軸齒輪的機械加工工藝及工裝設(shè)計設(shè)計書

1、湖南農(nóng)業(yè)大學東方科技學院課程設(shè)計說明書 課程名稱： 機械設(shè)計基礎(chǔ) 題目名稱： 軸齒輪的機械加工工藝及工裝設(shè)計班 級：20 12級 機制 專業(yè)1 班姓 名： 劉盼 學 號： 201241903206 指導(dǎo)教師： 陳志亮 評定成績：教師評語： 指導(dǎo)老師簽名： 20 年 月 日成績評閱教師日期 內(nèi)容摘要：按照題目要求，對工件的工藝要求和技術(shù)要求進行分析，通過所學的知識先選擇合理的毛坯材料、外形與尺寸。并選擇合理的定位基準與加工順序。通過查找工藝手冊選擇并計算工件的加工余量，制定最優(yōu)的工藝路線，以節(jié)省成本和工時。再對最終的工藝路線的各工序進行分析與計算其切削用量、進給量和切削速度，并計算所需工時。加工

2、齒輪時，綜合考慮選擇插齒進行齒輪加工，分析其工藝性確定工件的定位與夾緊方案，再計算其定位誤差和夾緊力，設(shè)計其專用的夾具。關(guān)鍵詞：軸齒輪、加工工藝、工序、夾具；目 錄1.零件的工藝分析···································

3、;··································4 1.1零件的結(jié)構(gòu)特點··············

4、;··················································

5、;·····4 1.2技術(shù)要求···········································&#

6、183;·································4 1.3加工工藝性··············

7、3;·················································

8、3;·········42.毛坯的確定·······································&#

9、183;····································53.零件的基準選擇···········

10、3;·················································

11、3;·······64.重點工序的說明·········································

12、····························65.工藝路線的制定····················&#

13、183;················································66.加工余量的

14、確定·················································

15、3;···················77.各工序切削用量的選擇及工時的計算···························

16、83;············98.專用夾具的設(shè)計····································

17、;·······························19 8.1問題的提出·················

18、··················································

19、·······19 8.2定位基準的選擇·········································

20、;·····························20 8.3定位誤差分析···················

21、;··················································

22、;···20 8.4夾緊力的計算·············································

23、;···························209.課程設(shè)計心得體會·····················

24、;···········································2010.參考文獻·····&#

25、183;·················································&#

26、183;···················2011.附錄機械加工工藝過程卡···························

27、3;·····················21 附錄機械加工工序卡··························

28、3;····························221.零件的工藝分析1.1零件的結(jié)構(gòu)特點如題目要求，所加工的零件為一個軸齒輪。其一端為一個連續(xù)的短軸徑有一個鍵槽和另外一個零件進行配合。另一端為52.5mm、齒數(shù)為19、模數(shù)是2.5的齒輪。在齒輪的一端加工一個28mm，長度為17mm的孔，另一端也要加工32

29、mm長為44mm，精度要求比較高的孔，在孔的一側(cè)還要加工一個油槽。具體形狀如圖1-1所示。圖1-1 加工零件1.2技術(shù)要求（1）軸的內(nèi)圓與外圓的圓跳度不大于0.03；（2）毛坯要經(jīng)過調(diào)至熱處理，提高力學性能；（3）齒部表面要進行淬火處理，硬度為HRC45-48。1.3加工工藝性此零件的技術(shù)要求不高，用車床、鏜床、銑床、插床就可以加工出。精度要求一般是7級或8級，而且表面粗糙度也要求不高，是一個較好加工的零件。由于大批量生產(chǎn)，可以使用車床進行加工。2.毛坯的確定從軸的受力分析可知，它受扭轉(zhuǎn)彎曲復(fù)合作用力，由于其承受中等載荷，工作又較平穩(wěn)，沖擊力很小，所以可采用優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼的45號鋼，坯料用熱軋圓鋼

30、。為了改善組織，提高力學性能，坯料要經(jīng)過正火熱處理。由于熱軋鋼是從煉鋼廠直接出來的，所以尺寸是固定的。軸的精度要求不高，精車就可以達到要求。在車外圓采用粗車半精車精車的加工工藝。表2-1：毛坯的加工工藝工序名稱工序間余量/mm經(jīng)濟精度/m表面粗糙度/m工序基本尺寸/mm標注工序尺寸公差/mm精車0.2h8Ra0.62.552.5半精車0.5h10Ra2.51052.7粗車2.8h12Ra1432053.2毛坯±25656由以上工序加工余量分析，毛坯的尺寸選在56mm左右即可。毛坯圖如圖2-1.圖2-1 毛坯圖3.零件的基準選擇此軸齒輪毛坯是熱軋圓鋼。在一開始粗加工的時候，是選用車床加

