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1、
機械制造工藝學
課程設計說明書
設計題目: 傳動齒輪零件機械加工工藝規(guī)程設計
學 生:
學 號: 機電工程學院
2、
班 級: 機械設計制造及其自動化2012-4
指導教師: 教授
目 錄
0 序言 …………………………………………………………………………………………1
1 零件的分析 ………………………………………………………………………………… 2
1.1零件結構工藝性分析………………………………………………………………………2
1.2 零件的技術要求分析………………………………………………………………………3
3、2 毛坯的選擇 ………………………………………………………………………………… 3
2.1 毛坯種類的選擇……………………………………………………………………………3
2.2毛坯制造方法的選擇…………………………………………………………………… …3
2.3毛坯形狀及尺寸的確定………………………………………………………………… …3
3 工藝路線的擬定 …………………………………………………………………………… 4
3.1 定位基準的選擇……………………………………………………………………………4
3.2零件表面加工方案的選擇……………………………………………………………… …4
4、
3.3加工順序的安排………………………………………………………………………… …5
3.3.1加工階段的劃分 ………………… ………………………………………………… …5
3.3.2機械加工順序的安排………………………………………………………………… …5
3.3.3熱處理工序的安排…………………………………………………………………… …5
3.3.4輔助工序的安排 …………………………………………………………………………6
4 工序設計 …………………………………………………………………………………… 6
4.1 機床和工藝裝備的選擇…………………………………………………………
5、…………6
4.2工序設計………………………………………………………………………………… …6
參考文獻 ………………………………………………………………………………………11
第10頁
序言
機械制造工藝學課程設計,是在學完大部分專業(yè)課之后進行的,經過生產實習取得感性知識后進行的一項教學環(huán)節(jié);在老師的指導下,要求在設計中能初步學會綜合運用以前學過的全部課程,并且獨立完成的一項工程基本訓練。同時,也為以后搞好畢業(yè)設計打下良好基礎。通過課程設計達到以下目的:
能熟練的運用所學知識,正確地解決一個零件在加工中的定位,夾緊以及合理制定工藝規(guī)程等問題的方法,培養(yǎng)學生分析問題和解決
6、問題的能力。
課程設計也是理論聯(lián)系實際的過程,并學會使用手冊查詢相關資料,增強解決工程實際問題的獨立工作能力。
由于能力所限,設計尚有許多不足之處,請老師給予指教。
1零件的分析
1.1 零件的工藝性分析
傳動齒輪零件如圖所示,該零件主要加工表面及技術要求分析如下。
(1)同軸孔φ35H7,φ49H7和同軸外圓φ92.55k7, φ66的同軸度、徑向圓跳動公差等級為8~9級,表面粗糙度為Ra≤1.6μm.。加工時最好在一次裝夾下將兩孔或兩外圓同時加工。
(2)與基準孔有垂直度要求的端面,其端面圓跳動公差等級為7級
7、,表面粗糙度為Ra≤3.2μm。工藝過程安排時應注意保證其位置精度。
(3)距中心平面74.5mm的兩側面,表面粗糙度為Ra≤6.3μm。
(4)φ35孔的尺寸精度要保證,但孔軸線的同軸度共差等級為9級及兩孔公共軸線對基準孔(A1-A2)位置度公差值為0.06μm,應予以重視。
(5)各外圓位置度公差為,齒輪輪齒輪的跳動公差要保證。
(6)該零件選用材料為20CrMnTi,這種材料具有低碳合金鋼的特性,切削性能和工藝性均較好。
由各加工方法的經濟精度及一般機床所能達到的精度可知,該零件沒有很難加工的表面,各表面的技術要求采用常規(guī)加工工藝均可達到。但是在加工過程中應注意齒輪端面的加工。
8、
零件圖見圖1-1
圖1-1 傳動齒輪零件圖
1.2 零件的技術要求分析
見表1-2
表1-2 零件的技術要求
加工表面
精度等級
表面粗糙度
形位精度
35內孔
IT7
Ra 1.25
92.55左端面
IT10
Ra 1.6
49右端面
Ra 3.2
圓跳動0.05
