《典型零件制造工艺-以项目为导向》-项目三

任务3.1齿轮类零件加工常用机床与刀具概述用盘形(一般用于m≤8的齿轮,8把一套)或指形(一般用于m>8的齿轮,15把一套)齿轮铣刀加工时,每次仅加工齿轮的一个齿槽,然后进行分度依次加工出齿轮的全部齿槽,如图3-2所示。此方法的缺点是加工精度和生产率较低,只能用于低速的齿轮传动,适用于单件小批生产。2)展成法。展成法是利用齿轮刀具与被切齿轮的啮合运动而切出齿轮齿形的方法,从广义上来说,展成法是按照齿轮的啮合原理进行加工的,即将啮合副中的一个齿轮制成具有切削能力的刀具,另一个齿轮转化为工件(齿轮坯),并强制刀具与工件做严格的啮合运动而逐渐展成切出齿轮的齿形。上一页下一页返回任务3.1齿轮类零件加工常用机床与刀具概述用展成法加工齿轮齿形的优点是:一把齿轮刀具可以加工和它模数相同、压力角相等的不同齿数的齿轮,加工精度和生产率较高。因此这种方法被广泛应用于各种齿轮加工机床上,如滚齿机、插齿机、剃齿机和珩齿机等。此外,大多数磨齿机及锥齿轮加工机床也是按展成法原理工作的。3)齿轮加工机床。圆柱齿轮:滚齿机、插齿机等;直齿锥齿轮:刨齿机、铣齿机、拉齿机等;弧齿锥齿轮:铣齿机等;轮齿精加工机床:剃齿机、珩齿机、磨齿机等。上一页下一页返回任务3.1齿轮类零件加工常用机床与刀具概述3.1.1滚齿加工滚齿加工相当于一对轴线相叉的螺旋齿轮的空间啮合,滚刀相当于一个蜗杆,即是一个齿数极少(K=1~3),螺旋升角很小的具有切削能力的斜齿圆柱齿轮,与工件在一定速比关系下做空间啮合,按包络(展成)原理来完成渐开线、花键、摆线等各种齿形加工,齿轮铣刀分号见表3-1。(1)滚齿范围:滚齿机是齿轮机床中应用最广的一种,主要用于加工直齿和斜齿外啮合渐开线圆柱齿轮及蜗轮等。在滚齿机上加工圆柱齿轮的示意如图3-3所示。上一页下一页返回任务3.1齿轮类零件加工常用机床与刀具概述(2)滚齿原理:可按图3-4所示的啮合传动过程,来模拟齿轮的滚齿加工原理,即在滚齿过程中,相当于一对螺旋齿轮或齿条与齿轮或蜗杆与蜗轮的啮合传动,再将图中的左边转化为滚刀,右边转化为齿坯,这样,在滚刀与齿坯的啮合过程中,滚刀不断地对齿坯进行切削加工,通过无数刀的切削,在齿坯上留下了刀具刃形的包络面,最终生成了齿轮的渐开线齿面。(3)滚齿运动:①主运动———滚刀的旋转运动;上一页下一页返回任务3.1齿轮类零件加工常用机床与刀具概述②展成(啮合)运动———齿坯与滚刀按一定速比转动,并满足Nw/No=k/Z(齿坯和滚刀的转速分别为Nw和No,滚刀头数为k,被加工齿轮齿数为Z);③垂直进给运动———滚刀沿齿坯轴向运动,以切出整个齿宽上的齿形;④附加(差动)运动———用于加工斜齿轮时,为形成螺旋(斜)齿而附加的运动。Y3150E型滚齿机外形如图3-5所示。上一页下一页返回任务3.1齿轮类零件加工常用机床与刀具概述3.1.2插齿加工(1)插齿范围:用于加工内外齿轮、多联齿轮、扇形齿轮和齿条等。(2)插齿原理:如图3-6所示。(3)插齿运动:①主运动:插齿刀上下往复运动,插斜齿轮时插刀主轴在螺旋导轨上运动;②展成运动:插齿刀与齿坯按一定速比转动,满足B11/B12=z/K(成反比);③插齿刀(或工件)的圆周和径向进给运动;上一页下一页返回任务3.1齿轮类零件加工常用机床与刀具概述④让刀运动(一般由工作台带动齿坯,在插齿刀工作回程时完成)。图3-7是在插齿机上加工圆柱齿轮的示意;图3-8是插齿机的外形。3.1.3磨齿加工齿轮轮齿的精加工主要有剃齿、珩齿和磨齿,其中磨齿多用于淬硬齿轮的齿面精加工,精度达6~4级。磨齿机分两大类:成形法磨齿和展成法磨齿。展成法磨齿分为:连续磨齿(砂轮为蜗杆形)和分度磨齿(砂轮有碟型、大平面型和锥形,利用齿条和齿轮啮合原理)。