课程设计三联齿轮零件机械加工工艺规程设计.docx
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课程设计三联齿轮零件机械加工工艺规程设计
机械制造工艺学
课程设计说明书
指导教师:
1零件的分析1
1.1零件结构工艺性分析1
1.2零件的技术要求分析1
2毛坯的选择2
2.1毛坯种类的选择2
2.2毛坯制造方法的选择2
2.3毛坯形状及尺寸的确定2
3工艺路线的拟定2
3.1定位基准的选择2
3.2零件表面加工方案的选择2
3.3加工顺序的安排2
3.3.1加工阶段的划分2
3.3.2机械加工顺序的安排2
3.3.3热处理工序的安排2
3.3.4辅助工序的安排2
4工序设计2
4.1机床和工艺装备的选择2
4.2工序设计2
5结论4
参考文献
1零件的分析
1.1零件结构工艺性分析经审查该三联齿轮结构合理,易于加工且经济性好。
尺寸及尺寸公差标注、形位公差标注、表面粗糙度以及技术要求合理。
该三联齿轮选用40Cr。
该钢价格适中,加工容易,经适当的热处理以后可以获得一定的韧性、塑性和耐磨性,故材料选择适当。
1.2零件的技术要求分析零件为三联齿轮,材料为40Cr。
花键底孔尺寸公差为22o021mm,表面粗糙度为RalOmm;花键孔尺寸公差为
2600.021mm,表面粗糙度为Ra2.5mm。
齿轮1尺寸公差为5000.16mm,齿轮2尺寸公差为9500.22mm,齿轮3尺寸公差为
72.500.19mm。
齿轮1、齿轮3外侧倒角为10,齿轮2两侧倒角为10,花键孔倒角为30,其余倒角为145。
齿轮1、齿轮2、齿轮3的齿面表面粗糙度为Ra2.5,1200.043mm槽左右两端面表面粗
糙度为Ra2.5,底面表面粗糙度为Ra1O。
其余各表面粗糙度为Ra12.5o花键孔尺寸要求为2600.021mm。
1200.043mm槽左右两端面与圆跳动为0.06。
齿部及1200.043mm槽高频淬火硬度HRC48。
齿轮1、齿轮2、齿轮3模数、齿数等要求如表1—1所示:
表1—1
rH口齿号
Z1
Z2
Z3
模数
2.5
2.5
2.5
齿数
18
36
27
压力角
20
20
20
公法线平均长度偏差
18.98600.048
34.33200.07
26.661500.07
公法线长度变动公差
0.04
0.040.04
0.063
齿圈径向跳动公差
0.063
0.063
0.063
径向一齿综合公差
0.028
0.028
0.028
齿向公差
0.021
0.021
0.21
齿轮精度等级
8FH
8GK
8GJ
JB179-83
JB179-83
JB179-83
2毛坯的选择
2.1毛坯种类的选择
常用的毛坯件的种类有铸件、锻件、冲压件、焊接件、型材等多种。
三联齿轮(材料为40Cr)承受载荷较重,毛坯宜选用强度和冲击韧度较高的锻件。
2.2毛坯制造方法的选择
锻造方法有自由锻、模锻、胎膜锻和精密锻造等几种。
其中,模锻生产率高、锻件精
度高、表面质量好、加工余量小,适用于大批生产中小型锻件,故采用模锻。
2.3毛坯形状及尺寸的确定
各部分加工余量确定如下表2—1所示
表2—1
加工工序
加工余量
(mrh
经济精度等级
表面粗糙度
Ra/um
粗车外圆
8
IT11—IT13
12.5--50
半精车外圆
0.5—2
IT8—IT10
3.2—6.3
精车外圆
0.4—1.7
IT7—IT8
0.8—1.6
可知本次加工零件为三联齿轮,因毛坯件选用锻件且制造方法选择模锻,所以选用长度大约为90mm,最大直径为©100mm的锻件毛坯。
锻件的各尺寸如图2—1所示。
图2—1
3工艺路线的拟定
3.1定位基准的选择
定位基准可分为粗基准和精基准两种。
如果用作定位的零件表面是没有被机械加工过
的毛坯表面,则称为粗基准;如果用作定位基准的零件表面是经过机械加工的表面,则定
位表面为精基准。
轴类齿轮的齿形加工一般选择顶尖孔定位,某些大模数的轴类齿轮多选择齿轮轴颈和某一端面定位。
选择三联齿轮的左端面、右端面以及22o021轴孔作为精基准,零件上的很多表面都
