传动轴齿轮的加工工艺设计

车床传动轴机械加工工艺过程设计 车床主轴箱齿轮机械加工工艺过程设计

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车床传动轴机械加工工艺过程设计

1．问题提出：

零件的几何精度直接影响零件的使用性能，而机械加工工艺过程制定的是否合理将直接影响零件的加工精度。针对车床传动轴，应用所学的机械制造基础知识进行一次加机械工工艺过程设计的综合性工程应用训练。 2．专题研究的目的：

（1）掌握零件主要部分技术要求的分析方法；

（2）掌握零件材料的选择方法和确定毛坯的制备方法及工艺； （3）掌握工艺分析方法； （4）掌握定位基准的选择方法；

（5）掌握制定出合理的零件加工顺序的原则和方法； （6）掌握制定出合理的零件加工路线的方法。 3．研究内容：

图1所示为车床的传动轴，轴上开有键槽用来安装齿轮以传递运动和动力，两端是安装滚动轴承的支承轴颈。完成该传动轴零件的机械加工工艺过程设计。 工艺设计的具体内容包括：

（1）进行零件主要部分的技术要求分析研究；

（2）确定传动轴的材料、毛坯的制备方法及工艺、热处理工艺； （3）进行加工工艺分析； （4）确定定位基准；

（6）制定传动轴的加工顺序； （7）制定传动轴的加工路线； 4．设计过程：

（1）进行零件主要部分的技术要求分析研究；

4.1.1 该轴需要的精度比较高，故采用粗加工品尼高，半精加工，精加工三个阶段。所以采用粗车、数控车、铣车、磨销，其中数车是加工关键。

4.1.2钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，锻件的内部组织均匀，强度比较好，

重要的轴、大尺寸或阶梯尺寸变化较大的轴，应采用锻制毛坯，对直径较小的轴，可直接用圆钢加工。由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理的办法提高耐磨性和抗疲劳强度

4.1.3 本零件是传动轴，传动过程中只传递转矩而不承受弯矩，可以通过热处理方法提高轴的耐磨性和抗疲劳强度。此传动轴的形状简单，属于对称零件，同时阶梯轴很少，而且各段直径相差不太大。

4.1.4 为便于装配，轴端应有倒角。轴肩高度不能妨碍零件的拆卸。对于阶梯轴一般设计成两端小中间大的形状，以便于零件从两端装拆。

4.1.5 传动轴上的各个键槽开在同一母线的位置上，便于加工。键槽和齿轮通过与键配合，实现动力的传递。

4.1.6 Φ17圆柱表面为支撑轴颈与滚动轴承相配合，对其要求圆柱度公差则可控制横剖面和轴剖面内的各种形状误差。

4.1.7 Φ24圆柱面要与齿轮配合，为保证其平稳性和减少噪音，对其表面有径向全跳动的要求。

4.1.8 Φ24和Φ32轴段处的轴肩用于定位，防止其端面圆跳动产生偏心。 4.1.9 轴上键槽有对称度要求，一般来说键槽都有对成度公差。

4.1.10 传动过程中只传递转矩而不承受弯矩，可以通过热处理方法提高轴的耐磨性和抗疲劳强度。

（2）确定传动轴的材料、毛坯的制备方法及工艺、热处理工艺；

4.2.1 应选用机械制造用钢，考虑到轴的选材经常用调制钢，具有良好的综合力学性能。故选用市场上最常见的45钢。

4.2.2 由于此车床传动轴是一般的阶梯轴，并且各阶梯的直径相差小，则可以直接以热轧圆柱棒料做毛坯。

4.2.3 热处理：调制处理（加热至Ac3+30~50度淬火，500~650度高温回火），之后在进行表面淬火,低温回火。 （3）进行加工工艺分析；

4.3.1 与轴承配合处上下偏差均为正值。键槽无上偏差、下偏差为负。与齿轮配

合处偏差也均为正值。最终选择Φ24和Φ17的公差等级均为IT6，键槽的公差等级也为6 。

4.3.2 形状精度要保证轴的直线度、圆度、圆柱度以及接触轴承或齿轮的端面的平面度。此零件中涉及Φ17、Φ24两段的圆柱度。轴肩工作端面的平面度。圆柱度影响零件传动、轴与轴承的配合以及对中性。左端直径为要与右端直径为0.003mm。

