机械制造基础课程设计蜗杆轴零件的机械加工工艺规程.doc

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1、机械制造基础课程设计题目：设计 蜗杆轴 （A5）零件的机械加工工艺规程学校：能源工业技师学院班级： 设计： 辅导： 设计时间：2001 年4 月 15 日前 言课程设计是考察学生全面在掌握基本理论知识的重要环节机械制造工艺学课程设计是在我们学完这学期基础课、技术基础课以及部分专业课之后进行的。这是我们毕业之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次性理论联系实际的训练。 在学完机械制造基础的基础上进行这样的设计和练习，我们觉得是很有必要的，它对我们的理论知识有了一定的提高，让我们知道了学习知识的重要性和怎么根据具体的情况设计出实用的零件。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将

2、从事的工作进行一次适应性训练。从中锻炼自己分析问题、解决问题 、提高自己、对此专业课有更深刻的认识和了解，为今后参加社会现代化建设奠定一个良好的基础。 目 录 前 言2课程设计任务书4一蜗杆轴的分析51.1蜗杆轴零件图51.2蜗杆轴的特点61.3蜗杆轴的应用及技术要求6二蜗杆轴工艺分析6三确定毛坯73.1确定毛坯的制造形式83.2各表面加工方法的确定83.3基准的选择83.4工艺路线的拟定93.5加工设备及工艺设备的的选择103.6工序尺寸及公差的确定113.7刀具的选择113.8切削用量的选择12四课程设计心得体会14五.参考文献16附表工艺过程卡、工序卡17机械制造基础课程设计任务书设计题

3、目 设计 “蜗杆轴”零件的机械加工 一、 题目1、 设计蜗杆轴（A5）零件的机械加工工艺规程。2、 生产类型：单件、成批（小批、中批、大批）、大量生产。3、 课程设计的具体要求如下。（1） 毛坯图：1张。（2） 机械加工工艺过程卡片：1份。（3） 机械加工工序卡片：12份。（4） 课程设计说明书一份。二、 具体内容。1、 确定生产类型，对零件进行工艺分析；2、 确定毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图；3、 确定零件各表面的加工方法及其定位基准；4、 拟定零件的机械加工工艺过程，选定各工序的加工内容、加工设备及工艺装备（刀具、夹具、量具和辅具）；5、 确定工序尺寸及公差，各工序切削用量，计算某一代表

4、工序的工时定额，画出工序简图；6、 填写工艺文件，包括工艺过程卡片、工序卡片；7、 撰写设计说明书。三、 上交内容装订顺序（全部用A4纸打印）。1、 封面；2、 目录；3、 任务书；4、 说明书；5、 参考文献目录；6、 附件（零件图、毛坯图、机械加工工艺过程卡片及工序卡片）；7、 结束语。一、蜗杆轴的分析1.1蜗杆轴的零件图：1.2蜗杆轴的特点蜗杆轴可以得到很大的传动比，比交错轴斜齿轮机构紧凑 。蜗杆轴与蜗轮啮合齿面间为线接触，其承载能力高于交错轴斜齿轮机构 蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，故传动平稳、噪音很小 ，具有自锁性。当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，机构具有自锁性

5、，可实现反向自锁， 即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆。如在其重机械中使用的自锁蜗杆机构，其反向自锁性可起安全保护作用，传动效率较低，磨损较严重。蜗轮蜗杆啮合传动时，啮合轮齿间的相对滑动速度大，故摩擦损耗大、效率低。另一方面，相对滑动速度大使齿面磨损严重、发热严重，为了散热和减小磨损，常采用价格较为昂贵的减摩性与抗磨性较好的材料及良好的润滑装置，因而成本较高 ，蜗杆轴向力较大。1.3蜗杆轴的应用及技术要求蜗轮蜗杆机构常被用于两轴交错、传动比大、传动功率不大或间歇工作的场合。蜗杆轴是组成机械的重要零件，也是机械加工中常见的典型零件之一。它支撑着其它转动件回转并传递扭矩，同时又通过轴承与机

