CA6140齿轮零件机械加工工艺规程设计说明书

学号： 机械制造技术基础 （专业方向课程设计 ） 课程设计说明书 班 级： 姓 名： 指导教师： 2011 年 12 月 8 日 设计题目 设计“ CA6140 齿轮 ”零件机械加工工艺规程 课程设计任务书 题 目：设计“ CA6140 齿轮”零件机械加工工艺规程 原始资料 ： 被加工零件图一份 工作量： 1.图纸：折合 A0号图 11.5张。 2.说明书：不少于 5千字。 内容及要求： 1.制图要符合国家制图标准 2.说明 书符合课程设计的规范要求 3.零件机械加工工艺规程设计 （ 1）零件图 比例 1： 1 在绘图过程中将（给出原始图中的）旧国标改成新国标 （ 2）毛坯图 比例 1： 1 （ 3）工艺卡片图 比例非 1： 1（工序简图以合适的缩小比例画出） 画在 A0 号图纸 ,以 A1幅面为单位并列 时 间 ： 2011 年 11 月 28 日 2011 年 12月 9 日 目 录 序言 . 第一章 零件的作 用 . 第二章 工艺规程设计 . 2.1 零件的工艺分析 . 2.2确定毛坯的制造形式 . 2.3基准的选择 . 2.4制定工艺路线 . 2.5机械加工余量、毛坯尺寸及工序尺寸的确定 . 2.6确定切削用量及基本时间、辅助时间 . 3 课设小结 . 4 参考文献 . 1 序 言 本次课程设计 的主要目的是要 得到 以 下 几 方面的锻炼： 1 能熟练运用机械制造工艺设计中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工 中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。 2 学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。 就我个人而言，通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等。并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和 国家 标准等。最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。并在设计过程中，学到了很多课堂上没 有学到的东西 ，同时也提高了自己解决实际生产问题的能力，逐步培养了 我一丝不苟的工作态度，严谨的工作作风，对我今后参加工作有极大的帮助。 2 第一章 . 零件的作用 题目 给的零件是 CA6140 车床 主轴箱中运动输入轴 轴上得一个离合器 齿轮 ，它位于 轴上，用于接通或断开主轴的反转传动路线，与其他零件一起组成摩擦片正反转离合器。 第二章 . 工艺规程设计 2.1 零件的工艺分析 1、左端 68K7 外圆表面精度等级为 IT7，表面粗糙度为 Ra0.8。并且槽相对 68K7孔的轴线成 90度均匀分布。 2、 21mm宽槽口 相对 68K7孔的轴线成 90度均匀分布，其径向设计基准是 68K7mm孔的轴线，轴向设计基准是 106.5mm 外圆柱的左端平面。 3、 4 5mm 孔在 5 1.5mm 沟槽内孔中心线距沟槽一侧面的距离为 0.5mm圆锥角度为 90度。 4个 5孔分别与 21mm 槽宽错开 45度均匀分布。 4、由于加工时不能选用沟槽的侧面为定位基准 ，故要精确的保证上述要求比较困难，但这些小孔为油孔，位置要求不高，只要钻到沟槽之内接通油路就可，加工不难。 5、 90外圆表面粗糙度为 Ra3.2。 6、左端外圆表面 106.5精度等级为 IT12，表面粗糙度为 Ra6.3。 7、 94外圆表面精度等级为 IT14，表面粗糙度为 Ra6.3。 8、 71内孔槽内圆表面精度等级为 IT14，表面粗糙度为 Ra6.3。 9、 117h11齿轮外圆表面 IT3.2，齿面 Ra0.8。 10、右端面 Ra3.2,左端面 Ra6.3。 11、倒（圆）角。 2.2 确定毛坯 制造形式 零件材料是 45 钢， 而且属于薄壁的圆盘类零件，考虑加工工序较多，会经 3 常承受交变载荷及冲击载荷，因此应该选用锻件，可得到连续和均匀的金属纤维组织细，保证零件工作可靠。又由于属于批量生产，而且零件的轮廓尺寸不 大，故可采用模锻成型，可获得较好的尺寸精度和较高的生产率 。 2.3 基 准 的选择 定位的选择是工艺规程设计中重要的工作之一。定位选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得宜提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正进行。 2.3.1.