雙聯(lián)齒輪零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備.doc

課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)雙聯(lián)齒輪零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備班 級(jí)：2011級(jí)機(jī)制5班姓 名：李 德 松 學(xué) 號(hào)： 110920523 指導(dǎo)教師： 謝 馳 2014年 6 月 日1、 引言 課程設(shè)計(jì)是學(xué)生在校學(xué)習(xí)階段的一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)和基礎(chǔ)理論知識(shí)，獨(dú)立解決專業(yè)一般工程技術(shù)問(wèn)題的能力。樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想和工作作風(fēng)。在三年的學(xué)習(xí)中我涉及到了大量的專業(yè)知識(shí)，如：機(jī)械制圖，機(jī)械設(shè)計(jì)，互換性與技術(shù)測(cè)量，現(xiàn)代制造工藝學(xué)。這些專業(yè)課在整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造專業(yè)學(xué)習(xí)的過(guò)程中，起到了很重要的作用，它們把我從前所學(xué)的一些基礎(chǔ)理論知識(shí)材料力學(xué)、機(jī)械制造基礎(chǔ)、公差測(cè)量與配合、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械加工設(shè)備等等這些專業(yè)課知識(shí)都融合在一起，學(xué)會(huì)學(xué)以致用、融會(huì)貫通和舉一反三。綜上，雙聯(lián)齒輪機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備課程設(shè)計(jì)是我們完成大學(xué)的全部基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)業(yè)課之后所進(jìn)行的一個(gè)綜合性質(zhì)的考驗(yàn)。這也是在我們畢業(yè)設(shè)計(jì)之前的對(duì)所學(xué)知識(shí)的回顧和總結(jié)，也可以說(shuō)是一個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)前的熱身設(shè)計(jì)。1、 雙聯(lián)齒輪的分析1.1雙聯(lián)齒輪的作用和結(jié)構(gòu) 雙聯(lián)齒輪主要用于一些機(jī)械設(shè)備變速箱中，通過(guò)與操作機(jī)構(gòu)的結(jié)合，滑動(dòng)齒輪從而實(shí)現(xiàn)變速。圓柱齒輪一般分為齒圈和輪體兩部分，根據(jù)齒輪輪體的結(jié)構(gòu)形狀來(lái)劃分可知上圖中的雙聯(lián)齒輪為盤(pán)類齒輪，有兩個(gè)齒圈，在齒圈上切出直齒齒形，在輪體上帶有花鍵孔。2.1雙聯(lián)齒輪的工藝分析為了保證齒輪正常工作和便于加工，齒輪主要表面的尺寸公差、位置公差和表面粗糙度須達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)。由圖可知：1、 雙聯(lián)齒輪的齒面粗糙度為1.6um、 2、32H10孔的表面粗糙度為1.6um，28H7孔的表面粗糙度為3.2um3、齒輪兩端面跳動(dòng)允差為0.05mm三、選擇毛坯3.1毛坯的選擇該齒輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，并且有臺(tái)階軸，力學(xué)性能要求很高，精度較高且要進(jìn)行中批或大批生產(chǎn)，所以選用模鍛件，其加工余量小，表面質(zhì)量好，機(jī)械強(qiáng)度高，生存率高。工件材料選用45鋼，毛坯的尺寸精度要求為IT12級(jí)，公稱尺寸，長(zhǎng)50。3.2基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)零件圖紙及零件的使用情況分析。知32花鍵孔，端面圓跳動(dòng)，平行度等均應(yīng)通過(guò)正確的定位才能保證，故對(duì)基準(zhǔn)的選擇應(yīng)進(jìn)行分析。3.2.1粗基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)的選擇：對(duì)雙聯(lián)齒輪這樣的回轉(zhuǎn)體零件來(lái)說(shuō)，選擇好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要。