一级减速器与低速轴的设计与加工工艺
一级减速器与低速轴的设计与加工工艺[20200123161201]
日期： 2012年11月10日 【摘要】
本设计是减速器低速轴的设计及加工工艺,加工此轴用到了车削钻削,热处理及刀具的选折等多方面的知识。
首先，本设计根据减速器的内部结构设计出低速轴的基本尺寸和精度要求，设计出符合要求的减速器低速轴,其次,对该轴进行分析,确定它的材料、热处理、加工路线等等，拟订工艺路线时主要从以下几个方面入手：1.轴的热处理 2.轴的加工方法 3.轴的定位基准4.划分加工阶段5.切削用量的选择入手。再列出加工方案经过，计算、选择合理的加工过程，最后选择合适的刀具，进行仿真加工。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】热处理；加工工艺；定位基准；
目录引言 1
一、零件轴的设计 2
（一） 毛坯的材料的选择 2
（二）毛坯的形状和尺寸选择 2
（三）轴的结构设计 2
二、零件轴的加工工艺分析 4
（一）零件的用途 4
（二）零件的工艺性 4
（三）定位基准的选择 5
（四）工序顺序的安排 5
（五）确定工艺路线 6
（六）切削用量 7
（七）机床的选择 7
（八）选择加工设备及刀具、夹具、量具 8
三、 三维仿真加工 8
总结 11
参考文献 12
谢辞 13
附录 14
引言
数控技术也叫计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可以通过计算机软件来完成。
第二次世界大战后，美国为了革新飞机制造业中仿形机卜靠模和样件的加工设备，开始研制新型机床．1952年，美国Parsonsc公司与麻省理工学院伺服机构研究所合作，研制成功一台三坐标数控铣床，其插补装置采用脉冲乘法器，整个控制装置由真空管组成，第一代数控系统宣告诞生。1959年由于晶体管元件的问世，数控系统广泛采用晶体管和印制板电路，从此数控系统跨入第二代。1965年出现了小规模集成电路，由于其体积小，功耗低，使数控系统的可靠性得到进一步提高，数控系统从而发展到第三代。前任代系统都采用硬接线技术，称为硬接线系统。由于当时控制计算机价格相当高，为了提高系统的性能价格比，采用一台计算机控制多台机床的擂补计算，而组成直接式数控系统．由于计算机的负担较重，系统的可靠性，实用性较差。
数控技术的出现和发展结合传统的工业生产设备的改造，带来了革命性的变革。采用数控技术的各类机床，是一种灵活高效的自动化机床，能很好的解决复杂多变、精密零件的加工向题。随着科学技术的迅速发展，机械产品的结构，零件的形状不断改进，对零件质量和加工精度的要求越来越高。由于产品改型频繁，且对质量和精度的高要求。为了提高生产效率，降低成本，保证产品质量，要求机床不仅具有较好的通用性和灵活性，而且应实现加工过程的自动化。采用组合机床、自动机床、仿形机床和自动线，其设备的第一次投资费用高，生产准备时间长，且不能满足零件形状复杂，改型频繁的要求。
本课题要求设计一级减速器低速轴,传递的功率P=3.42kW，主动轮转速n=60r/min，载荷平稳，单向运转，预期寿命10年（每天按300天计），单班制工作，原动机为电动机，设计符合要求的轴，并完成加工工艺分析。结合了从数控零件设计到加工的所有问题，对更好的了解数控，很有裨益。
一、零件轴的设计
（一）毛坯的材料的选择
轴的常用材料是优质碳素钢35、45、50，最常用的是45和40Cr钢。对于受载较小或不太重要的钢，也常用Q235或Q275等普通碳素钢。对于受力较大，轴的尺寸和重量受到限制，以及有某些特殊要求的轴，可采用合金钢，常用的有40Cr、40MnB、40CrNi等。经过综合考虑，毛坯材料选择用45号钢进行加工。45号钢为优质碳素结构用钢 ,它是一种中碳钢，硬度不高易切削加工,45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45～52HRC。
（二）毛坯的形状和尺寸选择
图1-1零件的毛坯
因为零件的总长为279mm，最大端面直径为φ60mm，为了便于零件的装夹，节省材料，选用毛坯为320mm×φ65mm的圆柱棒料。如图1-1所示。
（三）轴的结构设计
1.轴上零件的定位，固定和装配
图1-2所示为减速器低速轴的零件图。单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和套筒定位，则采用过渡配合固定。为方便计算，从右到左分别记为I、II、III、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ。
I段：d1=40mm 长度取L1=63mm∵h=2c c=1.5mm
II段:取轴肩高3.5mm，作定位用，∴d2=45mm
初选用一对6213型角滚动轴承，其内径为65mm,宽度为23mm.
