設計齒輪數控加工工藝課程設計說明書

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上太原科技大學華科學院課程設計說明書 題 目 設計齒輪零件的數控加工工藝規(guī)程 及數控工序的加工程序并上機實踐 設 計 人 荊雪仙 學 號 9 指導教師 賈育秦 系 別 機械電子工程系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化（機電方向） 班 級 機自H2015年1月20日太原科技大學華科學院數控技術課程設計任務書題目：設計_ 齒輪_零件的數控加工工藝規(guī)程及數控工序的加工程序并上機實踐內容：1. 零件圖：大齒輪 2. 零件的毛胚圖 3. 機械加工工藝過程卡 4. 機械加工工序卡 5. 工裝設計任務書 6.課程設計說明書 原始資料：該零件圖樣一張; 班 級 機自H學 生 荊雪仙指導

2、教 師 賈育秦 2015年1月20日目錄序言1、 零件的分析（一）零件的作用（二）零件的工藝分析2、 工藝規(guī)程設計（1） 確定毛坯的制造形式（2） 基面的選擇（3） 表面加工方法選擇（4） 制定工藝路線（5） 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定（6） 確定切削用量及基本工時三、編程總結參考文獻序言機械制造工藝學課程設計，是我們在學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這也是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程作的一次綜合性復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，它在我們們四年的學習中有著很重要的地位。對我來說，希望能通過運用機械制造工藝學課程中的基本理論以及在生產實踐中學到的

3、實踐只是，正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線的安排，工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質量。學會使用手冊以及圖表資料，掌握與本設計有關的各種資料的名稱、出處，能夠有大致的了解。由于個人能力有限，設計尚有許多不足之處，懇請老師給予指導！本設計書包括： 零件圖：大齒輪 一張 零件的毛坯圖 一張 機械加工仿真圖 一張 機械加工工藝過程卡 一張 機械加工工序卡 九張 工裝設計任務書 一張 課程設計說明書 一份1、 零件的分析 (一）零件的作用 首先要認識到大齒輪是輪緣上有齒能連續(xù)嚙合傳遞運動和動力的機械元件。題目所給定的零件是圓柱齒輪減速器的大齒輪，通過鍵與軸固定在一起，主要作用是用來

4、傳遞動力和改變轉速以及旋轉方向。（二）零件的工藝分析1、齒輪基準端面對基準孔軸線的端面圓跳動公差為0.016mm。2、鍵槽兩端面對基準孔軸線的對稱度公差為0.020mm。3、該齒輪的加工平面有內孔 58H7，大外圓245.394（IT11)以及其端面，小外圓90以及其端面，環(huán)槽孔35，還有臺階面，鍵槽16Js9。其中主要加工表面為內孔58H7，大外圓245.394以及其端面。4、58H7內孔的表面粗糙度為Ra=1.6m，齒面的表面粗糙度為Ra=1.6m，245.394外圓面和齒輪兩端面的表面粗糙度為Ra=3.2m，鍵槽兩側面表面粗糙度是Ra=3.2m，鍵槽底面表面粗糙度為Ra=6.3m，其余表

5、面的粗糙度均為Ra=12.5m.5、齒坯熱處理，在齒坯粗加工前后安排預先熱處理，其主要目的是改善材料的加工性能，減少應力，為以后淬火時減少變形做好準備。齒坯熱處理有正火和調制，經正火的齒輪，淬火變形雖然較調制齒輪大些，但加工性能較好，滾齒工序中刀具磨損較慢，加工表面粗糙度較細。齒坯正火安排在粗加工之前。6、輪齒熱處理，經滲碳淬火后芯部有較高的韌性，及耐磨又能承受沖擊載荷，滲碳工藝比較復雜，熱處理后齒輪變形較大，對高精度齒輪需進行磨齒，齒圈工藝安排為滾齒-淬火-磨齒，在磨余量達到標準值。由以上分析可知，對于這些加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一表面，并且保證它們之間