對(duì)回轉(zhuǎn)體零件我們通常以外圓作為粗基準(zhǔn)。3.2.2精基準(zhǔn)的選擇 在加工完32花鍵孔以后各工序則以花鍵孔為定位精基準(zhǔn)。這樣就滿足了基準(zhǔn)重合的原則和互為基準(zhǔn)的原則。在加工某些表面時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)基準(zhǔn)不重合，這時(shí)需要進(jìn)行尺寸鏈的換算。四、選擇加工方法，制定工藝路線1、機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì) 為保證達(dá)到零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項(xiàng)技術(shù)要求，必須制定合理的工藝路線。 由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為批量生產(chǎn)，所以采用通用機(jī)床配以專用的工、夾、量具，并考慮工序集中，以提高生產(chǎn)率和減少機(jī)床數(shù)量，使生產(chǎn)成本下降。 工藝路線一： 工藝路線二鍛造、正火 鍛造、正火1粗車(chē)外圓及端面 1粗車(chē)外圓及端面2拉花鍵孔 2拉花鍵孔 3去毛刺 3去毛刺 4精車(chē)外圓、端面 4精車(chē)外圓及端面5檢驗(yàn) 5檢驗(yàn)6滾齒 6滾齒7插齒 7倒角8倒角 8去毛刺9去毛刺 9剃齒 10剃齒 10齒部高頻淬火11齒部高頻淬火 11推孔12推孔 12衍齒13衍齒 13總檢14總檢 2、 工藝方案的比較與分析 兩個(gè)工藝方案中除第七道工序不同外，其他的工序都相同，二這道工序都是為了獲得Z=19的切削加工。方案一是對(duì)Z=33的齒形進(jìn)行滾齒加工后再對(duì)Z=19的齒輪進(jìn)行插齒加工，這樣能保證切削加工順利地進(jìn)行下去。方案二是對(duì)Z=33的齒坯進(jìn)行滾齒加工后繼續(xù)對(duì)Z=19的齒輪進(jìn)行滾齒加工，由于該零件是雙聯(lián)齒輪，兩齒輪間隔很小，若再對(duì)Z=19的齒坯進(jìn)行滾齒加工需得有專門(mén)的設(shè)備，增加了成本和加工難度 另外，選擇方案時(shí)還應(yīng)考慮工廠的具體條件等因素，如設(shè)備，能否借用工、夾、量具等、本次設(shè)計(jì)選擇工藝路線方案一。3、制定機(jī)械加工工藝路線 毛坯為鍛件，清理后進(jìn)行正火處理，以消除內(nèi)應(yīng)力機(jī)械切削加工性能，在毛坯車(chē)間，對(duì)其認(rèn)真檢驗(yàn)分析，達(dá)到毛坯的技術(shù)要求，然后送到機(jī)械加工車(chē)間來(lái)加工 鍛造、正火-粗車(chē)外圓及端面-拉花鍵孔-去毛刺-精車(chē)外圓、端面-檢驗(yàn)-滾齒-插齒-倒角-去毛刺-剃齒-齒部高頻淬火-推孔-衍齒-總檢。五、選擇加工設(shè)備及刀具、夾具、量具1、選擇加工設(shè)備與工藝設(shè)備工序名稱設(shè)備刀具量具夾具鍛模鍛錘車(chē)臥式車(chē)床高速鋼車(chē)刀游標(biāo)卡尺1500.02三爪卡盤(pán)拉拉床矩形花鍵拉刀花鍵量規(guī)拉夾具滾齒滾齒機(jī)高速鋼滾刀上芯軸裝夾插齒插齒機(jī)高速鋼插刀上芯軸裝夾倒角齒輪倒角機(jī)45o外圓車(chē)刀游標(biāo)卡尺剃齒剃齒機(jī)盤(pán)形剃齒刀珩齒齒輪珩磨機(jī)砂輪上心軸裝夾鉗鉗工銼刀游標(biāo)卡尺1500.02銼臺(tái) 表5.12、確定工序尺寸工序一：下料毛坯公稱尺寸：。工序二：毛坯經(jīng)粗車(chē)57.5外圓和端面后，57.5外圓公稱尺寸為 ，87.5外圓公稱尺寸為。工序三：工件調(diào)頭，粗車(chē)87.5外圓和端面后，87.5外圓公稱尺寸為。如圖5.2所示：圖5.2工序四：鉆鏜花鍵孔至尺寸，花鍵孔尺寸為。工序五：拉花鍵至規(guī)格，如下圖所示：圖5.3工序六：鉗工去毛刺。工序七：精車(chē)工件外圓、端面和槽至尺寸，如下圖所示：工序八：檢驗(yàn)工序九：工件以花鍵孔定位于心軸上，校正心軸按圖樣要求滾齒（Z=33)留齒余量0.07-0.12mm。如下圖所示：工序十：插齒（Z=19)留齒余量0.04-0.06mm（見(jiàn)圖5.4）。工序十一：倒角（15度）（見(jiàn)圖5.4）。工序十二：鉗工去毛刺。工序十三：剃齒（Z=33)、剃齒（Z=19)。工序十四：珩齒。工序十五：齒部高頻淬火。工序十六：總檢入庫(kù)。3、 計(jì)算加工余量 由文獻(xiàn)1可用查表法確定各表面的總余量，但由于用查表法所確定的總余量與生產(chǎn)實(shí)際情況有些差距，故還應(yīng)根據(jù)工廠具體情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。