齿轮轴毕业设计

（2）经调质处理后能获得良好的综合力学性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能。
（3）可得到较好的切削性能。
（4）材料普遍，取材容易，价格实惠。
毛坯的确定
（1）零件重13Kg长433mm较小。
（2）该齿轮轴为重要零件，选择锻件可使其有致密的内部组织结构和良好的力学性能。
（3）轴类毛坯常用圆棒料和锻件。大型轴或结构复杂的轴采用铸件，毛坯经过热处理后，可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，获得较高的硬度及较好的综合力学性能。
学号：
系机制专业班 姓名：学号：
题目：刮板运输机减速机齿轮轴的机械加工工艺与工装设计
（年生产1000件、备品率3%、废品率%）
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答辩成绩：答辩小组组长（签字）：年 月 日
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100≤优秀≤90；90＜良好80；80＜中等≤70；70＜合格≤60；不及格＜60
根据设计题目知：Q=1000台/年，齿轮轴重量为13Kg，齿轮轴属于轻型零件。m=1件/台。备品率a=3%，废品率b=%。代入公式N=Qm（1+a）*（1+b），求得N=件/年。查表得知该主动齿轮的生产类型为大批量生产。
关键词：齿轮轴；零件；毛坯；加工工艺；刀具
第一章 零件的加工工艺分析
本设计零件为齿轮轴，它属于台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并传递转矩，螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。
齿轮轴零件的加工面有外圆、孔、螺纹、退刀槽、倒角等，材料为45号钢。外圆面公差等级为IT7—IT8，表面粗糙度—μm，采用粗车——半精车——精车保证精度要求。
一般轴类零件常用45号钢，根据不同的工作条件采用不同的热处理方法（如正火、调质、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。淬火后表面硬度可达45—52HRC。
生产纲领是指某种产品（或零件）包括备品或废品在内的年产量。根据生产的产品特征，如产品的尺寸外形、质量等。以及生产纲领中年产量的不同，其生产可以分为单件生产、成批生产和大量生产三种生产类型。
二、主要内容：
（一）明确生产类型，熟悉零件及各种资料，对零件进行工艺分析；
（二）绘制零件图。
（三）确定毛坯的制造形式，尺寸公差与加工余量；
1.毛坯种类2.铸件或锻件制造方法的选择3.铸件或锻件的尺寸公差与加工余量
（四）拟订机械加工工艺路线
1.定位基准的选择2.加工方法的确定3.加工顺序的安排4.热处理、检验及其他工序的安排 （据上述步骤1-4确定二套加工工艺路线，并进行比较，选择其中一套作为本零件的加工工艺）。
三、目标
通过零件的加工工艺设计，让学生熟悉零件工艺设计过程，初步掌握设计方法和步骤，为学生毕业后能胜任工作打下基础。
指导教师（签字）： 年 月 日
学 生（签字）： 年 月 日
毕业设计指导教师审阅书
系机械制造与自动化专业班 姓名：
学号：
题目：刮板运输机减速机齿轮轴的机械加工工艺与工装设计
（年生产1000件、备品率3%、废品率%）
（五）确定满足各工序要求的工艺装备（机床、刀具、夹具、量具）对需要改装或重新设计的专用工艺装备应提出具体的设计要求。
（六）确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差
（七）确定切削用量
（八）填写工艺文件
（九）提交文件
1.产品零件图 1张 2.产品毛坯图1张3.机械加工工艺过程卡片1份 4.机械加工工序卡片1份5.夹具设计装配总图* 1张 6.毕业设计说明书 1份
根据零件的用途不同，可分为两类：设计基准和工艺基准。
（1）设计基准
以齿轮轴的两中心孔作为主要基准
因为该轴的外圆表面的同轴度，键槽的对称度，其设计基准都是轴的中心线，采用中心孔定位就能符合基准重合原则。而且由于多数工序都采用中心孔作为定位基面，这也符合基准统一原则。
（2）工Biblioteka Baidu基准
在加工和装配过程中使用的基准称为工艺基准。按用途又可以分为定位基准、测量基准和装配基准。
零件的作用
本设计齿轮轴为转轴，齿轮轴通过连接连个零件，主要起支撑作用，由两端轴承支撑。中间安装轴承，一般起连接作用。用来支撑传动零部件，传递扭矩和承受载荷，因此该零件应该具有足够的刚度、强度及韧性，以保证安装在主轴上的工件或刀具具有一定的回转精度。
