传动齿轮的加工工艺安排

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所属分类:设计加工
机械、模具、数控专业毕业设计有CAD图纸及其他图纸,用户名联系我就可以了。 毕业设计作品 题 目: 传动齿轮的加工工艺设计 设计类型: 工艺设计类 学生姓名: 二级学院: 专业:
传动齿轮的加工工艺安排

传动齿轮的加工工艺安排

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  毕业设计作品 题 目: 传动齿轮的加工工艺设计 设计类型: 工艺设计类 学生姓名: 二级学院: 专业: 班级: 指导老师: 目录 摘 要.............................................................. 3 1 零件的工艺分析 .................................................... 4 1.1 任务图 ...................................................... 4 1.2 零件的工艺分析.............................................. 4 1.1.1 传动齿轮的用途 ........................................ 5 1.2.2 传动齿轮的技术要求 .................................... 5 1.2.3 审查传动齿轮的工艺性 ............................................................... 6 1.2.4 确定传动齿轮的生产类型 ................................ 6 2 毛坯的确定........................................................ 7 2.1 选择毛坯 .................................................... 7 2.2 确定的尺寸公差和机械加工的余量 .............................. 7 2.3 绘制传动齿轮的毛坯简图 ...................................... 8 3 拟定加工工艺路线.................................................. 9 3.1 定位基准的选择 .............................................. 9 3.2 表面加工方法的确定 .......................................... 9 3.3 加工阶段的划分 ............................................. 10 3.4 工序的集中与分散 ........................................... 10 3.5 工序顺序的安排 ............................................. 10 3.6 机床设备及工艺装备的选用 ................................... 10 3.7 确定工艺路线............................................... 12 4 确定加工余量和工序尺寸........................................... 13 4.1 加工圆柱齿轮端面、轮辐端面、齿轮台阶面至设计尺寸 ........... 13 4.2 圆柱齿轮内孔工序尺寸的确定 ................................. 16 4.3 插键槽 ..................................................... 17 4.4 加工外圆 ................................................... 17 5 确定切削用量和时间额度.......................................... 19 5.1 确定切削用量 ............................................... 20 5.2 基本时间 tm 的计算 ......................................... 22 总 结............................................................. 24 致 谢............................................................. 26 参 考文 献......................................................... 27 附表 传动齿轮加工工艺卡........................................... 28 附表一传动齿轮加工工艺过程卡................................... 28 附表二传动齿轮加工工序卡....................................... 30 3 摘 要 本毕业设计对某传动齿轮的加工工艺路线进行了设计。其中包含了工艺路线分析,工艺要求,确定毛坯的制造形式,确定定位基准,粗基准的选择,精基准选择的原则,确定各表面加工方案,零件表面的加工方法的选择,提高齿轮的加工精度,工艺路线的拟定,工序的合理组合,加工阶段的划分,工艺路线,确定齿轮的偏差,机械加工余量及毛坯尺寸,毛坯形状、尺寸确定的要求,确定机械加工余量,确定毛坯尺寸,设计毛坯图,工序设计,选择加工设备,确定工序尺寸。 机械制造工艺规程的制定需选择机械加工余量,加工余量的大小,不仅影响机械零件的毛坯尺寸,设备的调整,材料的消耗,切削用量的选择。先锻件成型后进行表面热处理(正火、淬火、回火等)此次设计的主要内容在于如何使加工工序简单化、降低加工难度。 关键词 :工艺路线 工序 定位基准 加工余量 4 1 零件的工艺分析 1.1 任务图 对图 1-1 所示为传动齿轮零件图,使用小批量生产编制的机械加工工艺规程。结合某工厂现有的机械加工条件,编制出零件的机械加工工艺过程卡和机械加工工艺卡,为机械加工提供技术指导和理论依据。 