機械制造基礎課程設計--蝸桿軸零件的機械加工工藝規(guī)程

1、<p>　　機械制造基礎課程設計</p><p>　　題目：設計 蝸桿軸 （A5）零件的機械加工工藝規(guī)程</p><p>　　學校：能源工業(yè)技師學院</p><p>　　班級： </p><p>　　設計： </p><p>　　輔導： <

2、;/p><p>　　設計時間：2001 年4 月 15 日</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　課程設計是考察學生全面在掌握基本理論知識的重要環(huán)節(jié)機械制造工藝學課程設計是在我們學完這學期基礎課、技術基礎課以及部分專業(yè)課之后進行的。這是我們畢業(yè)之前對所學各課程的一次深入的綜合性的鏈接，也是一次性理論聯系實際的訓

3、練。</p><p>　　在學完機械制造基礎的基礎上進行這樣的設計和練習，我們覺得是很有必要的，它對我們的理論知識有了一定的提高，讓我們知道了學習知識的重要性和怎么根據具體的情況設計出實用的零件。</p><p>　　就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練。從中鍛煉自己分析問題、解決問題 、提高自己、對此專業(yè)課有更深刻的認識和了解，為今后參加社會現代

4、化建設奠定一個良好的基礎。 </p><p>　　目 錄</p><p>　　前 言·······················&

5、#183;····································

6、;·2</p><p>　　課程設計任務書······························&#

7、183;······················4</p><p>　　一．蝸桿軸的分析········

8、3;····································&#

9、183;·····5</p><p>　　1.1蝸桿軸零件圖·························

10、83;·························5</p><p>　　1.2蝸桿軸的特點·····

11、3;····································&#

12、183;········6</p><p>　　1.3蝸桿軸的應用及技術要求·····················

13、3;···················6</p><p>　　二．蝸桿軸工藝分析············

14、;····································

15、83;·6</p><p>　　三．確定毛坯······························&

16、#183;························7</p><p>　　3.1確定毛坯的制造形式······

17、;····································

18、83;·8</p><p>　　3.2各表面加工方法的確定·····························

19、·············8</p><p>　　3.3基準的選擇··················&#

20、183;·································8</p><p

21、>　　3.4工藝路線的擬定··································

22、··············9</p><p>　　3.5加工設備及工藝設備的的選擇················

23、···················10</p><p>　　3.6工序尺寸及公差的確定···········&#

24、183;·····························11</p><p>　　3.7刀具的選擇·

25、83;····································&

26、#183;············11</p><p>　　3.8切削用量的選擇··················

27、·····························12</p><p>　　四．課程設計心得體會··

28、;····································

29、83;·······14</p><p>　　五.參考文獻························

30、·······························16</p><p><b>　　

31、附表</b></p><p>　　工藝過程卡、工序卡·····························&#

32、183;··················17</p><p>　　機械制造基礎課程設計任務書</p><p>　　設計題目 設計 “蝸桿軸”零件的機械加工</p><p><b

33、>　　題目</b></p><p>　　設計＿蝸桿軸（A5）零件的機械加工工藝規(guī)程。</p><p>　　生產類型：單件、成批（小批、中批、大批）、大量生產。</p><p>　　課程設計的具體要求如下。</p><p><b>　　毛坯圖：1張。</b></p><p>　　機

34、械加工工藝過程卡片：1份。</p><p>　　機械加工工序卡片：1~2份。</p><p>　　課程設計說明書一份。</p><p><b>　　具體內容。</b></p><p>　　確定生產類型，對零件進行工藝分析；</p><p>　　確定毛坯種類及制造方法，繪制毛坯圖；</p>

35、;<p>　　確定零件各表面的加工方法及其定位基準；</p><p>　　擬定零件的機械加工工藝過程，選定各工序的加工內容、加工設備及工藝裝備（刀具、夾具、量具和輔具）；</p><p>　　確定工序尺寸及公差，各工序切削用量，計算某一代表工序的工時定額，畫出工序簡圖；</p><p>　　填寫工藝文件，包括工藝過程卡片、工序卡片；</p>