零件的结构特点及技术要求
该齿轮轴用轴承来支撑，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基础，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来制定，为保证支撑轴颈本身的尺寸精度、几何形状精度、两个支撑轴颈之间的同轴度、支承轴颈与其他表面的相对位置精度和表面粗糙度。同时根据其结构和精度要求，在制定加工工艺规程时，通常有以下几项：
（4）根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批量生产多采用自由锻，大批量生产时采用模锻。
（5）该零件年产量1035件，属于大批量生产，结构较为简单，因此采用自由锻件。
毛坯外圆表面直径的确定
外圆Φ70mm只要粗加工就可以达到要求，而外圆Φ60 mm和Φ70mm锻造一样的直径，查参考文献表【13】2—15可知加工余量为2mm，考虑实际加工时，因锻造表面较硬而加工余量少可能难加工，所以取毛坯直径为Φ70mm、Φ52 mm、Φ68、Φ72 mm、Φ96 mm要经过粗加工和精加工，参考文献【4】表2—15可知直径加工余量为2mm+，考虑实际加工时，因锻造表面较硬而加工余量少可能难加工，所以取毛坯直径分别为Φ57mm、Φ77mm、Φ101mm长度方向的余量查参考文献【2】，其余量规定—，取。
山西煤炭职业技术学院毕业答辩委员会
主任委员（签字）：
年 月 日
摘要2
摘 要
本设计是刮板运输机减速机齿轮轴的机械加工工艺与工装设计（年生产1000件、备品率3%、废品率%）。全篇共五章，主要部分由：零件的加工工艺分析、材料与毛坯的选择 、定位基准的选择、加工工艺过程分析、设备与工装选择。
齿轮轴为转轴，齿轮轴通过连接连个零件，主要起支撑作用，由两端轴承支撑。中间安装轴承，一般起连接作用。用来支撑传动零部件，传递扭矩和承受载荷，因此该零件应该具有足够的刚度、强度及韧性，以保证安装在主轴上的工件或刀具具有一定的回转精度。
（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来决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支撑轴的同轴度的要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支撑轴颈的径向跳动一般为—，高精度轴（如主轴）通常为—。
（4）表面粗糙度
一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为—μm，与轴承相配合的支撑轴颈的表面粗糙度为—μm.而本设计齿轮轴要求表面粗糙度为μm。
根据设计题目知：Q=1000台/年，齿轮轴重量为13Kg，齿轮轴属于轻型零件。m=1件/台。
备品率a=3%
废品率b=%
代入公式N=Qm（1+a）*（1+b）
求得N=件/年
查表得知该主动齿轮的生产类型为大批量生产。
第二章 材料与毛坯的选择
材料选择
该齿轮轴零件采用综合性能良好的45钢，其原因如下：
（1）轴用于刮板运输机，其工作条件比较恶劣。
毕业设计任务书
系机械制造与自动化专业班 姓名：
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题目：刮板运输机减速机齿轮轴的机械加工工艺与工装设计
（年生产1000件、备品率3%、废品率%）
任务下达日期： 2014 年 1 月 7 日
任务完成日期： 2014 年 6 月 6 日
主要内容与目标：
一、设计题目：刮板运输机减速器齿轮轴的机械加工工艺与工装设计
零件材料分析
一般轴类零件常用45号钢，根据不同的工作条件采用不同的热处理方法（如正火、调质、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。淬火后表面硬度可达45—52HRC。
对中等精度而转速较高的轴类零件，可选用40Cr等合金钢。这类钢经调质和表面淬火处理后，具有较高的综合力学性能。
精度较高的轴，有时还用轴承钢GCr15和弹簧钢65MnT等材料，它们通过调质和表面淬火处理后，具有较高耐磨性和耐疲劳性能。表面硬度可达50—58HRC。
重点考虑：如何保证各加工表面有足够余量，使不加工表面和加工表面间的尺寸、位置符合标准一般不得重复使用的原则。在同一个尺寸方向上粗基准通常只允许使用一次这是因为粗基准一般都很粗糙，重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间位置误差相当大，因此，粗基准一般不得重复使用。