4.3.3 位置精度要保证轴线的平行度、端面的垂直度以及轴的同轴度。此零件中涉及Φ17和Φ24两段与基本轴线的同轴度。轴肩端面与基本轴线的垂直度。还有键槽对所在轴轴线的对称度。左端直径为

mm的轴与右端直径为

mm的轴需

mm的轴分别相对于A-B轴线的圆柱度公差为

mm的轴分别相对于A-B轴线的度公差为0.010mm。

4.3.4 Φ24的轴要与齿轮配合，故应提出圆柱度的以及与主轴的同轴度，以保证传动平稳，防止偏心。综上选择径向全跳动要求以满足设计需要。公差等级取8级，公差值取0.025mm。

4.3.5 中间的轴肩起定位作用，且两面与轴承接触，故对其靠近轴承的端面应提出平面度要求，同时需要提出与轴线的垂直度要求，防止产生偏心。综上选择圆跳动要求以满足设计需要。公差等级取7级，设计公差值取0.015mm。 4.3.6 轴肩处尺寸突变产生应力集中，易发生疲劳破环，为此可以采用凹圆角以增大过度圆角半径降低应力集中 （4）确定定位基准；

4.4.1 粗基准的选择。为保证不加工表面与加工表面之间的位置要求应选用不加工表面为粗基准；如果零件上有不需加工的表面，则应选择该面作粗基准；当零件上有几个不需加工的表面时，应选择与加工表面之间相互位置精度要求较高的表面作粗基准；为保证工件某重要表面的余量均匀，选择该表面为粗基准，选择重要表面或加工余量最小的表面作为粗基准；若工件所有表面都需加工，应选择工件上的重要表面或加工余量最小的表面作为粗基准，可使各加工表面都有足够的加工余量，并使重要表面的余量均匀；选择较为平整光洁、面积较大的表面作

粗基准。依据以上原则本设计粗车时以外圆和两端面为粗基准。

4.4.2 精基准的选择。用工序基准做精基准，实现基准重合，以免产生基准不重合误差；当用一组精基准定位可以较方便加工其它各表面时，应尽可能多采用此组精基准定位，实现基准统一，减少工装费用，避免基准转换误差；当精基准要求加工余量小而且均匀时，应选择加工表面自身为精基准，实现自为基准原则；为获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循互为基准，反复加工原则；选择定位准确、稳定、夹紧可靠，使夹具结构简单原则。依据以上原则本设计精车时以两侧端面中心孔为精基准。 （6）制定传动轴的加工顺序；

4.6.1 轴Φ24和Φ17：其公差等级为IT7，表面粗糙度为0.8m，需进行粗车、半精车、磨削； 4.6.2 轴精车。

（7）制定传动轴的加工路线；

锻造热轧—车端面和钻中心孔—粗车—半精车—粗磨—铣键槽—精车—精磨外圆—去毛刺—调质—表面淬火+低温回火。具体工序： 工序号 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 工序内容 热轧锻造 下料 车端面，钻 A2.5中心孔; 粗车Φ32、Φ24、Φ17 车退刀槽，车倒角 半精车Φ32、Φ24、Φ17 精车φ32、Φ24、Φ17 粗磨外圆Φ24、Φ17 铣键槽，一条直线上 精磨外圆Φ24、Φ17 定位基准 外圆，端面 外圆 外圆，端面 中心孔，外圆 中心孔，外圆 中心孔，外圆 外圆，端面 中心孔，外圆 ：其公差等级为IT6，表面粗糙度为1.6m，需进行粗车、半精车、

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去毛刺 终检 调质处理，表面淬火 图1 传动轴

车床主轴箱齿轮机械加工工艺过程设计

1．问题提出：

零件的几何精度直接影响零件的使用性能，而机械加工工艺过程制定的是否合理将直接影响零件的加工精度。针对车床主轴箱齿轮，应用所学的机械制造基础知识进行一次加机械工工艺过程设计的综合性工程应用训练。 2．专题研究的目的：

（1）掌握零件主要部分技术要求的分析方法；

（2）掌握零件材料的选择方法和确定毛坯的制备方法及工艺； （3）掌握工艺分析方法； （4）掌握定位基准的选择方法；

（5）掌握制定出合理的零件加工顺序的原则和方法； （6）掌握制定出合理的零件加工路线的方法。 3．研究内容：

图1所示为车床的一根传动轴车床主轴箱齿轮，完成该齿轮零件的机械加工工艺过程设计。

工艺设计的具体内容包括：

（1）进行零件主要部分的技术要求分析研究；

（2）确定传动轴的材料、毛坯的制备方法及工艺、热处理工艺； （3）进行加工工艺分析； （4）确定定位基准； （6）制定齿轮的加工顺序； （6）制定齿轮的加工路线； 4．设计过程：