展成法磨齿机的工作原理如图3-9所示;磨齿机的外形如图3-10所示。上一页下一页返回任务3.1齿轮类零件加工常用机床与刀具概述3.1.4齿轮齿形加工刀具按齿形的形成原理可分为成形法齿轮刀具和展成法齿轮刀具两类。其中展成法齿轮刀具主要有齿轮滚刀和插齿刀。1)齿轮滚刀。(1)滚刀基本蜗杆:根据滚切原理知,滚刀基本蜗杆的端面齿形应是渐开线,法向模数和压力角应分别等于被切齿轮的模数和压力角。A.渐开线基本蜗杆:齿面是渐开螺旋面,造型误差为零,端面齿形为渐开线,轴向齿形为曲线。但由于制造困难,故很少应用。上一页下一页返回任务3.1齿轮类零件加工常用机床与刀具概述B.阿基米德基本蜗杆:齿面是阿基米德螺旋面,会产生一定的造型误差,端面齿形为阿基米德螺线,轴向齿形为直线。由于制造较容易,故应用广泛。C.法向直廓基本蜗杆:主要用于制造大模数滚刀。(2)齿轮滚刀的结构和类型:A.整体齿轮滚刀(图3-11):采用高速钢材料,套装式结构,轴肩与内孔同心,装刀检测径向跳动为1μm,多为零前角。主要用于中小模数齿轮的加工。B.镶齿齿轮滚刀(图3-12):齿轮模数较大时,做成镶齿结构,既节约高速钢,又使刀片易锻造,提高性能和使用寿命。上一页下一页返回任务3.1齿轮类零件加工常用机床与刀具概述C.硬质合金滚刀:用于小模数齿轮或精加工硬齿面齿轮,代替磨齿。常采用大的负前角,可达-30°~-45°。齿轮滚刀大多为单头,螺旋升角较小,加工精度较高;粗加工用的滚刀有时做成双头,有利于提高生产率。2)插齿刀。(1)标准直齿插齿刀(图3-13):①盘形插齿刀———用于加工外齿轮和大径内齿轮,有ϕ75、ϕ100、ϕ125、ϕ160和ϕ200等几种;②碗形插齿刀———用于加工多联齿轮和内齿轮,有ϕ50、ϕ75、ϕ100和ϕ125等几种;上一页下一页返回任务3.1齿轮类零件加工常用机床与刀具概述③锥柄直齿插齿刀———主要加工内齿轮,有ϕ25(m=1~2.75)和ϕ38(m=1~3.75)等几种。(2)斜齿插齿刀:有盘形插齿刀ϕ100和锥柄插齿刀ϕ38,螺旋角β均有15°和23°两种。(3)人字齿轮插齿刀:用于加工无空刀槽的人字齿轮,有ϕ100、ϕ150和ϕ180等几种,螺旋角β为30°。上一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺3.2.1下达工艺任务单零件名称:缝纫机圆锥齿轮;零件功用:缝纫机圆锥齿轮的主要功用是按照规定的速比(增速传动比为1.5)传递运动和动力,并按垂直方位改变传动方向和承受冲击载荷等,最终实现缝纫机的缝纫执行功能;材料:20CrMnTi钢模锻件;生产类型:大批量生产;热处理:表面渗碳深度0.5~0.8mm,并使齿面高频淬火,硬度为56~62HRC;下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺工艺任务:a.根据图3-14所示的零件图,分析其结构、技术要求、主要表面的加工方法,拟订加工工艺路线;b.确定详细的工艺参数,编制工艺规程。缝纫机圆锥齿轮零件图如图3-14所示。3.2.2分析零件图根据缝纫机圆锥齿轮的结构特征,除齿形外,可归属于局部圆锥兼套筒类零件。圆锥齿轮的内孔与缝纫机的某传动轴配合,并用两个M6紧定螺钉与传动轴固定,轴带动圆锥齿轮做旋转运动,以传递运动和动力,并通过锥齿轮传动副,按垂直方位改变传动方向和承受冲击载荷,最终实现缝纫机的缝纫执行功能。上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺从工艺任务单和零件图可以得知:圆锥齿轮的内孔(ϕ14.6H7)与传动轴以过渡配合(H7/k6)形式固定,属于静配合,ϕ25左端面可以起定位作用,而两个M6紧定螺钉主要起紧固和传递扭矩的作用。