīng)力處理的目的是消除毛坯制造和切削加工過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，如時效和退火；c.最終熱處理的目的是提高零件的力學(xué)性能（如強(qiáng)度、硬度、耐磨性等），如調(diào)質(zhì)、淬火、回火以及各種表面處理，一般安排在精加工前。 本零件的主要功用是傳遞動力，其工作時需承受較大的沖擊載荷，要求有較高的強(qiáng)度和韌性，故需要進(jìn)行滲碳淬火回火熱處理。 3）輔助工序的安排：輔助工序包括檢驗、去毛刺、清洗、防銹等檢驗。除了工序中自檢外，還需在下列

32、場合單獨安排檢驗工序：a.重要工序前后；b.送往外車間加工之前；c.全部加工工序完成、去毛刺之后。有些特殊去毛刺常安排在下列場合進(jìn)行：a.淬火工序之前；b.全部加工工序結(jié)束之后。 此零件為配合件，配合部位的精度要求比較高，為了達(dá)到圖紙的精度要求，應(yīng)該安排磨削工序，來達(dá)到精度要求和提高表面性能。 3.4.3機(jī)床的選擇 機(jī)床的選擇首先決定于現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，應(yīng)根據(jù)確定的加工方法選擇正確的機(jī)床設(shè)備，機(jī)床的選擇不僅影響工件的加工質(zhì)量，還影響工件的加工效率和制造成本。 綜合考慮所要加工零件的尺寸及要加工表面所要達(dá)到的粗糙度，使用到的機(jī)床有CA616普通車床；CJK6132A數(shù)控機(jī)床；M1432A外

33、圓磨床；GL2-X336端面銑床；Z4006A臺式鉆床；YM3608滾齒機(jī)。 3.5 切削用量 切削用量是在切削加工過程中的切削速度、進(jìn)給量和切削深度的總稱。正確地選擇切削用量，對提高切削效率、保證必要的刀具壽命和經(jīng)濟(jì)性以及加工質(zhì)量都有重要的意義。切削用量的選取有計算法和查表法。大多數(shù)情況下，切削用量的選取是根據(jù)給定的條件按有關(guān)切削用量手冊中推薦的數(shù)值選取。切削用量是切削時各參數(shù)的合稱，包括切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量（切削深度）三要素，它們是設(shè)計機(jī)床運動的依據(jù)。 1)切削速度：在單位時間，刀具和工件在主運動方向上的相對位移，單位為m/s。若主運動為旋轉(zhuǎn)運動，則計算公式為：

34、 （3-1） 式中為工件待加工表面或刀具的最大直徑（mm）；n為工件或刀具每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（r/min) 2)進(jìn)給量f。在主運動每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)或每一行程時，刀具和工件之間在進(jìn)給運動方向上的相對位移，單位是mm/r。進(jìn)給量還可以用進(jìn)給速度或每齒進(jìn)給量表示。一般情況下： （3-2） 式中：n為主運動的轉(zhuǎn)速（r/s）；z為刀具齒數(shù)。 3)背吃刀量（切削深度）。待加工表面與已加工表面之間的垂直距離（mm）。 3.5.1 粗加工時切削用量的選擇原則 粗加工時加工精度與表面粗糙度要求不高,毛坯余量較大。因此，在選擇粗加

35、工的切削用量時，要盡可能保證較高的單位時間金屬切削量（金屬切除率）和必要的刀具耐用度，以提高生產(chǎn)效率和降低加工成本。 金屬切除率可以用下式計算： （3-3） 式（3-1）中--單位時間的金屬切除量（mm/s） --切削速度（m/s） --進(jìn)給量（mm/r） --切削深度（mm） 提高切削速度、增大進(jìn)給量和切削深度，都能提高金屬切除率。 1）切削深度的選擇： 粗加工時切削深度應(yīng)根據(jù)工件的加工余量和由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛性來確定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，應(yīng)當(dāng)盡量將粗加工余量一次切除。只有當(dāng)總加工余