图 1-1 传动齿轮零件图 1.2 零件的工艺分析 工艺分析的目的是检查零件的结构形状和尺寸精度,相互位置精度,表面粗糙度,材料和热处理等技术要求是否合理,是否易于加工和装配; 通过工艺分析,部分过程需要进一步了解形成一个合理的工艺规程。 零件是生产的小零件,在生产时应注意零件: 1.易于夹紧零件应易于加工定位和夹紧,夹紧次数少。 2.应尽可能使用标准值,以便于使用标准化工具和仪表。但也要注意后退和进料以保证精度要求,减少加工面积。 5 根据传动齿轮零件的使用要求和条件进行分析和研究,总结出其自己的设计方案。由于传动齿轮零件的结构简单,在综合考虑其经济性、工艺性和使用性后,将其分为四部分。 1.2.1 传动齿轮的用途 传动齿轮依靠轮齿齿廓直接接触来传递空间任意两轴间的运动和力,并具有传递范围大、传动效率高、传动比准确、使用寿命长、工作可靠等优点。 传动齿轮在相互啮合时,受到连续的冲击和摩擦,因此零件应具有足够的齿面接触疲劳强度和弯曲疲劳强度,以适应齿轮的工作条件。 由于齿轮的制造精度过程对机器的工作性能、承载能力、噪声及使用寿命影响比较大,因此,我们在制造齿轮时必须满足齿轮传动的使用要求。 (1)传动的准确性即主动轮转过一个角度时,从动轮应按给定的传动比转过相应的角度。要求齿轮在一转中,转角误差的最大值不能超过特定的限度,即为一转角精度。 (2)工作平稳性要求齿轮传动乎稳,无冲击;振动和噪声小,这就需要限制齿轮传动时,瞬时传动比的变化,即一齿转角精度。 (3)载荷均匀性齿轮载荷由齿面承受,两齿轮啮合时,接触面积的大小对齿轮的使用寿命影响很大。所以齿轮载荷的均匀性,由接触精度来衡量。 (4)齿侧间隙一对相互啮合的齿轮,其非工作面必须留有合理的间隙,即为齿侧间隙,其作用是储存润滑油,使工作齿面形成油膜,减少磨损;同时可以适当补偿热变形、弹性变形、加工误差和安装误差等因素引起的侧隙的减小,防止卡死。应当根据齿轮副的工作条件,来确定合适的侧隙。 以上四项要求,根据齿轮传动装置的用途和工作条件而有所不同。例如,滚齿机分度蜗杆副,读数仪表所用的齿轮副,对传动准确性要求高,工作平稳性也有一定要求,而对载荷的均匀性要求一般不太严格。 1.2.2 传动齿轮的技术要求 材料的工艺性能是指材料本身能够适应各种加工工艺要求的能力。 齿轮的制造要经过锻造、切削加工和热处理等几种加工,选择材料时要特别注意材料的工艺性能。一般来说,碳钢的锻造、切削加工等工艺性能较好,其机械性能可以满足一般工作条件的要求,但强度不高,淬透性较差。而合金钢淬透性好、强度高,但锻造、切削加工性能较差。我们可以通过改变工艺规程、热处理方法等途径来改善材料的工艺性能。 6 根据传动齿轮零件图纸要求将该传动齿轮的全部技术要求列出此表。 表 3-1 传动齿轮零件技术要求表 加工表面 尺寸及偏差 公差及精度等级 表面粗糙度 Ra 传动齿轮内孔 03 . 0080  H7 1.6 传动齿轮键槽 026 . 0 22  IT 9 12.5 传动齿轮外圆 02 . 0 -325 h8 3.2 传动齿轮端面 110 IT 8 3.2 传动齿轮分度圆 315 IT 8 3.2 1.2.3 审查传动齿轮的工艺性 分析零件图纸可知,该传动齿轮只对齿轮内孔和轮齿的粗糙度要求较高,其它表面粗糙度要求都稍低。在零件的加工过程中,由于各加工表面要求的精度等级不是很大,采用半精加工即保证各加工表面技术要求。零件的主要工作面虽然加工精度略高些,但都可以在正常的生产条件下,采用较经济方法保质保量的加工出来。由此可见,该零件的工艺性较好。 1.2.4 确定传动齿轮的生产类型 对零件图进行分析计算,可大致确定锻件的体积,然后根据其材料 HT200 的密度(7.2g/cm 3 )大致计算出其质量 m。算出结果 m=19kg,根据零件的质量查文献 2 表 1-4 知,该零件属于中型零件;再有查文献 2 表 1-5 可知,该零件的生产类型为大量生产。 7 2 毛坯的确定 2.1 选择毛坯 由零件要求可知,零件的材料为 HT200,考虑到本零件在具体工作的受力情况,为增强圆柱齿轮的强度和冲击韧度,毛坯选用锻件,因为零件时大批量生产,并且精度要求不是非常高,为节约成本,宜采用普通模锻的方法制造毛坯。拔模角度为 5 度。 2.2 确定的尺寸公差和机械加工的余量 1. 公差等级 由圆柱齿轮的功用和技术要求,确定该零件的公差等级为普通级。 2. 锻件质量 由零件图纸可近似计算出其机械加工后的质量为 19 千克。机械加工前锻件毛坯的质量 mt为 21.7 千克。 3. 锻件形状复杂系数 对零件图纸进行分析计算,锻件的外廓包容尺寸为 d=325mm,高度为 h=100mm。该锻件的形状复杂系数 S S=mt/mn=21.7/(3.14/4x0.3252 x0.10x7200)=0.35 由于 0.35 介于 0.32 和 0.63 之间,故该零件的形状复杂系数 S2 级,即该锻件的复杂程度为一般。 4. 锻件材质系数 由于该零件材料为 HT200 铸铁,其碳的质量分数大于 0.65%,故该锻件的复杂系数属于 M2级。 5. 锻件分模线形状 分析该零件的特点,该零件在厚度方向上的对称面为分模面,属平直分模线. 零件表面粗糙度 由零件图可知,该零件各加工表面的粗糙度均不小于 1.6m,即 Ra1.6m。根据上述条件,查表可求得圆柱齿轮的毛坯尺寸及公差,进而求的各加工表面的加工余量,所得结果列于下表中。 8 表 2-1 圆柱齿轮毛坯机械加工总余量及毛坯尺寸 锻件质量mt/kg 包容体 质量 mn 形状复杂系数 S 材质系数 公差等级 21.7 59.7 S2 M1 普通级 毛坯尺寸/mm 机械加工总余量/mm 尺寸公差/mm 毛坯尺寸/mm 厚度 30 2.3~3.0(两端面分别取 2.5) 0 . 30 . 1 -0 . 4 35 厚度 60 2.3~3.0(两端面分别取 2.5) 4 . 31 . 1 -5 . 4 4 . 31 . 1 -65  厚度 100 2.3~3.0(两端面分别取 3) 8 . 32 . 1 -0 . 5 0 . 32 . 1 -106  80 3.0(单边) 0 . 35 . 1 -5 . 4 25 . 2 74 325 3.0(单边) 2 . 41 . 2 -3 . 6 331 115 . 3  中心孔距 190 8 . 0  8 . 0 190  2.3 绘制传动齿轮的毛坯简图 图 2-1 传动齿轮锻造毛坯简图 9 3 拟定加工工艺路线 定位基准的选择 基准面的选择是工艺规程设计的重要过程之一。基面的选择正确与否,可以是加工质量得到保证,生产效率提高,否则,不但加工工艺过程漏洞百出,更有甚者,还会造成零件的大批报废,使生产无法正常进行,难以加工期内完成加工任务。 