机械制造工艺学课程设计_设计“齿轮”零件的机械加工工艺规程及工艺设备

1、机械制造工艺学 课程设计说明书 设计题 目：设计“齿轮”零件的机械加工工艺规程及工艺设备（单件小 批量生产） 设计者：指导老师: 邵阳学院 2006年6月23日 机械制造工艺学课程设计任务书 题目：设计“齿轮”零件的机械加工工艺规程及工艺设备（单件小批量 生产） 内容：1.零件图1张 2. 毛坯图1张 3. 机械加工工艺过程卡片1张 4. 机械加工工序卡片1套 5. 课程设计说明书1份 班 级:2004级机械电子工程 学生： 学号： 指导老师： 2006年6月23日 序言 机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部 分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对

2、反学各课程的一次深入的综合性 的总复习，也是一次理论联系实际的训练。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 为今后作好毕业设计进行一次综合训练和准备。学生通过机械制造工艺学 课程设计，在下述儿个方面得到锻炼 （1）能通过运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中 学到实践知识，正确的解决一个零件在加工过程中的定位.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）提供结构设计能力。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，经济合理而能够保证加工质量 的夹具的能力 （3）学会

3、使用图表资料以及手册，掌握与本本设计有关的各种资料的 名称，出处，能够做到熟练运用.因此，它在我们的大学生活中占有重要的 地位，因些，它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适 应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设 打下一个良好的基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。 一、零件的分析 （-）齿轮是机器或部件中应用很广的传动体，常用来传递动力和改变转速及旋转 方向。 （二）零件技术要求的分析： 1大外圆4552.676hll的端面对孔200H7轴线有公差0o0

4、5mm的端面圆跳动要求。 2键槽两侧面对孔“ 200H轴线有0。02mm的对称度要求。 零件的工艺分析 3. 该齿轮的加工平面有内孔200H7,大外圆250 以及其端面，还有一个台阶面，键槽45js9o其中主要加工表面为内孔200H7,大外圆 4552.676hll以及其端面。 由以上分析可知，对于这些加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于 专用夹具加工另一表面，并且保证它们之间的位置精度要求。渗碳淬火齿轮材料，结构及 技术要求，加工工艺过程与普通齿轮有很大不同。该齿轮才釆用20CrMnTi低合金钢材料, 该材料的抗拉强度为1079,屈服强度为815,伸长率为10%,主要用于汽车和拖

5、拉机齿轮凸 轮. 4. 齿坯热处理，在齿坯粗加工前后安排预先热处理,其主要U的是改善材料的加工性 能，减少应力,为以后淬火时减少变形做好准备。齿坯热处理有正火和调制，经正火的齿轮, 淬火变形虽然较调制齿轮大些，但加工性能较好，滚齿工序中刀具磨损较慢，加工表面粗糙 度较细。齿坯正火安排在粗加工之前，调质安排在齿坯精加工之前。 5. 轮齿热处理,经渗碳淬火后齿面硬度可达HRC58-62,且芯部乂有较高的韧性，既耐 磨乂承受冲击载荷，渗碳丄艺比较复杂，热处理后齿轮变形较大,对高精度齿轮需进行磨齿, 齿圈工艺安排为：滚齿一-淬火-磨齿。低碳合金刚含碳量低，提高含碳量才能淬硬，需 渗碳的部位磨余量。 6

6、. 齿形加工方案： 齿形加工主要取决于齿轮的精度等级，生产批量和齿轮热处理方法等。对于7级精 度，单件生产，齿面渗碳淬火的齿轮，采用滚齿方案：滚齿一一渗碳淬火一一修正基准 磨齿。齿轮内孔表面粗糙度不算高，因此，安排车削完成同时可以车好倒角尺寸， 内孔尺寸精度高，应用磨削，采用分度圆定位以保证内孔与分 度圆同轴。 7. 齿轮检验 齿轮检验一般分为终结检验和中间检验，终结检验的U的是鉴别成品的质量，评定 其是否合格：中间检验的U的及时发现问题，防止报废。 二、工艺规程设计 (-)确定毛坯的制造形式： 齿轮零件材料为20CrMnTi,且该孔的孔径和外圆直径较大，乂考虑到齿轮在工作过 程中经常承受交变

7、载荷及冲击性载荷。因此应该选用锻件，批量为单件小批量生产毛坯 应选用锻件，锻件毛坯图如上图： (二)基面的选择: 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面的选 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白出，更有棋者，还地造成 零件大批报废，使生产无法正常进行。 (1)粗基准的选择 选择粗基准时必须考虑定位准确，夹紧可靠以及夹具结构 简单，操作方便为了使保证定位准确，夹紧可靠,首先应选用的 粗基准尽可能平整，光洁和有足够大的尺寸,不能选择分型面作为粗基准，对此大件小批量 生产的齿轮来说，为了保证大外圆c|)552.676hll的端面对孔1)200H

8、7轴线有公差0。 05mm的端面圆跳动要求加工时，在一次装夹中完成内孔大外圆以及其的端面加工，再 以大端面为基准车出小端面。 (2)精基准的选择 主要考虑基准重合问题，定位基准精度对齿轮加工精度影响很大，为保证齿轮加工 余量齿轮加丄是应根据“基准重合原则选择齿轮的装配基准和测量基准为定位基准， 而且整个加丄过程中保持基准的统一，次丄件较大，单件生产，应该先以内孔为粗基准 加丄外圆表面，然后以外圆为精基准加丄内孔。 (三)制订工艺路线 制订工艺路线的出发点，应当是使零件的儿何形状、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量生产的条件下，可以考虑采用万能性 机床配以专