（2）精基准的选择：
由零件的工艺分析可以知道，此零件的设计基准是Ф60 和Ф52 的轴线，根据基准重合选择，应选择设计基准为精基准，即以Ф60 和Ф52 的轴线为精基准，由于多数工序的定位基准都是中心孔，符合基准统一原则，且能保证工件定位准确，装夹方便，夹具结构简单。所以精基准选择中心孔。
因为刮板输送机齿轮轴属于一般轴类，45钢具有良好的机械性能，经调质和正火处理后，可以提高其力学性能，并且价格低廉，所以选用的材料为45钢。
确定生产类型
生产纲领是指某种产品（或零件）包括备品或废品在内的年产量。根据生产的产品特征，如产品的尺寸外形、质量等。以及生产纲领中年产量的不同，其生产可以分为单件生产、成批生产和大量生产三种生产类型。
①定位基准
使工件在机床和夹具中占有正确的加工位置所采用的基准。以外圆和中心孔作为次要定位基准，用两中心孔定位虽然定位精度高，但粗加工外圆时，因切削力大，为提高工件刚度，应以外圆和中心孔作为定位基面，即一夹一顶。
②测量基准
测量时所采用的基准，即用来确定被测量尺寸、形状和位置的基准。
③装配尺寸
装配时用来确定零件在部件或产品（总成）中位置的精度。如箱体类零件的底平面、主轴的轴颈等。
第四章 加工工艺过程分析
零件表面加工方法的选择
根据零件的功用和技术要求，现将零件的主要表面分开，然后着重考虑主要表面的加工顺序。
加工顺序安排的一般原则：
①基面先行原则
②先粗后精原则
③先主后次原则
④先面后孔原则
为了正确选择加工方法，应了解各种加工方法的特点和掌握加工精度以及表面粗糙度的概念。
表面粗糙度是指在正常的加工条件下所能保证的表面精度；加工精度是指在正常的加工条件下所能保证的加工精度。加工过程中影响精度的因素很多，每种加工方法在不同的工作条件下所能达到的精度是不同的。例如：在一定的设备条件下，操作精细、选择较低的进给量和切削深度，就能获得较高的加工精度和较细的表面粗糙度。但是就必然会使生产率降低，生产成本增加，反之，提高生产率，虽然成本降低，但会增大加工误差，降低加工精度。
对于高转速、重载荷等条件下工作的轴，可选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金或38CrMoAlA氮化钢。
精密机床的主轴(例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴)可选用38CrMoAl氮化钢，这种钢经调质和氮化后，不仅能获得较高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好，与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形小、硬度更高的特点。
定位基准的选择
选择定位基准是制定工艺规程的一个十分重要的问题。在第一道工序中，只能使用工件上未加工的毛坯表面来定位，这种定位基准成为粗基准。在以后的工序中，可以采用经过加工的表面来定位，这种定位基准称为精基准。
（1）粗基准的选择
选择左端Ø65mm的未加工外圆柱面作为粗基准。
粗基准影响：位置精度、个加工表面的我余量大小。
加工余量
项目
尺寸
Φ57mm
Φ65mm
Φ73mm
Φ77mm
Φ101mm
Φ75mm
粗车余量（直径）
半精车量（直径）
精车余量（直径）
绘制锻件零件图
第三章 定位基准的选择
基准的概念
零件是由若干个要素（点、线、面）组成，各要素之间都有一定 的尺寸和位置公差要求。用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面称为基准。
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毕业设计评阅教师评阅书
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题目：刮板运输机减速机齿轮轴的机械加工工艺与工装设计
（年生产1000件、备品率3%、废品率%）
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毕业设计答辩评定书
系机械制造与自动化专业班 姓名：
（1）尺寸精度
为了确定轴的位置，起支撑作用的轴颈通常对其尺寸精度要求较高（IT5—IT7）。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6—IT9）。
（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。