该零件除了齿形和内孔外,总体结构较简单,主要表面为内外圆柱面、圆锥面和齿面;次要表面为端面、肩面、螺孔和倒角等。该零件属于高精度硬齿面锥齿轮,齿形加工的精度等级为IT6级,结构以中心对称分布,位置要求较为严格,内孔尺寸精度达到IT7级。零件的关键工艺有:(1)左端面对内孔轴线的垂直度公差为0.04mm,齿面顶圆和分度圆的轴心线对内孔轴线的同轴度允差均为0.03mm;上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺(2)粗糙度较小的表面为内孔Ra1.6μm,齿面为Ra0.8μm,最终分别要用精铰和磨齿才能达到要求;(3)要求对齿面进行渗碳后再高频淬火,淬火后的齿面硬度较高,心部仍保持着较高的强度和韧性。这样,齿面既耐磨,轮齿又能承受较大的冲击载荷。但齿面淬火后轮齿变形较大,故齿形还需磨齿精加工,并且在淬硬齿面时预留磨削余量。3.2.3确定毛坯的制造方法及毛坯尺寸该零件对材料的力学性能要求较高,为了使齿轮的轮齿能承受较大的冲击载荷,这里选用了常用作齿轮材料的合金渗碳钢———20CrMnTi钢,该钢属于低碳合金结构钢,其平均含碳量为0.2%,其中Cr、Mn、Ti每种元素的平均含量均<1.5%。上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺20CrMnTi适合于渗碳后淬火加低温回火的热处理,以保证齿面高硬度和耐磨性,而心部仍具有足够的强度和韧性。渗碳属于化学热处理,常用的化学热处理有渗碳、渗氮和碳氮共渗等。将低碳钢或低碳合金钢等渗碳零件在渗碳介质(如煤油)中加热并保温,使碳原子渗入其表层的化学热处理工艺,称为渗碳。渗碳后零件表层的含碳量可提高到0.85%~1.05%,再进行淬火和低温回火,使钢表面层具有高的硬度和耐磨性。渗碳目前常采用“气体渗碳法”。20CrMnTi钢齿轮渗碳时,先将一批齿轮装在密封的井式渗碳炉中,加热到900℃~950℃,并向炉内滴入煤油等渗碳剂。上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺渗碳剂在高温下分解,形成气体,析出活性碳原子而进行渗碳。渗碳完毕后,再将尚处于高温状态的所有零件立刻浸入油池或盐浴池内,进行充分淬火。为了消除零件的局部变形和降低内应力,淬火后还需低温回火(回火温度<250℃)。从外部结构及尺寸看,该零件毛坯选择锻件和棒料均可,并可根据各种毛坯供给的具体情况来加以确定。由于圆锥段最大外径与圆柱段外径相差较大,且是大批量生产,为了使加工余量均匀,并能节省材料和改善材料的力学性能,毛坯采用了20CrMnTi钢的模锻件。下面重点概述锻造与模锻的相关知识。上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺锻造是指在加压设备及工(模)具的作用下,使坯料或铸锭产生局部或全部的塑性变形,以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。生产上,多数受力大而复杂的零件、直径相差较大的阶梯轴及板条形零件常采用锻造来制造毛坯。锻造加工的特点:能改善金属组织,提高金属的力学性能;生产效率高,适用范围广;能节省材料和加工工时;与铸造相比难以获得形状较为复杂的零件。金属的锻造性能:是指金属锻压变形难易程度的一种工艺性能;锻压性能常用塑性和变形抗力两个指标来综合衡量,塑性越好,变形抗力越小,则金属的锻压性能越好。上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺金属锻造的加热与冷却:(1)坯料的加热:加热的目的是提高坯料的塑性、降低变形抗力、改善锻压性能。