蜗杆轴加工工艺规程

1、宁夏理工学院课程设计任务书

课程名称 机械制造工艺学 设计题目 蜗杆轴工艺规程设计 设计时间 系（部） 机械工程系 课程代码 题目序号 本学期 第10-19周（40学时） 专业 机自 班级 09102 一、课程设计任务（条件）、具体技术参数（指标） 1、已知条件：选定某机械产品零件和产品生产纲领 2、设计指标：应用所学机械加工工艺学的基本理论和实践知识，作到： 1）正确分析产品零件的结构工艺性； 2）合理选择零件毛坯； 3）正确选择零件的机械加工工艺过程和工序内容，合理解决零件加工中的定位、夹紧、工艺路线、工艺尺寸等问题，按规定格式设计完成机械加工工艺规程，保证产品零件的加工要求； 4）按中等复杂结构，设计完成指定工序的机床夹具，满足零件的工序要求和夹具的经济合理性； 5）未尽要求按机械制造工艺学课程设计指导书执行。 3、任务分配：一人一个设计题目，详见机械制造工艺学课程设计题目及要求 二、对课程设计成果的要求（包括课程设计说明书、图纸、图表、实物等软硬件要求） 零件图1份；毛坯图（从简绘制）1份；机械加工工艺过程综合卡片1份；专用夹具装配设计图及专用夹具主要专用零件设计图1套；课程设计说明书1份。 三、课程设计工作进度计划： 1、布置设计任务、选题、设计准备； 4学时 2、绘制产品零件图，毛配图； 3学时 3、机械加工工艺规程、机床夹具设计方案； 4学时 4、完成课程设计初稿； 10学时 5、完成课程设计二稿及审核稿； 13学时 6、准备答辩； 2学时 7、答辩； 4学时 四、主要参考资料 《机械制造技术》 黄鹤仃 机械工业出版社 《金属切削机床》 吴圣庄 机械工业出版社 《机械制造工艺学》 陈明 机械工业出版社 《金属切削原理与刀具》 陆建中 机械工业出版社 《机械加工工艺是手册》 杨叔子 机械工业出版社 《机械制造供医学课程设计指导书》 赵家齐 机械工业出版社 1

任课教师（签名）： 张春兰 2012 年 3月 10 日 机械系主任（签名）： 张春兰 2012 年3月10 日

一、题目：

2、机械制造工艺学课程设计题目

“蜗杆轴”零件的机械加工工艺规程设计 二、设计条件：

产品年生产纲领3500台，零件备品率3%，零件废品率1% 三、课程设计的内容及步骤。

（二一）题目为“蜗杆轴”零件的机械加工工艺规程设计 1．编制工艺规程

（1）计算零件生产纲领，确定生产类型。

（2）分析产品零件，审查零件图样的工艺性，确定并绘制零件设计图样。 （3）选择毛坯的制造形式，绘制毛坯图。 （4）拟定工艺路线

选择定位基准，选择零件表面的加工方法，划分加工阶段，安排工艺顺序，比选工艺方案，确定工艺路线。

（5）确定各工序加工余量和毛坯尺寸 （6）确定各工序采用的加工设备及工艺装备 （7）确定各工序的工艺尺寸 （8）填写机械加工工艺过程综合卡 2．课程设计说明书。 （1）课程设计封面 （2）课程设计任务书

指导教师：张春兰 2012年3月10日

3、蜗杆轴零件的机械加工工艺规程设计

2

45钢

一、产品年生产纲领

产品年生产纲领3500台零件备品率3%零件废品率1% N=3500×1×（1+0.03+0.01）=3640

二、分析产品零件，审查零件图样的工艺性，确定并绘制零件设计图样。 1、零件的作用

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。它支撑其他转动件回转并传动扭矩同时又通过轴承与机器连接。