20的外圓
IT10
Ra 1.6
圓跳動0.01
齒形
IT7
2毛壞的選擇
生產綱領的計算與生產類型的確定
生產綱領的大小對生產組織和零件加工工藝過程起著重要的作用.它決定了各工序所需專業(yè)化和自動化的程度以及所選用的工藝方法和工藝裝備。零
9、件生產綱領可按下式計算。
N=Qn(1+a%)(1+b%)
N-----零件的生產綱領(件/臺)
Q-----產品的年產量(臺/年)
n-----每臺產品中,該零件的數量(件/臺)
a%----零件的備品率
b% ---零件的平均廢品率。
2.1 毛壞種類的選擇
根據零件材料確定毛坯為鍛件。根據其桔構形狀、尺寸大小、生產類型和材料性能,毛坯的制造方法選用鍛造。
2.2 毛壞制造方法的選擇
根據生產類型為小批生產所以確定毛壞的制造方法為自由鍛,因為自由鍛造所用工具和設備簡單,通用性好,成本低,符合要求。
2.3毛壞形狀及尺寸的確定
毛壞的形狀尺寸見表2-1、圖2-
10、1
表2-1
主要加工表面
零件尺寸
總余量
毛坯尺寸
35內孔
35
3
32
92.55左端面
47.4
3.6
51
齒厚
20
3
23
圖2-1
3工藝路線的擬定
3.1定位基準的選擇
(1)粗基準的選擇
選擇內孔和端面定位元件.先加工外圓,采用齒面外圓為粗基準先加工內孔。
(2)精基準的選擇
為了保證圓跳動要求,各主要圓柱表面均互為基準加工,并盡量遵守“基準重合”的原則。其余表面加工采用“一孔一端面的定位方式,即以端面及φ35H7內孔為精基準。這樣,基準統(tǒng)一,定位穩(wěn)定,夾具結構及操作也較簡單。 但必須提高這個內孔的精
11、度,以保證定位精度。
3.2零件表面加工方案的選擇
零件表面加工方案見表3-1
表3-1
序號
加工表面
加工方案
01
35內孔
粗車-精車-粗磨
02
齒面外圓
粗車-插-磨
03
左右兩個端面
粗車-半精車-粗磨-精磨
04
內圓
粗車-半精車
05
齒輪端面
粗車
06
階梯端面
粗車
07
齒形
插-磨
3.3加工順序的安排
3.3.1加工階段的劃分
(1)預加工階段(加工余量大,用于粗加工前的去皮加工)
(2)粗加工階段(用于切除大部分加工余量,加工精度低,表面粗糙度大。完成次要表面加工,例如鉆孔,粗車外圓
12、等)
(3)精加工階段(使主要表面均達到圖紙要求)
(4)光整加工階段(進一步提高工件尺寸精度,降低表面粗糙度)
3.3.2機械加工順序的劃分
見表3-2
表3-2
工
序
號
工 名
序 稱
工 序 內 容
1
下料
2
鍛造
自由鍛
3
熱處理
調質處理
4
車
粗車:夾φ92.55外圓,車φ35內孔, 車φ49端面,車φ49.55右端面;掉頭夾φ35內孔,車φ92.55外圓,車φ92.55左端面,車φ46端面。
5
車
精車:夾φ92.55外圓,車φ
13、49端面,倒角,車φ92.55右端面;掉頭裝夾φ35內孔,車φ92.55左端面,車φ92.55外圓,車φ46外圓,倒角。
6
磨
粗磨φ49端面
7
插鍵槽
插鍵槽到規(guī)定尺寸
8
制齒
插齒,給齒厚留磨削余量0.2mm
9
去毛刺
鉗工去毛刺
10
表面處理
滲碳淬火碳層厚度0.6-1.0,保證齒面硬度HRC58-64.
11
磨
精磨φ35內孔,φ49和φ92.55端面
12
齒
磨齒
3.3.3熱處理工序安排
(1)去除內應力處理目的是消除內應力。包括自然時效和人工時效,用于粗加工前后,半精加工后精加工前。
(2)預備熱處理目的是改善切
14、削性能,消除內應力。包括退火、正火和調質,用在粗加工前后。其中退火和正火用在粗加工前,調質用于粗加工后。
(3)最終熱處理目的是提高工件硬度和強度。包括淬火、滲碳、氮化等。其中淬火和滲碳用于半精加工后精加工前,氮化用于精加工后。
3.3.4 輔助工序安排
(1)表面處理工序:金屬鍍層,非金屬鍍層,氧化膜。
(2)檢驗工序:質量檢驗,特種檢驗。(無損探傷、磁力探傷、水壓、超速試驗)
(3)其他工序安排:去毛刺、倒鈍銳邊,去磁,清洗,涂防銹油。
4工序設計
4.1機床和工藝裝備的選擇
4.1.1機床的選擇
根據加工特點和工藝的制定車床選擇臥式車床C6132,磨床選擇平面磨床M
15、Y250,外圓磨床M2110C,插床選擇鍵槽插床C6350,插齒機選擇YHK5180。
4.1.2夾具的選擇
本零件加工過程采用通用機床,因此采用通用機床的通用夾具即可。
4.1.3刀具的選擇
在車外圓和內孔的時候分別選擇外圓車刀和內孔車刀,在進行磨的時候選擇砂輪。
4.1.4量具的選擇
