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1、 直齒輪軸工藝課程設計 授課：XXX 目 錄 一． 零件圖的分析 1 1.1零件的結構分析 1 1.2零件的工藝分析 1 1.3零件的生產(chǎn)類型 1 二.選擇毛坯并確定毛坯尺寸、設計毛坯圖 1 2.1選擇毛坯 1 2.2.確定機械加工余量、毛坯尺寸和公差 1 2.2.1.質量計算 1 2.2.2鍛件公差等級 1 2.2.3. 鍛件的材質系數(shù) 2 2.2.4. 鍛件的形狀復雜系數(shù)S 2 2.2.5. 零件表面粗糙度 2 2.3. 確定機械加工余量 2 2.4. 確定毛坯尺寸 2 2.5. 確定毛坯

2、尺寸公差 2 2.6. 設計毛坯圖 2 三. 選擇加工方法、制定工藝路線 3 3.1定位基準的選擇 3 3.2零件表面加工方法的選擇 3 3.3制定工藝路線 3 四. 工序設計 4 4.1選擇機床 4 4.2夾具選擇 4 4.3選擇刀具 4 4.4選擇量具 5 4.5確定工序尺寸 5 五. 確定切削用量及基本時間 6 5.1工序1切削用量及基本時間的確定 6 5.2工序2切削用量及基本時間的確定 7 5.3工序3切削用量及基本時間的確定 8 5.4工序4、5、6切削用量及基本時間的確定 8 5.5工序7、8切削用量及基本時間的確定 9 5.6工序9切削用量及

3、基本時間的確定 10 5.7工序10切削用量及基本時間的確定 11 授課：XXX 一、零件圖的分析 1、零件的結構分析 由零件圖可知，其材料為20 CrMnTi (1) 齒輪輪齒外表面對軸心線的圓跳動公差為0.025mm (2) 右端面對軸心線的圓跳動公差為0.01.mm (3) 滲碳淬火硬度58-63HRC，滲碳深度0.7-1.1mm (4) 齒輪精度等級8GK 2、零件的工藝性 該零件除主要工作表面加工精度均較低，不需要較高精度機床，通過車削的粗加工，精加工就可以達到加工要求，而主要工作表面雖然加工精度相對較高，也可以在正常生產(chǎn)條件下，采用磨削的方法加

4、工出來，由此可見該零件的工藝性較好。 3、零件的生產(chǎn)類型 N= Qn (1+α) (1+β) =12000*1(1+5%)(1+2%) =12852 屬于大批量生產(chǎn) 二、選擇毛坯、確定毛坯尺寸、設計毛坯圖 1、選擇毛坯 該零件在工作過程中有變載荷合沖擊性荷，因此選用鍛件，以使金屬纖維不被切斷，保證零件的工作可靠，零件的輪廓尺寸不大，且為大批量生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)效率和煅件精度，采用模鍛成形。 2.確定機械加工余量、毛坯尺寸和公差 （1）質量計算Mf V=π(35/2)2*60+π(42/2)2*50+π(45/2)2*25+π(42/2)2*59+π(45/2)2*26+

5、 π(73/2)2*14+(1/3) π(73.16/2)2+102.2-(1/3) (50.9/2)2*71.1 =π*141148 =443204mm3 =4.43*104m3 ρ=7.8*103kg/m3 m=V*ρ=4.43*10-4*7.8*103=0.36kg 估計毛坯質量為0.6kg （2）鍛件公差等級 由該零件的功用與技術要求，可以確定該零件的公差等級為普通級 （3）鍛件的材質系數(shù) 由于該錐齒輪材料為20 CrMnTi，碳的質量分數(shù)小于0.65%，故該鍛件的材質系數(shù)屬M1級 授課：XXX （4）鍛件的形狀復雜系數(shù)S 該鍛件為圓柱