2、零件的工艺分析

该蜗杆轴?20j6，?17k5两外圆表面为支撑轴颈，锥体部分是装配离合器表面，M18×1处装配圆螺母来固定轴承轴向位置。

以两端中心孔为中心加工表面

两端中心孔以及端面倒角的加工。主要加工表面为两端中心孔。两端中心孔的轴线要作为加工定位与工序基准。

以轴头外圆面为中心的加工表面

这一组表面加工它把轴段外圆面、螺纹、锥面轴段外圆面主要加工表面为轴段外圆面螺纹锥体用来支撑轴和离合器的

以两轴段外圆面为中心的加工表面这组加工表面包括两个轴段外圆面右端面的倒角两个退刀槽

以分度圆直径为ZA蜗杆螺旋面为中心的加工

这组加工表面分度圆直径为ZA蜗杆螺旋面，轴段外圆面及两侧的退刀槽 ZA蜗杆螺旋

3

面为主要加工表面，两个轴段外圆面，轴段外圆面把两端中心孔轴线A-B作为公共基准，有圆跳动要求。

对于这四组加工表面而言，我们可以先加工两端中心孔这一组加工表面，然后以其轴线为基准，借助夹具进行其他三组表面的加工并且保证他们之间的形状精度。

三、选择毛坯的制造形式，绘制毛坯图工艺规程设计 确定毛坯制造形式

材料45钢 由于蜗杆在传动过程中受到了振动，载荷，受力等方面的影响。所以选用锻件模锻成型。

定位基准的选择 基面的选择 粗基准的选择

选取最大外圆面作为粗基准 精基准的选择

选用两中心孔的公共中心线作为精基准 零件表面的加工方法

序加工方法 号 1 粗车 2 3 4 5 6 7 8 9 10 经济精度（公差经济粗糙度 Ra值适用范围 等级） / μ m IT13-IT11 50-12.5 适用于淬火钢以外的各种金属 粗车 -半精车 IT10-IT8 6.3-3.2 粗车 -半精车-精车 IT8-IT7 1.6-0.8 粗车 -半精车-精车-滚压 IT8-IT7 0.2-0.025 粗车 -半精车-磨削 IT8-IT7 0.8-0.4 主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢 粗车 -半精车-粗磨-精磨 IT7-IT6 0.4-0.1 粗车 -半精车-粗磨-精磨-超IT5 0.1-0.012 精加工（或轮式超精磨） 粗车 -半精车-精车-精细车IT7-IT6 0.4-0.025 主要用于要求较高（金刚车） 的有色金属 粗车 -半精车-粗磨-精磨-超IT5以上 精磨（或镜面磨） 粗车 -半精车-粗磨-精磨-研IT5以上 磨 表1

0.025-0.006 Rz0.1 极高精度的外圆加工 该零件某些表面加工粗糙度要求不高可以采用粗车—半精车 即可达到要求，而某些

4

表面加工的粗燥度要求比较高需采用粗车—半精车—磨削。每个表面所用的加工方法如下表所示 加工表面 ?46 ?22 ?17 ?26 ?20 ?18 ?16 锥面2°51′ ?12 轴段外圆面

四、拟定工艺路线 方案一 1锻造 2去飞边 3正火处理

4车端面M12左端 ?17右端面 打中心孔 以最大外圆定位

5粗车一端外圆Φ46，Φ22，Φ17掉头粗车另一端外圆分别至Φ26，Φ20，Φ18，Φ16，Φ12粗车锥面 2°51′，以外圆及中心孔做为基准。

6半精车该端外圆Φ46，Φ22，Φ17车槽Φ16×1，Φ16×1，倒角1×45°，掉头半精车该端外圆分别至Φ26，Φ20，Φ18，Φ16，Φ12半精车锥面2°51′车槽至Φ16×1倒角1×45°车螺纹M18×1，M12修整各阶梯过度地方以两中心孔作为精基准

7粗车蜗杆螺纹半精车蜗杆螺纹 8两端轴颈高频淬火，回火40~45HRC 9修研两端中心孔

10粗磨一端外圆至Φ17精磨该端外圆至Φ17粗磨另一端外圆至Φ20精磨该端外圆至

5

加工方法 粗车—半精车—磨削 粗车—半精车 粗车—半精车—磨削 粗车—半精车 粗车—半精车—磨削 粗车—半精车 粗车—半精车—磨削 粗车—半精车—磨削 粗车—半精车 粗车—半精车 经济精度 IT8 IT10 IT8 IT10 IT8 IT10 IT8 IT8 IT10 IT10 粗糙度 0.8 6.3 0.8 6.3 0.8 6.3 0.8 0.8 6.3 6.3

