軸齒輪的機(jī)械加工工藝及工裝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)書

1、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 課程名稱： 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 題目名稱： 軸齒輪的機(jī)械加工工藝及工裝設(shè)計(jì)班 級：20 12級 機(jī)制 專業(yè)1 班姓 名： 劉盼 學(xué) 號(hào)： 201241903206 指導(dǎo)教師： 陳志亮 評定成績：教師評語： 指導(dǎo)老師簽名： 20 年 月 日成績評閱教師日期 內(nèi)容摘要：按照題目要求，對工件的工藝要求和技術(shù)要求進(jìn)行分析，通過所學(xué)的知識(shí)先選擇合理的毛坯材料、外形與尺寸。并選擇合理的定位基準(zhǔn)與加工順序。通過查找工藝手冊選擇并計(jì)算工件的加工余量，制定最優(yōu)的工藝路線，以節(jié)省成本和工時(shí)。再對最終的工藝路線的各工序進(jìn)行分析與計(jì)算其切削用量、進(jìn)給量和切削速度，并計(jì)算所需工時(shí)。加工

2、齒輪時(shí)，綜合考慮選擇插齒進(jìn)行齒輪加工，分析其工藝性確定工件的定位與夾緊方案，再計(jì)算其定位誤差和夾緊力，設(shè)計(jì)其專用的夾具。關(guān)鍵詞：軸齒輪、加工工藝、工序、夾具；目 錄1.零件的工藝分析···································

3、;··································4 1.1零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)··············

4、;··················································

5、;·····4 1.2技術(shù)要求···········································&#

6、183;·································4 1.3加工工藝性··············

7、3;·················································

8、3;·········42.毛坯的確定·······································&#

9、183;····································53.零件的基準(zhǔn)選擇···········

10、3;·················································

11、3;·······64.重點(diǎn)工序的說明·········································

12、····························65.工藝路線的制定····················&#

13、183;················································66.加工余量的

14、確定·················································

15、3;···················77.各工序切削用量的選擇及工時(shí)的計(jì)算···························

16、83;············98.專用夾具的設(shè)計(jì)····································

17、;·······························19 8.1問題的提出·················

18、··················································

19、·······19 8.2定位基準(zhǔn)的選擇·········································

20、;·····························20 8.3定位誤差分析···················

21、;··················································

22、;···20 8.4夾緊力的計(jì)算·············································

23、;···························209.課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)·····················

24、;···········································2010.參考文獻(xiàn)·····&#

25、183;·················································&#

26、183;···················2011.附錄機(jī)械加工工藝過程卡···························

27、3;·····················21 附錄機(jī)械加工工序卡··························

28、3;····························221.零件的工藝分析1.1零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如題目要求，所加工的零件為一個(gè)軸齒輪。其一端為一個(gè)連續(xù)的短軸徑有一個(gè)鍵槽和另外一個(gè)零件進(jìn)行配合。另一端為52.5mm、齒數(shù)為19、模數(shù)是2.5的齒輪。在齒輪的一端加工一個(gè)28mm，長度為17mm的孔，另一端也要加工32

29、mm長為44mm，精度要求比較高的孔，在孔的一側(cè)還要加工一個(gè)油槽。具體形狀如圖1-1所示。圖1-1 加工零件1.2技術(shù)要求（1）軸的內(nèi)圓與外圓的圓跳度不大于0.03；（2）毛坯要經(jīng)過調(diào)至熱處理，提高力學(xué)性能；（3）齒部表面要進(jìn)行淬火處理，硬度為HRC45-48。1.3加工工藝性此零件的技術(shù)要求不高，用車床、鏜床、銑床、插床就可以加工出。精度要求一般是7級或8級，而且表面粗糙度也要求不高，是一個(gè)較好加工的零件。由于大批量生產(chǎn)，可以使用車床進(jìn)行加工。2.毛坯的確定從軸的受力分析可知，它受扭轉(zhuǎn)彎曲復(fù)合作用力，由于其承受中等載荷，工作又較平穩(wěn)，沖擊力很小，所以可采用優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼的45號(hào)鋼，坯料用熱軋圓鋼

30、。為了改善組織，提高力學(xué)性能，坯料要經(jīng)過正火熱處理。由于熱軋鋼是從煉鋼廠直接出來的，所以尺寸是固定的。軸的精度要求不高，精車就可以達(dá)到要求。在車外圓采用粗車半精車精車的加工工藝。表2-1：毛坯的加工工藝工序名稱工序間余量/mm經(jīng)濟(jì)精度/m表面粗糙度/m工序基本尺寸/mm標(biāo)注工序尺寸公差/mm精車0.2h8Ra0.62.552.5半精車0.5h10Ra2.51052.7粗車2.8h12Ra1432053.2毛坯±25656由以上工序加工余量分析，毛坯的尺寸選在56mm左右即可。毛坯圖如圖2-1.圖2-1 毛坯圖3.零件的基準(zhǔn)選擇此軸齒輪毛坯是熱軋圓鋼。在一開始粗加工的時(shí)候，是選用車床加