6、形，假設最大直徑為85mm，長200mm Mn=(π/4)d2hρ =0.911 =0.6/0.911=0.66 介于0.63和1之間，故該零件的復雜系數(shù)為S，屬S1級。 （5）零件表面粗糙度 由零件圖可知，軸端面和齒輪要加工表面Ra為3.2μm，軸肩為0.8μm 3.確定機械加工余量 根據(jù)鍛件質量，零件表面粗糙度、形狀復雜系數(shù)，查表5-9可得鍛件各外徑的單邊余量為1.5-2.0，各軸向尺寸的單邊余量為1.5-2.0 4.確定毛坯尺寸 由零件圖可知，軸肩表面粗糙度Ra<1.6μm，因此余量要適當增加，取外徑的單邊余量為5。 綜上確定毛坯尺寸 零件尺寸

7、 單面加工余量 鍛件尺寸 φ45 5 φ55 φ73.16 5 φ83.16 220 5 225 45 5 50 5.確定毛坯尺寸公差 毛坯尺寸公差根據(jù)鍛件質量、材質系數(shù)、形狀復雜系數(shù)從表5-6、5-7中查得 鍛件尺寸 偏差 225 45 φ45 φ78.16 授課：XXX 6.設計毛坯圖 （1）確定外圓半徑 據(jù)表5-12計算可知本鍛件的各部分t/H>1,故按表中第二行數(shù)值R=3 （2）確定分模位置 本零件為對稱結構，中間對稱位置為最大平面，故選中間對稱平面

8、為分模位置。 （3）確定毛坯的熱處理方式 毛坯經(jīng)鍛造后，應安排正火，以消除材料的殘余應力，并使不均勻的金相組織通過重新結晶而得到細化均勻的組織，從而改善加工性。 三、選擇加工方法、制定工藝路線 1、定位基準的選擇 粗基準：左右兩端面為粗基準 精基準：選軸的中心線為定位基準，在加工時選為加緊定位基準，對鍵槽進行加工。 2、零件表面加工方法的選擇 本零件的加工面有外圓、端面、槽及齒面，其加工方法選擇如下： （1）需進行粗車、半精車（表5-14） （2）φ42 需進行粗車、半精車、精車（表5-14） （3） 需進行粗車、半精車、精車、磨削（5-14） （4）端面

9、本零件的端面為回轉體，尺寸精度要求不高，表面粗糙度為3.2μm，粗車和半精車（表5-16） （5）齒面 m=3.5 α=200 Z=19 精度等級為8GK（表5-18表5-19） （6）槽 槽寬深的表面粗糙度為Ra3.2μm，需粗銑、半精銑（表5-16） 3、制定工藝路線 方案一： 工序1 夾φ55m*220一端，粗車右端面見平即可，車外圓φ76.16，長48mm,鉆中心孔A5/10.6 工序2 粗車φ76.16mm外圓，按外圓找正，粗車左端面，保證總長265mm，粗車外圓到φ48mm，與φ76.16按刀，鉆中心孔。 工序3 粗車φ35 φ42 工序

10、4 半精車φ35 φ42 φ35 工序5 半精車φ73.16的錐面 工序6 φ73.16的錐面，保證20004 工序7 φ45車72009保證尺寸31.411mm，車圓角R5，φ53，保證 工序8 精車φ42兩處至圖樣要求，端面倒角C2 工序9 銑鍵槽 授課：XXX 工序10 滾齒 工序11 齒部滲碳淬火按圖樣要求滲碳深度0.7-1.1mm 工序12 磨φ45外圓 工序13 檢查 方案二： 工序1 夾φ55m*220一端，粗車右端面見平即可，車外圓φ76.16，長45.411mm,鉆中心孔A5/10.6 工序2 粗車φ7

11、6.16mm外圓，按外圓找正，粗車左端面，保證總長219.589mm，粗車外圓到φ48mm，與φ76.16按刀，鉆中心孔。 工序3 粗車φ35 φ42 工序4 半精車φ35 φ42 φ35 工序5 半精車φ73.16的錐面 工序6 φ73.16的錐面，保證20004 工序7 φ45車72009保證尺寸31.411mm，車圓角R5，φ53，保證 工序8 精車φ42兩處至圖樣要求，端面倒角C2 工序9 銑鍵槽 工序10 滾齒 工序11 齒部滲碳淬火按圖樣要求滲碳深度0.7-1.1mm 工序12 磨φ45外圓 工序13 檢查 通過比較

