CA6140齒輪零件機械加工工藝規(guī)程設計說明書

學號： 機械制造技術基礎 （專業(yè)方向課程設計 ） 課程設計說明書 班 級： 姓 名： 指導教師： 2011 年 12 月 8 日 設計題目 設計“ CA6140 齒輪 ”零件機械加工工藝規(guī)程 課程設計任務書 題 目：設計“ CA6140 齒輪”零件機械加工工藝規(guī)程 原始資料 ： 被加工零件圖一份 工作量： 1.圖紙：折合 A0號圖 11.5張。 2.說明書：不少于 5千字。 內(nèi)容及要求： 1.制圖要符合國家制圖標準 2.說明 書符合課程設計的規(guī)范要求 3.零件機械加工工藝規(guī)程設計 （ 1）零件圖 比例 1： 1 在繪圖過程中將（給出原始圖中的）舊國標改成新國標 （ 2）毛坯圖 比例 1： 1 （ 3）工藝卡片圖 比例非 1： 1（工序簡圖以合適的縮小比例畫出） 畫在 A0 號圖紙 ,以 A1幅面為單位并列 時 間 ： 2011 年 11 月 28 日 2011 年 12月 9 日 目 錄 序言 . 第一章 零件的作 用 . 第二章 工藝規(guī)程設計 . 2.1 零件的工藝分析 . 2.2確定毛坯的制造形式 . 2.3基準的選擇 . 2.4制定工藝路線 . 2.5機械加工余量、毛坯尺寸及工序尺寸的確定 . 2.6確定切削用量及基本時間、輔助時間 . 3 課設小結 . 4 參考文獻 . 1 序 言 本次課程設計 的主要目的是要 得到 以 下 幾 方面的鍛煉： 1 能熟練運用機械制造工藝設計中的基本理論以及在生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工 中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。 2 學會使用手冊及圖表資料。掌握與本設計有關的各種資料的名稱、出處、能夠做到熟練運用。 就我個人而言，通過這次設計，基本上掌握了零件機械加工工藝規(guī)程的設計，機床專用夾具等工藝裝備的設計等。并學會了使用和查閱各種設計資料、手冊、和 國家 標準等。最重要的是綜合運用所學理論知識，解決現(xiàn)代實際工藝設計問題，鞏固和加深了所學到的東西。并在設計過程中，學到了很多課堂上沒 有學到的東西 ，同時也提高了自己解決實際生產(chǎn)問題的能力，逐步培養(yǎng)了 我一絲不茍的工作態(tài)度，嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L，對我今后參加工作有極大的幫助。 2 第一章 . 零件的作用 題目 給的零件是 CA6140 車床 主軸箱中運動輸入軸 軸上得一個離合器 齒輪 ，它位于 軸上，用于接通或斷開主軸的反轉傳動路線，與其他零件一起組成摩擦片正反轉離合器。 第二章 . 工藝規(guī)程設計 2.1 零件的工藝分析 1、左端 68K7 外圓表面精度等級為 IT7，表面粗糙度為 Ra0.8。并且槽相對 68K7孔的軸線成 90度均勻分布。 2、 21mm寬槽口 相對 68K7孔的軸線成 90度均勻分布，其徑向設計基準是 68K7mm孔的軸線，軸向設計基準是 106.5mm 外圓柱的左端平面。 3、 4 5mm 孔在 5 1.5mm 溝槽內(nèi)孔中心線距溝槽一側面的距離為 0.5mm圓錐角度為 90度。 4個 5孔分別與 21mm 槽寬錯開 45度均勻分布。 4、由于加工時不能選用溝槽的側面為定位基準 ，故要精確的保證上述要求比較困難，但這些小孔為油孔，位置要求不高，只要鉆到溝槽之內(nèi)接通油路就可，加工不難。 5、 90外圓表面粗糙度為 Ra3.2。 6、左端外圓表面 106.5精度等級為 IT12，表面粗糙度為 Ra6.3。 7、 94外圓表面精度等級為 IT14，表面粗糙度為 Ra6.3。 8、 71內(nèi)孔槽內(nèi)圓表面精度等級為 IT14，表面粗糙度為 Ra6.3。 9、 117h11齒輪外圓表面 IT3.2，齒面 Ra0.8。 