机械制造基础课程设计报告

东南大学 机床主轴箱齿轮加工工艺 学号:02608117 姓名:包建松 指导老师:何红媛 《制造工程基础》课程设计任务书 题目:设计机床主轴箱齿轮的机械加工工艺规程 原始资料:零件图一张;生产纲领为大批生产 )零件—毛坯合图 1张 内容:(1 (2)机械加工工艺过程综合卡片 1张 (3)机械加工工序卡片 ,张 (,) 课程设计说明书 1份 班级及学号 02608117 姓 名 包建松 2010年8月 目录 零件的工艺分析 ............................................................................................................................... 4 一、机床主轴箱齿轮的用途 ................................................................................................... 4 二、机床主轴箱齿轮的技术要求 ........................................................................................... 4 三、审查齿轮的工艺性 ........................................................................................................... 5 确定毛坯........................................................................................................................................... 5 工艺过程设计 ................................................................................................................................... 6 一、定位基准的选择 ............................................................................................................... 6 二、表面加工方法的选择 ....................................................................................................... 6 三、拟定工艺路线 ................................................................................................................... 6 确定加工余量和工序尺寸 ............................................................................................................... 7 一、 确定机械加工余量 ................................................................................................... 7 1、齿轮 7 2、铜套 8 二、 确定工序尺寸 ........................................................................................................... 9 确定切削用量和工时定额 ............................................................................................................... 9 一、 工序1的切削用量 ................................................................................................... 9 1、粗车外圆Φ54mm .............................................................................................................. 9 2、粗镗孔Φ32h7 .................................................................................................................. 10 3、粗车端面........................................................................................................................... 10 二、 工序2的切削用量和工时定额 ............................................................................. 11 1、粗车外圆Φ44.5 ............................................................................................................... 