31、工外圓、三爪卡盤進(jìn)行夾緊定位的，粗車是選用圓鋼的外圓作為基準(zhǔn)的。在選用精基準(zhǔn)時(shí)，采用互為基準(zhǔn)進(jìn)行兩端的外圓進(jìn)行加工，在鉆孔時(shí)采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，加工孔時(shí)的工藝路線采用鉆擴(kuò)鉸的加工路線，鏜油槽時(shí)采用齒輪端進(jìn)行定位，在加工齒輪時(shí)可采用軸心和鍵槽定位。4.重點(diǎn)工序的說明本零件的加工表面有個(gè)外圓、端面、孔、齒輪等，材料為45鋼，以公差等級和粗糙度選擇加工工藝。外圓加工工序：粗車半精車精車因?yàn)槊鬟x用的是熱軋鋼，56mm的外圓未標(biāo)注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定其公差等級為IT14，44mm的外圓表面粗糙度為Ra3.2um，需要粗車、半精車。40mm的外圓面，未標(biāo)注公差等級，根據(jù)GB 1800-7

32、9規(guī)定其公差高年級為IT14，表面粗糙度為Ea2.5um，需粗車、半精車。齒輪的外圓面 公差等級為8級，表面粗糙度為Ra3.2um,需粗車、半精車、精車鉆孔工序：鉆孔擴(kuò)孔鉸孔28mm的孔，未標(biāo)注公差等級，公差等級按IT14，表面粗糙度為Ra12.5um,需要先鉆孔再擴(kuò)孔，鉆孔為通孔。32mm的孔，公差等級為IT7，表面粗糙度為Ra12.5um，因?yàn)橐呀?jīng)鉆出通孔，加工方法可以采取先擴(kuò)孔然后再進(jìn)行鉸孔即可達(dá)到要求。5.工藝路線的制定工序一 粗車、半精車端面。工序二 粗車、半精車、精車外圓至52.5mmh8。工序三 粗車外圓至46mm,長度為49mm。再粗車、半精車、精車外圓44mmh7。工序四 粗

33、車、半精車外圓40mm。工序五 切斷。工序六 換頭夾緊、粗車、半精車端面使齒輪寬為12mm,倒角1X45°。工序七 換頭夾緊，鉆孔28mm。工序八 擴(kuò)孔，然后再進(jìn)行鉸孔32mmh7，深度為44mm，倒角。工序九 換頭夾緊，倒角1X45°。工序十 車油槽。工序十一 銑鍵槽。工序十二 齒輪加工。工序十三 檢驗(yàn)。6.加工余量的確定工藝路線擬定以后，應(yīng)該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過程中，各個(gè)工序應(yīng)保證的加工尺寸，工序尺寸允許的變動(dòng)范圍就是工序尺寸公差。工序尺寸的確定與工序的加工余量有密切關(guān)系。零件圖上的尺寸和公差就是最終工序的尺寸和公差?？梢杂谩暗雇?/p>

34、”的辦法，將此尺寸加上此工序的余量，就是上一工序的工序尺寸。如圖6-1可知，最大直徑為52.5mm，其公差為IT8，由于坯料石熱軋圓鋼，其直徑便不能隨意擬定一個(gè)尺寸，必須根據(jù)型材規(guī)格表選取合適的直徑。查【6】表2-74，選用坯料直徑56mm。總的加工余量為56-52.5=3.5mm.考慮到粗、精加工分階段進(jìn)行，在粗車時(shí)應(yīng)切去大部分余量，故取粗車的加工余量為2.8mm，那么精車的加工余量為總得加工余量減去粗車的加工余量，即3.5-2.8=0.7mm。圖6-1 零件加工示意圖40mm部位的尺寸屬未標(biāo)公差的尺寸，其公差等級可取IT14，精車加工余量亦可以取0.7，那么粗車的加工余量=56-40-0.