可以采用他们作为基准进行加工,遵循了“基准统一”的原则,实现了设计基准和工艺基准的重合,保证了被加工表面的垂直度要求。
3.2零件表面加工方案的选择
零件表面加工方法选择的基本原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度要求。
同
时还应考虑经济性因素、形位公差因素、热处理因素、生产率因素、工厂条件因素等。
最终确定个表面加工方案如表3—1所示。
表3—1
加工表面
尺寸精度
表面粗糙度
加工方法
形位公差
“021
220mn花键底孔
IT7
Ra10
钻孔一扩孔
*0.021
0mm花键孔
IT7
Ra2.5
拉花键孔
7mm槽
IT10
Ra12.5
粗车
Z1齿轮
IT8
Ra2.5
粗车一半精车一插齿一精车一齿部热处理一精基准修正后插齿
50mn#圆
IT11
Ra12.5
粗车
Z2mm齿轮
IT8
Ra2.5
粗车一半精车一插齿一精车一齿部热处理一精基准修正后插齿
60mn#圆
IT11
Ra12.5
粗车一粗车
Z3齿轮
IT8
Ra2.5
粗车一半精车一插齿一精车一齿部热处理一精基准修正后插齿
48mm沉头孔
IT8
Ra5
锪沉头孔
12mn拨叉槽
IT7
Ra2.5
粗车一精车
左右两端面对于
0.021
260花键孔中心线的端面圆跳动为
0.06
左端面
IT8
Ra5
粗车一半精车
右端面
IT8
Ra5
粗车一半精车
3.3加工顺序的安排
3.3.1加工阶段的划分
零件加工往往分阶段进行,需要分多次加工才可能得到较高加工质量。
铸件或锻件往往具有内应力或平衡内应力,经过切削加工后,零件内应力平衡被打破,零件会产生变形而影响加工精度。
分阶段加工可以减少内应力对加工精度的影响。
通常,对于加工质量要求较高或结构比较复杂的零件,可将零件的整个工艺路线划分为如下几个阶段。
加工准备阶段,主要进行毛坯的备料。
粗加工阶段,主要任务是切除各表面上的大部分余量。
半精加工阶段,该阶段是过渡阶段,主要任务是一句误差复印规律,采用多次加工,减少粗加工留下的误差,为主要表面的精加工做准备。
精加工阶段,保证各主要表面达到图样要求。
3.3.2机械加工顺序的安排
根据机械加工工序安排原则中先面后孔原则,花键底孔以及花键孔的加工应在三联齿轮左右两端面粗加工完成之后进行。
根据先加工基准面原则,花键底孔以及花键孔的加工应在精车各齿轮外圆之前完成。
综上所述对三联齿轮的加工工序可以大致如下安排:
粗车—钻孔—扩孔—拉花键—半精车—精车—插齿—倒角、齿端加工—齿轮热处理—精基准修正
3.3.3热处理工序的安排
在对毛坯粗车之前锻造毛坯,锻后进行正火处理。
正火处理可以使晶粒细化和碳化物分布均匀化,去除材料内应力,降低材料的硬度,改善切削性能,
在插齿、倒角之后对齿部及12mm槽进行高频淬火处理。
高频淬火可以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等。
3.3.4辅助工序的安排由于在热处理后,已精加工表面精度会遭到破坏,因此需要在对齿部、12mm拨叉
槽淬火后,修正花键底孔,修正12mn拨叉槽以保证精度及尺寸公差要求。
最后进行对整个零件的检验,检验各个表面粗糙是否满足要求,尺寸精度是否满足要求,尺寸公差、形位公差是否满足要求。
4工序设计
4.1机床和工艺装备的选择
机床设备选择的依据有:
机床的主要规格尺寸应与被加工零件的外廓尺寸相适应;机
床的加工精度应与工序要求的加工精度相适应;机床的生产率应与被加工零件的生产类型相适应以及工厂现有设备情况。
大批量生产中,机床夹具应尽量选用搞笑的也要或气动等专用夹具。
刀具采用高效复合刀具或其他专用刀具。
量具应采用各种量规和一些高效的检验工具。
且选用的量具精度应与工序设计工件的加工精度相适应。
根据以上原则机床及工艺装备的选择如表4—1所示。
表4—1
序号
工序名车
机床
刀具
夹具
量具
1
粗车1
CKA6136
YT15外圆车刀
三爪卡盘
游标卡尺
2
钻
Z550