36、量太大，一次切不完時，才考慮分幾次走刀。 2）進(jìn)給量的選擇： 粗加工時限制進(jìn)給量提高的因素主要是切削力。因此，進(jìn)給量應(yīng)根據(jù)工藝系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度來確定。選擇進(jìn)給量時應(yīng)考慮到機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度、刀桿尺寸、刀片厚度、工件的直徑和長度等。在工藝系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度好的情況下，可選用大一些的進(jìn)給量；在剛性和強(qiáng)度較差的情況下，應(yīng)適當(dāng)減小進(jìn)給量。 3）切削速度的選擇： 粗加工時，切削速度主要受刀具耐用度和機(jī)床功率的限制。切削深度、進(jìn)給量和切削速度三者決定了切削功率，在確定切削速度時必須考慮到機(jī)床的許用功率。如超過了機(jī)床的許用功率，則應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。 3.5.2 精加工時切削用量的選擇原則 精加工

37、時加工精度和表面質(zhì)量要求較高，加工余量要小且均勻。因此，選擇精加工的切削用量時應(yīng)先考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)效率[4]。 1）切削深度的選擇： 精加工時的切削深度應(yīng)根據(jù)粗加工留下的余量確定。通常希望精加工余量不要留得太大，否則，當(dāng)吃刀深度較大時，切削力增加較顯著，影響加工質(zhì)量。 2）進(jìn)給量的選擇： 精加工時限制進(jìn)給量提高的主要因素是表面粗糙度。進(jìn)給量增大時，雖有利于斷屑，但殘留面積高度增大，切削力上升，表面質(zhì)量下降。 3）切削速度的選擇： 切削速度提高時，切削變形減小，切削力有所下降，而且不會產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺。一般選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，盡可能

38、提高切削速度。只有當(dāng)切削速度受到工藝條件限制而不能提高時，才選用低速，以避開積屑瘤產(chǎn)生的圍。 由此可見，精加工時選用較小的吃刀深度和進(jìn)給量，并在保證合理刀具耐用度的前提下，選取盡可能高的切削速度，以保證加工精度和表面質(zhì)量，同時滿足生產(chǎn)率的要求。 3.5.3 選擇切削用量 1） 粗車加工 已知工件材料：45號鋼；加工的精度為IT11；采用硬質(zhì)合金車刀，機(jī)床選用CA616臥式車床。 粗加工的外圓柱面時背吃刀量；進(jìn)給量，參考文獻(xiàn)[7]關(guān)于切削用量選擇有關(guān)容，由表6-14得，按機(jī)床說明書取；切削速度。按公式計算主軸轉(zhuǎn)速：，根據(jù)機(jī)床說明書，取。故實際切削速度。同理可得粗加工的外圓柱面時的背吃刀

39、量，進(jìn)給量，切削速度。粗加工的外圓柱面時的背吃刀量，進(jìn)給量，切削速度。 2） 半精車加工 半精車加工的外圓柱面時背吃刀量；進(jìn)給量，參考文獻(xiàn)[7]關(guān)于切削用量選擇有關(guān)容，由表6-15得，按機(jī)床說明書??；切削速度。按公式計算主軸轉(zhuǎn)速：，根據(jù)機(jī)床說明書，取。故實際切削速度。同理可得粗加工的外圓柱面時的背吃刀量，進(jìn)給量，切削速度。 3) 精車加工 低速精車加工時選用硬質(zhì)合金精車刀。精車加工的外圓柱面時背吃刀量；進(jìn)給量，參考文獻(xiàn)[7]關(guān)于切削用量選擇有關(guān)容，由表5-2得，按機(jī)床說明書??；切削速度。按公式計算主軸轉(zhuǎn)速：，根據(jù)機(jī)床說明書，取。故實際切削速度。 3.6 確定加工余量、工序尺寸及公差