31、工外圓、三爪卡盤進行夾緊定位的，粗車是選用圓鋼的外圓作為基準的。在選用精基準時，采用互為基準進行兩端的外圓進行加工，在鉆孔時采用基準統(tǒng)一原則，加工孔時的工藝路線采用鉆擴鉸的加工路線，鏜油槽時采用齒輪端進行定位，在加工齒輪時可采用軸心和鍵槽定位。4.重點工序的說明本零件的加工表面有個外圓、端面、孔、齒輪等，材料為45鋼，以公差等級和粗糙度選擇加工工藝。外圓加工工序：粗車半精車精車因為毛坯選用的是熱軋鋼，56mm的外圓未標注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定其公差等級為IT14，44mm的外圓表面粗糙度為Ra3.2um，需要粗車、半精車。40mm的外圓面，未標注公差等級，根據(jù)GB 1800-7

32、9規(guī)定其公差高年級為IT14，表面粗糙度為Ea2.5um，需粗車、半精車。齒輪的外圓面 公差等級為8級，表面粗糙度為Ra3.2um,需粗車、半精車、精車鉆孔工序：鉆孔擴孔鉸孔28mm的孔，未標注公差等級，公差等級按IT14，表面粗糙度為Ra12.5um,需要先鉆孔再擴孔，鉆孔為通孔。32mm的孔，公差等級為IT7，表面粗糙度為Ra12.5um，因為已經(jīng)鉆出通孔，加工方法可以采取先擴孔然后再進行鉸孔即可達到要求。5.工藝路線的制定工序一 粗車、半精車端面。工序二 粗車、半精車、精車外圓至52.5mmh8。工序三 粗車外圓至46mm,長度為49mm。再粗車、半精車、精車外圓44mmh7。工序四 粗

33、車、半精車外圓40mm。工序五 切斷。工序六 換頭夾緊、粗車、半精車端面使齒輪寬為12mm,倒角1X45°。工序七 換頭夾緊，鉆孔28mm。工序八 擴孔，然后再進行鉸孔32mmh7，深度為44mm，倒角。工序九 換頭夾緊，倒角1X45°。工序十 車油槽。工序十一 銑鍵槽。工序十二 齒輪加工。工序十三 檢驗。6.加工余量的確定工藝路線擬定以后，應(yīng)該定每道工序的加工余量、工序尺寸及其公差。工序尺寸是工件加工過程中，各個工序應(yīng)保證的加工尺寸，工序尺寸允許的變動范圍就是工序尺寸公差。工序尺寸的確定與工序的加工余量有密切關(guān)系。零件圖上的尺寸和公差就是最終工序的尺寸和公差?？梢杂谩暗雇?/p>

34、”的辦法，將此尺寸加上此工序的余量，就是上一工序的工序尺寸。如圖6-1可知，最大直徑為52.5mm，其公差為IT8，由于坯料石熱軋圓鋼，其直徑便不能隨意擬定一個尺寸，必須根據(jù)型材規(guī)格表選取合適的直徑。查【6】表2-74，選用坯料直徑56mm。總的加工余量為56-52.5=3.5mm.考慮到粗、精加工分階段進行，在粗車時應(yīng)切去大部分余量，故取粗車的加工余量為2.8mm，那么精車的加工余量為總得加工余量減去粗車的加工余量，即3.5-2.8=0.7mm。圖6-1 零件加工示意圖40mm部位的尺寸屬未標公差的尺寸，其公差等級可取IT14，精車加工余量亦可以取0.7，那么粗車的加工余量=56-40-0.

35、7=15.3mm。各外圓表面的工序間余量，工序尺寸及公差如表6-1所示。表6-1 軸齒輪的加工尺寸加工表面工序名稱工序間余量工序能達到的公差等級及其標準公差值最大極限尺寸工序尺寸及公差軸頸精車0.2IT8（0.046）52.5C、B、A半精車0.5IT10（0.12）52.7粗車2.8IT14（0.74）53.2外圓C、B粗車6.5IT14（0.62）46.0外圓C精車0.2IT7（0.025）44.0440 - 0.025 半精車0.5IT10（0.10）44.244.2粗車1.3IT12（0.25）44.744.7外圓B半精車2.0IT7（0.025）40.0粗車4.0IT12（0.25）

