齿轮工艺课程设计说明书.doc
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1、目录序言1一、零件的工艺分析及生产类型的确定21零件的作用22零件的工艺分析23零件的生产类型3二、选择毛坯,确定毛坯尺寸,设计毛坯图31选择毛坯32确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差33确定机械加工余量44确定毛坯尺寸45确定毛坯尺寸公差56设计毛坯图5三、选择加工方法,制定工艺路线61定位基准的选择62零件表面加工方法的选择73制定工艺路线7四、工序设计81选择加工设备与装备82确定工序尺寸10五、确定切削用量及基本时间141工序一切削用量及基本时间的确定142工序二切削用量及切削时间的确定173工序三切削用量及基本时间的确定184工序四的切削用量及基本时间的确定195工序五切削用量及基本时
2、间的确定206工序六切削用量及基本时间的确定207工序七切削用量及基本时间的确定228工序八切削用量及基本时间的确定22六、夹具设计23总结26参考文献27前 言大学四年的学习即将结束,在我们即将踏入社会之前,通过课程设计来检查和考验我们在这几年中的所学,同时对于我们自身来说,这次课程设计很贴切地把一些实践性的东西引入我们的设计中和平时所学的理论知识相关联。为我们无论是在将来的工作或者是继续学习的过程中打下一个坚实的基础。我的课程设计课题目是套齿轮工艺编制与工装设计。在设计过程当中,我通过查阅有关资料和运用所学的专业或有关知识,比如零件图设计、机械制造工艺学、以及所学软件AUTOCAD的运用,
3、设计了零件的工艺、编制了零件的加工程序等。我利用此次课程设计的机会对以往所有所学知识加以梳理检验,同时又可以在设计当中查找自己所学的不足从而加以弥补,使我对专业知识得到进一步的了解和系统掌握。由于本人水平有限,设计编写时间也比较仓促,在我们设计的过程中会遇到一些技术和专业知识其它方面的问题,再加上我们对知识掌握的程度,所以设计中我们的设计会有一些不尽如人意的地方, 为了共同提高今后设计设计的质量,希望在考核和答辩的过程中得到各位指导老师的谅解与批评指正,不胜感激之至. 编者 一、零件的工艺分析及生产类型的确定1. 零件的作用课程设计所给的是CA6140车床主轴箱中运动输入轴轴上的一个离合齿轮(
4、图1),它位于轴的右端,用于接通或断开主轴的反转传动路线,与其他零件一起组成摩擦片正反转离合器。它借助两个滚动轴承空套在轴上,只有当装在轴上的内摩擦片和装在该齿轮上的外摩擦片压紧时,轴才能带动该齿轮转动。该零件的68K7mm孔与两个滚动轴承的外圈相配合,71mm沟槽为弹簧挡圈卡槽,94mm孔容纳内、外摩擦片,416mm槽口与外摩擦片的翅片相配合使其和该齿轮一起转动,61.5mm沟槽和45mm孔用于通入冷却润滑油。图11离合齿轮零件图2. 零件的工艺分析通过对该零件图的重新绘制,知原图样的视图正确、完整、尺寸、公差及技术要求齐全。但基准孔68K7mm要求0.8 有些偏高。一般8级精度的齿轮,其基
5、准孔要求1.6 即可。该零件属盘套类回转体零件,它的所有表面均需切削加工,各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。416mm槽口相对68K7mm孔的轴线互成90垂直分布,其径向设计基准是68K7mm孔的轴线,轴向设计基准是90mm外圆柱的右端平面。45mm孔在61.5mm沟槽内,孔中心线距沟槽一侧面的距离为3mm,由于加工时不能选用沟槽的侧面为定位基准,故要精确地保证上述要求则比较困难,但这些小孔为油孔,位置要求不高,只要钻到沟槽之内接通油路即可,加工不成问题。应该说,这个零件的工艺性较好。3. 零件的生产类型依设计题目可知:Q=2000台/年,n=1件/台;结合生产实际,备品率和废品率分别取
6、10和1。代入公式,得该零件的生产纲领N=20001(110)(11)2222件/年零件是机床上的齿轮,质量为1.36kg,可知其属轻型零件,生产类型为中批生产。二、 选择毛坯,确定毛坯尺寸,设计毛坯图1. 选择毛坯该零件材料为45钢。考虑到车床在车削螺纹工作中要经常正、反转,该零件在工作过程中则经常承受交变载荷及冲击性载荷。因此应该选用锻件,以使金属纤维尽量不被切断,保证零件工作可靠。由于零件年产量为2222件,属于批量生产,而且零件的轮廓尺寸不大,故可采用模锻成型。这从提高生产率、保证加工精度上考虑,也是应该的。2. 确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差钢质模锻件的公差及机械加工余量按GB/T
