BMW案例双联齿轮.docx

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BMW案例双联齿轮

目录

序言-----------------------------------------------------------2

课程任务书-----------------------------------------------------3

过程目录-------------------------------------------------------4

1课程设计的目的和要求------------------------------------------5

1.1课程设计的目的----------------------------------------------5

1.2课程设计的要求----------------------------------------------5

2零件分析------------------------------------------------------6

2.1零件的作用--------------------------------------------------6

2.2零件的工艺分析----------------------------------------------6

3工艺规程的设计------------------------------------------------6

3.1确定毛坯的制造形式------------------------------------------6

3.2基准的选择--------------------------------------------------6

3.3工艺路线的拟定----------------------------------------------6

3.4机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定----------------------9

4选择工序加工余量----------------------------------------------10

4.1粗车外圆及端面，钻镗花键底孔至尺寸φ32----------------------10

4.2扩孔--------------------------------------------------------11

4.3倒角--------------------------------------------------------11

4.4拉花键孔----------------------------------------------------11

4.5齿轮加工----------------------------------------------------12

4.6齿部高频淬火------------------------------------------------12

4.7珩齿--------------------------------------------------------12

4.8时间定额计算-------------------------------------------------12

5夹具设计---------------------------------------------------------------------------------13

6设计心得------------------------------------------------------13

7参考文献------------------------------------------------------14

《机械制造工艺及装备》课程设计说明书

题目：

双联齿轮

生产纲领：

5000件

班级：

090317班

学号：

09031742

学院：

航空制造工程学院

设计日期：

2012年11月

序言

三周的课程设计时间，说长不长说短不短，我觉得它在学习中是不可或缺的，虽然短却也是检验自己学习的成果的一个重要环节，可以为我的学习增添更强的实践操作意义。

《机械制造工艺及装备》这门专业课在整个机械设计制造专业学习的过程中，起到了一个很重要的作用，它把我从以前所学的工程力学、机械制造基础、公差测量与配合、机械设计基础、机械加工设备，还包括我们所学的机械制造工艺与夹具、金属切削与刀具等等这些专业课知识都融合在一起，学会学以致用、融会贯通和举一反三。

在这段时间里，通过双联齿轮的加工工艺的设计让我更加了解到齿轮的发展历史和我国齿轮发展的现状，也让我更加明白在学习的过程中只能由一个小小的螺丝钉开始做起才有可能在以后的学习中获得更多，才能取得自己人生中的丰碑。

综上所述，机械制造工艺与装备课程设计是我们完成大学的全部基础课以及大部分专业业课之后所进行的一个综合性质的考验。

这也是在我们毕业设计之前的对所学知识的回顾和总结，也可以说是一个毕业设计前的热身设计。

通过这次课程设计，我希望能通过这次课程设计对我以后的工作起到非常积极的适应作用，是一次进入真正工作环节的强化训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，提高专业水平。

由于本人水平有限，设计难免有许多不足和不妥之处，恳切希望老师批评指正，以求改进。

课程设计任务书

1．设计目的：

培养学生分析和解决生产技术问题的能力，使学生初步掌握设计工艺规程的基本方法，并巩固、深化已学得的理论知识，进一步培养学生熟悉和运用有关图册、图表等技术资料的能力，训练学生识图、制图、运算及编制技术文件的基本技能。