麻花钻20mm锪钻48mm
扩孔钻22mm
专用钻模
3
拉
L6120
花键拉刀
专用夹具
4
精车
CKA6136
YT15外圆车刀
C312切槽刀
C310切槽刀
C307切槽刀
三爪卡盘
游标卡尺
5
插齿
Y5120
插齿刀
专用夹具
6
倒角
CKA6136
成型车刀
专用夹具
4.2工序设计
下面列举个加工表面的工序尺寸计算方法。
左端面的加工工序如下表4—2所示。
表4—2
工序名称
工序余量
经济精度等级
工序基本尺寸
工序尺寸及公差
粗车
4mm
IT8
86mm
82mm
Z1齿轮加工工序如下表4—3所示
表4—3
工序名称
工序余量
经济精度等级
工序基本尺寸
工序尺寸及公差
粗车
8mm
(0.5)
60852mm
520.5mm
半精车
1.5mm
IT8
521.550.5mm
50.50o.3omm
精车
0.5mm
IT7
50.50.550mm
5000.16mm
插齿
IT7
45mm
45mm
倒角
2.510
2.510
高频淬火
IT8
45mm
45mm
7mm曹加工工序如下表4—4所示。
表4—4
工序名称
工序余量
经济精度等级
工序基本尺寸
工序尺寸及公差
粗车
8mm
IT11
60852mm
52mm
粗切
2mm
IT10
7mm
7mm
50mm外圆加工工序如下表4—5所示。
表4—5
工序名称
工序余量
经济精度等级
工序基本尺寸
工序尺寸及公差
粗车
8mm
IT11
60-8=52mm
52mm
精车
2mm
IT8
52-2=50mm
50mm
Z2齿轮加工工序如下表4—6所示
表4—6
工序名称
工序余量
经济精度等级
工序基本尺寸
工序尺寸及公差
粗车
4mm
r(0.5)1
100-4=96mm
960.5mm
半精车
0.5mm
IT8
96-0.5=95.5mm
95.5°0.54mm
精车
0.5mm
IT7
95.5-0.5=95mm
9500.22mm
滚齿
IT7
90mm
90mm
倒角
2.510
2.510
高频淬火
IT8
90mm
90mm
60mn外卜圆加工工序如下表4—7所示。
表4—7
工序名称
工序余量
经济精度等级
工序基本尺寸
工序尺寸及公差
粗车
6mm
IT11
80-6=74mm
74mm
半精车
14mm
IT11
74-14=60mm
60mm
12mn拨叉槽加工工序如下表4—8所示。
表4—8
工序名称
工序余量
经济精度等级
工序基本尺寸
工序尺寸及公差
粗车
6mm
IT11
80-6=74mm
74mm
粗切
10mm
IT11
10mm
10mm
精切
2mm
IT7
10+2=12mm
12°mm
Z3齿轮加工工序如下表4—9所示
表4—9
工序名称
工序余量
经济精度等级
工序基本尺寸
工序尺寸及公差
粗车
6mm
(0.5)
80-6=74mm
740.5mm
半精车
1mm
IT8
74-仁73mm
7300.46mm
精车
0.5mm
IT7
73-0.5=72.5mm
72.500.19mm
插齿
IT7
67.5mm
67.5mm
倒角
2.510
2.510
高频淬火
IT8
67.5mm
67.5mm
右端面加工工序如下表4—10所示
表4—10
工序名称
工序余量
经济精度等级
工序基本尺寸
工序尺寸及公差
粗车
4mm
IT8
90-4=86mm
86mm
花键孔加工工序如下表4—11所示
表4—11
工序名称
工序余量
经济精度等级
'工序基本尺寸
工序尺寸及公差
钻花键底孔
20mm
IT12
20mm
扩花键底孔
2mm
IT7
22-2=20mm
0.21
22°mm
拉花键孔
4mm
IT7
0.021
260mm
CC0.021
260mm
沉头孔加工工序如下表4—12所示
表4—12
工序名称
工序余量
经济精度等级
工序基本尺寸
工序尺寸及公差
锪沉头孔
IT8
48mm
48mm
二联齿轮加工工序如下表4—13所示
表4—13
序号
工序名称
工艺内容
机床
定位基准
夹具
1
锻造
锻造毛坯,锻后正火处理
2
粗车