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50mm，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矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,
故II段长：L2=57mm
III段直径d3=50mm， L3=50mm
根据轴承安装要求，轴肩高h=2.5 mm
Ⅳ段直径d4=55mm， L4=70mm
Ⅴ段直径d5=60mm. 长度L5=10mm
Ⅵ段直径d6=50mm，长度L6=30mm
由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=280mm
如图1-2是利用UG绘制的草图，零件分为六个阶段轴，左边第三段与第六段表面上分别有一个键槽，用于与轴承的配合，起到传动作用。左边第一和第四、第五圆柱段起支撑作用。由于第三圆柱段和第六圆柱端要与轴承稳定配合，所以表面尺寸精度要高并且键槽的位置精度也要精确。
图1-2零件UG草图
二、零件轴的加工工艺分析
图2-1减速器低速轴零件图
（一）零件的用途
本零件为减速器低速轴,如图2-1所示，其主要作用，一是工作过程中经常承受载荷；二是支撑传动零部件。
该零件为台阶类零件，形状对称，尺寸精度，形位精度要求均较高。Φ55、φ50、φ40为主要配合面，精度均要求较高，需通过磨削得到。Φ40，φ52两表面对两个φ50轴线的圆跳动误差0.012mm，对φ40、Φ50、φ55，有圆柱度要求。其中两个φ50为轴承支撑的地方，还有Φ40，φ55为配合联轴器，故粗糙度要求较高，得通过磨削加工获得。
（二）零件的工艺性
1.分析、审查产品的零件图和装配图
制定工艺规程时，首先应分析零件图及该零件所在部件的装配图。了解该零件在部件中的作用及零件的技术要求，找出其主要的技术关键，以便在拟定工艺规程时采取适当的措施加以保证。
2.零件的结构工艺性分析
所谓零件的结构工艺性是指设计的零件在满足使用要求的前提下，其制造的可行性和经济性。
从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单，其主要加工的面有φ55、φ50、φ45、φ40的外圆柱面，还有两个键槽的加工要通过铣车来加工。配合表面的粗糙度要求较高需通过磨削而得。
日期： 2012年11月10日 【摘要】
本设计是减速器低速轴的设计及加工工艺,加工此轴用到了车削钻削,热处理及刀具的选折等多方面的知识。
首先，本设计根据减速器的内部结构设计出低速轴的基本尺寸和精度要求，设计出符合要求的减速器低速轴,其次,对该轴进行分析,确定它的材料、热处理、加工路线等等，拟订工艺路线时主要从以下几个方面入手：1.轴的热处理 2.轴的加工方法 3.轴的定位基准4.划分加工阶段5.切削用量的选择入手。再列出加工方案经过，计算、选择合理的加工过程，最后选择合适的刀具，进行仿真加工。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】热处理；加工工艺；定位基准；
目录引言 1
一、零件轴的设计 2
（一） 毛坯的材料的选择 2
（二）毛坯的形状和尺寸选择 2
（三）轴的结构设计 2
二、零件轴的加工工艺分析 4
（一）零件的用途 4
（二）零件的工艺性 4
（三）定位基准的选择 5
（四）工序顺序的安排 5
（五）确定工艺路线 6
（六）切削用量 7
（七）机床的选择 7
（八）选择加工设备及刀具、夹具、量具 8
三、 三维仿真加工 8
总结 11
参考文献 12
谢辞 13
附录 14
引言
数控技术也叫计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可以通过计算机软件来完成。
第二次世界大战后，美国为了革新飞机制造业中仿形机卜靠模和样件的加工设备，开始研制新型机床．1952年，美国Parsonsc公司与麻省理工学院伺服机构研究所合作，研制成功一台三坐标数控铣床，其插补装置采用脉冲乘法器，整个控制装置由真空管组成，第一代数控系统宣告诞生。1959年由于晶体管元件的问世，数控系统广泛采用晶体管和印制板电路，从此数控系统跨入第二代。1965年出现了小规模集成电路，由于其体积小，功耗低，使数控系统的可靠性得到进一步提高，数控系统从而发展到第三代。前任代系统都采用硬接线技术，称为硬接线系统。由于当时控制计算机价格相当高，为了提高系统的性能价格比，采用一台计算机控制多台机床的擂补计算，而组成直接式数控系统．由于计算机的负担较重，系统的可靠性，实用性较差。