40、 在由毛坯變成為成品的過程中，在某加工表面上切除的金屬層的總厚度稱為該表面的加工總余量。每一道工序所切除的金屬層厚度稱為工序間加工余量。 對于工序間加工余量，目前不采取計算的方法來決定，一般都按經(jīng)驗估計，也有在積累經(jīng)驗的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的手冊資料。 總的加工余量： (3-4) 齒輪軸外圓柱面的工藝基本尺寸為，工序經(jīng)濟(jì)精度為。由參考文獻(xiàn)[7]機(jī)械工人切削手冊查得： 粗車雙邊余量：；半精車工序雙邊余量：；精車的工序雙邊余量：。查表孔加工方案的經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度，可依次確定各工序尺寸的加工精度等級，精車：IT11；半精車：IT12；粗車：IT13。根據(jù)上述結(jié)果

41、，再查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)指表可確定各工步的公差值，精車：0.190mm；半精車：0.30mm；粗車：0.460mm。齒輪軸外圓柱面的工序尺寸和加工余量及其公差如下表3-3所示： 表3-3 軸外圓面的工序尺寸及公差 工序名稱 工序雙邊余量/mm 工序的經(jīng)濟(jì)度 公差值 工序尺寸及偏差/mm 精車 0.4 IT11 0.19 半精車 2 IT12 0.300 粗車 6.6 IT13 0.460 毛坯 軸外圓面的毛坯尺寸為（設(shè)計尺寸），其他各工序尺寸依次為： 粗車： 半精車： 精車： 齒輪軸外圓柱面的工藝基本尺寸為，工序經(jīng)濟(jì)精度為。由

42、參考文獻(xiàn)[7]機(jī)械工人切削手冊查得： 粗車雙邊余量：；精車工序雙邊余量：；磨削加工的工序雙邊余量：。查表孔加工方案的經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度，可依次確定各工序尺寸的加工精度等級，磨削：IT6；精車：IT8；粗車：IT10。根據(jù)上述結(jié)果，再查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)指表可確定各工步的公差值，磨削：0.020mm；精車：0.039mm；粗車：0.100mm。齒輪軸外圓柱面的工序尺寸和加工余量及其公差如下表3-4所示： 表3-4 軸外圓面的工序尺寸及公差 工序名稱 工序雙邊余量/mm 工序的經(jīng)濟(jì)度 公差值 工序尺寸及偏差/mm 磨削 0.1 IT6 0.020 精車 0.4 IT8

43、0.039 粗車 9.5 IT10 0.100 毛坯 軸外圓面的毛坯尺寸為（設(shè)計尺寸），其他各工序尺寸依次為： 粗車： 精車： 磨削： 由機(jī)械加工工藝手冊知各加工余量再由式（3-4）可得：表3-5 表3-5 各階梯的加工余量 直徑 ?40mm ?30mm ?66mm 粗車（直徑） 9.5 7.6 6.6 半精車（直） 2 2 精車（直） 0.4 0.4 0.4 磨削（直） 0.1 總余量（直） 10 10 9 3.7 基本工時 時間定額是在一定的組織、技術(shù)條件下定制出來的完成一個工序或單件產(chǎn)

44、品所需的時間，是安排核算成本、生產(chǎn)計劃的重要依據(jù)之一，也是設(shè)計或擴(kuò)建廠房時計算設(shè)備和人員數(shù)量的重要依據(jù)。時間定額中的基本工時是根據(jù)行程長度和切削用量來計算?；竟r是指直接改變工件的尺、形狀、相對位置和表面質(zhì)量所耗費的時間。對于切削加工來說，基本時間是切除金屬所耗費的機(jī)動時間（包括刀具的切入和切除時間在）。 車齒輪軸各外圓面基本時間可以用下式表示： （3-5） 式（3-5）中表示工件長度、表示進(jìn)給量（）、表示轉(zhuǎn)速、為進(jìn)給次數(shù)（此零件）。而不同外圓半徑加工時對應(yīng)不同的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量。 車外圓柱齒面面基本時間的確定： 由3.5.3節(jié)可知進(jìn)

