機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計設(shè)計“高速級斜齒輪”的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備

1、 機械制造工藝學(xué) 課程設(shè)計說明書設(shè)計題目： 設(shè)計“高速級斜齒輪”的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備 設(shè) 計 者：陳勝蘭 （05）指導(dǎo)老師：劉老師、姜老師邵陽學(xué)院機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書題目：設(shè)計“高速級斜齒輪”的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備內(nèi)容：1.零件圖 1張 2.毛坯圖 1張 3.機械加工工藝過程卡片 1張 4.機械加工工序卡片 1套 5.課程設(shè)計說明書 1份 班 級：2004級機械電子工程學(xué) 生：陳勝蘭 學(xué) 號：05指導(dǎo)老師：劉老師、姜老師2005年6月21日 序 言機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)個

2、課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，因此 ，它在我們的三年的大學(xué)生活中占有重要的地位。就我個人而言 ，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己的分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導(dǎo)。 設(shè) 計 目 的(1)能熟練運用機械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習(xí) 中學(xué)到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題 (2)提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。學(xué)生通過設(shè)計夾具（或量具）的訓(xùn)練、應(yīng)當(dāng)獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高

3、效、省力、經(jīng)濟、合理而能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。(3)學(xué)會使用手冊圖表資料。掌握與本設(shè)計的各種資料的名稱、出處，能夠做到熟練運用。一、零 件 的 分 析 （一） 零件的作用該齒輪是由齒坯和齒圓兩部分組成的，該齒輪的齒坯部分由內(nèi)外旋轉(zhuǎn)表面和攤槽組成，外圓表面采用粗、精車削加工即可達到要求內(nèi)圓孔表面采用粗鏜、半精鏜、磨等方法加工。內(nèi)鍵槽插削完成。 由零件圖得知，該零件為高速級斜齒輪，材料為20crmnt; 該材料可承受高穩(wěn)定狀態(tài)下工作的齒輪，因此設(shè)計選用了低合金鋼材料20crmnti大模數(shù)，精度較高的特點。低合金鋼材料，含碳量低較軟，機械強度和硬度較低，不能承受很大載荷也不耐磨，為提高表面硬度，

4、采用表面滲碳淬火的熱處理工藝。經(jīng)表面滲碳淬火后，齒面能得到很高的硬度，而心部硬度仍低，使保較好的韌性，以適應(yīng)工作性質(zhì) 由零件圖可知毛坯類型應(yīng)選擇為鍛件，該齒輪是高速級斜齒輪，工作過程中需要足夠的強度，傳遞一定功率，同時要耐沖擊，耐磨。軋制鋼材內(nèi)部組織纖維有一定的方向，當(dāng)齒輪受力后容易從纖維間撕裂，齒輪強度較差。采用鍛造的方法，材料內(nèi)部組織形成有利的鍛紋方向，可以提高強度。大批量生產(chǎn)可采用模鍛，中小批量采用自由鍛。（二）零件的工藝分析 滲碳淬火齒輪不僅材料、結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求與普通齒輪有很大不同，而且機械加工工藝過程也有明顯區(qū)別。 1 該齒輪采用20crmnti低合金鋼材，經(jīng)滲碳淬火后，齒面硬度可達

5、hrc5862，且心部又有較高的韌性，既耐磨又能承受沖擊載荷。滲碳工藝比較復(fù)雜，熱處理后齒輪變形較大，由下表可知：對高精度齒輪尚需進行磨齒，齒圈工藝過程安排為滾齒淬火磨齒。模數(shù)齒數(shù)壓力角螺旋角徑向變位系數(shù)公法線平均長度及上下偏差跨齒數(shù)精度等級配對齒數(shù)公差組 iiiiii螺旋方向mnznxwkewns ewnik6hl gb10095-88圖號hv416-150x24-0125檢查項目fpff左-4.59715200.36173.914 0.118 0.19813齒數(shù)公差或偏差值0.0800.0140.0122 低碳合金含碳量低，不提高含碳量是淬不硬的，因此按淬硬技術(shù)要求車好毛坯。需要硬的部位留

