倒档齿轮加工工艺.doc

前言根据高等职教育的方针政策，高等教育要培养一批高技能应用型人才。不仅要有过硬的理论知识，而且要具备高的动手能力和创新意识。本人积极响应院领导和专业教师的号召，竭尽全力完成课程设计，练就自己的动手能力和创新意识！课程设计是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。课程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！ 设计人:陈德发、杜道2011年 07 月05 日目录一、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、工艺过程卡片八、工序卡片九、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40mm的圆柱的连接在一起。零件有20mm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105100mm，所以选择110*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(mm)总余量(mm)毛坯尺寸(mm)76外圆76480105外圆10551104040545100长100510515厚15520三、 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）40mm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：22工艺路线方案一：工序1:毛坯进行锻造工序2：正火工序3：粗车各外圆、齿厚和断面。钻、扩孔工序4：拉键槽工序5：半精车各外圆及端面工序6：检验工序7：滚齿轮工序8：去毛刺工序9：剃齿工序10: 热处理工序11: 精铰孔工序12：珩齿工序13：终检工艺路线方案二：工序1:毛坯进行锻造工序2:正火工序3：钻孔、扩孔工序4粗车各外圆、齿厚及端面工序5：拉键槽工序6：半精车各外圆及端面工序7：检验工序8：滚齿工序9：去毛刺工序10：剃齿工序11: 热处理工序12:铰孔工序13：珩齿工序14：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车出来，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，增加了车平面，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40mm 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，20mm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滚齿刀滚齿即可（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76mm端面2mm103mm11+0.220粗车76mm2.9mm77.1mm13+0.460粗车40mm4mm41mm13+0.390粗车76mm齿厚15mm2mm16mm11+0.110粗车105mm端面2mm101mm11+0.220粗车105mm3.9mm106.1mm13+0.540粗车105mm齿厚15mm2mm16mm11+0.110钻孔20mm18mm18mm130-0.33粗铰20mm1.94mm19.94mm100-0.084精铰20mm0.06mm20mm8+0.0270半精车外圆76mm端面0.5mm100.5mm9+0.0870半精车外圆76mm1.1mm76mm100-0.12半精车外圆40mm1mm40mm100-0.1半精车76mm齿厚15mm0.5mm15mm9+0.0430半精车外圆105mm端面0.5mm100mm9+0.0870半精车外圆105mm1.1mm105mm100-0.14半精车105mm齿厚15mm0.5mm15mm9+0.0430粗插键槽5.6*2.45.6*2.4精插键槽0.4*0.46*2.85.2计算工序尺寸及公差粗车76端面：L=105-2=103IT为11公差为粗车76mm ：=80-3.9=77.1 IT为13 公差为粗车40mm外圆：=45-4=41IT 为13公差为粗车76齿厚15：L=18-2=16IT为11公差为粗车105齿厚：L=18-2=16IT为11公差为粗车105端面：L=103-2=101IT为11公差为粗车105：=110-3.9=106.1IT为13公差为钻孔20：=0+18=18IT为13公差为粗铰20：=18+1.94=19.94IT为10公差为精铰20：=19.94+0.06=20IT为8公差为半精车外圆76端面：L=101-0.5=100.5IT为9公差为半精车外圆76：=77.1-1.1=76IT为10公差为半精车外圆40：=41-1=40IT为10公差 为半精车76齿厚15：L=15.5-0.5=15IT为9公差为半精车105齿厚：L=15.5-0.5=15IT为9公差为半精车外圆105端面：L=100.5-0.5=100IT为9公差为半精车外圆105：=106.1-1.1=105IT为10公差为粗插键槽5.6*2.4*100精插键槽6*2.8*100（五）确定切削用量及基本工时1.