1、常 州 信 息 学 院 毕 业 设 计 齿轮轴的加工工艺学生姓名： 李文涛 指导教师： 高飞 所系与专业 机电工程系数控技术 班 级 数控 104所在 学 期 20102013 学年 学 号 1004033446 2013 年 3 月 27 日摘要本设计是关于输出齿轮轴加工工艺规程的设计，总体介绍所追踪的典型零件的加工流程,包括毛坯-初检-粗加工-精加工等步骤;所加工零部件的形状、结构、尺寸及重要配合参数，并完成工件的三维造型。数控机床程序编制过程主要包括：分析零件图纸、工艺处理、数学处理、编写零件程序、程序校验。确定零部件的加工方法和步骤，包括使用设备、装夹方法、工装夹具、加工方位、刀具选择
2、、加工参数选择等。关键词 ：零件、工艺、数空加工程序目录摘要 .2前言 .3第一章：零件图分析 .51、零件图分析 .52 零件在生活中的作用： .6第二章：毛坯的选择 .7二（1）设计毛坯图 .7二（2）确定毛坯 .7第三章 加工过程 .8三（1）1.刀具选择： .8（1）2.切削用量的选择 .9三（2）齿轮的加工过程 .10根据图示数据计算齿轮参数： .10三（3）基准的概念和分类 .111. 设计基准 .112. 工艺基准 .113. 定位基准的选择 .124粗基准的选择 .125精基准的选择 .12三（4）加工工艺路线 .131 加工阶段的划分 .132 各加工阶段的主要任务 .133
3、 加工顺序的安排 .134 数控车床加工与普通车床加工的区别 .145 拟定加工工艺路线方案 .146. 数控编程的过程 .15（1) 分析零件图纸 .15（2 )确定工艺过程 .15（3)数值计算 .15（4)编写程序单 .16（5)制备控制介质 .16（6)程序调试和检验 .167. 程序编制方法 .168. 编制程序 .16制作完成效果图 .18总结 . 20 致谢 .22前言零件的加工需要有步骤的进行，首先对要加工的零件进行工艺分析，齿轮轴类件的工艺特点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为主特征：内外圆柱面、齿轮表面等；辅助特征：键槽、小平面、等。另外，齿轮轴类
4、件加工所使用的机床多，材料及热处理种类也较多。再者，它的工艺特征如尺寸精度、形位公差、表面质量也要求较高。在机械加工中，每一种零件都有几种加工工艺方法与之对应，根据生产规模、零件整体形状和轮廓尺寸、制造资源等，针对每一特征的加工精度、表面粗糙度及不同材料选择不同加工方法。画出零件的设计图纸，根据要求进行编程，把程序输入数控机床，通过数控机床把零件加工出来 基本工艺过程 1、下料-锯床 2、粗车-车床 3、热处理-箱式炉 4、精车-车床 5、铣键槽-铣床 6、齿面淬火-高频淬火机床 7、磨-外圆磨床 8、成品检验第一章：零件图分析1、零件图分析2 零件在生活中的作用：本零件为汽车变速箱中输出齿轮
5、轴，其功用是传递动力和改变输出轴运动方向。轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项：1 尺寸精度起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT5IT7）。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6IT9）。1 几何形状精度轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。1 相互位置精度轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应
6、保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为 0.010.03mm ，高精度轴（如主轴）通常为 0.0010.005mm 。1 表面粗糙度一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为 Ra2.50.63m，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为 Ra0.630.16m。一（2）零件的结构工艺分析：从零件图上看，本零件为回转体零件，结构比较简单，其表面组成为：60、65、 、142、75、圆柱面、M161.5 螺纹, 5218 的槽。由于传动与装配的要求较高，对于 60、65、141、75 圆柱面有较高的同
7、轴度要求，粗糙度方面表现在：对于 60、 65 圆柱表面有较高的要求为 Ra0.8 ,其m余为 Ra1.6 ，这些在安排加工工艺时也需给予注意。m第二章：毛坯的选择二（1）设计毛坯图毛坯（锻件）图是根据产品零件设计的，经查机械加工工艺手册 、机械零件工艺手册，再考虑到其所要加工的次数，知磨削余量，精车-粗车各余量,粗车余量可选用 1mm，精车余量可选用 0.5mm。传动轴磨削余量可取 0.25mm 。毛坯工件长度 300mm，工件直径 120mm二（2）确定毛坯毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一，也是一个比较重要的阶段，毛坯的形状和特征（硬度，精度，金相组织等）对机械加工的
8、难易，工序数量的多少有直接影响，因此，合理选择毛坯在生产占相当重要的位置，同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。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。根据零件的材料，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，本零件的主要功用是传递动力，其工作时需承受较大的冲击载荷，要求有较高的强度和韧性，故毛坯应选择锻件，以使金属纤维尽量不被切断。为达到了批量生产的水平，且零件形状较简单，尺寸也不大，
