齿轮轴的加工工艺分析(附件)【字数：6191】
摘 要本次毕业设计研究的是齿轮轴零件的机械加工工艺分析，根据齿轮轴零件的结构与加工所需要求，从而定制了毛坯尺寸和加工余量要求，绘制齿轮轴的零件图和毛坯图。运用NX软件对该零件的部分进行数控建模及仿真。根据本次零件加工工艺需要我们分析的有本次所选加工齿轮轴零件的结构，形位公差和尺寸精度，选择所加工零件毛坯材料，定制一套加工本次零件的加工工艺路线，当然还需选择合适的加工方法，确定齿轮轴加工之中我们需要用到的刀具、装夹用具、工量用具和检测用具等； 还需根据加工零件确定加工所需的加工机械设备及其可加工的精度。通过这次毕业设计研究既是对大学过程中所学专业知识的一次巩固，又是给今后的工作中的理论和实践奠定一定的基础。
目 录
引言 2
一、 齿轮轴的图纸及分析 3
（一）齿轮轴零件介绍 3
（二）齿轮轴的零件图 3
二、 齿轮轴的加工工艺分析 3
（一）零件的加工结构分析 3
（二）齿轮轴的材料及毛坯选择 4
（三）定位基准的选择 4
（四）加工所需设备及刀具、量具 5
（五）齿轮轴的加工工艺流程 7
三、数控车部分的仿真加工 13
（一）数控仿真加工流程 13
（二）按工序编制的部分路线图 13
总结 18
参考文献 19
谢辞 20
引言
在传动系统中齿轮轴零件主要用于传递运动、弯矩或者扭矩，调整转速。加工齿轮轴零件我们需考虑到它的几何特征，尺寸精度，表面粗糙度和相互位置精度等。为了能将齿轮轴以合格的方式加工出来，加工这个零件我们需要考虑到加工此零件的技术要求，并且还要定制出一个符合条件的的加工工艺路线，要保证零件齿轮部分可以进行正常的装配，不然会导致传动部件因为运动不顺从而引起卡死更严重的是形成零件的报废。
我所选的齿轮轴齿轮部分的加工是用滚齿刀加工的，本次加工零件需要根据齿轮轴零件的结构功能及其应用场合，从而来选择零件的毛坯，选择和确定加工中所要用到的机械加工设备，刀具，装夹用具，工量用具和检测用具。
齿轮轴的图纸及分析
（一）齿轮轴零件介绍
本文选取 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
的零件是齿轮轴，齿轮轴一般承受交变载荷，冲击载荷所以其剪切应力和接触应力大，有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力，常用于传传递运动、扭矩和弯矩的场合，例如汽车变速箱，发动机，驱动桥都有着齿轮轴的应用。
（二）齿轮轴的零件图
齿轮轴零件图如图11所示
图11 齿轮轴零件图
齿轮轴的加工工艺分析
（一）零件的加工结构分析
齿轮轴属于台阶轴类的零件，由圆柱面、轴肩、键槽和螺纹等组成。与轴承配合的轴段称为轴颈。齿轮轴结构尺寸如图21所示。
图21 齿轮轴零件图
（1）齿轮轴的左端φ20的外圆及齿轮端右侧的φ20外圆属于轴承支撑端，是该齿轮轴与轴承内圈配合的关键部位，其公差为H7，表面粗糙度为Ra1.6。
（2）齿轮端的齿轮外圆Φ34mm，齿轮齿顶面是其余啮合齿轮配合的关键面，其公差要求为IT11级精度，表面精度Ra3.2μm，采用先粗车加工，再精车加工。
（3）轴径Φ20（0 .021，0,006mm）外圆面： 尺寸公差为IT7级，属于重要配合面，直接采用粗车加工，再精车加工即可。
（二） 齿轮轴的材料及毛坯选择
在选择毛坯的成型方式时，需要综合考虑零件的材料、形状、生产批量、工作条件、性能要求等因素。本文中齿轮轴为旋转体，毛坯选用棒料，棒料毛坯价格低，对旋转类零件的加工优势加工量小，各个回转表面上的余量分布均匀，通过相应热处理可以保证轴零件满足抗拉抗弯性能要求，耐冲击韧性，疲劳强度大，满足机床设备齿轮轴对载荷、冲击工作要求。
