轴齿轮的机械加工工艺设计及工装设计书

-.z......资料...农业大学科技学院课程设计说明书课程名称：机械设计根底题目名称：轴齿轮的机械加工工艺及工装设计班级：2012级机制专业1班姓名：盼 学号：6指导教师：志亮评定成绩：教师评语：指导教师签名：20年月日成绩成绩评阅教师日期容摘要：按照题目要求，对工件的工艺要求和技术要求进展分析，通过所学的知识先选择合理的毛坯材料、外形与尺寸。并选择合理的定位基准与加工顺序。通过查找工艺手册选择并计算工件的加工余量，制定最优的工艺路线，以节省本钱和工时。再对最终的工艺路线的各工序进展分析与计算其切削用量、进给量和切削速度，并计算所需工时。加工齿轮时，综合考虑选择插齿进展齿轮加工，分析其工艺性确定工件的定位与夹紧方案，再计算其定位误差和夹紧力，设计其专用的夹具。关键词：轴齿轮、加工工艺、工序、夹具；目录1.零件的工艺分析·····································································41.1零件的构造特点·····································································41.2技术要求·············································································41.3加工工艺性··········································································42.毛坯确实定············································································53.零件的基准选择·····································································64.重点工序的说明·····································································65.工艺路线的制定·····································································66.加工余量确实定·····································································77.各工序切削用量的选择及工时的计算········································98.专用夹具的设计···································································198.1问题的提出··········································································198.2定位基准的选择······································································208.3定位误差分析········································································208.4夹紧力的计算········································································209.课程设计心得体会································································2010.参考文献···········································································2011.