齒輪軸加工工藝

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1、 工藝課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 題目：落地銑鏜床—— ZT30DA 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)臺(tái)—— 31210 中心軸機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì) 應(yīng)完成任務(wù)： （ 1）CAD 繪制及手工繪制 A3 零件圖 (各一張 ) （ 2）編制機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片（一套） （ 3 ） 編 寫 工 藝 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 （ 一 份

2、 1 前言 機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造工藝學(xué)及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)課程， 并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)， 它要求學(xué)生全面地綜合運(yùn)用本課程及其有關(guān)課程的理論和實(shí)踐知識(shí)， 進(jìn)行零件加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)和機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)。是一次將理論與實(shí)際相結(jié)合對(duì)專業(yè)知識(shí)的綜合訓(xùn)練， 并且為我們以后做好畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行的一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。其目的在于： 1.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)及有關(guān)課程（工程材料與熱處理，機(jī)械設(shè)計(jì)，公差與技術(shù)測(cè)量，金屬切削機(jī)

3、床，金屬切削原理與刀具等）的知識(shí)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)， 獨(dú)立地分析和解決工藝問題， 初步具備設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。 2.能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，學(xué)會(huì)擬定夾具設(shè)計(jì)方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。 3.培養(yǎng)學(xué)生熟悉并運(yùn)用有關(guān)手冊(cè)，規(guī)范，圖表等技術(shù)資料的能力。 4.進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖，制圖，運(yùn)算和編寫技術(shù)文件等基本技能。

4、 2 目錄 前言 2 （一）介紹零件及產(chǎn)品的功用 4 （二）零件的工藝分析 4 （ 1）零件在裝配圖中的功用分析 4 零件的結(jié)構(gòu)分析 5 （ 3）零件結(jié)構(gòu)的工藝性分析 6 （ 4）零件關(guān)鍵表面的技術(shù)要求分析 6 （三）確定材料及毛坯種類 6 （ 1）確定材料（材料性能） 材料的選擇 6 （ 2）毛坯選擇及制造方法 7 （ 3）毛坯加工前熱處理（即預(yù)備熱處理） 7 （四）工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 7 （

5、1）工藝規(guī)程的作用 7 （ 2）制定工藝規(guī)程的原則 7 （ 3）制定工藝規(guī)程的依據(jù) 8 （ 4）制定工藝規(guī)程的步驟 8 （ 5）選擇定位基準(zhǔn) 8 （ 6）確定各加工表面加工方法及劃分加工階段 9 （ 7）確定工序集中與分散的程序 9 （ 8）合理安排加工順序 9 （五）初擬工藝路線 10 （ 1）加工工藝路線 10 （ 2）其他工序安排 10 （六）選擇機(jī)床及工藝裝備 10 （ 1）選用機(jī)床 10 （ 2）選用工藝裝配 10

6、 3 （一）介紹零件及產(chǎn)品的功用 本次設(shè)計(jì)工件為 ZT30DA 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)臺(tái)中心軸。 ZT30DA 為一款落地銑鏜床。數(shù)控落地銑鏜床具有鏜孔、鉆孔、銑削、切槽等加工功能；配上高精度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、直角銑頭等功能附件，可以實(shí)現(xiàn)五面加工，是冶金、能源、電力等行 業(yè)用于汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和重型機(jī)械等大型零件加工的理想設(shè)備。 適用范圍 : a） 批量小而多次生產(chǎn)的零件 b） 形狀復(fù)雜加工精度高， 通用機(jī)床無(wú)法加工或很難保證加工質(zhì)量的零件。 c） 在加工過程

7、中，必須進(jìn)行多工序加工，如必須在一次裝夾中完成銑、 鏜、锪鉸或攻絲等工序。 d） 必須嚴(yán)格控制公差的零件 e） 切削余量大的工件 f） 具有難測(cè)量、難控制進(jìn)給、難控制型腔尺寸的殼體或箱型零件。 g） 工藝、設(shè)計(jì)會(huì)發(fā)生變化的零件 而回轉(zhuǎn)臺(tái)是落地銑鏜床實(shí)現(xiàn)一次裝夾 完成多道工序的關(guān)鍵部件，其能夠使工件在 X-Y 平面 360 度旋轉(zhuǎn)。在組成回轉(zhuǎn)臺(tái)的部件中中心軸是回轉(zhuǎn)臺(tái)的主要部件， 不僅用于連接工作臺(tái)和回轉(zhuǎn)臺(tái)， 而且起 到支撐的作用， 并作為回轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)中心， 起到定位的作用。 回轉(zhuǎn)臺(tái)的精度主要取決于該部件。 （二）零件

