机械制造技术基础课程设计说明书_蜗杆.doc

机械制造技术基础课程设计题目：设计蜗杆的机械加工工艺规程时 间 专业班级 姓 名 学 号 年 级 指导教师 目 录1. 引言12. 正文12.1 零件的分析12.1.1 零件的作用12.1.2 零件的工艺分析12.2 工艺规程设计32.2.1 确定毛坯的制造形式32.2.2 基面的选择32.2.3 制定工艺路线32.2.4 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定42.2.5 确定切削用量53. 致谢14 参考文献141. 引言机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础后的教学环节，它一方面要求学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力，另外，也为以后做好毕业设计进行一次综合训练和准备。学生应当通过机械制造技术基础课程设计在下述各方面得到锻炼：1.能熟练运用机械制造技术基础课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确的解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。2.提高结构设计能力。学生通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、既经济合理又能保证加工质量的夹具的能力。3.学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称出处、能够做到熟练运用。2. 正文2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用题目说给定的零件是ZA蜗杆轴，位于传动系统中，一般与蜗轮配合使用。主要作用是用于空间交错的两轴间传递运动和动力的传动机构。零件上有两个mm的轴段，用于与轴承内圈相配合，其支承作用。零件上有带键槽的mm的轴头用于与联轴器相连接传递运动和动力。2.1.2 零件的工艺分析蜗杆轴这个零件从P108页1零件图上可以看出，它一共有四组加工表面，而这四组加工表面之间有一定的位置要求，现将这三组加工表面分述如下：1.以两端B4/12.5中心孔为中心的加工表面这一组的加工表面包括：两端B4/12.5中心孔以及端面和倒角的加工。其中主要加工表面为两端B4/12.5中心孔，这要是因为中心孔的轴线要用作后面加工的定位和工序基准。2.以mm轴头外圆面为中心的加工表面 这一组的加工表面包括：mm 轴段外圆面、一个366的键槽、25mm轴段外圆面。其中主要加工表面为mm轴段外圆面、一个366的键槽，这是用来连接联轴器的。 3.以两个mm轴段外圆面为中心的加工表面这一组的加工表面包括：两个mm轴段的外圆面及左边倒角、右边定位轴肩。其主要加工表面为两个mm轴段的外圆面，这是用来与轴承内圈配合用于支承的。4.以分度圆直径为50mm 的ZA蜗杆螺旋面为中心的加工表面这一组的加工表面包括：分度圆直径为50mm 的ZA蜗杆螺旋面mm、 轴段外圆面及两侧30mm 的退刀槽。主要加工表面为分度圆直径为50mm 的ZA蜗杆螺旋面，这是用来与蜗轮配合用于传递运动和动力的。这四组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：mm轴头外圆面，两个mm轴段外圆面，mm轴段外圆面把两端B4/12.5中心孔轴线AB作为公共基准，有圆跳动要求。键槽两侧面相对于公共基准AB有对称度要求。由以上分析可知，对于这四组加工表面而言，我们可以先加工两端B4/12.5中心孔这一组加工表面，然后以其轴线为基准，借助夹具进行其他三组表面的加工，并且保证它们之间的形状精度要求。2.2 工艺规程设计2.2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为45钢，考虑到蜗杆在传动过程中收到的振动，载荷，受力等方面的影响，因此应该选用锻件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠，由于零件产量为中大批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，可以采用模锻成型，这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。2.2.2 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。但对于本零件来说，所有表面都需要加工，按照有关粗基准的选择原则，选取最大外圆面mm 作为粗基准。（2）精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。设计基准，工序基准，定位基准相重合，可以减少定位误差和基准不重合引起的误差，因此选择两中心孔的公共中心线作为精基准。