附录Ⅰ机械加工工艺过程卡·················································21附录Ⅱ机械加工工序卡·······················································221.零件的工艺分析1.1零件的构造特点如题目要求，所加工的零件为一个轴齿轮。其一端为一个连续的短轴径有一个键槽和另外一个零件进展配合。另一端为Φ52.5mm、齿数为19、模数是2.5的齿轮。在齿轮的一端加工一个Φ28mm，长度为17mm的孔，另一端也要加工Φ32mm长为44mm，精度要求比拟高的孔，在孔的一侧还要加工一个油槽。具体形状如图1-1所示。图1-1加工零件1.2技术要求〔1〕轴的圆与外圆的圆跳度不大于0.03；〔2〕毛坯要经过调至热处理，提高力学性能；〔3〕齿部外表要进展淬火处理，硬度为HRC45-48。1.3加工工艺性此零件的技术要求不高，用车床、镗床、铣床、插床就可以加工出。精度要求一般是7级或8级，而且外表粗糙度也要求不高，是一个较好加工的零件。由于大批量生产，可以使用车床进展加工。2.毛坯确实定从轴的受力分析可知，它受扭转——弯曲复合作用力，由于其承受中等载荷，工作又较平稳，冲击力很小，所以可采用优质构造钢的45号钢，坯料用热轧圆钢。为了改善组织，提高力学性能，坯料要经过正炽热处理。由于热轧钢是从炼钢厂直接出来的，所以尺寸是固定的。轴的精度要求不高，精车就可以到达要求。在车外圆采用粗车——半精车——精车的加工工艺。表2-1：毛坯的加工工艺工序名称工序间余量/mm经济精度/μm外表粗糙度/μm工序根本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm精车0.2h8Ra0.6～2.552.5半精车0.5h10Ra2.5～1052.7粗车2.8h12Ra14～32053.2毛坯±25656由以上工序加工余量分析，毛坯的尺寸选在Φ56mm左右即可。毛坯图如图2-1.图2-1毛坯图3.零件的基准选择此轴齿轮毛坯是热轧圆钢。在一开场粗加工的时候，是选用车床加工外圆、三爪卡盘进展夹紧定位的，粗车是选用圆钢的外圆作为基准的。在选用精基准时，采用互为基准进展两端的外圆进展加工，在钻孔时采用基准统一原则，加工孔时的工艺路线采用钻→扩→铰的加工路线，镗油槽时采用齿轮端进展定位，在加工齿轮时可采用轴心和键槽定位。4.重点工序的说明本零件的加工外表有个外圆、端面、孔、齿轮等，材料为45钢，以公差等级和粗糙度选择加工工艺。外圆加工工序：粗车→半精车→精车因为毛坯选用的是热轧钢，Φ56mm的外圆未标注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级为IT14，Φ44mm的外圆外表粗糙度为Ra3.2um，需要粗车、半精车。Φ40mm的外圆面，未标注公差等级，根据GB1800-79规定其公差高年级为IT14，外表粗糙度为Ea2.5um，需粗车、半精车。齿轮的外圆面公差等级为8级，外表粗糙度为Ra3.2um,需粗车、半精车、精车钻孔工序：钻孔→扩孔→铰孔Φ28mm的孔，未标注公差等级，公差等级按IT14，外表粗糙度为Ra12.5um,需要先钻孔再扩孔，钻孔为通孔。Φ32mm的孔，公差等级为IT7，外表粗糙度为Ra12.5um，因为已经钻出通孔，加工方法可以采取先扩孔然后再进展铰孔即可到达要求。5.工艺路线的制定工序一粗车、半精车端面。工序二粗车、半精车、精车外圆至52.5mmh8。工序三粗车外圆至Φ46mm,长度为49mm。再粗车、半精车、精车外圆Φ44mmh7。工序四粗车、半精车外圆40mm。工序五切断。工序六换头夹紧、粗车、半精车端面使齿轮宽为12mm,倒角1*45°。工序七换头夹紧，钻孔Φ28mm。工序八扩孔，然后再进展铰孔Φ32mmh7，深度为44mm，倒角。工序九换头夹紧，倒角1*45°。工序十车油槽。工序十一铣键槽。工序十二齿轮加工。工序十三检验。6.加工余量确实定工艺路线拟定以后，应该定每道工序的加工余量、工序尺寸及其公差。工序尺寸是工件加工过程中，各个工序应保证的加工尺寸，工序尺寸允许的变动围就是工序尺寸公差。工序尺寸确实定与工序的加工余量有密切关系。零件图上的尺寸和公差就是最终工序的尺寸和公差。可以用“倒推〞的方法，将此尺寸加上此工序的余量，就是上一工序的工序尺寸。