毕业论文倒档齿轮加工工艺规程制定.docx
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毕业论文倒档齿轮加工工艺规程制定
前言
我们在大学期间学完专业所有课程后所要进行的一个重要环节,这是我们对所学课程的一次深入的全面的总复习,也是一次理论联系实际的训练。
因此,它在几年的学习中占有重要的地位。
是利用所学知识解决实际问题能力的具体体现。
此次设计既是对我们的一次锻炼,也是一次挑战。
在设计过程中,通过搜集和整理相关资料、查阅大量的手册、国家标准和相关技术政策,不仅使我们增长了见识,也开阔了视野。
毕业设计的课程也是一次综合性的理论联系实际的训练过程,是我们从学校走向工作岗位的一个过度环节。
我希望能够通过这次毕业设计,对将来要从事的工作进行一次适应性训练,希望在设计中能够锻炼自己独立工作和综合分析的能力,为今后工作打下一个坚实的基础,树立一个良好的开端,这个阶段也将在我的大学生活中留下深刻的印象。
就我而言,希望通过这次课程设计,对自己今后从事的工作,进行一次适应性训练,通过设计锻炼自己分析问题、解决问题的能力,为今后的工作打下一个良好的基础
由于能力所限,设计中尚有许多不足之处,希望各位教师给予批评指教,敬请尊敬的院领导和专业教师提出宝贵意见和建议!
一、零件图的分析……………………………………………………
1.1零件的功用……………………………………………………
1.2图纸的完整性和正确性…………………………………………
1.3零件的技术要求分析……………………………………………
1.4零件的结构工艺性分析…………………………………………
二、毛坯的选择……………………………………………………
2.1确定毛坯种类及制造方法………………………………………
2.2毛坯的形状及加工总余量………………………………………
三、定位基准的选择………………………………………………
3.1精基准的选择……………………………………………………
3.2粗基准的选择……………………………………………………
四、工艺路线的拟定…………………………………………………
4.1表面加工方法的选择………………………………………………
4.2确定加工工艺路线(要求两套工艺方案)…………………………
4.3工艺方案的技术经济分析………………………………………
五、确定工序加工余量、工序尺寸及公差……………………………
5.1选择工序加工余量……………………………………………
5.2计算工序尺寸及公差……………………………………………
六、确定切削用量及工时定额………………………………………
七、设计体会与收获…………………………………………………
八、参考文献书目……………………………………………………
一、零件图的分析
1.1零件的功用
用来传递的运动和动力,改变转向传递扭矩从而使汽车实现反向行使
1.2图纸的完整性和正确性
本零件各表面的加工并不困难。
齿轮零件图样由两个剖视图组成,视图正确、完整,尺寸、公差及技术要求齐全。
零件内、外轮廓描述清楚完整,零件图的粗实线、细实线、点化线的线型均符合于国家标准;有利于加工时的数据分析和计算,零件材料为45钢。
1.3零件的技术要求分析
零件图的尺寸比较多,但尺寸的标注多而不乱。
图纸当中有对齿面粗糙度和孔面粗糙度的要求为3.2,齿部热处理45-52HRC,齿圈径向跳动公差为0.08mm,还有一些技术要求倒角为C2.5、未标注为1*450,零件表面光洁、精度等级8GK。
1.4零件的结构工艺性分析
1.4.1零件结构
本产品是一个双联齿轮零件,该零件是由两个不同的齿廓组成,一个为m=4,z=17的齿廓一个为m=5,z=19的齿廓,由φ40mm的圆柱的连接在一起。
零件有φ20mm的孔和宽6mm的键槽。
1.4.2结构工艺性分析
零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下,制造的方便性、可行性和经济性,即零件的结构应方便加工时工件的装夹、对刀、测量,结构越简单,工艺性越好。
结构形式应尽量简化。
可以提高切削效率等。
根据零件的外形尺寸Φ105×100mm,所以选择Φ110*105的毛坯。
钻孔结构相对简单,选择合适的转速和进给速率,就可以将此结构作出
为了便于装配零件并去掉毛刺,轴端应制出45°的倒角。
零件表面硬度的分析
硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。
它是金属材料的重要性能指标之一。
一般硬度越高,耐磨性越好。
调质45-52HRC,该钢具有较高的硬度和耐磨性,淬火时变形较小。
具有良好的冲载能力,使用时进行热处理。
二、毛坯的选择
2.1确定毛坯种类及制造方法