10、右端面 Ra3.2,左端面 Ra6.3。 11、倒（圓）角。 2.2 確定毛坯 制造形式 零件材料是 45 鋼， 而且屬于薄壁的圓盤類零件，考慮加工工序較多，會經(jīng) 3 常承受交變載荷及沖擊載荷，因此應該選用鍛件，可得到連續(xù)和均勻的金屬纖維組織細，保證零件工作可靠。又由于屬于批量生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不 大，故可采用模鍛成型，可獲得較好的尺寸精度和較高的生產(chǎn)率 。 2.3 基 準 的選擇 定位的選擇是工藝規(guī)程設計中重要的工作之一。定位選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得宜提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正進行。 2.3.1.粗基準的選擇 因為 齒輪 可歸為 盤 類零件，執(zhí)照 “ 保證不加工表面與加工表面相互精度原則 ” 的粗基準選擇原則（即當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面作為粗基準；若零件有若干個不加工表面時則應與這些加工表面要求相對精度較高的不加工表面作為粗基 準），所以對于本零件可以先以 齒輪 右端 90 的外圓作為粗基準，利用三爪卡盤夾緊 90外圓可同時削除五個自由度，再以 90的右端面定位可削除自由度。 2.3.2.精基準的選擇 本零件是帶孔的盤狀齒輪，孔是其設計基準即裝配基準和測量基準，為了避免由于基準不重合而產(chǎn)生的誤差應選孔為定位基準即選孔 68K7 及一端面作為精基準。 2.4 制定工藝路線 制 定工藝路線應該使零件的加工精度（尺寸精度、形狀精度、位置精度）和表面質(zhì)量等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已經(jīng)確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機床配以志用夾具，并盡 量使工序集中來提高生產(chǎn)率。還有，應當考慮經(jīng)濟效果，以便降低生產(chǎn)成本。 工藝路線方案： 工序 05: 粗車右端 117和 90外圓， 端面 及其倒角 ， 粗車 90處 R1圓角 。 工序 10:粗車左端 106.5 及端面 ，臺階面 及倒角 ，粗車四個槽 21 15 及槽內(nèi) R1圓角 。 4 工序 15： 粗鏜右端 68孔內(nèi)表面， 粗鏜左端 94內(nèi)孔表面 及 R1的圓角 。 工序 20:半精車 117和 90外圓及其端面 。 工序 25:半精車四個槽 21 15。 工序 30： 精鏜右端 68內(nèi)孔表面 ，鏜 71的溝槽 。 工序 35:滾齒輪，模數(shù) 2.25，齒數(shù) 50 齒部 淬火 G52. 工序 40：鉆 4 個 5孔，锪沉頭孔。 工序 45： 鉗工去毛刺。 工序 50：檢驗。 2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 CA6140 臥式車床 齒輪材料為 45 鋼，模數(shù) 2.25 齒數(shù) 50 精度 7-6-6FL GB10095-88。生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鑄造成型毛坯。 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械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1.機械加工余量的確定 （ 1） 117h11 雙圓弧面加工總余量查表得 Z總 =2mm。 （ 2） 106.5 端面加工總余量查表得 Z總 =1.75mm。 （ 3）內(nèi)孔 94的加工總余量查表得 Z總 =2mm。 （ 4）外圓 90的加工總余量查表得 Z總 =2mm。 （ 5）內(nèi)孔 68K7的加工總余量查表得 Z總 =3mm。 （ 6）保證長度為 61.5mm其加工總余量查表得 Z總 =2mm。 （ 7） 94孔深 31mm的側面總加工余量查表得 Z總 =1.8mm。 （ 8）右端 長度為 20mm部分總加工余量查表得 Z總 =1mm。 （ 9）齒輪輪齒長度為 12mm處的總加工余量查表得 Z總 =1.8mm。 2.毛坯尺寸及公差的確定 毛坯尺寸為在各加工表面尺寸的基礎上加上該表面的機械加工 總余量。毛坯尺寸公差有查表可得。 117h11的兩圓弧面毛坯尺寸為 117+2 2= 121mm, 公差 0.9mm 5 106.5的端面毛坯尺寸為 106.5+2 1.75= 110mm,公差 0.8mm。 內(nèi)孔 94的毛坯尺寸為 94-2 2= 90mm 公差為 0.8mm。 外圓 90的毛坯尺寸為 90+2 2= 94mm,公差為 0.8mm。 內(nèi)孔 68K7的毛坯尺寸為 68-2 3= 62mm,公差為 0.8mm。 零件長度 64mm 的兩端面毛坯尺寸為 64+2 2=68mm，公差為 0.7mm。 94孔深 31mm 的毛坯尺寸為 31-1.8=29.2mm，公差為 0.10mm。 右邊 20mmm部分毛坯尺寸為 20+1=21mm，公差為 0.10mm。 齒輪輪齒長度毛坯尺寸為 12+1.8=13.8mm，公差為 0.10mm。 3.工序尺寸的確定 表 2-1 工序尺寸計算表 加工面 工序 余量 工序尺寸 117h11 粗車 2.5 118.5 117h11 半精車 1.5 117 106.5 外圓 粗車 3.5 108 106.5 外圓 半精車 1.5 106.5 外圓 90 粗車 2.5 91.5 外圓 90 半精車 1.5 90 內(nèi)孔 94 粗鏜 2.5 92.5 內(nèi)孔 94 半精鏜 1.5 94 68K7 粗鏜 3 65 68K7 半精鏜 2 67 68K7 精鏜 1 68 2.6 確定切削用量及基本時間 2. 6.1 工序 05切削用量及基本時間的確定 （ 1）切削用量 本工序為粗車（車端面 外圓及鏜孔）。已知加工材料為 45號鋼。 1）確定粗車外圓 118.5的切削用量。選用刀的刀桿尺寸 B*H=16*25 確定背吃刀量 ap，粗車雙邊余量為 2.5mm，顯然 ap 為單邊余 量：ap=2.5/2=1.25mm 確定進給量 f，根據(jù)背吃刀量 ap=3mm,工件的直徑為 100-400mm 時，查表書本附表 1得： f=0.60mm/r。 6 確定切削速度 v。粗車速度取 n=130r/min,根據(jù)公式 Vc= dwn/1000 得Vc=45.5m/min。 45 號鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結構用鋼，根據(jù) GB/T699-1999 標準規(guī)定 45鋼抗拉強度為 600MPA，當加工 600-700MPA 鋼料， ap=3mm,f=0.75mm/r 切削速度 v=109m/min。 確定的切削用量為： ap=1.25mm,f=0.60mm/r,n=130r/min,v=45.5m/min. 車削時間： T1=l/fn=25SL 為車削路程 33mm. 2)確定粗車外圓 91.5mm,端面及臺階面的切削用量。采用車外圓 118.5的刀具加工這些表面。車外圓 91.5的 ap=1.25mm，端面及臺階面的 ap=1.3mm，車外圓 91.5 的 f=0.60mm/r,車端面及臺階面的 f=0.52mm/r。主軸轉速與車外圓 118.5mm相同。 切削速度： Vc= dwn/1000 Vc=37.35m/min Vc=0.623m/s 粗車 91.5 時間 T2=l/fn=15.4S 3）確定粗鏜 65mm孔的切削用量。所用刀具為 YT5硬質(zhì)合金，直徑為 20mm的圓形鏜刀。 