8、的工藝分析 （ 1）零件在裝配圖中的功用分析 4 題目所給的零件是 ZT30DA 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)臺(tái)齒輪軸。它位于回轉(zhuǎn)臺(tái)的下方。 起傳遞運(yùn)動(dòng)和支撐的作用。 零件的結(jié)構(gòu)分析 該齒輪軸是一段含有齒輪 鍵槽 螺紋階梯軸。由圖可

9、知該零件長(zhǎng)度為 397，最大直徑為 184.該軸要求較高的的表面為 Φ90js6、 Φ55js6Φ184h11 齒輪外圓、 Φ 110h6 軸段，Φ70h6 帶有鍵槽的軸段。 要求粗糙度也較高， 分別為 Ra0.8、Ra0.8、Ra3.2、 Ra1.6、Ra0.8。其他外圓要求不高。 5

10、 （ 3）零件結(jié)構(gòu)的工藝性分析 a.了解零件的各項(xiàng)技術(shù)要求 b.審查零件圖技術(shù)要求和材料選擇是否合理 c.審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性 Φ55h6 軸線對(duì) 184h11 軸線同心度允差為 Φ0.01、Φ70h6 與Φ 184h11 軸線同心度允差為 Φ 0.01、Φ184h11 對(duì)軸線有圓跳動(dòng)為 0.02，Φ110h6 右端面對(duì)軸線有圓跳動(dòng)為 0.01、Φ80 對(duì)軸線有圓跳動(dòng)為 0.015、 （ 4）零件關(guān)鍵表面的技術(shù)要求分析 Φ110

11、h6和Φ55js6與圓錐滾子軸承緊圈配合； M70X2 和 M55X2 與螺母配合； Φ 70h6 與鍵配合。 （三）確定材料及毛坯種類 （ 1）確定材料（材料性能） 材料的選擇 由零件圖可知齒輪軸材料選用 40Cr、40Cr 屬于 中碳調(diào)制鋼，冷鐓模具鋼。該鋼價(jià)格適中， 加工容易， 經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚硪院罂色@得一定的韌性、 塑性和耐磨 性。正火可促進(jìn)組織球化，改進(jìn)硬度小于 160HBS 毛坯的切削性能。在溫度 6 550~570℃進(jìn)行回火，該鋼具有最佳的綜合力學(xué)性能。該鋼的淬透性高于 45 鋼，適合于

12、高頻淬火， 火焰淬火等表面硬化處理等。 這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后用于制造承受中等負(fù)荷及中等速度工作的機(jī)械零件， 而本零件位于回轉(zhuǎn)臺(tái)下方，承受較大載荷，且要求精度較高，而 40Cr 恰好符合要求，且有型材便于采購(gòu)，也適于本產(chǎn)品大規(guī)模生產(chǎn)要求。 （ 2）毛坯選擇及制造方法 該零件毛坯為鍛件。 鍛件特點(diǎn)：鍛件的表面和中心的晶格條件不同，在鍛件的截面上有三個(gè)不 同結(jié)構(gòu)特征的晶格區(qū)： 表層細(xì)晶格區(qū)、 柱狀晶區(qū)及中心等軸晶區(qū)。 鍛件可消除一些鑄造缺陷， 如縮孔和縮松， 氣孔和微裂紋在加工過程中焊合， 提高了金屬的質(zhì)密度。對(duì)于內(nèi)部的晶內(nèi)偏析， 粗大柱狀晶及大塊碳化物， 還

13、可以在壓力作用下使晶粒破碎，消除成分粗大柱狀晶粒及大塊碳化物的不利影響， 使金屬的力學(xué)性能得到提高。其中表層細(xì)晶格區(qū)質(zhì)量較好。 選取鍛件的理由：由零件圖可知該零件要求較高的表面遠(yuǎn)小于最大外徑 ,而型材芯部質(zhì)地遠(yuǎn)不如表面，為保證零件要求較高的被加工表面位于表層細(xì)晶格 區(qū)，故應(yīng)采用鍛件。而且本零件結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，恰好符合鍛件制作的要求。 （ 3）毛坯加工前熱處理（即預(yù)備熱處理） 毛坯加工前熱處理為正火 目的： a.軟化鋼件便于切削加工 b.消除殘余應(yīng)力，一防止剛件在淬火時(shí)產(chǎn)生變形或開裂。 c.細(xì)化晶粒，改善組織，提高力學(xué)性能。 d.為最

14、終熱處理淬火做好組織上的準(zhǔn)備。 （四）工藝規(guī)程設(shè)計(jì) （ 1）工藝規(guī)程的作用 機(jī)械加工工藝規(guī)程是將鑄鍛件毛坯或鋼材經(jīng)機(jī)械加工方法改變它們的形狀，尺寸，表面質(zhì)量，使其成為合格零件的過程。 作用： a.指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件； b.是生產(chǎn)準(zhǔn)備和計(jì)劃調(diào)度的主要依據(jù)；c.是新建或擴(kuò)建工廠，車間的基本技術(shù)文件。 （ 2）制定工藝規(guī)程的原則 1.充分利用本企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)條件的基礎(chǔ)上， 盡量采用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)工藝和發(fā)明制造，采用的技術(shù)要保證先進(jìn)可行。 7 2.在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡量提高生產(chǎn)效

