齿轮轴加工工艺.docx

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齿轮轴加工工艺

工艺课程设计任务书

题目：

落地铣镗床——ZT30DA工作台回转台——31210中心轴机械加工工艺设计  

应完成任务：

（1）CAD绘制及手工绘制A3零件图（各一张） 

（2）编制机械加工工艺规程卡片（一套） 

（3）编写工艺课程设计任务书（一份

前言

机械制造工艺课程设计是在学完了机械制造工艺学及机床夹具设计课程，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节，它要求学生全面地综合运用本课程及其有关课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计和机床夹具的设计。

是一次将理论与实际相结合对专业知识的综合训练，并且为我们以后做好毕业设计进行的一次综合训练和准备。

其目的在于：

1.培养学生运用机械制造工艺学及有关课程（工程材料与热处理，机械设计，公差与技术测量，金属切削机床，金属切削原理与刀具等）的知识，结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。

2.能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，提高结构设计能力。

3.培养学生熟悉并运用有关手册，规范，图表等技术资料的能力。

4.进一步培养学生识图，制图，运算和编写技术文件等基本技能。

目录

前言2

（一）介绍零件及产品的功用4

（二）零件的工艺分析 4

（1）零件在装配图中的功用分析4

零件的结构分析5

（3）零件结构的工艺性分析 6

（4）零件关键表面的技术要求分析6

（三）确定材料及毛坯种类 6

（1）确定材料（材料性能） 材料的选择 6

（2）毛坯选择及制造方法 7

（3）毛坯加工前热处理（即预备热处理） 7

（四）工艺规程设计 7

（1）工艺规程的作用 7

（2）制定工艺规程的原则 7

（3）制定工艺规程的依据 8

（4）制定工艺规程的步骤 8

（5）选择定位基准 8

（6）确定各加工表面加工方法及划分加工阶段 9

（7）确定工序集中与分散的程序 9

（8）合理安排加工顺序 9

（五）初拟工艺路线 10

（1）加工工艺路线 10

（2）其他工序安排 10

（六）选择机床及工艺装备10

（1）选用机床 10

（2）选用工艺装配 10

（一）介绍零件及产品的功用

本次设计工件为ZT30DA工作台回转台中心轴。

ZT30DA为一款落地铣镗床。

数控落地铣镗床具有镗孔、钻孔、铣削、切槽等加工功能；配上高精度回转工作台、直角铣头等功能附件，可以实现五面加工，是冶金、能源、电力等行业用于汽轮机、发电机和重型机械等大型零件加工的理想设备。

适用范围:

a）批量小而多次生产的零件

b）形状复杂加工精度高，通用机床无法加工或很难保证加工质量的零件。

c）在加工过程中，必须进行多工序加工，如必须在一次装夹中完成铣、镗、锪铰或攻丝等工序。

d）必须严格控制公差的零件

e）切削余量大的工件

f）具有难测量、难控制进给、难控制型腔尺寸的壳体或箱型零件。

g）工艺、设计会发生变化的零件而回转台是落地铣镗床实现一次装夹完成多道工序的关键部件，其能够使工件在X-Y平面360度旋转。

在组成回转台的部件中中心轴是回转台的主要部件，不仅用于连接工作台和回转台，而且起到支撑的作用，并作为回转台的回转中心，起到定位的作用。

回转台的精度主要取决于该部件。

（二）零件的工艺分析 

（1）零件在装配图中的功用分析 

题目所给的零件是ZT30DA工作台回转台齿轮轴。

它位于回转台的下方。

起传递运动和支撑的作用。

零件的结构分析

该齿轮轴是一段含有齿轮键槽螺纹阶梯轴。

由图可知该零件长度为397，最大直径为184.该轴要求较高的的表面为Φ90js6、Φ55js6Φ184h11齿轮外圆、Φ110h6轴段，Φ70h6带有键槽的轴段。

要求粗糙度也较高，分别为Ra0.8、Ra0.8、Ra3.2、Ra1.6、Ra0.8。

其他外圆要求不高。

（3）零件结构的工艺性分析 

a.了解零件的各项技术要求 

b.审查零件图技术要求和材料选择是否合理

 c.审查零件的结构工艺性 

Φ55h6轴线对184h11轴线同心度允差为Φ0.01、Φ70h6与Φ184h11轴线同心度允差为Φ0.01、Φ184h11对轴线有圆跳动为0.02，Φ110h6右端面对轴线有圆跳动为0.01、Φ80对轴线有圆跳动为0.015、