(2)锻造温度范围:锻造温度范围是锻件由始锻温度到终锻温度的温度区间。①始锻温度:指开始锻造时坯料的温度,中低碳钢为1200℃左右;②终锻温度:指坯料停止锻造的温度,中低碳钢为750℃左右。(3)锻件的冷却:上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺①空冷———是将热态锻件放在静止空气中冷却,主要用于中低碳钢和低碳低合金钢的中小锻件,所以,缝纫机圆锥齿轮锻件(20CrMnTi),应采用空冷。②坑冷或灰砂冷———坑冷是将热态锻件埋在地坑或铁箱中缓慢冷却的方法;灰砂冷是将热态锻件埋入炉渣或灰砂中缓慢冷却的方法。主要用于高碳钢和低合金钢的中小锻件。③炉冷———是将锻后的锻件放入炉中缓慢冷却的方法,主要用于中碳钢和合金钢的大型锻件等。锻造通常可分为自由锻、模锻(模型锻造)和胎模锻三类。上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺其中自由锻适用于单件小批量生产,胎模锻主要用于小型锻件的中小批量生产,模锻则适用于中小锻件的大批量生产。由于缝纫机属于大批量生产,因此较重要的中小零件毛坯大多采用了模锻件。下面概述模锻的基本知识与工艺特点。模锻是利用模具使金属坯料在模膛内受冲击力或压力作用,产生塑性变形而获得锻件的锻造方法。模锻过程中,金属坯料是在一定形状的锻模模膛内多次承受压力的作用而被迫流动,金属的流动以充满模膛而告终,于是就得到与模膛形状相同的锻件。模锻与自由锻相比,具有以下特点:生产率高、易于机械化,可用于成批大量生产;锻件尺寸精度高、表面粗糙度值小,可以减少机械加工余量和余块的数量,节省金属材料和加工工时。上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺但是,模具费用昂贵,需要能力较大的专用设备,所以只有在大批大量生产时采用模锻才是经济合理的,模锻件的质量一般在150kg以下。模锻最常用的是锤上模锻,其所用设备主要是蒸汽-空气模锻锤。形状简单的锻件可在单模槽内锻造成型,称单模槽模锻,如图3-15所示;复杂的锻件,必须在几个模槽内锻造后才能成型,称多模槽模锻,如图3-16所示。如图3-15所示,锤上锻模的锻模紧固在锤头与砧座上,通过上模对置于下模中的坯料施以直接打击来获得锻件。上、下模的分界面称为分模面,上、下模之间的空腔称为模膛。上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺模锻时,将加热好的坯料放在下模膛中,上模随锤头向下运动,当上下模合拢时,坯料充满整个模膛,多余的坯料流入飞边槽,取出后得到带飞边的锻件,在切边模上切去飞边,便得到所需的锻件。锻模的模膛通常可分为制坯模膛和模锻模膛两类,制坯模膛又可分为拔长模膛、弯曲模膛、滚压模膛和切断模膛等;模锻模膛可分为预锻模膛和终锻模膛两种。形状复杂的锻件需先经制坯模膛锻打后,才能放入预锻模膛进行预锻;坯料经预锻后,形状、尺寸进一步接近锻件,最后经终锻模膛进行终锻成型,成为带飞边的锻件。上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺缝纫机圆锥齿轮的毛坯制造时,首先对模锻件的体积进行计算,折算成型材按圆钢约ϕ32×18锯下料;其次按照模锻图要求,锻件按轴向放置,圆柱段朝下,以外圆锥的最大外圆为分模面,模锻时,使外圆锥最大外圆以下段处于下模膛内,最大外圆以上段处于上模膛内,以便于取模。外形(包括内外圆锥面)均按模锻成型,内孔、螺孔及齿槽均锻成实心,其余各面均放单边加工余量1.5mm。