2.2.3 制定工艺路线制定工艺路线得出发点,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,可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。综合考虑，工艺路线方案为：工序：锻造工序：去飞边工序：粗车蜗杆轴左端面，打中心孔，及左边mm、25mm、mm、36mm 定位轴肩，以及30mm 轴段退刀槽的外圆面，以中心孔轴线为精基准。选择普通车床工序：粗车蜗杆轴右端面，打中心孔，及右边、 mm 、36mm 定位轴肩，以及30mm 轴段退刀槽的外圆面，以中心孔轴线为精基准。选择普通车床工序：调制处理工序：半精车左端各外圆面，控制轴线方向的各个轴段的长度。以中心孔轴线为精基准。倒角。选择普通车床工序：半精车右端各外圆面，控制轴线方向的各个轴段的长度。以中心孔轴线为精基准。倒角。选择普通车床工序：铣键槽，选择两个30mm 外圆面作为基准，选择普通立式铣床，采用专用夹具。工序：车蜗杆螺纹，选择两个30mm 外圆面作为基准，选择普通车床，采用专用夹具。工序：淬火工序：粗、精磨左端面及mm 轴头外圆面，mm 轴段外圆面，以及磨制过渡圆角，采用普通磨床。工序：粗、精磨右端面及mm 轴头外圆面，mm 轴段外圆面及螺纹面，以及磨制过渡圆角，以两中心孔轴心线为基准。采用普通磨床。工序：去毛刺工序：检验工序：入库2.2.4 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定蜗杆零件材料为45钢，硬度为217255HBS，生产类型为中、大批生产，采用普通模锻，精度IT13。根据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：1.mm轴段外圆面这段轴表面粗糙度为1.6,需要粗车，半精车，粗磨，半精磨加工。直径加工余量为2Z=7mm。2. mm轴段沿轴线长度方向的加工余量长度余量取4mm，模锻斜度为5。3.25轴段外圆面这段轴无表面粗糙度要求，需要粗车，半精车，直径加工余量为2Z=7mm。4. 25轴段沿轴线长度方向的加工余量长度余量取3.5mm，模锻斜度为5，外圆角为R4。5.外圆表面（30及36及30）考虑外圆表面直径30加工长度为18,与其连接的外圆表面直径为36mm且加工长度为7，为简化模锻毛坯的外形，现直接根据外圆面直径36取毛坯直径，此段需粗车，半精车。直径加工余量为2Z=7mm。6.外圆表面（30及36及30）沿轴线长度方向的加工余量长度余量取3.5mm，模锻斜度为5，外圆角为R47.蜗杆外圆面直径60这段轴表面粗糙度为0.8，需要粗车，半精车，粗磨，半精磨，粗研加工。直径加工余量为2Z=10mm。8. 蜗杆外圆面直径60沿轴线长度方向的加工余量长度余量取3.5mm，模锻斜度为20，外圆角为R6。9外圆表面（30及36及30）考虑到与直径30连接的外圆表面直径为36mm且加工长度为7，为简化模锻毛坯的外形，现直接根据外圆面直径36取毛坯直径，此段需粗车，半精车。直径加工余量为2Z=7mm。 10外圆表面（30及36及30）沿轴线长度方向的加工余量长度余量取4mm，模锻斜度为5，外圆角为R6。2.2.5 确定切削用量1.车外圆面1粗车右端面243IT122粗车43端面243IT123粗车43外圆面243IT124粗车39外圆面2.539IT125粗车70左端面270IT126粗车70外圆面370IT127半精车左端面1.623IT108半精车右端面1.634IT109半精车23外圆面1.3823IT1010半精车28端面1.528IT1011半精车28外圆面1.528IT1012半精车34端面1.534IT1013半精车34外圆面1.634IT1014半精车39外圆面1.539IT1015半精车34外圆面234IT1016半精车64左端面1.564.5IT1017半精车64外圆面1.664IT1018半精车60.8右端面1.560.8IT1019半精车34外圆面234IT1020半精车39外圆面1.539IT1021半精车34外圆面1.834IT102.计算切削用量工序：粗车蜗杆轴右端面，打中心孔，及右边、 mm 、36mm 定位轴肩，以及30mm 轴段退刀槽的外圆面，70的外圆面，以中心孔轴线为精基准。1）粗车右端面及43的外圆面(1)选择背吃刀量。根据已知条件，单边余量Z=2mm，所以取ap=2mm。(2)选择进给量。查表3-61得，f=0.4mm/r。(3)选择切削速度。工件材料为热轧45钢，由表3-111知，当ap=2mm，f=0.4mm/r时，vc=100m/min。(4)确认机床主轴转速ns=1000v/dw=10001003.1443=740.6r/min从机床主轴箱标牌上查得，实际主轴转速为680r/min，故实际切削速度Vc=dwn实/1000=391.8m/min(5)校验机床功率。