6、的位置精度要求。零件圖如下：二、工藝規(guī)程設計（一）確定毛坯的制造形式1.毛坯類型選擇零件材料為45鋼，考慮到減速器的齒輪在運行過程中經常承受交變載荷及沖擊性載荷，零件結構簡單，力學性能要求一般，故選擇毛坯使用鍛件，以便使金屬纖維盡量不被破壞，保證零件工作可靠。2、選擇毛坯制造方法毛坯類型為鍛件，又因批量生產，故選擇毛坯制造方法為模鍛。 3、確定毛坯余量 1）初步確定余量 零件質量：W=V=11.15kg； 復雜系數：根據零件形狀及尺寸估計復雜系數為：S1或S2 查表確定余量Z0=2.5mm。 2）確定余量 鍛件質量：W件=14.88kg； 包容體質量：W包=25.3kg； 復雜系數S：S=，在

7、一般范圍內，確定復雜系數為S2； 材質系數M：因為該材料為45鋼，屬于M1級； 零件加工表面粗糙度：Ra1.6m； 確定毛坯余量及公差： 確定余量：查鍛件內外表面加工余量表，查得徑向余量范圍：2.0-2.5mm，根據實際加工方法、批量生產，以及工件的形狀等因素，將毛坯余量適當擴大，最終取徑向余量為4mm，長度余量范圍：2.0-2.5mm，取單邊Z0=2.5mm，與初選余量相同；內孔余量取2mm。 確定公差：由鍛件長度、寬度、高度公差，查得長度偏差分別為，按照雙向對稱標注公差原則轉換為：±1.25；查表鍛件的寬度公差，外圓直徑尺寸偏差為，內孔直徑尺寸偏差為，按照雙向對稱標注公差原則轉換

8、為：±1.8，±1.1.（二）基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。 1、粗基準的選擇對像圓柱齒輪減速器的大齒輪這樣的零件來說，選擇好粗基準是至關重要的。選擇粗基準時必須考慮定位準確，夾緊可靠以及夾具結構簡單，操作方便。為了保證定位準確，夾緊可靠，首先應選用的粗基準盡可能平整，光潔和有足夠大的尺寸，不能選擇分型面作為粗基準，對此齒輪來說，為了保證大外圓245.394的端面對孔58H7軸線有公差0.016mm的端面

9、圓跳動要求加工時，在一次裝夾中完成內孔，大外圓以及其端面加工，再以大端面為基準車出小端面。2、精基準的選擇 主要考慮基準重合問題，定位基準精度對齒輪加工精度影響很大，為了保證齒輪加工余量，齒輪加工應根據“基準重合”原則選擇齒輪的裝配基準和測量基準為定位基準，而且整個加工過程中保證基準的統(tǒng)一，應以軸線為精基準。（三)表面加工方法選擇1、內孔58H7，Ra1.6m粗鏜（IT11/Ra12.5m)-半精鏜（IT9/Ra3.2m）-精鏜(IT7/Ra1.6）。 2、外圓245.394(IT11，Ra3.2m）粗車（IT11/Ra12.5m）-半精車（IT8/Ra3.2m）。 3、端面60（IT11，R

10、a3.2m）。粗車（IT11/Ra12.5m）-半精車（IT8/Ra3.2m）。 4、輪輻90、210（IT11，Ra12.5m）：粗鏜（IT11/Ra12.5m)。 5、孔6-35（IT11，Ra12.5m）：擴孔（IT11/Ra12.5m)。 6、鍵槽16±0.021（IT9，Ra3.2m）62.3（IT11，Ra6.3）：銑鍵槽。 7、齒形面（IT7，Ra1.6m）：滾齒（IT9/Ra6.3m）-粗磨齒（IT7/Ra1.6m）。（四）制定工藝路線制定工藝路線的處發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為大批量生產的條件下，可以

11、考慮采用萬能型機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。 工序順序：鍛造-正火-齒坯粗加工-齒坯半精加工-齒形粗加工-齒圈調制-齒輪內孔精加工-齒圈精加工。工藝路線方案：1下料選取249.39mm×63mm的毛坯2熱正火3車粗車右端面249.39、鉆中心孔4車粗車毛坯外圓至635車精外圓至60、精車右端面245.396鉆鉆孔577車精車內孔至588鏜鏜輪輻6×33，然后精加工至359插插鍵槽10定總長定總長11車倒出輪廓所有倒角12滾在245.39外圓上滾齒，保證加工尺寸13熱齒面高頻淬火14鉗打去毛刺15檢驗檢

