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湖南農業(yè)大學工學院（東方科技學院）
課程設計說明書
課程名稱： 斜齒輪軸的工藝設計
題目名稱：
班 級：20 級 專業(yè) 班
姓 名：
學 號：
指導教師：
評定成績：
教師評語：
指導老師簽名：
20 年 月 日
摘要
計算生產綱領，確定生產類型；分析產品裝配圖，對零件圖樣進行審查；確定毛坯的種類、形狀、尺寸及精度；擬定工藝路線（劃分工藝過程的級成、選擇定位基準、選擇零件表面的加工方法、安排加工順序、選擇機床設備等）；進行工序設計（確定各工序余量、切削用量、工序尺寸及公差，選擇工藝裝備，計算時間定額等）；確定工序的技術要求及檢驗方法，填寫工藝文件。
根據生產、技術條件和對產品的使用要求，從工藝的角度出發(fā)，對零件圖樣進行如下 內容的審查：零件圖樣的視圖、尺寸、公差和技術要求的完整性與正確性；加工要求的合理 性；零件結構的工藝性等。
關鍵詞：工序，工藝，工序余量，公差
Abstract
Calculations of the production program, determine the type of production; analysis of product assembly drawing, the drawings are reviewed; rough determine the type, shape, size and precision; the proposed process route ( dividing the process into the locating datum, choose, select parts of the surface processing methods, processing order of arrangement, selection of machine tools and other equipment ); working procedure design ( the process of determining residual, cutting dosage, process dimension and tolerance, selection of process equipment, computing time quota ); determine process technical requirement and test method of process documents, fill in.
According to the production, technical conditions and the use of the product requirements, from the technology point of view, the part drawings for the following review: drawings view, size, tolerance and technology request of completeness and correctness; processing requirements of the reasonable parts as well as the technology of structure.
Keyword: Process, process, procedure allowance, tolerance
2
目錄
第1章 前言 ………1
第2章 零件的工藝分析………………………………………………………………………………………2
2.1 零件的工藝分析……………………………………………………………………………………2
2.2 確定毛坯的制造形式………………………………………………………………………………2
第3章 擬定斜齒輪軸的工藝路線 …………………………………………………………………………4
3.1 定位基準的選擇……………………………………………………………………………………4
3.1.1 粗基準的選擇 ………………………………………………………………………………4
3.1.2精基準的選擇 ………………………………………………………………………………4
3.2 加工路線的擬定……………………………………………………………………………………4
第4章 機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ……………………………………………………6
第5章 確定切削用量及基本工……………………………………………………………………7
5.1 工序03粗車、半精車、精車Φ30、Φ24、Φ16、Φ20外圓面及端面 ………………………7
5.2 工序04粗車、半精車、精車Φ24、Φ16、Φ20、Φ16、Φ20、Φ16外圓面及端面 ………8
5.3 工序05鉆、鉸Φ10H9……………………………………………………………………………9
5.4 工序06銑寬4的槽 ……………………………………………………………………………10
5.5 工序07粗銑、半精銑、精銑R20圓弧 ……………………………………………………11
5.6 工序08鉆Φ4孔、Φ2孔………………………………………………………………………11
5.7 工序09滾齒 ………………………………………………………………………………………13
結 論 ………………………………………………………………………………………………………14
致 謝 ………………………………………………………………………………………………………15
參考文獻 ………………………………………………………………………………………………………16
第1章 前言
齒輪軸指支承轉動零件并與之一起回轉以傳遞運動、扭矩或彎矩的機械零件。一般為金屬圓桿狀，各段可以有不同的直徑。機器中作回轉運動的零件就裝在軸上。