12、兩種方案，方案1和方案2主要區(qū)別是先確定錐齒輪部分的長度還是先確定總長。因為先確定錐齒輪部分的長度會因為基準的不統(tǒng)一帶來后面的確定長度方向的加工誤差，綜合比較分析，考慮選擇方案1為最終工藝過程 四、工序設計 1、根據(jù)不同的工序選擇機床 （1）工序1-8 是粗車、半精車和精車，各工序的工步不多，成批生產(chǎn)不要求很高的生產(chǎn)率，故選用臥式車床就能滿足，本零件外輪廓尺寸不大，可選用CA6140 （2）工序9 用三角刃銑刀粗銑、半精銑槽，應選臥式銑床，考慮到零件屬成批生產(chǎn)，故選x62型 （3）工序10 本工序需滾齒，從加工要求及尺寸大小選Y3150 （4）工序12 對各外圓進行磨削，可選

13、用M1432A 2、夾具選擇 本零件除粗銑及半精銑槽需專用夾具外，其他各工序使用通用夾具即可。 3、選擇刀具 根據(jù)不同工序選擇刀具 授課：XXX （1）在車床上的加工工序一般都選用硬質合金車刀和鏜刀、加工鋼質的加工工序應選用可轉位的車刀 （2）銑刀按表5-104選直柄鍵槽銑刀，零件要求銑切深度為5mm，按表5-98，銑刀直徑應小于80，因此所選銑刀半精銑刀直徑d=80mm，寬d=10 l=13 粗銑由于留有雙面余量（表5-41）槽寬加工到8mm，故選刀寬d=8 l=10 的銑刀 （3）滾齒根據(jù)表5-18，采用A級單頭滾刀，能達到8級精度，滾刀的選擇按表

14、5-107選Y3150型 4、選擇量具 本零件屬成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具，根據(jù)零件表面的精度要求，尺寸和形狀特點，參考有關資料選擇如下： ①、 工序 加工表面 尺寸公差 量具 Ⅰ φ76.16 0.30 讀數(shù)值0.02，測量范圍0-150，游標卡尺 φ48 0.25 Ⅱ φ44.5 0.25 讀數(shù)值0.02，測量范圍0-150，游標卡尺 φ46.5 0.25 Ⅲ φ74.16 0.074 讀數(shù)值0.01，測量范圍100-125，外徑千分尺 φ46.5 0.062 φ43 0.062 φ35 0.024 ②、選擇加工槽所

15、用量具，經(jīng)粗銑、半精銑、據(jù)尺寸公差等級可選用讀數(shù)值為0.02mm，測量范圍0-150mm的游標卡尺。 ③、選擇滾齒工序所用量具，據(jù)表5-111，選用分度值為0.01、測量范圍為25-50mm的公法線千分尺。 授課：XXX 5、確定工序尺寸 （1）確定各面的工序尺寸 加工表面 工序雙邊余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 粗 半精 精 磨削 粗 半精 精 磨削 粗 半精 精 磨削 φ73.16 3 2 1.0 — 76.16 74.16 73.16 — 6.3 3.2 1.6 — φ45 2.5 1.5 1.0 0.

16、5 48 46.5 45.5 45 6.3 3.2 1.6 0.8 φ42 2.5 1.5 0.1 — 44.5 43 42 — 6.3 3.2 1.6 — φ35 2.5 1.5 — — 36.5 35 — — 6.3 3.2 1.6 — 76.16 48 44.5 36.5 76.16 48 44.5 36.5 上偏差 下偏差 粗 0 0 0 0 -0.3 -0.25 -0.25 -0.25 半精 0 0 0 +0.050 -

17、0.074 -0.062 -0.062 +0.034 精 0 0 -0.046 -0.025 磨削 +0.013 +0.002 授課：XXX 五、確定切削用量及基本時間 切削用量包括背吃刀量ap、進給量f和切削速度V o確定順序是先確定ap、f再確定V o 1、工序Ⅰ切削用量及基本時間的確定： （1）車φ83.16mm端面及φ83.16mm到φ76.16mm 工件材料：20 CrMnTi 模鍛 加工要求：粗車外輪廓 機床：CA6140 ①確定背吃刀量ap 粗車

