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1、河南质量工程职业学院毕 业 设 计（论 文） 题 目齿轮轴的数控加工工艺设计及程序编制系 别机电工程系专 业机电一体化技术班 级08机电十班学生姓名学 号指导教师定稿日期2011年01月06日河南质量工程职业学院摘 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。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、加工参数选择等。关键词 ：工艺规程设计 Abstract This design is about output
2、gear axis machining procedure of design, overall employment tracking the typical parts processing flow, including blank - initial certification - rough - precision machined etc step, By the shape, the structure, processing parts, size and important tech-specification, and complete the workpiece 3d m
3、odeling. Determine parts processing method and procedure, including the use of equipment, clamping fixture, processing methods, the azimuth and tools selection, processing parameter selectionKeywords：process planning 目 录前 言 1第一章 零件图分析 21.1 零件的功用 21.2 零件的结构工艺分析 2第二章 毛坯的确定 32.1 毛坯的选择 32.2 毛坯图的设计 3第三章
4、基准的选择 43.1 基准的概念和分类 43.2 定位基准的选择 5第四章 制定加工工艺路线 64.1 加工阶段的划分 64.2 各加工阶段的主要任务 64.3 加工顺序的安排 64.4 数控车床加工与普通车床加工的区别 74.5 拟定加工工艺路线方案 74.6 机械加工工艺卡 94.7 加工程序 15结束语 19参考文献 20致谢 21附图1 零件图 22附图2 毛坯图 23 附图3 三维图24前 言1、输出齿轮轴零件的工艺特点及基本工艺过程（1）工艺特点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
5、。另外，齿轮轴类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。（2）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1.1 零件的功用本零件为汽车变速箱中输出齿轮轴，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
6、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：1.1 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）。1.2 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。1.3 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
7、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。1.4 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。1.2 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、141、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,其余为Ra1.6，这些
8、在安排加工工艺时也需给予注意。第二章 毛坯的确定2.1 毛坯的选择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
9、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。又由于年产量为5000件，达到了批量生产的水平，且零件形状较简单，尺寸也不大，故应采用模锻。2.2 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。第三章 基准的选择3.1 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
10、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。 2. 工艺基准在工艺中采用的基准称为工艺基准。按用途可分为定位基准、测量基准和装配基准。定位基准 加工时使工件在机床或夹具中占据正确位置所使用的基准。 如零件在精车时，中心孔就是定位基准。测量基准 零件检验时，用于测量已加工表面尺寸及位置的基准。装配基准 装配时用已确定零件在部件或产品中位置的基准。零件图中的25、 40.35即为装配基准。3.2 定位基准的选择选择工件的定位基准，实际上是确定工件的定位基面。根据选定