6、器的机架连接。蜗杆轴类零件是旋转零件，其长度大于直径，由外圆柱面、圆锥面、内孔、螺纹及相应端面所组成。加工表面通常除了内外圆表面、圆锥面、螺纹、端面外，还有花键、键槽、横向孔、沟槽等。根据功用和结构形状，蜗杆轴类有多种形式，如光轴、空心轴、半轴、阶梯轴、花键轴、偏心轴、曲轴、凸轮轴，应用于制造汽车、拖拉机、机床上的重要轴类零件。 蜗杆轴用于传递运动，所以需要足够的刚性和硬度，52mm外圆柱硬度要求达到52HRC。二蜗杆轴的工艺分析蜗杆轴的主要加工表面是外圆柱表面，按经济精度选择加工方法。蜗杆轴的加工表面分四种，主要是圆柱端面的加工，外圆柱面的加工，槽的加工，梯形螺纹的加工，各组加工面之间有严格

7、的尺寸位置度要求和一定的表面加工精度要求，特别是外圆柱面的加工，几乎都要保证Ra0.4mm的表面粗糙度，而且两端34js6和52h8有跳动公差要求，因而需精加工，现将主要加工表面分述下：（1）圆柱端面的加工该零件共有2个圆柱端面要加工：25mm的端面是零件的主要加工面，梯形螺纹与其有位置尺寸度要求，因而是后续工序的主要基准面，需精加工且尽早加工出来；30mm的端面是零件另外一个需要重要加工的表面，作为一个基面，所以精度要求也应高一点。（2）外圆柱面的加工该轴外圆加工划分两个阶段，即粗车，精车，双顶尖夹持，车削34mm的外圆，车削25mm的外圆；用左偏刀分别加工左端30mm和34mm的外圆。（3

8、）槽的加工该零件仅有4个槽需加工：左端223mm的为减少磨合的槽和右端228mm，各只需要一次加工就可完成，所以精度要求不高，而左端30mm的槽比较宽，所以应保证槽底的表面粗糙度，所以需要精加工。右端30加工与左端30相同。（4）梯形螺纹的加工粗车毛坯下料调质处理（提高齿轮轴的韧性和轴的刚度）车削梯形螺纹螺纹牙侧面中频淬火，淬火硬度52HRC三确定毛坯毛坯图： 3.1毛坯的制造形式蜗杆轴的材料采用45钢锻件，根据选择毛坯考虑的因素，该零件体积较小，形状较简单，而锻件由于能获得纤维组织结构的连续性和均匀分布，从而可提高零件的强度，所以适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。蜗杆轴外表面采用不去

9、除材料方法获得粗糙度要求，由于零件生产类型为大批生产，而模锻尺寸精度较高，生产效率较高，故本零件毛坯采用模锻。3.2各加工面加工方法的确定平左端面，以工件左端面为基准，钻中心孔；调头加工；平右端面，以工件右端面为基准，钻中心孔，采用双顶尖夹持，并保持两基准间的的跳动公差不大于0.015；52mm外圆柱：粗车半精车磨削；34mm外圆柱：粗车半精车磨削；25mm外圆柱：粗车半精车磨削；23mm槽：粗车；28mm槽：粗车；30mm槽：粗车精车；梯形螺纹：粗车精车；3.3基准的选择（1）粗基准选择用毛坯上未加工表面作为粗基准，因为粗基准避免重复使用，所以应该选择30mm和25mm的端面作为粗基准，由于

10、30的端面对后续加工有重要作用，故先以30mm端面为粗基准，粗车30mm的端面，再以25mm的端面为粗基准，精车小端面，并保证长度尺寸226mm。（2）精基准选择用毛坯上已加工表面作为精基准，精基准主要考虑如何保证加工精度和装夹方便，所以该零件应选择30和25的中心孔作为精基准，采用两中心孔作为精基准符合基准重合原则，能最大限度地加工出多个外圆和端面，同时也符合基准统一原则。所以采用一夹一顶加工。3.4工艺路线的拟定拟定工艺路线的内容除选择定位基准外，还要选择各加工表面的加工方法，安排工序的先后顺序，确定加工设备，工艺装备等。工艺路线的拟定要考虑使工件的几何形状精度，尺寸精度及位置精度等技术要