確定背吃刀量 ap，雙邊余量為 3mm，顯然 ap為單邊余量： ap=3/2=1.5mm 確定進給量 f 根據(jù)查表得，當粗鏜料，鏜刀直徑為 20mm ap=2mm,鏜刀長度為 100mm時， f=0.15-0.3mm/r按 C620-1車床的進給量，選擇 f=0.2mm/r 確定切削速度 v ， 根 據(jù) 公 式 v=CvKv/Tmapxvfyv 查表得系數(shù)為：Cv=291,m=2,apxv=0.15,fyv=0.2 T=60min ,Kv=0.9*0.8*0.65=0.568，所以帶入數(shù)據(jù)得 V=78m/min n=100v/ d=382r/min 經(jīng)查 C620-1 車床的轉速，選擇n=370r/min 確定粗鏜 65 孔 的 基 本 時 間 ， 選 鏜 刀 的 主 偏 角 Kr=45 。Tj5=(l+l1+l2+l3)/fn, 其中，l=35.4mm,l1=3.5mm,l2=4mm,l3=0,f=0.2mm/r,n=6.17r/s,i=1. 所以：Tj5=35.4+3.5+4/0.2*6.17=35S。 確定粗車端面的基本時間： Tj3=LI/FN,L=d-d1/2+l1+l+l2+l3 式中，d=94mm,d1=62mm,l1=2mm,l2=4mm,l3=0,f=0.52mm/r,n=2r/s,i=1,所以 Tj5=22S 4)確定粗車臺階面的基本時間： Tj4=Li/fn, L= d-d1/2+l1+l+l2+l3,其中d=121mm,d1=91.5mm,l1=4mm,l3=l1=0mm,f=0.52mm/r,n=2r/s,i=1 所以： 7 Tj4=18S.確定工序的時間： Ti=T1+T2+T3+T4+T5=115.4S 2.6.2工序 10切削用量及基本時 間的確定 本工序還是為粗車（車端面，外圓 臺階面 鏜孔和車溝槽），已知與工序 05相同。采用工序 05 確定切削用量和時間的方法，的本工序的切削用量及基本時間見下表： 表 2-2 切削用量及基本時間計算表 工序內(nèi)容 車床轉速（ n） r/s 背吃刀量（ ap ）mm 進給量（ f） mm/r 切削速度（ v） m/s 加工時間（ Ti） s 粗車端面 2 1.7 0.52 0.69 16 粗 車 外 圓106.5mm 2 1.75 0.65 0.69 25 粗車臺階面 2 1.7 0.52 0.74 8 鏜孔 91.5 3.83 2.5 0.2 1.13 69 2.6.3工序 15 半精車右端 117和 90外圓及其端面，半精鏜右端 68內(nèi)孔表面和 71圓槽內(nèi)表面，倒右端的角。 1)半精車右端 117 ap=1.5/2=0.75mm f=0.60mm/r v=1.5m/s Ns=1000v/ dw=1000*1.5/3.14*117=4.08r/s。 取 C620-1 nw=6.17r/s 實際切削速度為vw= dwnw/1000=3.14*117*6.17/1000=2.27m/s Tj=dw-d/2 +l1/fnw=117-90/2+11.25/0.6*6.17=6.7s Tf=20%Tj=1.34s 2)半精車 90 外圓 ap=1.5/2=0.75mm f=0.60mm/r v=1.5m/s Ns=1000v/ dw=5.31r/s 去 C620-1 nw=6.17r/s 實際切削速度為： Vw= dwnw/1000=3.14*90*6.17/1000=1.74m/s Tj=l/fnw=20/0.6*6.17=5.4s Tf=20%Tj=1.08s 8 3) 半 精 車 90 端面 ap=0.65mm f=0.52mm/r v=1.5m/s Ns=1000v/ dw=5.31r/s 取 C620-1 nw=6.17r/s vw= dwnw/1000=1.74m/s Tj=6.9s Tf=1.37s。 