粗基准的选择 因为 齿轮 可归为 盘 类零件，执照 “ 保证不加工表面与加工表面相互精度原则 ” 的粗基准选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准；若零件有若干个不加工表面时则应与这些加工表面要求相对精度较高的不加工表面作为粗基 准），所以对于本零件可以先以 齿轮 右端 90 的外圆作为粗基准，利用三爪卡盘夹紧 90外圆可同时削除五个自由度，再以 90的右端面定位可削除自由度。 2.3.2.精基准的选择 本零件是带孔的盘状齿轮，孔是其设计基准即装配基准和测量基准，为了避免由于基准不重合而产生的误差应选孔为定位基准即选孔 68K7 及一端面作为精基准。 2.4 制定工艺路线 制 定工艺路线应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以志用夹具，并尽 量使工序集中来提高生产率。还有，应当考虑经济效果，以便降低生产成本。 工艺路线方案： 工序 05: 粗车右端 117和 90外圆， 端面 及其倒角 ， 粗车 90处 R1圆角 。 工序 10:粗车左端 106.5 及端面 ，台阶面 及倒角 ，粗车四个槽 21 15 及槽内 R1圆角 。 4 工序 15： 粗镗右端 68孔内表面， 粗镗左端 94内孔表面 及 R1的圆角 。 工序 20:半精车 117和 90外圆及其端面 。 工序 25:半精车四个槽 21 15。 工序 30： 精镗右端 68内孔表面 ，镗 71的沟槽 。 工序 35:滚齿轮，模数 2.25，齿数 50 齿部 淬火 G52. 工序 40：钻 4 个 5孔，锪沉头孔。 工序 45： 钳工去毛刺。 工序 50：检验。 2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 CA6140 卧式车床 齿轮材料为 45 钢，模数 2.25 齿数 50 精度 7-6-6FL GB10095-88。生产类型为大批量生产，采用铸造成型毛坯。 根据上述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.机械加工余量的确定 （ 1） 117h11 双圆弧面加工总余量查表得 Z总 =2mm。 （ 2） 106.5 端面加工总余量查表得 Z总 =1.75mm。 （ 3）内孔 94的加工总余量查表得 Z总 =2mm。 （ 4）外圆 90的加工总余量查表得 Z总 =2mm。 （ 5）内孔 68K7的加工总余量查表得 Z总 =3mm。 （ 6）保证长度为 61.5mm其加工总余量查表得 Z总 =2mm。 （ 7） 94孔深 31mm的侧面总加工余量查表得 Z总 =1.8mm。 （ 8）右端 长度为 20mm部分总加工余量查表得 Z总 =1mm。 （ 9）齿轮轮齿长度为 12mm处的总加工余量查表得 Z总 =1.8mm。 2.毛坯尺寸及公差的确定 毛坯尺寸为在各加工表面尺寸的基础上加上该表面的机械加工 总余量。毛坯尺寸公差有查表可得。 117h11的两圆弧面毛坯尺寸为 117+2 2= 121mm, 公差 0.9mm 5 106.5的端面毛坯尺寸为 106.5+2 1.75= 110mm,公差 0.8mm。 内孔 94的毛坯尺寸为 94-2 2= 90mm 公差为 0.8mm。 外圆 90的毛坯尺寸为 90+2 2= 94mm,公差为 0.8mm。 内孔 68K7的毛坯尺寸为 68-2 3= 62mm,公差为 0.8mm。 零件长度 64mm 的两端面毛坯尺寸为 64+2 2=68mm，公差为 0.7mm。 94孔深 31mm 的毛坯尺寸为 31-1.8=29.2mm，公差为 0.10mm。 右边 20mmm部分毛坯尺寸为 20+1=21mm，公差为 0.10mm。 齿轮轮齿长度毛坯尺寸为 12+1.8=13.8mm，公差为 0.10mm。 3.工序尺寸的确定 表 2-1 工序尺寸计算表 加工面 工序 余量 工序尺寸 117h11 粗车 2.5 118.5 117h11 半精车 1.5 117 106.5 外圆 粗车 3.5 108 106.5 外圆 半精车 1.5 106.5 外圆 90 粗车 2.5 91.5 外圆 90 半精车 1.5 90 内孔 94 粗镗 2.5 92.5 内孔 94 半精镗 1.5 94 68K7 粗镗 3 65 68K7 半精镗 2 67 68K7 精镗 1 68 2.6 确定切削用量及基本时间 2. 6.1 工序 05切削用量及基本时间的确定 （ 1）切削用量 本工序为粗车（车端面 外圆及镗孔）。已知加工材料为 45号钢。 1）确定粗车外圆 118.5的切削用量。