9、、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。 工艺路线方案： 工序1:下料 工序2：锻造毛坯 工序3：正火 工序4：粗平大端面，粗车大外圆以及环形槽和小内孔 工序5：镇孔,倒角 工序6：粗车小端面，小外圆，台阶端面以及环形槽，再倒角 工序7：调质处理 工序8：精车大外圆以及其端面 工序9：精车小端面和台阶端面 工序10：插键槽 工序11：滚齿，齿端倒角 工序12：齿面渗碳淬火及低温回火处理 工序13：磨齿 工序14：以分度圆定位磨内孔 工序15：检验入库 四、机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸确定。 齿轮零件材料为20CrMnTi,硬度为21

10、7HBS,生产类型为小批量生产，采用在锻锤 上合模模锻毛坯。加余量工大小，应按加工要求求定。余量过大不仅浪费金属，而且增 加金属切削时，增大机床和刀具的负荷。但余量过小则不能修正前一工序误差造成局部 切不到的情况，影响加工质量，甚至造成废品。 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 如下： 1. 大外圆表面(552.676mm) 考虑其加工长度为150mm,为简化模锻毛坯的外形,现直接取其外圆表面直径为4) 562.67mm,表面粗糙度为Rz320 u m,因此须要粗加工一精加工，粗加工的余量查表机械 制造工艺设计简明手册，查得粗加工的余量为2Z=9.2mm,精

11、加工的余量为2Z=0.4mm。 长度的方向的余量查工艺手册得，单边余量Z=1.5mmo 2 内孔 200H7 该内孔的精度为IT7,参照工艺手册得工序尺寸及余量： 粗镇： 197 mm2Z=3mm 精镇： 199.7mm2Z=2.7mm 磨孑 L： 200mm2Z=0.3mm 五、确定切削用量 工序4：车平大外圆端面，粗车大外圆以及环形槽和小内孔.本工序采用计算法确定 切削用量。 1. 加工条件： 加工材料：工件材料20CrMnTi, o b=1.079Gpa、模锻。 加工要求：粗车 562.676mm端面及“ 562.676mm以及环形槽和小内孑L 6- 1)50mm, Rz320 P mo

12、 机床：C630立式车床。 刀具：刀片材料为 YT15,刀杆尺寸 20 x30mm2, kr=45 Y。=-10 , a o =8 , r。 =0.5 mm。 2. 计算切削用量 (1) 粗车 562.676mm 端面 已知毛坯的长度方向的加工余量为103mm,则毛坯长度方向最大加工余量 Zmax=13mnn而端面的粗糙度为320 u m,则需要粗车、精车。粗加工的切削深度3.5mm。 (2) 进给量f根据切削用量简明手册表1.4,刀杆尺寸为20/77/7/X3O/77/H ,75146.Sb15 x 1.19x1.0 = 3781.98(?/) 切削时消耗的功率为 6xl04 3781.98

13、x146.36 6xl04 = 922(KW) 山切削手册表1。30中C630机床说明书可知，C630主电动机功率为13.34KW。当 主轴转速为82.84r/min时，主轴的最大功率为10J2KW.所以机床足够可以正常加工. 校验机床进给系统强度 已知主切力 Fy = 9.8x 300 x 2.3*0 x 1.0075146.36-015 x 1.19 x 1.0 = 3781.98(N)径向切削力耳按按切 削手册表1.29所示示公式计算: 为: F、=98yj 严1V% 其中 C”y = 243 XF、，= 09 ,岭y = 06 匸03, K炳=l0 Fy= 9.8x243x2.309

14、x 1.006 x 14636心 xl.98xl.0 = 218,= 1000 x380.38 =218 17/n/miii 5 龙 X 562.6763.14x562.676 3. 工序5：镇孔，倒角 因为内孔1200H7的粗糙度为160 um,则需要进行粗精加工。选用机床：T612金刚 锤床。 （1）粗镇孔至1）197mm,单边余量Z= 1.5mm,一次锂去全部余量,a P = L5m,n 进给量：F=1.5mm/ro 根据有关手册，确定镇床的切削速度为v=100ni/min,则 1000v 1000 x100. n = ”rd) =00 WWE) 主轴的切削速度查表可得：n=234.12

15、m/min。 六、夹具的操作说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此，应首先着眼于机动夹 紧而不釆用手夹紧。 （1） 机床夹具的作用 1. 保证加工精度：用机床夹具装夹工件，能准确确定工件与刀具、机床之间的相 对位置关系，可以保证加工精度。 2. 提高生产效率：机床夹具能快速地将工件定位和夹紧，可以减少辅助时间，提 高生产效率。 3. 减轻劳动强度：机床夹具采用机械、气动、液动夹紧装置，可以减轻工人的劳 动强度。 三 总 结 通过本次课程设计，使我对所学的知识的全面运用有了更深一步的理 解，在这次课程的设计中，我在遇到问题积极思考并同学讨论，同时，及 时向老师请教，并在老师的

16、指导下顺利完成，课程设计完成的同时，我对 过去所学到的知识全面运用有了更深一步的理解。 设计是一项复杂、细致的工作，在设计过程中常遇到一些困难和问题， 但通过指导老师的指点加上自己努力都一一解决，积累了一些经验和教训，也发挥了自己的主观能动性。 虽然用了不少的时间去设计，但还是感觉非常充实，因为学习就是提高， 提高就是进步，人的进步就是财富。 通过这次课程设计，加深了我对教材的理解程度，并对设计过程有了全 面的了解，由分析到方案的拟订，增强了我动手的能力。 不过，由于所学的知识不够牢固，在设计中难免会出现一些错误，希望 老师给以批评和指导，同时也感谢姜老师的关怀和指导，在以后的学习中 弥补自己的