11 2、粗车端面:....................................................................................................................... 11 三、 工序3的切削用量和工时定额 ............................................................................. 11 1、 半精车外圆Φ54mm .............................................................................................. 12 2、 精车外圆面Φ54mm .............................................................................................. 12 3、 半精镗孔Φ32h7 .................................................................................................... 12 四、 工序4的切削用量和工时定额 ............................................................................. 13 1、精镗孔Φ32h7: 确定切削余量ap:............................................................................... 13 五、 工序6切削用量和工时定额 ................................................................................. 14 1、粗车Φ32 .......................................................................................................................... 14 2、半精车Φ32 ...................................................................................................................... 14 六、 工序7切削用量和工时定额 ................................................................................. 15 1、粗镗孔Φ25h7 .................................................................................................................. 15 2、半精镗孔Φ25h7 .............................................................................................................. 15 2、精镗孔Φ25h7 .................................................................................................................. 16 选择加工设备与工艺装备 ............................................................................................................. 16 一、 机床的选择 ............................................................................................................. 16 二、 夹具的选择 ............................................................................................................. 17 三、 刀具的选择 ............................................................................................................. 17 四、 量具的选择 ............................................................................................................. 17 零件的工艺分析 一、机床主轴箱齿轮的用途 相互啮合的一对齿轮可以传递运动和动力，从而达到增速或者减速的目的。在变速传动中，各轴的轴线相对位置不变。齿轮各自绕其自身轴线转动，主动轮轮齿对与其啮合的从动轮轮齿施加推动力，从而带动从动轮转动。 齿轮长期处于外力作用之下，会产生疲劳而导致断裂。齿轮在传动过程中，接触的两齿面会产生一定的相互滑动，发生滑动摩擦，导致齿面发生磨损。另外，齿轮在传动过程中，由于换档、起动或啮合不良，轮齿可能会受到冲击载荷的作用，当冲击载荷较大时(有可能导致齿轮变形甚至断裂。所以，齿轮必须有较高的硬度及好的耐磨性，齿面具有高的疲劳强度，齿轮心部要有足够的强度和韧度。 二、机床主轴箱齿轮的技术要求 齿轮精度等级未给出，现规定为较普遍的6FH，而其它参数为: m=2 Z=25 α=20? 