6、磨量，其余部分應(yīng)放大加工余量，加工余量只需超過滲碳層深度及可。 3 此齒輪內(nèi)孔尺寸精度和表面粗糙度均要求高，其經(jīng)濟精度為it7級表面粗糙度為1.6，表面粗糙度細或者淬硬內(nèi)孔，其加工方法應(yīng)為磨削，但此時應(yīng)采用分度圓定心，以保證內(nèi)孔2與分度圓同軸。因此工藝過程安排為粗樘半精樘磨。4 高速級斜齒輪共有兩組加工平面（1） 以齒圓表面加工內(nèi)孔這組加工表面包括132+0.04 0mm，的內(nèi)孔及1x45的倒角的加工。磨削加工132 +0.04 0mm的內(nèi)孔及140.4+0.3 0mm的鍵槽。（2） 以132+0.04 0mm的內(nèi)孔為中心加工表面 這組加工表面包括：463.86 0 0.4mm的齒面及1x45

7、倒角，深度為3mm的環(huán)行槽及r2的圓角，鉆深100mm16的4個通孔，攻8個m16-6h深25mm的螺紋孔，插140.4+0.3 0的鍵槽。（3）兩端面對孔132 +0.04 0軸線有公差為0.02的端面圓跳動要求。其表面粗糙度為1.6。（4）齒頂圓463.86 0 0.4對孔132 +0.04 0軸線有公差為0.05的徑向圓跳動要求，其表面粗糙度為3.2，經(jīng)濟精度級為it7。（5）鍵槽兩側(cè)對孔132 +0.04 0軸線有公差為0.03的對稱度要求，其表面粗糙度為6.3，經(jīng)濟精度為it9。由上分析可知，對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并保證它們

8、之間的位置精度要求。二、工藝規(guī)程設(shè)計一、確定毛坯的制造形式毛坯的形狀和尺寸越接近成品，機毛坯精度越高，則零件的機械加工勞動量越少，材料消耗越少，因而機械加工的生產(chǎn)率提高，成本降低，但是，毛坯的制作費用卻提高了。因此，確定毛坯要以機械加工和毛坯制造兩方面去綜合考慮，以求得到最佳效果。零件材料為20crmnti低合金鋼，考慮到該齒輪在紡織機械工作中需要有足夠的強度，同時需要傳遞平穩(wěn)的功率，在選用毛坯時，其零件的尺寸很大，因此，由查表可得，毛坯選用鍛件，而且該零件確定為單件小批量生產(chǎn)，由此確定其鍛壓方式為自由鍛壓。查機械制造工藝設(shè)計手冊表1-50確定毛坯的加工總余量為10mm，毛坯各加工面的加工余量

9、如表1所示：表1 各加工表面總余量加工表面基本尺寸（mm）加工余量等級加工余量數(shù)值（mm）說明m面463.86 0 0.4g5車外圓面 p面h10平端面，兩邊加工n面110g5鏜內(nèi)孔132+0.04 0鍛件主要尺寸的公差如表2表2主要面寸零件尺寸總余量毛坯尺寸公差ctm面輪廓尺寸463.86 0 0.4101240.04p面輪闊尺寸110104740.4n面輪廓尺寸132+0.04 0101100.2. 二、定位基準(zhǔn)的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計的重要工作之一，基面的選擇正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚至?xí)斐闪慵髲U，使生產(chǎn)無法正常

