WY02齒輪機械加工工藝設計說明書

機械制造課程設計 題目名稱WY02齒輪機械加工工藝設計專業(yè)班級14級機械設計制造及自動化本學生姓名紀永康學 號51401011012指導教師陳興強機械與車輛工程學院二一七年 六 月 二十二 日目錄序 言1機械制造技術課程設計任務書2一、 計算生產(chǎn)綱領，確定生產(chǎn)類型1二、 零件的分析11.零件的作用12.零件的工藝分析1三、 工藝規(guī)程的設計11.確定毛坯的制造形式12.基準的選擇22.1粗基準的選擇22.2精基準的選擇23.零件表面加工方法的選擇24.選擇加工設備與工藝裝備34.1選擇機床34.2選擇夾具44.3選擇刀具45.制定工藝路線45.1工序分散原則45.2工序集中原則45.3工藝路線及設備、工裝的選用56.設計毛坯尺寸及確定毛坯圖66.1鍛件機械加工余量、毛坯尺寸和公差的確定66.2確定鍛件機械加工余量66.3確定鍛件毛坯尺寸66.4確定鍛件毛坯尺寸公差76.5設計毛坯圖77.確定工序尺寸87.切削用量及基本時間的確定88.1工序10切削用量及基本時間的確定98.2工序20切削用量及基本時間的確定118.3工序30切削用量及基本時間的確定128.4工序40切削用量及基本時間的確定148.5工序70切削用量及基本時間的確定16四、 總結17參 考 文 獻18序 言機械制造專業(yè)學生的機械制造技術基礎課程設計是其在校學習階段的一個重要教學環(huán)節(jié)。機械制造技術基礎課程設計的目的是培養(yǎng)學生綜合運用所學的基礎和專業(yè)理論知識，獨立解決本專業(yè)一般工程技術問題的能力，樹立正確的設計思想和工作作風。本課題主要讓學生編制齒輪軸零件的機械加工工藝規(guī)程、編寫設計說明書。本課題可使學生受到充分運用所學知識解決實際問題的鍛煉，能夠培養(yǎng)學生的計算能力、繪圖能力、文字表述能力、文獻檢索能力以及綜合分析能力，能夠使學生的工程意識和技術素質得到顯著提高。機械制造技術課程設計任務書 層次： 本科 專業(yè)： 2014機械設計制造及其自動化 學生姓名紀永康學號51401011012指導教師陳興強課題類別工藝設計設計時間2017年6月12日至2017年6月25日設計依據(jù)被加工零件圖（1張）；生產(chǎn)類型：100000件/ 年課題名稱WY02錐齒輪的加工工藝規(guī)程及工時定額計算一、機械制造學課程設計的主要內容與要求機械制造專業(yè)學生的機械制造技術基礎課程設計是其在校學習階段的一個重要教學環(huán)節(jié)。機械制造技術基礎課程設計的目的是培養(yǎng)學生綜合運用所學的基礎和專業(yè)理論知識，獨立解決本專業(yè)一般工程技術問題的能力，樹立正確的設計思想和工作作風。本課題主要讓學生編制齒輪軸零件的機械加工工藝規(guī)程、編寫設計說明書。本課題可使學生受到充分運用所學知識解決實際問題的鍛煉，能夠培養(yǎng)學生的計算能力、繪圖能力、文字表述能力、文獻檢索能力以及綜合分析能力，能夠使學生的工程意識和技術素質得到顯著提高。二、設計內容1、零件圖1張2、毛坯圖 1張3、編制工藝過程卡片及機械加工工序卡片各1份4、編寫設計說明書 1份三、應收集的資料及主要參考文獻機械制造技術基礎課程設計指導教程 鄒青機械設計手冊 徐灝機械制造工藝及設備設計手冊 機械工業(yè)出版社切削用量手冊 機械加工工藝人員手冊 機械工業(yè)出版社四、進度計劃及指導安排第1周： 熟悉課題，收集資料，繪制零件圖、毛坯圖、零件機械加工工藝規(guī)程卡第2周：切削用量選擇及工時定額計算編寫設計說明書一份，整理并上交資料。任務書審定日期 年 月 日 指導教師（簽字） 陳興強 任務書下達日期 2017年 5 月 29日 學 生 （簽字） 紀永康 2一、 計算生產(chǎn)綱領，確定生產(chǎn)類型WY02錐齒輪所用材料為20CrMnTi。年產(chǎn)量Q=100000件/年的大批生產(chǎn)。WY02錐齒輪的零件圖如附圖1所示。二、 零件的分析1.零件的作用錐齒輪的作用主要是傳動鏈接的作用，保證各軸各擋軸能正常運行，并保證部件與其它部件能正常安裝。因此錐齒輪零件的加工質量不但影響裝配精度和運動精度，而且還會影響工作精度、使用性能和壽命。2.零件的工藝分析由錐齒輪零件圖可知，它的所有表面均需切削加工，未標注的加工精度和表面粗糙度易獲得。