加工条件：工件材料:45钢，正火处理。，模锻，加工要求：粗车76端面及76，40外圆，105端面及外圆，钻扩孔20。机床：CA6140立式钻床Z4019.刀具：刀片材料YT15，12，90，0.5 。 30麻花钻，60扩孔钻 刀片材料 YG82.计算切削用量：（1）粗车76端面1.已知毛坯长度方向的加工余量为2按=5.5考虑3，分两次加工2.进给量根据切削用量简明手册（以下称简明手册）表1.4当刀 f=0.50.7mm/r按CA620-1车床说明书（见切削手册表1.30），取f=0.5mm/r3.计算切削速度。按切削手册表1.27切削速度计算公式为LY=60mm（m/min）。 =108.6m/min其中=242，=0.15，=0.35，m=0.2.修正系数见切削手册表1.28，即：=1.44，=0.8，=1.04，=0.81，=0.974.确定机床主轴转速(r/min)按照机床说明书（见工艺手册表4.2-8）与455r/min相近的机床转速为450及500r/min,现取=450r/min。如果选=500r/min，则转速损失太大，所以主轴切削速度v=5.切削工时，按工艺手册表6.2-1=18（mm）=2mm，=0，=0，=2=0.36min（2）粗车76外圆，同时应检验机床功率及进给机构强度。1.切削深度 单边余量=1.5mm。可一次切除2.进给量 根据切削手册表1.4.选用=0.5mm/r3.计算切削速度切削手册表1.27=116（m/min）4.确定主轴转速(r/min)按机床选取n=500r/min所以实际切削速度5.检验机床功率 主轴切削力按切削手册表1.29计算公式计算其中=2795，=1.0，=0.75，=-0.15， 所以=1012.5（N）切削时消耗功率=由切削手册表1.30中的CA6140机床 说明书可知CA6140主电动机功率为7.5kw，当主轴转速为500r/min时主轴传递最大功率为2kw机床功率足够可以正常加工6.检验机床进给机构强度已知主切削力=1012.5N径向切削力按切削手册表1.29所示公式计算 轴向切削力取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为7.切削工时=（3）粗车40外圆 （切削手册表1.6，）刀夹圆弧半径切削速度其中=242，=0.15，=0.35，m=0.2. =1.44，=0.81，T=60，=159（m/min），按说明书n=1400 此时切削工时t=（4）粗车105外圆同时应检验机床功率及进给机构强度1.切削深度 单边余量=1.9mm，可一次切除2.进给量，按切削手册表1.4，选用3.计算切削速度，见切削手册表1.27=123（m/min）4.确定主轴转速按机床选取 n=400r/min所以实际切削速度5.检验机床功率.主切削力按切削手册表1.29的公式计算其中=2795，=1.0，=0.75，=-0.15， 所以=668.4（N）切削时消耗功率=由切削手册表1.30中的CA6140机床 说明书可知CA6140主电动机功率为7.5kw，当主轴转速为400r/min时主轴传递的最大功率为1.47kw机床功率足够可以正常加工（5）粗车105端面1.已知毛坯长度方向的加工余量为，实际端面最大加工余量可按z=5.5mm考虑分两次加工计。长度加工公差按级，取-0.46mm（入体方向）2.进给量由切削手册当刀杆尺寸1625，3mm，以及工件直径为105时=0.60.9mm。按CA6140机床说明书（见切削手册表1.30）取=0.6mm/r3.计算切削速度按切削手册表1.27.切削速度的计算公式为（寿命T=60min）其中=242，=0.15，=0.35，m=0.2. 见切削手册表1.28即=1.44 =0.8，=1.04，=0.81，=0.97，所以=4.确定机床主轴转速按机床说明书选取 与309r/min相近的机床转速为n=250r/min与n=320r/min所以实际切削速度选=320r/min5.切削工时，按切削手册表6.2-1， =2mm，=0，=0，=0.089（min）工序IV拉键槽单面齿开，根据相关手册，确定拉键槽时拉刀的拉刀开量为0.06mm拉刀速度为0.6m/s（3.6m/min）切削工时： 其中单面余量0.4mm，-拉削表面长度100，-考虑校准部分的长度系数，取1.2.-考虑机床返回行程系数，取1.4：-拉刀速度（m/min）：-拉刀开量：所以t=0.31（min）工序V 精车105外圆。