10、進行。（1） 粗基準(zhǔn)的選擇根據(jù)粗基準(zhǔn)一般不重復(fù)原則，根據(jù)粗基準(zhǔn)通常知選擇一次，結(jié)合零件圖，對于盤類零件粗基準(zhǔn)一般選用外圓面定位是完全合理的，對于該零件來說，以463.86 0 0.4的外圓作為粗基準(zhǔn)，加工孔132+0.04 0。（2） 精基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)精基準(zhǔn)的選擇原則，精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合和減少定位誤差，保證加工精度和安裝方便準(zhǔn)確的問中心題。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進行換算，避免不重合不統(tǒng)一，對于本零件而言，在內(nèi)孔132+0.04 0加工后，這樣可以做到基準(zhǔn)重合，可保證齒頂圓463.86 0 0.4對孔132+0.04 0軸線的徑向圓跳動要求和端面對孔132+0.04

11、0軸線的端面圓跳動要求。因此 ，在加工過程中，以內(nèi)孔定位是完全合理的。并且采用基準(zhǔn)統(tǒng)一進行加工還可以減少夾具種類，降低夾具設(shè)計制造費用的作用。三、制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)時使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為單件小批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高效率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法能達到的經(jīng)濟精度，卻定各表面的加工方法如下：m面：粗車精車磨 n面：粗鏜精鏜磨 p面：車工藝路線的確定工序號 工序內(nèi)容1234567891011121314151

12、6鍛造正火平端面，粗鏜內(nèi)孔132+0.04 0mm內(nèi)孔定位，粗車外圓463.8460 -0.4mm車環(huán)形槽，倒圓角精車外圓，倒角刻2.7x4字鉆孔，攻絲插鍵槽滾齒齒形表面滲碳齒面淬火，低溫回火磨齒面以分度圓定位，磨內(nèi)孔檢驗入庫圖1 零件的毛坯圖四、機械加工余量及工序尺寸的確定由零件圖和毛坯尺寸可分別確定各加工表面的機械加工余量及工序尺寸外圓面463.8460 -0.4mm及內(nèi)孔132+0.04 0mm的加工查機械制造工藝設(shè)計手冊得： 外圓面的加工直徑余量為3.5其端面的加工余量為3.5 。 查簡明機械加工工藝手冊表113得 鏜孔0.35（表1-27）， 查機械制造工藝設(shè)計手冊得：粗車后粗車端面

13、余量為1.3mm，即=1.5mm已知p面（由圖一）加工總余量為=5，因此由計算得：平端面需粗車余量為：=-2x=7mm粗車p面工序中以n內(nèi)孔定位，到n孔軸線（w）面的工序尺寸即為設(shè)寸：=16509230 0.22由查表得：粗加工公差等級為 it12it13 取it=12其公差為0.4mm所以 =167.4230.2mm校核精車余量 =-= （167.423 0.2）-（1650923+0）=1.7mm故余量足夠。1、 鍵槽要求鍵槽相對于內(nèi)孔有對稱度要求，即采用內(nèi)孔定位，尺寸鏈有計算要求，其尺寸鏈計算如下：內(nèi)孔尺寸ao=132+0.04 0mm鍵槽深度a2=140.4+0.3 0插鍵槽尺寸a1，

14、由尺寸鏈計算方法得：a1=a2-a0則 a1=140.4 -132=7.6 mmes0=esa2 - eia1=0.3 - eia1=0.04所以 eia1= -0.1mmei0=eia2 - esa1=0 - esa1=0 則esa1=0所以插鍵槽的余量為 a1=7.6 0 -0.1mm 2、滾齒由內(nèi)孔定位，其經(jīng)濟精度為界于it7it8，則滾齒的加工余量0.2，齒表面粗糙度為3.2，其分度圓的表面粗糙度為0.8，磨齒面的加工余量0.23（表142）3、鉆螺紋孔由于毛坯為實心，不沖出孔，參照工藝手冊確定孔的尺寸及鉆孔16， 加工余量z=6mm4、攻絲查表3124絲錐選擇為機用絲錐，其加工符合零