4）半精鏜 67 右端內(nèi)孔表面 ap=2/2=1mm f=0.2mm/r v=0.108m/s Ns=1000v/ dw=0.51r/s 取 620-1 nw=6.17r/s Vw= dwnw/1000=1.3m/s Tj=27.1s Tf=5.43s 表 2-3 工序內(nèi)容 車床轉速（ n） r/s 背吃刀量（ ap ）mm 進給量（ f） mm/r 切削速度（ v） m/s 加工時間（ Ti） s 半精車外圓117mm 4.08 0.75 0.60 2.27 6.7 半精車外圓90mm 5.31 0.75 0.60 1.74 5.4 端面 5.31 0.65 0.52 1.74 6.9 半 精 鏜 孔67 0.51 1 0.2 1.3 27.1 2.6.4工序 20:半精車左端 106.5及臺階面，半精鏜 94內(nèi)孔表面，倒左端的角。 1) 精車左端 106.5 ap=1.5/2=0.75mm f=0.60mm/r v=1.5m/s Ns=1000v/ dw=1000*1.5/3.14*106.5=4.49r/s 去 C620-1 nw=6.17r/s 實際切削速度為：Vw= dwnw/1000=3.14*106.5*6.17/1000=2.06m/s Tj=14.45s Tf=2.89s 2) 半精鏜 94 ap=1.5/2=0.75mm f=0.2mm/r v=0.108m/s Ns=1000v/ dw=1000*0.108/3.14*92.5=0.37r/s 取 620-1 nw=6.17r/s 9 Vw= dwnw/1000=1.79m/s Tj=37.48s Tf=7.5s 2.6.5 工序 25 加工齒輪 用 Y3150滾齒機加工該齒輪 模數(shù) m=2.25 齒數(shù) =50 ap=2mm f=2mm/r v=0.4mm/s ns=1000 v/ dw=1000*0.4/3.14*2.25=5.67r/s 取滾齒機的主軸轉速為 nw=250r/min=4.17r/s Vw= dwnw/1000=3.14*2.25*4.17/1000=2.9m/s Tj=l/fnw=14s Tf=2.8s 2.6.6 工序 30 切削用量及基本時間的確定 切削用量 本工序為鉆孔，刀具選用高速鋼復合鉆頭，直接 d=5mm:鉆 4 個通孔：使用切削液。 確定進給量 f.由于孔徑和深度很小，宜采用手動進給。 選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度。根據(jù)表 5-130，鉆頭后刀面最大磨損量為 0.8mm:耐用度 T=15min。 確定切削速度 V。由表 5-132查得 670MPA的 45鋼加工屬性 5類。根據(jù)表 5-127，暫定進給量 f=0.16mm/r。由表 5-131，可查得 V=17m/min,n=18r/s. 基本時間 鉆四個直接為 5mm深 12mm的通孔，基本時間 20s. 2.6.7工序 35：精鏜 68內(nèi)孔表面 及鏜 71溝槽 。 1 ） 精鏜 68K7. ap=1/2=0.5mm f=0.60mm/r v=0.108m/s Ns=1000v/ dw=1000*0.108/3.14*68=0.51r/s 取 620-1 nw=6.17r/s Vw= dwnw/1000=1.32m/s Tj=34/0.6*6.17=9.18s Tf=1.84s 2） 銑 71槽 ap=1.5/2=0.75mm f=0.2mm/r v=0.108m/s ns=0.49r/s 取C620-1 nw=6.17r/s Vw= dwnw/1000=1.38m/s Tj=35.5/0.2*0.108=28.77s Tf=5.75s (4)工序 40 切削用量及基本時間的確定 10 切削用量 本工序為銑槽 ，所選用為高速鋼三面刃銑刀。機床選用 X62型臥式機床，共銑四個槽。 確 定 切 削 速 度 和 工 作 臺 每 分 鐘 進 給 量 fmz 。 查 得 公 式 ：V=CvdqKv/Tmapxfzyauezp 查表得： Cv=56 Qv=0.25 xv=0.1 yv=0.2 uv=0.3 Pv=0.1 m=0.2 a