11、的基面加工与否，又将定位基准分为粗基准和精基准。在起始工序中，只能选择未经加工的毛坯表面作为定位基准，这种基准称为粗基准。用加工过的表面作为定位基准，则称为精基准。在选择定位基准时，是从保证精度要求出发的，因此分析定位基准选择的顺序就应为精基准到粗基准。1粗基准的选择选择的原则是：（1）非加工表面原则（2）加工余量最小原则（3）重要表面原则（4）不重复使用原则（5）便于装夹原则。根据以上选择的原则，在加工时：（1）车左端时，以两端端面中心孔作为粗基准。（2）车右端时，以两端端面中心孔作为粗基准。 2精基准的选择选择的原则是：（1）基准重合原则（2）基准统一原则（3）自为基准原则（4）互为基准原
12、则（5）便于装夹原则。 根据以上选择的原则，我们就可以选择端面的中心孔作为精基准。由于该传动轴的几个主要配合表面25、40圆柱面有较高的同轴度要求，对于86.30的两端面及35左端面50右端面有端面跳动要求，轴肩面对基准轴线A-B均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，所以应选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。第四章 制定加工工艺路线4.1 加工阶段的划分工件的加工质量要求较高时，都应划分加工阶段，一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。如果加工精度和表面质量要求特别高，则还可增设光整加工和超密加工阶段。4.2 各加工阶段的主要任务（1）粗加工阶段的任务
13、是切除毛坯大部分余量，使毛坯接近成品的形状和尺寸。（2）半精加工阶段的任务是留下精加工余量后使主要表面达到一定的精度，为精加工做好准备并完成一些次要表面的加工。 （3）精加工阶段的任务是保证各主要表面达到规定的精度和表面粗糙度。4.3 加工顺序的安排（1）切削加工的安排原则：A.基准先行B.先粗后精 C.先主后次 D.先面后孔（2）热处理工序的安排： A.预备热处理的目的的改善工件的加工性能，消除残余内应力，改善金相组织，为最终热处理做好准备，如正火、退火和调质等。预备热处理一般安排在粗加工前，但调质常安排在粗加工后进行。B.消除残余应力处理的目的是消除毛坯制造和切削加工过程中产生的残余应力，
14、如时效和退火。C.最终热处理的目的是提高零件的力学性能（如强度、硬度、耐磨性等），如调质、淬火、回火以及各种表面处理，一般安排在精加工前。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，故需要进行渗碳淬火回火热处理。（3）辅助工序的安排：辅助工序包括检验、去毛刺、清洗、防锈等检验。除了工序中自检外，还需在下列场合单独安排检验工序：a.重要工序前后；b.送往外车间加工之前；c.全部加工工序完成、去毛刺之后。有些特殊去毛刺常安排在下列场合进行：a.淬火工序之前；b.全部加工工序结束之后。此零件为配合件，配合部位的精度要求比较高，为了达到图纸的精度要求，应该安排磨削
15、工序，来达到精度要求和提高表面性能。4.4 数控车床加工与普通车床加工的区别本零件在粗加工阶段所使用的是C616型普通车床，这是一种小型车床，床身最大工件回转半径为160mm，最大加工长度为550mm。适合批量较小，精度要求不高零件的加工。他的投资较数控车床的低，但对工人的技术要求较高。在精加工阶段使用的是CJK6132型数控车床，床身上最大工件回转直径：320mm,最大加工长度：600mm。精加工阶段使用数控车床加工的优势在于：数控车床的加工精度比普通车床的高，能满足零件设计的要求，而普通车床难以达到要求。再者数控车床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高，是普通车床的 35
16、倍。但数控车床的投资大，使用费用高，生产准备工作复杂。由于整个加工过程采用程序控制，数控加工的前期准备工作较为复杂，包含工艺确定、程序编制等。综合考虑这些因素，所以在粗加工阶段所使用的是C616型普通车床来加工，精加工阶段使用的是CJK6132型数控车床来加工。4.5 拟定加工工艺路线方案该零件是批量生产，可以采用机床配以专用夹具，工序以分散为主，某些工序可以适当集中应划分加工阶段，将粗加工和精加工分开；刀具和量具的选择可以专用的与适用的相结合，根据以上分析，初步拟订的工艺路线方案如下：1、毛坯锻造并正火160-200HB，2、两端同时铣端面钻中心孔，3、粗车左端外圆，4、粗车右端外圆，5、钻
17、孔，6、扩孔倒角，7、攻丝，8、粗车检验，9、精车长头，10、精车短头，11、齿坯检验，12、滚齿，13、滚花键，14、倒棱去毛刺，15、剃齿，16、热前检验，17、热处理，18、研磨中心孔，19、磨外圆端面，20、珩齿，21、成品检验，22、清洗、封油、包装、入库。综合考虑所要加工零件的尺寸及要加工表面所要达到的粗糙度，选择如下机床：普通车床：CA616数控机床：CJK6132A外圆磨床：M1432A端面铣床：GL2-X336台式钻床：Z4006A滚齿机：YM36084.6 机械加工工艺卡 学校三明职业技术学院产品型号零件名称零件号QH50-02输出齿轮轴60045632材料名称牌号机械性能
18、渗碳钢20CrMnTib1080MPas835MPa毛坯种类尺寸模锻每一毛坯可制件数每台件数批量净重/kg11序号工序和工步内容加工面定位表面工艺装备名称及编号加工尺寸切削用量工时/min工序工步机床型号、夹具、刃具、量具、辅具直径或宽度、长度、每边余量背吃刀量ap/mm进给量mm/r或mm/r切削速度v/m*r-1机动时间辅助时间准备时间合计01外购按图鍛造并正火处理 序号工序和工步内容加工面定位表面工艺装备名称及编号加工尺寸切削用量工时/min工序工步机床型号、夹具、刃具、量具、辅具直径或宽度、长度、每边余量背吃刀量ap/mm进给量mm/r或mm/r切削速度v/m*r-1计机动时间辅助时间
