倒檔齒輪加工工藝

/前言根據(jù)高等職教育的方針政策.高等教育要培養(yǎng)一批高技能應用型人才。不僅要有過硬的理論知識.而且要具備高的動手能力和創(chuàng)新意識。本人積極響應院領導和專業(yè)教師的號召.竭盡全力完成課程設計.練就自己的動手能力和創(chuàng)新意識！課程設計是我們在大學期間學完專業(yè)所有課程后所要進行的一個重要環(huán)節(jié).這是我們對所學課程的一次深入的全面的總復習.也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。因此.它在學習中占有重要的地位。是利用所學知識解決實際問題能力的具體體現(xiàn)。此次設計既是對我們的一次鍛煉.也是一次挑戰(zhàn)。在設計過程中.通過搜集和整理相關資料、查閱大量的手冊、國家標準和相關技術政策.不僅使我們增長了見識.也開闊了視野。課程設計的課程也是一次綜合性的理論聯(lián)系實際的訓練過程.是我們從學校走向工作崗位的一個過度環(huán)節(jié)。我希望能夠通過這次畢業(yè)設計.對將來要從事的工作進行一次適應性訓練.希望在設計中能夠鍛煉自己獨立工作和綜合分析的能力.為今后工作打下一個堅實的基礎.樹立一個良好的開端.這個階段也將在我的大學生活中留下深刻的印象。就我而言.希望通過這次課程設計.對自己今后從事的工作.進行一次適應性訓練.通過設計鍛煉自己分析問題、解決問題的能力.為今后的工作打下一個良好的基礎由于能力所限.設計中尚有許多不足之處.希望各位教師給予批評指教.敬請尊敬的院領導和專業(yè)教師提出寶貴意見和建議！設計人:陳德發(fā)、杜道2011年07月05日目錄一、零件圖的分析……………………1.1零件的功用……………………1.2圖紙的完整性和正確性…………1.3零件的技術要求分析……………1.4零件的結構工藝性分析…………二、毛坯的選擇……………………2.1確定毛坯種類及制造方法………2.2毛坯的形狀及加工總余量………三、定位基準的選擇………………3.1精基準的選擇……………………3.2粗基準的選擇……………………四、工藝路線的擬定…………………4.1表面加工方法的選擇………………4.2確定加工工藝路線〔要求兩套工藝方案…………4.3工藝方案的技術經濟分析………五、確定工序加工余量、工序尺寸及公差……………5.1選擇工序加工余量……………5.2計算工序尺寸及公差……………六、確定切削用量及工時定額………七、工藝過程卡片…………………八、工序卡片…………………九、參考文獻書目……………………零件圖的分析1零件的功用用來傳遞的運動和動力.改變轉向傳遞扭矩從而使汽車實現(xiàn)反向行使1.2圖紙的完整性和正確性本零件各表面的加工并不困難。齒輪零件圖樣由兩個剖視圖組成.視圖正確、完整.尺寸、公差及技術要求齊全。零件內、外輪廓描述清楚完整.零件圖的粗實線、細實線、點化線的線型均符合于國家標準；有利于加工時的數(shù)據(jù)分析和計算.零件材料為45鋼。1.3零件的技術要求分析零件圖的尺寸比較多.但尺寸的標注多而不亂。圖紙當中有對齒面粗糙度和孔面粗糙度的要求為3.2.齒部熱處理45-52HRC.齒圈徑向跳動公差為0.08mm.還有一些技術要求倒角為C2.5、未標注為1*450.零件表面光潔、精度等級8GK。1.4零件的結構工藝性分析零件結構本產品是一個雙聯(lián)齒輪零件.該零件是由兩個不同的齒廓組成.一個為m=4,z=17的齒廓一個為m=5,z=19的齒廓.由φ40mm的圓柱的連接在一起。