7、123622003确定。要确定毛坯尺寸公差及机械加工余量,应先确定如下各项因素。1) 锻件公差等级 由该零件的功用和技术要求,确定其锻件公差等级为普通级。2) 锻件质量 根据零件成品质量1.36kg,估算为2.2kg3) 锻件形状复杂系数S S=/该锻件为圆形,假设其最大直径为121mm,长68mm,则由公式121687.856.138kgS=2.2/6.138=0.358由于0.358介于0.32和0.63之间,故该零件的形状复杂系数S属级。4)锻件材质系数M 由于该零件材料为45钢,是碳的质量分数小于0.65的碳素钢,故该锻件的材质系数属级。5)零件表面粗糙度 由零件图可知,除68K7mm
8、孔为0.8以外,其余各加工表面为1.6。3.确定机械加工余量根据锻件质量、零件表面粗糙度、形状复杂系数查表,由此查得单边余量在厚度方向为1.72.2mm,水平方向亦为1.72.2mm,即锻件各外径的单面余量为1.72.2mm,各轴向尺寸的单面余量亦为1.72.2mm。锻件中心两孔的单面余量查表得2.5mm。4.确定毛坯尺寸上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度1.6。0.51,故均按表中第一行数值。为简化起见,本锻件的内、外圆角半径分别取相同数值,以台阶高度H1625进行确定。结果为:外圆角半径 r=6内圆角半径 R3以上所取的圆角半径数值能保证各表面的加工余量。2)确定模锻斜度 本锻件由
9、于上、下模膛深度不相等,模锻斜度应以模膛较深的一侧计算。外模锻斜度,内模锻斜度加大,取。3)确定分模位置 由于毛坯是HD的圆盘类锻件,应采取轴向分模,这样可冲内孔,使材料利用率得到提高。为了便于起模及便于发现上、下模在模锻过程中借移,选择最大直径即齿轮处的对称平面为分模面,分模线为直线,属平直分模线。4)确定毛坯的热处理方式 钢质齿轮毛坯经锻造后应安排正火,以消除残余的锻造应力,并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化、均匀的组织,从而改善加工性.图12所示为本零件的毛坯图.图12 离合齿轮毛坯图三、选择加工方法,制定工艺路线1.定位基准的选择本零件是带孔的盘装齿轮,孔是其设计基准(亦是装配
10、基准和测量基准),为避免由于基准不重合而产生的误差,应选孔为定位基准,即遵循“基准重合”的原则.具体而言.即选68K7mm孔及一端面作为精基准.由于本齿轮全部表面都需加工,而孔作为精基准应先进行加工,因此应选外圆及一端面为粗基准.外圆117mm上有分模面,表面不平整有飞边等缺陷,定位不可靠,故不能选为粗基准.2.零件表面加工方法的选择本零件的加工面有外圆、内孔、端面、齿面、槽及小孔等,材料为45钢.以公差等级和表面粗糙度要求,参考本指南有关资料,其加工方法选择如下.1) 90mm外圆面 为未注公差尺寸,根据GB 1800-79规定其公差等级按IT14,表面粗糙度为Ra3.2m,需进行粗车和半精
11、车.2) 齿圈外圆面 公差等级为IT11,表面粗糙度为Ra3.2m,需粗车、半精车.3) mm外圆面 公差等级为IT12,表面粗糙度为Ra6.3m,粗车即可.4) 68K7mm内孔 公差等级为IT7,表面粗糙度为Ra0.8m,毛坯孔已锻出,为未淬火钢,加工方法可采取粗镗、半精镗之后用精镗、拉孔或磨孔等都能满足加工要求.由于拉孔适用于大批大量生产,磨孔适用于单件小批生产,故本零件易采用粗镗、半精镗、精镗.5) 94mm内孔 为未标注公差尺寸,公差等级按IT14,表面粗糙度为Ra6.3m,毛坯孔已锻出,只需粗镗即可.6) 端面 本零件的端面为回转体端面,尺寸精度都要求不高,表面粗糙度为Ra3.2m
12、及Ra6.3m两种要求.要求Ra3.2m的端面可粗车和半精车,要求Ra6.3m的端面,经粗车即可.7) 齿面 齿轮磨数为2.25,齿数为50,精度8FL,表面粗糙度为Ra1.6m,采用A级单头滚刀滚齿即能达到要求.8) 槽 槽宽和槽深的公差等级分别为IT13和IT14,表面粗糙度为Ra3.2m和Ra6.3m需采用三面刃铣刀,粗铣、半精铣.9) 5mm小孔 采用复合钻头一次钻出即成.3.制定工艺路线齿轮的加工工艺路线一般是先进行齿坯的加工,再进行齿面的加工.齿坯加工包括各圆柱表面及端面的加工.按照先加工基准面及先粗后精的原则,该零件加工可按下述工艺路线进行.工序:以106.5mm处外圆及端面及端
13、面定位,粗车另一端面,粗车外圆90mm及台阶面,粗车外圆117mm,粗镗孔68mm.工序:以粗车后的90mm外圆及端面定位,粗车另一端面,粗车外圆mm及台阶面,车6mm*1.5mm沟槽,粗镗94mm孔,倒角.工序:以粗车后的mm外圆及端面定位,半精车另一端面,半精车外圆90mm及台阶面,半精车外圆117mm,半精镗68mm孔,倒角.加工齿面是以孔68K7mm为定位基准,为了更好的保证他们之间的位置精度,齿面加工之前,先精镗孔.工序:以90mm外圆及端面定位,精镗孔,镗孔内的沟槽,倒角.工序:以68K7mm孔及端面定位,滚齿.4个沟槽与4个小孔为次要表面,其加工应安排在最后.考虑定位方便,应该先
