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中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具设计【气动滚齿夹具】【9张CAD图纸+毕业论文】

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中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具设计【气动滚齿夹具】

35页 16000字数+说明书+工艺过程卡片+工序卡片+9张CAD图纸【详情如下】

中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具设计说明书.doc

中间轴齿轮零件图.dwg

夹具体.dwg

定位环.dwg

封面.doc

工序卡片.dwg

工艺过程卡片.doc

挡板.dwg

气动滚齿夹具装配图.dwg

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目录

1 前 言1

1.1 中国工程机械行业发展简况1

1.2 齿轮行业发展现状及趋势1

1.3 齿轮零件加工概述3

2 零件分析4

2.1 零件的功用及结构分析4

2.2 零件工艺分析4

2.3 毛坯制造5

3 拟定中间轴齿轮的机械加工工艺路线6

3.1 中间轴齿轮机械加工工艺方案设计6

3.2 定位基准的选择6

3.2.1 精基准的选择6

3.2.2 粗基准的选择7

3.3 加工路线的拟定7

4 毛坯尺寸,工序尺寸及机械加工余量的确定9

4.1 毛坯的外轮廓尺寸9

4.2 主要平面加工的工序尺寸及加工余量9

4.3 加工的工序尺寸及加工余量10

4.4 确定切削用量及基本工时10

各工序的机械加工工序卡片,见中间轴齿轮机械加工工艺过程卡片。24

5 夹具设计25

5.1 功能分析与夹具总体结构设计25

5.1.1 夹具方案设计25

5.1.2 夹具总体结构设计 25

5.2 夹具设计计算 25

5.3 夹具制造与操作说明26

参考文献29

致 谢30

附录31

中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具设计

摘 要:本文首先阐述了中国工程机械行业发展简况、齿轮行业发展现状、趋势和齿轮零件加工概述;然后对零件的功用、结构和工艺进行了分析,制定了毛坯制造方法;通过拟定中间轴齿轮的机械加工工艺路线,分析了中间轴齿轮机械加工工艺方案,选择了定位基准;确定了中间轴齿轮零件的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸;最后以19工序所需夹具为例进行夹具设计。

关键词:中间轴齿轮;加工工艺;夹具

Intermediate shaft gear machining process planning and fixture

Abstract: This paper first described the development of China's construction machinery industry profiles, gear industry status, trends and an overview of gear parts processing; and then the function of components, structure and process analysis, manufacturing methods developed rough; through the development of intermediate shaft gear machining process line, analysis of the intermediate gear axis machining technology program, select the positioning base; set the intermediate shaft gear allowance of mechanical parts, processes and rough size dimensions; processes required for the final fixture 19 to fixture design as an example.

Key words: Gear intermediate shaft; Processing Technology; Fixture

1 前 言

   主要介绍中国工程机械行业近年来的发展状况,齿轮行业的发展状况及发展趋势,齿轮零件的加工概况。

1.1 中国工程机械行业发展简况

中国工程机械行业,经过50年的发展,已形成能生产18大类、4500多种规格型号的产品,基本能满足国内市场需求的、具有相当规模和蓬勃发展活力的重要行业。2005年中国生产工程机械产品规模以上的企业约有1000家,其中外商独资合资企业130家;年销售额1000万以上企业有300家;亿元以上企业有100家,年销售额940亿元,占全行业的75%;10亿元以上的企业有23家,年销售额占全行业的50%

  2006年工程机械市场比较火爆,总体稳步上升,生产销售指标保持30%以上的速度增长。2006年1-12月我国工程机械行业完成工业总产值991.13亿元,同比增长37.14%;实现销售收入969.96亿元,同比增长34.17%。在国内外两个市场旺盛需求的拉动下,2007年中国工程机械行业发展迅速,全行业产品销售收入达2223亿元(人民币),比2006年的1620亿增长了37%;利润总额175亿,提高了48%。2008年1-8月,工程机械行业销售产值增速稳定,同比增长45.60%;实现销售收入1471.68亿元,同比增长48.05%;行业毛利率为17.58%。但与国外工程机械同行比较而言,中国的工程机械企业仍存在以下问题,主要是:控制技术差距大;相应基础件(零配、部件)未达标;人机工程考虑欠缺;研发费用投入少。

  对于工程机械行业,在发展中调整产品结构是关键,首先要围绕国内市场需求进行,同时发展在国际市场上有竞争力的产品。对于原已占有市场的优势产品,要增加新品种,以满足多种多样的不同地区和不同气候的工作环境。在产品开发上,要着眼于国际市场水平和国内建设项目以及农村发展的需要,多做用户调研和市场分析。另外就是应特别注重工程机械配套发动机和关键零部件产品的结构调整及发展,提高配套件水平是产品上水平的关键之一。

  工程机械产品需求及增长幅度与GDP、基本建设投资规模具有较强的相关性,行业景气度与固定资产投资的增幅基本上呈同步正相关的关系。“十五”期间中国工程机械消费额平均每年占全社会固定资产额的1.9%,“十一五”固定资产投资增速变缓,市场容量扩充相对不足,行业的发展将逐步趋于理性。

2008年爆发了全球性的金融危机,国内工程机械行业受到了不同程度的影响,然而我国政府随后出台了十大投资措施和4万亿元投资规划,再一次表明了政府通过加大投资促进经济增长的决心,有利于工程机械的国内需求。在四万亿投资计划的刺激下,预计2009年工程机械将恢复增长。1.3 齿轮零件加工概述

在各类机器中,最常见的是齿轮传动。齿轮传动效率高,传动比准确,结构紧凑,工作可靠,使用寿命长。齿轮传动的功率可达几万千瓦,速度高大200m/s,应用范围广泛。齿轮传动的主要缺点是制造和安装的精度要求较高,不适合大中心距传动。

锻造是齿轮机械制造中常用的成形方法。通过锻造能消除金属的铸态疏松、焊合孔洞,锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。机械中负载高、工作条件严峻的重要零件,除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外,多采用锻件。锻造按坯料在加工时的温度可分为冷锻和热锻。

一般铸钢在性能上较脆,而且不能进行热处理;锻钢的组织较细腻,韧性和强度都很好,并且能进行各种热处理。

相对来说,同样的化学成分,锻钢更致密,韧性和强度都更好。

锻造时,金属经过塑性变形,有细化晶粒的做用,切纤维连续,因此常用于重要零件的毛丕制造,例如轴、齿论等。

铸造对被加工才料有要求,一般铸铁、铝等的铸造性能较好。铸造不具备锻造的诸多优点,但它能制造形状复杂的零,因此常用于力学性能要求不高的支称件的毛丕制造。例如机床外壳等。

通过对齿轮这一最关键零件的全部加工工序及加工内容的分析研究,并结合国内同行业各生产厂家齿轮件加工方法的优劣对比,设计一条齿轮件加工流水线,该流水线将实现流程顺畅、布局紧凑、生产高效。

2 零件分析

   本零件通过对其在功用、结构、工艺分析基础上,确定毛坯制造方法。

2.1 零件的功用及结构分析

本零件其主要功用是传递动力和改变输出轴运动方向。

本零件的结构分析主要确定齿轮的轮齿、齿轮端面、齿轮轴心孔及轮毂的结构形式和尺寸大小。结构分析通常要考虑齿轮的几何尺寸、材料、使用要求、工艺性及经济性等因素,确定适合的结构型式,再按设计手册荐用的经验数据确定结构尺寸,为更好的完成零件加工做好充分的准备。

2.2 零件工艺分析

本零件为回转体零件,其最主要加工面如图2-1是B面、C面、D面、E面、φ65孔、φ62H7孔和齿面,且齿面对φ62H7孔有较高的同轴度要求,是加工工艺需要重点考虑的问题。其次两轮毂端面出于材料的节约对加工精度要求不高。最后,两齿圈端面在滚齿时要作为定位基准使用,故对φ62H7孔也有端面跳动要求。这些在安排加工工艺时也需给予注意。

参考文献

[1] 机械加工工艺手册,第1卷,孟少农主编,北京:机械工业出版社1991.9.