选用刀的刀杆尺寸 B*H=16*25 确定背吃刀量 ap，粗车双边余量为 2.5mm，显然 ap 为单边余 量：ap=2.5/2=1.25mm 确定进给量 f，根据背吃刀量 ap=3mm,工件的直径为 100-400mm 时，查表书本附表 1得： f=0.60mm/r。 6 确定切削速度 v。粗车速度取 n=130r/min,根据公式 Vc= dwn/1000 得Vc=45.5m/min。 45 号钢为优质碳素结构用钢，根据 GB/T699-1999 标准规定 45钢抗拉强度为 600MPA，当加工 600-700MPA 钢料， ap=3mm,f=0.75mm/r 切削速度 v=109m/min。 确定的切削用量为： ap=1.25mm,f=0.60mm/r,n=130r/min,v=45.5m/min. 车削时间： T1=l/fn=25SL 为车削路程 33mm. 2)确定粗车外圆 91.5mm,端面及台阶面的切削用量。采用车外圆 118.5的刀具加工这些表面。车外圆 91.5的 ap=1.25mm，端面及台阶面的 ap=1.3mm，车外圆 91.5 的 f=0.60mm/r,车端面及台阶面的 f=0.52mm/r。主轴转速与车外圆 118.5mm相同。 切削速度： Vc= dwn/1000 Vc=37.35m/min Vc=0.623m/s 粗车 91.5 时间 T2=l/fn=15.4S 3）确定粗镗 65mm孔的切削用量。所用刀具为 YT5硬质合金，直径为 20mm的圆形镗刀。 确定背吃刀量 ap，双边余量为 3mm，显然 ap为单边余量： ap=3/2=1.5mm 确定进给量 f 根据查表得，当粗镗料，镗刀直径为 20mm ap=2mm,镗刀长度为 100mm时， f=0.15-0.3mm/r按 C620-1车床的进给量，选择 f=0.2mm/r 确定切削速度 v ， 根 据 公 式 v=CvKv/Tmapxvfyv 查表得系数为：Cv=291,m=2,apxv=0.15,fyv=0.2 T=60min ,Kv=0.9*0.8*0.65=0.568，所以带入数据得 V=78m/min n=100v/ d=382r/min 经查 C620-1 车床的转速，选择n=370r/min 确定粗镗 65 孔 的 基 本 时 间 ， 选 镗 刀 的 主 偏 角 Kr=45 。Tj5=(l+l1+l2+l3)/fn, 其中，l=35.4mm,l1=3.5mm,l2=4mm,l3=0,f=0.2mm/r,n=6.17r/s,i=1. 所以：Tj5=35.4+3.5+4/0.2*6.17=35S。 确定粗车端面的基本时间： Tj3=LI/FN,L=d-d1/2+l1+l+l2+l3 式中，d=94mm,d1=62mm,l1=2mm,l2=4mm,l3=0,f=0.52mm/r,n=2r/s,i=1,所以 Tj5=22S 4)确定粗车台阶面的基本时间： Tj4=Li/fn, L= d-d1/2+l1+l+l2+l3,其中d=121mm,d1=91.5mm,l1=4mm,l3=l1=0mm,f=0.52mm/r,n=2r/s,i=1 所以： 7 Tj4=18S.确定工序的时间： Ti=T1+T2+T3+T4+T5=115.4S 2.6.2工序 10切削用量及基本时 间的确定 本工序还是为粗车（车端面，外圆 台阶面 镗孔和车沟槽），已知与工序 05相同。采用工序 05 确定切削用量和时间的方法，的本工序的切削用量及基本时间见下表： 表 2-2 切削用量及基本时间计算表 工序内容 车床转速（ n） r/s 背吃刀量（ ap ）mm 进给量（ f） mm/r 切削速度（ v） m/s 加工时间（ Ti） s 粗车端面 2 1.7 0.52 0.69 16 粗 车 外 圆106.5mm 2 1.75 0.65 0.69 25 粗车台阶面 2 1.7 0.52 0.74 8 镗孔 91.5 3.83 2.5 0.2 1.13 69 2.6.3工序 15 半精车右端 117和 90外圆及其端面，半精镗右端 68内孔表面和 71圆槽内表面，倒右端的角。 1)半精车右端 117 ap=1.5/2=0.75mm f=0.60mm/r v=1.5m/s Ns=1000v/ dw=1000*1.5/3.14*117=4.08r/s。 