12、驗零件是否達到要求16入庫入庫 （五）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“大齒輪”零件材料是45鋼，硬度HB170210，生產類型為批量生產，故采用模鍛毛坯。加工余量大小，要按加工要求求定。余量過大不僅浪費金屬，而且增加金屬切削時，增大機床和刀具的負荷。但余量過小則不能修訂前一工序誤差造成局部切不到的情況，影響加工質量，甚至在成廢品。根據上訴原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1、 大外圓表面(245.394mm)考慮其加工長度是65mm，為簡化模鍛毛坯的外型，現(xiàn)直接取其外圓表面直徑為249.39mm，245.394表面為自由尺寸公差，加工經濟精度

13、為IT11，只要求粗車-半精車，此時直徑余量2Z=4mm已能滿足加工要求。 2、外圓表面沿軸線長度方向的加工余量長度方向的余量查表，得單邊余量Z=3mm。3、內孔58H7該內孔的精度為IT7，參照工藝手冊得工序尺寸及余量：粗鏜57 2Z=1mm半精鏜57.8 2Z=0.8mm精鏜58 2Z=0.2mm 4、環(huán)槽孔（6-35）擴孔：35 2Z=2mm 5、58H7孔的外端面根據加工精度及粗糙度，要求達到Ra=3.2m，要經過粗車和半精車達到要求。查表得，內孔余量取2mm，內孔直徑尺寸偏差為+1.7/-0.5，按照雙向對稱標注公差原則轉換為±1.1，即外端面為92±1.1。（6

14、） 確定切削用量及基本工時工序3-9粗車端面，車外圓，鏜內孔，本工序采用計算法。 1、加工條件工件材料:45鋼正火，模鍛。加工要求：車249.394mm端面、外圓，鏜內孔56mm機床：CK6140臥式車床刀具：端面車刀，刀片材料YT15，刀桿尺寸40×40mm2，Kr=90°，0=15°，0=12°，r0=0.5mm。 2、計算切削用量 （1）粗車端面1）由于工件是鍛造毛坯，軸線長度方向的加工余量為2.5mm，而端面的粗糙度為Ra3.2m，分兩次走刀，吃刀深度ap1.5mm。2）進給量f=0.4mm/r3) 計算切削速度 耐用度t=60min。 V=10

15、5.8（m/min）4） 機床主軸轉速 n=135.1(r/min)按機床選取轉速nw=125r/min所以實際切削速度v=97.89m/min （2)粗車外圓 1）切削深度：單邊余量Z=2mm。Ap=1.5mm 2）進給量：考慮刀桿尺寸，工件直徑及規(guī)定的切削深度，選f=0.8mm/r。 3）計算切削速度 V=89.46m/min 4）確定機床主軸轉速 n=114.25r/min 按機床選取nw=125r/min 所以實際切削速度 Vw=97.9m/min 5)校驗機床功率 由表1.24查得單位切削功率 P0=3.4kw 切削功率的修正系數，=1，故實際切削 時的功率為P0=3.4×

16、0.89kw=3.026kw。根據車床ck6140說明書，當n0=125r/min時，車床主軸允許功率PE=7.5kw， 且P0<PE。故所選擇的切削用量可在此機床上進行。最后決定的車削用量為:Ap=1.5mm f=0.8mm/r n=125r/min v0=97.9m/min 6)切削工時 式中L=，l=60mm，根據表1.26，車削時的入切量及超切量 ，則L=60+1=61mm。故min （3)鏜內孔 因為內孔58H7的粗糙度為Ra1.6，需要進行粗/精加工。 1）粗鏜 選用刀具為YT5硬質合金、直徑為20mm的圓形鏜刀。 1.粗鏜孔至57mm，切削深度=1mm。 2.當粗鏜鋼料，鏜

17、刀直徑為20mm，ap<2mm，鏜刀伸出長度為100mm時，進給量：查表得到f=0.2mm/r 3.確定切削速度 按表1.27的計算公式確定 V= 式中，Cv=291，m=0.2，Xv=0.15，yv=0.2，T=60min，kv=0.9×0.8×0.65=0.468 則 V=82.85m/min 車床轉速n： n=462.9（r/min） 按機床上的轉速選擇 n=450r/min 實際切削速度v=1.34m/s 切削工時： （min）=46.67（s） 2)半精鏜 1.經過粗鏜后，尺寸達到，半精車尺寸達到57.8，即切削深度 ap=0.8mm。 2.進給量：f=0.