[2] 机械制造工艺设计简明手册,哈尔滨工业大学李益民主编,—北京:机械工业出版社出版,1998.10.

[3] 现代实用机床设计手册,上册/现代实用机床设计手册编委会编,—北京:机械工业出版社,2006.6.

[4] 切削用量手册/艾兴,肖诗纲编.—北京:机械工业出版社,1985

[5] 机床夹具设计手册/徐鸿本主编.—沈阳:辽宁科学技术出版社,2004.3.

[6] 机床夹具设计手册,第二版,东北重型机械学院,洛阳工学院,第一汽车制造厂职工大学编,上海科学技术出版社出版,1988.1.

[7] 机械加工工艺手册,第2卷,孟少农主编,北京:机械工业出版社.1991.

[8] 机械制造工艺学,江南大学郑修本,上海机械专科学校冯冠大主编,—北京:机械工业出版社出版1994.5.

[9] 机械工程图学/侯洪生主编.—北京:科学出版社,2001.

[10] 机械制造技术基础/于骏一,邹青主编.—北京:机械工业出版社,2004.1.

[11] 机械设计/谭庆昌,赵洪志主编.—北京:高等教育出版社,2004.7.

[12] 机械加工工艺基础/韩秀琴主编,—哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2005.5.

内容简介:
吉林农业大学学士学位设计 中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具设计目录1 前 言11.1 中国工程机械行业发展简况11.2 齿轮行业发展现状及趋势11.3 齿轮零件加工概述32 零件分析42.1 零件的功用及结构分析42.2 零件工艺分析42.3 毛坯制造53 拟定中间轴齿轮的机械加工工艺路线63.1 中间轴齿轮机械加工工艺方案设计63.2 定位基准的选择63.2.1 精基准的选择63.2.2 粗基准的选择73.3 加工路线的拟定74 毛坯尺寸,工序尺寸及机械加工余量的确定94.1 毛坯的外轮廓尺寸94.2 主要平面加工的工序尺寸及加工余量94.3 加工的工序尺寸及加工余量104.4 确定切削用量及基本工时10各工序的机械加工工序卡片,见中间轴齿轮机械加工工艺过程卡片。245 夹具设计255.1 功能分析与夹具总体结构设计255.1.1 夹具方案设计255.1.2 夹具总体结构设计 255.2 夹具设计计算 255.3 夹具制造与操作说明26参考文献29致 谢30附录31中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具设计摘 要:本文首先阐述了中国工程机械行业发展简况、齿轮行业发展现状、趋势和齿轮零件加工概述;然后对零件的功用、结构和工艺进行了分析,制定了毛坯制造方法;通过拟定中间轴齿轮的机械加工工艺路线,分析了中间轴齿轮机械加工工艺方案,选择了定位基准;确定了中间轴齿轮零件的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸;最后以19工序所需夹具为例进行夹具设计。关键词:中间轴齿轮;加工工艺;夹具 Intermediate shaft gear machining process planning and fixture Abstract: This paper first described the development of Chinas construction machinery industry profiles, gear industry status, trends and an overview of gear parts processing; and then the function of components, structure and process analysis, manufacturing methods developed rough; through the development of intermediate shaft gear machining process line, analysis of the intermediate gear axis machining technology program, select the positioning base; set the intermediate shaft gear allowance of mechanical parts, processes and rough size dimensions; processes required for the final fixture 19 to fixture design as an example.Key words: Gear intermediate shaft; Processing Technology; FixtureI1 前 言 主要介绍中国工程机械行业近年来的发展状况,齿轮行业的发展状况及发展趋势,齿轮零件的加工概况。1.1 中国工程机械行业发展简况中国工程机械行业,经过50年的发展,已形成能生产18大类、4500多种规格型号的产品,基本能满足国内市场需求的、具有相当规模和蓬勃发展活力的重要行业。2005年中国生产工程机械产品规模以上的企业约有1000家,其中外商独资合资企业130家;年销售额1000万以上企业有300家;亿元以上企业有100家,年销售额940亿元,占全行业的75%;10亿元以上的企业有23家,年销售额占全行业的50%。2006年工程机械市场比较火爆,总体稳步上升,生产销售指标保持30%以上的速度增长。2006年112月我国工程机械行业完成工业总产值991.13亿元,同比增长37.14%;实现销售收入969.96亿元,同比增长34.17%。在国内外两个市场旺盛需求的拉动下,2007年中国工程机械行业发展迅速,全行业产品销售收入达2223亿元(人民币),比2006年的1620亿增长了37%;利润总额175亿,提高了48%。2008年1-8月,工程机械行业销售产值增速稳定,同比增长45.60%;实现销售收入1471.68亿元,同比增长48.05%;行业毛利率为17.58%。但与国外工程机械同行比较而言,中国的工程机械企业仍存在以下问题,主要是:控制技术差距大;相应基础件(零配、部件)未达标;人机工程考虑欠缺;研发费用投入少。对于工程机械行业,在发展中调整产品结构是关键,首先要围绕国内市场需求进行,同时发展在国际市场上有竞争力的产品。对于原已占有市场的优势产品,要增加新品种,以满足多种多样的不同地区和不同气候的工作环境。在产品开发上,要着眼于国际市场水平和国内建设项目以及农村发展的需要,多做用户调研和市场分析。另外就是应特别注重工程机械配套发动机和关键零部件产品的结构调整及发展,提高配套件水平是产品上水平的关键之一。工程机械产品需求及增长幅度与GDP、基本建设投资规模具有较强的相关性,行业景气度与固定资产投资的增幅基本上呈同步正相关的关系。“十五”期间中国工程机械消费额平均每年占全社会固定资产额的1.9,“十一五”固定资产投资增速变缓,市场容量扩充相对不足,行业的发展将逐步趋于理性。2008年爆发了全球性的金融危机,国内工程机械行业受到了不同程度的影响,然而我国政府随后出台了十大投资措施和4万亿元投资规划,再一次表明了政府通过加大投资促进经济增长的决心,有利于工程机械的国内需求。在四万亿投资计划的刺激下,预计2009年工程机械将恢复增长。1.2 齿轮行业发展现状及趋势齿轮及齿轮产品是机械装备的重要基础件,绝大部分机械成套设备的主要传动部件都是齿轮传动。