由文獻(xiàn)1可查出鍛件主要尺寸的公差，先將調(diào)整后的主要毛坯尺寸及公差，如下表所示主要面尺寸零件尺寸總余量毛坯尺寸87.5外圓87.5592.557.5外圓57.5461.5424254742長(zhǎng)4254718厚1832120厚20323花鍵孔28327六、確定工序切削用量及基本時(shí)間1、工序切削用量1.粗車(chē)外圓及端面，鉆鏜花鍵底孔至尺寸28（1）已知87.5外圓長(zhǎng)度方向上的加工余量為3mm,實(shí)際加工余量為1.5mm,故分一次加工，長(zhǎng)度加工公差為IT11級(jí)取-0.19mm（2）進(jìn)給量切削簡(jiǎn)明手冊(cè)當(dāng)?shù)稐U尺寸為16mm25mm,mm時(shí)，以及工件直徑為87.5時(shí)，=0.6-0.8mm/按C 車(chē)床說(shuō)明書(shū) 取=0.6 mm/n。由于存在間歇加工所以進(jìn)給量乘以k=0.750.85 所以：實(shí)際進(jìn)給量f=0.60.8=0.48 mm/按C 車(chē)床說(shuō)明書(shū) 0.53（3）計(jì)算切削速度。按切削簡(jiǎn)明手冊(cè)表1.27 ，切削速度的計(jì)算公式為（壽命選T=60min）刀具材料YG6 V=Cv/(Tmap xvf yv) kv其中：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2修正系數(shù)Ko見(jiàn)切削手冊(cè)表1.28kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81Vc =158/( 600.220.150.53 0.4) 1.150.80.80.810.97 =46.9(m/min)2、工序時(shí)間計(jì)算 （1）機(jī)動(dòng)時(shí)間 由文獻(xiàn)1表2.5-7得鉆孔的計(jì)算公式為： T=l+l1+l2/fn 式中l(wèi)1=D/2cotky+（1-2） l2=1-4，鉆盲孔時(shí)，l2=0，l=46，L2=0，f=0.3，n=1000 L1=8.7/2cot（1180/2）+1.5=6.7 所以 t=46+6.7+0/0.31000=0.1773min Tb=2t=20.1773=0.355min （2）輔助時(shí)間 由文獻(xiàn)1表2.5-41確定 開(kāi)停車(chē) 0.015min 升降鉆桿 0.015min 主軸運(yùn)轉(zhuǎn) 0.02min 清楚鐵屑 0.04min 卡尺測(cè)量 0.10min 裝卸工件時(shí)間由文獻(xiàn)1表2.5-42取1min 所以輔助時(shí)間 Ta=（0.015+0.015+0.02+0.04+0.1+1）min =1.19min （3）作業(yè)時(shí)間 TB=Tb+Ta=（0.355+1.19）min =1.545min （4）常量工作場(chǎng)地時(shí)間Ts 由文獻(xiàn)5，取=3%，則 TS=TB =1.5453%=0.04635min （5）休息與生理需要時(shí)間Tr Tr=TB =1.5453% =0.04635min （6）準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Te 由文獻(xiàn)1表2.5-44.，取部分時(shí)間為 簡(jiǎn)單件 26min 深度定位 0.3min 使用鉆模 6min 由設(shè)計(jì)給定5000件，則 Te/n=（26+0.3+6）/5000 =0.001615min （7）單件時(shí)間 Tp=Tb+Ta+Ts+Tr =（0.355+1.19+0.04635+0.04635+0.001615）min =1.625min （8）單件計(jì)算時(shí)間 Tc=Tp+Te/n =（1.625+0.001615）min=1.63min七、夾具設(shè)計(jì)1、定位基準(zhǔn)的選擇 因?yàn)辇X輪端面相對(duì)于軸心線的的跳動(dòng)為0.05，因此我們采用端面和定位，同時(shí)花鍵孔是工件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，又是加工基準(zhǔn)，因此以內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)完全可以達(dá)到精度要求。2、 切削力和卡緊力計(jì)算 2.1 刀具：采用專用滾刀 機(jī)床：滾齒機(jī)。 其中：修正系數(shù)kv=1.0；CF=30；qF=0.83；XF=1.0；yF=0.65；F=0.83；p=8；wF=0。 代入上式，可得F=889.4N。 