18、1mm/r 3.切削用量v=189.25m/min 則車床轉速； n=1039.4（r/min） 選擇機床的轉速 n=1120r/min=18.7r/s 實際切削速度v=3.39m/s 切削工時： （min）=45s 工序7 精鏜 1.半精鏜后，工序尺寸及偏差為，精車過后，內孔達到 ，切削深度ap=0.2mm 2.進給量f=0.04mm/r 3.切削速度v=391.8m/min=6.53m/s 則車床轉速： n= =35.86（r/s） 按機床的轉速 n=1400r/min 實際切削速度v=4.25m/s 切削工時： 5.8（min） 工序5/6 半精車端面，外圓，鏜輪輻 倒角 （1）. 半精

19、車端面 1.確定切削深度ap=1mm。 2.確定進給量f 根據表1.6及車床進給量，選擇f=0.3mm/r 3.選擇車刀磨鈍標準及耐用度 根據表1.9，車刀后刀面最大磨損量為0.5，耐用度T=60min 4. 確定切削速度v 根據表1.10，當用YT15硬質合金車刀加工鋼料，ap=1mm，f=0.3mm/r， 切削速度v=156m/min。 切削速度的修正系數為，其余修正系數 均為1，故 V=156×1.18×0.81×0.8m/min=119.3（m/min） n=154 .2r/min按機床的轉速，選擇 n=160 r/min=2.67 r/s則實際切削速度v

20、=2.06 m/s。 （2）半精車外圓 1.確定切削深度ap=0.5mm. 2.確定進給量f 根據表1.6及車床進給量，選擇f=0.3mm/r。 3.選擇車刀磨鈍標準及耐用度 根據表1.9，車刀后刀面最大磨損量為0.5，耐用度T=60min 4. 確定切削速度v 根據表1.10，當用YT15硬質合金車刀加工鋼料，ap=0.5mm，f=0.3mm/r， 切削速度v=156m/min。 切削速度的修正系數為，其余修正系數 均為1，故 V=156×1.18×0.81×0.8m/min=119.3（m/min） n=154.2 r/min 按機床的轉速，選擇 n=160

21、r/min=2.67 r/s 則實際切削速度v=2.06 m/s。 5.校驗機床功率 根據表1.24，當ap=0.52mm，f0.3mm/r， v162m/min時，pc=2.4kw。 根據車床ck6140說明書，當n0=160r/min時，車床主軸允許功率 PE=7.5kw，且P0<PE。故所選擇的切削用量可在此機床上進行。 最后選擇的切削用量為 ap=0.5，f=0.3mm/r，n=160r/min，v=2.06 m/s 6.計算基本工時 根據表1.26，=2mm，故L=60+1=61mm =1.27min（3） 鏜輪輻因為輪輻粗糙度為Ra12.5，則只需要粗鏜就可以。1） 鏜輪輻

22、1.粗鏜至90mm，切削深度=1mm。 2.當粗鏜鋼料，鏜刀直徑為20mm，ap<2mm，鏜刀伸出長度為50mm時，進給量：查表得到f=0.08mm/r 3.確定切削速度 按表1.27的計算公式確定 V= 式中，Cv=291，m=0.2，Xv=0.15，yv=0.2，T=60min，kv=0.9×0.8×0.65=0.468 則 V=99.5m/min 車床轉速n： n=352.14（r/min） 按機床上的轉速選擇 n=320r/min 實際切削速度v=1.51m/s 4.切削工時： （min）=64.45（s） 2）鏜輪輻 1.粗鏜至210mm，切削深度=1mm。

23、 2.當粗鏜鋼料，鏜刀直徑為20mm，ap<2mm，鏜刀伸出長度為50mm時，進給量：查表得到f=0.08mm/r 3.確定切削速度 按表1.27的計算公式確定 V= 式中，Cv=291，m=0.2，Xv=0.15，yv=0.2，T=60min，kv=0.9×0.8×0.65=0.468 則 V=99.5m/min 車床轉速n： n=150.89（r/min） 按機床上的轉速選擇 n=160r/min 實際切削速度v=1.76m/s 4.切削工時： （min）=129（s） （4）倒角 選用45°硬質合金車刀 1）倒角2.5×45° 進給