因此从某种程度上说,中国的齿轮行业是我国机械业的基础,齿轮行业的发展对我国机械行业有着至关重要的作用。1.2.1 发展状况中国齿轮行业基本由三部分组成:工业齿轮、车辆齿轮和齿轮装备。其中,车辆齿轮其市场份额达到60%;工业齿轮由工业通用、专用、特种齿轮构成,其市场份额分别为18%、12%、8%;齿轮装备占市场份额的2%。经过近20年的发展,中国齿轮行业已经形成100亿元产值的配套规模,进入快速发展时期,再次成为国民经济的热点和亮点。预计今后10年,中国齿轮传动产品市场需求将翻一番。2007年1-5月,中国全部齿轮、传动和驱动部件制造企业实现累计工业总产值17898696千元,比上年同期增长31.79;实现累计产品销售收入17389397千元,比上年同期增长33.26;实现累计利润总额1002019千元,比上年同期增长37.62。就市场需求与生产规模而言,中国齿轮行业在全球排名已超过意大利,居世界第四位。1.2.2 制约齿轮行业发展的因素但是,当前中国齿轮行业和国外相比,还有很大的差距:离齿轮传动装置模块化设计尚远,齿轮传动装置技术性能赶不上先进国家,齿轮动力学分析软件水平不高,产品标准还没有和国际接轨,国产钢材质量不稳定,企业工艺装备落后,信息化水平低、低水平生产过剩、无序竞争激烈、重复引进和对外国技术依赖严重等诸多问题。现阶段齿轮行业应通过市场竞争与整合,提高行业集中度,形成一批拥有几十亿元、5亿元、1亿元资产的大、中、小规模企业;通过自主知识产权产品设计开发,形成一批车辆传动系(变速箱、驱动桥总成)牵头企业,用牵头企业的配套能力整合齿轮行业的能力与资源;实现专业化、网络化配套,形成大批有特色的工艺、有特色的产品和有快速反应能力的名牌企业;通过技改,实现现代化齿轮制造企业转型。1.2.3 齿轮趋势走向国际上,齿轮装置正沿着小型化、高速化、标准化方向发展。特殊齿轮的应用、行星齿轮装置的发展、低振动、低噪声齿轮装置的研制是齿轮设计方面的一些特点为达到齿轮装置小型化目的,可以提高现有渐开线齿轮的承载推力。各国普遍采用硬齿面技术,提高硬度以缩小装置的尺寸;也可应用以圆弧齿轮为代表的特殊齿形。英法合作研制的舰载直升飞机主传动系统采用圆弧齿轮后,使减速器高度大为降低。随着船舶动力由中速柴油机代替的趋势,在大型船上采用大功率行星齿轮装置确有成效;现在冶金、矿山、水泥一轧机等大型传动装置中,行星齿轮以其体积小、同轴性好、效率高的优点而应用愈来愈多。(1) 齿轮制造工艺齿轮制造工艺的发展很大程度上表现在精度等级与生产效率的提高。自七十年代以来各种齿轮的制造精度,普遍提高一级左右。有的甚至23级一般低速齿轮精度由过去的89级提高到78级。机床齿轮由68级提高到46级。轧机齿轮由78级提高到56级。对于模数不大的中小规格齿轮,由于高性能滚齿机的开发,加上刀具材料的改善,滚齿效率有了显著提高。采用多头滚刀,在大进给且条件下,可达到切削速度为90m/s。如用超硬滚刀加工模数3左右的调质钢齿轮,切削过度可达200ms。提高插齿效率,要受到插齿机刀具往复运动机构的限制。最近在开发采用刀具卸载,使用静压轴承,增强刀架与立柱刚性等新结构后,效率有明显提高。新型插齿机的冲程数可达到2000次分。(2) 齿轮用钢齿轮用钢的发展趋势;一是含Cr,Ni,Mo的低合金钢;二是硼钢;三是碳氮共渗用钢;四是易切削钢。由于我国缺乏Ni、Cr,常用20CrMnTi渗碳钢或用含硼加稀土钢。重型机械常用18CrMnNiMo渗碳钢或中碳合金钢。机床行业食用40Cr,38CrMoAl等钢以及高速齿轮用25Cr2MoV钢进行氮化。(3) 信息化趋势人们利用计算机能对各种可能的设计方实进行计算、分析和比较,并通过优选,取得较为理想的结果。例如在分析齿面接触区,求啮合线与相对速度夹角中,对弹流润滑计算以及几何参数计算等方面编制了程序。还有,在齿轮修形计算与齿轮承载能力计算方面都编有程序。我国已编制了GB3480-83渐开线圆柱齿轮承载能力计算标准的程序软件,供生产应用。在齿轮加工方面,可以利用计算机控制整个切齿过程。使制造质量稳定可靠。目前,国内在研究应用微机对弧齿锥齿轮的切齿调整卡进行计算,可对加工偏差及时调整。使齿面接触达到比较理想的位置,并大大提高了工效。此外,根据数控原理,应用微机对环面蜗杆螺旋齿面进行抛物线修形,已经应用于生产。虽然这方面的工作在国内还处于起步阶段,但它对提高齿轮制造质量和技术水平具有重要意义。1.3 齿轮零件加工概述在各类机器中,最常见的是齿轮传动。齿轮传动效率高,传动比准确,结构紧凑,工作可靠,使用寿命长。齿轮传动的功率可达几万千瓦,速度高大200m/s,应用范围广泛。齿轮传动的主要缺点是制造和安装的精度要求较高,不适合大中心距传动。锻造是齿轮机械制造中常用的成形方法。通过锻造能消除金属的铸态疏松、焊合孔洞,锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。机械中负载高、工作条件严峻的重要零件,除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外,多采用锻件。锻造按坯料在加工时的温度可分为冷锻和热锻。一般铸钢在性能上较脆,而且不能进行热处理;锻钢的组织较细腻,韧性和强度都很好,并且能进行各种热处理。相对来说,同样的化学成分,锻钢更致密,韧性和强度都更好。锻造时,金属经过塑性变形,有细化晶粒的做用,切纤维连续,因此常用于重要零件的毛丕制造,例如轴、齿论等。铸造对被加工才料有要求,一般铸铁、铝等的铸造性能较好。铸造不具备锻造的诸多优点,但它能制造形状复杂的零,因此常用于力学性能要求不高的支称件的毛丕制造。例如机床外壳等。通过对齿轮这一最关键零件的全部加工工序及加工内容的分析研究,并结合国内同行业各生产厂家齿轮件加工方法的优劣对比,设计一条齿轮件加工流水线,该流水线将实现流程顺畅、布局紧凑、生产高效。2 零件分析 本零件通过对其在功用、结构、工艺分析基础上,确定毛坯制造方法。2.1 零件的功用及结构分析本零件其主要功用是传递动力和改变输出轴运动方向。本零件的结构分析主要确定齿轮的轮齿、齿轮端面、齿轮轴心孔及轮毂的结构形式和尺寸大小。结构分析通常要考虑齿轮的几何尺寸、材料、使用要求、工艺性及经济性等因素,确定适合的结构型式,再按设计手册荐用的经验数据确定结构尺寸,为更好的完成零件加工做好充分的准备。2.2 零件工艺分析本零件为回转体零件,其最主要加工面如图2-1是B面、C面、D面、E面、65孔、62H7孔和齿面,且齿面对62H7孔有较高的同轴度要求,是加工工艺需要重点考虑的问题。其次两轮毂端面出于材料的节约对加工精度要求不高。最后,两齿圈端面在滚齿时要作为定位基准使用,故对62H7孔也有端面跳动要求。这些在安排加工工艺时也需给予注意。图2-1 中间轴齿轮 Figure 2-1 Gear intermediate shaft2.3 毛坯制造根据中间轴齿轮零件材料为合金结构钢20Cr号钢,且力学性能要求较高,则毛坯制造选为锻造;由于零件的年产量在5000件/年为中型零件,以达到大批生产的水平,通常采用模锻。毛坯的精度较高,毛坯的加工余量可适当减少。锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力,使其产生塑性变形,以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸的锻件的加工方法。锻造是机械制造中常用的成形方法。通过锻造能消除金属的铸态疏松、焊合孔洞,锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。