18、雙邊余量為3，ap=3/2=105mm ②確定進給量f 根據(jù)表5-114 按CA6140車床的進給量（表5-57）選擇f=0.86mm/r ③確定切削速度V 根據(jù)表5-120 ap≤3mm f≤0.95mm/r 時切削速度為V=97m/min 切削速度的修正系數(shù)Ksv=0.8 Ktv=0.65 Rktv=0.81 Ktv=1.15 Kmv=Kkv=1.0(表2-9) 故 V=97*0.8*0.65*0.81*1.15=47m/min N=1000v/πd=(1000*47)/(π*83.16)=180r/min 按C

19、A 6140車床的轉速（表5-56）選擇n=160r/min 則實際切削速度V=42m/min ④校驗機床功率 由表5-125 HBS=58-63HRC ap≤2mm f≤0.96mm/r V=97m/min 時Pt=1.7Kw 根據(jù)功率的修正系數(shù)（表2-9）Pc=0.72Kw 根據(jù)表5-59，當n=180r/min時，機床主軸允許功率Pz=5.7Kw Pt＜Pz 故選切削用量可在CA6140車床上進行。 （2）基本時間： 粗車端面的基本時間，根據(jù)表2-21，車端面的基本時間為 = L=d/2+ l1+ l2 +l3 式中d=83.16 l1 =2mm

20、 l2 =4mm l3 =0 f=0.86mm/min n=160mm /min i=1 ==20.5s 粗車φ76.16mm的基本時間，根據(jù)表2-21，車外圓的基本時間為 = 式中l(wèi)=50mm =90°l1 =2mm l2 =0 l3 =0 f=0.86mm/min n=2.7r /s i=1 ==22.4s 授課：XXX 2、工序Ⅱ切削用量及基本時間的確定： （1）確定粗車φ55mm到φ48mm的切削用量 ①確定背吃刀量ap ap為單邊余量 ap=1.25mm ②確定進給量f 根據(jù)表5-114 ap≤3mm，工件直徑為40

21、-60m pm時，f=0.4-0.7mm/r,按CA6140車床的進給量（表5-57）選擇f=0.54mm/r ③確定切削速度Vo 根據(jù)5-120可確定切削速度V=109m/min 根據(jù)切削速度的修正系數(shù):V=109*0.8*0.65*0.81*1.15=52.8m/min n=（1000v）/πd=350.3r/min 按CA6140車床的轉速（表5-56）選擇n=320r/min則實際切削速度V=48.2m/min ④校驗機床功率 由表5-125 HBS=58-63HRC ap≤2mm f≤0.6mm/r V=1.2m/min 查表2-9的實際切削時的功率0.74

22、KW 根據(jù)表5-59，當n=320r /min時，機床主軸允許功率Pz=5.9Kw Pt＜Pz 故選切削用量可在CA6140車床上進行。 （2）基本時間： 粗車φ48mm的基本時間，根據(jù)表2-21，車外圓的基本時間為 = 式中l(wèi)=217 =90°l1 =2mm l2 =0 l3 =0 f=0.54mm/min n=320r/min i=1 ==76.52s 3.工序III切削用量及基本時間的確定： 本工序仍為粗車。一直條件與工序1 、2相同采用工序1確定切削用量的方法確定本工序的切削用量及基本時間 工步 Ap/m f/mm/r V/m/min n/r/

23、min Ti/s 粗車φ35mm 1.25 0.45 39 5.3 26 粗車φ42mm 1.25 0.54 35 5.3 39 4、工序IV V VI切削用量及基本時間的確定： （1）確定半精車φ35mm的切削用量 ①確定背吃刀量ap ap為單邊余量 ap=0.75mm ②確定進給量f 根據(jù)表5-116 ap≤3mm，工件直徑為40-60mm時，f=0.4-0.7mm/r,按CA6140車床的進給量（表5-57）選擇f=0.3mm/r 由于是半精加工，切削力小不需要校核機床進給機構強度 ③確定切削速度V 根據(jù)5-120可確定切削速度V=12