最后对锻件进行正火处理(低碳钢一般用正火,不用退火),使齿心部硬度达到35~45HRC,并消除内应力,改善切削加工性。缝纫机圆锥齿轮毛坯图如图3-17所示。上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺3.2.4确定各表面的加工方法及选择机床与工装根据缝纫机圆锥齿轮的图纸要求及其结构特点,各表面的加工方法主要选择车、铣齿、磨齿和钻(铰、攻)等。对外圆柱面、圆锥面及端面等加工可选择车削;由于内孔和两个螺孔直径均很小,因此对于孔加工可分别选择钻→粗铰→精铰和钻→攻;而对于曲线圆弧齿形的加工,则可采用铣齿→磨齿来完成。对于机床与工装的选择具体归纳如下:1)对外圆柱面、圆锥面及端面等车削加工:上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺机床选择CM6125型卧式车床或CK6125型数控车床,夹具选用软爪卡盘、可涨芯轴和车床双顶尖,刀具选用弯头车刀,量具选用游标卡尺等。2)对于内孔和两个螺孔的加工:内孔钻孔和粗铰时,机床选择了CM6125型卧式车床或CK6125型数控车床,夹具选用了软爪卡盘,刀具选用ϕ14.3钻头和ϕ14.5H8铰刀,量具选用游标卡尺和塞规等;精铰内孔时,选择了摇臂钻床Z3025,专用钻夹具(钻模),ϕ14.6H7铰刀及游标卡尺和塞规等;加工两个螺孔时,选择了摇臂钻床Z3025,专用钻夹具(回转式钻模),ϕ5.2钻头,M6丝锥,游标卡尺和螺纹塞规等。上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺3)对于曲线圆弧齿形的铣齿→磨齿加工:机床分别选择了专用于锥齿轮曲线弧齿加工的铣齿机和磨齿机,夹具采用机床工作台上的芯轴定位与螺母夹紧,刀具分别选用锥齿轮曲线弧齿铣刀和磨锥齿轮曲线弧齿砂轮,量具选用圆弧齿专用量具等。本零件须解决的主要工艺难点有如下两点:1)曲线圆弧齿形的加工:它的加工精度很高,表面粗糙度较小,对内孔轴心线的位置精度较高,且齿面淬火后易引起基准孔的变形,因此采用了铣齿→磨齿加工。上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺在加工齿形时,首先以左端面和ϕ14.5H8内孔组合定位,半精铣曲线弧齿,并放单边磨量0.1mm;其次再进行热处理(表面渗碳→齿面淬火→低温回火);然后再将ϕ14.5H8基准孔精铰至ϕ14.6H7准,以修正因齿面淬火而引起的基准孔的变形;最后再以左端面和内孔ϕ14.6H7组合定位,精磨曲线弧齿至图纸要求。2)圆锥齿顶圆的轴心线对内孔轴线的同轴度要求:为了保证外圆锥齿顶圆的轴心线对内孔轴线的同轴度允差为0.03mm,在半精车外圆锥齿顶圆面时,须以ϕ14.5H8孔为基准,用可涨芯轴定位,两端双顶尖装夹,用弯头车刀半精车右端两个外圆锥面至要求。上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺具体参数详见缝纫机圆锥齿轮的工艺过程卡片。3.2.5划分加工阶段和安排加工顺序根据加工阶段划分的原则和零件表面加工精度要求,该圆锥齿轮加工可划分为三个阶段:(1)粗加工阶段:粗车外圆柱面、内外圆锥面、端面和钻各孔等;(2)半精加工阶段:半精车外圆柱面、内外圆锥面、端面和倒角,粗铰内孔和铣齿等;(3)精加工阶段;精铰内孔和磨齿等。