36、<p><b>　　撰寫設計說明書。</b></p><p>　　上交內容裝訂順序（全部用A4紙打?。?lt;/p><p><b>　　封面；</b></p><p><b>　　目錄；</b></p><p><b>　　任務書；</b>&l

37、t;/p><p><b>　　說明書；</b></p><p><b>　　參考文獻目錄；</b></p><p>　　附件（零件圖、毛坯圖、機械加工工藝過程卡片及工序卡片）；</p><p><b>　　結束語。</b></p><p><b>

38、　　一、蝸桿軸的分析</b></p><p>　　1.1蝸桿軸的零件圖：</p><p><b>　　1.2蝸桿軸的特點</b></p><p>　　蝸桿軸可以得到很大的傳動比，比交錯軸斜齒輪機構緊湊 。蝸桿軸與蝸輪嚙合齒面間為線接觸，其承載能力高于交錯軸斜齒輪機構 </p><p>　　蝸桿傳動相當于螺旋傳

39、動，為多齒嚙合傳動，故傳動平穩(wěn)、噪音很小 ，具有自鎖性。當蝸桿的導程角小于嚙合輪齒間的當量摩擦角時，機構具有自鎖性，可實現反向自鎖， 即只能由蝸桿帶動蝸輪，而不能由蝸輪帶動蝸桿。如在其重機械中使用的自鎖蝸桿機構，其反向自鎖性可起安全保護作用，傳動效率較低，磨損較嚴重。蝸輪蝸桿嚙合傳動時，嚙合輪齒間的相對滑動速度大，故摩擦損耗大、效率低。另一方面，相對滑動速度大使齒面磨損嚴重、發(fā)熱嚴重，為了散熱和減小磨損，常采用價格較為昂貴的減摩性與抗磨

40、性較好的材料及良好的潤滑裝置，因而成本較高 ，蝸桿軸向力較大。</p><p>　　1.3蝸桿軸的應用及技術要求</p><p>　　蝸輪蝸桿機構常被用于兩軸交錯、傳動比大、傳動功率不大或間歇工作的場合。蝸桿軸是組成機械的重要零件，也是機械加工中常見的典型零件之一。它支撐著其它轉動件回轉并傳遞扭矩，同時又通過軸承與機器的機架連接。蝸桿軸類零件是旋轉零件，其長度大于直徑，由外圓柱面、圓錐面、

41、內孔、螺紋及相應端面所組成。加工表面通常除了內外圓表面、圓錐面、螺紋、端面外，還有花鍵、鍵槽、橫向孔、溝槽等。根據功用和結構形狀，蝸桿軸類有多種形式，如光軸、空心軸、半軸、階梯軸、花鍵軸、偏心軸、曲軸、凸輪軸，應用于制造汽車、拖拉機、機床上的重要軸類零件。</p><p>　　蝸桿軸用于傳遞運動，所以需要足夠的剛性和硬度，φ52mm外圓柱硬度要求達到52HRC。</p><p>　　二．蝸

42、桿軸的工藝分析</p><p>　　蝸桿軸的主要加工表面是外圓柱表面，按經濟精度選擇加工方法。蝸桿軸的加工表面分四種，主要是圓柱端面的加工，外圓柱面的加工，槽的加工，梯形螺紋的加工，各組加工面之間有嚴格的尺寸位置度要求和一定的表面加工精度要求，特別是外圓柱面的加工，幾乎都要保證Ra0.4mm的表面粗糙度，而且兩端φ34js6和φ52h8有跳動公差要求，因而需精加工，現將主要加工表面分述下：</p>

43、<p>　?。?）圓柱端面的加工</p><p>　　該零件共有2個圓柱端面要加工：φ25mm的端面是零件的主要加工面，梯形螺紋與其有位置尺寸度要求，因而是后續(xù)工序的主要基準面，需精加工且盡早加工出來；φ30mm的端面是零件另外一個需要重要加工的表面，作為一個基面，所以精度要求也應高一點。</p><p>　?。?）外圓柱面的加工</p><p>　　該軸

44、外圓加工劃分兩個階段，即粗車，精車，雙頂尖夾持，車削φ34mm的外圓，車削φ25mm的外圓；用左偏刀分別加工左端φ30mm和φ34mm的外圓。</p><p><b>　?。?）槽的加工</b></p><p>　　該零件僅有4個槽需加工：左端2×φ23mm的為減少磨合的槽和右端2×φ28mm，各只需要一次加工就可完成，所以精度要求不高，而左端φ3