19、合计05两端同时铣端面钻中心孔夹大圆，铣左右端面，保证长度，钻两中心孔，加工面：端面、两中心孔定位表面： 141大外圆机床型号：GL2-X336夹具：液压夹具刃具：铣刀钻头量具： 游标卡尺铣至长310背吃刀量：0.2-0.8进给量：1.0切削速度：460-600机动时间：30辅助时间：10准备时间：10合计：50序号工序和工步内容加工面定位表面工艺装备名称及编号加工尺寸切削用量工时/min工序工步机床型号、夹具、刃具、量具、辅具直径或宽度、长度、每边余量背吃刀量ap/mm 进给量mm/r或mm/r 切削速度v/m*r-1机动时间辅助时间准备时间合计10粗车短头外圆采用双顶尖装夹方法，一次装夹车
20、60、65、141外圆，倒角1X45度加工表面：6065、141外圆、定位表面： 两端中心孔机床型号：CJK6140夹具：顶尖刃具：90度刀、量具：外径千分尺加工直径：26.7536.5、87.8外圆加工长度 615mm每边余量：0.5mm背吃刀量： 0.2-0.8进给量：1.0切削速度： 460-600机动时间：10辅助时间：8准备时间：10合计：28 序号工序和工步内容加工面定位表面工艺装备名称及编号加工尺寸切削用量工时/min工序工步机床型号、夹具、刃具、量具、辅具直径或宽度、长度、每边余量背吃刀量ap/mm进给量mm/r或mm/r切削速度v/m*r1机动时间辅助时间准备时间合计15粗车
21、右端外圆采用双顶尖装夹方法车60、75圆柱面、141右端面、倒角1X45度加工面：6075圆柱面141右端面定位表面：两端中心孔机床型号：CJK6140夹具：三爪卡盘刃具：90度刀量具：外径千分尺、游标卡尺加工直径：6075加工长度：170mm 背吃刀量：0.3进给量：0.25切削速度： 260-300机动时间：20辅助时间：10准备时间：10合计：40 序号工序和工步内容加工面定位表面工艺装备名称及编号 加工尺寸 切削用量工时/min 工序工步机床型号、夹具、刃具、量具、辅具 直径或宽度、长度、每边余量 背吃刀量ap/mm进给量mm/r或mm/r切削速度v/m*r-1机动时间辅助时间准备时间
22、合计 30精车长头车60、65、141圆柱面及5218的槽加工面：60651415218的槽定位表面：两端中心孔机床型号:CJK6132A刃具：精车刀量具：游标卡尺外径千分尺加工直径：6065141加工长度：310背吃刀量：0.1-0.6进给量：0.5切削速度：40-80机动时间：10辅助时间：10准备时间：10合计：30序号工序和工步内容加工面定位表面工艺装备名称及编号 加工尺寸 切削用量工时/min 工序工步机床型号、夹具、刃具、量具、辅具 直径或宽度、长度、每边余量 背吃刀量ap/mm进给量mm/r或mm/r切削速度v/m*r-1机动时间辅助时间准备时间合计 35精车短头采用双顶尖装夹方
23、法，一次装夹车60、75、倒角2X45度加工面：60、75、外圆定位表面：两端中心孔机床型号:CJK6132A刃具：精车刀量具：游标卡尺外径千分尺加工直径：60、75加工长度：25mm背吃刀量：0.1-0.6进给量：0.5切削速度：40-80机动时间：10辅助时间：10准备时间：10合计：30 4.7 加工程序右侧圆柱面的加工O0001N10 T0101N20 M03 S800N30 G00 X150.0 Z2.0N40 G94 X-1.0 Z0 F0.1N50 G71 U0.2 R1.0N60 G71 P70 Q170 U3.0 W3.0 F0.5N70 G00 X52.0N80 G01 X
24、60.0 Z-2.0 N90 Z-52.0N100 X65.0 Z-66.0N110 Z-127.5N120 G02 X70.0 Z-130.0 R2.5N130 G01 X80.0N140 Z-133.0N150 G02 X90.0 Z-138.0 R5.0N160 G01 X133.78 N170 X141.78 Z-140.0N180 M03 S1200N190 G42 G00 X149.0 Z2.0N200 G70 P70 Q170 F0.2N210 G40 G00 X200.0 Z100.0N220 M05N230 M30 左端外圆柱面的加工O0002N10 T0101N20 M03
25、 S800N30 G00 X150.0 Z2.0N40 G94 X-1.0 Z0 F0.1N50 G71 U0.2 R1.0N60 G71 P70 Q150 U4.0 W3.0 F0.5N70 G00 X52.0N80 G01 X60.0 Z-2.0N90 Z-35.0N100 X75.0N120 Z-43.0N130 G02 X85.0 Z-48.0 R0.5N140 G01 X133.78N150 X133.78 Z-45.0N160 M03 S1200N170 G42 G00 X149.0 Z2.0N180 G70 P70 Q150 F0.2N190 G40 G00 X200.0 Z10
26、0.0N200 M05N210 M30键槽的加工O0003N10 G90 G21 G40 G49 G17N20 G91 G28 Z0N30 T0202 M06N40 G90 G54 G00 X26.0 Y0N50 S900 M03N60 G43 Z5.0 H01N70 G01 Z0 F10.0N80 M98 P40004N90 G90 Z-1.0 F50N100 G01 X26.0 F20.0N110 G90 Z-1.5 F50.0N120 G41 G01 X-34.0 Z-2.0 D02 F100N130 G03 X-26.0 Y-9.0 R8.0N140 G01 X26.0N150 G03
27、 X26.0 Z-9.0 R9.0N160 G01 X-26.0N170 G03 X-18.0 Y-1.0 R8.0N190 G01 G40 X-26.0 Y0N200 G00 Z20.0N210 G28 G49 Z50.0N220 M05N230 M30键槽的加工子程序O0004N10 G91 G01 Z-0.75 F50N20 G90 G01 X-26.0 F100N30 G91 G01 Z-0.75 F50N40 G90 G01 X26.0 F100N50 M99结束语转眼间，这次的毕业设计已经接近尾声了。在老师的指导下，我收获很多。通过此次设计，使我基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文