由于齿轮轴属于受力机构件，选取材料需要进行合适的热处理，从而保证齿轮轴的强度及表面硬度，还需要满足切削加工工艺要求，所以本次齿轮轴零件的加工所选材料为45钢，45钢有着非常不错的强度和切削加工性能，并且经过合适的热处理过后能获得一定的塑性、韧性和耐磨性且成本较便宜是加工本次零件的不二之选。调质处理的45钢硬度可以达到HB230～280适于加工本零件且成本较便宜，毛坯直接选择棒料型材，为了使毛坯尽量的最小化，本次选择毛坯的尺寸为φ40mm*166mm棒状45号钢。
（三）定位基准的选择
我们需要知道的是加工基准是可以分为粗基准和精基准两类的，我们在加工前制定零件的加工工艺规程时，则需根据所加工零件的结构来规定设计基准，以方便加工。
对于齿轮轴零件来说，齿轮轴主要的加工面为齿轮和轴面，所以，齿轮轴是以轴的外圆作粗基准，从而保证各表面有有足够的加工余量，保证定位准确、夹紧可靠。选用外圆作为主要基准面，外圆面的面积较大，定位稳定，可以用来精加工基准。
齿轮轴是旋转体零件，那么零件的设计基准就是旋转体的轴心，由此就能知道内孔的轴线是零件的设计基准同时也是加工基准，加工时外圆及端面时采用三爪自定心卡盘进行装夹因为其夹持范围大，装夹速度快，而且还能自动定心，那么根据基准重合原则，就可以选择齿轮轴的外圆面和端面作为加工的精基准。
（四）加工所需设备及刀具、量具
加工所需设备及刀具、量具，如表21所示。
表21加工设备和工艺装备
工序内容
加工设备
工艺装备
车削外圆面、端面、内圆表面、车螺纹、铣键槽、齿轮加工
SSCK20/500车床GSVM650数控铣床
Y31125E滚齿机
液压卡盘、外圆车刀、内圆车刀、螺纹车刀、立铣刀、滚齿刀、游标卡尺、千分尺
1.加工机床选择
SSCK20/500数控车床，用于车削本零件的外圆面、端面、车螺纹，如图22
图22数控车床
GSVM650数控铣床，用于铣本零件上30*6的键槽，如图23
目 录
引言 2
一、 齿轮轴的图纸及分析 3
（一）齿轮轴零件介绍 3
（二）齿轮轴的零件图 3
二、 齿轮轴的加工工艺分析 3
（一）零件的加工结构分析 3
（二）齿轮轴的材料及毛坯选择 4
（三）定位基准的选择 4
（四）加工所需设备及刀具、量具 5
（五）齿轮轴的加工工艺流程 7
三、数控车部分的仿真加工 13
（一）数控仿真加工流程 13
（二）按工序编制的部分路线图 13
总结 18
参考文献 19
谢辞 20
引言
在传动系统中齿轮轴零件主要用于传递运动、弯矩或者扭矩，调整转速。加工齿轮轴零件我们需考虑到它的几何特征，尺寸精度，表面粗糙度和相互位置精度等。为了能将齿轮轴以合格的方式加工出来，加工这个零件我们需要考虑到加工此零件的技术要求，并且还要定制出一个符合条件的的加工工艺路线，要保证零件齿轮部分可以进行正常的装配，不然会导致传动部件因为运动不顺从而引起卡死更严重的是形成零件的报废。
我所选的齿轮轴齿轮部分的加工是用滚齿刀加工的，本次加工零件需要根据齿轮轴零件的结构功能及其应用场合，从而来选择零件的毛坯，选择和确定加工中所要用到的机械加工设备，刀具，装夹用具，工量用具和检测用具。
齿轮轴的图纸及分析
（一）齿轮轴零件介绍
本文选取 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