定位基准有粗基准和精基准之分,通常先确定精基准,然后再确定粗基准。 1 精基准选择 考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便,依据“基准重合”原则和“基准统一”原则,以粗加工后零件轴线为主要的定位精基准。 2 粗基准的选择 对于零件而言,尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干各不加工表面的工件,则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面作为粗基准。根据这个基准选择原则,本零件选择零件的圆柱齿轮端面为主要的定位粗基准。 3.2 表面加工方法的确定 根据圆柱齿轮零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度,确定加工件各表面的加工方法如表 3-1 表 3-1 表面加工方法 加工表面 尺寸精度 表面粗糙度 加工方案 圆柱齿轮端面 IT8 3.2 粗铣半精铣 圆柱齿轮内孔 IT7 1.6 粗镗半镗车精镗 圆柱齿轮键槽 IT9 12.5 粗铣半精铣 圆柱齿轮外圆 IT8 3.2 粗车半精车 圆柱齿轮分度圆 IT8 3.2 滚齿珩齿 10 3.3 加工阶段的划分 该圆柱齿轮加工质量要求较高,可将加工阶段划分为粗加工和半精加工两个阶段。在粗加工阶段,首先将精基准准备好,使后续工序可以采用精基准加工,保证其他加工表面的精度要求,然后粗车圆柱齿轮端面,外圆。粗镗内孔、拉花键、铣周边孔 。 3.4 工序的集中与分散 选用工序集中原则安排圆柱齿轮的加工工序。该圆柱齿轮的生产类型为大量生产,可以采用万能型机床配以专用工、夹具,以提高生产率,而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少,不但可以缩短辅助时间,而且由于与一次装夹加工了很多表面,有利于保证各种加工表面之间的相对位置精度要求。 3.5 工序顺序的安排 1.机械加工工序 遵循“先基准后其它”原则,首先加工基准面圆柱齿轮左端面和孔。 遵循“先粗加工后精加工”原则,先安排 粗加工工序,后安排精加工工序。 遵循“先主要后次要”原则,后加工主要表面,后加工次要表面。 遵循“先表面后工孔”原则,后加工主要表面,后加工孔。 2.热处理工序 锻坯成型后正火,进行调质,调质硬度为 190~217HBS,并进行酸洗、喷丸处理。喷丸可以提高表面硬度,增加耐磨性,消除毛坯表面因脱碳对机械加工带来的不利影响。 3.辅助工序 在粗加工后,安排中间检验工序;精加工后,安排去毛刺、清洗和终检工序。 3.6 机床设备及工艺装备的选用 1 机床设备选用 选用 CA6163 卧式车床、X51 立式铣床 2 确定定位基准与夹紧方案 在确定定位基准与夹紧方案时应注意下列四点: (1 2)尽量将工序集中,减少装夹次数,尽量可能做到在一次装夹后就能加工出全部待 11 3)避免采用占机人工调整装夹方案。 (4)夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。 此外,还要记住六点定位原理,在夹具中适当的布置六个支承,使工件与六个支承接触,就可以限制工件的六个自由度,使工件的位置完全的确定。这种采用布置恰当的六个支承点来限制六个自由度的方法,称为“六点定位”。 3.夹具的选择 由于夹具确定了零件在机床坐标系中的位置,即加工原点的位置,因而首先要求夹具能保证零件在机床坐标系中的正确坐标方向,同时协调零件与机床坐标系的尺寸。除此之外,主要 (1)当零件加工批量小时,尽量采用组合夹具,可调式夹具及其它通用夹具; (2 (3)夹具要开敞,其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀,如产生碰撞等; (4)装卸零件要方便可靠,以缩短准备时间,有条件时,批量较大的零件应采用气动或液压夹具、多工位夹具。 合理地选择定位基准,对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。 该齿轮的毛坯形状规则,采取四爪自定心卡盘中心定位即可,在加工齿轮轮齿的时候,要用弹簧液压自定心夹具、通用夹具来装夹。 这样即可保证零件的机床加工技术要求。 4.刀具选择 根据加工要求需选择刀具如下: 1 号刀:宽 2mm 2 号刀:4mm 3 号刀:镗刀; 4 号刀:车外圆刀; 5.确定刀具与工件的相对位置 对于数控机床来说,在加工开始时,确定刀具与工件的相对位置是很重要的,这一相对位置是通过确认对刀点来实现的。对刀点是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。对刀点可以设置在被加工零件上,也可以设置在夹具上与零件定位基准有一定尺寸联系的某一位置,对刀点往往就选择在零件的加工 12 原点。 1 2 3 4、对刀点的选择应有利于提高加工精度。 换刀点是为加工中心、数控车床等采用多刀进行加工的机床而设置的,因为 这些机床在加工过程中要自动换刀。 对于手动换刀的数控铣床,也应确定相应的换刀位置。为防止换刀时碰伤零件、刀具或夹具,换刀点常常设置在被加工零件的轮廓之外,并有一定的安全量。 3.7 确定工艺路线 归纳以上考虑,制定了圆柱齿轮的工艺路线 圆柱齿轮工艺路线及设备、工装的选用 工序号 工序名称 机床设备 刀具 量具 10 铸造 20 时效处理 30 扩孔 钻床 ZK5215 专用钻夹具、扩孔刀 游标卡尺 40 拉孔 拉床 LYK6115 专用钻夹具、拉刀 游标卡尺 50 粗车 车床CAK6136 专用车夹具、90车刀 卡规,深度游标卡规 60 半精车 车床 CAK6136 专用车夹具、YT15 车刀 游标卡尺 70 滚齿 齿轮滚床 YK38 专用车夹具、滚齿刀 游标卡尺 80 插 插床 T716A 专用钻夹具、插刀 游标卡尺 90 检验 钳工台 专用夹具、平锉 塞尺、游标卡尺等 100 剃齿 滚齿机 YWA4332 专用车夹具、剃刀 塞尺、游标卡尺等 110 磨孔 钻床 ZK5215 专用钻夹具、推刀 120 倒角 珩齿机 YK5714 专用车夹具、珩刀 130 清洗 清洗机 140 检验 塞尺、游标卡尺等 150 入库 13 4 确定加工余量和工序尺寸 4.1 加工圆柱齿轮端面、轮辐端面、齿轮台阶面至设计尺寸 1 工序加工过程 第 1 道工序加工过程为: 以齿轮右端面 E 及外圆 A 定位,粗车左端面 E、左轮辐端面 C 及左齿轮台阶端面 B,保证工序尺寸为 S1、Q1、P1。 