對于內孔，尺寸公差等級為IT7，表面粗糙度Ra為1.6m，外圓，尺寸公差等級為IT9-IT10，表面粗糙度Ra為6.3m，尺寸公差等級為IT10，表面粗糙度Ra為1.6m。錐齒輪的位置精度，端面53相對于基準面A的跳動量為0.03。鍵槽寬相對于基準A的平行度為0.05，且粗糙度Ra為3.2m。總體上說，這個零件的工藝性較好。三、 工藝規(guī)程的設計1.確定毛坯的制造形式該零件材料為20CrMnTi?？紤]工作性質對工件的影響，因此應選擇鍛件，使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。由于零件年產(chǎn)量為100000件，屬于批量生產(chǎn)，且零件的零件尺寸不大，可采用模鍛成型，以提高生產(chǎn)效率和效益。2.基準的選擇基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，他對零件的生產(chǎn)是非常重要的。2.1粗基準的選擇粗基準選擇應當滿足以下要求：粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準。粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。先選取外圓為定位基準，利用三爪卡盤為定位元件，粗車兩端面，再以外圓為定位基準，利用三爪卡盤為定位元件，粗鏜內孔，最后以內孔為定位基準，利用三爪卡盤為定位元件，粗車外圓。2.2精基準的選擇精基準選擇的原則：基準重合原則?；鶞式y(tǒng)一原則，應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準?；榛鶞实脑瓌t。自為基準原則。此外，還應選擇工件上精度高，尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮精基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合的時候，應該進行尺寸換算，工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。3.零件表面加工方法的選擇本零件的加工面有外圓、內孔、端面、齒面、槽等，材料為20CrMnTi。根據(jù)公差等級表面粗糙度要求，查閱機械制造技術基礎課程設計指導書中零件表面加工方法、加工經(jīng)濟精度與表面粗糙度相關內容，其加工方法選擇如下：（1） 外圓面。公差等級為IT9-IT10，表面粗糙度Ra=6.3m，粗車、半精車。（2）53mm外圓面。未注公差尺寸 ，根據(jù)規(guī)定其公差等級按IT14，表面粗糙度Ra=6.3m，粗車、半精車。（3）外圓面。公差等級為IT11-IT12，表面粗糙度Ra=6.3m，粗車、半精車。（4）內孔。公差等級為IT7，表面粗糙度Ra=1.6m，毛坯孔以鍛出，加工方法可以采取粗鏜、半精鏜，拉孔或磨孔都能滿足加工要求。由于拉孔適用于大批量生產(chǎn)，磨孔適用于小批量生產(chǎn)，故本零件宜采用粗鏜、半精鏜。（5）端面。本零件的端面為回轉體端面，尺寸精度要求不高。表面粗糙度Ra=6.3m，采用粗車、半精車即可。（6）齒面。齒輪端面模數(shù)為1.75、中心法向模數(shù)為1.189，齒數(shù)為59，采用銑齒機即可達到要求。（7）鍵槽。槽寬和槽長的公差等級分別為IT11和IT9,表面粗糙度Ra=3.2m,采用拉床加工方法。4.選擇加工設備與工藝裝備4.1選擇機床根據(jù)不同的工序選擇機床，相關內容參考工藝手冊中常用金屬切削機床的技術參數(shù)部分。（1）工序10、15、20、25、30是粗車、粗鏜、半精鏜和半精車。各工序的工步數(shù)不多，成批生產(chǎn)不要求很高的生產(chǎn)率，故選用臥式車床就能滿足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，選用最常用的CA6140臥式車床即可。（2）工序50為精鏜孔。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回轉體，宜在車床上鏜孔。由于要求的精度較高表面粗糙度值較小，需選用較精密的車床才能滿足要求，因此選用C616A型臥式車床。（3）工序35為拉鍵槽。