零件有φ20mm的孔和寬6mm的鍵槽。結構工藝性分析零件的結構工藝性是指所設計的零件在滿足使用要求的前提下.制造的方便性、可行性和經濟性.即零件的結構應方便加工時工件的裝夾、對刀、測量.結構越簡單,工藝性越好。結構形式應盡量簡化?？梢蕴岣咔邢餍实取８鶕?jù)零件的外形尺寸Φ105×100mm.所以選擇Φ110*105的毛坯。鉆孔結構相對簡單.選擇合適的轉速和進給速率.就可以將此結構作出為了便于裝配零件并去掉毛刺.軸端應制出45°的倒角。零件表面硬度的分析硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標之一。一般硬度越高.耐磨性越好。調質45-52HRC.該鋼具有較高的硬度和耐磨性.淬火時變形較小。具有良好的沖載能力.使用時進行熱處理。毛坯的選擇2.1確定毛坯種類及制造方法輸出軸為傳動零件.要求有一定的強度.該零件的材料為45鋼.輪廓尺寸不大.形狀并不復雜.又屬于大批生產.故毛坯可采用模鍛成型。這對于提高生產效率、保證加工質量也是有利的。毛坯尺寸通過確定加工余量后決定。2.2毛坯的形狀及加工總余量毛坯的形狀毛坯的總余量主要面尺寸零件尺寸<mm>總余量<mm>毛坯尺寸<mm>φ76外圓76480φ105外圓1055110φ4040545100長100510515厚15520定位基準的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程的設計中重要工作之一?；孢x擇得正確、合理.可以保證加工質量.提高生產效率。否則就會使加工工藝規(guī)程問題百出.嚴重的還會造成零件大批報廢.是生產無法進行。3.1精基準的選擇本零件是帶孔的雙聯(lián)齒輪.孔是其設計基準和測量基準。為避免因基準不重合而產生的誤差.應選孔為定位基準.即遵循"基準重合"的原則。即選孔及一端面為精基準。3.2粗基準的選擇由于本零件的表面都需要加工.而孔作為精基準應先加工.因此應先加工出一外圓及一個端面為粗基準。工藝路線的擬定4.1表面加工方法的選擇本零件的加工面有外圓、內孔、端面、齒面、鍵槽.材料為45鋼。參考《機械制造工藝設計簡明手冊》.加工方法選擇如下：〔1齒圈外圓面：為標注公差尺寸.根據(jù)GB1800-97規(guī)定其公差等級為IT14.表面粗糙度為.需粗車、半精車〔表1.4-6〔2φ40mm外圓面：為標注公差尺寸.根據(jù)GB1800-97規(guī)定其公差等級為IT14.表面粗糙度為.需粗車、半精車〔表1.4-6〔3mm內孔：公差等級為IT7.表面粗糙度.根據(jù)表1.4-7.加工方法選用鉆、粗鉸、精鉸?！?端面：本零件的端面為回轉體端面.尺寸精度、表面粗糙度未作要求.只需粗車即可?！?齒面：齒輪模數(shù)分別為4、5.齒數(shù)分別為17、19.精度都為8GK螺旋圓錐齒輪刀盤銑齒即可〔表1.4-16、表1.4-17。〔6鍵槽：槽寬和槽深的公差等級分別為IT9和IT12.需粗插、精插〔表1.4-174.2確定加工工藝路線〔要求兩套工藝方案工藝路線的擬訂.為了保證達到零件的幾何形狀、尺寸精度、置精度及各項技術要求.必須制定合理的工藝路線。制定工藝路線的出發(fā)點.應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為大批生產的條件下.盡量使工序集中來提高生產效率。除此之外.還應考慮經濟效果.以便降低生產成本。齒輪的加工工藝路線一般是先進行尺坯的加工.然后在進行齒面的加工。齒坯加工包括個圓柱表面及端面的加工.