设计“双联齿轮”零件的机械加工工艺规程及工艺.doc

机械制造工艺学课程设计说明书 设计题目 设计“双联齿轮”零件的机械加工工艺规程及工艺 设计者： 指导老师： 设计日期：2012年12月01日 评定成绩：目 录设计任务书（2）一、序言（4）二、零件的分析（5）三、工艺规程的设计（5）（一）确定毛坯的制作式 （5）（二）基准的选择（5）（三）工艺路线的拟定及工艺方案的分析 (5)（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (6)（五）各工序的定位夹紧方案及切削用量的选择 (7)（六）各工序的基本工时 (9)四、专用夹具的选择 （10）五、课程设计总结 （11） 六、参考文献（11）七、机械制造工艺过程卡 （12）桂林航天工业学院机械制造工艺学课程设计任务书题目 双联齿轮设计内容：1、 产品零件图 1张2、 产品毛坯图 1张3、 机械加工工艺过程卡片 1份4、 机械加工工序卡片 1张5、 课程设计说明书 1份6、夹具设计零件图 1张 7、夹具设计装配图 1张 专 业：机械制造与自动化 班级学号：201003620116 学 生：陈受跃 指导老师：梁 伟序 言两周的课程设计时间，说长不长说短不短，我觉得它在学习中是不可或缺的，虽然短却也是检验自己学习的成果的一个重要环节，可以为我的学习增添更强的实践操作意义。机械制造工艺与夹具这门专业课在整个机械设计制造专业学习的过程中，起到了一个很重要的作用，它把我从前所学的工程力学、机械制造基础、公差测量与配合、机械设计基础、机械加工设备，包括现在所学的机械制造工艺与夹具、金属切削与刀具等等这些专业课知识都融合在一起，学会学以致用、融会贯通和举一反三。在这段时间里，通过齿轮的对齿轮的加工工艺的设计让我更加了解到齿轮的发展历史和我国齿轮发展的现状，也让我更加明白在学习的过程中只能由一个小小的螺丝钉开始做起才有可能在以后的学习中获得更多，才能取得自己人生中的丰碑。综上所述，机械制造工艺与夹具课程设计是我们完成大学的全部基础课以及大部分专业课之后所进行的一个综合性质的考验。这也是在我们毕业设计之前的对所学知识的回顾和总结，也可以说是一个毕业设计前的热身设计。通过这次课程设计，我希望能通过这次课程设计对我以后的工作起到非常积极的适应作用，是一次进入真正工作环节的强化训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，提高专业水平。由于本人水平有限，设计难免有许多不足和不妥之处，恳切希望老师批评指正，以求改进。二、零件分析（一）零件的作用双联齿轮是一些机械设备变速箱中，通过操作机构相结合，滑动齿轮，从而实现变速。32花键孔有较高精度。（二）零件的工艺分析该零件时齿轮类零件，形状规则，尺寸精度和形位精度要求均较高，零件的主要技术分析如下：（1）齿轮端面对准A的圆跳动公差不超过0.05mm，主要是保证端面平整光滑，双联是利用花键轴和花键孔进行配合定位，因此必须保证花键孔的尺寸精度。 双联齿轮之间啮合要求严格，要保证双联齿轮的齿形准确及同轴度较高。（2）由于零件是双联齿轮，轴向距离较小，根据生产纲领是选择合理的加工工艺（3）齿轮要求加工精度高，要严格控制好定位（4）32的花键孔是比较重要的孔，也是以后机械加工各工序中的主要定位基准。因此加工花键孔的工序是比较重要的。要在夹具设计中考虑保证到此孔精度及粗糙度要求。三、工艺规程的设计（一）确定毛坯的制造形式由于零件结构简单，尺寸较小，且有台阶轴，力学性能要求较高，精度较高且要进行大量生产所以选用模锻件，其加工余量小，表面质量好，机械强度高，生存率高。工件材料选用45钢，毛坯的尺寸精度要求为IT1112级（二）基准的选择根据零件图纸及零件的使用情况分析。知32花键孔，端面圆跳动，平行度等均应通过正确的定位才能保证，故对基准的选择应欲与分析(1)粗基准的选择按照粗基准的选择原则，为保证不加工表面和加工表面的位置要求，应选择不加工表面为粗基准，故应分别选择AB端面为粗基准，在加工32花键孔应选择花键孔以及B面为第二位毛基准。