上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺按照机械加工顺序的安排原则:先加工圆锥齿轮的两端面,再进行粗加工、半精加工和精加工;预备热处理(正火)安排在模锻后粗加工前,最终热处理(表面渗碳→齿面淬火→低温回火)安排在半精加工之后精加工之前;根据“基准先行”的原则,在粗加工后,先将左端面和内孔ϕ14.5H8加工准,再以左端面和内孔ϕ14.5H8为基准,借助专用夹具,半精加工齿顶圆锥面和齿面;最终热处理后,再将基准内孔ϕ14.5H8精铰至ϕ14.6H7准,以修正因齿面淬火而引起的基准孔的变形,最后以左端面和内孔ϕ14.6H7组合定位,精磨曲线弧齿至图纸要求;根据“先主后次”的原则,将2-M6螺孔安排在最后加工。经综合考虑,最终确定加工顺序,见工艺卡片。上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺圆锥齿轮主要表面加工的顺序为:(1)内孔ϕ14.6H7———钻孔→粗铰→精铰(精度为IT7级,表面粗糙度为Ra1.6μm);(2)齿面加工———半精铣→精磨(精度为IT6级,表面粗糙度为Ra0.8μm);(3)外圆柱面、内外圆锥面、端面和倒角等———粗车→半精车(精度为IT9~IT8级,表面粗糙度为Ra6.3μm~Ra3.2μm);(4)2—M6螺孔加工———钻底孔→攻螺纹(精度为IT11级,表面粗糙度为Ra12.5μm)。上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺3.2.6基准选择及其工件装夹方式1)精基准的选择及工件装夹方式:由以上分析可知,圆锥齿轮加工的精基准主要是内孔、左端面和ϕ25外圆。由于齿顶圆锥面和分度圆的轴心线对内孔轴线有同轴度公差要求,左端面对内孔轴线有垂直度公差要求,故在选择装夹方式时要注意,尽可能采用基准重合与统一的原则来进行加工,即尽可能都以内孔作为统一精基准,在一次装夹中把这些表面都加工出来。(1)在半精车右端两个外圆锥面时,是以ϕ14.5H8孔为基准,用可涨芯轴定位,两端双顶尖装夹,用弯头车刀半精车右端两个外圆锥面至要求,并保证总长尺寸18mm准。加工精度主要由可涨芯轴保证;上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺(2)在半精铣曲线弧齿时,是以左端面和ϕ14.5H8内孔组合为基准,借助机床工作台上的芯轴进行定位,用螺母夹紧;(3)在精磨曲线弧齿时,是以左端面和ϕ14.6H7内孔组合为基准,借助机床工作台上的芯轴进行定位,用螺母夹紧;(4)在钻攻2-M6螺孔时,以左端面和内孔ϕ14.6H7定位,用开口垫与螺母M8夹紧,利用回转式(转角为120°)钻模进行加工;(5)在精铰内孔ϕ14.6H7时,以左端面和ϕ25外圆组合定位并夹紧,并辅以专用钻夹具(钻模),精铰内孔至要求。2)粗基准的选择及工件装夹方式:上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺圆锥齿轮加工的粗基准主要是右端大外圆和右端面,即在粗车左端面和外圆ϕ25段及钻内孔ϕ14.3时,是以右端大外圆和右端面定位,用软爪卡盘夹紧后,分别用弯头车刀和钻头加工。3.2.7拟定加工工艺路线根据图纸可知,圆锥齿轮表面的尺寸精度最高为IT6级,表面粗糙度值最小为Ra0.8μm。在确定加工方法后就要划分工序,在零件加工的工步、顺序已经排定后,如何将这些工步组成工序,还需要考虑采用工序集中还是工序分散的问题。对缝纫机大批量生产,大多采用工序集中的方法来安排工序和组织生产,同时每道工序所包含的工步也不能太多,所以本零件总共安排了12道工序,其加工工艺路线安排见表3-2,具体见工艺过程卡片。上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺3.2.8确定加工余量、工序尺寸与公差缝纫机圆锥齿轮为20CrMnTi钢模锻件,其外形(包括内外圆锥面)均按模锻成型,内孔、螺孔及齿槽均锻成实心,其余各面均放单边加工余量1.5mm。