取 C620-1 nw=6.17r/s 实际切削速度为vw= dwnw/1000=3.14*117*6.17/1000=2.27m/s Tj=dw-d/2 +l1/fnw=117-90/2+11.25/0.6*6.17=6.7s Tf=20%Tj=1.34s 2)半精车 90 外圆 ap=1.5/2=0.75mm f=0.60mm/r v=1.5m/s Ns=1000v/ dw=5.31r/s 去 C620-1 nw=6.17r/s 实际切削速度为： Vw= dwnw/1000=3.14*90*6.17/1000=1.74m/s Tj=l/fnw=20/0.6*6.17=5.4s Tf=20%Tj=1.08s 8 3) 半 精 车 90 端面 ap=0.65mm f=0.52mm/r v=1.5m/s Ns=1000v/ dw=5.31r/s 取 C620-1 nw=6.17r/s vw= dwnw/1000=1.74m/s Tj=6.9s Tf=1.37s。 4）半精镗 67 右端内孔表面 ap=2/2=1mm f=0.2mm/r v=0.108m/s Ns=1000v/ dw=0.51r/s 取 620-1 nw=6.17r/s Vw= dwnw/1000=1.3m/s Tj=27.1s Tf=5.43s 表 2-3 工序内容 车床转速（ n） r/s 背吃刀量（ ap ）mm 进给量（ f） mm/r 切削速度（ v） m/s 加工时间（ Ti） s 半精车外圆117mm 4.08 0.75 0.60 2.27 6.7 半精车外圆90mm 5.31 0.75 0.60 1.74 5.4 端面 5.31 0.65 0.52 1.74 6.9 半 精 镗 孔67 0.51 1 0.2 1.3 27.1 2.6.4工序 20:半精车左端 106.5及台阶面，半精镗 94内孔表面，倒左端的角。 1) 精车左端 106.5 ap=1.5/2=0.75mm f=0.60mm/r v=1.5m/s Ns=1000v/ dw=1000*1.5/3.14*106.5=4.49r/s 去 C620-1 nw=6.17r/s 实际切削速度为：Vw= dwnw/1000=3.14*106.5*6.17/1000=2.06m/s Tj=14.45s Tf=2.89s 2) 半精镗 94 ap=1.5/2=0.75mm f=0.2mm/r v=0.108m/s Ns=1000v/ dw=1000*0.108/3.14*92.5=0.37r/s 取 620-1 nw=6.17r/s 9 Vw= dwnw/1000=1.79m/s Tj=37.48s Tf=7.5s 2.6.5 工序 25 加工齿轮 用 Y3150滚齿机加工该齿轮 模数 m=2.25 齿数 =50 ap=2mm f=2mm/r v=0.4mm/s ns=1000 v/ dw=1000*0.4/3.14*2.25=5.67r/s 取滚齿机的主轴转速为 nw=250r/min=4.17r/s Vw= dwnw/1000=3.14*2.25*4.17/1000=2.9m/s Tj=l/fnw=14s Tf=2.8s 2.6.6 工序 30 切削用量及基本时间的确定 切削用量 本工序为钻孔，刀具选用高速钢复合钻头，直接 d=5mm:钻 4 个通孔：使用切削液。 确定进给量 f.由于孔径和深度很小，宜采用手动进给。 选择钻头磨钝标准及耐用度。根据表 5-130，钻头后刀面最大磨损量为 0.8mm:耐用度 T=15min。 确定切削速度 V。由表 5-132查得 670MPA的 45钢加工属性 5类。根据表 5-127，暂定进给量 f=0.16mm/r。由表 5-131，可查得 V=17m/min,n=18r/s. 基本时间 钻四个直接为 5mm深 12mm的通孔，基本时间 20s. 2.6.7工序 35：精镗 68内孔表面 及镗 71沟槽 。 1 ） 精镗 68K7. ap=1/2=0.5mm f=0.60mm/r v=0.108m/s Ns=1000v/ dw=1000*0.108/3.14*68=0.51r/s 取 620-1 nw=6.17r/s Vw= dwnw/1000=1.32m/s Tj=34/0.6*6.17=9.18s Tf=1.84s 2） 铣 71槽 ap=1.5/2=0.75mm f=0.2mm/r v=0.108m/s ns=0.49r/s 取C620-1 nw=6.17r/s Vw= dwnw/1000=1.38m/s Tj=35.5/0.2*0.108=28.77s Tf=5.75s (4)工序 40 切削用量及基本时间的确定 10 切削用量 本工序为铣槽 ，所选用为高速钢三面刃铣刀。机床选用 X62型卧式机床，共铣四个槽。 确 定 切 削 速 度 和 工 作 台 每 分 钟 进 给 量 fmz 。 查 得 公 式 ：V=CvdqKv/Tmapxfzyauezp 查表得： Cv=56 Qv=0.25 xv=0.1 yv=0.2 uv=0.3 Pv=0.1 m=0.2 a