45、0mm的槽比較寬，所以應保證槽底的表面粗糙度，所以需要精加工。右端φ30加工與左端φ30相同。</p><p>　?。?）梯形螺紋的加工①粗車毛坯下料②調質處理（提高齒輪軸的韌性和軸的剛度）③車削梯形螺紋</p><p>　　④螺紋牙側面中頻淬火，淬火硬度52HRC</p><p><b>　　三．確定毛坯</b></p>

46、<p><b>　　毛坯圖：</b></p><p>　　3.1毛坯的制造形式</p><p>　　蝸桿軸的材料采用45﹟鋼鍛件，根據選擇毛坯考慮的因素，該零件體積較小，形狀較簡單，而鍛件由于能獲得纖維組織結構的連續(xù)性和均勻分布，從而可提高零件的強度，所以適用于強度要求高、形狀比較簡單的零件毛坯。蝸桿軸外表面采用不去除材料方法獲得粗糙度要求，由于零件生產類

47、型為大批生產，而模鍛尺寸精度較高，生產效率較高，故本零件毛坯采用模鍛。</p><p>　　3.2各加工面加工方法的確定</p><p>　　平左端面，以工件左端面為基準，鉆中心孔；</p><p><b>　　調頭加工；</b></p><p>　　平右端面，以工件右端面為基準，鉆中心孔，采用雙頂尖夾持，并保持兩基準間

48、的的跳動公差不大于0.015；</p><p>　　Φ52mm外圓柱：粗車—半精車—磨削；</p><p>　　φ34mm外圓柱：粗車—半精車—磨削；</p><p>　　φ25mm外圓柱：粗車—半精車—磨削；</p><p>　　φ23mm槽：粗車；</p><p>　　φ28mm槽：粗車；</p>&

49、lt;p>　　φ30mm槽：粗車—精車；</p><p>　　梯形螺紋：粗車—精車；</p><p><b>　　3.3基準的選擇</b></p><p><b>　?。?）粗基準選擇</b></p><p>　　用毛坯上未加工表面作為粗基準，因為粗基準避免重復使用，所以應該選擇φ30mm和φ

50、25mm的端面作為粗基準，由于φ30的端面對后續(xù)加工有重要作用，故先以φ30mm端面為粗基準，粗車φ30mm的端面，再以φ25mm的端面為粗基準，精車小端面，并保證長度尺寸226mm。</p><p><b>　?。?）精基準選擇</b></p><p>　　用毛坯上已加工表面作為精基準，精基準主要考慮如何保證加工精度和裝夾方便，所以該零件應選擇φ30和φ25的中心孔

51、作為精基準，采用兩中心孔作為精基準符合基準重合原則，能最大限度地加工出多個外圓和端面，同時也符合基準統(tǒng)一原則。所以采用一夾一頂加工。</p><p>　　3.4工藝路線的擬定</p><p>　　擬定工藝路線的內容除選擇定位基準外，還要選擇各加工表面的加工方法，安排工序的先后順序，確定加工設備，工藝裝備等。工藝路線的擬定要考慮使工件的幾何形狀精度，尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理保證，

52、大批生產還應考慮采用組合機床，專用夾具，工序集中，以提高效率，還應考慮加工的經濟性，以便使生產成本盡量降低。</p><p>　　（1）工藝路線方案一</p><p>　　工序1. 粗車φ25mm圓柱端面;鉆中心孔</p><p>　　工序2. 粗車φ30mm圓柱端面，鉆中心孔，保證尺寸228mm；</p><p>　　工序3. 粗、半精車φ

53、52mm的外圓柱; </p><p>　　工序4. 俢研兩端中心孔。</p><p>　　工序5. 粗、半精車34mm的外圓柱;</p><p>　　工序6. 粗、半精車φ25的外圓柱;</p><p>　　工序7. 磨削各外圓柱面</p><p>　　工序8. 切φ23mm和φ30mm的槽;</p>&