在設計中，齒輪軸的運用一般無外乎一下幾種情況：
1、齒輪軸一般是小齒輪（齒數少的齒輪）2、齒輪軸一般是在高速級（也就是低扭矩級）3、齒輪軸一般很少作為變速的滑移齒輪，一般都是固定運行的齒輪，一是因為處在高速級，其高速度是不適進行滑移變速的。 4、齒輪軸是軸和齒輪合成一個整體的，但是，在設計時，還是要盡量縮短軸的長度，太長了一是不利于上滾齒機加工，二是軸的支撐太長導致軸要加粗而增加機械強度（如剛性、撓度、抗彎等）
第2章 零件工藝的分析
2.1 零件的工藝分析
零件共有七組加工表面，現分述如下：
1． Φ30、Φ24、Φ16、Φ20外圓面及端面
2． 4Φ24、Φ16、Φ20、Φ16、Φ20、Φ16外圓面及端面
3． Φ10H9
4． 寬4的鍵槽
5．R20圓弧
6．Φ4孔、Φ2孔
7.斜齒
2.2 確定毛坯的制造形式
鍛造毛坯圖的設計步驟：閱讀零件圖樣，了解零件材料、結構特點、使用要求；審核零件結構的模鍛工藝性，協調基準，工藝凸臺等冷、熱加工工藝要求；選擇鍛造方法和分模位置；繪制圖形，加放余量、確定起模角、圓角、孔腔形狀；校核壁厚。
鍛件技術條件：
1、鍛件熱處理及硬度要求，測定硬度的位置。
2、需要取樣檢查試件的金相組織和機械性能時，應注明取樣位置。
3、未注明的起模角、圓角半徑、尺寸公差。
4、鍛件表面質量要求，清理氧化皮方法，表面允許缺陷深度等。
5、鍛件外形允許的偏差，分模面上，上、下模允許的錯差，允許的殘留飛邊寬度，鍛件允許的彎曲和翹曲量，允許的壁厚差等。
6、鍛件質量。
7、鍛件內在質量要求。
8、鍛件檢驗等級及驗收的技術條件。
9、打印零件號和熔批號的位置等。
第3章 擬定導軌滑座加工的工藝路線
3.1 定位基準的選擇
定位基準分為粗基準、精基準和輔助基準。
3.1.1 粗基準的選擇
粗基準選擇應當滿足以下要求：
1）如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面 之間的位置要求，應以不加工表面作為粗基準。如果在工件上有很多不需加工的表面，則應以其中與加工面位置精度要求較高的表面作粗基準。
2）如果必須首先保證工件某重要表面的加工余量均勻，應選擇該表面作精基準。
3）如需保證各加工表面都有足夠的加工余量，應選加工余量較小的表面作粗基準。
4）選作粗基準的表面應平整，沒有澆口、冒口、飛邊等缺陷，以便定位可靠。
5）粗基準一般只能使用一次，特別是主要定位基準，以免產生較大的位置誤差。
由上及對斜齒輪軸的分析可知，選用Φ20外圓面作為定位粗基準。
3.1.2精基準的選擇
精基準選擇應當滿足以下要求：
1） 用設計基準作為定位基準，實現“基準重合”，以免產生基準不重合誤差。
2） 當工件以某一組精基準定位可以較方便地加工很多表面時，應盡可能采用此組精基準定位，實現“基準統一”，以免生產基準轉換誤差。
3） 當精加工或光整加工工序要求加工余量盡量小而均勻時，應選擇加工表面本身作為精基準，即遵循“自為基準”原則。該加工表面與其他表面間的位置精度要求由先行工序保證。
4） 為獲得均勻的加工余量或較高 的位置精度，可遵循“互為基準”、反復加工的原則。
5） 有多種方案可供選擇時應選擇定位準確、穩(wěn)定、夾緊可靠，可使夾具結構簡單的表面作為精基準。
由上及零件圖知，選用Φ20r6外圓面作為定位精基準。
3.2 加工路線的擬定
工序號
工序名稱
工 序 內 容
工藝裝備
01
備料
棒料
02
熱處理
調質處理
03
車
粗車、半精車、精車Φ30、Φ24、Φ16、Φ20外圓面及端面
CA6140
04
車
粗車、半精車、精車Φ24、Φ16、Φ20、Φ16、Φ20、Φ16外圓面及端面
CA6140
05
鉆
鉆、鉸Φ10H9
CA6140
06
銑
銑寬4的槽
X62
07
銑
粗銑、半精銑、精銑R20圓弧
X51
08
鉆
鉆Φ4孔、Φ2孔
Z525
09
滾齒
滾齒
Y3180H
10
去毛刺
去毛刺
11
檢驗
檢驗至圖紙要求
12
入庫
入庫
第4章 機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定
根據上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯的尺寸如下：
零件材料屬于45，毛坯為棒料，根據《機械制造工藝設計簡明手冊》（以下簡稱《工藝手冊》）查表2.2-25及表2.2-24，知工件機械加工余量Z=1.0mm
1. Φ30、Φ24、Φ16、Φ20外圓面及端面，表面粗糙度分別為Ra6.3 um、Ra1.6 um，根據《工藝手冊》，表2.2-36知，加工余量Z=1.0mm，需要經過粗車——半精車——精車方可滿足精度要求。
粗 車 單邊余量Z=0.7mm
半精車 單邊余量Z=0.2mm
精 車 單邊余量Z=0.1mm
2. 2.Φ24、Φ16、Φ20、Φ16、Φ20、Φ16外圓面及端面，表面粗糙度分別為Ra6.3 um、Ra1.6 um，根據《工藝手冊》，表2.2-36知，加工余量Z=1.0mm，需要經過粗車——半精車——精車方可滿足精度要求。
粗 車 單邊余量Z=0.7mm
半精車 單邊余量Z=0.2mm
精 車 單邊余量Z=0.1mm
3.Φ10H9，粗糙度Ra3.2 um，根據《工藝手冊》，表2.3-9知，孔的直徑較小，故采用實心棒料，需經鉆——鉸二步加工，即可滿足其要求。
鉆 單邊余量2Z=9.8mm
鉸 單邊余量2Z=0.2mm
4.寬4的鍵槽，粗糙度Ra12.5 um，根據《工藝手冊》，表2.2-36知，采用實心棒料。
5．R20圓弧，粗糙度Ra1.6 um，根據《工藝手冊》，表2.2-36知，采用實心棒料。
6．Φ4孔、Φ2孔，表2.3-9知，孔的直徑較小，故采用實心棒料，需經鉆——鉸二步加工，即可滿足其要求。
7.斜齒，根據《工藝手冊》，表2.2-36知，采用實心棒料。
第5章 確定切削用量及基本工時
5.1 工序03粗車、半精車、精車Φ30、Φ24、Φ16、Φ20外圓面及端面