從加工要求及尺寸大小考慮，選用L6110臥式內拉床較合適。（4）工序40為銑齒。從加工要求及尺寸大小考慮，選用Y2235A圓弧銑齒機較合適。4.2選擇夾具本零件除拉鍵槽、銑齒工序需要專用夾具外，其它各工序使用通用夾具即可。車床工序一律使用三爪自定心卡盤，由于工件的大量生產(chǎn)，拉鍵槽、銑齒專門定制專用夾具。4.3選擇刀具根據(jù)不同的工序選擇刀具，相關內容查閱機械制造技術基礎課程設計指導書中金屬切削刀具部分。（1）在車床上加工的工序，一般都選用硬質合金車刀和鏜刀。加工鋼質零件采用YT類硬質合金，粗加工用YT5，精加工用YT30。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟性，應選用可轉位車刀 。（2）關于銑齒，查閱工藝手冊中齒輪加工的經(jīng)濟精度部分，采用型雙面及三面粗切銑刀。 5.制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度的技術要求能得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領已確定為大批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能機床以及專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外還應當考慮經(jīng)濟效果，以便生產(chǎn)成本盡量降低。后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。確定加工方法以后，就按生產(chǎn)類型、零件的結構特點、技術要求和機床設備等具體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基本原則：5.1工序分散原則工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術要求水平不高。但需要設備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復雜。5.2工序集中原則工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時加工數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機床，以提高生產(chǎn)率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費事，生產(chǎn)準備工作量大。5.3工藝路線及設備、工裝的選用齒輪的加工工藝路線一般是先進性齒坯的加工，在進行齒面加工。齒坯加工包括各圓柱表面及端面的加工。按照先加工基準面及先精后粗的原則，綜合以上考慮，制定了該零件加工的工藝路線，詳見表3.1。表3.1 錐齒輪的工藝路線及設備、工裝的選用工序號工序名稱機床設備刀具量具5毛坯及正火熱處理10粗車外圓右端面及內孔CA6140臥式車床YT5的900偏刀、450外圓車刀和YT5的鏜刀游標卡尺及內徑百分尺表20粗車左端面及外圓槽CA6140臥式車床YT5的900偏刀、高速鋼切槽刀和YT5的鏜刀游標卡尺及內徑百分尺表30半精車外圓右端面及半精鏜內孔CA6140臥式車床YT5的900偏刀、450外圓車刀和YT5的鏜刀游標卡尺及內徑百分尺表40半精車左端面及外圓槽CA6140臥式車床YT5的900偏刀、高速鋼切槽刀和YT5的鏜刀游標卡尺及內徑百分尺表50銑齒JCB60數(shù)控銑齒機格林森齒銑刀公法線百分尺60拉L6110臥式內拉床拉刀游標卡尺及內徑百分尺表70滲碳淬火熱處理80精磨Tsg350磨床內圓磨砂輪游標卡尺及內徑百分尺表90去毛刺鉗工臺100檢驗6.設計毛坯尺寸及確定毛坯圖6.1鍛件機械加工余量、毛坯尺寸和公差的確定鋼質模鍛的公差及機械加工余量按GB/T 12362-2003確定。要確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量,查機械制造技術基礎課程設計指導書表4.6-表4.9，首先確定以下各項因素：（1）鍛件公差等級。由該零件的功用和技術要求，確定其鍛件公差為普通級。（2）鍛件質量mt。根據(jù)零件成品質量估計mt=0.45kg。（3）鍛件形狀復雜系數(shù)S。