夹左端,车右端面,粗车
98mm外圆,粗车
72.5mm外圆
CKA6136
左端面,60外圆中心线
三爪卡盘
3
粗车
夹右端,车左端面,粗车
50mm外圆
CKA6136
右端面,80外圆中心线
三爪卡盘
4
钻
钻、扩花键底孔22mm,
并锪沉头孔48mm
Z550
左端面,60外圆中心线
专用钻模
5
拉
拉花键孔
L6120
22mm花键底孔中心线,48mm沉头孔底面
专用夹具
6
半精车
以花键孔定位,半精车95mm外圆,切右端槽,粗、精切12mm拨叉槽,车2齿右端面,半精车
72.5mm外圆
CKA6136
22mm花键底孔中心线,左端面
三爪卡盘
7
半精车
以花键孔定位,切左端7mm槽,半精车50mm外圆至尺寸要求,车2齿左端面
CKA6136
22mm花键底孔中心线,48mm沉头孔底面
专用夹具
8
精车
精车50mm外圆、95mm外圆、72.5mm外圆至尺寸要求
CKA6136
22mm花键底孔中心线,48mm沉头孔底面
专用夹具
9
插齿
插1齿至7级精度要求
Y5120
22mm花键底孔中心线,48mm沉头孔底面
专用夹具
10
滚齿
滚2齿至7级精度要求
Y3180H
22mm花键底孔中心线,48mm沉头孔底面
专用夹具
11
插齿
插3齿至7级精度要求
Y5120
22mm花键底孔中心线,48mm沉头孔底面
专用夹具
12
倒角
4处齿端倒10倒角,内花键孔1.530倒角,其余部分倒角145
CKA6136
22mm花键底孔中心线,48mm沉头孔底面
专用夹具
13
热处理
齿部及12mm拨叉槽高频淬火
14
拉花键孔
修正花键底孔
L6120
左端面,60外圆中心线
专用夹具
15
修正
修正12mn拨叉槽
CKA6136
左端面,60外圆中心线
专用夹具
16
检验
检验
切削用量及工时定额计算:
现在选取工序8(精车50mm外圆、95mm外圆、72.5mm外圆至尺寸要求)为
例,说明切削用量及工时定额的计算方法。
首先分析50mm外圆切削用量及工时定额:
95.595cclmm0.25mm
2
(1)确定切削深度ap。
aP
(2)决定进给量
精车加工进给量主要受表面粗糙度限制。
查表易知,当表面粗糙度为
Ra5m,v50m/min,f0.2~0.35mm/r,根据CKA6136说明书,选择f0.3mm。
(3)决定切削速度vc
查相应表格知,当用YT15硬质合金车刀加工40Cr时,ap1.0mm,f0.38mm/r,
vc156m/min。
1000vc1000156523r/min
D95
这时实际切削速度v°为
式中:
tj――基本时间;
tf辅助时间;
tb――布置工作地时间;
tx——休息与生理需要时间;
tz――准备与终结时间;
同理计算得精车50mm外圆、72.5mm外圆的工步基本工时为0.085min,
tj30.08min。
所以该工序的总基本工时为:
tjtj1tj2tj30.265min。
5结语
课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现、提出、分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。
回顾起此次机械制造工艺学课程设计,我感慨颇多。
从理论到实践,在近一周的时间里,可以说苦乐参半。
实践出真知,纵观古今,所有发明创造无一不是在事件中得到检验的。
没有足够的动手能力,就不能奢谈未来的科研、尤其是实验研究中有所成就。
在课程设计中,从仅仅是简单的了解课本上的内容,到翻看各种工艺手册,了解各种典型工件工艺加工路线,可谓是受益匪浅。
参考文献
[1]常同立,机械制造工艺学。
北京:
清华大学出版社,2010
[2]孙玉芹,机械精度设计基础。
北京:
科学出版社,2009
[3]李洪,机械加工工艺手册。
北京:
北京出版社,1998
[4]杨叔子,机械加工工艺师手册。
北京:
机械工业出版社,2001
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