机械中负载高、工作条件严峻的重要零件,除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外,多采用锻件。锻造按成形方法则可分为自由锻、模锻、冷镦、径向锻造、挤压、成形轧制、辊锻、辗扩等。锻造用料主要是各种成分的碳素钢和合金钢,其次是铝、镁、铜、钛等及其合金。材料的原始状态有棒料、铸锭、金属粉末和液态金属。一般的中小型锻件都用圆形或方形棒料作为坯料。棒料的晶粒组织和机械性能均匀、良好,形状和尺寸准确,表面质量好,便于组织批量生产。只要合理控制加热温度和变形条件,不需要大的锻造变形就能锻出性能优良的锻件。模锻是将加热后的坯料放到锻模的模腔内,经过锻造,使其在模腔所限制的空间内产生塑性变形,从而获得锻件的锻造方法叫做模型锻造,简称模锻。模锻的生产率高,并可锻出形状复杂、尺寸准确的锻件,适宜在大批量生产条件下,锻造形状复杂的中、小型锻件。3 拟定中间轴齿轮的机械加工工艺路线 根据零件的材料、形状、尺寸和技术要求拟定机械加工工艺方案,由于加工表面不单一,所以有很多加工方案,通过对比及零件要求满足条件确定机械加工工艺方案,正确选择定为基准,拟定加工路线。3.1 中间轴齿轮机械加工工艺方案设计方案一 (1)以中间轴齿轮轴线为粗基准加工B、C、D、E面;(2)以B面为定位基准,中间轴齿轮轴线为加工基准,加工62孔和65孔;(3)以B面为基准,加工130柱面;(4)以B面为定位基准,中间轴齿轮轴线为加工基准,加工中间轴齿轮轮齿及轮齿倒角。方案二 (1)以中间轴齿轮轴线为粗基准加工B、C、D、E面;(2)以B面为基准,加工130圆柱面;(3)以B面为定位基准,中间轴齿轮轴线为加工基准,加工62孔和65孔;(4)以B面为定位基准,中间轴齿轮轴线为加工基准,加工中间轴齿轮轮齿及轮齿倒角。通过比较,方案一和方案二的不同,在于130圆柱面与62孔和65孔的加工先后顺序有异,根据中间轴齿轮的加工要求,齿面相对62孔有同轴度要求,所以选择先加工62孔在加工130圆柱面,故选择方案一为中间轴齿轮的加工工艺方案。3.2 定位基准的选择定为基准有粗基准和精基准之分,先确定精基准,然后确定粗基准。定位基准的精度对齿形加工精度有直接的影响。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一端面定位。盘套类齿轮的齿形加工常采用两种定位基准。 (1)内孔和端面定位选择既是设计基准又是测量和装配基准的内孔作为定位基准,既符合“基准重合”原则,又能使齿形加工等工序基准统一,只要严格控制内孔精度,在专用芯轴上定位时不需要找正。故生产率高,广泛用于成批生产中。 (2)外圆和端面定位齿坯内孔在通用芯轴上安装,用找正外圆来决定孔中心位置,故要求齿坯外圆对内孔的径向跳动要小。因找正效率低,一般用于单件小批生产。 3.2.1 精基准的选择中间轴齿轮的端面B面、D面和重要孔62轴线是设计基准。以他们为精基准能使加工遵循“基准重合”的原则。其他的面和孔也可通过他们为基准达到加工要求,同时使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。3.2.2 粗基准的选择粗基准的选择:考虑到以下几点要求。第一,在保证各加工表面均有加工余量的前提下,使重要孔的加工余量尽量均匀;第二,在装夹工件加工精基准时,确保使其定位准确,夹紧可靠。通过对零件的图的分析,选择62孔的轴线为粗基准。3.3 加工路线的拟定整个加工过程分为三个阶段:第一阶段主要是完成面的加工;第二阶段主要完成孔的加工;第三阶段完成圆柱面的加工;第四阶段完成对齿轮齿的加工。根据表面加工要求和各种加工方法能达到的经济要求,确定各个工序的加工方法如下:第一阶段完成面的粗加工阶段:粗车面B面、C面、D面、E面;面的精加工阶段:半精车面B面、C面、D面、E面则面的加工已满足加工要求。第二阶段孔的加工:62孔粗镗半精镗精镗,65孔粗镗半精镗。第三阶段对圆柱面的加工:130圆柱面粗车半精车。第四阶段齿轮轮齿加工:齿轮齿滚刀加工,齿轮齿倒角145加工铣。所设计的中间轴齿轮的工艺过程见表3-1。表3-1 中间轴齿轮的工艺过程Table 3-1 Gear intermediate shaft process工序号工序名称工序内容工艺装备1毛坯锻造2正火消除内应力3粗车粗车端面B面,以中间轴齿轮锻件的重要加工孔62的中心线定位,粗车B面。保证加工尺寸43mm。卧式车床CA61404粗车粗车面C面,以中间轴齿轮锻件的重要加工孔62的中心线定位,粗车C面。保证加工尺寸23mm。卧式车床CA61405粗车粗车端面D面,以B端面为基准,以中间轴齿轮锻件的重要加工孔62的中心线定位,粗车D面。保证加工42mm。卧式车床CA61406粗车粗车面E面,以B端面为基准,以中间轴齿轮锻件重要加工孔62的中心线定位,粗车E面。保证加工尺寸22mm。卧式车床CA61407半精车半精车端面B面,以中间轴齿轮锻件的重要加工孔62的中心线定位,半精车B面。保证加工尺寸41mm。卧式车床CA61408半精车半精车面C面,以中间轴齿轮锻件的重要加工孔62的中心线定位,半精车C面。保证加工21mm。卧式车床CA61409半精车半精车端面D面,以B端面为基准,以中间轴齿轮锻件的重要加工孔62的中心线定位,半精车D面。保证加工40mm。卧式车床CA614010半精车半精车面E面,以B端面为基准,以中间轴齿轮锻件的重要加工孔130的中心线定位,半精车E面。保证加工尺寸20mm。卧式车床CA614011冲孔冲孔60,以中间轴齿轮锻件轴的重要加工孔62的中心线为基准,以B、D面为定位基准,冲孔60,加工余量4.0mm,保证加工尺寸60mm。模具12粗镗粗镗孔62孔,以中间轴齿轮锻件的重要加工孔62的中心线为基准,以B端面为定位基准。粗镗孔62孔,加工余量1.8mm。保证加工尺寸61.8mm。落地镗车床C9013半精镗半精镗孔62孔,以中间轴齿轮锻件的重要加工孔62的中心线为基准,以B端面为定位基准。粗镗孔62孔,加工余量0.1mm。保证加工尺寸61.9mm。落地镗车床C9014精镗精镗孔62孔,以中间轴齿轮锻件轴的中心线为基准,以B端面为定位基准。粗镗孔62孔,加工余量0.1mm。保证加工尺寸62mm。落地镗车床C9015粗镗粗镗孔65孔,以中间轴齿轮锻件的重要加工孔62的中心线为基准,以B端面为定位基准。粗镗孔65孔,加工余量2.8mm。保证加工尺寸64.8mm。落地镗车床C9016半精镗半精镗孔65孔,以中间轴齿轮锻件的重要加工孔62的中心线为基准,以B端面为定位基准。粗镗孔65孔,加工余量0.1mm。保证加工尺寸65mm。落地镗车床C9017粗车粗车130圆柱面,以中间轴齿轮62孔轴线为基准,以B端面为定位基准。粗车130圆柱面,加工余量3.0mm,保证尺寸131mm。卧式车床CA614018半精车半精车130圆柱面,以中间轴齿轮62孔轴线为基准,以B端面为定位基准。粗车130圆柱面,加工余量1.0mm,保证尺寸130mm。卧式车床CA614019滚齿中间轴齿轮齿滚齿加工,以B端面为定位基准,齿厚加工余量为1.05mm。滚齿机床Y315020铣倒角铣齿轮倒角145倒角机4 毛坯尺寸,工序尺寸及机械加工余量的确定根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸如下。4.1 毛坯的外轮廓尺寸考虑其加工外轮廓尺寸为40130130mm,表面粗糙度要求Ra为3.2m,根据机械加工工艺手册1,P3-38见表3.1-56确定外表面加工余量为2mm,P3-39见表3.1-57确定内孔直径的机械加工余量为2mm,按公差等级8-10级,取8级,加工余量等级取H级确定,毛坯外轮廓尺寸如图4-1。 