由表3-11知，单位切削力Kc=2305N/mm2, KfFc=0.96查表3-31 KVBFc=1.2,其它切削条件修正系数为1，故主切削力Fc=KcApf KfFc KVBFc =230520.40.961.2=2124.3N切削功率Pm=FcVc/60000=2124.391.8/60000KW=3.25KW，由机床说明书知，普通车床CA6140主电动机功率为7.5KW，取机床效率m=0.8，则Pm/m=3.25kW/0.8=4.06KW7.5KW ，所以机床效率够用。打中心孔刀具：刀具材料 YT15，刀杆尺寸1625mm2 ，Kr=90 ，0=15 ，0=12 ，Kr=90 ，刀尖半径r=0.5mm 中心钻：带护锥的中心孔刀具，基本尺寸为d=4mm2）粗车70的外圆面(1)选择背吃刀量。根据已知条件，单边余量Z=2.3mm，所以取ap=2.3mm。(2)选择进给量。查表3-61得，f=0.5mm/r。(3)选择切削速度。工件材料为热轧45钢，由表3-111知，当ap=2.3mm，f=0.5mm/r时，vc=100m/min。(4)确认机床主轴转速ns=1000v/dw=100070=454.96r/min从机床主轴箱标牌上查得，实际主轴转速为500r/min，故实际切削速度Vc=dwn实/1000=3.1470=109.9m/min (5)校验机床功率。由表3-11知，单位切削力, Kc=2305N/mm2, KfFc=0.93,查表3-31 ，KVBFc=1.2，其它切削条件修正系数为1，故主切削力Fc=KcApf KfFc KVBFc =2305N切削功率Pm= FcVc/60000=2958.23109.9/60000KW=5.419KW，由机床说明书知，普通车床CA6140主电动机功率为7.5KW，取机床效率m=0.8，则Pm/m=5.419kW/0.8=6.77KW7.5KW ，所以机床效率够用。3）粗车32外圆面(1)选择背吃刀量。根据已知条件，单边余量Z=2mm，所以取ap=2mm。(2)选择进给量。查表3-61得，f=0.3mm/r。(3)选择切削速度。工件材料为热轧45钢，由表3-111知，当ap=2mm，f=0.3mm/r时，vc=100m/min。(4)确认机床主轴转速ns=1000v/dw=100032=995r/min从机床主轴箱标牌上查得，实际主轴转速为1000r/min，故实际切削速度Vc=dwn实/1000=3.1432=100m/min (5)校验机床功率。由表3-11知，单位切削力, Kc=2305N/mm2, KfFc=1,查表3-31, KVBFc=1.2，其它切削条件修正系数为1，故主切削力Fc=KcApf KfFc KVBFc =2305N切削功率Pm= FcVc/60000=1659.6/60000KW=2.77KW，由机床说明书知，普通车床CA6140主电动机功率为7.5KW，取机床效率m=0.8，则Pm/m=2.77kW/0.8=3.46KW7.5KW ，所以机床效率够用工序：调制处理工序：半精车左端各外圆面，控制轴线方向的各个轴段的长度。以中心孔轴线为精基准。本工序采用计算方法1）半精车左端面及23h12外圆面(1)选择背吃刀量。根据已知条件，单边余量Z=1.6mm，所以取ap=1.6mm。(2)选择进给量。查表5-572得，f=0.3mm/r。(3)选择切削速度。工件材料为热轧45钢，由表5-582知，当ap=1.6mm，f=0.3mm/r时，vc=42m/min。(4)确认机床主轴转速ns=1000v/dw=1000423.1423=581.6r/min从机床主轴箱标牌上查得，实际主轴转速为600r/min，故实际切削速度Vc=dwn实/1000=343.3m/min(5)校验机床功率。由表3-11知，单位切削力Kc=2305N/mm2, KfFc=0.96查表3-31 KVBFc=1.2,其它切削条件修正系数为1，故主切削力Fc=KcApf KfFc KVBFc =23051.60.30.961.2=1274.6N切削功率Pm=FcVc/60000=1274.643.3/60000KW=0.92KW，由机床说明书知，普通车床CA6140主电动机功率为7.5KW，取机床效率m=0.8，则Pm/m=0.92kW/0.8=1.15KW7.5KW ，所以机床效率够用。2）半精车28h12外圆面(1)选择背吃刀量。根据已知条件，单边余量Z=1.5mm，所以取ap=1.5mm。(2)选择进给量。查表5-572得，f=0.3mm/r。(3)选择切削速度。工件材料为热轧45钢，由表5-582知，当ap=1.5mm，f=0.3mm/r时，vc=42m/min。(4)确认机床主轴转速ns=1000v/dw=1000423.1428=477.7r/min从机床主轴箱标牌上查得，实际主轴转速为500r/min，故实际切削速度Vc=dwn实/1000=3.1428=43.96m/min (5)校验机床功率。由表3-11知，单位切削力Kc=2305N/mm2, KfFc=1查表3-31，KVBFc=1.2，其它切削条件修正系数为1，故主切削力Fc=KcApf KfFc KVBFc =23051.50.311.2=1244.7N切削功率Pm= FcVc/60000=1244.743.96/60000KW=0.91KW，由机床说明书知，普通车床CA6140主电动机功率为7.5KW，取机床效率m=0.8，则Pm/m=0.91kW/0.8=1.14KW7.26KW ，所以机床效率够用.3）半精车34h12外圆面(1)选择背吃刀量。