24、量f=0.1mm/r 切削速度v=0.4m/s 車床轉速n=2.2 (r/s) 按機床選取n=150r/min 切削工時 =1.25mm 1=3mm =34(s) 2)倒角2×45° 進給量f=0.1mm/r 切削速度v=0.4m/s 車床轉速n=1.42 (r/s) 按機床選取n=80r/min 切削工時 =1mm 1=3mm =62(s) 另一倒角和上述相同，只需將直徑d=210即可。 工序8 擴孔6-35 選用機床：Z550立式鉆床， 刀具：直徑35的硬質合金擴孔鉆 1.毛坯經鍛造后，形成33的孔，需要一次擴孔，切削深度ap=1mm。 2.進給量由表2.10 f=0.

25、9-1.1，再參考鉆床進給量表，取f=0.9mm/r。 3.切削速度v=kv 式中Cv=16.5 Zv=0.6 Xv=0.2 =0.3 m=0.25 T=50min kv=0.84 則 v=kv=×0.84=45.41m/min 5.機床轉速n=7（r/s） 按機床選取n=351r/min 所以實際切削速度v=38.57m/min 6.切削工時 L=l+y+ 鉆孔入切量和超切量y+ =13 L=15+13=28 = =0.09min 工序9 滾齒 齒端倒角1)滾齒 1.切削用量 選用標準的高速鋼單頭滾刀，模數m=3mm，直徑63，可以采用一次走 到 切至全深。工件切齒表面粗糙度為Ra

26、1.6m，根據切削用量簡明手冊， 工件每轉滾刀軸向進給量f=0.8-1.0mm/r。按Y3150型滾齒機的進給量， 選f=0.83mm/r。2. 切削速度 式中， Cv=364，T=240min, f=0.83mm/r m=3mm mv=0.5 xv=0.5 yv=0.35 Kv=0.8×0.8=0.64 =24.08m/min 3.主軸轉速 n=121.7 r/min 根據Y3150型滾齒機主軸轉速，選n=135r/min=2.25r/s 則 實際切削速度v=0.45m/s 4.切削功率 加工時的切削功率按下式計算 式中 =124 ypc=0.9 xpc=1.7 upc=-1.0

27、qpc=0 f=0.83 m=3mm d=63mm Z=79 v=26.7m/min kpc=1.2 Pc=0.35kw Y3150型滾齒機的主電動機功率p=3kw因Pc<Pe，故所選擇的切削用量可在 該機床上使用。 5.加工基本時間 式中 B=60mm =8°6'34" z=79 q=1 n=1.72 r/s f=0.83 mm/r L1=21mm T=4704s2）齒端倒角1×45°選用Y9350倒角機 45°銑刀 進給量f=0.1mm/r 切削速度v=0.7m/s 車床轉速n=54.08 (r/min) 按機床選取n=55r

28、/min 切削工時 =0.5mm 1=3mm =78(s) 工序12 磨齒 選用M131W外圓磨床 將齒輪磨到標準值工序10 拉鍵槽選用L6120臥式內拉床 和寬度B=16mm的鍵槽拉刀將鍵槽拉出，再用銑刀 將鍵槽銑到標準值。 所選刀具為直柄鍵槽銑刀，銑刀直徑d=16mm，寬度L=28mm，齒數z=20.由于加工鋼料的在600-1000mpa之間，故選前角°，后角0=12°（周齒）0=6°（端齒）。 一直銑削寬度為60mm，銑削深度為ap=4.3mm。機床選用X62型臥式銑床。銑床功率為7.5kw，工藝系統(tǒng)剛性為中等，查得每齒進給量f=0.06-0.1mm/z，現(xiàn)取f=0.07mm/z。 查表得，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.6mm，耐用度T=60min。 決定切削速度v，根據表3.27中公式計算 V= 式中 Cv=48，qv=0.25 Xv=0.1 yv=0.2 uv=0.3 Pv=0.1 m=0.2 Kv=1.0 V=13.5 m/min n=268.7r/min 按機床選取n=2