36、42.042端面D半精車1.0IT11（0.19）61.0粗車3.0IT14（0.74）62.0孔E、F鉸孔0.3IT7（0.025）32.032擴孔3.7IT10（0.10）31.731.7鉆孔28.0IT12（0.21）28.0287.各工序切削用量的選擇及工時的計算工序一: 以56外圓為粗基準，粗車、半精車毛坯的端面（1）加工條件工件材料：熱軋鋼（45）機床：CA6140型臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀 （2）確定背吃刀量：根據(jù)下料尺寸，粗車分一次走刀。粗車時，取=2mm。查【6】表15-10，f=0.60.7mm/r，取f=0.6mm/r。查【6】表15-1

37、3，切削速度的計算公式為：V=； Kv= K因為 >f，取刀具的主偏角Kr=45°，Kr'=0°查【6】表15-13，Cv=242, Xv=0.15, Yv=0.35, m=0.2, t=3600, Kmv=0.637/, Kkv=1.0,Ktv=0.65查【4】表1-2，b=0.6Gpa。所以， V=79.4m/min （3）確定機床主軸轉(zhuǎn)速n=451.3 (r/min)半精車斷面時分一次走刀。取=1.0mm。V=n=(r/min)（4）工時計算粗 車：T= 半精車：T=工序二：粗車外圓至53.2mm（1）加工條件工件材料：熱軋鋼（45）機床：CA6140臥

38、式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀（2）確定背吃刀量：粗車雙邊余量為2.8mm，顯然為單邊余量，=2.8/2=1.4mm。（3）確定進給量在粗車鋼料刀杠尺寸為B×H=20mm×30mm,ap 3 mm。查【6】表9-12，工件直徑為60mm時，f=0.6-0.7mm/r，選擇f=0.6mm/r。（4）切削速度的計算公式V=；>f，取刀具的主偏角Kr=45°，Kr'=0°.查【6】表9-17，Cv=242, Xv=0.15, Yv=0.35, m=0.2, t=3600, KmV=0.637/, Kkv=1.0, Ktv

39、=0.65V=n=501.1(r/min)（5）工時的計算 T=半精車外圓至52.7mm（1）加工條件， 工件材料：熱軋鋼（45）機床：CA6140臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀 （2）確定背吃刀量：=0.5/2=0.25mm查【6】表15-10,取f=0.6mm/r。查【6】表15-13，Cv=242, Xv=0.15, Yv=0.35, m=0.2, t=3600, KmV=0.637/, Kkv=1.0,Ktv=0.65 V=n= 656.3(r/min)（3）工時的計算T=60×650.55656.3=10.8s精車外圓至52.5mm（1）加工條件

40、， 工件材料：熱軋鋼（45）機床：CA6140臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀 （2）確定背吃刀量:=0.2/2=0.1mm查【6】表15-10,取f=0.5mm/r 查【6】表15-13,Cv=242,Xv=0.15,Yv=0.35,m=0.2,t=3600, Kmv= KmV=0.637/,Ktv=0.65,Kkv=1.0V=n=804.4r/min（3）工時計算T=60×650.5804.4=9.7s工序三：粗車外圓至46mm（1）加工條件工件材料：熱軋鋼（45）機床：CA6140臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀 ，尺寸20X

41、30。（2）確定背吃刀量：=6.5/2=3.25mm查【6】表，f=0.3-0.4 mm/r,取f=0.3mm/r。查【6】表9-17，Cv=291, Xv=0.15, Yv=0.20, m=0.2, t=3600, Km V=0.637/, Kkv=1.0, Ktv=0.65；n=653.6 (r/min)（3）工時計算T=60×490.3653.6=15s粗車外圓45mm（1）加工條件機床：CA6140臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀 ，尺寸20X30。（2）確定背吃刀量：=1/2=0.5mm查【6】表15-10，f=0.4-0.5mm/r,取f=0.5

42、mm/r。查【6】表15-13，Cv=242, Xv=0.15, Yv=0.35, m=0.2, t=3600, Km V=735/, Kkv=1.0, Ktv=0.65； n=736.7 (r/min)（3）工時計算 T=60×170.5736.7=2.8s半精車外圓44.2mm（1）加工條件工件材料：熱軋鋼（45）機床：CA6140臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀 ，尺寸20X30。（2）確定背吃刀量：=0.8/2=0.4mm查【6】表15-10，f=0.4 -0.5mm/r,取f=0.5mm/r。查【6】表15-13，Cv=2427, Xv=0.15,

43、 Yv=0.35, m=0.2, t=3600, Km V=0.637/, Kkv=1.0, Ktv=0.65; n=776 (r/min)（3）工時計算T=60×170.5776=2.6s精車外圓44mmh7（1）加工條件工件材料：熱軋鋼（45）機床：CA6140臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀 ，尺寸20X30。（2）確定背吃刀量：=0.2/2=0.1mm，查【6】表9-16，f=0.4-0.5mm/r,取f=0.5mm/r。查【6】表9-17，Cv=242, Xv=0.15, Yv=0.35, m=0.2, t=3600, Km V=0.637/, K