输出轴为传动零件,要求有一定的强度,该零件的材料为45钢,轮廓尺寸不大,形状并不复杂,又属于大批生产,故毛坯可采用模锻成型。
这对于提高生产效率、保证加工质量也是有利的。
毛坯尺寸通过确定加工余量后决定。
2.2毛坯的形状及加工总余量
毛坯的形状
毛坯的总余量
主要面尺寸
零件尺寸
总余量
毛坯尺寸
φ76外圆
76
6
82
φ105外圆
105
5
110
φ40
40
40
100长
100
5
105
15厚
15
3
18
三、定位基准的选择
基面的选择是工艺规程的设计中重要工作之一。
基面选择得正确、合理,可以保证加工质量,提高生产效率。
否则就会使加工工艺规程问题百出,严重的还会造成零件大批报废,是生产无法进行。
3.1精基准的选择
本零件是带孔的双联齿轮,孔是其设计基准和测量基准。
为避免因基准不重合而产生的误差,应选孔为定位基准,即遵循“基准重合”的原则。
即选
孔及一端面为精基准。
3.2粗基准的选择
由于本零件的表面都需要加工,而孔作为精基准应先加工,因此应先加工出一外圆及一个端面为粗基准。
四、工艺路线的拟定
4.1表面加工方法的选择
本零件的加工面有外圆、内孔、端面、齿面、键槽,材料为45钢。
参考《机械制造工艺设计简明手册》,加工方法选择如下:
(1)齿圈外圆面:
为标注公差尺寸,根据GB1800-97规定其公差等级为IT14,表面粗糙度为
,需粗车、半精车(表1.4-6)
(2)φ40mm外圆面:
为标注公差尺寸,根据GB1800-97规定其公差等级为IT14,表面粗糙度为
,需粗车、半精车(表1.4-6)
(3)
mm内孔:
公差等级为IT7,表面粗糙度
,根据表1.4-7,加工方法选用钻、粗铰、精铰。
(4)端面:
本零件的端面为回转体端面,尺寸精度、表面粗糙度未作要求,只需粗车即可。
(5)齿面:
齿轮模数分别为4、5,齿数分别为17、19,精度都为8GK螺旋圆锥齿轮刀盘铣齿即可(表1.4-16、表1.4-17)。
(6)键槽:
槽宽和槽深的公差等级分别为IT9和IT12,需粗插、精插(表1.4-17)
4.2确定加工工艺路线(要求两套工艺方案)
工艺路线的拟订,为了保证达到零件的几何形状、尺寸精度、置精度及各项技术要求,必须制定合理的工艺路线。
制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。
在生产纲领已确定为大批生产的条件下,尽量使工序集中来提高生产效率。
除此之外,还应考虑经济效果,以便降低生产成本。
齿轮的加工工艺路线一般是先进行尺坯的加工,然后在进行齿面的加工。
齿坯加工包括个圆柱表面及端面的加工,按照先加工基准面及先粗后精的原则,齿坯加工可按下述工艺路线进行:
工艺路线方案一:
工序10:
毛坯进行正火热处理
工序20:
粗车各外圆及各端面
工序30:
钻孔φ20mm
工序40:
粗铰φ20mm
工序50:
调质
工序60:
精铰φ20mm
工序70:
半精车外圆
及各端面
工序80:
铣齿轮
工序90:
粗插键槽
工序100:
精插键槽
工序110:
高频淬火
工序120:
修正
工序130:
终检
工艺路线方案二:
工序10:
毛坯进行正火热处理
工序20:
铣平面
工序30:
钻孔
工序40粗铰
工序50:
粗车各外圆
工序60:
调质
工序70:
半精车外圆
及各端面
工序80:
精铰φ20mm
工序90:
粗插键槽
工序100:
精插键槽
工序110:
铣齿轮
工序120:
高频淬火
工序130:
修正
工序140:
终检
工艺路线的比较分析:
第二条工艺路线不同于第一条工艺路线是把平面铣出来,并将孔与外圆柱面的加工进行了互换,其它的先后顺序均没有变化。
零件的基准有所变化,
第一条工艺路线,直接车出端面,有利于保证精度减小误差,节省拆装时间;再者先加工孔,确定了精基准,符合基准重合原则,有利于提高其他部分的加工精度。
第二条工艺路线,增加了铣平面,要换床,拆装过程中会产生误差,先加工外圆柱面再加工孔,改变了精基准,以外圆柱面为精基准,违反了基准重合原则。
从保证精度的前提下,我们选择了第一条工艺路线进行生产。
4.3工艺方案的技术经济分析
齿圈外圆面及φ40mm外圆和两端面都未标注公差尺寸,根据GB1800-97规定其公差等级为IT14,表面粗糙度为
,粗车、半精车(表1.4-6)即能达到要求,φ20mm孔为公差等级为IT工方法选用钻、粗铰、精铰(表1.4-7)即能达到要求;和键槽槽宽和槽深的公差等级分别为IT9和IT10,需粗插、精插(表1.4-17)即能达到要求,两齿部齿面精度都为8GK螺旋圆锥齿轮刀盘铣齿即可(表1.4-16、表1.4-17)。
从经济性分析不需要过精的加工即可,
五、确定工序加工余量、工序尺寸及公差
5.1选择工序加工余量
工序
加工余量(直径)
工序尺寸
IT
公差
粗车φ76mm端面
2mm
103mm
11
+0.22
0
粗车φ76m