按照先加工基準面及先粗后精的原則.齒坯加工可按下述工藝路線進行：工藝路線方案一：工序1:毛坯進行鍛造工序2：正火工序3：粗車各外圓、齒厚和斷面。鉆、擴孔工序4：拉鍵槽工序5：半精車各外圓及端面工序6：檢驗工序7：滾齒輪工序8：去毛刺工序9：剃齒工序10:熱處理工序11:精鉸孔工序12：珩齒工序13：終檢工藝路線方案二：工序1:毛坯進行鍛造工序2:正火工序3：鉆孔、擴孔工序4粗車各外圓、齒厚及端面工序5：拉鍵槽工序6：半精車各外圓及端面工序7：檢驗工序8：滾齒工序9：去毛刺工序10：剃齒工序11:熱處理工序12:鉸孔工序13：珩齒工序14：終檢工藝路線的比較分析：第二條工藝路線不同于第一條工藝路線是把平面車出來.并將孔與外圓柱面的加工進行了互換.其它的先后順序均沒有變化。零件的基準有所變化.第一條工藝路線.直接車出端面.有利于保證精度減小誤差.節(jié)省拆裝時間；再者先加工孔.確定了精基準.符合基準重合原則.有利于提高其他部分的加工精度。第二條工藝路線.增加了車平面.要換床.拆裝過程中會產生誤差.先加工外圓柱面再加工孔.改變了精基準.以外圓柱面為精基準.違反了基準重合原則。從保證精度的前提下.我們選擇了第一條工藝路線進行生產。4.3工藝方案的技術經濟分析齒圈外圓面及φ40mm外圓和兩端面都未標注公差尺寸.根據(jù)GB1800-97規(guī)定其公差等級為IT14.表面粗糙度為.粗車、半精車〔表1.4-6即能達到要求.φ20mm孔為公差等級為IT工方法選用鉆、粗鉸、精鉸〔表1.4-7即能達到要求；和鍵槽槽寬和槽深的公差等級分別為IT9和IT10.需粗插、精插〔表1.4-17即能達到要求.兩齒部齒面精度都為8GK滾齒刀滾齒即可〔表1.4-16、表1.4-17。從經濟性分析不需要過精的加工即可.確定工序加工余量、工序尺寸及公差5.1選擇工序加工余量工序加工余量〔直徑工序尺寸IT公差粗車φ76mm端面2mm103mm11+0.220粗車φ76mm2.9mmφ77.1mm13+0.460粗車φ40mm4mmφ41mm13+0.390粗車φ76mm齒厚15mm2mm16mm11+0.110粗車φ105mm端面2mmφ101mm11+0.220粗車φ105mm3.9mmφ106.1mm13+0.540粗車φ105mm齒厚15mm2mm16mm11+0.110鉆孔φ20mm18mmφ18mm130-0.33粗鉸φ20mm1.94mmφ19.94mm100-0.084精鉸φ20mm0.06mmφ20mm8+0.0270半精車外圓φ76mm端面0.5mm100.5mm9+0.0870半精車外圓φ76mm1.1mmφ76mm100-0.12半精車外圓φ40mm1mmφ40mm100-0.1半精車φ76mm齒厚15mm0.5mm15mm9+0.0430半精車外圓φ105mm端面0.5mm100mm9+0.0870半精車外圓φ105mm1.1mmφ105mm100-0.14半精車φ105mm齒厚15mm0.5mm15mm9+0.0430粗插鍵槽5.6*2.45.6*2.4精插鍵槽0.4*0.46*2.85.2計算工序尺寸及公差粗車φ76端面：L=105-2=103IT為11公差為粗車φ76mm：φ=80-3.9=77.1IT為13公差為粗車φ40mm外圓：φ=45-4=41IT為13公差為粗車φ76齒厚15：L=18-2=16IT為11公差為粗車φ105齒厚：L=18-2=16IT為11公差為粗車φ105端面：L=103-2=101IT為11公差為粗車φ105：φ=110-3.9=106.1IT為13公差為鉆孔φ20