（1）加工條件：
工件材料：45
加工要求：粗車、半精車、精車Φ30、Φ24、Φ16、Φ20外圓面及端面
機床：臥式車床CA6140
刀具：采用車刀
量具：游標卡尺
（2）計算車削用量
1) 切削深度 單邊余量為Z=1mm
2) 進給量 根據《機械加工工藝手冊》取f=0.8mm/r
3) 計算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數見《切削手冊》表1.28,即
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以 1.440.81.040.810.97=89m/min
4) 確定機床主軸轉速
ns== 753r/min
與753r/min相近的機床轉速為750r/min?，F選取=750r/min。
所以實際切削速度==
5) 切削工時，
t=i ;其中l(wèi)=27mm; =1mm; =0mm;
t=i==0.140(min)
輔助時間為：
tf=0.15tm=0.15×0.140=0.021min
其他時間計算：
tb+tx=6%×(0.140+0.021)=0.010min
故工序03加工工時：
tdj=tm+tf+tb+tx =0.140+0.021+0.010=0.171min
5.2 工序06粗車、半精車、精車Φ30、Φ24、Φ16、Φ20外圓面及端面
（1）加工條件：
工件材料：45
加工要求：粗車、半精車、精車Φ30、Φ24、Φ16、Φ20外圓面及端面
機床：臥式車床CA6140
刀具：采用車刀
量具：游標卡尺
（2）計算車削用量
1) 切削深度 單邊余量為Z=1mm
2) 進給量 根據《機械加工工藝手冊》取f=0.8mm/r
3) 計算切削速度
其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數見《切削手冊》表1.28,即
=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。
所以 1.440.81.040.810.97=89m/min
4) 確定機床主軸轉速
ns== 753r/min
與753r/min相近的機床轉速為750r/min?，F選取=750r/min。
所以實際切削速度==
5) 切削工時，
t=i ;其中l(wèi)=27mm; =1mm; =0mm;
t=i==0.140(min)
輔助時間為：
tf=0.15tm=0.15×0.140=0.021min
其他時間計算：
tb+tx=6%×(0.140+0.021)=0.010min
故工序04加工工時：
tdj=tm+tf+tb+tx =0.140+0.021+0.010=0.171min
5.3 工序05鉆、鉸Φ10H9
（1）加工條件：
工件材料：HT200
加工要求：鉆、鉸3-Φ8孔
機床：搖臂鉆床Z3025
刀具：采用麻花鉆
量具：游標卡尺
（2）計算鉆削用量
工步一：鉆孔至Φ9.8
確定進給量：根據參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ9.8孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數0.75，則
根據CA6140機床說明書，現取
切削速度：根據參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以
根據機床說明書，取，故實際切削速度為
切削工時：，，，則機動工時為
輔助時間為：
tf=0.15tm=0.15×0.238=0.036min
其他時間計算：
tb+tx=6%×(0.238+0.036)=0.016min
故工步一加工工時：
tdj=tm+tf+tb+tx =0.238+0.036+0.016=0.290min
工步二：鉸Φ9.8孔至Φ10
根據參考文獻Ⅳ表2-25，，，得
查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。
切削工時：，，，則機動工時為
輔助時間為：
tf=0.15tm=0.15×0.437=0.066min
其他時間計算：
tb+tx=6%×(0.437+0.066)=0.030min
故工步二的加工工時：
tdj=tm+tf+tb+tx =0.437+0.066+0.030=0.533min
5.4工序6：銑寬4的槽
（1）加工條件：
工件材料：45
加工要求：銑寬4的槽
機床：臥式銑床X62
刀具：三面刃銑刀
量具：游標卡尺
（2）計算銑削用量
1） 決定每次進給量及切削速度
根據X62型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統剛度。
根據表查出 ，則
按機床標準選?。?00
當＝600r/min時
按機床標準選取
2） 計算工時
切削工時：，，，則機動工時為
輔助時間為：
tf=0.15tm=0.15×0.236=0.035min
其他時間計算：
tb+tx=6%×(0.236+0.035)=0.016min
故工序07加工工時：
tdj=tm+tf+tb+tx =0.236+0.035+0.016=0.287min
5.5工序7粗銑、半精銑、精銑R20圓弧
（1）加工條件：
工件材料：45
加工要求：粗銑、半精銑、精銑R20圓弧
機床：立式銑床X51
刀具：立銑刀
量具：游標卡尺
（2）計算銑削用量
3） 決定每次進給量及切削速度
根據X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統剛度。
根據表查出 ，則
按機床標準選?。?300
當＝1300r/min時
按機床標準選取
4） 計算工時
切削工時：，，，則機動工時為
輔助時間為：
tf=0.15tm=0.15×0.192=0.029min
其他時間計算：
tb+tx=6%×(0.192+0.029)=0.013min
