軸齒輪的機械加工工藝設計及工裝設計書

-.z......資料...農業(yè)大學科技學院課程設計說明書課程名稱：機械設計根底題目名稱：軸齒輪的機械加工工藝及工裝設計班級：2012級機制專業(yè)1班姓名：盼 學號：6指導教師：志亮評定成績：教師評語：指導教師簽名：20年月日成績成績評閱教師日期容摘要：按照題目要求，對工件的工藝要求和技術要求進展分析，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)省本錢和工時。再對最終的工藝路線的各工序進展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。加工齒輪時，綜合考慮選擇插齒進展齒輪加工，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，設計其專用的夾具。關鍵詞：軸齒輪、加工工藝、工序、夾具；目錄1.零件的工藝分析·····································································41.1零件的構造特點·····································································41.2技術要求·············································································41.3加工工藝性··········································································42.毛坯確實定············································································53.零件的基準選擇·····································································64.重點工序的說明·····································································65.工藝路線的制定·····································································66.加工余量確實定·····································································77.各工序切削用量的選擇及工時的計算········································98.專用夾具的設計···································································198.1問題的提出··········································································198.2定位基準的選擇······································································208.3定位誤差分析········································································208.4夾緊力的計算········································································209.課程設計心得體會································································2010.參考文獻···········································································2011.附錄Ⅰ機械加工工藝過程卡·················································21附錄Ⅱ機械加工工序卡·······················································221.零件的工藝分析1.1零件的構造特點如題目要求，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展配合。另一端為Φ52.5mm、齒數為19、模數是2.5的齒輪。在齒輪的一端加工一個Φ28mm，長度為17mm的孔，另一端也要加工Φ32mm長為44mm，精度要求比擬高的孔，在孔的一側還要加工一個油槽。具體形狀如圖1-1所示。圖1-1加工零件1.2技術要求〔1〕軸的圓與外圓的圓跳度不大于0.03；〔2〕毛坯要經過調至熱處理，提高力學性能；〔3〕齒部外表要進展淬火處理，硬度為HRC45-48。1.3加工工藝性此零件的技術要求不高，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，而且外表粗糙度也要求不高，是一個較好加工的零件。由于大批量生產，可以使用車床進展加工。2.毛坯確實定從軸的受力分析可知，它受扭轉——彎曲復合作用力，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)質構造鋼的45號鋼，坯料用熱軋圓鋼。為了改善組織，提高力學性能，坯料要經過正熾熱處理。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，精車就可以到達要求。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經濟精度/μm外表粗糙度/μm工序根本尺寸/mm標注工序尺寸公差/mm精車0.2h8Ra0.6～2.552.5半精車0.5h10Ra2.5～1052.7粗車2.8h12Ra14～32053.2毛坯±25656由以上工序加工余量分析，毛坯的尺寸選在Φ56mm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。在一開場粗加工的時候，是選用車床加工外圓、三爪卡盤進展夾緊定位的，粗車是選用圓鋼的外圓作為基準的。