24、3m/min 根據(jù)切削速度的修正系數(shù):V=1230.81*1.15=114.6m/min n=（1000v）/ 授課：XXX πd=1000r/min 按CA6140車床的轉速（表5-56）選擇n=900r/min則實際切削速度V=103.1m/min 半精加工機床功率也不需要校核 ④半精加工φ42mm φ45mm的 切削用量與加工φ35mm相同，列表如下： 工步 Ap/m f/mm/r V/m/min n/r/min 半精車φ35mm 0.75 0.3 112 11.8 半精車φ45mm 0.75 0.3 116 11.8

25、 （2）確定基本時間： 確定半精車φ35mm的基本時間，根據(jù)表2-21，車外圓的基本時間為 ==13.8s 確定半精車φ42mm的基本時間，根據(jù)表2-21，車外圓的基本時間為 ==31.6s 確定半精車φ45mm的基本時間，根據(jù)表2-21，車外圓的基本時間為 ==14.7s 5、工序VII VIII切削用量及基本時間的確定： （1）確定精車φ45mm的切削用量 ①確定背吃刀量ap ap為單邊余量 ap=0.5mm ②確定進給量f 根據(jù)表5-116 ap≤3mm，按CA6140車床的進給量（表5-57）選擇f=0.12mm/r ③確定切削速度V

26、根據(jù)5-120可確定切削速度V=156m/min n=（1000v）/πd=1104r/min 按CA6140車床的轉速（表5-56）選擇n=900r/min則實際切削速度V=127.1m/min （2）基本時間： 精車φ45mm的基本時間，根據(jù)表2-21，車外圓的基本時間為 = ==28.9s 精車φ42mm時ap=0.5mm V=118.7m/min n=900r/min 授課：XXX ==28.9s 6、工序IX的切削用量及基本時間的確定： 1（1）粗銑槽切削用量 ①確定進給量Fz，根據(jù)表5-144，X62型臥式銑床的功率為7.5KW（表

27、5-74），工藝系統(tǒng)剛性為中等，查得每齒進給量Fz=0.06-0.1m/z，現(xiàn)取Fz=0.07mm/r. ②確定切削速度和工作臺每分鐘進給量Fzm,，根據(jù)表2-17中公式計算： 根據(jù)表2-17中公式計算： 查表代入得：V=27.86沒m/min n=(1000*27.86)/ π*125=70.9r/min 根據(jù)X62型臥式銑床主軸轉速表（表5-75），選擇n=60r/min，則實際切削速度v=0.39m/s。工作臺每分鐘進給量為：=0.07x20x60=84mm/min 根據(jù)X6型臥式銑床工作臺進給表（5-76），選擇=75mm/min (2)

28、基本時間：=i=2.88min 2、半精銑槽的切削用量及基本時間的確定： （1）切削用量 ①確定進給量f，本工序要保證的表面粗糙度為Ra=3.2μm根據(jù)表5-144，每轉進給量Fr=0.5-1.2mm/r,現(xiàn)在取f=0.6mm/r。 ②確定切削速度 按表2-17中公式計算 v=0.97m/s n=2.47r/s=148r/min 查表5-75，選擇n=150r/min，則實際切削速度v=0.98m/s,工作臺的進給量Fmz=90mm/min (2) 基本時間：Tj={(50+4)/95}*4=2.8min 7、工序X的切削用量及基本時間的確定： （1）切削用量

29、 根據(jù)表5-158，F(xiàn)a=0.8-1.0mm/r,按表5-81取Fa=0.83mm/r 按表2-19的計算公式確定滾刀的切削速度v=26.4m/min n=1000v/πd=155r/min 據(jù)Y3150型滾齒機主軸轉速（表5-80） 選n=135r/min則實際切削速度為v=0.45m/s 據(jù)表2-20中公式 Pc=0.21kw 查表5-79，得Pz=3kw Pc＜Pz故合理 （2) 基本時間： 據(jù)表2-26 授課：XXX ==1191s 總結 經(jīng)過兩星期的查資料、整理資料、寫作論文，今天終于可以順利的完成論文的最后的謝辭