齿轮的尺寸、精度及公差等: 加工表面 尺寸及偏差 公差及精度等级 表面粗糙度Ra 形位公差/mm mm um Φ54h11 左端面 IT11 1.6 Φ44.5h11 右端面 IT11 1.6 Φ32h7 IT7 内孔 Φ32h7 IT7 铜套外径 Φ25h7 IT7 1.6 铜套内径 Φ3 IT14 Φ3孔 54 IT14 3.2 齿面轴向 Φ32h7 IT7 铜套外径 三、审查齿轮的工艺性 齿轮视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。 确定毛坯 齿轮是最常用的传动件，要求具有一定的强度。该零件的材料为45钢，轮廓尺寸不大，形状亦不复杂，又属成批生产，故毛坯可采用模锻成型。 形状并不复杂，英雌毛坯形状可以与零件的形状可以与零件的形状尽量接近。即外形做成台阶形，内部孔锻出。毛坯尺寸，待确定加工余量后再给出。 铜套亦采用模锻。 工艺过程设计 一、定位基准的选择 本零件时盘状齿轮，孔是其设计基准(亦是装配基准和测量基准)，为避免由于基准不重合而产生误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则(设计基准与工序基准重合，定位基准与设计基准重合)。具体而言，即选择Φ25h7孔及一端面作为精基准。 由于本齿轮全部表面都需要加工，而孔作为基准应该先加工，因此应选外圆及一端面为粗基准。外圆Φ54h11为分模面，表面不平整有飞边等缺陷，定位不可靠，故不能选为粗基准。 二、表面加工方法的选择 本零件的加工表面有外圆、内孔、端面、齿面，槽及小孔，材料为45钢。其加工方法如下: ? Φ44.5外圆面:未注明公差尺寸，根据GB1800—79规定其公差等级按 IT14,表面粗糙度Ra=1.6um，查表可知需进行粗车及半精车。 ? 端面:回转体尺寸精度要求不高，表面粗糙度Ra=1.6um，查表可知需进 行粗车及半精车最后精车。 ? Φ32h7内孔，公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra=1.6um，查表可知需要 进行粗镗，半精镗及精镗。 ? 齿面:模数为2，齿数25，精度6FH，表面粗糙度为Ra=3.2um，用AAA 级单头滚刀滚齿即能够达到要求 ? Φ3小孔:采用复合钻头一次钻出即可。 ? 铜套外圆面: Φ32h7，公差等级IT7，粗糙度要求不高，采用粗车、半粗 车。 ? 铜套内圆面:Φ25h7，公差等级IT7，表面粗糙度为Ra=1.6um，查表可 知，采用粗车、半精车及精车。 三、拟定工艺路线 齿轮的加工工艺路线一般是先进行齿坯加工，在进行齿面加工。齿坯加工包括各圆柱表面及端面的加工。按照先加工基准面及先粗后精的原则，齿坯可按下述工艺路线进行。 工序1:以Φ44.5mm处外圆及端面定位，粗车另一端面，粗车外圆Φ54mm，倒角，粗镗孔Φ32h7. 工序2:以粗车后的Φ54mm外圆及端面定位，粗车另一端面，粗车外圆 Φ44.5mm，倒角。 工序3:以粗车后的Φ44.5mm处外圆及端面定位，半精车另一端面，半精车外圆Φ54mm精车外圆面Φ54mm，倒角，半精镗孔Φ32h7。 加工齿面是以Φ32h7为定位基准，为了更好的保证它们的位置精度，在齿面加工之前，先精镗孔。 工序4:以Φ54mm外圆及端面为定位基准，精镗孔Φ32h7。倒角。 工序5:以Φ32h7孔及端面定位，滚齿。 工序6:粗车、半精车铜套外圆面。 工序7:粗镗、半镗及精镗铜套内圆面。 工序8:将铜套压入齿轮内孔。 工序9:采用复合钻头一次钻出孔Φ3。 工序10:钳工去毛刺。 工序11:终检。 确定加工余量和工序尺寸 一、 确定机械加工余量 1、齿轮 钢质模锻件的机械加工余量按JB3835—85确定。 ? 锻件的质量 根据锻件的体积及45钢的密度，可估算得0.6千克 ? 加工精度 零件除去孔外各表面加工精度F1 ? 锻件的复杂系数 S=0.36 属于一般级别 机械加工余量(根据零件重量、F1及S，查表得): 齿轮各外径的单面余量 1.5~2.0/mm 齿轮轴向尺寸的单面余量 1.5~2.0/mm 齿轮锻件中心孔的单面余量 2.6/mm 齿轮毛坯尺寸 零件尺寸 单面加工余量 锻件尺寸 Φ54 2.0 Φ58 Φ44.5 1.8 Φ48.3 Φ32 2.6 Φ26.8 64 3 Φ70 2、铜套 铜质模锻件的机械加工余量按JB3835—85确定。 ? 锻件的质量 根据锻件的体积及铜的密度可估算为0.65千克 ? 加工精度 F1 ? 锻件的复杂系数 S=0.48 属一般级别 机械加工余量(根据零件重量、F1及S，查表得): 铜套外径的单面余量 1.5~2.0/mm 铜套内径的单面余量 2.6/mm 齿轮毛坯尺寸: 零件尺寸 单面加工余量 锻件尺寸 Φ32 1.6 Φ33.6 Φ25 2.6 Φ19.8 二、 确定工序尺寸 圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸公差及表面粗糙度: 工序双边余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 加工表面 粗 半精 精 粗 半精 精 粗 半精 精 ,,,Φ55.5 Φ54.5 Φ54 Φ54h11 2.5 1.0 0.5 Ra6.3 Ra3.2 - ,,,,,,,,,,,,,,,,,Φ44.5h11 Φ45.9 Φ44.5 2.2 1.4 - - Ra6.3 - - ,,,Φ32h7 Φ29.8 31.3 Φ32 3.0 1.5 0.7 Ra6.3 Ra3.2 - ,,,,,,,,,,,,,,,, ，,,,,,，,,,,Φ32h7(铜套) Φ32Φ33.2 2 1.2 - - Ra6.3 - ,,,,,,, ,,,,，,,,,,，,,,,,Φ25h7 Φ24.3Φ22.8 Φ25 3 1.5 0.7 Ra6.3 Ra3.2 Ra1.6 ,,, 确定切削用量和工时定额 一、 工序1的切削用量 1、粗车外圆Φ54mm 确定切削深度ap:由于单边加工余量仅为1.8mm，可一次走刀完成，故 ,,, ap=mm=1.25mm , 确定进给量f:查表可知f=0.5~07mm/r，按C620-1的进给量，选择 f=0.65mm/r 确定切削速度v:查表得出，理论切削速度为123m/min。