（1）进行零件主要部分的技术要求分析研究；

4.1.1 齿轮内孔与轴配合，为保证传动平稳无噪音，且减少轴孔间的磨损，孔内粗糙度要求精度高。内孔与轴配合，故需考虑圆柱度、轴线直线度，由尺寸标注可以看出配合为基孔制。

4.1.2 齿轮工作时与模数相同的齿轮啮合，因此要求材料具有良好的综合力学性能，即较高的硬度和较好的耐磨性。

4.1.3 轮齿工作过程中与对应的轮齿啮合，因此表面要求精度高，较少齿面磨损，实现传动平稳。

4.1.4 齿轮两端面可能与轴肩接触，故对其平面度以及对轴线的垂直度均有要求。防止出现偏心。

4.1.5 齿轮端面和齿顶面为非工作表面，表面粗糙度要求较低，此处为3.2um。齿轮端面采用端面圆跳动，这样同时保证了端面与基准轴的垂直度要求与齿轮轴向的圆柱度要求。

4.1.6 Φ40H7内孔选用了直线度、垂直度、圆柱度等形位公差，保证了内孔对基准轴的高精度要求。

4.1.7 基准面的端面圆跳动和径向圆跳动分别为0.010mm和0.018mm。 （2）确定传动轴的材料、毛坯的制备方法及工艺、热处理工艺；

4.2.1 应选用机械制造用钢，考虑到轴的选材经常用调制钢，具有良好的综合力学性能。故选用市场上最常见的45钢。

4.2.2 毛坯制备方法：采用锻造，自由锻。下料-自由锻-正火处理。

4.2.3 热处理：调制处理（加热至Ac3+30~50度淬火，500~650度高温回火），之后在进行表面淬火，加低温回火。 （3）进行加工工艺分析；

4.3.1 作为定位的基准内孔Φ40H7表面其粗糙度精度比基准端面的要求高，基准端面的粗糙度较粗，为5um。但它对基准孔的端面圆跳动0.018um，比一般精度的齿轮要求高，因此在齿坯加工中，尚需留一定的余量进行精加工。 4.3.2 精加工孔和端面采用磨削的的加工方法。先以齿轮分度圆和端面作为定位基准磨孔，再以孔位定位基准磨削面，控制端面圆跳动的要求，以确保齿形精加工用的精基准的精确度。

4.3.3 该例齿轮精度要求较高，工序安排滚齿后应留有一定磨齿的加工余量。 （4）确定定位基准；

4.4.1 粗基准的选择。为保证不加工表面与加工表面之间的位置要求应选用不加工表面为粗基准；如果零件上有不需加工的表面，则应选择该面作粗基准；当零件上有几个不需加工的表面时，应选择与加工表面之间相互位置精度要求较高的表面作粗基准；为保证工件某重要表面的余量均匀，选择该表面为粗基准，选择重要表面或加工余量最小的表面作为粗基准；若工件所有表面都需加工，应选择工件上的重要表面或加工余量最小的表面作为粗基准，可使各加工表面都有足够的加工余量，并使重要表面的余量均匀；选择较为平整光洁、面积较大的表面作粗基准。依据以上原则本设计粗车时以外圆和两端面为粗基准。

4.4.2 精基准的选择。用工序基准做精基准，实现基准重合，以免产生基准不重合误差；当用一组精基准定位可以较方便加工其它各表面时，应尽可能多采用此组精基准定位，实现基准统一，减少工装费用，避免基准转换误差；当精基准要求加工余量小而且均匀时，应选择加工表面自身为精基准，实现自为基准原则；为获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循互为基准，反复加工原则；选择定位准确、稳定、夹紧可靠，使夹具结构简单原则。依据以上原则本设计精车时以内孔和端面为精基准。 （6）制定齿轮的加工顺序；

锻造—正火—清洗检查—粗、半精车—精镗—精磨—滚齿（磨齿）—去毛刺—淬火+高温回火—表面淬火+低温回火。 （6）制定齿轮的加工路线； 工序号 1 2 3 4 工序内容 锻造毛坯 正火 清洗检查 粗车右端面 5 半精车外圆表面和工外圆，端面 定位基准 外圆表面和工件外圆，端面 件右端面，作为粗基准 6 7 8 9 10 11 12

粗车外圆面、左端面和倒角。 外圆，端面 外圆，端面 内孔，端面 内孔，端面 粗、半精镗精磨 磨齿（滚齿） 去毛刺 调质处理，表面淬火 终检