11、求得到合理保证，大批生产还应考虑采用组合机床，专用夹具，工序集中，以提高效率，还应考虑加工的经济性，以便使生产成本尽量降低。（1）工艺路线方案一工序1. 粗车25mm圆柱端面;钻中心孔工序2. 粗车30mm圆柱端面，钻中心孔，保证尺寸228mm；工序3. 粗、半精车52mm的外圆柱; 工序4. 俢研两端中心孔。工序5. 粗、半精车34mm的外圆柱;工序6. 粗、半精车25的外圆柱;工序7. 磨削各外圆柱面工序8. 切23mm和30mm的槽;工序9. 车削52mm的梯形螺纹;工序10. 去锐边,毛刺;工序11. 终检,入库。（2）工艺路线方案二工序1. 粗车25mm圆柱端面，钻中心孔工序2. 粗

12、车30mm圆柱端面，钻中心孔，保证尺寸228mm；工序3. 粗车52mm的外圆柱;工序4. 粗车34mm的外圆柱;工序5. 粗车25的外圆柱;工序6. 半精车25的外圆柱工序7. 半精车34mm的外圆柱;工序8. 半精车52mm的外圆柱工序9. 切23mm和30mm的槽;工序10. 磨削各外圆柱表面工序11. 车削52mm的梯形螺纹;工序12. 调质处理淬硬蜗杆齿部至52HRC工序13.去锐边,毛刺;工序14.终检,入库。（3）工艺方案的比较与分析上述两个方案区别在两点:一是方案一先加工作为精基准的25的小端面,再加工30m大端面,而方案二是先时效热处理,再加工小端面;二是方案一进行了中心孔的

13、俢研，而方案二没有进行中心孔的俢研。三是方案二采用工序分散加工，而且进行了调质处理，满足了蜗杆齿部技术要求。两套方案虽然大致相同,但正如前面所分析的,方案二没有进行中心孔的俢研，但是经过了时效热处理，提高了零件的物理性能，经过了调质处理，满足了零件最终要求。综上所述，零件的最后加工路线如下：（4）工艺方案的确定工序1. 粗车25mm圆柱端面，钻中心孔工序2. 粗车30mm圆柱端面，钻中心孔，保证尺寸228mm；工序3. 粗车52mm的外圆柱;工序4. 粗车34mm的外圆柱;工序5. 粗车25的外圆柱;工序6. 半精车25的外圆柱工序7. 半精车34mm的外圆柱;工序8. 半精车52mm的外圆柱

14、工序9. 切23mm和30mm的槽;工序10. 磨削各外圆柱表面工序11. 车削52mm的梯形螺纹;工序12. 调质处理淬硬蜗杆齿部至52HRC工序13.去锐边,毛刺;工序14.终检,入库。3.5加工设备及工艺设备的的选择（1）数控车床CAK6136V/750CAK6136V/750,床身上最大回转直径：360MM， 滑板上最大回转直径：180MM， 滑板上最大切削直径：180MM， 最大加工长度： 650MM，主轴通孔直径： 53MM，主电机功率： 变频5.5KW， 主轴转速范围：200-3000 R/MIN， X轴最大行程： 220 MM， Z轴最大行程： 660MM， 机床重复定位精度：

15、X轴：0.007， Z轴：0.01， 加工精度： IT6，粗糙度： Ra1.6m，机床净重/毛重：20303170KG，包装箱尺寸：（长宽高）：250016402145mm.（2）磨床MG1020 磨床MS1080，加工精度为0.002，表面粗糙度为0.32m，电动机功率15 KW圆度为17.55mm，圆柱度为5mm，外形尺寸267515051615mm。 3.6工序尺寸及公差的确定工序尺寸及公差的确定在机械加工中起着至关重要的作用。要按照给定的精度等级选定公差。 加工部位 粗车余量公差等级半精车余量公差等级磨削余量公差等级52外圆 0.6IT12 0.3 IT100.1IT834外圆0.6I

16、T12 0.3IT80.1IT625外圆 0.6IT120.3IT80.1IT63.7刀具的选择刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一，不仅影响机床的加工效率，而且直接影响零件的加工质量。应考虑以下方面：（1） 根据零件材料的切削性能选择刀具。（2） 根据零件的加工阶段选择刀具。（3） 根据加工区域的特点选择刀具和几何参数。由于我们要加工的零件材料要求为45钢，根据要求，选择硬质合金刀。端面： 01 90外圆车刀粗车外圆： 02 90外圆车刀、左偏刀精车外圆： 03 70外圆车刀、左偏刀切槽： 04 刀宽为2mm和4mm的切槽刀梯形螺纹： 05 40梯形螺纹车刀钻中心孔： 06 高速钢钻3.