以齿轮左端面 E2 及外圆 A 定位,粗车右端面 E、右轮辐端面 C 及右齿轮台阶面 B2,保证工序尺寸为 S2、Q2、P2。 第 2 道工序的加工过程为: 以齿轮右端面 E 及外圆 A 定位,半精车左端面 E、左轮辐端 C 面及左齿轮台阶端面 B,保证尺寸为 S3,Q3,P3,达到零件图设计尺寸 S3、Q3、P3。 以齿轮左端面 E 及外圆 A 定位,半精车右端面 E、右轮辐端 C 面及右齿轮台阶端面 B,保证尺寸为 S4,Q4,P4,达到零件图设计尺寸 S4=100mm、Q=30mm、P=60mm。 2.端面尺寸的确定 查找工序尺寸链,画出加工示意图 查找出全部工艺尺寸链,如图 4-1 所示。加工过程示意图如图 4-2。 3.求解各工序尺寸及公差 1)确定工序尺寸 S4,从图 4-1 中知,S4=D=100mm。 图 4-1 工艺尺寸链 确定工序尺寸 S3,从图 4-1 中知(工序尺寸链) 14 图 4-2 加工过程示意图 S3=S4+Z4,其中 Z4 为半精铣余量,Z4=1.3,则 S3=(100+1.3)mm=101.3mm。由于工序尺寸 S3 是在半精铣工序中保证的,其经济加工精度为 IT8~12,其公差值为 0.054,工序尺寸按入体原则标注,由此可初定工序尺寸 S3=0054 . 0 -3 . 101 ,同理 S2 由粗铣后得到的,公差等级取IT12,公差值为 0.35mm,工序余量为 Z3=1.3,工序尺寸 S2=S3+Z3=(101.3+1.3)mm=102.6mm。按入体原则标注,由此可初定工序尺寸 S2=035 . 0 -6 . 102 。同理 S1 尺寸是由粗铣后得到的,公差等级取 IT12,公差值为 0.35mm,工序余量 Z2=1.7mm。 工序尺寸 S1=S2+Z2=(102.6+1.7)mm=104.3。由此可初定工序尺寸 S1=035 . 0 -3 . 104 。 3)加工余量的校核 为验证工序尺寸及公差确定的是否合理,还需对加工余量进行校核。 (1)余量 Z4 的校核。在图 4-2 所示尺寸链 Z4 是封闭环,故 Z4max=S3max-S4=101.3-100=1.3mm Z4min=S3min-S4=101.3-0.054-100=1.246mm 校核结果,余量 Z4 的大小事合适的。 (2)余量 Z3 的校核。在图 4-2 中所示尺寸链 Z3 是封闭环,故 Z3max=S2max-S3min=【102.6-(101.3-0.054)】=1.354mm Z3min=S2min-S3max=(102.6-0.35-101.3)=0.95mm 校核结果,余量 Z3 的大小事合适的。 (3)余量 Z2 的校核。在图 4-2 中所示尺寸链 Z2 是封闭环,故 15 Z2max=S1max-S2min=【104.3-(102.6-0.35)】=2.05mm Z2min=S1min-S2max=(104.3-0.35-102.6)=1.35mm 校核结果,余量 Z2 的大小事合适的。 余量校核结果表明,所确定的工序尺寸公差是合理的。 经上述分析计算,可确定各加工工序尺寸分别为 S1=035 . 0 -3 . 104 ,S2=035 . 0 -6 . 102 ,S3=0054 . 03 . 101。 轮辐尺寸的确定 (一)查找工序尺寸链,画出加工示意图 加工过程示意图如图 4-3 所示。 图 4-3 加工过程示意图 (二)求解各工序尺寸及公差 1)确定工序尺寸 Q4,从图 4-3 中知,Q4=D=30mm。 2)确定工序尺寸 Q3,从图 4-3 中知,Q3=Q4+Z4,其中 Z4 味半精铣余量,Z4=1.0,则Q3=(30+1)mm=31mm。由于工序尺寸 Q3 是在半精铣工序中保证的,其经济加工精度为IT8~12,公差等级取 10 级,其公差值为 0.1,工序尺寸按入体原则标注,由此可初定工序尺寸 Q3=01 . 0 -31 mm,同理 S2 由粗铣后得到的,公差等级取 IT10,公差值为 0.1mm,工序余量为Z3=1,工序尺寸 Q2=Q3+Z3=(31+1)mm=32mm。按入体原则标注,由此可初定工序尺寸Q2=025 . 0 -32 。同理 Q1 尺寸是由粗铣后得到的,公差等级取 IT12,公差值为 0.25mm,工序余量Z2=1.5mm。工序尺寸 Q1=Q2+Z2=(32+1.5)mm=33.5。由此可初定工序尺寸 Q1=025 . 0 -5 . 33 。 3)加工余量的校核 为验证工序尺寸及公差确定的是否合理,还需对加工余量进行校核。 16 (1)余量 Z4 的校核。在图 4-3 所示尺寸链 Z4 是封闭环,故 Z4max=Q3max-Q4=31-30=1mm Z4min=Q3min-Q4=31-0.1-30=0.9mm 校核结果,余量 Z4 的大小事合适的。 (2)余量 Z3 的校核。在图 4-3 中所示尺寸链 Z3 是封闭环,故 Z3max=Q2max-Q3min=32-31+0.1=1.1mm Z3min=Q2min-Q3max=32-0.25-31=0.75mm 校核结果,余量 Z3 的大小事合适的。 (3)余量 Z2 的校核。在图 4-3 中所示尺寸链 Z2 是封闭环,故 Z2max=Q1max-Q2min=33.5-32+0.25=1.75mm Z2min=Q1min-Q2max=33.5-0.25-32=1.25mm 校核结果,余量 Z2 的大小事合适的。 余量校核结果表明,所确定的工序尺寸公差是合理的。 经上述分析计算,可确定各加工工序尺寸分别为 Q1=025 . 0 -5 . 33 ,Q2=025 . 0 -32 ,Q3=01 . 0 -31 mm。 台阶面尺寸的确定 粗 加 工 余 量 Z1=Z2=1.5mm, 精 加 工 余 量 Z3=Z4=1.0mm 。 所 以 有 :P1=03 . 0 -5 . 63 mm,P2=03 . 0 -62 ,P3=012 . 0 -61 mm,P4= 60mm。 4.2 圆柱齿轮内孔工序尺寸的确定 图 4-4 工艺尺寸链 17 精镗余量 Z 精镗=0.5mm;半精镗余量 Z 半精镗=1.5mm;粗镗余量 Z 粗镗=2mm。精镗孔,为IT7,半精镗为 IT9,精镗为 IT7。公差值分别为:精镗孔为 0.03mm;半精镗孔为 0.074;粗镗孔为 0.19mm。综上所述,该工序各工序的工序尺寸及公差分别为:精镗孔 d3=03 . 0080  ,d2=074 . 005 . 79,粗镗孔为 d1=19 . 0078  。它们的相互关系如图 4-3 所示。 4.3 插键槽 粗插一个宽为 20mm,长为 68mm 的槽,宽度公差为 IT12,公差值为 0.21mm,长公差为IT12,公差值为 0.3,高度保证为距离孔底面为 83,公差为 IT13,公差值为 0.54.