2.9mm
φ77.1mm
13
+0.46
0
粗车φ40mm
4mm
φ41mm
13
+0.39
0
粗车φ76mm齿厚15mm
2mm
16mm
11
+0.11
0
粗车φ105mm端面
2mm
φ101mm
11
+0.22
0
粗车φ105mm
3.9mm
φ106.1mm
13
+0.54
0
粗车φ105mm齿厚15mm
2mm
16mm
11
+0.11
0
钻孔φ20mm
18mm
φ18mm
13
0
-0.33
粗铰φ20mm
1.94mm
φ19.94mm
10
0
-0.084
精铰φ20mm
0.06mm
φ20mm
8
+0.027
0
半精车外圆φ76mm端面
0.5mm
100.5mm
9
+0.087
0
半精车外圆φ76mm
1.1mm
φ76mm
10
0
-0.12
半精车外圆φ40mm
1mm
φ40mm
10
0
-0.1
半精车φ76mm齿厚15mm
0.5mm
15mm
9
+0.043
0
半精车外圆φ105mm端面
0.5mm
100mm
9
+0.087
0
半精车外圆φ105mm
1.1mm
φ105mm
10
0
-0.14
半精车φ105mm齿厚15mm
0.5mm
15mm
9
+0.043
0
粗插键槽
5.6*2.4
5.6*2.4
精插键槽
0.4*0.4
6*2.8
5.2计算工序尺寸及公差
粗车φ76端面:
L=105-2=103IT为11公差为
粗车φ76mm:
φ=80-3.9=77.1IT为13公差为
粗车φ40mm外圆:
φ=45-4=41IT为13公差为
粗车φ76齿厚15:
L=18-2=16IT为11公差为
粗车φ105齿厚:
L=18-2=16IT为11公差为
粗车φ105端面:
L=103-2=101IT为11公差为
粗车φ105:
φ=110-3.9=106.1IT为13公差为
钻孔φ20:
φ=0+18=18IT为13公差为
粗铰φ20:
φ=18+1.94=19.94IT为10公差为
精铰φ20:
φ=19.94+0.06=20IT为8公差为
半精车外圆φ76端面:
L=101-0.5=100.5IT为9公差为
半精车外圆φ76:
φ=77.1-1.1=76IT为10公差为
半精车外圆φ40:
φ=41-1=40IT为10公差为
半精车φ76齿厚15:
L=15.5-0.5=15IT为9公差为
半精车φ105齿厚:
L=15.5-0.5=15IT为9公差为
半精车外圆φ105端面:
L=100.5-0.5=100IT为9公差为
半精车外圆φ105:
φ=106.1-1.1=105IT为10公差为
粗插键槽
精插键槽
(3)确定切削用量及基本工时
工序1:
车端面,钻顶尖孔。
加工条件:
45钢正火,模锻。
加工要求:
粗车直径65mm端面及钻中心孔。
机床:
C620-1卧式车床。
刀具:
刀片材料YT15,刀杆尺寸16*25mm2,Kr=90°,ro=15°,ao=12°,r=0.5mm。
计算切削用量:
粗车端面:
已知毛胚长度方向的加工余量为4mm,考虑到锻模拔模斜度,则长度方向的加工余量Zmax=7.5mm。
分两次加工,ap=3mm。
进给量f根据《切削手册》查得当刀杆尺寸16*25mm2,且工件直径为65mm时:
f=0.5-0.7mm/r,则选取f=0.5mm/r。
计算切削速度根据《切削手册》查得切削速度公式为:
Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv
(1)
其中:
Cv=242,Xv=0.15,yv=0.35,m=0.2。
修正系数Kv为:
Kv=KmvKsvKkrvKkvKBv
(2)
Vc=(242*1.44*0.8*1.04*0.81*0.97)/(600.2*30.15*0.50.35)=108.6(m/min)
确定机床主轴转速:
Ns=1000Vc/3.14*dw(3)
将数值代入,机床主轴转速为532r/min。
取与532r/min相近的机床转速为600m/min。
切削工时,根据《工艺手册》查表可得:
Tm=(l+l1+l2+l3)/nwf(4)
代入数值可得:
Tm=0.45(min)。
工序2:
粗车加工。
粗车直径为65mm的轴段,切削深度单边余量为1.25mm,可以一次切除。
进给量根据《切削手册》查得,f=0.5mm/r。
计算切削速度:
Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv(m/min)
代入数值可得,Vc=118(m/min)
确定主轴转速ns=1000*118/3.14*65=578(r/min)按机床选取n=600r/min
所以实际的切削速度为132m/min。
检验机床功率主切削力Fc根据《切削手册》所示公式计算
Fc=CFapxffyfVcnfKfc(5)