35、7=15.3mm。各外圓表面的工序間余量，工序尺寸及公差如表6-1所示。表6-1 軸齒輪的加工尺寸加工表面工序名稱工序間余量工序能達(dá)到的公差等級及其標(biāo)準(zhǔn)公差值最大極限尺寸工序尺寸及公差軸頸精車0.2IT8（0.046）52.5C、B、A半精車0.5IT10（0.12）52.7粗車2.8IT14（0.74）53.2外圓C、B粗車6.5IT14（0.62）46.0外圓C精車0.2IT7（0.025）44.0440 - 0.025 半精車0.5IT10（0.10）44.244.2粗車1.3IT12（0.25）44.744.7外圓B半精車2.0IT7（0.025）40.0粗車4.0IT12（0.25）

36、42.042端面D半精車1.0IT11（0.19）61.0粗車3.0IT14（0.74）62.0孔E、F鉸孔0.3IT7（0.025）32.032擴(kuò)孔3.7IT10（0.10）31.731.7鉆孔28.0IT12（0.21）28.0287.各工序切削用量的選擇及工時(shí)的計(jì)算工序一: 以56外圓為粗基準(zhǔn)，粗車、半精車毛坯的端面（1）加工條件工件材料：熱軋鋼（45）機(jī)床：CA6140型臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀 （2）確定背吃刀量：根據(jù)下料尺寸，粗車分一次走刀。粗車時(shí)，取=2mm。查【6】表15-10，f=0.60.7mm/r，取f=0.6mm/r。查【6】表15-1

37、3，切削速度的計(jì)算公式為：V=； Kv= K因?yàn)?>f，取刀具的主偏角Kr=45°，Kr'=0°查【6】表15-13，Cv=242, Xv=0.15, Yv=0.35, m=0.2, t=3600, Kmv=0.637/, Kkv=1.0,Ktv=0.65查【4】表1-2，b=0.6Gpa。所以， V=79.4m/min （3）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n=451.3 (r/min)半精車斷面時(shí)分一次走刀。取=1.0mm。V=n=(r/min)（4）工時(shí)計(jì)算粗 車：T= 半精車：T=工序二：粗車外圓至53.2mm（1）加工條件工件材料：熱軋鋼（45）機(jī)床：CA6140臥

38、式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀（2）確定背吃刀量：粗車雙邊余量為2.8mm，顯然為單邊余量，=2.8/2=1.4mm。（3）確定進(jìn)給量在粗車鋼料刀杠尺寸為B×H=20mm×30mm,ap 3 mm。查【6】表9-12，工件直徑為60mm時(shí)，f=0.6-0.7mm/r，選擇f=0.6mm/r。（4）切削速度的計(jì)算公式V=；>f，取刀具的主偏角Kr=45°，Kr'=0°.查【6】表9-17，Cv=242, Xv=0.15, Yv=0.35, m=0.2, t=3600, KmV=0.637/, Kkv=1.0, Ktv

39、=0.65V=n=501.1(r/min)（5）工時(shí)的計(jì)算 T=半精車外圓至52.7mm（1）加工條件， 工件材料：熱軋鋼（45）機(jī)床：CA6140臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀 （2）確定背吃刀量：=0.5/2=0.25mm查【6】表15-10,取f=0.6mm/r。查【6】表15-13，Cv=242, Xv=0.15, Yv=0.35, m=0.2, t=3600, KmV=0.637/, Kkv=1.0,Ktv=0.65 V=n= 656.3(r/min)（3）工時(shí)的計(jì)算T=60×650.55656.3=10.8s精車外圓至52.5mm（1）加工條件

40、， 工件材料：熱軋鋼（45）機(jī)床：CA6140臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀 （2）確定背吃刀量:=0.2/2=0.1mm查【6】表15-10,取f=0.5mm/r 查【6】表15-13,Cv=242,Xv=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）工時(shí)計(jì)算T=60×650.5804.4=9.7s工序三：粗車外圓至46mm（1）加工條件工件材料：熱軋鋼（45）機(jī)床：CA6140臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀 ，尺寸20X

41、30。（2）確定背吃刀量：=6.5/2=3.25mm查【6】表，f=0.3-0.4 mm/r,取f=0.3mm/r。查【6】表9-17，Cv=291, Xv=0.15, Yv=0.20, m=0.2, t=3600, Km V=0.637/, Kkv=1.0, Ktv=0.65；n=653.6 (r/min)（3）工時(shí)計(jì)算T=60×490.3653.6=15s粗車外圓45mm（1）加工條件機(jī)床：CA6140臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀 ，尺寸20X30。（2）確定背吃刀量：=1/2=0.5mm查【6】表15-10，f=0.4-0.5mm/r,取f=0.5

