齿轮轴零件的机械加工工艺和铣键槽专用夹具设计

齿轮轴零件的机械加工工艺和铣键槽专用夹具设计,齿轮轴,零件,机械,加工,工艺,键槽,专用,夹具,设计 毕业设计（论文）中期报告 题目:齿轮轴零件的机械加工工艺 与夹具设计 1、 设计（论文）进展状况 1 齿轮轴零件加工工艺规程设计 1.1 零件的技术要求分析 （1） 齿轮轴两端面和联接斜齿轮部位的两Φ77 mm 圆柱面表面粗糙度 Ra 值均为 12.5μm，Φ77 mm圆柱面的尺寸精度要求也较低，属于已加工表面。 （2） 齿轮轴右端的Φ 65圆柱面表面粗糙度Ra 值为1.6 μm，尺寸精度为6级对基准轴线的圆跳动为0.015 mm，圆柱度为0.005 mm。和Φ77 mm 圆柱面联接部位R2 mm圆角，左台阶面的表面粗糙度 Ra 值为3.2μ m对基准轴线的垂直度为 0.025，另一端 2 ×45°倒角。这一部分主要是要和轴承的内圈相配合的，配合质量的好坏将直接影响齿轮轴工作情况的好坏。 （3） 齿轮轴中间部位为斜齿轮部分，根据已知条件可计算出分度圆直径d为73.894 mm，齿顶圆直径为d a为 86.158 mm，齿根圆直径为Φ68.158 mm，由图可知齿顶圆的直径为Φ 86.006h11 mm，直径范围为 86.006～86.226 mm，86.158 mm 在这一尺寸范围内。齿轮两端沿齿廓倒 R2 mm 圆角，顶部沿齿向倒 R0.4 mm圆角，顶部沿轮齿周向倒 2×45°倒角。分度圆表面粗糙度 Ra值为0.8μm。齿轮部分是该轴的主要工作部分，对轮齿的硬度和强度要求较高。轮齿部分要进行渗碳淬火和磨削，还要进行磨削齿面探伤检查，防止裂纹产生。齿轮的精度等级为7级。 （4） 齿轮轴左端Φ65 mm圆柱面的尺寸精度为6级，距离轴肩部位48 mm内的圆柱面表面粗糙度Ra值为1.6μm，其余的为0.8μ m。圆柱面对基准轴线的圆跳动为0.015 mm，圆柱度为0.005mm。和轴肩联接部位的台阶面表面粗糙度Ra值为3.2μ m，对基准轴线的垂直度为0.025mm。左端面处有 R2 的圆角，表面粗糙度Ra值为6.3μ m。 （5） 齿轮轴最左端为Φ55 mm圆柱面表面粗糙度Ra值为3.2μ m ，尺寸精度为 6级，对基准轴线的圆跳动为0.015 mm，圆柱度为 0.005 mm，左端面倒 2 ×45°倒角。右端联接处倒 R2 mm 圆角。 （6） 齿轮轴左端的键槽深为6 mm，宽为16N 9mm，两侧面的表面粗糙度Ra值为3.2μm。键槽内侧面对Φ65 mm 圆柱面基准轴线的对称度为0.02mm。轴的两端均有两个深20 mm 的相距30 mm的螺纹孔M10。 通过以上的分析可知，齿轮轴零件图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。各主要表面的尺寸精度、形状精度和位置精度通过选择合适的加工方法均可以满足。（零件二维及三维图另附） 1.2毛坯选择与确定 （1） 毛坯选择 该零件的材料为20CrMnMo，属于合金结构钢。由于齿轮轴机械强度要求高，在使用过程中要承受重载荷、冲击载荷或交变载荷，齿轮轴的毛坯宜选用锻件。考虑到工艺性能要求、成本、生产规模等因素最终采用模锻成型的方法制造毛坯。 （2） 加工余量及毛坯尺寸确定 通过查阅相关参考文献，确定机械加工余量如下表。 表1 齿轮轴锻造毛坯尺寸公差及机械加工余量 项目 加工余量/ mm（单边） 锻件尺寸/ mm 尺寸公差/ mm Φ 55m6 3 Φ61 Φ65e6 3.5 Φ 72 Φ65k6 3.5 Φ72 Φ77 2.5 Φ 82 Φ86.006h11 3 Φ92.006 Φ77 2.5 Φ82 Φ65k6 3.5 Φ72 82 3 83 ±1.6 123 3 123 ±1.8 87 2.5 96 ±1.6 127 2.5 127 ±1.8 467 3 473 ±2.25 1.3 制定工艺路线 （1） 定位基准的选择 齿轮轴零件的精基准选择为轴两端面的中心孔，满足基准重合的原则。最先进行机械加工的是两个端面，保证长度要求，再就是两个端面的中心孔，保证定位和夹紧。这时可选的夹紧方案为；用三爪卡盘固定一端，对另外一端面进行平整加工，打中心孔；调头加工另外一端面，打中心孔，保证长度。由此可知，粗基准即为两端的外圆柱面。 （2） 齿轮轴零件主要表面加工方法确定 表2 齿轮轴各加工表面加工方案 需加工表面 尺寸精度等级 表面粗糙度Ra（μm ） 加工方案 Φ55m6外圆面 IT6 3.2 粗车—半精车—精车 Φ65e6外圆面 IT6 0.8 粗车—半精车—磨削 Φ65k6外圆面 IT6 0.8 粗车—半精车—磨削 Φ77外圆面 IT14 12.5 粗车 齿圈外圆面 IT11 6.3 粗车—半精车 齿面 IT7 0.8 粗精滚齿—磨削 键槽 IT9、IT11 3.2、12.5 粗铣—精铣 端面 IT14 3.2、12.5 粗车—半精车 M10 螺纹孔 IT14 12.5 钻孔—攻螺纹 （3）拟订工艺路线 工序 1：下料。 工序 2：锻造——模锻成型。 工序 3：正火处理——正火后硬度达到 HB 171～229 工序 4：超声波探伤（图纸技术要求）。 工序 5：粗车——划端面及外形线，左端插入主轴孔，夹住 B 面，粗车 K 面钻中心 孔，夹齿轮轴左端端部，顶 K 面中心孔，粗车各段的外圆面。夹齿轮轴右 端，车A面，钻中心孔，顶 A 面中心孔，粗车 B 面剩余部分。E、I( 77 外 圆面)表面尺寸精度和表面粗糙度要求低，粗车即可。 工序 6：半精车——夹 J 面右端端部，顶 A 面中心孔，半精车 B、C、D、G 面及 D 和 I面右端面，掉头后再半精车剩余部分。 工序 7：检验。 工序 8：精车——夹 B 面左端端部，顶 K 面中心孔，精车 B、J 面。掉头后再 精车剩余部分。精车完后，倒45斜角、R2mm 圆角。 工序 9：粗、精滚齿——用 AA 级单头滚刀滚齿。 工序 10：粗、精铣键槽——键槽内侧面需精铣达到尺寸精度要求。 工序 11：钻孔——轴两端钻孔，孔深 20 mm 。 工序 12：攻螺纹——用丝锥攻螺纹至 M10。 工序 13：去除毛刺。 工序 14：渗碳、淬火处理——淬火处理后低温回火，对齿部渗碳淬火。 工序 15：校直。 工序 16：研磨中心孔。 工序 17：磨削C面、D面——消除淬火处理带来的变形，使零件达到相应精度要求。 工序 18：磨削齿面——采用 Y7131 磨齿机进行磨削。 工序 19：检验——检验各部尺寸及精度。 工序 20：探伤——磨削齿面探伤检查。 工序 21：入库。 2 专用钻夹具设计 本文是在轴上铣键槽的夹具设计。该输入齿轮轴零件属于阶梯轴零件，选用轴的中心线作为定位基准，可使定位基准和部分工序基准、设计基准重合，减小定位误差。选用轴的Φ65mm外圆柱面作为定位基面，以90°短V形块为定位元件。轴向定位用螺钉定位。此外，在机械加工过程中，工件会受到切削力、摩擦力等外力的作用，为了保证在这些外力的作用下，工件仍能在夹具中保持定位的正确位置，而不致发生位移或产生振动，可采用夹紧方案为螺旋夹紧。（夹具二维及三维图另附） 夹具工作过程为：将工件平稳地放在V型块上，调节螺钉对工件进行轴向定位，定好位后将两压板翻转过来，使压板的下面的短圆弧面和轴上的外圆面接触，然后将两活节螺钉转动到合适的位置使垫圈下表面压在压板上，再用扳手分别拧紧两螺母实现夹紧；铣刀位置借助对刀块进行定位。加工完工件后，用扳手拧松螺母，转动活节螺钉到夹具体侧面位置，再翻转两压板到合适位置后即可取下工件。 二、存在问题及解决措施 （1）对于齿轮轴零件的定位基准不好选择。定位基准通常应优先考虑产品设计时的设计基准，并且尽可能的选择加工面做基准，不采用过多的毛坯面定位。 （2）完成零件工艺卡片时，所需采用的机床型号不好选择。可以查找机械加工手册。（3）机床夹具设计精度难以把握。可以用综合分析公式计算出来。 （4）在熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚壳体加工工序与普通零件加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点，从而保证质量目标及综合以上原则。 （5）设计夹具时，首先要确定工件的定位方式及定位元件的结构；其次要确定工件的夹紧方式，选择合适的夹紧机构；再者要确定刀具的对刀、导向方式，选择对刀、导向元件。 三、后期工作安排 9-10 周 夹具结构方案的设计，进行结构设计计算、力学校核； 11-12周 夹具总图设计，绘制夹具零件图； 13-14周 完成曲轴零件的加工工艺规程的编制； 15周 最后，对所有图纸进行校核，编写设计说明书，准备毕业答辩。 指导教师签字： 年 月 日