2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：

1.分析、绘制零件图。

2.对零件进行工艺分析。

（1）零件的结构分析：

分析零件图和装配图，了解零件的用途及工作条件，确定主要加工表面及机械加工对零件结构的要求。

（2）零件的技术要求分析：

加工表面的尺寸精度和形状精度

主要表面之间的相互位置精度。

加工表面的粗糙度及其它方面的技术要求如热处理等。

3.确定毛坯种类、余量、形状，并绘制毛坯—零件综合图。

4.编制机械加工工艺规程一套。

确定定位、夹紧方案，基准选择，制订工艺路线，选择加工设备及工艺装备、加工工序设计，工序尺寸的计算，切削用量等工艺参数的选择。

5.完成机械加工工艺规程编制说明书一份。

6.设计某一工序专用夹具一套。

绘制夹具装配图1张，夹具主要零件图1-3张。

3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸等〕：

1．制定零件在中批生产条件下的机械加工工艺规程，画零件图，毛坯—零件综合图，

夹具装配图，夹具零件图1——3，写工艺卡片、工序卡片。

2.绘制装配图，零件图。

3．撰写课程设计说明书一份。

4．主要参考文献：

[1]王绍俊.机械制造工艺设计手册.哈尔滨工业大学出版社，1981

[2]唐建生.金属切削与刀具.武汉理工大学出版社，2009

[3]于兴芝.机械零件课程设计.机械工业出版社,2009

[4]李益民.机械制造工艺设计简明手册.机械工业出版社,1994

5．设计成果形式及要求：

提供设计说明书一份，要求内容与设计过程相符，且格式要符合规定要求。

毛坯—零件综合图，零件图，工艺卡

6．工作计划及进度：

2012年11月12日~11月18日熟悉零件、画零件图

2012年11月19日~11月25日选择加工方案、确定工艺路线，填写工艺卡片

2012年11月26日编写设计说明书

过程目录

1.零件的分析

1.1零件的作用

1.2零件的工艺分析

2.工艺规程设计

2.1确定毛坯的制造形式

2.2基准的选择

2.3制定工艺路线

2.3.1加工方法的选择

2.3.2加工顺序的安排

2.4加工余量，工序尺寸，及其公差的确定

2.5确定切削用量及功率的校核

1课程设计的目的和要求

1.1.课程设计的目的

机械加工技术课程设计是机械加工技术课程教学的一个不可或缺的辅助环节。

它是学生全面运用本课程及其有关选修课程的理论和实践知识进行加工工艺及夹具结构设计的一次重要实践。

它对于培养学生编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，为以后搞好毕业设计和到工厂从事工艺与夹具设计具有重要意义。

本课程设计的目的在于：

（1）、培养学生综合运用机械制造工艺学及相关专业课程（工程材料与热处理。

机械设计、互换性与测量技术、金属切削加工及装备等）的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立的分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度零件的工艺规程的能力。

（2）、能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计保证加工质量的高效、省力、经济合理的专用夹具的能力。

（3）、使学生熟悉和能够应用相关手册、标准、图表等技术资料，指导学生分析零件加工的技术要求和本企业具备的加工条件，掌握从事工艺设计的方法和步骤。

（4）、近进一步培养学生机械制图、设计计算、结构设计和编写技术文件等的基本技能。

（5）、培养学生爱心细致、科学分析、周密思考、吃苦耐劳的良好习惯。

（6）培养学生接解决工艺问题的能力，为学生今后进行毕业设计和去工厂从事工艺与夹具设计打下良好的基础。

1.2、课程设计的要求

本科程设计要求就一个中等复杂程度的零件编制一套机械加工工艺规程，并撰写设计说明书。

学生应在教师的指导下，认真的、有计划的、独立按时完成设计任务。

学生对待自己的设计任务必须如同在工厂接受设计任务一样，对于自己所做的技术方案、数据选择和计算结果必须高度负责，注意理论和实践相结合，以期使整个设计技术上是先进的、在经济上是合理的、在生产中是可行的。