：φ=0+18=18IT為13公差為粗鉸φ20：φ=18+1.94=19.94IT為10公差為精鉸φ20：φ=19.94+0.06=20IT為8公差為半精車外圓φ76端面：L=101-0.5=100.5IT為9公差為半精車外圓φ76：φ=77.1-1.1=76IT為10公差為半精車外圓φ40：φ=41-1=40IT為10公差為半精車φ76齒厚15：L=15.5-0.5=15IT為9公差為半精車φ105齒厚：L=15.5-0.5=15IT為9公差為半精車外圓φ105端面：L=100.5-0.5=100IT為9公差為半精車外圓φ105：φ=106.1-1.1=105IT為10公差為粗插鍵槽5.6*2.4*100精插鍵槽6*2.8*100〔五確定切削用量及基本工時1.加工條件：工件材料:45鋼.正火處理。.模鍛.加工要求：粗車φ76端面及φ76.φ40外圓.φ105端面及外圓.鉆擴孔φ20。機床：CA6140立式鉆床Z4019.刀具：刀片材料YT15..12.90.0.5。30麻花鉆.60擴孔鉆刀片材料YG82.計算切削用量：〔1粗車φ76端面1.已知毛坯長度方向的加工余量為2按=5.5考慮≤3.分兩次加工2.進給量根據(jù)《切削用量簡明手冊》〔以下稱簡明手冊表1.4當?shù)秄=0.5～0.7mm/r按CA620-1車床說明書〔見《切削手冊》表1.30.取f=0.5mm/r3.計算切削速度。按切削手冊表1.27切削速度計算公式為LY=60mm〔m/min。=108.6m/min其中=242.=0.15.=0.35.m=0.2.修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28.即：=1.44.=0.8.=1.04.=0.81.=0.974.確定機床主軸轉速<r/min>按照機床說明書〔見《工藝手冊》表4.2-8與455r/min相近的機床轉速為450及500r/min,現(xiàn)取=450r/min。如果選=500r/min.則轉速損失太大.所以主軸切削速度v=5.切削工時.按《工藝手冊》表6.2-1==18〔mm=2mm.=0.=0.==×2=0.36min〔2粗車φ76外圓.同時應檢驗機床功率及進給機構強度。1.切削深度單邊余量=1.5mm?？梢淮吻谐?.進給量根據(jù)《切削手冊》表1.4.選用=0.5mm/r3.計算切削速度《切削手冊》表1.27=116〔m/min4.確定主軸轉速<r/min>按機床選取n=500r/min所以實際切削速度5.檢驗機床功率主軸切削力按《切削手冊》表1.29計算公式計算其中=2795.=1.0.=0.75.=-0.15.所以=1012.5〔N切削時消耗功率=由《切削手冊》表1.30中的CA6140機床說明書可知CA6140主電動機功率為7.5kw.當主軸轉速為500r/min時主軸傳遞最大功率為2kw機床功率足夠可以正常加工6.檢驗機床進給機構強度已知主切削力=1012.5N徑向切削力按《切削手冊》表1.29所示公式計算軸向切削力取機床導軌與床鞍之間的摩擦系數(shù).則切削力在縱向進給方向對進給機構的作用力為7.切削工時=〔3粗車φ40外圓〔《切削手冊》表1.6.刀夾圓弧半徑切削速度其中=242.=0.15.=0.35.m=0.2.=1.44.=0.81.T=60.=159〔m/min.按說明書n=1400此時切削工時t=〔4粗車φ105外圓同時應檢驗機床功率及進給機構強度1.切削深度單邊余量=1.9mm.可一次切除2.進給量.按《切削手冊》表1.4.選用3.計算切削速度.