CF=2795,xFc=1.0,yFc=0.75,nFc=-0.15,Fc=2795*1.5*0.50.75*122-0.15*0.94*0.89
Fc=1012.5(N)
切削时消耗功率为:
Pc=FcVc/6*104(6)
代入数值得:
Pc=2.06(kw)
由切削手册得知C620-1主电机功率为7.8kw,当主轴转速为600r/min,主轴传递得最大功率为5.5kw,所以机床功率足够,可以正常加工。
校验机床进给系统强度已知主切削力为1012.5N,则径向切削力为:
FP=CFp*apxffyfVcnfKFp(7)
CFp=1940,xFp=0.9,yFp=0.6,nFp=-0.3,Fp=1940*1.50.9*0.50.6*122-0.3*0.897*0.5
=197(N)
而轴向力为:
Ff=CFf*afxf*fyf*Vcnf*KFf(8)
CFf=2880,xFf=1.0,yFf=0.5,nFf=-0.4,代入数值为Ff=480(N)。
取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数为0.1,则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为:
F=Ff+u(Fc+Fp)
代入数值算得F=600(N)。
而机床纵向进给机构可以承受的最大纵向力为3530N,故可以正常功能工作。
切削工时:
T=(l+l1+l2)/nf
其中l=86,l1=4,l2=0,所以t=0.3(min)
车削直径为72mm的轴段的外圆
切削深度单边余量为1.25mm,可以一次切除。
进给量根据《切削手册》查得,f=0.5mm/r。
计算切削速度:
Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv
代入数值可得,Vc=118(m/min)
确定主轴转速:
n=1000Vc/3.14dw
n=(1000*118)/(3.14*72)=521(r/min)
按机床选取n=600r/min。
切削工时:
T=(l+l1+l2)/nf
其中l=60,l1=4,l2=0,所以t=0.21(min)
粗车直径为75mm的轴段的外圆
切削深度单边余量为1.25mm,可以一次切除。
进给量根据《切削手册》查得,f=0.5mm/r。
计算切削速度:
Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv
代入数值可得,Vc=118(m/min)
确定主轴转速:
n=(1000*118)/(3.14*75)=501.6(r/min)
按机床选取n=600r/min。
切削工时:
T=(l+l1+l2)/nf
其中l=74,l1=4,l2=0,所以t=0.26(min)
粗车直径为80mm的轴段的外圆
切削深度单边余量为1.25mm,可以一次切除。
进给量根据《切削手册》查得,f=0.5mm/r。
计算切削速度:
Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv(m/min)
代入数值可得,Vc=118(m/min)
确定主轴转速:
n=(1000*118)/(3.14*80)=469.7(r/min)
按机床选取n=480r/min。
切削工时:
T=(l+l1+l2)/nf
其中l=86,l1=4,l2=0,所以t=0.375(min)
粗车直径为75mm的轴段的外圆
切削深度单边余量为1.25mm,可以一次切除。
进给量根据《切削手册》查得,f=0.5mm/r。
计算切削速度:
Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv(m/min)
代入数值可得,Vc=118(m/min)
确定主轴转速:
n=(1000*118)/(3.14*75)=501.6(r/min)
按机床选取n=600r/min。
切削工时:
T=(l+l1+l2)/nf
其中l=46,l1=4,l2=0,所以t=0.16(min)
工序3:
精车加工。
精车直径为65mm的轴段,切削深度单边余量为1mm,可以一次切除。
进给量根据《切削手册》查得,f=0.2mm/r。
计算切削速度:
Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv(m/min)
代入数值可得,Vc=218(m/min)
确定主轴转速:
n=(1000*218)/(3.14*65)=1068(r/min)
按机床选取n=1000r/min。
切削工时:
T=(l+l1+l2)/nf
其中l=86,l1=4,l2=0,所以t=0.45(min)
精车直径为72mm的轴段的外圆
切削深度单边余量为1mm,可以一次切除。