如图6-1可知，最大直径为Φ52.5mm，其公差为IT8，由于坯料石热轧圆钢，其直径便不能随意拟定一个尺寸，必须根据型材规格表选取适宜的直径。查【6】表2-74，选用坯料直径Φ56mm。总的加工余量为56-52.5=3.5mm.考虑到粗、精加工分阶段进展，在粗车时应切去大局部余量，故取粗车的加工余量为2.8mm，则精车的加工余量为总得加工余量减去粗车的加工余量，即3.5-2.8=0.7mm。图6-1零件加工示意图Φ40mm部位的尺寸属未标公差的尺寸，其公差等级可取IT14，精车加工余量亦可以取0.7，则粗车的加工余量=56-40-0.7=15.3mm。各外圆外表的工序间余量，工序尺寸及公差如表6-1所示。表6-1轴齿轮的加工尺寸加工外表工序名称工序间余量工序能到达的公差等级及其标准公差值最大极限尺寸工序尺寸及公差轴颈精车0.2IT8〔0.046〕52.5ΦC、B、A半精车0.5IT10〔0.12〕52.7Φ粗车2.8IT14〔0.74〕53.2Φ外圆C、B粗车6.5IT14〔0.62〕46.0Φ外圆C精车0.2IT7〔0.025〕44.0Φ440-0.025半精车0.5IT10〔0.10〕44.2Φ44.2粗车1.3IT12〔0.25〕44.7Φ44.7外圆B半精车2.0IT7〔0.025〕40.0Φ粗车4.0IT12〔0.25〕42.0Φ42端面D半精车1.0IT11〔0.19〕61.0Φ粗车3.0IT14〔0.74〕62.0Φ孔E、F铰孔0.3IT7〔0.025〕32.0Φ32扩孔3.7IT10〔0.10〕31.7Φ31.7钻孔28.0IT12〔0.21〕28.0Φ287.各工序切削用量的选择及工时的计算工序一:以Φ56外圆为粗基准，粗车、半精车毛坯的端面〔1〕加工条件工件材料：热轧钢〔45〕机床：CA6140型卧式车床夹具：三爪自定心卡盘刀具：YT5硬质合金可转位车刀〔2〕确定背吃刀量：根据下料尺寸，粗车分一次走刀。粗车时，取=2mm。查【6】表15-10，f=0.6～0.7mm/r，取f=0.6mm/r。查【6】表15-13，切削速度的计算公式为：V=；Kv=K因为>f，取刀具的主偏角Kr=45°，Kr'=0°查【6】表15-13，Cv=242,*v=0.15,Yv=0.35,m=0.2,t=3600,Kmv=0.637/,Kkv=1.0,Ktv=0.65查【4】表1-2，σb=0.6Gpa。所以，V==79.4m/min〔3〕确定机床主轴转速n==451.3(r/min)半精车断面时分一次走刀。取=1.0mm。V=n==(r/min)〔4〕工时计算粗车：T=半精车：T==工序二：粗车外圆至Φ53.2mm〔1〕加工条件工件材料：热轧钢〔45〕机床：CA6140卧式车床夹具：三爪自定心卡盘刀具：YT5硬质合金可转位车刀〔2〕确定背吃刀量：粗车双边余量为2.8mm，显然为单边余量，=2.8/2=1.4mm。〔3〕确定进给量在粗车钢料刀杠尺寸为B×H=20mm×30mm,ap≤3mm。查【6】表9-12，工件直径为60mm时，f=0.6-0.7mm/r，选择f=0.6mm/r。〔4〕切削速度的计算公式V=；>f，取刀具的主偏角Kr=45°，Kr'=0°.查【6】表9-17，Cv=242,*v=0.15,Yv=0.35,m=0.2,t=3600,KmV=0.637/,Kkv=1.0,Ktv=0.65V=n==501.1(r/min)〔5〕工时的计算T==半精车外圆至Φ52.7mm〔1〕加工条件，工件材料：热轧钢〔45〕机床：CA6140卧式车床夹具：三爪自定心卡盘刀具：YT5硬质合金可转位车刀〔2〕确定背吃刀量：=0.5/2=0.25mm查【6】表15-10,取f=0.6mm/r。