在選用精基準時，采用互為基準進展兩端的外圓進展加工，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展定位，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外表有個外圓、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，Φ56mm的外圓未標注公差尺寸，根據GB1800-79規(guī)定其公差等級為IT14，Φ44mm的外圓外表粗糙度為Ra3.2um，需要粗車、半精車。Φ40mm的外圓面，未標注公差等級，根據GB1800-79規(guī)定其公差高年級為IT14，外表粗糙度為Ea2.5um，需粗車、半精車。齒輪的外圓面公差等級為8級，外表粗糙度為Ra3.2um,需粗車、半精車、精車鉆孔工序：鉆孔→擴孔→鉸孔Φ28mm的孔，未標注公差等級，公差等級按IT14，外表粗糙度為Ra12.5um,需要先鉆孔再擴孔，鉆孔為通孔。Φ32mm的孔，公差等級為IT7，外表粗糙度為Ra12.5um，因為已經鉆出通孔，加工方法可以采取先擴孔然后再進展鉸孔即可到達要求。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Φ46mm,長度為49mm。再粗車、半精車、精車外圓Φ44mmh7。工序四粗車、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1*45°。工序七換頭夾緊，鉆孔Φ28mm。工序八擴孔，然后再進展鉸孔Φ32mmh7，深度為44mm，倒角。工序九換頭夾緊，倒角1*45°。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.加工余量確實定工藝路線擬定以后，應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，各個工序應保證的加工尺寸，工序尺寸允許的變動圍就是工序尺寸公差。工序尺寸確實定與工序的加工余量有密切關系。零件圖上的尺寸和公差就是最終工序的尺寸和公差?？梢杂谩暗雇屁暤姆椒?，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Φ52.5mm，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，必須根據型材規(guī)格表選取適宜的直徑。查【6】表2-74，選用坯料直徑Φ56mm?？偟募庸び嗔繛?6-52.5=3.5mm.考慮到粗、精加工分階段進展，在粗車時應切去大局部余量，故取粗車的加工余量為2.8mm，則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Φ40mm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，則粗車的加工余量=56-40-0.7=15.3mm。各外圓外表的工序間余量，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外表工序名稱工序間余量工序能到達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〕52.5ΦC、B、A半精車0.5IT10〔0.12〕52.7Φ粗車2.8IT14〔0.74〕53.2Φ外圓C、B粗車6.5IT14〔0.62〕46.0Φ外圓C精車0.2IT7〔0.025〕44.0Φ440-0.025半精車0.5IT10〔0.10〕44.2Φ44.2粗車1.3IT12〔0.25〕44.7Φ44.7外圓B半精車2.0IT7〔0.025〕40.0Φ粗車4.0IT12〔0.25〕42.0Φ42端面D半精車1.0IT11〔0.19〕61.0Φ粗車3.0IT14〔0.74〕62.0Φ孔E、F鉸孔0.3IT7〔0.025〕32.0Φ32擴孔3.7IT10〔0.10〕31.7Φ31.7鉆孔28.0IT12〔0.21〕28.0Φ287.各工序切削用量的選擇及工時的計算工序一:以Φ56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硬質合金可轉位車刀〔2〕確定背吃刀量：根據下料尺寸，粗車分一次走刀。粗車時，取=2mm。查【6】表15-10，f=0.6～0.7mm/r，取f=0.6mm/r。查【6】表15-13，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,*v=0.15,Yv=0.35,m=0.2,t=3600,Kmv=0.637/,Kkv=1.0,Ktv=0.65查【4】表1-2，σb=0.6Gpa。所以，V==79.4m/min〔3〕確定機床主軸轉速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Φ53.2mm〔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硬質合金可轉位車刀〔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?！?〕確定進給量在粗車鋼料刀杠尺寸為B×H=20mm×30mm,ap≤3mm。查【6】表9-12，工件直徑為60mm時，f=0.6-0.7mm/r，選擇f=0.6mm/r?！?〕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,*v=0.15,Yv=0.35,m=0.2,t=3600,KmV=0.637/,Kkv=1.0,Ktv=0.65V=n==501.1(r/min)〔5〕工時的計算T==半精車外圓至Φ52.7mm〔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硬質合金可轉位車刀〔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,*v=0.15,Yv=0.35,m=0.2,t=3600,KmV=0.637/,Kkv=1.0,Ktv=0.65V==n==656.3(r/min)〔3〕工時的計算T==60×65／0.55／656.3=10.8s精車外圓至Φ52.5mm〔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硬質合金可轉位車刀〔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,*v=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==60×65／0.5／804.4=9.7s工序三：粗車外圓至Φ46mm〔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硬質合金可轉位車刀，尺寸20*30。