9、故应采用模锻。轴类零件的材料,轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等） ，以获得一定的强度、韧性和耐磨性。45 钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达 4552HRC。40Cr 等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和轴承钢 GCr15 和弹簧钢 65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达5058HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选
10、用 38 淬火后，具有较好的综合机械性能。CrMoAIA 氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。.2 毛坯图的设计 毛坯 锻件 图是根据产品零件设计的 经查机械加工工艺手册 、 机械零件工艺手册 再考虑到其所要加工的次数 知磨削余量 精车-粗车各余量,粗车余量可选用 1mm 精车余量可选用 0.5mm。传动轴磨削余量可取 0.25mm 第 3 章加工过程三（1）刀具选择：选用 5mm 中心钻钻削中心孔。 （普通车床上使用） （2）T0001:95外圆车刀， 从右至左粗车外轮廓和从右至左半精车外轮廓使用，选用带涂层硬质合金，左手刀，主
11、偏角 95外圆车刀，副偏角 Kr=35，圆角半径为1.5mm。刀具规格为 16X25mm，长为 90mm。 （ 3）T0002：95外圆车刀，从左至右粗车外轮廓和从左至右半精车外轮廓使用，选用带涂层硬质合金，右手刀，主偏角 95，副偏角 Kr=35，圆角半径为 1.5mm。刀具规格为16X25mm，长为 90mm。 （4） T0003：93外圆车刀，从右至左精车外轮廓使用，选用带涂层硬质合金，右手刀，主偏角 90，副偏角Kr=15，圆角半径为 0.2mm。刀具规格为 16X25mm，长为 90mm。 （5）T0004： 93外圆车刀，从左至右精车外轮廓使用，选用带涂层硬质合金，左手刀，主偏角
12、90，副偏角 Kr=15，圆角半径为 0.2mm。刀具规格为16X25mm，长为 90mm。（2 ）切削用量的选择背吃刀量的选择背吃刀量的选择背吃刀量的选择背吃刀量的选择 齿轮轴零件材料为 40Cr，为合金结构钢。 查【数控加工工艺规划】中的国产硬质合金刀具切削用量的参考数值选择如下数据,轮廓粗车循环时选 aaaap =p =p =p =4.2 mm；半精车时 aaaap =p =p =p =1.25 mm；精车时 aaaap =p =p =p =0.25 mm。 主轴转速主轴转速主轴转速主轴转速 nnnn 的选择的选择的选择的选择 车直线轮廓时，查【数控加工工艺规划】表 1-15 中的参考数
13、值，选粗车的切削速度 Vc=70m/min ，半精车 Vc=100m/min，精车 Vc=120m/min （经过调质处理） 。然后利用公式 n=（ 1000Vc）/(3.14d)，其中粗车和半精车工件回转最大直径 d 为 140mm ，精车 d 为 60mm ，计算转速 n 得到：粗车 160r/min、半精车 230r/min 、精车 637 r/min。 进给速度的选择进给速度的选择进给速度的选择进给速度的选择 查【数控加工工艺规划】表 1-13 中的进给量参考数值和表 1-14 中的参考数值，再根据加工的实际情况，确定粗车时选取进给量 f=0.55mm/r，半精车时选取进给量 f=0.
14、25mm/r ，精车时选取进给量 f=0.16mm/r 。三（2）齿轮的加工过程根据图示数据计算齿轮参数：图纸所给斜齿轮参数为：模数 m=4，齿数 z=33，压力角 a=20 度，螺旋角b=9.37 度，齿顶圆直径 da=141.78mm，齿根圆直径 db=133.78mm，则分度圆直径 d=m*z=4*33=132mm。根据齿轮参数选择齿轮加工方法：经查阅资料可选择滚齿的加工方法：滚齿刀具及工作原理蜗杆上螺旋形轮齿与蜗轮的啮合 同普通圆柱齿轮啮合一样 实现了蜗 轮的周向转动 同时蜗杆螺旋形轮齿在蜗轮的齿槽内还在沿齿槽方向 也是齿向 是不停运动的。 这两个运动正好满足了齿面加工切削运动的要求
15、即 蜗轮蜗杆的啮合运动可以满足展成法形成切削包络线的要求 螺旋形轮齿在被加工齿槽内的移动 也可以满足了齿轮齿宽尺寸的切削要求。蜗轮蜗杆的啮合向滚齿加工的转变 蜗轮被切齿轮 蜗杆滚齿刀具。刀具的特点 为实现顺利切削 刀具具 有各种切削角度 为利于切屑排出 刀具上需有容屑槽。 蜗杆向滚刀的转变 a)在垂直于螺旋线切线方向开出沟槽 起到容屑槽的作用 同时形成了滚刀特有的多排刀齿。b 铲削齿面 形成切削刃及刀具的前、后角。 蜗轮则是向向被切齿轮的齿坯进行转变。 经过这样的转变后 滚齿加工就可以进行了。从滚刀刀槽看滚刀刀齿 一排排刀齿如同齿条 滚刀旋转起来 便有多排齿条连续不断地投入切削 所以滚齿属于多刃刀具的连续切削加 而非断续切削。 滚刀转动的同时 排排“齿条”在沿着螺旋线旋移方向方向缓慢移动，这种移动是有利于形成啮合的 配合被加工齿轮的转动 滚齿时滚刀每一刀齿的切削线形成的包络线即为所需的齿廓线。三（3）基准的概念和分类零件是由若干表面组成的，各表面之间都有一定的尺寸和相互位置要求。用以确定零件上点、线、面间的相互位置关系所依据的点、线、面称为基准。基准按其作用不同，可分为设计基准和工艺基准。1. 设计基准设计图样上所采用的基准称为设计基准。如零件图上的轴心线是各外圆和孔的设计基准。
