BMW案例——雙聯(lián)齒輪說(shuō)明

1、機(jī)械工程系 工藝設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)雙聯(lián)齒輪零件的機(jī)械加工 工藝規(guī)程及工藝裝置設(shè)計(jì)內(nèi)容 1.雙聯(lián)齒輪零件圖 1張 2雙聯(lián)齒輪毛坯圖 1張 3機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片 1份 4雙聯(lián)齒輪夾具圖 1份 5設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1份 班級(jí)： 設(shè)計(jì)者： 指導(dǎo)老師： 目錄第一章：序言：2第二章：零件的分析2l 零件的作用2l 零件加工工藝分析3第三章：工藝規(guī)程設(shè)計(jì)3l 確定毛坯的制造形式3l 基面的選擇4l 制定工藝路線41.工藝路線方案一5l 機(jī)械加工余量.工序尺寸及毛坯尺寸的確定71軸向長(zhǎng)度方向加工余量及公差72內(nèi)孔表面加工余量。83階梯圓角根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為R258l 確定切削用量及基本工時(shí)81確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速12

2、第四章：夾具設(shè)計(jì)15第五章：心得16參考文獻(xiàn)：17 一、 序言：工藝課程設(shè)計(jì)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(jìn)行的。這是我們畢業(yè)之前對(duì)所學(xué)的各課程的一次深入的復(fù)習(xí)，也是聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此也是在學(xué)校三年的一個(gè)重要的部分。 對(duì)我個(gè)人來(lái)說(shuō)，我希望通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)從事的工作進(jìn)行一次使用訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。 由于能力有限，許多不足，懇求老師給予指教。 二、 零件的分析（一） 零件的作用 題目所給定的零件是車床變速的變速雙聯(lián)齒輪（見(jiàn)圖1），它位于主軸箱。其主要作用，一是傳遞轉(zhuǎn)距，使機(jī)床獲得回轉(zhuǎn)的動(dòng)力，二是調(diào)節(jié)車床輸出的速度，變化傳動(dòng)比，適應(yīng)

3、加工的速度。（二） 零件加工工藝分析 145孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括287、201、173的外圓表面及兩個(gè)端面和溝槽195，160（1） 兩端面有圓跳動(dòng)要求，以孔的表面為基準(zhǔn)，跳動(dòng)誤差為0.02（2） 齒輪齒頂圓的徑向圓跳動(dòng)的誤差為0.063（3） 孔的均布280的圓上，孔為小孔15。三、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（一） 確定毛坯的制造形式 零件材料為45鋼?？紤]到機(jī)床在運(yùn)行中要經(jīng)常變速，零件在工作過(guò)程中經(jīng)常承受交變載荷及沖擊性載荷，因此應(yīng)該選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。由于零件年產(chǎn)量為4000件，為在中型零件，年生產(chǎn)量在200500之間，查機(jī)械手冊(cè)，得已達(dá)到中批生產(chǎn)

4、的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用自由鍛成型。（二） 基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基面選擇的正確，合理，可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)質(zhì)量，提高生產(chǎn)質(zhì)量。否則，就會(huì)使加工工藝過(guò)程問(wèn)題百出，嚴(yán)重還會(huì)造成零件大批量報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法進(jìn)行。1.粗基準(zhǔn)的選擇對(duì)于齒輪基準(zhǔn)選擇常因齒輪結(jié)構(gòu)形狀不同，而有所差異。齒坯的加工，使用端面A和外圓為定位。帶軸齒輪主要采用頂尖定位，孔徑大則采用堵錐，本齒輪為孔徑大的齒輪。以工件內(nèi)孔和端面聯(lián)合定位確定軸中心和軸向位置，并采用面向定位端加緊方式，這種方式可使定位基準(zhǔn)、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)重合，定位精度高，適于批量生產(chǎn)。 2.精基準(zhǔn)的選擇 主要應(yīng)該

5、考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計(jì)算，此處不再重復(fù)。制定工藝路線（三） 制定工藝路線制定工藝路線的起發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀。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)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以采用力能機(jī)床配以專用夾具。并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。由此以外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便降低生產(chǎn)成本。1.工藝路線方案一工序1.毛坯鍛造工序2，正火工序3.粗車外圓，外圓留余量1.52mm，鉆空尺寸145工序4.精車外圓端面及槽至要求工序5.鉗工去毛刺工序6.檢驗(yàn)工序7.鉆孔工序8.滾齒(Z=80)工序9.插齒(Z=65)工序10