设计题目：

双联齿轮

生产纲领：

5000件

生产类型：

批量生产

具体要求：

产品零件图1张

产品毛坯——零件综合图1张

机械加工工工艺过程卡片1套

机械加工工序卡片1套

课程设计说明书1份

2、零件分析

2.1零件的作用

双联齿轮是一些机械设备变速箱中，通过操作机构相结合，滑动齿轮，从而实现变速。

Φ32花键孔有较高精度。

2.2零件的工艺分析

该零件是齿轮类零件，形状规则，尺寸精度和形位精度要求均较高，零件的主要技术分析如下：

（1）齿轮端面对准A的圆跳动公差不超过0.05mm，主要是保证端面平整光滑，双联是利用花键轴和花键孔进行配合定位，因此必须保证花键孔的尺寸精度。

双联齿轮之间啮合要求严格，要保证双联齿轮的齿形准确及同轴度较高。

（2）由于零件是双联齿轮，轴向距离较小，根据生产纲领是选择合理的加工工艺

（3）齿轮要求加工精度高，要严格控制好定位

（4）Φ32的花键孔是一比较重要的孔，也是以后机械加工各工序中的主要定位基准。

因此加工花键孔的工序是比较重要的。

要在夹具设计中考虑保证到此孔精度及粗糙度要求

3、工艺规程的设计

3.1确定毛坯的制造形式

由于零件结构简单，尺寸较小，且有台阶轴，力学性能要求较高，精度较高且要进行大量生产所以选用模锻件，其加工余量小，表面质量好，机械强度高，生3.2基准的选择

根据零件图纸及零件的使用情况分析。

知Φ32花键孔，端面圆跳动，平行度等均应通过正确的定位才能保证，故对基准的选择应欲与分析

（1）粗基准的选择

按照粗基准的选择原则，为保证不加工表面和加工表面的位置要求，应选择不加工表面为粗基准，故应分别选择A端面和下端面为粗基准，在加工Φ32花键孔应选择花键孔以及下端面为第二位毛基准。

（2）精基准的选择

在加工完Φ32花键孔以后各工序则分别一两孔为定位精基准。

这样就满足了基准重合的原则和互为基准的原则。

在加工某些表面时，可能会出现基准不重合，这时需要进行尺寸链的换算。

3.3工艺路线的拟定

（1）工艺路线的拟定

为保证达到零件的几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须制定合理的工艺路线。

由于生产纲领为批量生产，所以采用通用机床配以专用的工、夹、量具，并考虑工序集中，以提高生产率和减少机床数量，使生产成本下降。

工艺路线一：

工艺路线二

锻造、正火锻造、正火

1粗车外圆及端面1粗车外圆及端面

2拉花键孔2拉花键孔

3去毛刺3去毛刺

4精车外圆、端面4精车外圆及端面

5检验5检验

6滚齿6滚齿

7插齿7倒角

8倒角8去毛刺

9去毛刺9剃齿

10剃齿10齿部高频淬火

11齿部高频淬火11推孔

12推孔12衍齿

13衍齿13总检

14总检

两个工艺方案中除第七道工序不同外，其他的工序都相同，二这道工序都是为了获得Z=19的切削加工。

方案一是对Z=33的齿形进行滚齿加工后再对Z=19的齿轮进行插齿加工，这样能保证切削加工顺利地进行下去。

方案二是对Z=33的齿坯进行滚齿加工后继续对Z=19的齿轮进行滚齿加工，由于该零件是双联齿轮，两齿轮间隔很小，若再对Z=19的齿坯进行滚齿加工需得有专门的设备，增加了成本和加工难度

另外，选择方案时还应考虑工厂的具体条件等因素，如设备，能否借用工、夹、量具等、本次设计选择工艺路线方案一。

根据工序方案一制定出详细的工序划分如下所示:

毛坯为锻件，清理后进行正火处理，以消除内应力机械切削加工性能，在毛坯车间，对其认真检验分析，达到毛坯的技术要求，然后送到机械加工车间来加工

1毛坯锻造

2正火

3粗车外圆及端面，留余量1.5~2mm，钻、镗花键底孔至尺寸Φ28H7

4拉花键孔

5钳工去毛刺

6上心轴，精车外圆，端面及槽至要求

7检验

8滚齿（Z=33）留余量0.07~0.1mm

9插齿（Z=19）留余量0.04~0.06

10倒角

11钳工去毛刺

12剃齿（Z=33）公法线长度至尺寸上限

13剃齿（Z=19）采用螺旋角度为5度的剃齿刀，剃齿后公法线长度至尺寸上限

14齿部高频淬火

15推孔

16衍齿

17,打孔

18总检入库

机械加工工艺过程卡

零件名称

双联齿轮

锻造

每件毛坯制坯数

第一页

零件生产批量

5000

45钢

零件外形尺寸

工序号

工种

工序名称

机床型号

夹具名称

刀具名称

辅助名称

量具

10

车

粗车外圆及端面留余量1.5-2mm

CA6140

车夹具

高速钢车刀

游标卡尺150×0.02

15

车

钻镗花键孔至尺寸Φ28H7

C6136（专）

车Φ28孔夹具

钻扩钻Φ28

1-50mm内径千分尺

20

拉

拉花键孔至规格

L6120

拉夹具

矩形花键拉刀

拉夹头

花键量规

25

钳

去毛刺

30

车

上芯轴，精车外圆，端面及槽至要求

CA6140

上芯轴装夹

高速钢外圆，端面及车槽刀

游标卡尺150×0.02

35

铣

滚齿（Z=33）留剃余量0.07-0.12mm

Y3150E

上芯轴装夹

高速钢剃前齿轮滚刀

CD320G光栅式多能单面啮合检查仪

40

铣

插齿（Z=19）留剃余量0.04-0.06mm

Y5132

上芯轴装夹

盘形直齿插齿刀

CD320G光栅式多能单面啮合检查仪

45

车

倒角（1,2齿15o牙角）

CA6140

上芯轴装夹

75o外圆车刀

50

钳

去毛刺

55

铣

剃齿（Z=33）公法线长度至尺寸上限

Y4232C

上芯轴装夹

盘形剃齿刀

CD320G光栅式多能单面啮合检查仪

60

铣

剃齿（Z=19）公法线长度至尺寸上限

Y4232C

上芯轴装夹

盘形剃齿刀

CD320G光栅式多能单面啮合检查仪

65

铣

推孔

70

铣

珩齿

砂轮

75

车

钻镗孔至尺寸6xΦ32

C6136

车Φ32孔夹具

钻扩钻Φ32

1-50mm内径千分尺

磨孔时一般以齿轮分度圆定心，这样可使磨孔后的齿圈径向跳动较小，对以后磨3.4机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定

毛坯尺寸的确定，画毛坯图

双联齿轮室一些设备变速箱中，通过与操纵机构相结合，滑动齿轮，从而实现变速。

要求配合精度较高，力学性能较好，且生产纲领是成批生产，所以毛坯选用模锻件，再给以正火处理，以消除锻件在锻造过程中的内应力。

由文献1，该种锻件的工差等级为IT7~9级，故取IT为9级。

由文献1可用查表法确定各表面的总余量，但由于用查表法所确定的总余量与生产实际情况有些差距，故还应根据工厂具体情况进行适当的调整。

由文献1可查出锻件主要尺寸的公差，先将调整后的主要毛坯尺寸及公差，如下表所示

主要面尺寸

零件尺寸

总余量

毛坯尺寸

 φ87.5外圆

87.4

4

97.5

Φ56.5外圆

56.5

4

60.5

Φ42

42

5

47

41长

41

4

45

26.75厚

26.75

3

29.75

11.2厚

11.25

3

14.25

花键孔

32

5

37

由此可绘出零件毛坯综合图

4、选择工序加工余量

4.1.粗车外圆及端面，钻镗花键底孔至尺寸φ32

（1）已知φ91.5外圆长度方向上的加工余量为3mm,实际加工余量为1.5mm,故分一次加工，长度加工公差为IT11级取-0.19mm

（2）进给量《切削简明手册》当刀杆尺寸为16mm×25mm,ａ≤３mm时，

以及工件直径为Φ32时，ƒ=0.6-0.9mm/ｒ

按C３１６３－１车床说明书取ƒ=0.6mm/n。

由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.75—0.85

所以：

实际进给量f=0.6×0.8=0.48mm/ｒ

按C３１６３－１车床说明书ƒ＝0.53ｍｍ／ｒ

（3）计算切削速度。

按《切削简明手册》表1.27，

切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）

刀具材料YG6

V=Cv/（Tm·apxv·fyv）·kv

其中：

Cv=158xv=0.15yv=0.4M=0.2

修正系数Ko见《切削手册》表1.28

kmv=1.15kkv=0.8kkrv=0.8ksv=1.04kBV=0.81

∴Vc=158/（600.2·20.15·0.530.4）·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97

=46.9（m/min）

（4）确定机床主轴转速ns=1000vc/

dw

=229.8（r/min）

按C３１６３－１车床说明书ｎ＝200r／min

所以实际切削速度V=40.8m/min

ａ、按机床进给强度决定进给量：

根据表2.9,

当σb＝210MPa

ｄ0＝20.5mm可确定f=0.75。

按C3163-1车床说明书取f=0.62mm/n.