查【6】表15-13，Cv=242,*v=0.15,Yv=0.35,m=0.2,t=3600,KmV=0.637/,Kkv=1.0,Ktv=0.65V==n==656.3(r/min)〔3〕工时的计算T==60×65／0.55／656.3=10.8s精车外圆至Φ52.5mm〔1〕加工条件，工件材料：热轧钢〔45〕机床：CA6140卧式车床夹具：三爪自定心卡盘刀具：YT5硬质合金可转位车刀〔2〕确定背吃刀量:=0.2/2=0.1mm查【6】表15-10,取f=0.5mm/r查【6】表15-13,Cv=242,*v=0.15,Yv=0.35,m=0.2,t=3600,Kmv=KmV=0.637/,Ktv=0.65,Kkv=1.0V==n==804.4r/min〔3〕工时计算T==60×65／0.5／804.4=9.7s工序三：粗车外圆至Φ46mm〔1〕加工条件工件材料：热轧钢〔45〕机床：CA6140卧式车床夹具：三爪自定心卡盘刀具：YT5硬质合金可转位车刀，尺寸20*30。〔2〕确定背吃刀量：=6.5/2=3.25mm查【6】表，f=0.3-0.4mm/r,取f=0.3mm/r。查【6】表9-17，Cv=291,*v=0.15,Yv=0.20,m=0.2,t=3600,KmV=0.637/,Kkv=1.0,Ktv=0.65；n==653.6(r/min)〔3〕工时计算T==60×49／0.3／653.6=15s粗车外圆Φ45mm〔1〕加工条件机床：CA6140卧式车床夹具：三爪自定心卡盘刀具：YT5硬质合金可转位车刀，尺寸20*30。〔2〕确定背吃刀量：=1/2=0.5mm查【6】表15-10，f=0.4-0.5mm/r,取f=0.5mm/r。查【6】表15-13，Cv=242,*v=0.15,Yv=0.35,m=0.2,t=3600,KmV=735/,Kkv=1.0,Ktv=0.65；n==736.7(r/min)〔3〕工时计算T==60×17／0.5／736.7=2.8s半精车外圆Φ44.2mm〔1〕加工条件工件材料：热轧钢〔45〕机床：CA6140卧式车床夹具：三爪自定心卡盘刀具：YT5硬质合金可转位车刀，尺寸20*30。〔2〕确定背吃刀量：=0.8/2=0.4mm查【6】表15-10，f=0.4-0.5mm/r,取f=0.5mm/r。查【6】表15-13，Cv=2427,*v=0.15,Yv=0.35,m=0.2,t=3600,KmV=0.637/,Kkv=1.0,Ktv=0.65;n==776(r/min)〔3〕工时计算T==60×17／0.5／776=2.6s精车外圆Φ44mmh7〔1〕加工条件工件材料：热轧钢〔45〕机床：CA6140卧式车床夹具：三爪自定心卡盘刀具：YT5硬质合金可转位车刀，尺寸20*30。〔2〕确定背吃刀量：=0.2/2=0.1mm，查【6】表9-16，f=0.4-0.5mm/r,取f=0.5mm/r。查【6】表9-17，Cv=242,*v=0.15,Yv=0.35,m=0.2,t=3600,KmV=0.637/,Kkv=1.0,Ktv=0.65；n==959.8r/min)〔3〕工时计算T==60×17／0.45／959.8=2.4s工序四：粗车外圆42mm〔1〕加工条件工件材料：热轧钢〔45〕机床：CA6140卧式车床夹具：三爪自定心卡盘刀具：YT5硬质合金可转位车刀，尺寸20*30。〔2〕确定背吃刀量：=4/2=2mm查【6】表15-10，f=0.4-0.5mm/r,取f=0.5mm/r。查【6】表15-13，Cv=242,*v=0.15,Yv=0.35,m=0.2,t=3600,KmV=0.637/,Kkv=1.0,Ktv=0.65；n==641.5(r/min)〔3〕工时计算T==60×30/0.5/641.5=5.6s半精车外圆40mm〔1〕加工条件工件材料：热轧钢〔45〕机床：CA6140卧式车床夹具：三爪自定心卡盘刀具：YT5硬质合金可转位车刀，尺寸20*30。〔2〕确定背吃刀量：=2/2=1mm查【6】表9-16，f=0.4-0.5mm/r,取f=0.5mm/r。查【6】表9-17，Cv=242,*v=0.15,Yv=0.35,m=0.2,t=3600,KmV=0.637/,Kkv=1.0,Ktv=0.65；n==764.3(r/min)〔3〕工时计算T==60×30／0.4／764.3=5.9s工序五：切断〔1〕加工条件工件材料：热轧钢〔45〕机床：CA6140卧式车床夹具：三爪自定心卡盘刀具：YT5硬质合金切断刀，取刀杆尺寸12*20，刀宽度4mm，刀头长度35mm。查【6】表15-25,15-26，f=0.13-0.16mm/r,取f=0.15mm/r。