6、.倒角工序11.齒部高頻淬火50HRC工序12.終檢2.工藝路線方案二工序1.鍛造毛坯132的孔工序2.車287， 204的兩端面工序3.粗車132的孔(不到尺寸)工序4.精車132的孔到工序5.粗車287， 201，180， 173， 160(不到尺寸)工序6.精車287， 201， 180， 173， 160(不到尺寸)工序7.倒角C3工序8.鉆孔815工序9.擴(kuò)孔830工序10.滾齒(Z=80)工序11.插齒（Z=65）工序12.終檢3.工序方案的比較與分析 方案一的特點(diǎn)是: 145的孔以外圓和端面為基準(zhǔn)直接鉆孔，而鉆孔切削力大，對(duì)鉆頭和夾具要求高，經(jīng)濟(jì)效益差。方案二則是先將毛坯鍛造13

7、2的孔，再用車刀至尺寸要求，對(duì)刀具和夾具要求不高。彌補(bǔ)方案一的缺陷，方案二中先倒角再滾齒.插齒，目的是為了倒角方便，而且少一次安裝，位置精度得到保證。方案一則先滾齒.插齒再倒角，這樣可以滿足不同的形狀要求，零件精度要求不高。因此，綜合考慮最后的加工路線如下： 工序1.毛坯鍛造132的孔，以外圓為基準(zhǔn)。 工序2.毛坯正火。 工序3.粗車外圓A端面和外圓287，201，180，160。工序4. 半精車端面A和外圓287。工序5. 粗車，半精車，精車132的孔至145，倒角。 工序6. 掉頭粗車，半精車端面B和外圓173。工序7.鉆孔158。工序8.滾齒（Z80）以孔和端面為基準(zhǔn)，選Y3150滾齒機(jī)

8、。工序9.插齒（Z65）以孔和端面為基準(zhǔn)，選Y54插齒機(jī)。工序10.倒角。工序11.齒部高頻淬火50HRC。工序12.去毛刺。工序13.終檢。（四） 機(jī)械加工余量.工序尺寸及毛坯尺寸的確定 雙聯(lián)齒輪零件材料為45鋼，硬度為207-241HBV，毛坯重18.30kg，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，可采用自由鍛毛坯.根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下:1外圓表面:( 287及201)小外圓端面長(zhǎng)38mm，加工表面公差為自由公差，都只要粗車，故鍛造時(shí)取統(tǒng)一外徑，加工余量按201外圓查表得:毛坯2114mm，2Z=104mm，大端外圓表面加工余量按287外圓查

9、得:毛坯2994mm，2Z=104mm2軸向長(zhǎng)度方向加工余量及公差左右端面及中間臺(tái)階面的加工余量查表可得:Z=4.5故毛坯總長(zhǎng)為52+2(4.51.5)=613mm，大端面臺(tái)階長(zhǎng)為18+2(4.51.5)=273mm3內(nèi)孔表面加工余量。工件內(nèi)孔較大，精度較高，按145查表可得:精鏜145，2Z=0.2mm得: 144.8，粗鏜144.8，2Z=135，得13254階梯圓角根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為R255鉆孔15的加工余量：因?yàn)?5的孔尺寸為自由公差，所以直接由15鉆頭鉆孔即可得6各工序所用機(jī)床及工藝裝備確定如下：CA6140普通機(jī)床，三爪卡盤，鉆床，專用夾具，滾齒機(jī)，插齒機(jī)，專用夾具專用夾具。（五） 確定切

10、削用量及基本工時(shí) 工序1：粗車外圓A端面和外圓287， 201， 180， 173， 160。本工序采用計(jì)算法確定切削用量。1. 加工條件工件材料：45鋼正火，=0.60Gpa，自由鍛。加工要求：粗車外圓A端面和外圓287， 201， 180， 173， 160。機(jī)床：CA6140臥式機(jī)床。刀具：刀片材料為YT15、刀桿尺寸為16mm25mm，k=90，r=15，=8，r=0.5mm.2計(jì)算切削用量(1) 粗車287的端面1) 確定端面最大加工余量:已知毛坯的高度是61，粗車余量總共為6mm，單邊為3，由于是粗車，可一次性加工到位，精度暫時(shí)不要求.2) 確定進(jìn)給量f:根據(jù)實(shí)用金屬切削加工工藝手

11、冊(cè)（第二版）（以下簡(jiǎn)稱切削手冊(cè)）表3.29，當(dāng)?shù)稐U尺寸為16mm25mm，a3mm以及工件直徑為287mm時(shí) f=0.7-10mm/r 按CA6140車床說(shuō)明書取f=0.81mm/r3) 計(jì)算切削速度：由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南以下簡(jiǎn)稱設(shè)計(jì)指南）查表5-120，當(dāng)YT15硬質(zhì)合金車刀加工=0.60Gpa，鋼料a3mm，f0.81mm/r時(shí)，切削速度v=109m/min，切削速度的計(jì)算公式為（壽命選T=60min）. 4)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： n=116r/min按機(jī)床說(shuō)明書，與116r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為100r/min及125r/min，現(xiàn)選取125r/min.所以實(shí)際切削速度v=11