〔2〕確定背吃刀量：=6.5/2=3.25mm查【6】表，f=0.3-0.4mm/r,取f=0.3mm/r。查【6】表9-17，Cv=291,*v=0.15,Yv=0.20,m=0.2,t=3600,KmV=0.637/,Kkv=1.0,Ktv=0.65；n==653.6(r/min)〔3〕工時計算T==60×49／0.3／653.6=15s粗車外圓Φ45mm〔1〕加工條件機床：CA6140臥式車床夾具：三爪自定心卡盤刀具：YT5硬質合金可轉位車刀，尺寸20*30?！?〕確定背吃刀量：=1/2=0.5mm查【6】表15-10，f=0.4-0.5mm/r,取f=0.5mm/r。查【6】表15-13，Cv=242,*v=0.15,Yv=0.35,m=0.2,t=3600,KmV=735/,Kkv=1.0,Ktv=0.65；n==736.7(r/min)〔3〕工時計算T==60×17／0.5／736.7=2.8s半精車外圓Φ44.2mm〔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硬質合金可轉位車刀，尺寸20*30?！?〕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,*v=0.15,Yv=0.35,m=0.2,t=3600,KmV=0.637/,Kkv=1.0,Ktv=0.65;n==776(r/min)〔3〕工時計算T==60×17／0.5／776=2.6s精車外圓Φ44mmh7〔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硬質合金可轉位車刀，尺寸20*30?！?〕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,*v=0.15,Yv=0.35,m=0.2,t=3600,KmV=0.637/,Kkv=1.0,Ktv=0.65；n==959.8r/min)〔3〕工時計算T==60×17／0.45／959.8=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硬質合金可轉位車刀，尺寸20*30?！?〕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,*v=0.15,Yv=0.35,m=0.2,t=3600,KmV=0.637/,Kkv=1.0,Ktv=0.65；n==641.5(r/min)〔3〕工時計算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硬質合金可轉位車刀，尺寸20*30?！?〕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,*v=0.15,Yv=0.35,m=0.2,t=3600,KmV=0.637/,Kkv=1.0,Ktv=0.65；n==764.3(r/min)〔3〕工時計算T==60×30／0.4／764.3=5.9s工序五：切斷〔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硬質合金切斷刀，取刀桿尺寸12*20，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==60×26.25／0.15／649.1=16.2s工序六：粗車，半精車端面使齒輪寬為12mm，倒角1*45°〔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硬質合金可轉位車刀〔2〕確定背吃刀量：根據下料尺寸，粗車分一次走刀。粗車時，取=3mm。f=0.6～0.7mm/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,*v=0.15,Yv=0.35,m=0.18,t=3600,KmV=0.637/,Kkv=1.0,Ktv=0.65；〔3〕確定機床主軸轉速n==1000×74.7／3.14／52.5=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〕工時計算粗車：T==60×26.25／0.6/453.1=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Φ28mm〔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,Kdv=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Φ31.7〔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Φ32mmh7，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,*v=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==60×44/0.6/179.1=24.6s〔3〕倒角1*45°倒角時，換主偏角為45°的車刀，吃刀量1mm，一次走刀完成。工序九：換頭夾緊，倒角1*45°〔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硬質合金可轉位車刀工序十：車油槽〔1〕加工條件工件材料：熱軋鋼〔45〕機床：CA6140型臥式車床夾具：三爪卡盤刀具：高速鋼車刀查【6】表15-25，取=1.0mm，選擇進給量f=0.12mm/r〔2〕選擇切削速度查【6】表15-26，v=0.91m/s=54.6m/minn==511.4r/min〔3〕工時計算T==60×3/0.12/511.4=2.9s工序十一：銑鍵槽〔1〕加工條件工件材料：熱軋鋼〔45〕機床：*52K型立式銑床夾具：專用夾具刀具：鍵槽銑刀〔2〕選擇進給量：取=2.0mm，查【6】表15-51fz=0.03mm/z轉速n=200r/min所以：f=fz*z*n=0.03*2*200=12mm/min〔3〕工時計算t=14/12=1.2min工序十二：齒輪加工〔1〕加工條件工件材料：熱軋鋼〔45〕機床：Y5120A型插齒機夾具：專用夾具刀具：插齒刀齒輪齒面粗糙度Ra=3.2，屬于7-8級精度。〔2〕選擇加工方案插齒-齒端加工-淬火查【6】表9-107，選擇圓周進