精插键槽,宽为 22,公差等级为 IT9,公差值为 0.52,长为 70,公差等级为 IT11,公差值为 0.19,高度距离孔底部为 85.4,公差等级为 IT11,公差值为 0.2。综上所述,粗插宽为105 . 0105 . 0 -20  mm,距离底部高度为54 . 0083  mm,精插宽度为026 . 0026 . 0 -22  mm,距离底部高度为20 . 004 . 85mm。 4.4 加工外圆 (一)查找工序尺寸链,画出加工示意图 加工过程示意图如图 4-5 所示。 图 4-5 加工过程示意图 (二)求解各工序尺寸及公差 1)确定工序尺寸 G4,从图 4-5 中知,G4=D=325mm。 2)确定工序尺寸 G3,从图 4-5 中知,G3=G4+Z4,其中 Z4 为半精车余量,Z4=1.0,则 G3=(325+0.65)mm=325.65mm。由于工序尺寸 G3 是在半精车工序中保证的,其经济加工精度为IT8-9,公差等级取 8 级,其公差值为 0.89,工序尺寸按入体原则标注,由此可初定工序尺寸G3=0089 . 0 -65 . 325 mm,同理 G2 由粗铣后得到的,公差等级取 IT12,公差值为 0.57mm,工序余量 18 为 Z3=0.65,工序尺寸 G2=G3+Z3=(3325.65+0.65)mm=326.3mm。按入体原则标注,由此可初定工序尺寸 G2= =057 . 0 -3 . 326 。同理 G1 尺寸是由粗车后得到的,公差等级取 IT12,公差值为 0.57mm,工序余量 Z2=2.35mm。工序尺寸 G1=G2+Z2=(326.3+2.35)mm=328.65mm。由此可初定工序尺寸G1= =057 . 0 -65 . 328 。 3)加工余量的校核 为验证工序尺寸及公差确定的是否合理,还需对加工余量进行校核。 (1)余量 Z4 的校核。在图 4-5 所示尺寸链 Z4 是封闭环,故 Z4max=G3max-G4min=325.65-(325-0.2)=0.89mm Z4min=G3min-G4 max =326.3-0.57-325.65=0.169mm 校核结果,余量 Z4 的大小事合适的。 (2)余量 Z3 的校核。在图 4-5 中所示尺寸链 Z3 是封闭环,故 Z3max=G2max-G3min=326.3-(325.65-0.089)=0.739mm Z3min=G2min-G3max=326.3-0.57-325.65=0.169mm 校核结果,余量 Z3 的大小事合适的。 (3)余量 Z2 的校核。在图 4-5 中所示尺寸链 Z2 是封闭环,故 Z2max=G1max-G2min=328.65-(326.3-0.57)=2.92mm Z2min=G1min-G2max=328.65-0.57-326.3=1.48mm 校核结果,余量 Z2 的大小事合适的。 余量校核结果表明,所确定的工序尺寸公差是合理的。 经上述分析计算,可确定各加工工序尺寸分别为,G1=057 . 0 -65 . 328 mm,G2=057 . 0 -3 . 326 mm,G3=0089 . 0 -65 . 325 mm,G4=02 . 0 -325 mm 。 19 5 确定切削用量和时间额度 20 5.1 确定切削用量 粗铣圆柱齿轮端面、轮辐面及台阶面 工序 1 分为两个工步,工步 1 是以右端面及外圆定位,粗铣左面;工步 2 是以左端面及外圆定位粗铣右面。由于这两个工步是在一台机床上经多件夹具装夹一次走刀完成的,两个工步所选用的切削速度 v 和进给量 f 均相同,只有背吃刀量不同。 (1)确定背吃刀量 粗铣端面时:工步 1 的背吃刀量 a p1 =z1=1.7mm, 工步 2 的背吃刀量 a p2 =Z2=1.7mm 粗铣轮辐时:工步 1 的背吃刀量 a p3 =z3=1.5mm, 工步 2 的背吃刀量 a p2 =Z4=1.5mm 粗铣台阶面时:工步 1 的背吃刀量 a p3 =z3=1.5mm, 工步 2 的背吃刀量 a p2 =Z4=1.5mm (2)确定进给量 根据机床功率及工件材料、刀具材料选取,该工序的每齿进给量 fz 取为 0.13mm/z。 (3)计算铣削速度 查表,按 d 0 /z=100/5、fz=0.13mm/z 的条件选取,铣削速度为 v=135m/min,由 n=1000v/(d)可求得该工序铣刀转速 n=1000×135/(×100)r/min=429.9r/min,参照表该工序算选 X51 型立式铣床的主轴转速系列,取转速 n=380r/min,再将此转速代入上公式,可求出该工序的世界铣削速度 v=nd/1000=380×3.14×100/1000=119.3m/min。 半精铣铣圆柱齿轮端面、轮辐面及齿轮侧面 (1)确定背吃刀量 半精铣端面时:工步 1 的背吃刀量 a p3 =Z3=1.3mm, 工步 2 的背吃刀量 a p4 =Z4=1.3mm 粗铣轮辐时:工步 1 的背吃刀量 a p3 =z3=1.0mm, 工步 2 的背吃刀量 a p2 =Z4=1.0mm 粗铣台阶面时:工步 1 的背吃刀量 a p3 =z3=1.0mm, 工步 2 的背吃刀量 a p2 =Z4=1.0mm (2)确定进给量 根据机床功率及工件材料、刀具材料选取,该工序的每齿进给量 fz 取为 0.10mm/z。 21 (3)计算铣削速度 查表,按 d 0 /z=100/5、fz=0.10mm/z 的条件选取,铣削速度为 v=150m/min,由 n=1000v/(d)可求得该工序铣刀转速 n=1000×150/(×100)r/min=477r/min,参照表该工序算选 X51 型立式铣床的主轴转速系列,取转速 n=490r/min,再将此转速代入上公式,可求出该工序的世界铣削速度 v=nd/1000=380×3.14×100/1000=153.86m/min。 