該鍛件為圓形，假設其最大直徑為95mm，長16mm，可計算出鍛件外輪廓包容體質量為計算出錐齒輪鍛件的形狀復雜系數(shù)查鍛件形狀復雜系數(shù)S分級表，由于0.569介于0.320.63之間，得到該零件的形狀復雜系數(shù)S屬S2級。（4）鍛件材質系數(shù)M。由于該零件材料為20CrMnTi，合金元素質量分數(shù)小于3%的材質系數(shù)M屬M1級。（5）零件表面粗糙度。由零件圖知，除內孔Ra=1.6m以外，其余各加工表面。6.2確定鍛件機械加工余量根據(jù)鍛件質量、零件表面粗糙度和形狀復雜系數(shù)查機械制造技術基礎課程設計指導書表4.9，可查的鍛件單邊余量在厚度方向為1.52.0mm，水平方向為1.52.0mm，查表4.10得鍛件中心兩孔的單面單面余量按表查的為2.0mm。6.3確定鍛件毛坯尺寸上面查的加工余量使用于機械加工表面粗糙度，即全部符合要求。確定的毛坯尺寸見表3.2 表3.2 錐齒輪毛坯尺寸 mm 零件尺寸單邊加工余量鍛件尺寸2951.956.81.954.8236.52722166.4確定鍛件毛坯尺寸公差根據(jù)上述條件，鍛件毛坯尺寸公差根據(jù)鍛件質量、材質系數(shù)和形狀復雜系數(shù)，查機械制造技術基礎課程設計指導書表4.6表4.10，可求得錐齒輪的毛坯尺寸及公差，進而求得各加工表面的加工余量，本零件毛坯尺寸允許偏差見表3.3。 表3.3 錐齒輪的毛坯尺寸允許偏差 mm鍛件質量包容體質量形狀復雜系數(shù)S材質系數(shù)公差等級0.450.79S2M1普通級零件尺寸機械加工余量/mm毛坯基本尺寸尺寸公差毛坯尺寸公差1.5-2.0取2951.5-2.0取1.956.81.5-2.0取1.954.8235.91.5-2.0取2721.5-2.0取2166.5設計毛坯圖（1）確定圓角半經(jīng)。鍛件的內外圓角半經(jīng)查機械制造技術基礎課程設計指導書表4.12可確定。本鍛件個部分的H/B2，為簡化起見外圓角半經(jīng)r=2mm，內圓角半經(jīng)R=4mm。（2）確定模鍛斜度。查表4.11可確定外模斜度，內模鍛斜度加大，。（3）確定毛坯的熱處理方式。鋼質齒輪毛坯經(jīng)鍛造后應安排正火，以消除殘余的鍛造應力，使不均勻的金相組織通過重新結晶而得到細化、均勻的組織，從而改善加工性。毛坯圖如附圖2。7.確定工序尺寸圓柱表面多次加工的工序尺寸與加工余量有關。前面一確定各圓柱面的加工余量（毛坯余量），應將毛坯余量分為各工序加工余量，然后由后往前計算工序尺寸。中間工序尺寸的公差按加工方法的經(jīng)濟精度確定。查機械制造技術基礎課程設計指導書表4.13、表4.24和4.26得到本零件各圓柱表面的加工余量、工序尺寸、公差和表面粗糙度，結果見表3.4。 表3.4 圓柱表面的加工余量、工序尺寸、公差和表面粗糙度 mm加工表面工序雙邊余量工序尺寸公差表面粗糙度/m粗半精精粗半精精粗半精精孔2.01.40.6Ra6.3Ra1.6外圓2.31.5Ra6.3外圓2.51.5Ra6.3外圓2.31.5Ra6.37.切削用量及基本時間的確定切削用量包括背吃刀量ap、進給量f和切削速度v。確定順序是先確定ap、f，再確定v。8.1工序10切削用量及基本時間的確定(1) 切削用量。本工序為粗車外圓53mm及臺階面，粗鏜孔40.5mm，倒角。加工條件:工件材料:20CrMnTi；加工要求:粗糙度為6.3m；機床:CA6140臥式車床；刀具:YT5的900偏刀、450外圓車刀和YT5的鏜刀；切削液:普通乳化液（三乙醇胺）確定粗車外圓53mm的切削用量。確定背吃刀量ap。粗車外圓雙邊余量為2.3mm，顯然ap為單邊余量1.15mm。確定進給量f。查表4.100中硬質合金及高速車刀粗車外圓及端面的進給量內容，選擇。確定切削速度v。根據(jù)工藝手冊中YT5硬質合金車刀的切削速度相關內容，切削速度。切削速度的修正系數(shù)，故：按CA6140車床的轉速查表4.35，選擇，則實際切削速度。確定粗車端面及臺階面的切削用量。采用車外圓53mm的刀具加工這些表面。加工余量皆可一次走刀完成，ap=1.3mm,。主軸轉速與車外圓53mm相同。確定粗鏜40.5mm孔的切削用量。確定背吃刀量ap。雙邊余量為2.0mm，顯然ap為單邊余量1.0mm。確定進給量f。查表4.100中硬質合金及高速車刀粗車外圓及端面的進給量內容，選擇。確定切削速度v。