54、lt;p>　　工序9. 車削φ52mm的梯形螺紋;</p><p>　　工序10. 去銳邊,毛刺;</p><p>　　工序11. 終檢,入庫。</p><p>　?。?）工藝路線方案二</p><p>　　工序1. 粗車φ25mm圓柱端面，鉆中心孔</p><p>　　工序2. 粗車φ30mm圓柱端面，鉆中心孔

55、，保證尺寸228mm；</p><p>　　工序3. 粗車φ52mm的外圓柱;</p><p>　　工序4. 粗車φ34mm的外圓柱;</p><p>　　工序5. 粗車φ25的外圓柱;</p><p>　　工序6. 半精車φ25的外圓柱</p><p>　　工序7. 半精車φ34mm的外圓柱;</p>

56、<p>　　工序8. 半精車φ52mm的外圓柱</p><p>　　工序9. 切φ23mm和φ30mm的槽;</p><p>　　工序10. 磨削各外圓柱表面</p><p>　　工序11. 車削φ52mm的梯形螺紋;</p><p>　　工序12. 調質處理淬硬蝸桿齒部至52HRC</p><p>　　工序

57、13.去銳邊,毛刺;</p><p>　　工序14.終檢,入庫。</p><p>　　（3）工藝方案的比較與分析</p><p>　　上述兩個方案區(qū)別在兩點:一是方案一先加工作為精基準的φ25的小端面,再加工φ30m大端面,而方案二是先時效熱處理,再加工小端面;二是方案一進行了中心孔的俢研，而方案二沒有進行中心孔的俢研。三是方案二采用工序分散加工，而且進行了調質處理

58、，滿足了蝸桿齒部技術要求。</p><p>　　兩套方案雖然大致相同,但正如前面所分析的,方案二沒有進行中心孔的俢研，但是經過了時效熱處理，提高了零件的物理性能，經過了調質處理，滿足了零件最終要求。</p><p>　　綜上所述，零件的最后加工路線如下：</p><p>　　（4）工藝方案的確定</p><p>　　工序1. 粗車φ25mm圓

59、柱端面，鉆中心孔</p><p>　　工序2. 粗車φ30mm圓柱端面，鉆中心孔，保證尺寸228mm；</p><p>　　工序3. 粗車φ52mm的外圓柱;</p><p>　　工序4. 粗車φ34mm的外圓柱;</p><p>　　工序5. 粗車φ25的外圓柱;</p><p>　　工序6. 半精車φ25的外圓柱&

60、lt;/p><p>　　工序7. 半精車φ34mm的外圓柱;</p><p>　　工序8. 半精車φ52mm的外圓柱</p><p>　　工序9. 切φ23mm和φ30mm的槽;</p><p>　　工序10. 磨削各外圓柱表面</p><p>　　工序11. 車削φ52mm的梯形螺紋;</p><p&

61、gt;　　工序12. 調質處理淬硬蝸桿齒部至52HRC</p><p>　　工序13.去銳邊,毛刺;</p><p>　　工序14.終檢,入庫。</p><p>　　3.5加工設備及工藝設備的的選擇</p><p>　?。?）數控車床CAK6136V/750</p><p>　　CAK6136V/750,床身上最大回轉

62、直徑：ф360MM， 滑板上最大回轉直徑：ф180MM， 滑板上最大切削直徑：ф180MM， 最大加工長度： 650MM，主軸通孔直徑： ф53MM，主電機功率： 變頻5.5KW， 主軸轉速范圍：200-3000 R/MIN， X軸最大行程： 220 MM， Z軸最大行程： 660MM， 機床重復定位精度：X軸：0.007， Z軸：0.01， 加工精度： IT6，粗糙度： Ra1.6μm，機床凈重/毛重：2030×3170KG

63、，包裝箱尺寸：（長×寬×高）：2500×1640×2145mm.</p><p>　　（2）磨床 MG1020           磨床 MS1080  ， 加工精度為0.002 ，表面粗糙度為 0.32μm

64、  ，電動機功率 15 KW    圓度為 17.55 mm，圓柱度為 5mm ， 外形尺寸2675×1505×1615mm 。  </p><p>　　3.6工序尺寸及公差的確定</p><p>　　工序尺寸及公差的確定在機械加工