見《切削手冊》表1.27=123〔m/min4.確定主軸轉速按機床選取n=400r/min所以實際切削速度5.檢驗機床功率.主切削力按《切削手冊》表1.29的公式計算其中=2795.=1.0.=0.75.=-0.15.所以=668.4〔N切削時消耗功率=由《切削手冊》表1.30中的CA6140機床說明書可知CA6140主電動機功率為7.5kw.當主軸轉速為400r/min時主軸傳遞的最大功率為1.47kw機床功率足夠可以正常加工〔5粗車φ105端面1.已知毛坯長度方向的加工余量為.實際端面最大加工余量可按z=5.5mm考慮分兩次加工計。長度加工公差按級.取-0.46mm〔入體方向2.進給量由《切削手冊》當?shù)稐U尺寸16×25.≤3mm.以及工件直徑為φ105時=0.6～0.9mm。按CA6140機床說明書〔見《切削手冊》表1.30取=0.6mm/r3.計算切削速度按《切削手冊》表1.27.切削速度的計算公式為〔壽命T=60min其中=242.=0.15.=0.35.m=0.2.見《切削手冊》表1.28即=1.44=0.8.=1.04.=0.81.=0.97.所以=4.確定機床主軸轉速按機床說明書選取與309r/min相近的機床轉速為n=250r/min與n=320r/min所以實際切削速度選=320r/min5.切削工時.按《切削手冊》表6.2-1..=2mm.=0.=0.===0.089〔min工序IV拉鍵槽單面齒開.根據(jù)相關手冊.確定拉鍵槽時拉刀的拉刀開量為0.06mm拉刀速度為0.6m/s〔3.6m/min切削工時：其中單面余量0.4mm.-拉削表面長度100.-考慮校準部分的長度系數(shù).取1.2.-考慮機床返回行程系數(shù).取1.4：-拉刀速度〔m/min：-拉刀開量：所以t==0.31〔min工序V精車φ105外圓。加工要求精車至φ105單邊余量為1mm經查《切削手冊》可知=0.3mm/r=其中=1.28×1.0×0.81×1.01所以機床主軸n=500r/min工時t===0.11〔min〔2精車φ40外圓加工要求精車至φ40單邊余量為0.5〔mm經查《切削手冊》可知=0.25mm/r=197〔m/min所以機床主軸n=1400r/min工時t===0.22〔min〔3精車φ76外圓加工要求精車至φ76單邊余量為0.55〔mm經查《切削手冊》可知=0.3mm/r=185〔m/min所以機床主軸n=710r/min工時t===0.08〔min工序VII：滾齒〔1滾齒z=17.m=4〔2機床：Y32B進給量在1.5～3mm/r之間根據(jù)《切削手冊》選擇1.5mm/r.在25～30m/min選25m/min主軸轉速n=50〔40～250r/min功率P=4Kw計算工時.由《工藝手冊》表查6.2～13有〔2滾齒z=19.們機床Y3150刀具：刀具材料：查相關資料取主軸轉速為60r/min.P=4kw滾齒刀進給量查《切削手冊》表4.3取=1.5mm/r切削速度查《切削手冊》取=30m/min計算工時.查工藝手冊表6.2～13.有t=工序IX剃齒〔z=17.m=5機床YP4232C刀具刀具材料查相關資料取主軸轉速為n=80r/min.P=2.2kw,剃刀旋轉進給量=0.5mm,切削速度=計算工時t=工序X剃齒〔z=19.m=5機床YA4232刀具刀具材料查相關資料取主軸轉速為n=80r/min.P=2.2kw,剃刀旋轉進給量=0.5mm,切削速度=計算工時t=工序XI絞孔直徑余量z=0.15mm.