17、8切削用量的选择蜗杆轴零件,，生产类型为中批生产，采用模型锻造生产。毛坯锻造时可以将54.1mm和36mm的外圆柱面直接锻造出来，由于其余外圆柱面均有精度要求，均不锻造出来，故仅确定三个外圆柱面的相关长度尺寸。本工序采用计算法确定切削用量加工条件工件材料：45#钢，模锻。加工要求：520 -0.046外圆及34+0.008 -0.008、25表面粗糙度值R为0.4其余表面粗糙度值Ra皆为3.2。且520 -0.046需调质处理。机床：数控车床CAK6136V/750刀具：刀片材料为YT15，刀杆尺寸为16mmX25mm,k=90,r=15=12 r=0.5mm。计算切削用量已知加工材料为45钢

18、，锻件；机床为数控车床CAK6136V/750，工件采用双顶尖夹持加工。 确定外圆52的切削用量。 （1）确定背吃刀量 由于粗车双边余量为1.2mm，则0.6mm。（2）确定进给量f 在粗车钢件、刀杆尺寸为、工件直径为时，。按机床的进给量选择。确定的进给量尚需满足机床进给强度的要求，故需进行校验。（3）确定切削速度v 按C6201车床说明书（见切削手册表1.30）取f=0.5 mm/r计算切削速度: 按切削手册表1.27,切削速度的计算公式为V=(m/min)Cv=1.58,Xv=0.15,yv=0.4,m=0.2,修正系数Kv,根据切削手册表1.28,即k=1.44, k=0.8, k=1.

19、04, k=0.81, k=0.97所以V=66.7(m/min)确定机床主轴转速， 按机床说明书（见工艺手册表4.28）与409r/min相近的机床转速选410r/min。实际切削速度 V=80m/min 基本时间确定粗车外圆的基本时间t 根据机械制造工艺学公式4-23车外圆基本时间为：式中：，则52mm毛坯尺寸计算粗车：查询机械加工手册上册，其余量值为1.1mm，精车：由加工工艺手册，其余量规定值为1.0mm。所以，毛坯的名义尺寸：521.11.054.1mm；毛坯的最小尺寸：54.10.04654.054mm；毛坯的最大尺寸：54.1054.1mm；34mm毛坯尺寸计算根据工序要求，34

20、js6只需要一道工序，故加工余量如下：粗车：由机械加工工艺手册上册，其余量值粗车：为1.0mm，精车：其余量规定值为1.0mm。毛坯的名义尺寸：34+1.0+1.0=36mm毛坯的最大尺寸：360.00836.008mm；毛坯的最小尺寸：360.00835.992mm。 梯形螺纹参数计算根据工序要求，分度圆的直径为44蜗杆的齿顶圆直径为d=52mm，即梯形螺纹的顶径为52mm，头数z=2模数m=4,牙型角=40,蜗杆的齿根圆直径为d=34.4mm，即梯形螺纹的底径为34.4mm；蜗杆的齿顶高h=m=4mm；齿根高h=1.2m=4.8mm；轴向齿距为px=m=12.566mm；牙型高h=2.2m

21、=8.8mm四、课程设计心得体会 课程设计为期一周结束，时间匆匆让人感到时间的珍惜，但却让我感过的充实无比，对课程设计有了更深的感受与认知，更多人生有了更好的诠释和体会。有些事，若不去做，永远也不能体会到他的难度，更不能从实践中去体会那成就感。 一个星期的实习，过程曲折可谓一语难尽，苦不堪言，劳累伤心。在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。从开始充满激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。在此期间我充分体会到劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过这次课程设计，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义。我想说，课程设计确实有些辛苦，比如需要大量的计算、大量的收集资料和信息。通

22、过不断的研究和多种方案，这期间需要花费大量的精力和时间。最终确定一种更好的设计效果或者工艺。在课程设计中有太多的难点需要处理，对于初次搞课程设计的我来说，这无疑是一个不小的难点，为此常常搞的神经紧绷，寝食难安，曾几度徘徊在放弃的边缘，可是，坚毅的心让我坚持下来。但比较得出，苦中也有乐，在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会，但我们可以，而且设计也是一个团队的任务，一起的工作可以让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，严谨中的我们流露出的是一起奋进的笑语。我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致整项工作的失败。实习中只有一个