毛坯长:40+22=44mm 宽:130+22=134mm 高:130+22=134mm图4-1 中间轴齿轮毛坯Figure 4-1 Intermediate shaft gear blank4.2 主要平面加工的工序尺寸及加工余量 为了保证加工后工件的尺寸,在车削工件表面时,工序3、4、5、6、8、9、10、11的车削深度根据机械加工工艺手册1P3-57 和P3-67(附录一表4-1和表4-2)确定为a=1.0mm。4.3 加工的工序尺寸及加工余量(1)冲孔60mm 冲孔:60mm 2Z=4mm ap=2mm(2)镗62mm孔 根据机械制造工艺设计简明手册2P68(附录一表4-4)粗镗:61.8mm 2Z=1.8mm ap=0.9mm 半精镗:61.9mm 2Z=0.1mm ap=0.05mm 精镗:62mm 2Z=0.1mm ap=0.05mm(3)镗65mm孔 根据机械制造工艺设计简明手册2P68(附录一表4-4)粗镗:64.9mm 2Z=2.9mm ap=1.45mm 半精镗:65mm 2Z=0.1mm ap=0.05mm(4)车130mm圆柱面 根据机械加工工艺手册1P3-57(附录一表4-3) 粗车:131mm 2Z=3.0mm ap=1.5mm 半精车:130mm 2Z=1.0mm ap=0.5mm(5)齿轮齿根据机械加工工艺手册1P3-74(附录一表4-5) 滚齿:齿厚余量为1.05mm 齿轮齿倒角:1454.4 确定切削用量及基本工时4.4.1 工序3粗车B面(1)加工条件: 工件材料:合金结构钢20Cr 加工要求:粗车中间轴齿轮B端面 机床:卧式车床CA6140 夹具:专业夹具(三爪自定心卡盘) 刀具:硬质合金可转位车刀,刀具相对切削性能Kr=1.7,装TN型刀片的90偏头端面车刀,车刀长度L=80mm。 量具:游标卡尺(2)计算车削用量已知毛坯被加工长度为43mm,最大加工余量为Z=1.0mm,可一次车削,切削深度ap =1.0mm 。确定进给量f:根据机械加工工艺手册1P8-146,表8.4-1确定进给量f=0.7mm/r。确定切削速度:确定V=121m/min=20 ns=287.57r/min取nw=320r/min故实际切削速度为:V=dnw=(3.14134320)/1000=134.64m/min当nw= 320r/min,工作台的每分钟进给量应为: fm=fznw=0.71320=224mm/r切削时由于是粗车,故整个车刀刀盘不必车过整个工件,则行程为: L=l+l1+l2=43+ 1+2=46mm故机动时间: tm=L/ fm=46224 0.20min辅助时间: tf=0.15tm=0.150.2 =0.03min其他时间计算: tb+tx=6%(tm+ tf)=6%(0.2+0.03)=0.0138min故工序3的单件时间: tdj= tm + tf + tb + tx=0.2+0.03+0.0138=0.24138min4.4.2 工序4粗车C面(1)加工条件:工件材料:合金结构钢20Cr加工要求:粗车中间轴齿轮C面 机床:卧式车床CA6140 夹具:专业夹具(三爪自定心卡盘) 刀具:硬质合金可转位车刀,刀具相对切削性能Kr=1.7,装TN型刀片的90偏头端面车刀,车刀长度L=80mm。 量具:游标卡尺(2)计算车削用量已知毛坯被加工长度为23mm,最大加工余量为Z=1.0mm,可一次车削,切削深度ap =1.0mm 。确定进给量f:根据机械加工工艺手册1P8-146,表8.4-1确定进给量f=0.7mm/r。确定切削速度:确定V=121m/min ns=287.57r/min取nw=320r/min故实际切削速度为:V=dnw=(3.14134320)/1000=134.64m/min当nw= 320r/min,工作台的每分钟进给量应为: fm=fznw=0.71320=224mm/r切削时由于是粗车,故整个车刀刀盘不必车过整个工件,则行程为: L=l+l1+l2=23+ 1+2=26mm故机动时间: tm=L/ fm=26224 0.12min辅助时间: tf=0.15tm=0.150.12 =0.018min其他时间计算: tb+tx=6%(tm+ tf)=6%(0.12+0.018)=0.00828min故工序3的单件时间: tdj= tm + tf + tb + tx=0.12+0.018+0.00828=0.14628min4.4.3 工序5粗车D面(1)加工条件: 工件材料:合金结构钢20Cr 加工要求:粗车中间轴齿轮D端面 机床:卧式车床CA6140 夹具:专业夹具(三爪自定心卡盘) 刀具:硬质合金可转位车刀,刀具相对切削性能Kr=1.7,装TN型刀片的90偏头端面车刀,车刀长度L=80mm。 量具:游标卡尺(2)计算车削用量已知毛坯被加工长度为42mm,最大加工余量为Z=1.0mm,可一次车削,切削深度ap =1.0mm 。确定进给量f:根据机械加工工艺手册1P8-146,表8.4-1确定进给量f=0.7mm/r。确定切削速度:确定V=121m/min ns=287.57r/min取nw=320r/min故实际切削速度为:V=dnw=(3.14134320)/1000=134.64m/min当nw=320r/min,工作台的每分钟进给量应为: fm=fznw=0.71320=224mm/r切削时由于是粗车,故整个车刀刀盘不必车过整个工件,则行程为: L=l+l1+l2=42+ 1+2=45mm故机动时间: tm=L/ fm=45224 0.20min辅助时间: tf=0.15tm=0.150.2 =0.03min其他时间计算: tb+tx=6%(tm+ tf)=6%(0.20+0.03)=0.0138min故工序3的单件时间: tdj= tm + tf + tb + tx=0.20+0.03+0.0138=0.2438min4.4.4 工序6粗车E面(1)加工条件: 工件材料:合金结构钢20Cr 加工要求:粗车中间轴齿轮E面 机床:卧式车床CA6140 夹具:专业夹具(三爪自定心卡盘) 刀具:硬质合金可转位车刀,刀具相对切削性能Kr=1.7,装TN型刀片的90偏头端面车刀,车刀长度L=80mm。 量具:游标卡尺(2)计算车削用量已知毛坯被加工长度为22mm,最大加工余量为Z=1.0mm,可一次车削,切削深度ap =1.0mm 。确定进给量f:根据机械加工工艺手册1P8-146,表8.4-1确定进给量f=0.7mm/r。确定切削速度:确定V=121m/min ns=287.57r/min取nw=320r/min故实际切削速度为:V=dnw=(3.14134320)/1000=134.64m/min当nw= 320r/min,工作台的每分钟进给量应为: fm=fznw=0.71320=224mm/r切削时由于是粗车,故整个车刀刀盘不必车过整个工件,则行程为: L=l+l1+l2=22+ 1+2=25mm故机动时间: tm=L/ fm=25224 0.11min辅助时间: tf=0.15tm=0.150.11 =0.0165min其他时间计算: tb+tx=6%(tm+ tf)=6%(0.11+0.0165)=0.00759min故工序3的单件时间: tdj= tm + tf + tb + tx=0.11+0.0165+0.00759=0.13409min4.4.5 工序7半精车B端面(1)加工条件: 工件材料:合金结构钢20Cr 加工要求:半精车中间轴齿轮B端面 机床:卧式车床CA6140 夹具:专业夹具(三爪自定心卡盘) 刀具:硬质合金可转位车刀,刀具相对切削性能Kr=1.7,装TN型刀片的90偏头端面车刀,车刀长度L=80mm。 