机械制造工艺设计说明书

1湘潭医卫职业技术学院课程设计班级：姓名：指导教师：刘中华年月日2课程设计项目说明书设计题目：******批量生产机械加工工艺设计专业：***********班级：*******学号：*******设计者：******指导教师：刘中华完成时间：******湘潭医卫职业技术学院医电学院3目录前言一、零件的分析..........................................................................................................................51、零件的作用...................................................................................................................52、零件的工艺分析...........................................................................................................5二、工艺分析..............................................................................................................................61、确定生产类型...............................................................................................................62、选择毛坯制造形式.......................................................................................................63、选择定位基准...............................................................................................................64、零件表面加工方法选择...............................................................................................75、制造工艺路线...............................................................................................................86、确定机械加工余量与毛坯尺寸...................................................................................87、加工设备与工艺装备的选择.......................................................................................108、确定切削用量及基本工时...........................................................................................11总结参考文献致谢4前言本次课程设计是进给箱齿轮轴的设计，这是机械制造工程这门课程的一个阶段总结，是对课堂中学习的基本理论和在生产实习中学到的实践知识的一个实际应用过程。我们在完成课程设计的同时,也培养了我们正确使用技术资料、国家标准、有关手册、图册等工具书，进行设计计算、数据处理、编写技术文件等方面的工作能力，也为我们以后的工作打下了坚实的基础。由于知识和经验所限，设计会有许多不足之处，所以恳请老师给予指导。5设计题目：进给箱齿轮轴零件的机械加工工艺规程零件的分析1.零件的作用题目给定的零件是进给箱齿轮轴，其主要作用是支撑传动零部件，实现回转运动，并传递扭矩和动力，以及承受一定的载荷。齿轮轴零件是将齿轮部分和轴做成一体无需键配合的一种常见机械零件。齿轮轴具备传动效率高、结构紧凑和使用寿命长等一系列优点，是通用机械特别是工程机械传动中的重要零件之一。轴Φ26mm圆柱面处有圆弧形的键槽和圆孔，主要是通过键和其他部件相连。轴的左端部位为齿轮部分，主要传递运动和动力。2.零件的工艺分析从零件图上看，该零件是典型的零件，结构简单，属于阶梯轴类零件，由圆柱面、轴肩、键槽、齿轮等不同形式的几何表面及几何实体组成。其主要加工的表面有以齿轮轴左右端面为中心的Φ60mm、Φ45mm、Φ30mm、Φ29mm、Φ26mm、Φ24mm的外圆柱面，以Φ26mm的外圆柱面和左右台阶面为中心的加工30×8×4mm的键槽、Φ8mm的孔，左右两端的端面，以及齿轮轴左端的齿轮加工。其多数表面的尺寸精度等级在IT7～IT11之间，表面粗糙度值Ra为1.6μm～12.5μm，齿轮的精度等级为8FH。其中位置要求较严格的,主要是保证加工Φ60mm的外圆柱面与整个齿轮轴的中心轴线的同轴度在Φ0.25mm范围内,以及保证Φ30mm的外圆柱面与整个齿轮轴的中心轴线的同轴度在Φ0.02mm范围内。通过分析，该零件布局合理，方便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。经过对以上加工表面的分析，对于这几组加工表面而言，我们可先选定粗基准，加工出精基准所在的加工表面，然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工，并且保证它们的位置精度。