齿轮零件的数控加工工艺规程及数控工序的加工程序并上机实践设计书

1 齿轮零件的数控加工工艺规程及数控工序的加工程序并上机实践设计书 一、 零件的分析 （一）零件的作用 （二）零件的工艺分析 二、 工艺规程设计 （一） 确定毛坯的制造形式 （二） 基面的选择 （三） 表面加工方法选择 （四） 制定工艺路线 （五） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 （六） 确定切削用量及基本工时 三、编程 总结 参考文献 2 序言 机械制造工艺学课程设计，是我们在学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这也是我们在进行毕业设计之前对所学各课程作的一次综合性复习，也是一次理论联系实际的训练，它在我们们四年的学习中 有着很重要的地位。 对我来说，希望能通过运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实践中学到的实践只是，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线的安排，工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。学会使用手册以及图表资料，掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处，能够有大致的了解。 由于个人能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指导！ 本设计书包括： 零件图：大齿轮 一张 零件的毛坯图 一张 机械加工仿真图 一张 机械加工工艺过程卡 一张 机械加工工序卡 九张 工装设计任务书 一张 课程设计说明书 一份 3 一、 零件的分析 (一）零件的作用 首先要认识到大齿轮是轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件。 题目所给定的零件是圆柱齿轮减速器的大齿轮，通过键与轴固定在一起，主要作用是用来传递动力和改变转速以及旋转方向。 （二）零件的工艺分析 1、齿轮基准端面对基准孔轴线的端面圆跳动公差为 2、键槽两端面对基准孔轴线的对称度公差为 3、该齿轮的加工平面有内孔 58外圆 及其端 面，小外圆 90以及其端面，环槽孔 35，还有台阶面，键槽 16中主要加工表面为内孔 58外圆 4、 58a=m，齿面的表面粗糙度为 a=m，键槽两侧面表面粗糙度是 m，键槽底面表面粗糙度为 m，其余表面的粗糙度均为 m. 5、齿坯热处理，在齿坯粗加工前后安排预先热处理，其主要目的是改善材料的加工性能，减少应力，为以后淬火 时减少变形做好准备。齿坯热处理有正火和调制，经正火的齿轮，淬火变形虽然较调制齿轮大些，但加工性能较好，滚齿工序中刀具磨损较慢，加工表面粗糙度较细。齿坯正火安排在粗加工之前。 6、轮齿热处理，经渗碳淬火后芯部有较高的韧性，及耐磨又能承受冲击载荷，渗碳工艺比较复杂，热处理后齿轮变形较大，对高精度齿轮需进行磨齿，齿圈工艺安排为滚齿 磨齿，在磨余量达到标准值。 由以上分析可知，对于这些加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一表面，并且保证它们之间的位置精度要求。 零件图如下： 4 二、工艺规程设计 （一）确定毛坯的制造形式 零件材料为 45钢，考虑到减速器的齿轮在运行过程中经常承受交变载荷及 冲击性载荷，零件结构简单，力学性能要求一般，故选择毛坯使用锻件，以便使金属纤维尽量不被破坏，保证零件工作可靠。 2、选择毛坯制造方法 毛坯类型为锻件，又因批量生产，故选择毛坯制造方法为模锻。 3、确定毛坯余量 1）初步确定余量 零件质量： W= V= 复杂系数：根据零件形状及尺寸估计复杂系数为： 2 5 查表 确定余量 2）确定余量 锻件质量： W 件 = 包容体质量： W 包 = 复杂系数 S： S= 包件，在一般范围内，确定复杂系数为 材质系数 M：因为该材料为 45钢，属于 零件加工表面粗糙度： m； 确定毛坯余量及公差： 确定余量：查锻件内外表面加工余量表，查得径向余量范围： 据实际加工方法、批量生产，以及工件的形状等因素，将毛坯余量适当扩大，最终取径向余量为 4度余量范围： 单边 初选余量相同；内孔余量取 2 确定公差：由锻件长度、宽度、高度公差，查得长度偏差分别为 ，按照双向对称标注公差原则转换为： 表锻件的宽度公差，外圆直径尺寸偏差为 ，内孔 直径尺寸偏差为 ，按照双向对称标注公差原则转换为： （二）基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 1、粗基准的选择 对像圆柱齿轮减速器的大齿轮这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要的。