12、7m/min.5)計(jì)算切削工時(shí)：按機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（以下簡(jiǎn)稱機(jī)加手冊(cè)）查表12-1車削基本時(shí)間的計(jì)算L=，l=3，l=3，l=0t= =0.884min(2) 粗車287的外圓表面1） 背吃刀量：?jiǎn)芜呌嗔縕=3mm，則a=3mm2） 進(jìn)給量：根據(jù)切削手冊(cè)表3.29和課程指導(dǎo)表3-9得f=0.81mm/r3） 計(jì)算切削速度查設(shè)計(jì)指南5-120 V=109m/min4） 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速V=116m/min，得v=117m/min5） 計(jì)算切削工時(shí)，按機(jī)械加工手冊(cè)12-1車削的基本公式計(jì)算 L=3，l=0，l=0 t=0.267min6) 檢驗(yàn)機(jī)床功率：主切削力按設(shè)計(jì)指南表2-10所示計(jì)算公式

13、 F=C C=2795 k =1.0 y=0.75，n=-0.15 n=0.75k= ( ) 0.75 =0.94 kkr =0.89 所以F=279531.00.810.75 117-0.150.940.89N =2871N切削時(shí)消耗功率為 Pc=KW=5.6KW由CA6140說(shuō)明書可知CA6140主電動(dòng)機(jī)功率為7.8kw，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速125r/min，主軸傳遞的最大功率為5.6kw，所以機(jī)床功率足夠，可以正常加工。 7）檢驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度，已知主切削力F=2871N，徑向切削力F課程指南表2-10所示計(jì)算公式 kkr= C 式中C= 1940，k=0.9，y=0.6，n=-0.3，n=1.

14、35， k= = ( ) 1.35=0.898 kkr=0所以F=194030.90.810.6117-0.3 0.8980.5N=494N而軸向切削力式中C=2880，k=1.0，y=0.5，n=-0.4，n=1.0 k= ( ) 1.0=0.923 kkr=1.17所以F= 280030.810.5117-0.4 0.9231.17N1250N取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)=0.1則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力為 F= F+ （F+ F）=1250+0.1（2871+494）=1586.5N 而機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)可承受的最大縱向力為530（見(jiàn)切削手冊(cè)表1.30）故機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可正常

15、工作（2）粗車201的外圓面 1）進(jìn)刀量計(jì)算得加工一次加到202，由211到202單邊加工余量Z=4.5，即a=4.5，202到201 Z =0.5，即a=0.52）進(jìn)給量由上步f=0.81mm/r3）確定進(jìn)給速度vc=125m/min4）確定加工工時(shí)L=61-27=34mm， l1=4t=L=46mmt=0.454min工序2：半精車端面A和和外圓287。（1）半精車端面287端面單邊加工余量為Z=1.5mm，a=1.5mm2）進(jìn)給量取f=0.86mm/r3）V=109m/min4）n=172.7r/min按機(jī)床說(shuō)明書取n=160r/min，所以實(shí)際切削V=101m/min5） 計(jì)算查機(jī)加手

16、冊(cè)表12.1L=78.5mm l1=2mm，l2=2mm，l3=0mmt= =0.6min（2）半精車287外圓1）單邊切削余量為Z=2mm，則a=2mm2）進(jìn)給量f=0.81mm/r3）V=109m/min4）實(shí)際切削V=101m/min5）計(jì)算工時(shí)查機(jī)加手冊(cè)表12.1L=18mm， l=0mm l=0mm l=0mmt=0.139min工序3：粗車，半精車，精車145的孔，1）背吃刀量 由132到140單邊加工余量Z=4mm即a=4mm 由140到144加工余量Z=4m即a=2mm由144到145加工余量Z=1mm，即a=0.5mm2）進(jìn)給量f=0.81mm/rV=109m/min4）n=

17、172.7m/min5）計(jì)算工時(shí)L=52t=3=0.79min工序4：掉頭粗車，半精車B端面、外圓，倒角刀具不變，且由于工序?qū)Χ嗣孢M(jìn)行了粗加工，且精度的未加工的毛坯高，所以這次夾緊后對(duì)工件車削可大些 1）背吃刀加工余量為4.5，由于對(duì)本齒輪精度不是有一定的精度要求，分三次進(jìn)刀，第兩次為a=4mm， a=0.5mm.2)進(jìn)給量，查實(shí)用工藝手冊(cè)表3-29 f=0.7-1.0按CA6140說(shuō)明書取f=0.81mm/r3)由工序一得到的轉(zhuǎn)速，尺寸相差不大，且可直接不跟換使用V=109m/min4)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 n=116r/min由說(shuō)明書取n=125m/min，實(shí)際切削速度為117m/min2）