65、中起著至關重要的作用。要按照給定的精度等級選定公差。 </p><p><b>　　3.7刀具的選擇</b></p><p>　　刀具的選擇是數控加工工藝中的重要內容之一，不僅影響機床的加工效率，而且直接影響零件的加工質量。應考慮以下方面：</p><p>　?。?） 根據零件材料的切削性能選擇刀具。</p><p>　

66、　（2） 根據零件的加工階段選擇刀具。</p><p>　?。?） 根據加工區(qū)域的特點選擇刀具和幾何參數。</p><p>　　由于我們要加工的零件材料要求為45鋼，根據要求，選擇硬質合金刀。</p><p>　?、俣嗣妫?01 90°外圓車刀</p><p>　　②粗車外圓： 02 90°外圓車刀、左偏刀

67、</p><p>　?、劬囃鈭A： 03 70°外圓車刀、左偏刀</p><p>　?、芮胁郏?04 刀寬為2mm和4mm的切槽刀</p><p>　　⑤梯形螺紋： 05 40°梯形螺紋車刀</p><p>　?、捭@中心孔： 06 高速鋼鉆</p><p>　　3.8切削用量

68、的選擇</p><p>　　蝸桿軸零件,，生產類型為中批生產，采用模型鍛造生產。</p><p>　　毛坯鍛造時可以將φ54.1mm和φ36mm的外圓柱面直接鍛造出來，由于其余外圓柱面均有精度要求，均不鍛造出來，故僅確定三個外圓柱面的相關長度尺寸。</p><p>　　本工序采用計算法確定切削用量</p><p><b>　　加工條

69、件</b></p><p>　　工件材料：45#鋼，模鍛。</p><p>　　加工要求：φ520 -0.046外圓及φ34+0.008 -0.008、ф25表面粗糙度值R為0.4其余表面粗糙度值Ra皆為3.2。且φ520 -0.046需調質處理。</p><p>　　機床：數控車床CAK6136V/750</p><p>　　刀

70、具：刀片材料為YT15，刀桿尺寸為16mmX25mm,k=90°,r=15°=12 r=0.5mm。</p><p><b>　　計算切削用量</b></p><p>　　已知加工材料為45鋼，鍛件；機床為數控車床CAK6136V/750</p><p>　　，工件采用雙頂尖夾持加工。</p><p>

71、;　　確定外圓φ52的切削用量。 </p><p>　　（1）確定背吃刀量 由于粗車雙邊余量為1.2mm，則＝0.6mm。</p><p>　?。?）確定進給量f 在粗車鋼件、刀桿尺寸為、、工件直徑為時，。按機床的進給量選擇。確定的進給量尚需滿足機床進給強度的要求，故需進行校驗。</p><p>　?。?）確定切削速度v </p>

72、<p>　　按C620—1車床說明書（見《切削手冊》表1.30）取f=0.5 mm/r計算切削速度: 按《切削手冊》表1.27,切削速度的計算公式為</p><p><b>　　V=(m/min)</b></p><p>　　Cv=1.58,Xv=0.15,yv=0.4,m=0.2,修正系數Kv,根據《切削手冊》表1.28,即k=1.44, k=0.8, k

73、=1.04, k=0.81, k=0.97</p><p>　　所以V==66.7(m/min)</p><p><b>　　確定機床主軸轉速，</b></p><p>　　按機床說明書（見《工藝手冊》表4.2—8）與409r/min相近的機床轉速</p><p>　　選410r/min。實際切削速度 V=80m/min

74、 </p><p><b>　　基本時間</b></p><p>　　確定粗車外圓的基本時間t </p><p>　　根據《機械制造工藝學》公式4-23車外圓基本時間為：</p><p><b>　　式中：，，，，，</b></p><p><b>　　則<

75、;/b></p><p>　　φ52mm毛坯尺寸計算</p><p>　　粗車：查詢《機械加工手冊上冊》，其余量值為1.1mm，精車：由《加工工藝手冊》，其余量規(guī)定值為1.0mm。所以，</p><p>　　毛坯的名義尺寸：52＋1.1＋1.0＝54.1mm；</p><p>　　毛坯的最小尺寸：54.1－0.046＝54.054mm；