根據(jù)工藝手冊中車削時切削速度的計算內容你，按公式計算切削速度為。式中按CA6140車床的轉速查表4.35，選擇，則實際切削速度。（2）基本時間。粗車外圓53mm的基本時間。根據(jù)工藝手冊中車削和鏜削機動時間計算公式，查表4.143，車外圓基本時間為式中，則粗車端面的基本時間（查表4.143）為式中粗車臺階面的基本時間為式中粗鏜40.5mm孔的基本時間為式中，則確定工序的基本時間為8.2工序20切削用量及基本時間的確定（1）切削用量。本工序為粗車小端面外圓91mm，外圓槽51mm、68mm。加工條件:工件材料:20CrMnTi；加工要求:粗糙度為6.3m；機床:CA6140臥式車床；刀具:YT5的900偏刀、450外圓車刀和YT5的鏜刀；切削液:普通乳化液（三乙醇胺）。確定粗車外圓91mm的切削用量。確定背吃刀量ap。粗車外圓雙邊余量為2.5mm，顯然ap為單邊余量1.25mm。確定進給量f。查表4.100中硬質合金及高速車刀粗車外圓及端面的進給量內容，選擇。確定切削速度v。根據(jù)工藝手冊中YT5硬質合金車刀的切削速度相關內容，切削速度。切削速度的修正系數(shù)，故：按CA6140車床的轉速查表4.35，選擇，則實際切削速度。確定粗車外圓槽51mm和68mm的切削用量。采用車外圓槽51mm和68mm的刀具加工這些表面。加工余量皆可一次走刀完成，ap=1.3mm,。主軸轉速與車外圓91mm相同。（2）基本時間。粗車外圓91mm的基本時間。根據(jù)工藝手冊中車削和鏜削機動時間計算公式，查表4.143，車外圓基本時間為式中，則粗車40.5mm到91mm端面的基本時間（查表4.143）為式中粗車51mm到68mm端面的基本時間（查表4.143）為式中確定工序的基本時間為8.3工序30切削用量及基本時間的確定（2）切削用量。本工序為半精車外圓53mm及臺階面，半精鏜孔40.5mm，倒角。加工條件:工件材料:20CrMnTi；加工要求:孔粗糙度為1.6m；機床:CA6140臥式車床；刀具:YT5的900偏刀、450外圓車刀和YT5的鏜刀；切削液:普通乳化液（三乙醇胺）確定半精車外圓53mm的切削用量。確定背吃刀量ap。半精車外圓雙邊余量為1.5mm，顯然ap為單邊余量0.75mm。確定進給量f。查表4.100中硬質合金及高速車刀半精車外圓及端面的進給量內容，選擇。確定切削速度v。根據(jù)工藝手冊中YT5硬質合金車刀的切削速度相關內容，切削速度。切削速度的修正系數(shù)，故：按CA6140車床的轉速查表4.35，選擇，則實際切削速度。確定半精車端面及臺階面的切削用量。采用車外圓53mm的刀具加工這些表面。加工余量皆可一次走刀完成，ap=0.5mm,。主軸轉速與車外圓53mm相同。確定半精鏜40.5mm孔的切削用量。確定背吃刀量ap。雙邊余量為1.4mm，顯然ap為單邊余量0.7mm。確定進給量f。查表4.100中硬質合金及高速車刀粗車外圓及端面的進給量內容，選擇。確定切削速度v。根據(jù)工藝手冊中車削時切削速度的計算內容你，按公式計算切削速度為。式中按CA6140車床的轉速查表4.35，選擇，則實際切削速度。（2）基本時間。半精車外圓53mm的基本時間。根據(jù)工藝手冊中車削和鏜削機動時間計算公式，查表4.143，車外圓基本時間為式中，則半精車端面的基本時間（查表4.143）為式中半精車臺階面的基本時間為式中半精鏜40.5mm孔的基本時間為式中，則確定工序的基本時間為8.4工序40切削用量及基本時間的確定（1）切削用量。本工序為半精車小端面外圓91mm，外圓槽51mm、68mm。加工條件:工件材料:20CrMnTi；機床:CA6140臥式車床；刀具:YT5的900偏刀、450外圓車刀；切削液:普通乳化液（三乙醇胺）。確定半精車外圓91mm的切削用量。確定背吃刀量ap。粗車外圓雙邊余量為1.5mm，顯然ap為單邊余量0.75mm。確定進給量f。查表4.100中硬質合金及高速車刀粗車外圓及端面的進給量內容，選擇。確定切削速度v。根據(jù)工藝手冊中YT5硬質合金車刀的切削速度相關內容，切削速度。切削速度的修正系數(shù)，故：按CA6140車床的轉速查表4.35，選擇，則實際切削速度。確定半精車外圓槽51mm和68mm的切削用量。采用車外圓槽51mm和68mm的刀具加工這些表面。加工余量皆可一次走刀完成，ap=0.75mm,。主軸轉速與車外圓91mm相同。