15、率和降低消耗，不斷提高各項(xiàng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。 3.創(chuàng)造良好的勞動(dòng)條件和工作環(huán)境，符合勞動(dòng)安全法和環(huán)境法。 4.工藝規(guī)程正確、統(tǒng)一、完整、清晰。 5.機(jī)構(gòu)特征和工藝特征相近的零件應(yīng)盡量采用通用工藝規(guī)程。 （ 3）制定工藝規(guī)程的依據(jù) 1.產(chǎn)品圖樣和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 2.產(chǎn)品工藝方案和生產(chǎn)大綱 3.零件分工綜合明細(xì)表 4.有關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)和設(shè)備，工藝裝備資料及企業(yè)資料 （ 4）制定工藝規(guī)程的步驟 1.分析被加工零件的工藝性 2.確定毛坯種類及制作方法 3.設(shè)計(jì)機(jī)械加工工藝過程，包括劃分工藝過程

16、的組成，選擇加工方法，安排加工順序和組合工序等 4.工序設(shè)計(jì)：包括選擇加工設(shè)備及工藝裝備，確定加工余量、工序尺寸、切削余量及計(jì)算工時(shí)定額等 5.填寫工藝文件 （ 5）選擇定位基準(zhǔn) 定位基準(zhǔn)的選擇是為了保證工件加工精度，合理安排加工順序，又分為精、粗基準(zhǔn)。 1.粗基準(zhǔn)的選擇：其選擇常會(huì)影響各加工面余量分配及加工面與不加工面位置精度。 a.相互位置要求原則：主要以不加工表面為粗基準(zhǔn)； b.“余量均勻原則”：必須保證主要表面的加工余量均勻 c.粗基準(zhǔn)不重復(fù)使用原則：未加工表面平整度較差，不以重復(fù)使用 d.便于 裝夾 2.精基準(zhǔn)的選

17、擇：保證加工精度和裝夾方便。 a.“基準(zhǔn)重合”原則 b.“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則 c.“互為基準(zhǔn)”原則 d.“自為基準(zhǔn)”原則 e.“便于裝夾”原則 該零件粗加工基準(zhǔn)： A.車 ------ Φ 184 外圓為基準(zhǔn) 8 （ 6）確定各加工表面加工方法及劃分加工階段 1.加工方法的選擇： a.加工經(jīng)濟(jì)精度 b.工件材料的性能 c.工件的結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸 d.生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性要求 2.加工階段劃分： a.粗加工階段 b.半徑加工階段（次要表面完成，為

18、主要表面的精加工做準(zhǔn)備）c.精加工階段（加工表面精度和粗糙度）d.精密和超精密階段 原因： a.利于保證加工質(zhì)量 b.便于合理使用設(shè)備和安排工人 c.可及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷 d.便于組織生產(chǎn) （ 7）確定工序集中與分散的程序 1.集中的特點(diǎn)： a.利于采用高效設(shè)備和工藝裝備，提高生產(chǎn)效率 b.工件裝甲次數(shù)少，減少輔助時(shí)間，縮短生產(chǎn)周期 c.工序數(shù)目少，減少機(jī)床數(shù)目及工人等 d.機(jī)床設(shè)備和工藝裝備成本高， 調(diào)整維修困難，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)，工作量大。 2. 分散的特點(diǎn)： 3.a.機(jī)床設(shè)備及工藝裝備比較簡(jiǎn)單，容易調(diào)整 4.b.對(duì)工

19、人技術(shù)要求較低（操作水平） 5.c.有利選用最合理的切削余量，減少基本時(shí)間 6.d.設(shè)備數(shù)量多，工人多，生產(chǎn)面積大，工藝路線 （ 8）合理安排加工順序 原則： a.先基準(zhǔn)后其他 b.先粗后精 c.先主后次 d.先面后孔 e.熱處理有機(jī)穿插 安排 9 （五）初擬工藝路線 （ 1）加工工藝路線 （ 2）其他工序安排 （六）選擇機(jī)床及工藝裝備 （

20、1）選用機(jī)床 粗加工選用車床 CA6140A 該車床最為普遍，最大加工直徑為 400mm，而本零件最大加工半徑為 285mm.故可采用該機(jī)床。 精加工選用萬(wàn)能磨床 （ 2）選用工藝裝配 在磨削時(shí)為保證零件同心度要求， 裝夾采用工藝裝備 ------ 芯軸，保證在一次 裝夾完成磨削。等等?？傊?，零件處在各種復(fù)合應(yīng)力下工作。 10