45、給量：。 轉(zhuǎn)速：。 基本時間： 4 結(jié)束語 在這次課程設(shè)計過程中，使我真正的認(rèn)識到自己的不足之處，以前上課沒有學(xué)到的知識，在這次設(shè)計當(dāng)中也涉及到了。使我真正感受到了知識的重要性。這次設(shè)計將我以前學(xué)過的機(jī)械制造工藝與裝備、公差與配合、機(jī)械制圖、工程材料與熱處理工藝等知識很好的串聯(lián)了起來，起到了穿針引線的作用，鞏固了所學(xué)知識的作用。在課程設(shè)計中，首先是對工件機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定，這樣在加工工件就可以知道用什么機(jī)床加工，怎樣加工，加工工藝裝備及設(shè)備等，因此，工件機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定是至關(guān)重要的。 在課程設(shè)計中還用到了CAD制圖和一些計算機(jī)軟件，因為學(xué)的時間長了，因此在開始畫圖的時候有很

46、多問題，而且不熟練，需參閱課本。但不久就能熟練的畫了。CAD制圖不管是現(xiàn)在，對以后工作也是有很大的幫助的。因此，這次課程設(shè)計真正將以前所學(xué)的聯(lián)系到實際應(yīng)用中來了。 在這次課程設(shè)計中，我學(xué)到了很多知識，有一點更是重要，就是我能作為一個設(shè)計人員，設(shè)計一個零件，也因此，我了解了設(shè)計人員的思想，每一個零件，每件產(chǎn)品都是先設(shè)計出來，再加工的。因此，作為一個設(shè)計人員，在設(shè)計的過程中一點不能馬虎，每個步驟都必須有理有據(jù)，不是憑空捏造的。而且，各種標(biāo)準(zhǔn)都要嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)，查閱大量資料，而且設(shè)計一個零件，需要花好長時間。親自上陣后我才知道，做每件是都不是簡簡單單就能完成的，是要付出大量代價的。因此

47、，我們也要用心去體會每個設(shè)計者的心思，這樣才能像他們一樣設(shè)計出好的作品。 參考文獻(xiàn) [1]長花，左會峰，雷.機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計[M]..機(jī)械工業(yè).2009 [2]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計[M]..高等教育.2006 [3]育錫.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計[M]..高等教育.2008 [4]盧秉恒.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M]..機(jī)械工業(yè).2007 [5]孔曉玲.公差與測量技術(shù)[M]..大學(xué).2009 [6]程.機(jī)械工程材料[M]..機(jī)械工業(yè).2007 [7]《機(jī)械工人切削手冊》編委會.機(jī)械工人切削手冊[M]..化學(xué)工業(yè).2011 致 在偉老師悉心指導(dǎo)和同組同學(xué)的大力幫助下，經(jīng)過這段時間

48、的努力設(shè)計，完成了此次的畢業(yè)設(shè)計——齒輪軸加工工藝規(guī)程設(shè)計。 本次設(shè)計是在偉老師全面指導(dǎo)和同學(xué)們的大力合作下完成的，設(shè)計的全過程無不滲透著偉老師和自己的努力。在設(shè)計中的每一點提高都來源于偉老師教導(dǎo)和同學(xué)們的熱情幫助。老師知識的淵博，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，一絲不茍的作風(fēng)，對科學(xué)研究的熱愛以及不斷進(jìn)取的精神，給我留下了深刻印象，并會對我以后工作產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，使我終身受益。與同學(xué)們的通力合作，也使我受益匪淺。 在設(shè)計過程中，同組同學(xué)給予了諸多的幫助和支持。我們共同研究，相互鼓勵，使我們之間營造了一個良好的團(tuán)體協(xié)作氛圍。同時，也對周圍同學(xué)的鼓勵和支持表示感，你們辛苦了，你們。在我的設(shè)計過程中，正是由于老師嚴(yán)謹(jǐn)、、細(xì)致、認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和對學(xué)生無微不至的關(guān)懷，使我在大學(xué)里最后的設(shè)計中受益匪淺，為以后步入工作崗位打下了堅實的基礎(chǔ)。在此感偉老師在設(shè)計中的輔導(dǎo)與幫助，感大學(xué)期間所有幫助我的老師和同學(xué)。在即將畢業(yè)之際，我向各位老師問好。