根据已知条件，取ap=2mm。(2)选择进给量。查表5-572得，f=0.3mm/r。(3)选择切削速度。工件材料为热轧45钢，由表5-582知，当ap=2mm，f=0.3mm/r时，vc=42m/min。(4)确认机床主轴转速ns=1000v/dw=1000423.1434=393.4r/min从机床主轴箱标牌上查得，实际主轴转速为400r/min，故实际切削速度Vc=dwn实/1000=3.1434=42.7m/min (5)校验机床功率。由表3-11知，单位切削力Kc=2305N/mm2, KfFc=0.96，查表3-31, KVBFc=1.2，其它切削条件修正系数为1，故主切削力Fc=KcApf KfFc KVBFc =230520.311.2=1659.6N 切削功率Pm= FcVc/60000=1659.642/60000KW=1.16KW，由机床说明书知，普通车床CA6140主电动机功率为7.5KW，取机床效率m=0.8，则Pm/m=1.16kW/0.8=1.45KW7.5KW ，所以机床效率够用。4）半精车36h11外圆面(1)选择背吃刀量。根据已知条件，单边余量Z=3mm，所以取ap=3mm。(2)选择进给量。查表5-572得，f=0.2mm/r。(3)选择切削速度。工件材料为热轧45钢，由表5-582知，当ap=3mm，f=0.3mm/r时，vc=42m/min。(4)确认机床主轴转速ns=1000v/dw=1000423.1436=371.5r/min从机床主轴箱标牌上查得，实际主轴转速为380r/min，故实际切削速度Vc=dwn实/1000=3.1436=42.9m/min (5)校验机床功率。由表3-11知，单位切削力, Kc=2305N/mm2, KfFc=0.93,查表3-31 ，KVBFc=1.2，其它切削条件修正系数为1，故主切削力Fc=KcApf KfFc KVBFc =230530.311.2=2489.4N切削功率Pm= FcVc/60000=2489.442.9/60000KW=1.78KW，由机床说明书知，普通车床CA6140主电动机功率为7.5KW，取机床效率m=0.8，则Pm/m=1.78kW/0.8=2.22KW7.5KW ，所以机床效率够用。工序：半精车右端各外圆面，控制轴线方向的各个轴段的长度。以中心孔轴线为精基准。5）半精车右端面及34h12外圆面(1)选择背吃刀量。根据已知条件，单边余量Z=2mm，所以取ap=2mm。(2)选择进给量。查表5-572得，f=0.3mm/r。(3)选择切削速度。工件材料为热轧45钢，由表5-582知，当ap=2mm，f=0.3mm/r时，vc=42m/min。(4)确认机床主轴转速ns=1000v/dw=1000423.1434=393.4r/min从机床主轴箱标牌上查得，实际主轴转速为400r/min，故实际切削速度Vc=dwn实/1000=3.1436=42.7m/min (5)校验机床功率。由表3-11知，单位切削力, Kc=2305N/mm2, KfFc=1,查表3-31, KVBFc=1.2，其它切削条件修正系数为1，故主切削力Fc=KcApf KfFc KVBFc =2305N切削功率Pm= FcVc/60000=1659.6/60000KW=2.77KW，由机床说明书知，普通车床CA6140主电动机功率为7.5KW，取机床效率m=0.8，则Pm/m=2.77kW/0.8=3.46KW7.5KW ，所以机床效率够用.6）半精车64h12外圆面(1)选择背吃刀量。根据已知条件，单边余量Z=2mm，所以取ap=2mm。(2)选择进给量。查表5-572得，f=0.3mm/r。(3)选择切削速度。工件材料为热轧45钢，由表5-582,知，当ap=2mm，f=0.3mm/r时，vc=42m/min。(4)确认机床主轴转速ns=1000v/dw=1000423.1464=209r/min从机床主轴箱标牌上查得，实际主轴转速为220r/min，故实际切削速度Vc=dwn实/1000=3.1464=44.2m/min (5)校验机床功率。由表3-11,知，单位切削力Kc=2305N/mm2, KfFc=1，查表3-31, KVBFc=1.2，其它切削条件修正系数为1，故主切削力Fc=KcApf KfFc KVBFc =2305N切削功率Pm= FcVc/60000=1659.684.78/60000KW=2.35KW，由机床说明书知，普通车床CA6140主电动机功率为7.5KW，取机床效率m=0.8，则Pm/m=2.35kW/0.8=2.93KW7.5KW ，所以机床效率够用。7）半精车36h11外圆面(1)选择背吃刀量。根据已知条件，单边余量Z=3mm，所以取ap=3mm。(2)选择进给量。查表5-572得，f=0.3mm/r。(3)