课程设计-减速箱输出轴机械加工工艺规程设计

减速箱输出轴设计及机械加工工艺设计摘要在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。本课题研究求对减速器输出轴类零件进行合理的工艺设计，包括零件每一道工序的选用设备、切削刀具、切削用量、定位方式等，并要求绘出工序图。设计带式运输机单级斜齿圆柱齿轮减速器的输出轴。主要完成内容：1、轴的设计2、轴的绘制3、零件的分析；4、确定生产类型5、确定毛坯的生产方法；6、工艺规程设计。零件的工艺编制，在机械加工中占有非常重要的地位，零件工艺编制得合不合理，这直接关系到零件最终能否达到质量要求；夹具大的设计也是不可缺少的一部分，它关系到能否提高其加工效率的问题。因此这两者在机械加工行业中是至关重要的环节。这次毕业设计，我设计的课题是一级减速器箱体加工工艺及夹具设计。该箱体零件结构较复杂，体积较大。为了提高生产效率和降低劳动强度，我设计了一款钻床夹具。本次设计说明书分为四个部分:第一部分主要介绍减速器输出轴的设计，根据设计任务书上的条件进行设计，按照教材上的公式计算轴的各段的相关尺寸，设计出来绘制相应的图纸。第二部分分为机械加工工艺规程的慨述，其中有工艺的组成，工艺规程的内容和作用，机械制造工艺规程的类型及格式，工艺规程的原理和步骤的介绍。同时对定位基准的选择，工艺路线中表面加工方法的选择、加工方法的划分、加工顺序的安排起到详细的介绍。第三部分分为机床夹具的设计，讲解机床夹具的慨述，机床夹具的组成分类。工件定位的原理，定位方法和定位元件对定位误差的计算，对夹紧装置的组成和夹紧力的三要素作了分析。第四部分主要介绍对零件加工的全过程，我这次设计主要选的是铸件对毛坯的确定；加工中的时效性处理；工艺路线的编制和工序卡片的编写（有卡片工艺、工序全过程）在加工完后的检验。在加工中夹具的设计和计算，对机械简明手册的翻阅对国标对准。在加工完后绘制出了完美的零件图（A0号）。在经济时效下保证了加工满足的要求。关键词：工序，工位，工步，加工余量，定位方案，夹紧力，输出轴，切削，机械制造目录摘要…………………………………………………………………………………II一．轴的设计计算…………………………………………………………………2二．生产纲领的计算与生产类型的确定…………………………………………61.生产类型的确定……………………………………………………………62.生产纲领的计算……………………………………………………………6三．减速箱输出轴的工艺性分析…………………………………………………71.轴的工作原理………………………………………………………………72.零件图样分析………………………………………………………………73.零件的工艺分析……………………………………………………………84减速箱输出轴的表面粗糙度、形状和位置精度要求……………………85审查零件的结构工艺性……………………………………………………9四选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图………………………………………91．毛坯的选择…………………………………………………………………92确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量………………………………………9五选择减速箱输出轴的加工方法，制定工艺路线………………………………111．定为基准的选择……………………………………………………………112．零件表面加工方法的确定…………………………………………………123.加工阶段的划分……………………………………………………………134.工序的集中与分散…………………………………………………………135.加工顺序的安排……………………………………………………………146.减速箱输出轴工艺路线的确定……………………………………………14六机床设备的选用…………………………………………………………………151．机床设备的选用……………………………………………………………162．工艺装备的选用……………………………………………………………16七工序加工余量的确定，工序尺寸及公差的计算………………………………16八、确定工序的切削用量……………………………………………………………20总结…………………………………………………………………………………22参考文献……………………………………………………………………………23致谢…………………………………………………………………………………24一、轴的设计计算1.1设计任务：设计带式运输机单级斜齿圆柱齿轮减速器的输出轴。已知输出轴传递的功率P=10KW，从动齿轮的转速N2=200r/min。从动轮的设计参数为：齿数z=40，模数Mn=5mm，螺旋角β=9°22′，齿轮宽度为b=100mm，工作是单向运转，采用角接触球轴承，轴端装联轴器。设计内容：1、轴的设计2、轴的绘制3、零件的分析；4、确定生产类型5、确定毛坯的生产方法；6、工艺规程设计；设计要求：1、零件图一张(dwg格式)2、机械加工工艺过程卡片1张3、毕业论文一份1.2从动轴设计1.2.1选择轴的材料确定许用应力选轴的材料为45号钢，调质处理。查《机械设计》表10-1得：[σ 1-] b =60MPa1.2.2、按扭转强度初步计算轴端直径单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接，从结构要求考虑，输出端轴径应最小。查《机械设计》表10-3可得，45钢取C=118—107，因传动的压轴力会对轴产生较大的弯矩，所以C取大值，C=118。则轴端直径： mm mm x C d 5 . 40 200 10 110 n P 3 3 2 2 min===定与外齿轮相配的轴段开有一个键槽，故将 min d 增大5%，得 min d =42.5mm再根据《机械设计手册》查得标准值取轴端为① d =45mm1.2.3、轴的结构设计（1）联轴器的选择可采用弹性柱销联轴器，查《机械设计课程设计》表13-7可得联轴器的型号为HL4联轴器：45x112GB5014-1995（2）确定轴上零件的位置与固定方式单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置在齿轮两边。