减速器轴加工规程与工艺设计Word文档下载推荐.docx

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重型机械

中型机械

轻型机械

单件生产

≤5

≤20

≤100

小批生产

5～100

20～200

100～500

中批生产

100～300

200～500

500～5000

大批生产

300～1000

5000～50000

大量生产

＞1000

＞5000

＞50000

（2）生产类型的划分要考虑生产纲领还得考虑产品本身的大小及其结构的复杂性。

2.生产纲领的计算

（1）生产纲领是产品的年生产量。

生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺规程起着很重要的作用，它决定了各工序所需的专业化和自动化的程度以及所选用的工艺方法和工艺装备。

（2）零件的生产纲领的计算方式

N=Qn（1+α%）（1+β%）

结合生产实际：

零件的备品率α%和零件的平均废品率β%分别取4%和6%，产品的年产量Q要求为200件/年，每台产品中该零件的数量为1件/台。

所以综合以上数据代入上式中得：

N=221件

（3）减速箱输出轴的体积估计为

零件的质量估计为m=2.2kg

零件的质量为所以查表1可得其属于轻型零件，生产类型为小批量生产。

三．减速箱输出轴的工艺性分析

1.轴的工作原理：

轴套上的两个齿轮一端置于减速箱内，一端置于输出终端，作用是输出转矩，传递动力，所以材料具有较高的抗弯强度、扭转强度。

2.零件图样分析

（1）该零件轴段的安排是呈阶梯型，中间粗两端细，符合强度外形原则，便于安装和拆卸。

其加工精度要求较高，要有较高的形位公差，表面粗糙度最高达到了0.8µ

m。

零件的中心轴是设计基准和工艺基准。

（2）φ

mm对公共轴线的圆跳动为0.012mm。

（3）ø

48mm的左端面对公共轴线的圆跳动度为0.012mm。

（4）ø

35mm对公共轴线的的圆跳动度为0.012mm。

（5）φ

mm×

35mm键槽对基准D平行度为0.08mm。

（6）φ

50mm键槽对基准C的平行度为0.06mm

（7）零件的材料为45钢。

（8）热处理T224

（9）φ

mm为轴承配合，所以轴表面的精度，配合要求较高，Ra为0.8µ

（10）各轴肩处过渡圆角R=1。

（11）轴端加工出45°

倒角，是为了便与装配。

3.零件的工艺分析

（1）零件的毛坯材料为45，是典型的轴用材料，综合机械性能良好。

该材料是优质碳素钢，经调制处理之后具有良好的力学性能和切削加工性能。

经淬火加高温回火后具有良好的综合力学性能，具有较高的强度、较好的韧性和塑性。

（2）该轴式阶梯轴，其结构复杂程度一般，其有三个过渡台阶，一个锥度台阶。

根据表面粗糙度要求和生产类型，表面加工根围粗加工和精加工。

加工时应把精加工和粗加工分开，这样经多次加工以后逐渐减少了零件的变形误差。

（3）此零件的毛坯为模锻件，外形不需要加工。

（4）该轴的加工以车削为主，车削时应保证外圆的同轴度。

（5）在精车前安排了热处理工艺，以提高轴的疲劳强度和保证零件的内应力减少，稳定尺寸、减少零件变形。

并能保证工件变形之后能在半精车时纠正。

（6）同一轴心线上各轴孔的同轴度误差会导致轴承装置时歪斜，影响轴的同轴度和轴承的使用寿命。

所以在车削磨削过程中，要保证其同轴度。