23、人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们课程设计成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。 当然，这次课程设计体会良深，更为我上了经典的一课，那就是不过艰难险阻又怎么能取得真经。汇聚多年所学，挥出人生灿烂一幕。有一种欲火重生之感，刚毅而对事之心在这次课程设计中孕育而生。而拥有团队协作精神、和坚忍不拔的意志相结合，才能不断的克服接踵而来的困难。在无数次的失败中没能让我放弃，而充分让我体会到只有和不断挑战中才能重新找到自己和重新审视自己。这次课程设计使我感悟颇深，百般言语难词形容，的到得不仅仅是知识的积

24、累与巩固，更是深层次的灵魂升华。更是为今后人生及事业道路上挥下灿烂一笔。深悟：自强弘毅，励志技能永远是激励我不断前进的激语。五、参考文献机械制造技术基础课程设计指导 人民邮电出版社 杜可可主编 2009 年 机械制造基础高等教育出版社，主编：倪森寿 副主编：张豪 徐小东 2007年12月第1版重庆能源工业技师学院产品型号机械加工工艺过程零件编号A（4）第 1 页零件名称蜗杆轴共 1页材料名称型号及规格毛 坯 种 类毛 坯尺 寸毛重/kg45钢模锻净重/kg序号工序名称工序内容设备工艺装备名称与编号工时定额（小时）夹具量具刀具辅具准备操作单件1粗车粗车25mm圆柱端面，钻中心孔CAK6136V/

25、7502粗车粗车30mm圆柱端面，钻中心孔CAK6136V/750三角卡盘游标卡尺90外圆车刀3 粗车粗车52mm的外圆柱CAK6136V/750三角卡盘游标卡尺，外径千分尺90外圆刀4 粗车粗车34mm的外圆柱CAK6136V/750三角卡盘游标卡尺，外径千分尺90端面刀5 粗车粗车25mm的外圆柱CAK6136V/750三角卡盘游标卡尺，外径千分尺90外圆车刀6半精车半精车25mm的外圆柱CAK6136V/750三角卡盘游标卡尺，外径千分尺90外圆车刀7 半精车半精车34mm的外圆柱CAK6136V/750三角卡盘游标卡尺，外径千分尺90外圆车刀8半精车半精车52mm的外圆柱CAK6136

26、V/750三角卡盘游标卡尺，外径千分尺90外圆车刀9切槽切223mm、228mm和2个30mm的槽;CAK6136V/750三角卡盘游标卡尺，外径千分尺刀宽为2mm和4mm的切槽刀10磨削磨削各外圆柱表面磨床MG1020三角卡盘外径千分尺11车削梯形螺纹;车削52mm的梯形螺纹;CAK6136V/750三 角卡 盘三针量针、游标卡尺40梯形螺纹车刀12调质处理调质处理淬硬蜗杆齿部至52HRC13修边去锐边,毛刺;14终检,终检,入库科能高级技工学校数 控 加 工 工 序 卡零件名称 蜗杆轴零件编号共2页 第1页工序名称切槽工序号9设备编号型号CAK6136V/750名称夹具编号名称三爪卡盘定额

27、每批件数单件时间（小时）工人级别学生班级学生姓名日期数控1219李星林2011.04.15序号工 步 内 容刀具及辅具量具切削用量机动时间小时辅助时间小时编号名称规格数量编号名称规格数量apfvcn1切右端223mm的槽YT15切槽刀1游标卡尺10.7303002切左端228mm的槽YT15切槽刀1游标卡尺10.7303003切30mm的槽YT15切槽刀1游标卡尺10.730300科能高级技工学校数 控 加 工 工 序 卡零件名称 蜗杆轴零件编号共2页 第2页 工序名称车削梯形螺纹;工序号11设备编号型号CAK6136V/750名称卧式数控车床夹具编号名称三爪卡盘定额每批件数单件时间（小时）工人级别学生班级学生姓名日期数控1219李星林2011.04.15序号工 步 内 容刀具及辅具量具切削用量机动时间小时辅助时间小时编号名称规格数量编号名称规格数量apfvcn1粗车梯形螺纹至40mmYT1440梯形螺纹车刀1量针，公法线千分尺10.63002半精车梯形螺纹至35mmYT1540梯形螺纹车刀1量针，公法线千分尺10.252003精车梯形螺纹至34.4mmYT1540梯形螺纹车刀1量针，公法线千分尺10.0580