轴外伸端安装联轴器，齿轮靠油环和套筒实现轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定，轴通过两端轴承盖实现轴向定位，联轴器靠轴肩平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向定位。（3）确定各段轴的直径将估算轴d=45mm作为外伸端直径 1 d 与联轴器相配，考虑联轴器用轴肩实现轴向定位，取第二段直径 2 d 为=52mm齿轮和左端轴承从左侧装入，考虑装拆方便以及零件固定的要求，装轴承处 3 d 应大于 2 d ，取 3 d =55mm，为便于齿轮装拆与齿轮配合处轴径 4 d 应大于 3 d ，取 4 d =60mm。齿轮左端用用套筒固定,右端用轴环定位,轴环直径 5 d 除满足齿轮定位的同时,还应满足右侧轴承的安装要求,根据选定轴承型号确定.考虑右端轴承轴肩定位 6 d 应大于 7 d 小于轴环直径 5 d ，右端轴承型号与左端轴承相同,取 7 d =55mm。(4)选择轴承型号.由《机械设计课程设计》P117表12-5初选角接触球轴承,代号为7211AC,查手册可得:轴承宽度B=21安装尺d=55,故轴环直径 5 d =68mm， 6 d =64mm。(5）确定轴各段直径和长度Ⅰ段： 1 d =45mm长度取 1 L =105mmII段:取 2 d =50mm初步考虑选用7211AC角接触球轴承，其安装内径为55mm,宽度为21mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为18mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定距离而定，为此，取该段长为58mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长： 2 L =（2+58）=60mmIII段直径 3 d =55mm 3 L =轴承宽 L -轮毂 L +套筒 L =21-4+20=37mmⅣ段直径 4 d =60mm长度比齿宽略小，即 4 L =96mmⅤ段直径 5 d =66mm..长度 5 L =10mmⅥ段直径 6 d =64mm长度= 6 L 12mmⅦ段直径 7 d =55mm长度= 7 L 18mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距 mm 338 18 12 10 96 37 60 105 L=++++++=从东周如下图 1 d 2 d 3 d 4 d 5 d 6 d 7 d (6)按弯矩复合强度计算①求分度圆直径： mm X mz d 7 . 202 36 . 9 cos / 40 5 cos / 2===b②求转矩： mm N n P T×´=´´=´´= 5 6 2 2 6 2 10 8 . 4 200 10 10 55 . 9 10 55 . 9 ③求圆周力： N d T F t 4736 7 . 202 10 8 . 4 2 2 5 2 2=´´==④求径向力 N F F t r 8 . 1723 20 tan 4736 tan=°´==a4、齿轮上作用力的计算轴承支反力：支点A处垂直面内支反力： N F R R r V V 9 . 861 2 8 . 1723 2 2 1====水平面内支反力： N F R R t H H 2368 2 4736 2 2 1====由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为L=10.5+96+8+6=120.5 mm N L R M V V×=´=´= 5 . 51929 5 . 120 2 9 . 861 2 1 截面C在水平面上弯矩为： mm N L R M H H×=´=´= 142672 5 . 120 2 2368 2 1 (4)绘制合弯矩图计算弯矩20355299584弯矩： mm N M M M H V×=+=+= 8 . 151828 142672 5 . 51929 2 2 2 2 (5)绘制扭矩图转矩： mm N n P T×´»´´=´= 5 6 2 2 6 2 10 8 . 4 200 10 10 55 . 9 10 55 . 9(6)绘制当量弯矩图转矩产生的扭剪力按脉动循环变化，取α=0.2，截面C处的当量弯矩： mm N M M CA×=´´+=+= 179633 ) 10 8 . 4 2 . 0 ( 8 . 151828 ) T ( 2 5 2 2 2 2a(7)校核危险截面C的强度 MPa MPa d M W M CA CA CA 60 32 . 8 60 1 . 0 179633 1 . 0 3 3=´===s∴该轴强度足够。二．生产纲领的计算与生产类型的确定机械加工的工艺规程的详细程度与生产类型有关，不同的生产类型由产品的生产纲领来区别。1.生产类型的确定（1）零件的生产类型是指企业生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制定具有决定性的影响。机械制造的生产类型一般分为大量生产、成批生产和单件生产，成批生产分为大批生产、中批生产、和小批生产。产量越大生产专业化程度越高。按重型机械、中型机械、和轻型机械的年生产量列出了不同的生产类型的规范如表1表1各种生产类型的规范生产类型零件的年生产纲领/件/年重型机械中型机械轻型机械单件生产≤5≤20≤100小批生产5～10020～200100～500中批生产100～300200～500500～5000大批生产300～1000500～50005000～50000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