42、mm/r。查【6】表15-13，Cv=242, Xv=0.15, Yv=0.35, m=0.2, t=3600, Km V=735/, Kkv=1.0, Ktv=0.65； n=736.7 (r/min)（3）工時(shí)計(jì)算 T=60×170.5736.7=2.8s半精車外圓44.2mm（1）加工條件工件材料：熱軋鋼（45）機(jī)床：CA6140臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀 ，尺寸20X30。（2）確定背吃刀量：=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, Xv=0.15,

43、 Yv=0.35, m=0.2, t=3600, Km V=0.637/, Kkv=1.0, Ktv=0.65; n=776 (r/min)（3）工時(shí)計(jì)算T=60×170.5776=2.6s精車外圓44mmh7（1）加工條件工件材料：熱軋鋼（45）機(jī)床：CA6140臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀 ，尺寸20X30。（2）確定背吃刀量：=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, Xv=0.15, Yv=0.35, m=0.2, t=3600, Km V=0.637/, K

44、kv=1.0, Ktv=0.65；n=959.8r/min)（3）工時(shí)計(jì)算 T=60×170.45959.8=2.4s工序四：粗車外圓42mm（1）加工條件工件材料：熱軋鋼（45）機(jī)床：CA6140臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀 ，尺寸20X30。（2）確定背吃刀量：=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, Xv=0.15, Yv=0.35, m=0.2, t=3600, Km V=0.637/, Kkv=1.0,Ktv=0.65； n=641.5 (r/min)（3）工時(shí)

45、計(jì)算 T=60×30/0.5/641.5=5.6s半精車外圓40mm（1）加工條件工件材料：熱軋鋼（45）機(jī)床：CA6140臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀 ，尺寸20X30。（2）確定背吃刀量：=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, Xv=0.15, Yv=0.35, m=0.2, t=3600, Km V=0.637/, Kkv=1.0,Ktv=0.65；n=764.3 (r/min)（3）工時(shí)計(jì)算T=60×300.4764.3=5.9s工序五：切斷（1）加工條件

46、工件材料：熱軋鋼（45）機(jī)床：CA6140臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：YT5硬質(zhì)合金切斷刀 ，取刀桿尺寸12X20，刀寬度4mm，刀頭長度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）工時(shí)計(jì)算T=60×26.250.15649.1=16.2s工序六：粗車，半精車端面使齒輪寬為12mm，倒角1X45°（1）加工條件工件材料：熱軋鋼（45）機(jī)床：CA6140型臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀 （2）確定背吃刀量：根據(jù)

47、下料尺寸，粗車分一次走刀。粗車時(shí)，取=3mm。f=0.60.7mm/r，取f=0.6mm/r。切削速度的計(jì)算公式為：V=；>f，取刀具的主偏角Kr=45°，Kr'=0°.查【6】表15-13，Cv=242, Xv=0.15, Yv=0.35, m=0.18, t=3600, KmV=0.637/, Kkv=1.0, Ktv=0.65；（3）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n=1000×74.73.1452.5=453.1 (r/min)半精車斷面時(shí)分一次走刀。取=1mm。n= 1000×88.1/3.14/52.5=534.4(r/min)（4）工時(shí)計(jì)算粗

48、 車：T=60×26.250.6/453.1=5.8s半精車：T=60×26.25/0.6/534.4=4.9s（5）倒角換主偏角為45°的車刀，吃刀量1mm，一次走刀完成。工序七：鉆孔28mm（1）加工條件工件材料：熱軋鋼（45）機(jī)床：CA6140型臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：高速鋼鉆頭查【6】表15-33，選擇進(jìn)給量 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,K

49、dv=1.0,Ksv=0.8,Kmv=1.06,Ktv=1.0,Knv=1.0計(jì)算得Vc=0.48m/s=28.7m/minn=1000×28.7/3.14/28=326.4r/min（2）工時(shí)計(jì)算T=60×61/0.3/326.4=37.4s工序八：擴(kuò)孔至31.7（1）加工條件工件材料：熱軋鋼（45）機(jī)床：CA6140型臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：高速鋼鉆頭W18Cr4V查【6】表15-33，15-42,選擇進(jìn)給量 f=0.6mm/r 選擇切削速度V=22.2m/min（2）工時(shí)計(jì)算T=60×44/0.6/206=21.4鉸孔至32mmh7，深度為44mm（1）加工條件工件材料：熱軋鋼（45）機(jī)床：CA6140型臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：硬質(zhì)合金機(jī)鉸刀查【6】表15-43，選擇進(jìn)給量 f=0.6mm/r 查【6】表15-44,Cv=115.7,Zv=0.3,Xv=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計(jì)算得Vc=0.3m/s=18m/minn=1000×18/3.14/32=179.1r/min（2）工時(shí)計(jì)算T=60×4