选择粗基准时必须考虑定位准确，夹紧可靠以及夹具结构简 单，操作方便。为了保证定位准确，夹紧可靠，首先应选用的粗基准尽可能平整，光洁和有足够大的尺寸，不能选择分型面作为粗基准，对此齿轮来说，8端面圆跳动要求加工时，在一次装夹中完成内孔，大外圆以及其端面加工，再以大端面为基准车出小端面。 2、精基准的选择 6 主要考虑基准重合问题，定位基准精度对齿轮加工精度影响很大，为了保证齿轮加工余量，齿轮加工应根据“基准重合”原则选择齿轮的装配基准和测量基准为定位基准，而且整个加工过程中保证基准的 统一，应以轴线为精基准。 （三 )表面加工方法选择 1、内孔 58m 粗镗（ m)m） 2、外圆 m） 粗车（ m） m）。 3、端面 60（ m）。 粗车（ m） m）。 4、轮辐 90、 210（ m）：粗镗 （ m)。 5、孔 65（ m）：扩孔（ m)。 6、键槽 16 m） 铣键槽。 7、齿形面（ m）：滚齿（ m） m）。 （四）制定工艺路线 制定工艺路线的处发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用万能型 机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 工序顺序：锻造 齿坯粗加工 齿形粗加工 齿轮内孔精加工 工艺路线方案： 1 下料 选取 632 热 正火 3 车 粗车右端面 中心孔 4 车 粗车毛坯外圆至 63 5 车 精外圆至 60、精 车右端面 钻 钻孔 57 7 车 精车内孔至 58 8 镗 镗轮辐 6 33，然后精加工至 35 7 9 插 插键槽 10 定总长 定总长 11 车 倒出轮廓所有倒角 12 滚 在 圆上滚齿，保证加工尺寸 13 热 齿面高频淬火 14 钳 打去毛刺 15 检验 检验零件是否达到要求 16 入库 入库 （五）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “大齿轮”零件材料是 45钢，硬度 210，生产类型为批量生产，故采用模锻毛坯。加工余量大小，要按加工要求求定。余量过大不仅浪费金属，而且增加金属切削时，增大机床和刀具的负荷。但余量过小则不能修订前一工序误差造 成局部切不到的情况，影响加工质量，甚至在成废品。 根据上诉原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1、 大外圆表面 ( 考虑其加工长度是 65简化模锻毛坯的外型，现直接取其外圆表面直径为 工经济精度为 要求粗车 此时直径余量 2Z=4 2、外圆表面沿轴线长度方向的加工余量 长度方向的余量查表，得单边余量 Z=3 3、内孔 58内 孔的精度为 照工艺手册得工序尺寸及余量： 粗镗 57 2Z=1精镗 2Z=镗 58 2Z=、环槽孔（ 65） 扩孔： 35 2Z=2、 58根据加工精度及粗糙度，要求达到 m，要经过粗车和半精车达到要 8 求。查表得，内孔余量取 2孔直径尺寸偏差为 +照双向对称标注公差原则转换为 外端面为 92 （六） 确定切削用量及基本工时 工序 3外圆，镗内孔， 本工序采用计算法。 1、加工条件 工件材料 :45钢正火，模锻。 加工要求：车 圆，镗内孔 56床： 刀具：端面车刀，刀片材料 杆尺寸 40 400， 0=15， 0=12， 2、计算切削用量 （ 1）粗车端面 1）由于工件是锻造毛坯，轴线长度方向的加工余量为 端面的粗糙度为 m，分两次走刀，吃刀深度 2）进给量 f=r 3) 计算切削速度 耐用度 t=60 V=42 =m/ 4） 机床主轴转速 n= =135.1(r/按机床选取转速 25r/以实际切削速度 v= 2)粗车外圆 1）切削深度：单边余量 Z=2）进给量：考虑刀杆尺寸，工件直径及规定的切削深度，选 f=r。 3）计算切削速度 V=35 =9 4）确定机床主轴转速 n= 0 0d 0 0 w =机床选取 25r/以实际切削速度 000 ww d=)校验机床功率 由表 削功率的修正系数 00 c K =1，故实际切削 时的功率为 根据车床 明书，当 25r/，车床主轴允许功率 且 E。故所选择的切削用量可在此机床上进行。 最后决定的车削用量为 : f=r n=125r/)切削工时 式中 L= l=60据表 削时的入切量及超切量 1y ，则 L=60+1=61 1t m 3)镗内孔 因为内孔 58粗糙度为 要进行粗 /精加工。 1）粗镗 选用刀具为 径为 20圆形镗刀。 7削深度 镗钢料，镗刀直径为 20刀伸出长度为 100，进给量：查表得到 f=r 10 按表 V=91， m=T=60 V= m / m 91 =床转速 n： n= 0 0d 0 0 c =r/ 按机床上的转速选择 n=450r/际切削速度 v=s 切削工时： 0565b f a =s） 2)半精镗 寸达到 ，半精车尺寸达到 切削深度 f=r v= m / m 91 =车床转速； n=c r/ 选择机床的转速 n=1120r/s 实际切削速度 v=s 切削工时： a =45s 工序 7 精镗 11 序尺寸及偏差为 ，精车过后，内孔达到 H，切削深度 f=r v= 91 =s 则车床转速： n= 0 0d 0 0 c =r/s） 按机床的转速 n=1400r/际切削速度 v=s 切削工时： 00560f a 工序 5/6 半精车端面，外圆，镗轮辐 倒角 （ 1） . 