（2）精基准的选择在加工完32花键孔以后各工序则分别一面两孔为定位精基准。这样就满足了基准重合的原则和互为基准的原则。在加工某些表面时，可能会出现基准不重合，这时需要进行尺寸链的换算。（三）工艺路线的拟定（1） 工艺路线的拟定为保证达到零件的几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须制定合理的工艺路线。由于生产纲领为批量生产，所以采用通用机床配以专用的工具、夹具、量具，并考虑工序集中，以提高生产率和减少机床数量，使生产成本下降。 工艺路线一： 工艺路线二锻造、正火 锻造、正火1粗车外圆及端面 1粗车外圆及端面2拉花键孔 2拉花键孔 3去毛刺 3去毛刺 4精车外圆、端面 4精车外圆及端面5检验 5检验6滚齿 6滚齿7插齿 7倒角8倒角 8去毛刺9去毛刺 9剃齿 10剃齿 10齿部高频淬火11齿部高频淬火 11推孔12推孔 12衍齿13衍齿 13总检14总检 两个工艺方案中除第七道工序不同外，其他的工序都相同，二这道工序都是为了获得Z=21的切削加工。方案一是对Z=33的齿形进行滚齿加工后再对Z=21的齿轮进行插齿加工，这样能保证切削加工顺利地进行下去。方案二是对Z=33的齿坯进行滚齿加工后继续对Z=21的齿轮进行滚齿加工，由于该零件是双联齿轮，两齿轮间隔很小，若再对Z=21的齿坯进行滚齿加工需得有专门的设备，增加了成本和加工难度另外，选择方案时还应考虑工厂的具体条件等因素，如设备，能否借用工具、夹具、量具等、本次设计选择工艺路线方案一。根据工序方案一制定出详细的工序划分如下所示:毛坯为锻件，清理后进行正火处理，以消除内应力机械切削加工性能，在毛坯车间，对其认真检验分析，达到毛坯的技术要求，然后送到机械加工车间来加工1毛坯锻造2正火3粗车外圆及端面，留余量1.52mm，钻、镗花键底孔至尺寸 28H124拉花键孔5钳工去毛刺6上心轴，精车外圆，端面及槽至要求7检验8滚齿（Z=33）留余量0.070.1mm9插齿（Z=21）留余量0.040.0610倒角11钳工去毛刺12剃齿（Z=33）公法线长度至尺寸上限13剃齿（Z=21）采用螺旋角度为5度的剃齿刀，剃齿后公法 线长度至尺寸上限14齿部高频淬火15推孔16衍齿17总检入库根据此工序安排，编出机械加工工艺过程卡及工序卡。见附表机械工艺加工过程卡,附表机械加工工艺卡（四）机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定1、毛坯尺寸的确定，画毛坯图双联齿轮室一些设备变速箱中，通过与操纵机构相结合，滑动齿轮，从而实现变速。要求配合精度较高，力学性能较好，且生产纲领是成批生产，所以毛坯选用模锻件，再给以正火处理，以消除锻件在锻造过程中的内应力。由文献1，该种锻件的工差等级为CT79级，故取CT为9级。由文献1可用查表法确定各表面的总余量，但由于用查表法所确定的总余量与生产实际情况有些差距，故还应根据工厂具体情况进行适当的调整。由文献1可查出锻件主要尺寸的公差，先将调整后的主要毛坯尺寸及公差，如下表所示主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸87.5外圆87.5491.557.5外圆57.5461.5424254742长4254718厚1832120厚20323花键孔28327（五）各工序的定位夹紧方案及切削用量的选择1.粗车外圆及端面，钻镗花键底孔至尺寸28（1）已知87.5外圆长度方向上的加工余量为3mm,实际加工余量为1.5mm,故分一次加工，长度加工公差为IT11级取-0.19mm（2）进给量切削简明手册当刀杆尺寸为16mm25mm,mm时，以及工件直径为87.5时，=0.6-0.8mm/按C 车床说明书 取=0.6 mm/n。由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.750.85所以：实际进给量f=0.60.8=0.48 mm/按C 车床说明书 0.53（3）计算切削速度。