44、kv=1.0, Ktv=0.65；n=959.8r/min)（3）工時計算 T=60×170.45959.8=2.4s工序四：粗車外圓42mm（1）加工條件工件材料：熱軋鋼（45）機床：CA6140臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀 ，尺寸20X30。（2）確定背吃刀量：=4/2=2mm查【6】表15-10，f=0.4-0.5mm/r,取f=0.5mm/r。查【6】表15-13，Cv=242, Xv=0.15, Yv=0.35, m=0.2, t=3600, Km V=0.637/, Kkv=1.0,Ktv=0.65； n=641.5 (r/min)（3）工時

45、計算 T=60×30/0.5/641.5=5.6s半精車外圓40mm（1）加工條件工件材料：熱軋鋼（45）機床：CA6140臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀 ，尺寸20X30。（2）確定背吃刀量：=2/2=1mm查【6】表9-16，f=0.4-0.5mm/r,取f=0.5mm/r。查【6】表9-17，Cv=242, Xv=0.15, Yv=0.35, m=0.2, t=3600, Km V=0.637/, Kkv=1.0,Ktv=0.65；n=764.3 (r/min)（3）工時計算T=60×300.4764.3=5.9s工序五：切斷（1）加工條件

46、工件材料：熱軋鋼（45）機床：CA6140臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：YT5硬質(zhì)合金切斷刀 ，取刀桿尺寸12X20，刀寬度4mm，刀頭長度35mm。查【6】表15-25,15-26，f=0.13-0.16mm/r,取f=0.15mm/r。Vc=1.783m/s=107m/min,n=649.1 (r/min)（2）工時計算T=60×26.250.15649.1=16.2s工序六：粗車，半精車端面使齒輪寬為12mm，倒角1X45°（1）加工條件工件材料：熱軋鋼（45）機床：CA6140型臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀 （2）確定背吃刀量：根據(jù)

47、下料尺寸，粗車分一次走刀。粗車時，取=3mm。f=0.60.7mm/r，取f=0.6mm/r。切削速度的計算公式為：V=；>f，取刀具的主偏角Kr=45°，Kr'=0°.查【6】表15-13，Cv=242, Xv=0.15, Yv=0.35, m=0.18, t=3600, KmV=0.637/, Kkv=1.0, Ktv=0.65；（3）確定機床主軸轉(zhuǎn)速n=1000×74.73.1452.5=453.1 (r/min)半精車斷面時分一次走刀。取=1mm。n= 1000×88.1/3.14/52.5=534.4(r/min)（4）工時計算粗

48、 車：T=60×26.250.6/453.1=5.8s半精車：T=60×26.25/0.6/534.4=4.9s（5）倒角換主偏角為45°的車刀，吃刀量1mm，一次走刀完成。工序七：鉆孔28mm（1）加工條件工件材料：熱軋鋼（45）機床：CA6140型臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：高速鋼鉆頭查【6】表15-33，選擇進給量 f=0.3mm/r ； Kv=Kcv·Kdv·Ksv·Kmv·Ktv·Knv查【6】表15-35,15-16，Cv=11.1, Zv=0.4,Yv=0.5,m=0.2, Kcv=0.85,K

49、dv=1.0,Ksv=0.8,Kmv=1.06,Ktv=1.0,Knv=1.0計算得Vc=0.48m/s=28.7m/minn=1000×28.7/3.14/28=326.4r/min（2）工時計算T=60×61/0.3/326.4=37.4s工序八：擴孔至31.7（1）加工條件工件材料：熱軋鋼（45）機床：CA6140型臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：高速鋼鉆頭W18Cr4V查【6】表15-33，15-42,選擇進給量 f=0.6mm/r 選擇切削速度V=22.2m/min（2）工時計算T=60×44/0.6/206=21.4鉸孔至32mmh7，深度為44mm（1）加工條件工件材料：熱軋鋼（45）機床：CA6140型臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：硬質(zhì)合金機鉸刀查【6】表15-43，選擇進給量 f=0.6mm/r 查【6】表15-44,Cv=115.7,Zv=0.3,Xv=0,Yv=0.65,m=0.7Kcv=0.85,Kdv=1.0,Ksv=0.8,Kmv=0.637/600=1.06,Ktv=1.0,Knv=1.0計算得Vc=0.3m/s=18m/minn=1000×18/3.14/32=179.1r/min（2）工時計算T=60×4