加工要求精车至105 单边余量为1mm 经查切削手册可知=0.3mm/r=其中=1.281.00.811.01所以机床主轴n=500r/min工时t=0.11（min）（2）精车40外圆加工要求精车至40单边余量为0.5（mm）经查切削手册可知=0.25mm/r=197（m/min）所以机床主轴n=1400r/min工时t=0.22（min）（3）精车76外圆加工要求精车至76单边余量为0.55（mm）经查切削手册可知=0.3mm/r=185（m/min）所以机床主轴n=710r/min工时t=0.08（min）工序VII：滚齿（1）滚齿z=17，m=4（2）机床：Y32B进给量在1.53mm/r之间根据切削手册选择1.5mm/r，在2530m/min选25m/min主轴转速n=50（40250）r/min 功率P=4Kw 计算工时，由工艺手册表查6.213有（2）滚齿z=19，们机床Y3150 刀具： 刀具材料： 查相关资料取主轴转速为60r/min，P=4kw滚齿刀进给量查切削手册表4.3取=1.5mm/r切削速度查切削手册取=30m/min计算工时，查工艺手册表6.213，有t=工序IX剃齿（z=17，m=5）机床YP4232C刀具 刀具材料 查相关资料取主轴转速为n=80r/min，P=2.2kw,剃刀旋转进给量 =0.5mm,切削速度= 计算工时t=工序X剃齿（z=19，m=5）机床YA4232 刀具 刀具材料 查相关资料取主轴转速为n=80r/min，P=2.2kw,剃刀旋转进给量 =0.5mm,切削速度= 计算工时t=工序XI绞孔直径余量z=0.15mm，=0.15（mm/r）=1237（r/min）所以机床主轴转速选择=1200(r/min)切削工时t=机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片产品型号零(部)件图号共一页产品名称倒档齿轮零(部)件名称倒档齿轮第一页材料牌号45#毛坯种类锻件毛坯外形尺寸毛坯件数1每台件数1备注工序号工序名称工 序 内 容车间工段加工设备工 艺 装 备工时（min）夹具名称及型号刀具名称及型号量具与检测10锻造锻造毛坯,各单边余量留5mm112.020热处理正火处理112.630粗车粗车76端面,车至103mm粗车76外圆柱面，加工至77.1mm粗车76齿厚，加工至16mm粗车40外圆柱面，车至41mm粗车105外圆柱面，车至101mm粗车105齿厚，车至16mm粗车105端面，车至100mm钻孔18mm扩孔19.8mm11CA6140组合夹具外圆车刀麻花钻头专用塞规4.540拉键槽拉键槽6X100mm11组合夹具键槽拉刀专用塞规0.3150半精车 半精车76外圆柱面，车至76mm 半精车76齿厚，车至15mm 半精车40外圆柱面 半精车105外圆柱面，车至105mm 半精车105齿厚，车至15mm11CA6140组合夹具外圆车刀专用塞规0.4160检验1170滚齿 滚齿Z=17,m=4，留剃余量Z=0.06mm 滚齿Z=19,m=5，留剃余量Z=0.1mm11Y3150E组合夹具滚齿刀专用塞规80修正去毛刺11组合夹具90 剃齿 剃齿Z=17，m=4，公法线长度至尺寸上限 剃齿Z=19，m=5，公法线长度至尺寸上限11YP4232C组合夹具剃齿刀专用塞规100热处理齿部高频感应淬火4552HRC11110铰孔铰孔至尺寸20011CA6140组合夹具专用塞规0.42120珩齿 齿轮Z=17，m=4珩至尺寸要求 齿轮Z=19，m=5珩至尺寸要求11编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记七、工艺过程卡表2 倒档齿轮中批量生产机械加工工艺过程卡片八、工序过程卡机械加工工序卡片产品型号 零(部)件图号产品名称零(部)件名称倒档齿轮车 间工 序 号工序名称材料牌号3粗车45#毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床CA61401夹 具 编 号夹 具 名 称 切 削 液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准 终单 件64工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速（r/min）切削速度(m/min)进给量(mm/n)切削深度(mm)进给次数工步工时机动辅助1粗车76端面高速钢面车刀，麻花钻，扩孔刀450108.60.53122.8描 图2粗车76外圆柱面及齿厚5001190.51.5163粗车40圆柱面14001590.5116.5描校4粗车105圆柱面及齿厚4001320.5117.85粗车105端面320101.90.63210底图卡6钻18mm孔1257.850.761001437扩19.8mm孔1257.71.2410085装订号 设计日期审核日期标准化日期会签日期标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字日 期陈德发07-08杜道07-08机械加工工序卡片产品型号 零(部)件图号产品名称零(部)件名称倒档齿轮车 间工 序 号工序名称材料牌号4拉键槽45#毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数键槽拉床Z5351夹 具 编 号夹 具 名 称 切 削 液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准 终单 件204工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速（r/min）切削速度