Vc=1.783m/s=107m/min,n==649.1(r/min)〔2〕工时计算T==60×26.25／0.15／649.1=16.2s工序六：粗车，半精车端面使齿轮宽为12mm，倒角1*45°〔1〕加工条件工件材料：热轧钢〔45〕机床：CA6140型卧式车床夹具：三爪自定心卡盘刀具：YT5硬质合金可转位车刀〔2〕确定背吃刀量：根据下料尺寸，粗车分一次走刀。粗车时，取=3mm。f=0.6～0.7mm/r，取f=0.6mm/r。切削速度的计算公式为：V=；>f，取刀具的主偏角Kr=45°，Kr'=0°.查【6】表15-13，Cv=242,*v=0.15,Yv=0.35,m=0.18,t=3600,KmV=0.637/,Kkv=1.0,Ktv=0.65；〔3〕确定机床主轴转速n==1000×74.7／3.14／52.5=453.1(r/min)半精车断面时分一次走刀。取=1mm。n==1000×88.1/3.14/52.5=534.4(r/min)〔4〕工时计算粗车：T==60×26.25／0.6/453.1=5.8s半精车：T==60×26.25/0.6/534.4=4.9s〔5〕倒角换主偏角为45°的车刀，吃刀量1mm，一次走刀完成。工序七：钻孔Φ28mm〔1〕加工条件工件材料：热轧钢〔45〕机床：CA6140型卧式车床夹具：三爪自定心卡盘刀具：高速钢钻头查【6】表15-33，选择进给量f=0.3mm/r；Kv=Kcv·Kdv·Ksv·Kmv·Ktv·Knv查【6】表15-35,15-16，Cv=11.1,Zv=0.4,Yv=0.5,m=0.2,Kcv=0.85,Kdv=1.0,Ksv=0.8,Kmv==1.06,Ktv=1.0,Knv=1.0计算得Vc=0.48m/s=28.7m/minn==1000×28.7/3.14/28=326.4r/min〔2〕工时计算T==60×61/0.3/326.4=37.4s工序八：扩孔至Φ31.7〔1〕加工条件工件材料：热轧钢〔45〕机床：CA6140型卧式车床夹具：三爪自定心卡盘刀具：高速钢钻头W18Cr4V查【6】表15-33，15-42,选择进给量f=0.6mm/r选择切削速度V=22.2m/min〔2〕工时计算T==60×44/0.6/206=21.4铰孔至Φ32mmh7，深度为44mm〔1〕加工条件工件材料：热轧钢〔45〕机床：CA6140型卧式车床夹具：三爪自定心卡盘刀具：硬质合金机铰刀查【6】表15-43，选择进给量f=0.6mm/r查【6】表15-44,Cv=115.7,Zv=0.3,*v=0,Yv=0.65,m=0.7Kcv=0.85,Kdv=1.0,Ksv=0.8,Kmv=0.637/600=1.06,Ktv=1.0,Knv=1.0计算得Vc=0.3m/s=18m/minn==1000×18/3.14/32=179.1r/min〔2〕工时计算T==60×44/0.6/179.1=24.6s〔3〕倒角1*45°倒角时，换主偏角为45°的车刀，吃刀量1mm，一次走刀完成。工序九：换头夹紧，倒角1*45°〔1〕加工条件工件材料：热轧钢〔45〕机床：CA6140型卧式车床夹具：三爪自定心卡盘刀具：YT5硬质合金可转位车刀工序十：车油槽〔1〕加工条件工件材料：热轧钢〔45〕机床：CA6140型卧式车床夹具：三爪卡盘刀具：高速钢车刀查【6】表15-25，取=1.0mm，选择进给量f=0.12mm/r〔2〕选择切削速度查【6】表15-26，v=0.91m/s=54.6m/minn==511.4r/min〔3〕工时计算T==60×3/0.12/511.4=2.9s工序十一：铣键槽〔1〕加工条件工件材料：热轧钢〔45〕机床：*52K型立式铣床夹具：专用夹具刀具：键槽铣刀〔2〕选择进给量：取=2.0mm，查【6】表15-51fz=0.03mm/z转速n=200r/min所以：f=fz*z*n=0.03*2*200=12mm/min〔3〕工时计算t=14/12=1.2min工序十二：齿轮加工〔1〕加工条件工件材料：热轧钢〔45〕机床：Y5120A型插齿机夹具：专用夹具刀具：插齿刀齿轮齿面粗糙度Ra=3.2，属于7-8级精度。〔2〕选择加工方案插齿-齿端加工-淬火查【6】表9-107，选择圆周进