数控技术的出现和发展结合传统的工业生产设备的改造，带来了革命性的变革。采用数控技术的各类机床，是一种灵活高效的自动化机床，能很好的解决复杂多变、精密零件的加工向题。随着科学技术的迅速发展，机械产品的结构，零件的形状不断改进，对零件质量和加工精度的要求越来越高。由于产品改型频繁，且对质量和精度的高要求。为了提高生产效率，降低成本，保证产品质量，要求机床不仅具有较好的通用性和灵活性，而且应实现加工过程的自动化。采用组合机床、自动机床、仿形机床和自动线，其设备的第一次投资费用高，生产准备时间长，且不能满足零件形状复杂，改型频繁的要求。
本课题要求设计一级减速器低速轴,传递的功率P=3.42kW，主动轮转速n=60r/min，载荷平稳，单向运转，预期寿命10年（每天按300天计），单班制工作，原动机为电动机，设计符合要求的轴，并完成加工工艺分析。结合了从数控零件设计到加工的所有问题，对更好的了解数控，很有裨益。
一、零件轴的设计
（一）毛坯的材料的选择
轴的常用材料是优质碳素钢35、45、50，最常用的是45和40Cr钢。对于受载较小或不太重要的钢，也常用Q235或Q275等普通碳素钢。对于受力较大，轴的尺寸和重量受到限制，以及有某些特殊要求的轴，可采用合金钢，常用的有40Cr、40MnB、40CrNi等。经过综合考虑，毛坯材料选择用45号钢进行加工。45号钢为优质碳素结构用钢 ,它是一种中碳钢，硬度不高易切削加工,45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45～52HRC。
（二）毛坯的形状和尺寸选择
图1-1零件的毛坯
因为零件的总长为279mm，最大端面直径为φ60mm，为了便于零件的装夹，节省材料，选用毛坯为320mm×φ65mm的圆柱棒料。如图1-1所示。
（三）轴的结构设计
1.轴上零件的定位，固定和装配
图1-2所示为减速器低速轴的零件图。单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和套筒定位，则采用过渡配合固定。为方便计算，从右到左分别记为I、II、III、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ。
I段：d1=40mm 长度取L1=63mm∵h=2c c=1.5mm
II段:取轴肩高3.5mm，作定位用，∴d2=45mm
初选用一对6213型角滚动轴承，其内径为65mm,宽度为23mm.
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50mm，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矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,
故II段长：L2=57mm
III段直径d3=50mm， L3=50mm
根据轴承安装要求，轴肩高h=2.5 mm
Ⅳ段直径d4=55mm， L4=70mm
Ⅴ段直径d5=60mm. 长度L5=10mm
Ⅵ段直径d6=50mm，长度L6=30mm
由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=280mm
如图1-2是利用UG绘制的草图，零件分为六个阶段轴，左边第三段与第六段表面上分别有一个键槽，用于与轴承的配合，起到传动作用。左边第一和第四、第五圆柱段起支撑作用。由于第三圆柱段和第六圆柱端要与轴承稳定配合，所以表面尺寸精度要高并且键槽的位置精度也要精确。
图1-2零件UG草图
二、零件轴的加工工艺分析
图2-1减速器低速轴零件图
（一）零件的用途
本零件为减速器低速轴,如图2-1所示，其主要作用，一是工作过程中经常承受载荷；二是支撑传动零部件。
该零件为台阶类零件，形状对称，尺寸精度，形位精度要求均较高。Φ55、φ50、φ40为主要配合面，精度均要求较高，需通过磨削得到。Φ40，φ52两表面对两个φ50轴线的圆跳动误差0.012mm，对φ40、Φ50、φ55，有圆柱度要求。其中两个φ50为轴承支撑的地方，还有Φ40，φ55为配合联轴器，故粗糙度要求较高，得通过磨削加工获得。
（二）零件的工艺性
1.分析、审查产品的零件图和装配图
制定工艺规程时，首先应分析零件图及该零件所在部件的装配图。了解该零件在部件中的作用及零件的技术要求，找出其主要的技术关键，以便在拟定工艺规程时采取适当的措施加以保证。
2.零件的结构工艺性分析
所谓零件的结构工艺性是指设计的零件在满足使用要求的前提下，其制造的可行性和经济性。
从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单，其主要加工的面有φ55、φ50、φ45、φ40的外圆柱面，还有两个键槽的加工要通过铣车来加工。配合表面的粗糙度要求较高需通过磨削而得。
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