Φ20磨锥面及蜗杆螺纹到规定尺寸。以两中心孔作为基准

11去毛刺 12检验入库 方案二 1锻造 2去飞边 3正火处理

4车端面M12左端 ?17右端面 打中心孔 以最大外圆定位

5粗车一端外圆Φ46，Φ22，Φ17以外圆及中心孔做为粗基准。半精车该端外圆Φ46，Φ22，Φ17车槽Φ16×1，Φ16×1，倒角1×45°以两中心孔作为精基准

6粗车另一端外圆分别至Φ26，Φ20，Φ18，Φ16，Φ12粗车锥面 2°51′以外圆及中心孔做为粗基准。半精车该端外圆分别至Φ26，Φ20，Φ18，Φ16，Φ12半精车锥面2°51′车槽至Φ16×1倒角1×45°以两中心孔作为精基准

7两端轴颈高频淬火，回火40~45HRC 8修研两端中心孔

9粗磨一端外圆至Φ17精磨该端外圆至Φ17粗磨另一端外圆至Φ20精磨该端外圆至Φ20磨锥面，以两中心孔作为精基准

10车蜗杆螺纹 车螺纹M18×1，M12 半精车蜗杆螺纹 磨蜗杆螺纹，以两中心孔作为精基准

11去毛刺 12检验入库 方案比较

上述两个工艺路线的特点在于：方案一对整个蜗杆一起加工，减少了装夹次数，同时在加工过程中有效防止了加工产生的应力对后加工工序的影响。方案二对不同部位进行粗 半精 精加工，不能对一台机床进行连续运用。误差相对方案一来的大，所以选方案一。

最终方案： 1锻造 2去飞边 3正火处理

6

4车左端面端面，打中心孔车右端面，打中心孔

5粗车一端外圆Φ46，Φ22，Φ17掉头粗车另一端外圆分别至Φ26，Φ20，Φ18，Φ16，Φ12粗车锥面 2°51′，以外圆及中心孔做为基准。

6半精车该端外圆Φ46，Φ22，Φ17车槽Φ16×1，Φ16×1，倒角1×45°，掉头半精车该端外圆分别至Φ26，Φ20，Φ18，Φ16，Φ12半精车锥面2°51′车槽至Φ16×1倒角1×45°车螺纹M18×1，M12修整各阶梯过度地方以两中心孔作为精基准

7粗车蜗杆螺纹半精车蜗杆螺纹

8热处理：两端轴颈高频淬火，回火40~45HRC 9修研两端中心孔

10粗磨一端外圆至Φ17.1 k5精磨该端外圆至Φ17 k5粗磨另一端外圆至Φ20.1 j6精磨该端外圆至Φ20 j6磨锥面及蜗杆螺纹到尺寸

11去毛刺 12检验入库

五、机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸的确定

蜗杆零件材料为45钢，硬度为217～255HBS，生产类型为中大批生产，采用普通模锻，IT13的精度。

该工件的最大直径为?46 质量为4.1kg 锻件形状复杂系数S=

m锻件=4.1kg

S=1.622=2.53>1可定形状复杂系数为S1，属于简单级别 机械加工余量 根据锻件重量、加工精度F1F2、S1查表2.2-25得

?12 粗糙度为6.3 属于一般加工精度 直径方向单边余量取2mm水平方向取2mm 同理?18?26?22直径方向单边都是2mm水平方向都是2mm

?16粗糙度为0.8 属于磨削加工精度 直径方向单边余量取2.5mm 水平方向取2mm 同理?20?46?17直径方向单边余量都是2.5mm 水平方向都是2mm 毛坯图如下图

7

4.1

m锻件m外轮廓包容体

=π（

4.62

）×23.8×4.1=1622g=1.622kg

2

?51?31?17?25?27?221M18*1?20j6?17k5?16?26?30?38?46?22M121723.888101202132431217240244六、确定各工序采用的加工设备和工艺装备

工序号 工序名称 模1 锻 2 热 车 3 车 4 工序内容 车间 加工设备 锻工 金工 工艺装备 模锻 正火 车两端面，钻中心孔 45°车刀，中CA6140 心孔钻 千分尺 90°车刀、外螺纹车刀、顶尖，鸡心夹，游标卡尺 粗车一端外圆Φ46，Φ22，Φ17掉头粗车另一端外圆Φ26，Φ20，Φ18，Φ16，Φ12粗车锥金CA6140 工 面 2°51′，以外圆及中心孔做为基准。 8