量具:游标卡尺(2)计算车削用量已知毛坯被加工长度为41mm,最大加工余量为Z=1.0mm,可一次车削,切削深度ap =1.0mm 。确定进给量f:根据机械加工工艺手册1P8-146,表8.4-2确定进给量f=0.3mm/r。确定切削速度:确定V=162m/min ns=390.85r/min取nw=400r/min故实际切削速度为:V=dnw=(3.14132400)/1000=165.792m/min当nw= 400r/min,工作台的每分钟进给量应为: fm=fznw=0.31400=120mm/r切削时由于是粗车,故整个车刀刀盘不必车过整个工件,则行程为: L=l+l1+l2=41+ 1+2=44mm故机动时间: tm=L/ fm=44120 0.37min辅助时间: tf=0.15tm=0.150.37 =0.0555min其他时间计算: tb+tx=6%(tm+ tf)=6%(0.37+0.0555)=0.02553min故工序3的单件时间: tdj= tm + tf + tb + tx=0.37+0.0555+0.02553=0.45103min4.4.6 工序8半精车C面(1)加工条件: 工件材料:合金结构钢20Cr 加工要求:半精车中间轴齿轮C面 机床:卧式车床CA6140 夹具:专业夹具(三爪自定心卡盘) 刀具:硬质合金可转位车刀,刀具相对切削性能Kr=1.7,装TN型刀片的90偏头端面车刀,车刀长度L=80mm。 量具:游标卡尺(2)计算车削用量已知毛坯被加工长度为21mm,最大加工余量为Z=1.0mm,可一次车削,切削深度ap =1.0mm 。确定进给量f:根据机械加工工艺手册1P8-146,表8.4-1确定进给量f=0.3mm/r。确定切削速度:确定V=162m/min ns=390.85r/min取nw=400r/min故实际切削速度为:V=dnw=(3.14132400)/1000=165.792m/min当nw= 400r/min,工作台的每分钟进给量应为: fm=fznw=0.31400=120mm/r切削时由于是粗车,故整个车刀刀盘不必车过整个工件,则行程为: L=l+l1+l2=21+ 1+2=24mm故机动时间: tm=L/ fm=24120 =0.2min辅助时间: tf=0.15tm=0.150.2 =0.03min其他时间计算: tb+tx=6%(tm+ tf)=6%(0.2+0.03)=0.0138min故工序3的单件时间: tdj= tm + tf + tb + tx=0.2+0.03+0.0138=0.2438min4.4.7工序9半精车D端面(1)加工条件: 工件材料:合金结构钢20Cr 加工要求:半精车中间轴齿轮D端面 机床:卧式车床CA6140 夹具:专业夹具(三爪自定心卡盘) 刀具:硬质合金可转位车刀,刀具相对切削性能Kr=1.7,装TN型刀片的90偏头端面车刀,车刀长度L=80mm。 量具:游标卡尺(2)计算车削用量已知毛坯被加工长度为40mm,最大加工余量为Z=1.0mm,可一次车削,切削深度ap =1.0mm 。确定进给量f:根据机械加工工艺手册1P8-146,表8.4-1确定进给量f=0.3mm/r。确定切削速度:确定V=162m/min ns=390.85r/min取nw=400r/min故实际切削速度为:V=dnw=(3.14132400)/1000=165.792m/min当nw= 400r/min ,工作台的每分钟进给量应为: fm=fznw=0.31400=120mm/r切削时由于是粗车,故整个车刀刀盘不必车过整个工件,则行程为: L=l+l1+l2=40+ 1+2=43mm故机动时间: tm=L/ fm=43120 0.36min辅助时间: tf=0.15tm=0.150.36 =0.054min其他时间计算: tb+tx=6%(tm+ tf)=6%(0.36+0.054)=0.02484min故工序3的单件时间: tdj= tm + tf + tb + tx=0.36+0.054+0.02484=0.43884min4.4.8工序10半精车E面(1)加工条件: 工件材料:合金结构钢20Cr 加工要求:半精车中间轴齿轮E面 机床:卧式车床CA6140 夹具:专业夹具(三爪自定心卡盘) 刀具:硬质合金可转位车刀,刀具相对切削性能Kr=1.7,装TN型刀片的90偏头端面车刀,车刀长度L=80mm。 量具:游标卡尺(2)计算车削用量已知毛坯被加工长度为20mm,最大加工余量为Z=1.0mm,可一次车削,切削深度ap =1.0mm 。确定进给量f:根据机械加工工艺手册1P8-146,表8.4-1确定进给量f=0.3mm/r。确定切削速度:确定V=162m/min ns=390.85r/min取nw=400r/min故实际切削速度为:V=dnw=(3.14132400)/1000=165.792m/min当nw=400r/min,工作台的每分钟进给量应为: fm=fznw=0.31400=120mm/r切削时由于是粗车,故整个车刀刀盘不必车过整个工件,则行程为: L=l+l1+l2=20+ 1+2=23mm故机动时间: tm=L/ fm=23120 0.19min辅助时间: tf=0.15tm=0.150.19 =0.0285min其他时间计算: tb+tx=6%(tm+ tf)=6%(0.19+0.0285)=0.01311min故工序3的单件时间: tdj= tm + tf + tb + tx=0.19+0.0285+0.01311=0.23161min4.4.9 工序11冲孔60mm孔 (1)加工条件: 工件材料:合金结构钢20Cr 加工要求:冲中间轴齿轮60mm孔工艺设备:模具刀具:冲裁模冲裁力F: F=LT=6040400=960KN4.4.10 工序12粗镗62mm孔(1)加工条件: 工件材料:合金结构钢20Cr 加工要求:粗镗中间轴齿轮62mm孔,留加工余量1.0mm,加工1.0mm 机床:落地镗车床C90 夹具:专业夹具(三爪自定心卡盘) 刀具:采用硬质合金可转位车刀,装SN、SP型刀片的45偏头外圆车刀。 量具:塞规(2)计算车削用量已知毛坯被加工长度为61.8mm,最大加工余量为2Z=1.8mm,可一次镗削,切削深度ap =0.9mm 。确定进给量f:根据机械加工工艺手册1P8-148,表8.4-3确定进给量f=0.5mm/r。确定切削速度:确定V=137m/min ns=335.62r/min取nw=400r/min故实际切削速度为:V=dnw=(3.14130400)/1000=163.28m/min当nw= 400r/min,工作台的每分钟进给量应为: fm=fznw=0.51400=200mm/r切削时由于是粗车,故整个车刀刀盘不必车过整个工件,则行程为: L=l+l1+l2=34.1+ 1+2=37.1mm故机动时间: tm=L/ fm=37.12000.19min辅助时间: tf=0.15tm=0.150.19 =0.0285min其他时间计算: tb+tx=6%(tm+ tf)=6%(0.19+0.0285)=0.01311min故工序3的单件时间: tdj= tm + tf + tb + tx=0.19+0.0285+0.01311=0.23161min4.4.11 工序13半精镗62mm孔(1)加工条件: 工件材料:合金结构钢20Cr 加工要求:半精镗中间轴齿轮62mm孔 机床:落地镗车床C90 夹具:专业夹具(三爪自定心卡盘) 刀具:采用硬质合金可转位车刀,装SN、SP型刀片的45偏头外圆车刀。 