28、件的编制、机床的选择等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等，加深了我对理论知识的理解。在这次设计过程中，我也看到自己的不足之处，以前上课没有学到的知识，在这次设计当中也涉及到了，使我真正感受到了知识的重要性。以下是我的收获和不足之处：收获：（1）能把以前所学的各种知识，综合的运用的这次设计中，巩固了以前所学的知识。（2）学会了参阅各种资料及查各种余量、切削用量等手册。（3）学会了，分析问题，解决问题的能力。不足之处：（1）有些步骤，问题解决的方法不是很好，需在以后的学习、实践中进一步改进。（2）有些工艺路线制定的不是太好，而且余量、切削用量设计不是很精确，需在以后的实践中积累经验，进一步改
29、进。总的来说，这次设计，使我在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我思考、解决问题的能力。使我从中学到了以前在课内根本就学不到的东西，让我受益匪浅！参考文献1 陈宏钧.机械加工工艺手册（一、二卷）M.机械工业出版社.20032机械零件工艺手册M.机械工业出版社.20053 机械加工技术M. 西安电子科技大学出版社.20024 刘哲.中文版AutoCAD2006实例教程M.大连理工大学出版社.20065 GB/T1182形状和位置公差M.19966 崇凯.机械制造技术基础课程设计指南M.化学工业出版社，20077 李昂.齿轮加工工艺质量检测与通用标准规范全书M.
30、机械工业出版社.2003致 谢时光匆匆如流水，大学生活一晃而过，回首走过的岁月，心中倍感充实，当我做完这篇毕业作业的时候，心中有一种如释重负的感觉，感慨良多。从开始进入课题到毕业作业的顺利完成，除了自身努力外，一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助。是他们教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于他们的帮助，我才能在各方面取得显著的进步，在这里请接受我诚挚的谢意!首先诚挚的感谢我的毕业作业指导老师周永情老师。在论文写作过程中，得到了周永情老师的亲切关怀和耐心的指导。他严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，周老师都始终给予
31、我细心的指导和不懈的支持。感谢他在忙碌的教学工作中挤出时间来审查、修改我的毕业作业。在此还要感谢教过我的所有老师们，你们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。老师的谆谆诱导、同学的出谋划策及家长的支持鼓励，是我坚持完成论文的动力源泉。由于时间的仓促及自身专业水平的不足，整篇毕业肯定存在尚未发现的缺点和错误，恳请阅读此篇论文的老师、同学，多予指正，不胜感激。附图1：附图2毛坯图附图3三维图河南质量工程职业学院毕业设计（论文）评审表一（指导教师用）班级： 姓名： 学号：评价内容具 体 要 求分值评分调查论证能独立查阅文献和调研；能提
32、出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。10实验方案设计与实验技能能正确设计实验方案，独立进行实验工作。20分析与解决问题的能力能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确处理实验数据；能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。20工作量、工作态度按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。20质 量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结构严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。20创 新工作中有创新意识；对前人工作有改进或
33、突破，或有独特见解。10成 绩100指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日注：各专业可根据自己的具体情况，制定出适合本专业的毕业设计（论文）的具体要求和评分标准。河南质量工程职业学院毕业设计（论文）评审表二（评阅人用）班级： 姓名： 学号：评价内容具体要求分值评分资料利用查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力和自己的见解。15论文质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结果严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。50工作量、难度工作量饱满，难度较大。25创 新对前人工作有改进或突破，或有
34、独特见解。10成 绩100评阅人评语： 评阅人签名： 年 月 日注：各专业可根据自己的具体情况，制定出适合本专业的毕业设计（论文）的具体要求和评分标准。 河南质量工程职业学院毕业设计（论文）答辩情况记录（答辩委员会或答辩小组用）班级： 姓名： 学号： 答 辩 题 目对学生回答问题的评语正确基本正确经提示回答不正确未回答答辩委员会（或小组）评语：成绩： 答辩负责人签名： 年 月 日河南质量工程职业学院毕业设计（论文）总成绩评定表班级姓名学号 设计（论文）题目成 绩指导教师评分评阅人评分答辩评分总成绩系毕业设计（论文）领导小组审核意见：小组组长签名：年 月 日注：毕业设计（论文）总成绩中，指导教师评分占40%，评阅人评分占20%，答辩评分占40%。