车 半精车该端外圆Φ46，Φ22，Φ17车槽Φ17×1，Φ17×1，倒角1×45°，掉头半精车该端外圆Φ26，Φ20，Φ18，Φ16，Φ12半精车锥面金2°51′车槽至Φ16×1倒角1×45°车螺纹M18工 ×1，M12修整各阶梯过度地方以两中心孔作为精基准 70°车刀、 45°车刀，外CA6140 螺纹车刀、顶尖，鸡心夹，千分尺 5 6 为基准 车蜗杆螺纹半精车蜗杆螺纹 以两中心孔作金工 外螺纹车刀、顶 6 7 热 磨 磨 CA6140 尖、鸡心夹、千分尺 M1432A 8 调质处理：两端轴颈高频淬火，回火40~45HRC 修磨中心孔 金工 粗磨一端外圆Φ17k5粗磨另一端外圆至Φ20 j6 精磨该端外圆Φ17 k5 另一端外圆Φ20 j6磨锥金面及蜗杆螺纹到尺寸 工 去毛刺 检验 金工 质检室 M1432A 顶尖、平行砂轮，千分尺 9 10 钳工 检 锉刀 千分尺、游标卡尺、 七、确定各工序的工艺尺寸

根据粗糙度要求不同以及加工精度要求不同现在确定粗加工精度等级为IT12 半精加工精度等级为IT10 磨削加工精度等级为IT8 加工表面 工序双边余量 粗 ?46 ?22 ?17k5 5 4 5 半精 磨 2 2 1.8 0.6 — 0.6 工序尺寸及公差 粗 ?480?0.25 ?240?0.21 ?18.80?0.18 9

表面粗燥度 磨 粗 磨 0.8 0.8 半精 半精 0?46.60?0.1 ?46?0.039 12.5 6.3 ?220?0.084 12.5 6.3 0?17.60?0.07 ?17?0.027 12.5 6.3 ?26 ?20j6 M18×1 ?16 锥面2°51′ M12

4 5 4 5 5 4 2 — 2 2 1.8 1.8 1.8 0.6 — _ 0.6 — ?280?0.21 ?220?0.21 ?200?0.18 ?17.80?0.18 ?260?0.084 12.5 6.3 0.8 0.8 0?20.60?0.084 ?22?0.033 12.5 6.3 ?180?0.07 12.5 6.3 12.5 6.3 12.5 6.3 12.5 6.3 ?16.60?0.07 ?120?0.07 ?13.80?0.18 八、机械加工工艺过程综合卡见附图

九、短号心得体会

“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行！”在短暂的工艺课程设计过程中，让我深深的感觉到自己在实际运用中的专业知识的匮乏，刚开始的一段时间里，对一些工作感到无从下手，茫然不知所措，这让我感到非常的难过。在一开始感觉工艺很简单，一旦接触到实际，才发现自己知道的是多么少，这时才真正领悟到“学无止境”的含义。这也许是我一个人的感觉。不过有一点是明确的，就是我们的理论教育与实践的确是有一段距离的。机械技术是一门实践性很强的学科，它需要理论的指导，但是它的发展却是在实践中来完成的。 “千里之行，始于足下”，这是一个短暂而又充实的工艺课程设计，我认为对我走向社会起到了一个桥梁的作用，过渡的作用，是人生的一段重要的经历，也是一个重要步骤，对将来走上工作岗位也有着很大帮助。这一段时间所学到的经验和知识大多来自老师和同学们的教导，这是我一生中的一笔宝贵财富，也要感谢张老师对我的指导。

10

参考文献

《机械制造工艺设计简明手册》 李益民 北京 机械工业出版社 2011 .6 《机械制造工艺学课程设计指导书》 赵家齐 北京 机械工业出版社 2012.1 《机械制造工艺学》 陈明 北京 机械工业出版社 2011.7

《机械工程材料及热处理》 刘艳杰 哈尔滨工业大学出版社 2005.9 《互换性与技术测量》 莫雨松 中国计量出版社 2010.1

11

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/xiod.html