具体可根据毛坯图或模锻工序简图,结合零件图的最终加工要求,算出每道工序、各个表面的加工余量,也可参考各工序简图进行换算。各工序的工序尺寸可以从最终加工工序开始,向前推算;公差按各自采用加工方法的经济精度确定,按入体原则进行标注。各加工方法的经济精度和各加工阶段的加工余量可查相关资料或手册。具体见后面的缝纫机圆锥齿轮大批量生产的制造工艺流程表。上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺表3-3列出了缝纫机圆锥齿轮ϕ14.6H7内孔各道工序的工序尺寸与公差。3.2.9确定切削用量及工时定额这里以工序4粗车中的工步(1)和(2)的车外圆及钻内孔为例,根据加工余量与工序尺寸,分别介绍切削用量和工时定额的确定方法。工步(1):用软爪夹右端外圆,端面贴平后夹紧,用弯头车刀粗车左端面及外圆ϕ25段,各放单边余量0.3mm。由工序4简图可知,这个外圆柱表面粗加工时直径由毛坯ϕ28加工至ϕ25.6,实际加工长度为10.85mm;上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺工步(2):用钻头钻内孔至ϕ14.3。结合工序3和4简图可推算出其实际钻孔深度为17.5mm。1)车外圆时切削用量的确定。机床:CM6125型卧式车床或CK6125型数控车床;刀具:硬质合金弯头车刀;工件:20CrMnTi钢模锻件。(1)背吃刀量:ap=(28-25.6)/2=1.2(mm)。(2)进给量:根据《切削用量简明手册》或相关资料,并结合CM6125车床的纵向进给量挡位,选定f=0.2mm/r。上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺(3)切削速度:查《切削用量简明手册》或相关资料,在ap=0.3~2mm和f=0.08~0.3mm/r时,查合金结构钢和调质热处理状态,可得切削速度值为:vc=1.33~1.83m/s,用内插法计算vc=1.55m/s=1.55×60m/min=93(m/min)。(4)确定主轴转速:根据机床CM6125主轴转速挡,最接近的是n=1000r/min,故可取n=1000r/min。所以实际切削速度为:上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺(5)校验机床功率和机床进给机构强度(略)。2)车外圆时工时定额的计算。(1)计算基本时间:所以:上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺(2)取T辅=5min(3)对大批量生产的单件工时定额公式为:3)钻内孔ϕ14.3时切削用量的确定。机床:CM6125型卧式车床或CK6125型数控车床;刀具:ϕ14.3高速钢钻头;工件:20CrMnTi钢模锻件。上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺(1)背吃刀量:ap=d/2=7.15(mm)。(2)进给量:查相关资料可得f=0.31~0.37mm/r(σb<800MPa),取f=0.34mm/r。(3)切削速度:查相关资料可得各系数,并根据公式计算:(4)确定主轴转速:上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺4)钻内孔ϕ14.3时工时定额的计算。(1)计算基本时间:所以:(2)取T辅=4min(3)对大批量生产的单件工时定额公式为:上一页下一页返回任务3.2圆锥齿轮零件的制造工艺则本工序中工步(1)和(2)的工时定额之和为T定额=5.43+4.