本零件屬于小批生產,一般情況下盡量采用通用量具。根據零件的表面的精度要求,尺寸和形狀特點,參考《機械制造技術基礎課程設計指導教程 表3-48》,選擇如下:
(1)選擇加工面的量具
用分度值為0.05mm的游標長尺測量,以及讀數值為0.01mm測量范圍100mm~125mm的外徑千分尺。
(
16、2)選擇加工孔量具
因為孔的加工精度介于IT7~IT9之間,可選用讀數值0.01mm 測量范圍50mm~125mm的內徑千分尺即可。
(3)選擇加工槽所用量具
槽經粗銑加工。故可選用讀數值為0.02mm測量范圍0~150mm的游標卡尺進行測量。
4.2工序設計
4.2.1孔的加工
孔內要求精度介于IT7~IT8之間。查《機械工藝手冊》表2.3-8確定工序尺寸及余量。
35mm的孔的加工
粗車34mm
精車34.8mm
磨 35mm
4.2.2面的加工
端面的加工
粗車φ47.8mm
半精車φ47.6mm
粗磨φ47.5mm
精磨 φ47.4mm
內圓的加工
17、
粗車φ64.4mm
半精車φ65.4mm
精車φ66mm
4.2.3切削用量和基本工時定額
(1)車φ35的內孔
切削深度:雙邊總余量為6mm
進給量f:根據[1]表2.4—3,取f=0.5mm/r。
根據[3]表2.4—20,切削速度V
,
式中 T:刀具耐用度,查[3]表2.4-2,選為3600s。
K:速度修正系數
系數C為242,指數為0.35
代入公式,得
機床主軸轉速:
式中:切削速度
圓鋼直徑
查[1]表3.1—18,與392.35r/min相近的轉速為400r
18、/min,則
實際切削速度:
機動時間t
按[1]表2.5-3,取
被切削層長度l:由毛坯尺寸可知l=56mm
刀具切入長度: =
主偏角 故 l=2mm
刀具切出長度l: 取l=0mm
試切附加長度,查表[1]2.5-4,取=5mm。
走刀次數i:i=1
根據資料所知輔助時間可按照基本時間的15%~20%估算,則輔助時間為:
t=t0.2=0.064min
輔助時間和基本時間的總和稱為作業(yè)時間:
t=t+=0.384 min
根據資料所知布置工作地時間,一般按作業(yè)時間的2%~7%估算,則布置工作地時間為:
t=t0.05=0.0192mi
19、n
根據資料所知休息和生理需要時間,一般按照作業(yè)時間的2%~4%,則休息時間為:
t=t0.03=0.01152 min
根據資料所知準備和終結時間,一般按照作業(yè)時間的3%~5%,則準備和終結時間為:
t=t0.04=0.01536 min
單件時間為:
t=t+t+t+t+=0.42min
車φ92.55的左端面
切削深度:雙邊余量為7.2mm
進給量f:根據[1]表2.4—3,取f=0.5mm/
根據[3]表2.4—20,切削速度V
式中 T:刀具耐用度,查[3]表2.4-2,選為3600s。
K:速度修正系數
20、 系數C為242,指數為0.35
代入公式,得
(2) 機床主軸轉速:
式中:切削速度
根據[1]表3.1-17查得C6132臥式車床電動機功率為7.5kw,當主軸轉速為250r/min時,主軸傳遞的功率為4.5kw,所以機床功率足夠 圓鋼直徑
查[1]表3.1—18,與382.16r/min相近的轉速為450r/min,則實際切削速度:
(3)檢驗機床功率:主切削力按[1]表2.4—9,可查得=2.3kw
,可以正常工作。
(4)機動時間t
按[1]表2.5-3,取
被切削層長度l:由毛坯尺寸可知l=185mm
刀具切入長度: =
21、
主偏角 故 l=2mm
刀具切出長度l: 取l=0mm
試切附加長度,查表[1]2.5-4,取=5mm。
根據資料所知輔助時間可按照基本時間的15%~20%估算,則輔助時間為:
t=t0.2=0.172min
輔助時間和基本時間的總和稱為作業(yè)時間:
t=t+=1.032 min
根據資料所知布置工作地時間,一般按作業(yè)時間的2%~7%估算,則布置工作地時間為:
t=t0.05=0.0516min
根據資料所知休息和生理需要時間,一般按照作業(yè)時間的2%~4%,則休息時間為:
t=t0.03=0.03096 min
根據資料所
22、知準備和終結時間,一般按照作業(yè)時間的3%~5%,則準備和終結時間為:
t=t0.04=0.04128 min
單件時間為:
t=t+t+t+t+=1.12min
參考文獻
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[13]鄒青,呼詠主編.機械制造技術基礎課程設計指導書.機械工業(yè)出版社,2011