=0.15〔mm/r=1237〔r/min所以機床主軸轉速選擇=1200<r/min>切削工時t=機械加工工藝過程卡片產品型號零<部>件圖號共一頁產品名稱倒檔齒輪零<部>件名稱倒檔齒輪第一頁材料牌號45#毛坯種類鍛件毛坯外形尺寸毛坯件數(shù)1每臺件數(shù)1備注工序號工序名稱工序內容車間工段加工設備工藝裝備工時〔min夾具名稱及型號刀具名稱及型號量具與檢測10鍛造①鍛造毛坯,各單邊余量留5mm112.020熱處理①正火處理112.630粗車①粗車φ76端面,車至103mm②粗車φ76外圓柱面.加工至φ77.1mm③粗車φ76齒厚.加工至16mm④粗車φ40外圓柱面.車至φ41mm⑤粗車φ105外圓柱面.車至φ101mm⑥粗車φ105齒厚.車至16mm⑦粗車φ105端面.車至100mm⑧鉆孔φ18mm⑨擴孔φ19.8mm11CA6140組合夾具外圓車刀麻花鉆頭專用塞規(guī)4.540拉鍵槽拉鍵槽6X100mm11組合夾具鍵槽拉刀專用塞規(guī)0.3150半精車半精車φ76外圓柱面.車至φ76mm半精車φ76齒厚.車至15mm半精車φ40外圓柱面半精車φ105外圓柱面.車至φ105mm半精車φ105齒厚.車至15mm11CA6140組合夾具外圓車刀專用塞規(guī)0.4160檢驗1170滾齒滾齒Z=17,m=4.留剃余量Z=0.06mm滾齒Z=19,m=5.留剃余量Z=0.1mm11Y3150E組合夾具滾齒刀專用塞規(guī)80修正①去毛刺11組合夾具90剃齒剃齒Z=17.m=4.公法線長度至尺寸上限剃齒Z=19.m=5.公法線長度至尺寸上限11YP4232C組合夾具剃齒刀專用塞規(guī)100熱處理齒部高頻感應淬火45~52HRC11110鉸孔鉸孔至尺寸φ20011CA6140組合夾具專用塞規(guī)0.42120珩齒齒輪Z=17.m=4珩至尺寸要求齒輪Z=19.m=5珩至尺寸要求11編制<日期>審核<日期>會簽<日期>標記處數(shù)更改文件號簽字日期標記七、工藝過程卡表2倒檔齒輪中批量生產機械加工工藝過程卡片八、工序過程卡機械加工工序卡片產品型號零<部>件圖號產品名稱零<部>件名稱倒檔齒輪車間工序號工序名稱材料牌號3粗車45#毛坯種類毛坯外形尺寸每毛坯可制件數(shù)每臺件數(shù)鍛件11設備名稱設備型號設備編號同時加工件數(shù)臥式車床CA61401夾具編號夾具名稱切削液專用夾具工位器具編號工位器具名稱工序工時準終單件64工步號工步內容工藝裝備主軸轉速〔r/min切削速度<m/min>進給量<mm/n>切削深度<mm>進給次數(shù)工步工時機動輔助1粗車Φ76端面高速鋼面車刀.麻花鉆.擴孔刀450108.60.53122.8描圖2粗車Φ76外圓柱面及齒厚5001190.51.5163粗車Φ40圓柱面14001590.5116.5描校4粗車Φ105圓柱面及齒厚4001320.5117.85粗車Φ105端面320101.90.63210底圖卡6鉆Φ18mm孔1257.850.761001437擴Φ19.8mm孔1257.71.2410085裝訂號設計日期審核日期標準化日期會簽日期標記處數(shù)更改文件號簽字日期標記處數(shù)更改文件號簽字日期陳德發(fā)07-08杜道07-08機械加工工序卡片產品型號零<部>件圖號產品名稱零<部>件名稱倒檔齒輪車間工序號工序名稱材料牌號4拉鍵槽45#毛坯種類毛坯外形尺寸每毛坯可制件數(shù)每臺件數(shù)鍛件11設備名稱設備型號設備編號同時加工件數(shù)鍵槽拉床Z5351夾具編號夾具名稱切削液專用夾具工位器具編號工位器具名稱工序工時準終單件