15、件要求（五）確定切削用量及基本工時 工序1、平端面1. 加工條件工件材料 20crmnti b =1.1gpa 鍛壓加工要求：粗車端面及外圓面機床：c512a立式車床刀具、刀片材料車刀：刀片材料牌號yt15, 刀桿尺寸 25x40mm2. 計算切削余量：(1)粗車463.846 查表計算得：加工余量為7(2)進給量 查 機械制造工藝手冊表313得 f=1.2mmr(3)切削速度按切削用量手冊表1.27得vc=1.9mm 3. 選擇刀具（1） 選擇直頭焊接式外圓車刀（最好選擇機夾可轉(zhuǎn)位車刀）（2） 查切削用量手冊表1確定刀桿尺寸為：25x40mm（3） 由切削用量手冊表2確定刀具的材料粗車為鍛件

16、毛坯，因此可選擇yt15牌號的硬質(zhì)合金刀具（4） 車刀幾何形狀：選擇卷屑槽帶倒棱前刀面，=60，=10，=6卷屑槽尺寸為rn=5mm，wn=5mm,dn=0.7mm4 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 按機床說明書（見工藝手冊表4.2.8），與532r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為480r/min及600r/min。先選取600 r/min。如果選480 r/min，則速度損失太大。 所以是實際切削速度v=1.44m/s5切削工時 按工藝手冊表6.2-1。 l=12.5（mm），l1=2mm， l2=0mm， l3=0mmtm=0.096（min）工序2 粗鏜內(nèi)孔132+0.06 0，倒角1x45因為內(nèi)孔的132+

17、0.06 0粗糙度為1.60,則需要進行粗精加工。機床：t612金剛鏜床。刀具 刀片材料牌號yt15（1）粗鏜孔至129mm,單邊余量z=1.5mm,一次鏜去全部余量,a 進給量：f=1.5mm/r。根據(jù)有關(guān)手冊，確定鏜床的切削速度為v=100m/min,則 主軸的切削速度查表可得：n=234.12m/min。 (2)檢驗機床功率 主削力fc按表1.29所示示公式計算: 其中 ,f=2.3,n=-0.5, 1.19,. 則切削時消耗的功率為 由切削手冊表1。30中c630機床說明書可知，c630主電動機功率為13.34kw。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為82.84r/min時,主軸的最大功率為10.12kw.所

18、以機床足夠可以正常加工.(3) 校驗機床進給系統(tǒng)強度 已知主切力,徑向切削力按按表1.29所示示公式計算:其中,n=-0.3，fy=。而軸向切削力。其中，n=-0.4,取機床與床鞍之間摩擦系數(shù)=0.1,則切削力在縱向進給方向?qū)M給機構(gòu)的作用力為: 由于生產(chǎn)類型為單件小批量生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜選用普通機床。其生產(chǎn)方為以普通機車加專用夾具為主。工件在機床上的裝卸及各機床間的傳遞均由人工完成。平端面 粗鏜內(nèi)孔 平端面 粗車外圓 考慮工件的定位夾緊，因為該零件尺寸大，查機械制造工藝設(shè)計手冊得選擇c512a立式車床。根據(jù)零件的材料查切削用量手冊表2其刀具可選用為y15牌號硬質(zhì)合金刀具。查表1確定刀桿尺寸：25x40mm夾具為專用夾具，量具為游標(biāo)卡尺。（1）切削工時，按工藝手冊表6.21。 l12.5（mm），l1=2mm，l2=0,l3=0 （2）計算切削速度 見切削手冊表1.27 （3）確定主軸轉(zhuǎn)速 按機床選取n600r/min所以實際切削速度 （4）檢驗機床功率 主切削刀按切削手冊表1.29所示公式計算 其中：2795，1.0，0.75，-0.15，最后，將以上各工序切削用量、工時定額的計算結(jié)果，連同其它加工數(shù)據(jù)，一并填入機械加工工藝過程綜合卡片，見附表總 結(jié)通過本次