76、</p><p>　　毛坯的最大尺寸：54.1＋0＝54.1mm；</p><p>　　φ34mm毛坯尺寸計算</p><p>　　根據工序要求，φ34js6只需要一道工序，故加工余量如下：</p><p>　　粗車：由《機械加工工藝手冊上冊》，其余量值粗車：為1.0mm，精車：其余量規(guī)定值為1.0mm。</p><p&g

77、t;　　毛坯的名義尺寸：34+1.0+1.0=36mm</p><p>　　毛坯的最大尺寸：36＋0.008＝36.008mm；</p><p>　　毛坯的最小尺寸：36－0.008＝35.992mm。

78、 </p><p><b>　　梯形螺紋參數計算</b></p><p>　　根據工序要求，分度圓的直徑為φ44蝸桿的齒頂圓直徑為d=φ52mm，即梯形螺紋的頂徑為φ52mm，頭數z=2</p><p><b>　　模數m=4,</b></p><p&

79、gt;<b>　　牙型角α=40°,</b></p><p>　　蝸桿的齒根圓直徑為d=φ34.4mm，即梯形螺紋的底徑為φ34.4mm；</p><p>　　蝸桿的齒頂高h=m=4mm；齒根高h=1.2m=4.8mm；</p><p>　　軸向齒距為px=πm=12.566mm；</p><p>　　牙型高h

80、=2.2m=8.8mm</p><p>　　四、課程設計心得體會</p><p>　　課程設計為期一周結束，時間匆匆讓人感到時間的珍惜，但卻讓我感過的充實無比，對課程設計有了更深的感受與認知，更多人生有了更好的詮釋和體會。有些事，若不去做，永遠也不能體會到他的難度，更不能從實踐中去體會那成就感。</p><p>　　一個星期的實習，過程曲折可謂一語難盡，苦不堪言，勞

81、累傷心。在此期間我們也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始充滿激情到最后汗水背后的復雜心情，點點滴滴無不令我回味無長。在此期間我充分體會到勞動是人類生存生活永恒不變的話題。通過這次課程設計，我才真正領略到“艱苦奮斗”這一詞的真正含義。我想說，課程設計確實有些辛苦，比如需要大量的計算、大量的收集資料和信息。通過不斷的研究和多種方案，這期間需要花費大量的精力和時間。最終確定一種更好的設計效果或者工藝。在課程設計中有太多的難點需要處理，對于初次搞

82、課程設計的我來說，這無疑是一個不小的難點，為此常常搞的神經緊繃，寢食難安，曾幾度徘徊在放棄的邊緣，可是，堅毅的心讓我堅持下來。但比較得出，苦中也有樂，在如今單一的理論學習中，很少有機會能有實踐的機會，但我們可以，而且設計也是一個團隊的任務，一起的工作可以讓我們有說有笑，相互幫助，配合默契，嚴謹中的我們流露出的是一起奮進的笑語。我們的工作是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必須發(fā)揚團結協作的精神。某個人的離群都可能導致整項工

83、作的失敗。實習中只有一個人知道原理是遠遠不夠的，必須讓每個人都知道，否</p><p>　　當然，這次課程設計體會良深，更為我上了經典的一課，那就是不過艱難險阻又怎么能取得真經。匯聚多年所學，揮出人生燦爛一幕。有一種欲火重生之感，剛毅而對事之心在這次課程設計中孕育而生。而擁有團隊協作精神、和堅忍不拔的意志相結合，才能不斷的克服接踵而來的困難。在無數次的失敗中沒能讓我放棄，而充分讓我體會到只有和不斷挑戰(zhàn)中才能重新找

84、到自己和重新審視自己。這次課程設計使我感悟頗深，百般言語難詞形容，的到得不僅僅是知識的積累與鞏固，更是深層次的靈魂升華。更是為今后人生及事業(yè)道路上揮下燦爛一筆。深悟：自強弘毅，勵志技能永遠是激勵我不斷前進的激語。</p><p><b>　　五、參考文獻</b></p><p>　　《機械制造技術基礎課程設計指導》 人民郵電出版社 杜可可主編 2009 年