故工序07加工工時：
tdj=tm+tf+tb+tx =0.192+0.029+0.013=0.234min
5.6 工序08鉆Φ4孔、Φ2孔
（1）加工條件：
工件材料：45
加工要求：鉆Φ4孔、Φ2孔
機床：立式鉆床Z525
刀具：采用麻花鉆
量具：游標卡尺
（2）計算鉆削用量
工步一：鉆Φ2孔
確定進給量：根據參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ2孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數0.75，則
根據Z525機床說明書，現取
切削速度：根據參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以
根據機床說明書，取，故實際切削速度為
切削工時：，，，則機動工時為
輔助時間為：
tf=0.15tm=0.15×0.052=0.008min
其他時間計算：
tb+tx=6%×(0.052+0.008)=0.004min
故工步一加工工時：
tdj=tm+tf+tb+tx =0.052+0.008+0.004=0.064min
工步二：鉆Φ4孔
確定進給量：根據參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ4孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數0.75，則
根據Z525機床說明書，現取
切削速度：根據參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以
根據機床說明書，取，故實際切削速度為
切削工時：，，，則機動工時為
輔助時間為：
tf=0.15tm=0.15×0.120=0.018min
其他時間計算：
tb+tx=6%×(0.120+0.018)=0.008min
故工步二加工工時：
tdj=tm+tf+tb+tx =0.120+0.018+0.008=0.146min
5.7 工序09滾齒
（1）加工條件：
工件材料：45
加工要求：滾齒
機床：滾齒機Y3180H
刀具：采用滾刀
量具：游標卡尺
（2）計算滾削用量
已知毛坯最大加工余量為Zmax=3.37mm，粗糙度為Ra1.6
根據表4.2-49，Y3180H，加工齒輪模數m=1.25,齒形角a=20°、齒數21、法向齒厚21、變位系數0、齒距極限偏差0.014、螺旋角15°、齒形公差0.008、齒圈徑向跳動0.023，主軸轉速n=63~318r/min,取n=100r/min;f=0.1~1.13mm/r,取f=0.25mm/r
L===12.26mm
T===39.940min
輔助時間為：
tf=0.15tm=0.15×39.94 min=5.991min
其他時間計算：
tb+tx=6%×(39.940+5.991)min=2.756min
故單件時間：
tdj=tm+tf+tb+tx =(39.940+5.991+2.756)min=48.687min
結論
為期兩周的機械制造工藝學設計即將結束了，兩周是時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這兩周的設計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結合進行實實在在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設計手冊和資料，為我們的設計打下了好的基礎。
設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論和實踐的結合。因此同學們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了好多，也非常珍惜學院給我們的這次設計的機會，它將是我們設計完成的更出色的關鍵一步。
最后，衷心的感謝老師的精心指導和悉心幫助，使我順利的完成此次設計。謝謝！?。?！
致謝
這次課程設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數據存在大量的重復和重疊，由于經驗不足，在選取數據上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設計。
這次課程設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術上的一些難題，他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹的治學精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，他都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
參考文獻
1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年
2.機械制造工藝設計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年
3.機床夾具設計，哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編，上?？茖W技術出版社出版，1983年
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5.金屬機械加工工藝人員手冊，上?？茖W技術出版社，1981年10月
6.機械制造工藝學，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年
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