量具:塞规(2)计算车削用量已知毛坯被加工长度为61.9mm,最大加工余量为2Z=0.1mm,可一次镗削,切削深度ap =0.05mm 。确定进给量f:根据机械加工工艺手册1P8-148,表8.4-3确定进给量f=0.5mm/r。确定切削速度:确定V=137m/min ns=335.62r/min取nw=400r/min故实际切削速度为:V=dnw=(3.14130400)/1000=163.28m/min当nw= 400r/min,工作台的每分钟进给量应为: fm=fznw=0.51400=200mm/r切削时由于是粗车,故整个车刀刀盘不必车过整个工件,则行程为: L=l+l1+l2=34.05+ 1+2=37.05mm故机动时间: tm=L/ fm=37.052000.19min辅助时间: tf=0.15tm=0.150.19 =0.0285min其他时间计算: tb+tx=6%(tm+ tf)=6%(0.19+0.0285)=0.01311min故工序3的单件时间: tdj= tm + tf + tb + tx=0.19+0.0285+0.01311=0.23161min4.4.12 工序14精镗62mm孔(1)加工条件: 工件材料:合金结构钢20Cr 加工要求:精镗中间轴齿轮62mm孔 机床:落地镗车床C90 夹具:专业夹具(三爪自定心卡盘) 刀具:采用硬质合金可转位车刀,装SN、SP型刀片的45偏头外圆车刀。 量具:塞规2计算车削用量已知毛坯被加工长度为62mm,最大加工余量为2Z=0.1mm,可一次镗削,切削深度ap =0.05mm 。确定进给量f:根据机械加工工艺手册1P8-148,表8.4-3确定进给量f=0.5mm/r。确定切削速度:确定V=137m/min ns=335.62r/min取nw=400r/min故实际切削速度为:V=dnw=(3.14130400)/1000=163.28m/min当nw= 400r/min,工作台的每分钟进给量应为: fm=fznw=0.51400=200mm/r切削时由于是粗车,故整个车刀刀盘不必车过整个工件,则行程为: L=l+l1+l2=34+ 1+2=37mm故机动时间: tm=L/ fm=372000.19min辅助时间: tf=0.15tm=0.150.19 =0.0285min其他时间计算: tb+tx=6%(tm+ tf)=6%(0.19+0.0285)=0.01311min故工序3的单件时间: tdj= tm + tf + tb + tx=0.19+0.0285+0.01311=0.23161min4.4.13 工序15粗镗65mm孔(1)加工条件: 工件材料:合金结构钢20Cr 加工要求:粗镗中间轴齿轮62mm孔 机床:落地镗车床C90 夹具:专业夹具(三爪自定心卡盘) 刀具:采用硬质合金圆形、0法向后角、单面有v型断屑槽刀片,RNM250700-V4,参考机械加工工艺手册1P8-71表8.2-37。 量具:塞规(2)计算车削用量已知毛坯被加工长度为64.9mm,最大加工余量为2Z=2.9mm,可一次镗削,切削深度ap =1.45mm 。确定进给量f:根据机械加工工艺手册1P8-148,表8.4-3确定进给量f=0.5mm/r。确定切削速度:确定V=137m/min ns=335.62r/min取nw=400r/min故实际切削速度为:V=dnw=(3.14130400)/1000=163.28m/min当nw= 400r/min,工作台的每分钟进给量应为: fm=fznw=0.51400=200mm/r切削时由于是粗车,故整个车刀刀盘不必车过整个工件,则行程为: L=l+l1+l2=32.55+ 1.45+2=36mm故机动时间: tm=L/ fm=362000.18min辅助时间: tf=0.15tm=0.150.18 =0.027min其他时间计算: tb+tx=6%(tm+ tf)=6%(0.18+0.027)=0.01242min故工序3的单件时间: tdj= tm + tf + tb + tx=0.18+0.027+0.01242=0.219421min4.4.14 工序16半精镗65mm孔(1)加工条件: 工件材料:合金结构钢20Cr 加工要求:半精镗中间轴齿轮65mm孔 机床:落地镗车床C90 夹具:专业夹具(三爪自定心卡盘) 刀具:采用硬质合金圆形、0法向后角、单面有v型断屑槽刀片,RNM250700-V4,参考机械加工工艺手册1P8-71表8.2-37。 量具:塞规(2)计算车削用量已知毛坯被加工长度为65mm,最大加工余量为2Z=0.1mm,可一次镗削,切削深度ap =0.05mm 。确定进给量f:根据机械加工工艺手册1P8-148,表8.4-3确定进给量f=0.5mm/r。确定切削速度:确定V=137m/min ns=335.62r/min取nw=400r/min故实际切削速度为:V=dnw=(3.14130400)/1000=163.28m/min当nw= 400r/min,工作台的每分钟进给量应为: fm=fznw=0.51400=200mm/r切削时由于是粗车,故整个车刀刀盘不必车过整个工件,则行程为: L=l+l1+l2=32.5+ 1.45+2=35.95mm故机动时间: tm=L/ fm=35.952000.18min辅助时间: tf=0.15tm=0.150.18 =0.027min其他时间计算: tb+tx=6%(tm+ tf)=6%(0.18+0.027)=0.01242min故工序3的单件时间: tdj= tm + tf + tb + tx=0.18+0.027+0.01242=0.219421min4.4.15 工序17粗车130mm圆柱面(1)加工条件: 工件材料:合金结构钢20Cr 加工要求:粗铣中间轴齿轮130mm圆柱面 机床:卧式车床CA6140 夹具:气动可胀心轴夹具刀具:采用硬质合金钢装TP型刀片的90偏头外圆车刀,L=100mm,b=16mm。量具:游标卡尺(2)计算车削用量已知毛坯被加工长度为131mm,最大加工余量为2Z=3mm,可一次铣削,切削深度ap =1.5mm 。确定进给量f:根据机械加工工艺手册1P8-146,表8.4-1确定进给量f=0.7mm/r。确定切削速度:确定V=113m/min ns=274.71r/min取nw=320r/min故实际切削速度为:V=dnw=(3.14131320)/1000=131.63m/min当nw= 320r/min,工作台的每分钟进给量应为: fm=fznw=0.71320=224mm/r切削时由于是粗车,故整个车刀刀盘不必车过整个工件,则行程为: L=l+l1+l2=131+ 1.5+2.5=135mm故机动时间: tm=L/ fm=135224 0.61min辅助时间: tf=0.15tm=0.150.61 =0.0915min其他时间计算: tb+tx=6%(tm+ tf)=6%(0.61+0.0915)=0.04209min故工序3的单件时间: tdj= tm + tf + tb + tx=0.61+0.0915+0.04209=0.74359min4.4.16 工序18半精车130mm圆柱面(1)加工条件: 工件材料:合金结构钢20Cr 加工要求:半精车中间轴齿轮130mm圆柱面 机床:卧式车床CA6140 夹具:气动可胀心轴夹具 刀具:采用硬质合金钢装TP型刀片的90偏头外圆车刀,L=100mm,b=16mm。 