按切削简明手册 ，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）刀具材料YG6V=Cv/(Tmap xvf yv) kv其中：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2修正系数Ko见切削手册kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81Vc =158/( 600.220.150.53 0.4) 1.150.80.80.810.97=46.9(m/min)（4）确定机床主轴转速 ns=1000vc/dw=229.8（r/min）按C 车床说明书 200 rmin所以实际切削速度V=40.8m/min、按机床进给强度决定进给量： ,当b210MPa 020.5mm 可确定f=0.75。按C3163-1 车床说明书 取 f=0.62mm/n.所以实际切削速度V=40.8m/min、 决定钻头磨钝标准及寿命当do=28mm、钻头最大磨损量取 0.8 寿命T=45min.、切削速度 由切削用量简明手册得 =21m/minn=1000V/D=334.4 由机床技术资料得和334.4接近的有280n/m和400n/min ，取280n/min，取n=280m/min，实际=17 m/min、 基本工时，Tm=L/nf=(42+6)/280x0.62=0.28(min)入切量及超切量由表 查出+=6mm，所以Tm=L/nf=(42+6)/280x0.62=0.32 (min)2、扩孔刀具直径do=27mm；刀具几何参数同上。由于两孔直径相差不大，为了节省停车和调换走刀量等辅助时间，n和f都不变，所以Tm同上 Tm=0.32。倒角刀具15锪钻由于两孔直径相差不大，以表面粗度要求不高手动进给。3、倒角刀具：专用刀具。此工步使用到专用刀具与手动进给。检验机床功率 按切削用量简明手册表可以查出 当160245HBS2.8 ，0.6，41min ，3.4kw按C 车床说明书 主电机功率11可见比小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求钻削功率检验按切削用量简明手册当27 0.64 ，查得转矩61.8 N.M切削用量简明手册 得功率公式CMcVc/30do=61.8x17/30x27=1.67km按C 车床说明书 主电机功率11，可见C比小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要4 拉花键孔单面齿升：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿为0.06mm,拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min)切削工时 t=Zblk/1000vfzZ式中： Zb单面余量2.5mm(由27mm拉削到32mm)；L 拉削表面长度，42mm； 考虑校准部分的长度系数，取1.2；k 考虑机床返回行程系数，取1.4 ；v 拉削速度（m/min）；fz 拉刀单面齿升；Z 拉刀同时工作齿数，Z=l/p；P 拉刀齿距。P=(1.25-1.5)sqrt42=1.35sqrt42=9mm，拉刀同时工作齿数z=l/p=42/95，其本工时 Tm=2.5421.21.4/10003.60.065=0.20(min)5.齿轮加工（1）滚齿加工33齿V=312/T0.33S0.5，N=0.124s0.9m1.7/D，又由文献2表10-175,10-177S=2.5，T=240min，m=4代入上式得 V=32.4m/min，N=0.27kw（2）插齿加工21齿V=49/T0.2s0.5m0.3，N=17910-4sm2/20.11S=0.32，T=300min，代入上式得 V=18.3m/min，N=0.062kw由（1）、（2）计算它们均小于机床所能提供的功率，故符合要求。