14、铣槽后钻孔.工序:以68K7mm孔及端面定位,粗铣4个槽.工序:以68K7mm孔、端面及粗铣后的一个槽定位,半精铣4个槽.工序:以68K7mm孔、端面及一个槽定位,钻4个小孔.工序:钳工去毛刺.工序:终检.四、工序设计1.选择加工设备与装备(1)选择机床 根据不同的工序选择机床工序I、是粗车和半精车.各工序的工步数不多,本零件外廓尺寸不大,精度要求不是很高,选用最常用的C620-1型卧式车床即可.工序4为精镗孔.由于加工的零件外廓尺寸不大,又是回转体,故易在车床上镗孔.由于要求的精度较高,表面粗糙度数值较小,需选用较精密的C616A型卧式车床.工序5滚齿.从加工要求及尺寸大小考虑,选Y3150
15、型滚齿机较合适.工序6、7是用三面刃铣刀粗铣及半精铣槽,应选卧式铣床.考虑本零件属成批生产,所选机床使用范围较广为易,故选常用的X62型铣床能满足加工要求.工序8钻4个5mm的小孔,可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工,故选用Z525型立式钻床.(2) 选择夹具 本零件除粗铣及半精铣槽、钻小孔等工序需要专用夹具外,其他各工序使用通用夹具即可.前四道车床工序用三爪自定心爪盘,滚齿工序用心轴.(3) 选择刀具 根据不同的工序选择刀具.在车床上加工的工序,一般都选用硬质合金车刀和镗刀.加工钢质零件采用YT类硬质合金,粗加工用YT5,半精加工用YT15,精加工用YT30.为提高生产率及经济性,应选用可
16、转位车刀.切槽刀易选用高速钢.滚齿根据表,采用A级单头滚刀能达到8级精度.滚刀的选择按表,选模数为2.25mm的型A级精度滚刀.铣刀按表选镶齿三面刃铣刀.零件要求铣切深度为15mm,按表,铣刀的直径应为100160mm.因此所选铣刀:半精铣工序铣刀直径d=125mm,宽L=16mm,孔径D=32MM,齿数z=20;精铣由于留有双面余量3mm,槽宽加工到13mm,该标准铣刀无此宽度需特殊制定,铣刀规格为d=125mm,L=13mm,D=32mm,z=20.钻5mm小孔,由于带有90的倒角,可采用符合钻一次钻出.(4)选择量具 本零件属成批生产,一般情况下尽量采用通用量具.根据零件表面的精度要求、
17、尺寸和形状特点,参考本书有关资料,选择如下.选择各外圆加工面的量具.本零件各外圆加工面的量具见表1-3 表1-3 外圆加工面所用量具 /mm工序加工面尺寸尺寸公差量具118.50.54 读数值0.02,测量范围0150游标卡尺91.50.87106.50.4900.87读数值0.05,测量范围0150游标卡尺1170.22读数值0.01,测量范围100125外径千分尺加工91.5mm外圆面可用分度值0.05mm的游标卡尺进行测量,但由于与加工118.5mm外圆面是在同一工序中进行,故用表中所列的一种量具即可.选择加工孔用量具.mm孔经粗镗、半精镗、精镗三次加工.粗镗至65mm,半精镗67mm.
18、粗镗孔65mm公差等级为IT11,选读数值0.01mm、测量范围50125mm的内孔千分尺即可.半精镗空67mm,公差等级约为IT9,可选读数值0.01mm、测量范围50100mm的内径百分表.精镗667k7mm孔,由于精度要求高,加工时每个工件都需进行测量,故易选用极限量规.根据孔径可选三牙锁紧式圆柱塞规. 选择加工槽所用量具 槽经粗铣、半精铣两次加工.槽宽及槽深的尺寸公差的等级为:粗铣时IT14;半精铣时,粗宽为IT13,槽深为IT14.均可选用读数据为0.02mm、测量范围0150mm的游标卡尺进行测量.选择滚齿轮工序所用量具 滚齿工序在加工时测量公法线长度即可.根据表,选分度值为0.0
19、1mm、测量范围2550mm的公法线千分尺.2.确定工序尺寸(1) 确定圆柱面的工序尺寸 圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关.前面已表14加工轴向尺寸所用量具工序加工面尺寸尺寸公差量具118.50.54 读数值0.02,测量范围0150游标卡尺91.50.87106.50.4900.87读数值0.05,测量范围0150游标卡尺1170.22读数值0.01,测量范围100125外径千分尺确定各圆柱面的总加工余量(毛坯余量),应将毛坯余量分为各工序加工余量,然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。本零件各圆柱表面的工序加工余量,工序尺寸及公差,表面粗糙度见表1
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