量具:游标卡尺(2)计算车削用量已知毛坯被加工长度为130mm,最大加工余量为2Z=1.0mm,可一次铣削,切削深度ap =0.5mm 。确定进给量f:根据机械加工工艺手册1P8-146,表8.4-1确定进给量f=0.3mm/r。确定切削速度:确定V=162m/min ns=396.86r/min取nw=400r/min故实际切削速度为:V=dnw=(3.14130400)/1000=163.28m/min当nw= 400r/min,工作台的每分钟进给量应为: fm=fznw=0.31400=120mm/r切削时由于是粗车,故整个车刀刀盘不必车过整个工件,则行程为: L=l+l1+l2=130+ 1+2=133mm故机动时间: tm=L/ fm=133120 1.11min辅助时间: tf=0.15tm=0.151.11=0.1665min其他时间计算: tb+tx=6%(tm+ tf)=6%(1.11+0.1665)=0.07659min故工序3的单件时间: tdj= tm + tf + tb + tx=1.11+0.1665+0.07659=1.35309min4.4.17 工序19滚齿加工齿轮齿(1)加工条件: 工件材料:合金结构钢20Cr 加工要求:滚齿加工中间轴齿轮轮齿 机床:滚齿机床Y3150 夹具:气动可胀心轴夹具 刀具:采用硬质合金滚刀型d=125mm,D=50mm,Z=12,L=125mm。 量具:杠杆齿轮比较仪(2)计算滚刀切削用量已知毛坯被加工长度为130mm,最大加工余量为2Z=15mm,切削深度ap =7.5mm 。确定进给量f:根据机械制造工艺设计简明手册2P169,表4.2-49确定工件每转滚刀进给量f=0.26 mm/r。齿轮加工机动时间的计算:m=5 z=25 q=12 n=200r/mmh=2.2m=11 l1=0.55m=2.75 tm=0.60min辅助时间: tf=0.15tj=0.150.60=0.09min其他时间:tb+tx=6%(tm+ tf)=6%(0.60+0.09)=0.0414min故工序3的单件时间: tdj= tm + tf + tb + tx=0.60+0.09+0.0414=0.7314min4.4.18 工序20铣齿轮齿倒角145(1)加工条件: 工件材料:合金结构钢20Cr 加工要求:铣削中间轴齿轮轮齿倒角145 机床:倒角机 夹具:气动可胀心轴夹具 刀具:倒角刀 各工序的机械加工工序卡片,见中间轴齿轮机械加工工艺过程卡片。5 夹具设计夹具设计选择第19道工序,设计其非专用夹具。5.1 功能分析与夹具总体结构设计本工序要求以62H8孔和已加工好的大端面B面定位,滚齿加工130圆柱面上的轮齿,并要求保证齿数Z=25,模数m=5,压力角为20,精度等级为8-7-7FL轮齿以及齿面对62H8孔的同轴度精度0.04mm。其中齿面与62H8孔的同轴度是加工的重点和难点,也是夹具设计需要着重考虑的问题。5.1.1 夹具方案设计工件以孔为主要定位基准,多采用心轴。而要实现孔62H8定位和端面B面定位,应采用径向夹紧。可有以下几种不同的方案:1采用胀块式自动定心心轴; 2采用过盈配合心轴; 3采用小锥度心轴; 4采用弹簧套可胀式心轴; 5采用液塑心轴。 通过比较,方案1定位精度不高,难以满足工序要求。方案2和3虽可满足工序要求,但工件装夹不方便,影响加工效率。方案4可行,即可满足工序要求,装夹又很方便。方案5可满足工序要求,但夹具制造较困难。故决定采用方案4。 5.1.2 夹具总体结构设计 1根据车间条件(有压缩空气管路),为减小装夹时间和减轻装夹劳动强度,宜采用气动夹紧。 2夹具体与机床主轴采用过渡法兰连接,以便于夹具制造与夹具安装。3为便于制造,弹簧套采用分离形式。 5.2 夹具设计计算 切削力计算根据切削用量手册4P25,进行。主切削力:进给抗力(轴向切削力):最大扭矩:夹紧力计算根据夹具设计手册5P50; 夹具设计手册6P30。 式中 1 弹簧套与夹具体锥面间的摩擦角,取:tan 1 0.15; 2 弹簧套与工件间的摩擦角,取:tan 2 0.2; 弹簧套半锥角,6; D工件孔径; F d弹性变形力,按下式计算: 式中 C 弹性变形系数,当弹簧套瓣数为3、4、6时,其值分别为300、100、20; d弹簧套外径; l 弹簧套变形部分长度; t 弹簧套弯曲部分平均厚度; 弹簧套(未胀开时)与工件孔之间的间隙。 将有关参数代入,得到: 将 F d 及其他参数代入,得到: 根据夹具设计手册5P342(见表2.3-6 ),选择气缸形式,确定气缸规格 选择单活塞回转式气缸,缸径100mm即可。 5.3 夹具制造与操作说明 夹具制造的关键是夹具体与弹簧套。夹具体要求与弹簧套配合的锥面与安装面有严格的位置关系,弹簧套则要求与夹具体配合的锥面与其外圆表面严格同轴。此外,弹簧套锥面与夹具体锥面应配做,保证接触面大而均匀。 夹具使用时必须先安装工件,再进行夹紧,严格禁止在不安装工件的情况下操作气缸,以防止弹簧套的损坏。 夹具装配图如图5-1。 图5-1 气动可胀心轴Future 5-1 Pneumatic spindle may be bulging6 总结本文首先阐述了中国工程机械行业发展简况,齿轮行业发展现状及趋势和齿轮零件加工概述。中国工程机械行业,经过50年的发展,已形成能生产18大类、4500多种规格型号的产品,基本能满足国内市场需求的、具有相当规模和蓬勃发展活力的重要行业。齿轮行业,经过近20年的发展,中国齿轮行业已经形成100亿元产值的配套规模,进入快速发展时期,再次成为国民经济的热点和亮点;预计今后10年,中国齿轮传动产品市场需求将翻一番;国际上,齿轮装置正沿着小型化、高速化、标准化方向发展。齿轮零件加工常用锻造和铸造两种方法。其次是对零件的分析,了解零件的功用、结构和工艺分析,确定毛坯制造方法。本零件其主要功用是传递动力和改变输出轴运动方向。本零件的结构分析主要确定齿轮的轮齿、齿轮端面、齿轮轴心孔及轮毂的结构形式和尺寸大小。本零件为回转体零件,其最主要加工面是B面、C面、D面、E面、62H7孔和齿面,且齿面对62H7孔有较高的同轴度要求,是加工工艺需要重点考虑的问题;两齿圈端面在滚齿时要作为定位基准使用,故对62H7孔也有端面跳动要求;这些在安排加工工艺时也需给予注意。根据中间轴齿轮零件材料为合金结构钢20Cr号钢,且力学性能要求较高,则毛坯制造选为锻造;由于零件的年产量在5000件/年为中型零件,以达到大批生产的水平,通常采用模锻。再次是通过拟定中间轴齿轮的机械加工工艺路线,选择合理的机械加工工艺方案设计,以先面后孔,基准重合原则,确定加工方案;选择定位基准粗基准和精基准;确定加工路线:粗车半精车A面、B面、C面和D面;冲孔60孔;粗镗半精镗精镗62孔;粗镗半精镗65;粗车半精车130外圆柱面;滚齿加工齿轮齿和齿轮轮齿倒角加工。然后按照中间轴齿轮机械加工路线,根据零件的技术要求,确定零件的毛坯尺寸,工序尺寸及机械加工余量,切削用量及基本工时。通过相关文献查找确定毛坯尺寸和各工序的工序尺寸及机械加工余量。将所查数据代入相对应计算公式求得合理的切削用量及基本工时。最后进行以19工序夹具为例的夹具设计。通过合理的夹具方案,设计夹具总体结构,对夹具体进行相关的夹具设计计算,完成夹具设计。参考文献1 机械加工工艺手册,第1卷,孟少农主编,北京:机械工业出版社1991.9.2 机械制造工艺设计简明手册,哈尔滨工业大学李益民主编,北京:机械工业出版社出版,1998.10. 3 现代实用机床设计手册,上册/现代实用机床设计手册编委会编,北
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