30、了，想了很久，要寫下這一段謝辭，表示可以進行畢業(yè)答辯了，自己想想求學期間的點點滴滴歷歷在目，時光匆匆飛逝，三年的努力與付出，隨著論文的完成，終于讓學生在大學的生活，得以劃下完美的句點。 論文得以完成，要感謝的人實在太多了，首先感謝老師，因為論文是在老師的悉心指導下完成的。老師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己，寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。本論文從選題到完成，每一步都是在老師的指導下完成的，傾注了焦老師大量的心血。 老師指導我的論文的寫作的方向和構架，并對本論文初稿進行逐字批閱，指出其中誤謬之處，使我有了思考的方

31、向，他的循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，他的嚴謹細致、一絲不茍的作風，將一直是我工作、學習中的榜樣。老師要指導很多同學的論文，加上本來就有教學任務，工作量之大可想而知。但在一次次的回稿中，精確到每一個字的批改，給了我深刻的印象，使我在論文之外明白了做學問所應有的態(tài)度。 在此，謹向老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！謝謝老師在我撰寫論文的過程中給與我極大地幫助。 同時，論文的完成離不開其他各位老師、同學和朋友的關心和幫助。在整個的寫作中，各位老師和朋友積極地幫助我查資料和提供有利于論文寫作的建議和意見，在他們的幫助下，論文得以不斷地完善，最終幫助我完整的寫完了整個論文。 另外，

32、要感謝在大學期間所有傳授我知識的老師，是你們的悉心教導使我有了良好的專業(yè)課知識，這也是論文得以完成的基礎。 通過此次的論文，我學到了很多知識，跨越了傳統(tǒng)方式下的教與學的體制束縛，在論文的寫作過程中，通過查資料和搜集有關的文獻，培養(yǎng)了自學能力和動手能力。并且有原先的被動的接受知識轉換為主動地尋求知識，這可以說是學習方法上的一個很大的突破。在以往的傳統(tǒng)的學習模式下，我們可能會記住很多的書本知識，但是通過畢業(yè)論文，我們學會了如果將學到的知識轉化為自己的東西，學會了怎么更好的處理知識和實踐相結合的問題。 在論文的寫作過程中也學到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài)，首先做學問要一絲不茍，對于發(fā)展過程中出

33、現(xiàn)的任何問題和偏差都不要輕視，要通過正確的途徑去解決，在做事情的過程中要有耐心和毅力，不要一遇到困難就打退堂鼓，只要堅持下去就可以找到思路去解決問題的。而且要學會與人合作，這樣做起事情來就可以事倍功半。 總之，此次論文的寫作過程，我收獲了很多，即為大學兩年劃上了一個完美的句號，也為將來的人生之路做好了一個很好的鋪墊。 授課：XXX 再次感謝所有幫助過我并給我鼓勵的老師、同學和朋友，謝謝你們！ 參考文獻 （1）《車工工藝學》，中國勞動社會保障出版社，2005.6 （2）《機械制造基礎》，楊仲岡主編，北京：中國輕工業(yè)出版社，1999.10 （3）《機械制造

34、工藝學》，陳明主編，北京：機械工業(yè)出版社，2005.8 （4）《現(xiàn)代制造工藝基礎》，閻光明、侯忠濱、張云鵬編，西安：西北工業(yè)大學出版社，2007.8 （5）《機械設計》，紀名剛主編，西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室編著，北京高等教育出版社，2006.5 （6）《數(shù)控加工工藝及設備》，田萍主編，北京電子工業(yè)出版社，2005.3 （7）《機械設計基礎》，萬蘇文主編，重慶：重慶大學出版社，2005.8 （8）《數(shù)控加工工藝》，賀曙新，張思弟，文少波編，北京：化學工業(yè)出版社，2005.6 （9）《數(shù)控車削加工技術》，姜慧芳主編，北京理工大學出版社，2007.8 （10）《機械制造技術基礎》，覃玲、馮建雨主編，北京：化學工業(yè)出版社，2005.11 授課：XXX （注：可編輯下載，若有不當之處，請指正，謝謝!） 授課：XXX