因在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù)K=K1K2K3K4 其中：K1 為基本安全系數(shù)1.5 K2 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 K3 為刀具鈍化系數(shù)1.1 K4 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以F謖=KF=1775.7N 2.2 夾緊力的計(jì)算 選用夾緊螺釘夾緊機(jī)由N（f1+f2）=KF謖 其中f 為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取f1=f2=0.25,F=PZ+G,G 為工件自重 夾緊螺釘：公稱直徑d=10mm，材料45 鋼，性能級(jí)數(shù)為6.8 級(jí)。 B=6100MPa 螺釘疲勞極限：=0.32B=0.32600=192MPa。 極限應(yīng)力幅： 許用應(yīng)力幅： 螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為 s=3.54,取s=4，得=120MPa，滿足要求經(jīng)校核：滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠。3、 定位誤差分析由于用28 內(nèi)孔和端面定位，齒輪設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故軸向尺寸無(wú)基準(zhǔn)不重合度誤差。徑向尺寸無(wú)極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無(wú)基準(zhǔn)不重合度誤差。本工序選用的工件以圓孔在定位銷(xiāo)上定位，定位銷(xiāo)為水平放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準(zhǔn)位移誤差。在重力作用下定位副只存在單邊間隙，即工件始終以孔壁與心軸上母線接觸，故此時(shí)的徑向基準(zhǔn)位移誤差僅存在Z 軸方向，且向下，見(jiàn)下圖。式中 為定位副間的最小配合間隙（mm）；TD為工件圓孔直徑公差（mm）；Td 為定位銷(xiāo)外圓直徑公差（mm）。4、 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 如前所述,在設(shè)計(jì)夾具時(shí),應(yīng)該注意提高勞動(dòng)率。為此,在螺母夾緊時(shí)采用開(kāi)口墊圈,以便裝卸,夾具體底面上的止口定位可以精確保證齒頂圓和分度圓相對(duì)于中心線的跳動(dòng)，從而保證了精度。便于滾齒加工，本夾具總體的感覺(jué)是操作比較簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)比較緊湊，效率大大提高20%。七 設(shè)計(jì)總結(jié)結(jié)雙聯(lián)齒輪就是兩個(gè)齒輪連成一體.這種雙聯(lián)齒輪在輪系中(變速器)被稱為滑移齒輪,雙聯(lián)齒輪本身的制造精度，對(duì)整個(gè)機(jī)器的工作性能、承載能力及使用壽命都有很大的影響。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是我在校學(xué)完所有的專業(yè)知識(shí)后進(jìn)行的，對(duì)我將來(lái)有很大的幫助，使我充分認(rèn)識(shí)到了機(jī)電一體化與機(jī)械基礎(chǔ)方面的重要性。同時(shí)也使我認(rèn)識(shí)到了我對(duì)這方面的不足，我深刻的認(rèn)識(shí)到了學(xué)好一門(mén)專業(yè)的重要性，激發(fā)了我的斗志，用我們自己學(xué)到的知識(shí)為國(guó)家做貢獻(xiàn)，使我們偉大的中華人民共和國(guó)更加繁榮昌盛。參考文獻(xiàn) 1 李洪主編.機(jī)械加工工藝手冊(cè).北京出版社.1990 2 艾興，肖詩(shī)綱主編.切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè).北京.機(jī)械工業(yè)出版社 3 東北重型機(jī)械學(xué)院，洛陽(yáng)工學(xué)院，第一汽車(chē)制造廠職工大學(xué)編.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè).上海.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.1994 4 趙如福主編.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè).上海.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.1990 5 鄭修本，馮冠大主編.機(jī)械制造工藝學(xué).北京.機(jī)械工業(yè)出版社.1992 6機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 7公差測(cè)量技術(shù)與配合 8金屬切削用量與刀具 9機(jī)械加工設(shè)備 10機(jī)床工藝學(xué) 11機(jī)械制造基礎(chǔ)