镗内孔 确定背吃刀量 工步 1 a p= Z 粗镗 /2=3/2=1.5mm 工步 2 a p= Z 半精镗 /2=3/2=0.75mm 工步 3 a p= Z 精镗 /2=3/2=0.25mm 粗镗内孔,确定进给量 f=0.4mm/r (3)主轴转速 n=190r/min 粗镗,计算切削速度 经计算确定 v=30.77m/min 半精镗:进给量 f=0.5mm/r 切削速度 v=42.95m/min 主轴转速 n=190r/min 插键槽 插铣:背吃刀量 a p =68mm 进给量 f=0.12mm/r 切削速度 v=154.3m/min 主轴转速 n=780r/min 精插键槽 插铣:背吃刀量 a p =2mm 进给量 f=0.15mm/r 切削速度 v=213.64m/min 主轴转速 n=1080r/min 粗车外圆 背吃刀量 a p =2.35mm 进给量 f=0.8mm/r 22 切削速度 v=75.36m/min 主轴转速 n=240r/min 精车外圆 背吃刀量 a p =0.65mm 进给量 f=0.2mm/r 切削速度 v=106.76m/min 主轴转速 n=340r/min 加工周边孔 钻孔:背吃刀量 a p =24mm 进给量 f=0.15mm/r 切削速度 v=42.2m/min 主轴转速 n=256.39r/min 粗镗内孔:背吃刀量 a p =0.85mm 进给量 f=0.17mm/r 切削速度 v=43.08m/min 主轴转速 n=280r/min 滚齿:背吃刀量 a p =4mm 进给量 f=2.0mm/r 切削速度为 v=0.53m/s 主轴转速 n=1000v/(d)=1000×0.53/(3.14×0.1)=1687.89r/min 取 n=1500r/min 切削速度 v=dn/1000=3.14×0.1×1500/1000=0.471m/s 珩齿:珩齿 Ra=.2m 5.2 基本时间 tm 的计算 粗铣圆柱齿轮端面、轮辐面和台阶面 铣刀铣平面 (对称铣削、主偏角 Kr=90 0 )的基本时间计算公式 t j =(l+l1+l2)/fMz 可求出该工序的基本时间。式中 l=2×110=220mm,l2=1mm, l1=0.5(d-e2 2a - d )+1~3=[0.5×(100-2 2110 - 100 )]+1=28.1mm fMz=f×n=f×n×z=0.13×5×380=247mm/min。将上述数据代入上式,则粗铣圆柱齿轮端 23 面工序的基本时间 t j =(220+28.1+1)/247=1.0085min=60.51s。同理粗铣轮辐的基本时间 t j =(380+134.3+1)/247=2.082min=124.93s.粗铣齿轮侧面的基本时间为 t j =(30+1.62+1)/245=0.133min=7.988s. 半精铣圆柱齿轮端面、轮辐和齿轮侧面 铣刀铣平面(对称铣削、主偏角 Kr=90 0 )的基本 时 间计算 公 式 t j = (l+l1+l2 ) /fMz 可 求 出该工 序 的基本 时 间 t j = ( 220+28.1+1 )/245=1.053min=63.208s,半精铣轮辐的基本时间为 t j =(380+134.1+1)/245=2.102min=126.146s .半精铣齿轮侧面的基本时间为 t j =(30+1.62+1)/245=0.133min=7.988s。 粗镗内孔的基本时间为 t j =(L+l+l1+l2)×i/fn=(100+100+3+0)×1/(0.4×72)=7.048min=422.9s. 半精镗内孔的基本时间为 t j =L/fn=(L+l+l1+l2)/fn=(100+100+3+0)×1/(0.5+72)=5.638min=338.33s. 精镗内孔的基本时间为 t j =L/fn=(L+l+l1+l2)/fn=(100+100+3+0)×1/(0.6×72)=7.0138min=420.8s 粗铣,半精铣键槽。粗铣键槽的基本时间为 t j =(L+l+l1+l2)×i/fn=(70+0.5*63+1)*1/(1080*10*0.12)=0.079min=4.745s. 精铣键槽的基本时间为 t j =(L+l+l1+l2)×i/fn=(70+0.5*63+1)*1/(1080*10*0.15)=0.0632min=3.796s。 粗车外圆的基本时间为 t j =L*i/fn=(L+l1+l2)*i/fn=(331+325+3)*1/(240*0.8)=3.432min=205.937s. 精车外圆的基本时间为 t j =L*i/fn=(L+l1+l2)*i/fn=(326.3+325+3)*1/(340*0.2)=9.622min=577.323s。 钻、粗镗周边孔 钻周边孔的基本时间为 t j =6*L/fn=(L+l1+l2)/fn=6*(30+18.441+0)/(280*0.15)=6.918 min=415.08s. 粗镗的基本时间为 t j =6*L/fn=6*(L+l+l1+l2)*i/fn=6*(50+49.7+3+0)*1/(0.17*280)=12.942min=776.722s 去毛刺的基本时间 t j =10s 滚吃的基本时间 t j =((e+b+a)/fa×n 0 )*(Z 2 /Z 0 ) e 切入行程距离,a 切出行程,n 0 滚刀转速,Z 2 工件齿数,Z 0 滚刀头数 t j =((e+b+a)/fa×n 0 )*(Z 2 /Z 0 )=(12.5+12.5+12.5)/(0.2*1500)*(63/1)=7.875s 24 倒角珩齿的基本时间 t j= 8s 清洗的基本时间 t j= 7.5s 终检的基本时间 t j= 7s 入库的基本时间 t j= 5.5s 将确定的上述各项内容填入工艺卡片中,得到圆柱齿轮机械加工工艺过程卡片 总 结 25 毕业设计作为一项非常常重要的课程,它融合了在大学中学习到的理论知识与实操经验。通过理论与实际相结合运用起来,以课本理论作为基础把学过的机械制图、公差配合、机械基础等与实际操作中的车工等许多专业知识系统化的结合。从另方面也培养了自我学习和创新能力。通过在本次毕业设计的综合性及实践性中对于涉及到有的知识面模糊问题。善于去向老师同学请教或者去图书馆看书弄明白。因此在设计中又把自己学过的基本概念、基本理论过了一遍。同时在做毕业设计的过程中也注意到了生产实践中的各种需要,来完成此次的毕业设计。 我的设计零件是传动齿轮,是一个简单又重要零件,主要作用是车床运动的传动零件并传递远动和动力。首先我对传动齿轮做出零件工艺分析、确定毛坯、制定工艺路线、工装设备的选择及进给量与切削速度的确定作为传动齿轮的简单解述。以及一些不懂的知识去查询查有关资料,上网查询得知及确定结论结果。 这次的毕业设计对我来说也是一个挑战,刚开始对传动齿轮的模糊印象到现在可以举一反三,让我自主学习能力及灵活运用专业知识又提升了一个档次。从学习努力到善于学习开始转变。懂得了学习的技巧,同时在自己独立处理零件过程中有了一定的理论基础作为支撑。 26 致 谢 时光飞逝,扎眼刚刚还才进入校门,现在却要永远的离开自己生活了两年多的母校了。不过在这个学习的地方,我真的学到了特别多的东西。做人做事都学到了很多,为今后我的学习和工作生涯打下了良好的基础。 现在到了最后一个毕业设计的课程了,通过毕业设计可以发现很多存在的问题,恰恰是那些存在的问题,让我更进一步。