所以实际切削速度V=40.8m/min

ｂ、决定钻头磨钝标准及寿命当do=28mm、

钻头最大磨损量取0.8寿命T=45min.

ｃ、切削速度由《切削用量简明手册》得Ｖ=21m/min

n=1000V/

D=334.4由机床技术资料得和334.4接近的有280n/m和400n/min取280n/min

取n=280m/min.实际Ｖ=17m/min

ｄ、基本工时，Tm=L/nf=（42+6）/280x0.62

=0.28（min）

入切量及超切量由表查出Ψ+△=6mm

所以Tm=L/nf=（42+6）/280x0.62

=0.32（min）

4.2、扩孔

刀具直径do=27mm；刀具几何参数同上。

由于两孔直径相差不大，为了节省停车和调换走刀量等辅助时间，n和f都不变，所以Tm同上Tm=0.32

倒角刀具15°锪钻由于两孔直径相差不大，以表面粗度要求不高手动进给。

4.3、倒角

刀具：

专用刀具。

此工步使用到专用刀具与手动进给。

检验机床功率按《切削用量简明手册》表

可以查出当σｂ＝160～245HBS

ａｐ≤2.8ｍｍｆ≤0.6ｍｍ／ｒ

Ｖｃ≤41ｍ／minＰｃ＝3.4kw

按C３１６３－１车床说明书主电机功率Ｐ＝11ｋｗ

可见Ｐｃ比Ｐ小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求

钻削功率检验按《切削用量简明手册》表2.21

当ｄｏ＝27ｍｍｆ＝0.64ｍｍ

查得转矩Ｍ＝61.8N.M

《切削用量简明手册》表由表2.32得功率公式

ＰC＝McVc/30do=61.8x17/30x27=1.67km

按C３１６３－１车床说明书主电机功率Ｐ＝11ｋｗ

可见ＰC比Ｐ小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要

4.4.拉花键孔

单面齿升：

根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿

为0.06mm,

拉削速度v=0.06m/s（3.6m/min）

切削工时t=Zblηk/1000vfzZ

式中：

Zb单面余量2.5mm（由Φ28mm拉削到Φ32mm）；

L拉削表面长度，42mm；

η考虑校准部分的长度系数，取1.2；

k考虑机床返回行程系数，取1.4；

v拉削速度（m/min）；

fz拉刀单面齿升；

Z拉刀同时工作齿数，Z=l/p；

P拉刀齿距。

P=（1.25-1.5）sqrt42=1.35sqrt42=9mm

∴拉刀同时工作齿数z=l/p=42/9≈5

∴其本工时Tm=2.5×42×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×5=0.20（min）

4.5.齿轮加工

（1）滚齿加工33齿

由文献2表10-174

V=312/T0.33S0.5

N=0.124s0.9m1.7/D

又由文献2表10-175,10-177

S=2.5，T=240min，m=2.5

代入上式得

V=32.4m/min，N=0.0083kw

（2）插齿加工19齿

由文献2表10-174

V=49/T0.2s0.5m0.3

N=179×10-4sm2/20.11

又由文献2表10-189,10-192

S=0.32，T=300min，

代入上式得

V=15.9m/min，N=0.048kw

由

（1）、

（2）计算它们均小于机床所能提供的功率，

故符合要求。

4.6．齿部高频淬火

4.7．珩齿

精磨工件，砂轮宽度b=2mm

纵向进给量：

工作台单行程的横向进给量

4.8.时间定额计算

根据设计要求，只计算指导教师指定的一道工序工时。

下面计算30道工序Φ32mm孔的时间定额。

（1）机动时间

由文献1表2.5-7得钻孔的计算公式为：

T=l+l1+l2/fn

式中l1=D/2cotky+（1-2）l2=1-4，

钻盲孔时，l2=0，l=46，L2=0，f=0.3，n=1000

L1=8.7/2cot（1180/2）+1.5=6.7

所以t=（46+6.7+0）/0.3×1000=0.1773min

Tb=2t=2×0.1773=0.355min

（2）辅助时间

由文献1表2.5-41确定

开停车0.025min

升降钻杆0.025min

主轴运转0.03min

清楚铁屑0.03min

卡尺测量0.