6齿部高频淬火珩齿精磨工件，砂轮宽度b=2mm，纵向进给量：工作台单行程的横向进给量（六）各工序的基本工时根据设计要求，只计算指导教师指定的一道工序工时。下面计算20道工序28mm孔的时间定额。（1）机动时间得钻孔的计算公式为：T=l+l1+l2/fn式中l1=D/2cotky+（1-2） l2=1-4，钻盲孔时，l2=0，l=46，L2=0，f=0.3，n=1000L1=8.7/2cot（1180/2）+1.5=6.7所以 t=46+6.7+0/0.31000=0.1773minTb=2t=20.1773=0.355min（2）辅助时间 开停车 0.015min，升降钻杆 0.015min 主轴运转 0.02min，清楚铁屑 0.04min 卡尺测量 0.10min，装卸工件时间取1min 所以辅助时间 Ta=（0.015+0.015+0.02+0.04+0.1+1）min=1.19min（3）作业时间 TB=Tb+Ta=（0.355+1.19）min=1.545min（4）常量工作场地时间Ts， 取=3%，则TS=TB=1.5453%=0.04635min（5）休息与生理需要时间Tr Tr=TB=1.5453%=0.04635min（6）准备与终结时间Te 取部分时间为： 简单件 26min，深度定位 0.3min 使用钻模 6min 由设计给定5000件，则 Te/n=（26+0.3+6）/5000=0.001615min（7）单件时间 Tp=Tb+Ta+Ts+Tr =（0.355+1.19+0.04635+0.04635+0.001615）min =1.625min（8）单件计算时间 Tc=Tp+Te/n=（1.625+0.001615）min=1.63min四、专用夹具的选择 齿轮加工夹具示意图磨孔时一般以齿轮分度圆定心，如图920所示，这样可使磨孔后的齿圈径向跳动较小，对以后磨齿或珩齿有利。为提高生产率，有的工厂以金刚镗代替磨孔也取得了较好的效果。一、为了提高劳动生产率，保证零件的加工质量，降低劳动强度，通过对零件分析、毛坯的制造形式和基面的选择，工艺路线的拟定可以知道加工双联齿轮需要用专用的夹具。二、定位基准的选择由零件图可知，设计基准为齿轮的中心线，采用V形块定位，既能用于精基面定位，又能用于粗基面定位，既能用于完整的圆柱面，也能用于局部的圆柱面，而且具有对中性（使工件的定位基准总处在V形块两工作表面的对称面内），活动V形块还可以兼作夹紧元件。三、为了保证加工精度，采用V形块定位时，需要考虑定位误差（基准不重合和基准位移），保证齿轮的装配精度。四、为了提高劳动生产率，降低生产成本，在保证齿轮装配精度的前提下，采用大量生产，采用专用夹具。五、课程设计总结本次的机械制造工艺与夹具课程设计我又重新温习了书本上的内容，对书本上的知识有个进一步深入的了解。书上的东西永远是基础的，而基础正是向更深的领域迈进，没有这个基础我们永远都不会享受到成功的喜悦。这次的设计我基本是满意的，这时这段时间我与同组同学共同努力的结果。通过这次课程设计，一个深刻的体会就是，一个良好的设计思路往往可以省略一大半的时间，所以以后不论做设计还是干什么，一定要做好前期准备工作，做好计划，这样后面才能得心应手，解决问题势如破竹，同时我也建议同学们这样做，而且在细节上也要认真，不能马虎，就像这次课程设计的绘图阶段，绘图是一件比较烦琐的事，所以必须一步一步，不能贪图省事！这次课程设计，老师为了让我们做好好充分的准备，发挥出自己的全部水平，给了我们充裕的时间，真心的感谢老师为我们尽心尽责，我们一定不会辜负老师的期望，学好每一门知识，努力充实自己，为自己的明天努力奋斗。最后，再次感谢老师对我们的辛勤辅导，我们一定会努力，不辜负您的期望。谢谢您，您辛苦了！六、参考文献 1. 李洪主编机械加工工艺手册北京出版社19902. 艾兴、肖诗纲主编切削用量简明手册北京机械工业出版社3. 东北重型机械学院，洛阳理工学院，第一汽车制造厂职工大学编机床夹具设计手册上海科学技术出版社19944. 赵如福主编金属机械加工工艺人员手册上海科学技术出版社19905. 