在期间通过在翻阅资料,查漏补缺般的学习学习在学习,但每次我的指导老师刘老师都非常耐心地给我讲解。每次都是那么的不厌其烦,才使得我最终完成了此次的毕业设计。 这次毕业设计成果的取得,与刘老师的耐心指导是分不开的。在此,我真心感谢我的指导老师,在刘老师所带的毕业设计里面特别是我,刘老师都很有耐心指导我解决各种各样的难题,他一丝不苟的工作态度,教书育人的教学精神,都在这段时间里影响了我。从毕业设计题目的选择到毕业设计项目的顺利完工,他自始自终都帮助我前行。因为我在弄毕业设计的时候已经在上班了,所以刘老师他不单单在学习上细心的指导。 在此谨向我的指导老师刘海渔老师致以真诚的谢意和崇敬的敬意!谢谢您! 27 参 考文 献 1、倪森寿:机械制造工艺与装备课程设计指导书[M],东营:中国石油大学出版社,2017.1。 2、孟少农:机械加工工艺手册[M],北京:机械工业出版社,2012.8。 3、关雅梅:车工实训[M],北京:化学工业出版社,2010.5。 4、浦艳敏:车工工艺与技能训练[M],长沙:国防科技大学出版社,2010.4。 5、陈宏钧:车工操作技能手册[M],北京:机械工业出版社,2004.2。 6、马鹏飞、张松生:机械材料与加工工艺[M],北京:科学出版社,2008.1。 7、叶云良、张习格、孙强:公差配合与测量[M],北京:机械工业出版社,2005。 8、张建国等:工程材料与成形工艺[M],北京:中国劳动出版社.1998.3。 9、濮良贵,纪名刚:机械设计[M].北京:高等教育出版社,2010 10、吴宗泽,罗圣国:机械设计课程设计手册[M].北京:高等教育出版社,2010 11、陈日曜:金属切削原理[M].北京:机械工业出版社,2005 28 附表 传动齿轮加工工艺卡 附表一 传动齿轮加工工艺过程卡 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 传动齿轮 共 1 页 第 1 页 材 料 牌 号 HT200 毛 坯 种 类 铸件 毛坯外形尺寸 330×108 每毛坯件数 1 每 台 件 数 1 备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段 设 备 工 艺 装 备 工 时 准终 单件 1 铸造 1、铸造毛坯;2、清砂,去浇注口。 铸 2 时效处理。 热 3 扩孔 轮辐孔扩至 50mm;扩中心孔至78mm。 金工 ZK5215 专用钻夹具、扩孔刀 4 拉孔 拉中心孔至 80mm。 金工 LYK6115 专用钻夹具、拉刀 5 粗车 1、粗车齿端侧面达到图纸要求;2、粗车外圆至 326mm;3、粗车轮辐版侧面并倒角达到图纸要求;4、粗车中心孔端面并倒角达到图纸要求。 金工 CAK6136 专用车夹具、90车刀 6 半精车 精车外圆至 325mm,并倒角。 金工 CAK6136 专用车夹具、YT15 车刀 7 滚齿 滚齿 m=5mm;z=63;=20 金工 YK38 专用车夹具、滚齿刀 8 插 插键槽 22+0.026 金工 组合机床 专用钻夹具、插刀 9 检验 去毛刺 金工 钳工台 专用夹具、平锉 10 剃齿 剃齿至 8 级精度要求 金工 剃齿机 专用车夹具、剃刀 11 磨孔 推中心孔至精度要求 IT7 金工 ZK5215 专用钻夹具、推刀 12 倒角 珩齿至 IT7 图纸要求 金工 YK5714 专用车夹具、珩刀 29 13 检验 按图样检查各部分尺寸精度 检 专用量具 14 入库 入库 设 计(日 期) 校 对(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 30 附表二 传动齿轮加工工序卡 机械加工工序卡 产品名称 产品图号 第 2 页 零件名称 传动齿轮 零件图号 共 13 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 10 铸造 HT200 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每个毛坯可制件数 每台件数 铸件 330x108 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 夹具编号 夹具名称 工作液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 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/r 切削深度 mm 进给次数 工步工时 机动 辅助 1 铸造毛坯 2 清沙,去浇注口 编制(日期) 校对(日期) 审核(日期) 批准(日期) 会签(日期) 31 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 机械加工工序卡 产品名称 产品图号 第 2 页 零件名称 传动齿轮 零件图号 共 13 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 20 HT200 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每个毛坯可制件数 每台件数 铸件 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 夹具编号 夹具名称 工作液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 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/r 切削深度 mm 进给次数 工步工时 机动 辅助 1 时效处理 编制(日期) 校对(日期) 审核(日期) 批准(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 32 机械加工工序卡 产品名称 产品图号 第 3 页 零件名称 传动齿轮 零件图号 共 13 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 30 扩孔 HT200 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每个毛坯可制件数 每台件数 铸件 330x108 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 钻床 ZK5215 1 夹具编号 夹具名称 工作液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 