4减速箱输出轴的表面粗糙度、形状和位置精度要求与表面粗糙度要求见表2

表2

加工表面

尺寸及偏差（mm）

公差及精度等级

表面粗糙度Ra（µ

m）

形位公差

主轴左轴面

φ

IT7

0.8

↗

0.012

A-B

ø

48

12.5

IT6

1.6

左端锥面

锥度5：

16

35轴面

3.2

主轴右轴面

IT5

主轴右端内螺孔

M6×

2-10

12P9

35

≡

0.08

D

8P6

50

0.06

C

5审查零件的结构工艺性

（1）结构力求简单、对称，横截面尺寸不应该有突然地变化。

（2）应有合理的模面和圆角半径

（3）45刚具有良好的锻性

6由于ø

48的左端面的粗糙度为1.6µ

m，要求较高，需要磨削工艺。

为了磨削加工方便，不损坏φ

轴面粗糙度，应在该处加褪刀槽2×

0.5mm。

一方面在加工轴面时退刀需要。

另一方面在磨削加工时能给刀具足够的进退空间。

四选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图

1．毛坯的选择

因为减速箱输出轴在工作过程中要承受冲击载荷、扭转力矩。

且载荷比较大。

为增强它的抗扭强度和冲击韧度，毛坯应选用优质低碳钢。

应为生产类型属于小批量生产，为了提高生产效率宜采用模锻方法制造毛坯。

2确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量

（1）公差等级

根据零件图个部分的加工精度要求，锻件的尺寸公差等级为8-12级，加工余量等级为普通级，故取IT=12级。

（2）锻件的质量估算与形状复杂系数S的确定。

锻件的质量为mf=2.2kg

形状系数S等于mf/mn其中mf为锻件的质量，mn为相应的锻件外廓包容体质量，

S=2.2/2.8=0.786

根据S值查相关文献可知锻件的形状复杂系数为S1级，既简单级。

（3）零件表面粗糙度

根据零件图可知该轴各加工表面的粗糙度至少为0.8µ

（4）毛坯加工余量的确定

根据上面估算的锻件的质量、形状复杂系数与零件的长度，查表可得单边余量的范围为1.7～2.2mm。

由于零件为阶梯轴，可以把台阶相差不大的轴的毛坯合成为同一节。

1对轴左端φ

的外圆表面粗糙度0.8µ

m的要求，对其加工方案为粗车——半精车——磨削。

查工艺手册得：

磨削的加工余量为0.4,半精车的加工余量为1.5，粗车的加工余量为4.5，总得加工余量为6.4，所以去总的加工余量为6，将粗车的加工余量修正为4.1。

精车后工序的基本尺寸为35mm，其它各工序的基本尺寸为：

磨削：

35+0.4=35.4

半精车：

35.4+1.5=36.9

粗车：

36.9+4.1=41

确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度：

由工艺手册查得：

精车后为IT7，Ra为0.8µ

半精车后为IT8,Ra为3.2µ

m，粗车后为IT11,Ra为16µ

2对于ø

48和ø

40的外圆端面，为了提高加工效率，可以作为同一台阶。

40的外圆表面粗糙度为1.6µ

m，确定其加工方案为：

粗车——半精车——精车。

精车的加工余量为1.1，半精车的加工余量为1.5，粗车的加工余量为4.5，所以总加工余量为7.1，取加工余量为10，修正粗车余量为7.4。

精车后工序的基本尺寸为40，其他各工序的基本尺寸为:

精车：

40+1.1=41.1

41.1+1.5=42.6

42.6+7.4=50

精车后为IT7，Ra0.8µ

m，半精车后为IT8，Ra3.2µ

m，粗车后为IT11，Ra16µ

③对ø

48的外圆端面，加工方案为粗车。

粗车的加工余量为2.0.其工序尺寸为

48+2.0=50

3ø

35和ø

30的毛坯加工余量的确定：

由于台阶相差较小，在确定毛坯时可处于同一台阶面，以ø

35为对象，其外圆的表面粗糙度为Ra0.8µ

m,确定其加工法案为：

粗车——半精车——磨削。

精车后的尺寸为35，其它各工序的基本尺寸为：

磨削后为IT7，Ra为0.8µ

所以ø

30的总加工余量为41-30=11

4轴端面加工余量的确定：

根据轴的尺寸长度与零件直径，查工艺手册得端面的加工余量为2。

五选择减速箱输出轴的加工方法，制定工艺路线

1．定为基准的选择：

正确的选择定位基准是设计工艺过程中的一项重要的内容，也是保证加工精度的关键，定为基准分为精基准和粗基准，以下为定位基准的选择。

（1）粗基准的选择

粗基准的选择应能保证加工面与非加工面之间的位置精度，合理分配各加工面的余量，为后续工序提供精基准。

所以为了便于定位、装夹和加工，可选轴的外圆表面为定为基准，或用外圆表面和顶尖孔共同作为定为基准。

用外圆表面定位时，因基准面加工和工作装夹都比较方便，一般用卡盘装夹。

为了保证重要表面的粗加工余量小而均匀，应选该表面为粗基准，并且要保证工件加工面与其他不加工表面之间的位置精度。

（2）精基准的选择

根据减速箱输出轴的技术要求和装配要求，应选择轴右端面φ

和端面φ

为精基准。

零件上的很多表面都可以以两端面作为基准进行加工。

可避免基准转化误差，也遵循基准统一原则。

两端的中心轴线是设计基准。

选用中心轴线为定为基准，可保证表面最后的加工位置精度，实现了设计基准和工艺基准的重合。

由于两轴面的精加工工序要求余量小且均匀，可利用其自身作为基准。

2．零件表面加工方法的确定

根据零件图表各表面得加工要求，以及材料性质等各因素该轴为阶梯轴，以

车削加工为主，由于ø

48的左端面的粗糙度Ra为0.8µ

m，采用磨削加工。

减速箱输出轴的各表面具体的加工方法如表3

表3

尺寸精度等级

加工方法

外圆面

粗车——半精车——磨削

48外圆面

IT12

粗车

粗车——半精车——精车

锥面

粗车——半精车

外圆表面

左端面

右端面

螺纹孔

钻

12P9键

粗铣——半精铣

8P6键

3.加工阶段的划分

①划分的原因：

保证加工质量合理，划分加工阶段能合理地使用机床设备，便与热处理工序的安排，便于及时发现毛坯的缺陷，保护精加工过后的表面。

②阶段的划分：

减速箱输出轴的加工质量要求较高，其中表面粗糙度要求最高为Ra0.8µ

m，另外几处圆跳动也有较高的位置精度要求。

精加工方案的确定，可将加工阶段分为粗加工，半精加工和精加工等几个阶段。

粗加工阶段主要是为了切除各加工表面上的大部分余量，提高生产量。

将右端ø

30mm，左端ø

35mm的精基准的粗加工完成。

是后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其它表面的精度要求，粗车左右端面。

在半精加工阶段，是为各主要表面的精加工做准备，完成φ

、φ

轴表面的加工。

在精加工阶段，对φ

以及中段φ

两处进行加工。

使其达到规定的质量要求。

车削加工完成后则对ø

48左端面，12P9、8P6键槽进行铣削。

4.工序的集中与分散

该轴的生产类型为小批量生产，零件的结构复杂程度一般，但有较高的技术要求，可选用工序集中原则安排轴的加工工序。

采用通用机床和部分高生产率专用设备，配用专用夹具，与部分划线法达到精度，以减少工序数目，缩短工艺路线，提高生产效率。

采用工序集中原则，有利于保证各加工面之间的位置精度要求，节省安装工件的时间，减少工件的搬动次数，使生产计划、生产组织工作得到简化，工作装夹次数减少，辅助时间缩短。

5.加工顺序的安排

（1）机械加工工序

①按先基准平面后其他的原则：

机械加工工艺安排是总是先加工好定位基准面，所以应先安排为后续工序准备好定为基准。

先加工精基准面，转中心孔及车表面的外圆。

②按先粗后精的原则：

先安排粗加工工序，后安排精加工工序。

先安排精度要求较高的各主要表面，后安排精加工。

③按先主后次的原则:

先加工主要表面，如车外圆各个表面，端面等。

后加工次要表面，如铣键槽等。

④先外后内，先大后小原则：

先加工外圆再以外圆定位加工内孔，加工阶梯外圆时先加工直径较大的后加工直径小的。

⑤次要表面的加工安排：

键槽等次要表面的加工通常安排在外圆精车或粗磨之后，精磨外圆之前。

⑥对于轴左端ø

35mm和中间ø

35mm加工质量要求较高的表面，安排在后面，并在前几道工序中注意形位公差，在加工过程中不断调整、保证其形位公差。

⑦先面后孔原则：

先加工端面，再铣键槽，钻螺孔。

（2）热处理工序的安排

在切削加工前宜安排正火处理，岂能提高改善轴的硬度，消除毛坯的内应力，改善其切削性能。

在粗加工后进行调质处理，能提高轴的综合性能。

最终热处理安排在半精车之后磨削加工之前。

其能提高材料强度、表面硬度和耐磨性。

在精加工之前安排表面淬火，这样可以纠正因淬火引起的局部变形，提高表面耐磨性。

（3）辅助工序的安排

在粗加工和热处理后，安排校直工序。

在半精车加工之后安排去毛刺和中间检验工序。

在精加工之后安排去毛刺、清洗和终检工序。

综上所述，该轴的工序安排顺序为：

基准加工——主要表面粗加工——热处理——主要表面半精加工——主要表面的精加工（磨削）——攻螺纹、铣键槽——去毛刺、淬火回火等。

6.减速箱输出轴工艺路线的确定

根据以上的加工工艺过程的分析确定零件的工艺路线如表4

表4

工序号

工序名称

机床设备

刀具

量具

01

粗车左右端面及45°

倒角

CA6140

45度刀

游标卡尺

02

钻中心孔

麻花钻

卡尺

03

粗车外圆

60度刀

04

调质处理

05

半精车外圆

游标卡尺、尺规

06

校正

07

精车外圆

08

功右端螺纹

钻床Z515

钻头

09

磨削

M1412

砂轮

10

粗铣键槽

XA6132

铣刀

11

半精铣键槽

12

去毛刺

手锤

13

最终热处理

14

清洗和终检

卡尺塞规清洗机

六机床设备的选用

1．机床设备的选用

在本方案中，减速箱输出轴的生产类型为小批量生产，可以选用较高效率的专用机床和通用机床。

根据该轴尺寸的大小要求，选用车床CA6140，外圆磨M1412，台式钻床钻床Z515，铣床XA6132。

2．工艺装备的选用

在小批量生产的条件下，所用的刀具有通用道具和特殊刀具，量具有游标卡尺、卡尺、塞规等。

另外还要用到夹具。

七工序加工余量的确定，工序尺寸及公差的计算

（1）轴左端φ

外圆表面。

其加工路线为粗车——半精车——磨削。

由工序03、05、09组成，据之前查到的加工余量得磨削余量为0.4。

半精车为1.5。

经修正后的粗车余量为4.1。

确定总加工余量为6。

计算各工序尺寸：

磨削前：

半精车之前：

粗车前：

按照加工方法能达到的经济精度给各工序尺寸确定公差,查工艺手册可知每道工序的经济精度所对应的值为：

取磨削的经济精度公差等级为IT6，其公差值为T1=0.016mm。

取半精车的经济精度公差等级IT8，其公差值为T2=0.039mm。

取粗车的经济精度公差等级IT11，其公差值为T3=0.16mm。

其数据如下表

表5

工序余量（mm）

加工经济精度（mm）

工序基本尺寸（mm）

尺寸、公差（mm）

0.4

半精车

1.5

IT8

35.4

35.40-0.039

4.1

IT11

36.9

36.90-0.16

锻造

±

2

41

41±

现用计算法对磨削径向的工序量进行分析：

查表得Z1=0.4mm。

则半精车基本尺寸为A2=35+0.4=35.4mm，半精加工工序的经济加工精度等级为IT8级。

可确认其公差值0.039mm，故取A1=（35.4±

0.02）mm。

工序最大余量Z1max=35.42-35.008=0.412mm

工序最小余量Z1min=（35.4-0.02）-（35+0.025）=0.365mm

（2）对轴左端ø

48外圆表面，加工工艺路线为粗车，尽由工序03组成。

查表可得粗车余量为2.0mm。

取粗车的经济精度公差等级IT11，查表可确认其公差值为0.16mm。

将上面数据填入下表

表6

锻造

Ø

50±

（3）对轴左端φ

外圆表面加工工艺路线为：

由工序03、05、07组成，查表可得个工序余量：

精车余量为1.1mm,半精车余量为1.5mm，修正后的粗车余量为3.4mm。

总加工余量为6mm。

计算各项工序尺寸：

精车后达到图纸上的尺寸φ

，其表面粗糙度为Ra1.6µ

精车前尺寸：

40+1.1=41.1mm

半精车前尺寸：

41.1+1.5=42.6mm

粗车前尺寸：

42.6+3.4=46mm

按照各工序所得到的经济精度所对应的值

精车的经济精度公差等级IT7，其公差值T1=0.025mm。

半精车的经济精度公差等级IT8，其公差值T2=0.039mm。

粗车的经济精度公差等级为IT11，其公差值T3=0.16mm。

将上面的数据填入下表：

表7

精车

1.1

40

41.1

41.10-0.039

7.4

42.6

42.60-0.16

用计算发对精车径向的工序量Z2进行分析：

查表Z2=1.1mm，则半精车的基本尺寸为A2=40+1.1=41.1mm。

半精加工工序的经济加工精度等级达到IT8级。

确定公差值为0.039mm,所以A1=（41.1+0.02）mm。

工序最大余量Z2max=（41.1+0.02）-（40+0.034）=1.106mm

工序最小余量Z2min=（41.1-0.02）-（40+0.05）=1.07mm.

（4）对轴锥度面的加工工序为：

粗车——半精车。

由工序03、05组成，表面粗糙度Ra3.2µ

m。

（5）对轴中端φ

mm外圆表面，加工工艺路线为：

由工序03、05、09组成。

查工艺手册得各加工余量：

磨削余量为0.4。

磨削前：

半精车之前：

粗车前：

取磨削的经济精度等级为IT6，公差值为T1=0.016mm。

取半精车的经济精度等级为IT8，公差值为T2=0.039mm。

取粗车的经济精度等级为IT11，公差值为T1=0.16mm。

将以上数据填入表格

表8

（6）对轴右端φ

外圆面，精车之后的尺寸精度为φ

表面粗糙度Ra3.2µ

确定工艺路线：

查工艺手册可知半精车的加工余量为1.5mm，且总加工余量为6mm，则粗车余量为4.5mm。

取半精车的经济精度公差等级为IT8，其公差值为T1=0.039mm。