进给量根据《切削手册》查得,f=0.2mm/r。
计算切削速度:
Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv(m/min)
代入数值可得,Vc=218(m/min)
确定主轴转速:
n=(1000*218)/(3.14*72)=964(r/min)
按机床选取n=1000r/min。
切削工时:
T=(l+l1+l2)/nf
其中l=60,l1=4,l2=0,所以t=0.32(min)
精车直径为75mm的轴段的外圆
切削深度单边余量为1mm,可以一次切除。
进给量根据《切削手册》查得,f=0.2mm/r。
计算切削速度:
Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv
代入数值可得,Vc=218(m/min)
确定主轴转速:
n=(1000*218)/(3.14*75)=926(r/min)
按机床选取n=1000r/min。
切削工时:
T=(l+l1+l2)/nf
其中l=74,l1=4,l2=0,所以t=0.39(min)
精车直径为80mm的轴段的外圆
切削深度单边余量为1mm,可以一次切除。
进给量根据《切削手册》查得,f=0.2mm/r。
计算切削速度:
Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv
代入数值可得,Vc=218(m/min)
确定主轴转速:
n=(1000*218)/(3.14*80)=868(r/min)
按机床选取n=1000r/min。
切削工时:
T=(l+l1+l2)/nf
其中l=86,l1=4,l2=0,所以t=0.45(min)
精车直径为75mm的轴段的外圆
切削深度单边余量为1mm,可以一次切除。
进给量根据《切削手册》查得,f=0.2mm/r。
计算切削速度:
Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv
代入数值可得,Vc=218(m/min)
确定主轴转速:
n=(1000*218)/(3.14*75)=926(r/min)
按机床选取n=1000r/min。
切削工时:
T=(l+l1+l2)/nf
其中l=46,l1=4,l2=0,所以t=0.25(min)
工序4:
插削键槽。
削轴外键槽选用高速钢键槽插刀,d=20mm,z=2,参考《数控机床与编程》Vc=30m/min。
机床转速:
Ns=1000*30/3.14*20=477(r/min)。
每分钟进给量:
fm=0.08*2*480=76.8(mm/min)。
机动时间:
tm=9/76.8=0.21(min)。
2.3夹具的设计
为了提高生产效率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。
这样,在产品固定且批量较大的生产中,可以较大的提高生产效率和加工精度。
且批量生产中工件的加工精度能够趋于一致。
2.3.1问题的提出
本夹具用来加工轴类零件外键槽。
键槽与工件外圆表面有位置要求。
加工本工序时,零件外圆柱面已经精车过,主要考虑如何保证键槽与工件外圆表面的位置精度要求。
2.3.2夹具的设计
(1)定位基准的选择
由零件的工艺分析可知,轴外键槽与轴外圆表面有对称度要求。
零件外圆已经精车过,则应以零件外圆柱表面为定位基准。
为了简化夹具的结构,方便操作,准备采用手动夹紧。
(2)确定定位元件
工件以外圆柱面作为定位基准时,根据外圆柱面的完整程度,加工要求及安装方式,可以在V形块,定位套,半圆套及圆锥套中定位。
本夹具是用来加工轴类零件的外键槽的,定位基准直径与长度均较大,且铣削加工是多刀多刃断续切削,切削用量和切削力都较大,且切削力的方向变化不断,加工时极易产生振动。
因此选用长V形块作为定位元件,其定位支撑面积大,定位可靠。
V形块定位的优点:
对中性好,可以使工件的定位基准轴线对中在V形块两斜面的对称面上,不会发生偏移而且安装方便;应用范围广泛,不论定位基准是否经过加工,不论是否完整,都可以采用V形块定位。
V形块上两斜面间的夹角一般选用60°,90°,和120°。
随着V形块的夹角的增大,其定位误差减小,但夹角过大时,又会引起工件定位不稳定,综合两方面考虑选择90°的V形块。
本夹具中采用的定位元件如图1所示,V形块与工件接触的平面其表面粗糙度要求较高,工件定位误差较小,且夹具的使用寿命更长,定位更为可靠[5]。
(3)确定夹紧
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- 毕业论文 齿轮 加工 工艺 规程 制定
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