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/r 切削深度 mm 进给次数 工步工时 机动 辅助 1 轮辐孔扩至50mm 扩孔刀 89 5.6 0.6 1 1 2 扩中心孔至78mm 扩孔刀 97 6.3 0.8 1 1 编制(日期) 校对(日期) 审核(日期) 批准(日期) 会签(日期) 33 机械加工工序卡 产品名称 产品图号 第 4 页 零件名称 传动齿轮 零件图号 共 13 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 40 拉孔 HT200 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每个毛坯可制件数 每台件数 铸件 330x108 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 拉床 LYK6115 夹具编号 夹具名称 工作液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 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/r 切削深度 mm 进给次数 工步工时 机动 辅助 1 拉中心孔至80mm 拉刀 15 0.3 2 1 编制(日期) 校对(日期) 审核(日期) 批准(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 34 机械加工工序卡 产品名称 产品图号 第 5 页 零件名称 传动齿轮 零件图号 共 13 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 50 粗车 HT200 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每个毛坯可制件数 每台件数 铸件 330x108 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 车床 CAK6136 夹具编号 夹具名称 工作液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 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/r 切削深度 mm 进给次数 工步工时 机动 辅助 1 粗车齿端侧面至 60mm 90车刀 250 70 0 10 1 2 粗车外圆至326mm 90车刀 300 80 0.5 2 2 3 粗车轮辐版侧面至 30mm,并倒 R8 圆角 90车刀 300 80 0.5 2 2 4 粗车中心孔端面至 100mm,并倒 C2 直角 90车刀 300 80 0.5 2 2 编制(日期) 校对(日期) 审核(日期) 批准(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 35 机械加工工序卡 产品名称 产品图号 第 6 页 零件名称 传动齿轮 零件图号 共 13 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 60 半精车 HT200 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每个毛坯可制件数 每台件数 锻件 330x108 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 车床 CAK6136 夹具编号 夹具名称 工作液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 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/r 切削深度 mm 进给次数 工步工时 机动 辅助 1 半精车外圆至325mm,并倒角 YT15 车刀 600 150 0.3 0.2 5 编制(日期) 校对(日期) 审核(日期) 批准(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 36 机械加工工序卡 产品名称 产品图号 第 7 页 零件名称 传动齿轮 零件图号 共 13 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 70 滚齿 HT200 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每个毛坯可制件数 每台件数 铸件 330x108 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 齿轮滚床 YK38 夹具编号 夹具名称 工作液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 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/r 切削深度 mm 进给次数 工步工时 机动 辅助 1 滚齿 m=5mm,z=63,=20 滚齿刀 50 2.5 1.5 1 3 编制(日期) 校对(日期) 审核(日期) 批准(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 37 机械加工工序卡 产品名称 产品图号 第 8 页 零件名称 传动齿轮 零件图号 共 13 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 80 插 HT200 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每个毛坯可制件数 每台件数 铸件 330x108 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 插床 组合机床 夹具编号 夹具名称 工作液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 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/r 切削深度 mm 进给次数 工步工时 机动 ...

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