6工艺规程设计1.确定生产类型按设计书，进给箱齿轮轴的年产量为5000件/年。若备品率为5%，机械加工废品率为1%，则该零件的年生产纲领为%)%1(QnN=5000×1×（1+5%+1%)=5300件/年可见，进给箱齿轮轴的年生产量为5300件。因此，根据表5-8，有生产纲领与生产类型的关系可确定该零件为大批生产。2.确定毛坯的制造形式毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。由于齿轮轴机械强度要求高，在使用过程中要承受重载荷、冲击载荷或交变载荷，因此推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。本零件生产批量为大批量，所以综上所叙选择锻件中的模锻成型的方法制造毛坯。毛坯材质为45钢，既可以保证强度也保证经济。3.选择定位基准基准面的选择是工艺规程设计中重要的工作之一。基准面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。1、粗基准的选择对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。按照“保证不加工表面与加工表面相互精度原则”的粗基准选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准；若零件有若干个不加工表面时则应与这些加工表面要求相对精度较高的不加工表面作为粗基准），所以本零件可以以两端的外圆柱面作为粗基准。72、精基准的选择精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。而本零件的精基准可选择为轴两端面的中心孔，满足基准重合的原则。最先进行机械加工的是两个端面，保证长度要求，再就是两个端面的中心孔，保证定位和夹紧。这时可选的夹紧方案为：用三爪卡盘固定一端，对另外一端面进行平整加工，打中心孔；调头加工另外一端面，打中心孔，保证长度。4、零件表面加工方法的选择零件表面的加工方法，主要取决于加工表面的技术要求，而且要考虑每种加工方法的加工经济精度范围，工件的结构形状和尺寸大小等。本零件的加工表面有外圆柱面、端面、齿面、键槽及孔，材料为45钢。参考《机械加工工艺手册》，该零件的表面加工方法选择如下：（1）Φ60mm齿圈外圆面：加工的公差等级50μm，尺寸精度等级为IT8～IT10，需进行粗车-半精车-精车；（2）Φ54mm齿面，齿数为18，精度为8级，表面粗糙度Ra值3.2μm，采用AA级单头滚刀滚齿即可达到要求；（3）Φ45mm外圆面，表面粗糙度Ra值12.5μm，尺寸精度等级为IT11以下，需进行粗车；（4）Φ30mm外圆面，表面粗糙度Ra值1.6μm，尺寸精度等级为IT7～IT8，需进行粗车-半精车-精车；（5）Φ29mm外圆面，表面粗糙度Ra值12.5μm，尺寸精度等级为IT11以下，需进行粗车；（6）Φ26mm外圆面，表面粗糙度Ra值1.6μm，尺寸精度等级为IT7～IT8，需进行粗车-半精车-精车；（7）Φ24mm外圆面，表面粗糙度Ra值1.6μm，尺寸精度等级为IT7～IT8，需进行粗车-半精车-精车；（8）30×8mm槽，表面粗糙度Ra值12.5μm，尺寸精度等级为IT11以下，需进行粗铣；（9）Φ8的孔，精度及表面粗糙度要求不高，直接钻孔可行；8（10）端面，本零件的端面为回转体端面，尺寸精度要求不高，表面粗糙度Ra值12.5μm，粗车即可。5、制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，除此之外，还应当考虑经济效果，以便降低生产成本。按照先加工基准面，先粗后精，基准统一等原则，该零件加工可按下述工艺路线进行:工序1锻造毛坯工序2调质处理工序3以Φ24mm外圆柱端面定位,夹住Φ24mm外圆柱面，粗车Φ60mm外圆柱面和轴左端面,钻中心孔。工序4调头找正，夹紧Φ60mm外圆柱面，粗车轴右端面，钻中心孔。工序5顶住轴右端面中心孔,依次粗车Φ45mm、Φ30mm、Φ29mm、Φ26mm的外圆柱面及台阶面,保证各位置尺寸。工序6半精车Φ60mm、Φ30mm、Φ26mm和Φ24mm的外圆柱面和及台阶面。工序7精车Φ60mm、Φ30mm、Φ26mm和Φ24mm的外圆柱面及台阶面。工序8滚Φ54mm齿面工序9齿部表面局部高频淬火工序10粗铣30×8mm的槽工序11钻Φ8mm的孔工序12去毛刺。工序13终检。6、确定机械加工余量及毛坯尺寸经济箱齿轮轴零件为45钢，硬度为207~241HB,抗拉强度不小于600MPa，屈服强度不小于355MPa，毛坯重量约为18Kg，生产类型为大批生产，可用锻锤上合模模锻毛坯。1、外圆表面（Φ60mm、,Φ45mm、Φ30mm、Φ29mm、Φ26mm和Φ24mm）9考虑其加工长度为300mm，为简化模锻毛坯的外形，Φ60mm表面为0.05的尺寸公差，现取68mm,表面粗糙度值要求为3.2，只需粗加工然后再进一步半精加工就可以了，此时加工余量为2Z=8，Φ45mm和Φ29mm表面为自由尺寸公差，表面粗糙度为12.5,只需粗加工，余量为2Z=3,，Φ30mm表面为0.033的尺寸公差，表面粗糙度为1.6，加工余量为2Z=6，Φ26mm和Φ24mm是表面为0.021的尺寸公差，表面粗糙度为1.6，加工余量分别为2Z=2，2Z=1。2、外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差锻件重量为18Kg，锻件的复杂形状系数为S1，锻件的质量系数为M1，锻件的尺寸大（长度方向）为180~315mm，故长度方向单边余量为4mm.长度方向的余量取为8mm。3、孔Φ8毛坯为实心，不冲孔，孔的精度要求不高，钻孔：Φ8mm2Z=2mm4、粗铣30mm×8mm槽铣削余量：铣削的公称余量（