（4）零件关键表面的技术要求分析 

Φ110h6和Φ55js6与圆锥滚子轴承紧圈配合；M70X2和M55X2与螺母配合；Φ70h6与键配合。

（三）确定材料及毛坯种类 

（1）确定材料（材料性能） 材料的选择 

由零件图可知齿轮轴材料选用40Cr、40Cr属于 中碳调制钢，冷镦模具钢。

该钢价格适中，加工容易，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性。

正火可促进组织球化，改进硬度小于160HBS毛坯的切削性能。

在温度550~570℃进行回火，该钢具有最佳的综合力学性能。

该钢的淬透性高于45钢，适合于高频淬火，火焰淬火等表面硬化处理等。

这种钢经调质后用于制造承受中等负荷及中等速度工作的机械零件，

而本零件位于回转台下方，承受较大载荷，且要求精度较高，而40Cr恰好符合要求，且有型材便于采购，也适于本产品大规模生产要求。

（2）毛坯选择及制造方法 

该零件毛坯为锻件。

 锻件特点：

锻件的表面和中心的晶格条件不同，在锻件的截面上有三个不同结构特征的晶格区：

表层细晶格区、柱状晶区及中心等轴晶区。

锻件可消除一些铸造缺陷，如缩孔和缩松，气孔和微裂纹在加工过程中焊合，提高了金属的质密度。

对于内部的晶内偏析，粗大柱状晶及大块碳化物，还可以在压力作用下使晶粒破碎，消除成分粗大柱状晶粒及大块碳化物的不利影响，使金属的力学性能得到提高。

其中表层细晶格区质量较好。

 选取锻件的理由：

由零件图可知该零件要求较高的表面远小于最大外径,而型材芯部质地远不如表面，为保证零件要求较高的被加工表面位于表层细晶格区，故应采用锻件。

而且本零件结构并不复杂，恰好符合锻件制作的要求。

（3）毛坯加工前热处理（即预备热处理） 

 毛坯加工前热处理为正火 目的：

a.软化钢件便于切削加工 

b.消除残余应力，一防止刚件在淬火时产生变形或开裂。

 c.细化晶粒，改善组织，提高力学性能。

 d.为最终热处理淬火做好组织上的准备。

（四）工艺规程设计 

（1）工艺规程的作用 

机械加工工艺规程是将铸锻件毛坯或钢材经机械加工方法改变它们的形状，尺寸，表面质量，使其成为合格零件的过程。

作用：

a.指导生产的主要技术文件；b.是生产准备和计划调度的主要依据；c.是新建或扩建工厂，车间的基本技术文件。

（2）制定工艺规程的原则 

1.充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽量采用国内外先进工艺和发明制造，采用的技术要保证先进可行。

2.在保证产品质量的前提下，尽量提高生产效率和降低消耗，不断提高各项技术、经济指标，获得最大经济效益。

3.创造良好的劳动条件和工作环境，符合劳动安全法和环境法。

 4.工艺规程正确、统一、完整、清晰。

5.机构特征和工艺特征相近的零件应尽量采用通用工艺规程。

（3）制定工艺规程的依据 

1.产品图样和技术标准 

2.产品工艺方案和生产大纲 

3.零件分工综合明细表 

4.有关工艺标准、手册和设备，工艺装备资料及企业资料 

（4）制定工艺规程的步骤 

1.分析被加工零件的工艺性 

2.确定毛坯种类及制作方法 

3.设计机械加工工艺过程，包括划分工艺过程的组成，选择加工方法，安排加工顺序和组合工序等 

4.工序设计：

包括选择加工设备及工艺装备，确定加工余量、工序尺寸、切削余量及计算工时定额等 5.填写工艺文件 

（5）选择定位基准 

定位基准的选择是为了保证工件加工精度，合理安排加工顺序，又分为精、粗基准。

 1.粗基准的选择：

其选择常会影响各加工面余量分配及加工面与不加工面位置精度。

 a.相互位置要求原则：

主要以不加工表面为粗基准；

 b.“余量均匀原则”：

必须保证主要表面的加工余量均匀 

c.粗基准不重复使用原则：

未加工表面平整度较差，不以重复使用 d.便于装夹 

2.精基准的选择：

保证加工精度和装夹方便。

a.“基准重合”原则

b.“基准统一”原则

c.“互为基准”原则

d.“自为基准”原则

e.“便于装夹”原则 

该零件粗加工基准：

A.车------Φ184外圆为基准 

（6）确定各加工表面加工方法及划分加工阶段 

1.加工方法的选择：

a.加工经济精度

b.工件材料的性能

c.工件的结构、形状和尺寸

d.生产率和经济性要求 

2.加工阶段划分：

a.粗加工阶段

b.半径加工阶段（次要表面完成，为主要表面的精加工做准备）

c.精加工阶段（加工表面精度和粗糙度）

d.精密和超精密阶段 

原因：

a.利于保证加工质量

b.便于合理使用设备和安排工人

c.可及时发现毛坯缺陷d.便于组织生产 

（7）确定工序集中与分散的程序 

1.集中的特点：

a.利于采用高效设备和工艺装备，提高生产效率 b.工件装甲次数少，减少辅助时间，缩短生产周期 c.工序数目少，减少机床数目及工人等 

d.机床设备和工艺装备成本高，调整维修困难，生产准备周期长，工作量大。

 2.分散的特点：

3.a.机床设备及工艺装备比较简单，容易调整 4.b.对工人技术要求较低（操作水平） 

5.c.有利选用最合理的切削余量，减少基本时间 

6.d.设备数量多，工人多，生产面积大，工艺路线

（8）合理安排加工顺序 

原则：

a.先基准后其他b.先粗后精c.先主后次d.先面后孔e.热处理有机穿插安排 

（五）初拟工艺路线 

（1）加工工艺路线 

（2）其他工序安排 

（六）选择机床及工艺装备 

（1）选用机床 

粗加工选用车床CA6140A 该车床最为普遍，最大加工直径为400mm，而本零件最大加工半径为285mm.故可采用该机床。

 精加工选用万能磨床 

（2）选用工艺装配 

在磨削时为保证零件同心度要求，装夹采用工艺装备------芯轴，保证在一次装夹完成磨削。

等等。

总之，零件处在各种复合应力下工作。