半精车端面 f 根据表 车床进给量，选择 f=r 根据表 刀后刀面最大磨损量为 用度 T=60. 确定切削速度 v 根据表 用 f=r， 切削速度 v=156m/ 切削速度的修正系数为 k 余修正系数 均为 1，故 V=156m/ n= 91 0 0 0d 0 0 154 机床的转速，选择 n=160 r/r/s 12 则实际切削速度 v=m/s。 （ 2）半精车外圆 f 根据表 车床进给量，选择 f=r。 根据表 刀后刀面最大磨损量为 用度 T=60. 确定切削速度 v 根据表 用 f=r， 切削速度 v=156m/ 切削速度的修正系数为 k 余修正系数 均为 1，故 V=156m/ n= 91 0 0 0d 0 0 =154.2 r/机床的转速，选择 n=160 r/r/s 则实际切削速度 v=m/s。 根据表 fr， v162m/， 根据车床 明书，当 60r/，车床主轴允许功率 E。故所选择的切削用量可在此机床上进行。 最后选择的切削用量为 f=r， n=160r/v=m/s y =2 L=60+1=61113 （ 3） 镗轮辐 因为轮辐粗糙度为 只需要粗镗就可以。 1） 镗 92 轮辐 0 削深度 刀直径为 20刀伸出长度为 50，进给量：查表得到 f=r 按表 V=91， m=T=60 V= m / m 91 =床转速 n： n= 0 0d 0 0 c =r/ 按机床上的转速选择 n=320r/际切削速度 v=s f a =s） 2）镗 208 轮辐 10削深度 刀直径为 20刀伸出长度为 50，进给量：查表得到 f=r 按表 V=4 式中， 91， m=T=60 V= m / m 91 =床转速 n： n=2 1 0 0d 0 0 c =r/ 按机床上的转速选择 n=160r/际切削速度 v=s f a =129（ s） （ 4）倒角 选用 45硬质合金车刀 1）倒角 5 进给量 f=r 切削速度 v=s 车床转速 n=c =r/s) 按机床选取 n=150r/削工时 l = l 1=3 1 ）（nf m=34(s) 2)倒角 245 进给量 f=r 切削速度 v=s 车床转速 n=c =r/s) 按机床选取 n=80r/削工时 l =1 l 1=3 231)( 1 ）（nf m=62(s) 另一倒角和上述相同，只需将直径 d=210即可。 15 工序 8 扩孔 65 选用机床： 式钻床， 刀具：直径 35的硬 质合金扩孔钻 成 33的孔，需要一次扩孔，切削深度 f=参考钻床进给量表，取 f=r。 v=中 v=v=0.2 .3 m=50 v= n= 0 0d 0 0 c =7（ r/s） 按机床选取 n=351r/以实际切削速度 v=tL=l+y+ 钻孔入切量和超切量 y+ =13 L=15+13=28 t=序 9 滚齿 齿端倒角 1)滚齿 选用标准的高速钢单头滚刀，模数 m=3径 63，可以采用一次走 到 切至全深。工件切齿表面粗糙度为 m，根据切削用量简明手册， 工件每转滚刀轴向进给量 f=r。按 选 f=r。 v v 16 式中， 64， T=240f=r m=3mm .5 64v =n=c =121.7 r/据 n=135r/s 则 实际切削速 度 v=s 加工时的切削功率按下式计算 中 24 .9 .7 1.0 f=m=3mm d=63=79 v=c= 1 2 4 =3150型滚齿机的主电动机功率 p=3c所选择的切削用量可在 该机床上使用。 21c o s 式中 B=60=8634 z=79 q=1 n=r/s f=mm/r D 21= 2161 =4704s 2）齿端倒角 145 选用 角机 45铣刀 进给量 f=r 切削速度 v=s 17 车床转速 n=c =r/按机床选取 n=55r/削工时 l = l 1=34 1 ）（nf m=78(s) 工序 12 磨齿 选用 圆磨床 将齿轮磨到标准值 工序 10 拉键槽 选用 和宽度 B=16用铣刀 将键槽铣到标准值。 所选刀具为直柄键槽铣刀，铣刀直 径 d=16度 L=28数 z=于加工钢料的b在 600选前角 150 ，后角 0=12（周齿）0=6（端齿）。 一直铣削宽度为 60削深度为 床选用 卧式铣床。铣床功率为 工艺系统刚性为中等，查得每齿进给量f=z，现取 f=z。 查表得，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 用度 T=60 决定切削速度 v，根据表 公式计算 V=c 式中 8， v=0.1 m=V= 648 =13.5 m/n=c =机床选取 n=235r/实际转速 v=作台每分钟进给量为 0235=329mm/18 根据铣床