郑修本、冯冠大主编机械制造工艺学机械工业出版社1992 6机械设计基础 7公差测量技术与配合 8金属切削用量与刀具 9机械加工设备 10机床工艺学 11机械制造工艺与夹具 机械加工工艺过程卡零件名称双联齿轮二锻造每件毛坯制坯数第 一 页零件生产批量500045钢零件外形尺寸工序号工种工序名称机床型号夹具名称刀具名称辅助名称量 具10车粗车外圆及端面留余量1.5-2mmCA6140车夹具高速钢车刀游标卡尺1500.0220车钻镗花键孔至尺寸28H12C6136（专）车28孔夹具钻扩复合钻28401-50mm内径千分尺30拉拉花键孔至规格L6120 拉夹具矩形花键拉刀拉夹头花键量规40钳去毛刺50车上芯轴，精车外圆，端面及槽至要求CA6140上芯轴装夹高速钢外圆，端面及车槽刀游标卡尺1500.0260铣滚齿（Z=33)留剃余量0.07-0.12mmY3150E上芯轴装夹高速钢剃前齿轮滚刀CD320G光栅式多能单面啮合检查仪70铣插齿（Z=21)留剃余量0.04-0.06mmY5132上芯轴装夹盘形直齿插齿刀CD320G光栅式多能单面啮合检查仪80车倒角（1,2齿15o牙角）CA6140上芯轴装夹75o外圆车刀90钳去毛刺100铣剃齿（Z=33)公法线长度至尺寸上限Y4232C上芯轴装夹盘形剃齿刀CD320G光栅式多能单面啮合检查仪110铣剃齿（Z=21)公法线长度至尺寸上限Y4232C上芯轴装夹盘形剃齿刀CD320G光栅式多能单面啮合检查仪120铣推孔130铣珩齿砂轮 工序名称工序简图粗车外圆及端面桂林航天工业学院第 1 页机床名称机床型号车床CA6140毛坯材料夹具名称45钢三爪卡盘辅助夹具冷却液序号工步内容转数（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称10粗车外圆及端面，留余量1.5-2mm75056.50.4硬质合金车刀游标卡尺150*0.02工序名称工序简图钻镗花键孔桂林航天工业学院第 2 页机床名称机床型号车床C6136(专）毛坯材料夹具名称45钢钻28孔夹具辅助夹具冷却液序号工步内容转数（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称20钻镗花键孔至尺寸28H1275056.50.4麻花钻，YG8硬质合金镗刀0-250内径千分尺工序简图工序名称拉花键孔至规格桂林航天工业学院第 3 页机床名称机床型号拉床L6120毛坯材料夹具名称45钢拉夹具辅助夹具冷却液乳化液序号工步内容转数（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称30拉花键孔至规格2803.62.5矩形花键拉刀花键量规工序简图工序名称钳工去毛刺桂林航天工业学院第 4 页工具名称机床型号锉刀毛坯材料夹具名称45钢辅助夹具冷却液序号工步内容转数（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称40钳工去毛刺锉刀工序简图工序名称精车外圆桂林航天工业学院第 5 页机床名称机床型号车床CA6140毛坯材料夹具名称45钢三爪卡盘辅助夹具冷却液序号工步内容转数（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称50上芯轴精车外圆、端面及槽至要求75056.50.4高速钢车刀游标卡尺100*0.02工序简图工序名称滚齿Z=23桂林航天工业学院第 6 页机床名称机床型号滚齿机Y3150E毛坯材料夹具名称45G上芯轴装夹辅助夹具冷却液乳化液序号工步内容转数（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称60滚齿（Z=33)留齿余量0.07-0.12mm6432.42.5高速钢滚刀工序简图工序名称插齿Z=21桂林航天工业学院第 7 页机床名称机床型号插齿机Y5132毛坯材料夹具名称45G上芯轴装夹辅助夹具冷却液序号工步内容转数（rmin）切削速度（mmin）进