的零件是齿轮轴，齿轮轴一般承受交变载荷，冲击载荷所以其剪切应力和接触应力大，有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力，常用于传传递运动、扭矩和弯矩的场合，例如汽车变速箱，发动机，驱动桥都有着齿轮轴的应用。
（二）齿轮轴的零件图
齿轮轴零件图如图11所示
图11 齿轮轴零件图
齿轮轴的加工工艺分析
（一）零件的加工结构分析
齿轮轴属于台阶轴类的零件，由圆柱面、轴肩、键槽和螺纹等组成。与轴承配合的轴段称为轴颈。齿轮轴结构尺寸如图21所示。
图21 齿轮轴零件图
（1）齿轮轴的左端φ20的外圆及齿轮端右侧的φ20外圆属于轴承支撑端，是该齿轮轴与轴承内圈配合的关键部位，其公差为H7，表面粗糙度为Ra1.6。
（2）齿轮端的齿轮外圆Φ34mm，齿轮齿顶面是其余啮合齿轮配合的关键面，其公差要求为IT11级精度，表面精度Ra3.2μm，采用先粗车加工，再精车加工。
（3）轴径Φ20（0 .021，0,006mm）外圆面： 尺寸公差为IT7级，属于重要配合面，直接采用粗车加工，再精车加工即可。
（二） 齿轮轴的材料及毛坯选择
在选择毛坯的成型方式时，需要综合考虑零件的材料、形状、生产批量、工作条件、性能要求等因素。本文中齿轮轴为旋转体，毛坯选用棒料，棒料毛坯价格低，对旋转类零件的加工优势加工量小，各个回转表面上的余量分布均匀，通过相应热处理可以保证轴零件满足抗拉抗弯性能要求，耐冲击韧性，疲劳强度大，满足机床设备齿轮轴对载荷、冲击工作要求。
由于齿轮轴属于受力机构件，选取材料需要进行合适的热处理，从而保证齿轮轴的强度及表面硬度，还需要满足切削加工工艺要求，所以本次齿轮轴零件的加工所选材料为45钢，45钢有着非常不错的强度和切削加工性能，并且经过合适的热处理过后能获得一定的塑性、韧性和耐磨性且成本较便宜是加工本次零件的不二之选。调质处理的45钢硬度可以达到HB230～280适于加工本零件且成本较便宜，毛坯直接选择棒料型材，为了使毛坯尽量的最小化，本次选择毛坯的尺寸为φ40mm*166mm棒状45号钢。
（三）定位基准的选择
我们需要知道的是加工基准是可以分为粗基准和精基准两类的，我们在加工前制定零件的加工工艺规程时，则需根据所加工零件的结构来规定设计基准，以方便加工。
对于齿轮轴零件来说，齿轮轴主要的加工面为齿轮和轴面，所以，齿轮轴是以轴的外圆作粗基准，从而保证各表面有有足够的加工余量，保证定位准确、夹紧可靠。选用外圆作为主要基准面，外圆面的面积较大，定位稳定，可以用来精加工基准。
齿轮轴是旋转体零件，那么零件的设计基准就是旋转体的轴心，由此就能知道内孔的轴线是零件的设计基准同时也是加工基准，加工时外圆及端面时采用三爪自定心卡盘进行装夹因为其夹持范围大，装夹速度快，而且还能自动定心，那么根据基准重合原则，就可以选择齿轮轴的外圆面和端面作为加工的精基准。
（四）加工所需设备及刀具、量具
加工所需设备及刀具、量具，如表21所示。
表21加工设备和工艺装备
工序内容
加工设备
工艺装备
车削外圆面、端面、内圆表面、车螺纹、铣键槽、齿轮加工
SSCK20/500车床GSVM650数控铣床
Y31125E滚齿机
液压卡盘、外圆车刀、内圆车刀、螺纹车刀、立铣刀、滚齿刀、游标卡尺、千分尺
1.加工机床选择
SSCK20/500数控车床，用于车削本零件的外圆面、端面、车螺纹，如图22
图22数控车床
GSVM650数控铣床，用于铣本零件上30*6的键槽，如图23
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