18、計(jì)算切削工時(shí)、按機(jī)加手冊(cè)查表12-1 L=41，l1=0，l2=0，l3=0 t= =0.405min（1）車173的外圓面1）背吃刀量的確定，由201到173，單邊切削余量Z=14mm，分4次進(jìn)刀，即a= a= a=4mm，a=2mm 2) f=0.81mm/r 3) V=109m/min 4)n實(shí)際轉(zhuǎn)速參照工序1，n=125r/min5）計(jì)算切削工時(shí) L=10mm t=4=0.1min（2）選用車槽寬度為5和8的車槽刀，查設(shè)計(jì)指南表5.117，1）f=0.22mm/r2）n實(shí)際轉(zhuǎn)速取工序上步驟n=125r/min3)計(jì)算切削工時(shí)：L=6.5 t=0.236min(3) 1)f=0.22mm

19、/r2)實(shí)際切削速度V=125r/min3）L=10.5 4) t=2=0.763min（3）倒145孔545的倒角工序5：鉆孔鉆孔158。分析零件的結(jié)構(gòu)和精度要求，用搖臂鉆床鉆15的孔且選擇高速鋼莫氏錐柄1587168莫氏錐號(hào)為2的麻花鉆鉆頭。使用專用夾具裝夾。1） 進(jìn)給量的選擇由設(shè)計(jì)指南表5.127，5.63選取f=0.35mm/r2） 主軸轉(zhuǎn)速，由表5.62 n=420r/min3） 計(jì)算切削工時(shí): L=51 l=5， l=3， l3=0mmt= 8=0.4min工序6，滾齒 （1）切削用量：本工序?yàn)闈L齒選用標(biāo)準(zhǔn)的高速鋼單頭滾刀型模數(shù)m=3.5mm直徑71mm，可以采用一次走刀切至全深，

20、工作時(shí)每轉(zhuǎn)滾刀軸想進(jìn)給量f=0.81.0mm/r按表2.19的計(jì)算公式確定齒輪滾刀的切削速度V=試中C=364 y=0.85 T=240min ，f=0.83mm/r m=0.5m=3.5 x =-0.5 k=0.80.8=0.64V=根據(jù)Y3150型滾齒機(jī)主軸轉(zhuǎn)速表5.80選n=165r/min 實(shí)際切削速度為V=36.78m/min加工時(shí)的切削功率按下式計(jì)算表2.20P=式中Cp=124 y=0.9 x=1.7 up=-1.0 q=0 f=0.83mm/r m=3.5mm d=71 Z=80 V=36.78m/min k=1.2P=0.548kwY3150型滾齒機(jī)的主電動(dòng)機(jī)功率P=3kw表

21、5.79因PP故所選擇的切削用量可在滾齒機(jī)床上使用。（2）基本時(shí)間 根據(jù)表2.26，用滾刀滾圓柱齒輪的基本時(shí)間為T=式中B=18mm =0 Z=80 q=1 n=2.75r/s fa=0.83mm/rl=+(23)= +(23)=24.3mmT=975s工序7插齒 切削用量： 本工序?yàn)椴妪X，；利于插齒機(jī)，選用碗型插齒刀。由于工件地 模塑不大，精度達(dá)到R=1.6um，可用一次進(jìn)給的凸輪在一次進(jìn)給中獲得所需的尺寸和精度。此時(shí)，進(jìn)給量應(yīng)取較小值，即f=0.17mm往復(fù)f=0.024mm往復(fù)切削速度V=20m/min1) 插齒刀的行程長(zhǎng)度L L=b+式中b被加工齒輪寬度插齒刀切入，切出長(zhǎng)度之和超越行程

22、（mm）一一般在插齒加工中，插齒刀切入長(zhǎng)度l取5mm以上插齒刀切出長(zhǎng)度l取34mm2) 插齒刀的行程次數(shù)nn=5563）進(jìn)給切削時(shí)間 d=20t=0.0018min由于是做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，沒(méi)一個(gè)行程有一個(gè)停留時(shí)間，設(shè)為t=0.0036mint= （t+ t）n=（0.0018+0.0036）556=3.0024min四、 夾具設(shè)計(jì)1) 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。2) 經(jīng)過(guò)與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)加工齒輪工序的夾具。本夾具將用于車床C6140，刀具為高速鋼單頭滾刀型模數(shù)m=3.5mm直徑71mm，對(duì)工件滾齒加工。3) 問(wèn)題的提出4) 在給定的零件中，對(duì)本步加工的定位并未提出具體的要求，是自由公差，定位要求較低。因此，本步的重點(diǎn)應(yīng)在夾緊的方便與快速性上。5) 夾具設(shè)計(jì)6) 定位基準(zhǔn)的選擇7) 出于定位簡(jiǎn)單和快速的考慮，