根据各修正系数，计算实际数值: V=123，0.8，0.65，0.81，1.15=60m/min ,,,,,n==354r/min ,,,,,按C620-1的切削速度，选择: n=380r/min 计算切削工时: ,T==16s ,, 2、粗镗孔Φ32h7 确定切削余量ap: ,,, ap==1.6mm , 确定进给量f:根据给定条件，可得f=0.15~0.30mm/r, 按C620-1的进给量，选 择: f=0.2mm/r 确定切削速度v:计算确定 v=77r/min ,,,,,n==377r/min ,,,,, 按C620-1的切削速度，选择: n=370r/min 计算切削工时: ,T==52s ,, 3、粗车端面 切削用量: ap=1.3mm f=0.65mm/r v=380r/min 基本时间: ,T==13s ,, 二、 工序2的切削用量和工时定额 1、粗车外圆Φ44.5 p: 确定切削深度a ,,, ap=mm=1.1mm , 确定进给量f: f=0.45mm/r 确定切削速度v: 理论值为156m/min，经修正后 V=75m/min ,,,,,n==537r/min ,,,,,按C620-1的切削速度，选择: n=460r/min 计算切削工时: ,T==3s ,, 2、粗车端面: 与工序1相同。 三、 工序3的切削用量和工时定额 1、 半精车外圆Φ54mm 确定切削深度ap: ,,, ap==0.5mm , 确定进给量f: f=0.28mm/r :理论切削速度为v=176m/min，即n=1037r/min。按C620-1的确定切削速度v 切削速度，选择: n=960r/min 计算切削工时: ,T==14s ,, 2、 精车外圆面Φ54mm 确定切削深度ap: ,,, ap==0.25mm , 确定进给量f: f=0.25mm/r 确定切削速度v:理论切削速度为v=176m/min，即n=1037r/min。按C620-1的 切削速度，选择: n=960r/min 计算切削工时: ,T==16s ,, 3、 半精镗孔Φ32h7 确定切削余量ap: ,,, ap==0.075mm , 确定进给量f: f=0.1mm/r 确定切削速度v:计算确定 v=183r/min ,,,,,n==869r/min ,,,,,按C620-1的切削速度，选择: n=760r/min 计算切削工时: ,T==44s ,, 四、 工序4的切削用量和工时定额 1、精镗孔Φ32h7: 确定切削余量ap: ,,, ap==0.035mm , 确定进给量f: f=0.04mm/r 确定切削速度v:计算确定 n=1598r/min 按C620-1的切削速度，选择: n=1400r/min 计算切削工时: ,T==68s ,, 五、 工序6切削用量和工时定额 1、粗车Φ32 确定切削深度ap: , ap=mm=1mm , 确定进给量f:查表可知f=0.4~0.5mm/r，按C620-1的进给量，选择 f=0.45mm/r 确定切削速度v:查表得出，理论切削速度为156m/min。根据各修正系数，计算实际数值: V=156，0.8，0.65，0.81，1.15=76m/min ,,,,,n==756r/min ,,,,, 按C620-1的切削速度，选择: n=770r/min 计算切削工时: ,T==11s ,, 2、半精车Φ32 确定切削深度ap: ,,, ap==0.6mm , 确定进给量f: f=0.20mm/r 确定切削速度v:理论切削速度为v=108m/min，即n=1074r/min。按C620-1的切削速度，选择: n=960r/min 计算切削工时: ,T==17s ,, 六、 工序7切削用量和工时定额 1、粗镗孔Φ25h7 p: 确定切削余量a , ap==1.5mm , 确定进给量f:根据给定条件，可得f=0.08mm/r, 按C620-1的进给量，选择: f=0.082mm/r 确定切削速度v:计算确定 v=94r/min ,,,,,n==1197r/min ,,,,, 按C620-1的切削速度，选择: n=1200r/min 计算切削工时: ,T==36s ,, 2、半精镗孔Φ25h7 确定切削余量ap: ,,, ap==0.75mm , 确定进给量f: f=0.06mm/r 确定切削速度v: n=1200r/min 计算切削工时: ,T==50s ,, 2、精镗孔Φ25h7 p: 确定切削余量a ,,,, ap==0.35mm , 确定进给量f: f=0.04mm/r 确定切削速度v:计算确定 n=1200r/min 计算切削工时: ,T==75s ,, 选择加工设备与工艺装备 一、 机床的选择 ? 工序1、2、3都是粗车和半精车。各工序的工步数不多，成批生产不要 求很高的生产率，所以选择卧式机床就能满足要求。本零件外廓尺寸不 大，精度要求也不是很高，选择最常用的C620-1型卧式车床即可。 ? 工序4为精镗孔。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜在 车床上镗孔。由于要求的精度较高，表面粗糙参数值较小需选用较精密 的车床才能满足要求。选C616A型。 ? 工序5滚齿。从加工要求及尺寸大小考虑，选Y3150型滚齿机较合适。 ? 工序6、7，外廓尺寸不大，精度要求也不是很高，同工序1、2、3，选 择最常用的C620-1型卧式车床即可 ? 工序9钻Φ3mm的孔。可在立式机床上进行加工，可选用Z518型立式钻 床。 二、 夹具的选择 本零件出钻小孔工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。车床工序用三爪自定心卡盘，滚齿工序用心轴。 三、 刀具的选择 ? 在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金车刀和镗刀。加工硬质零件 采用YT类硬质合金，粗加工用YT5,半精加工用YT15，精加工用YT30。 为提高生产率和经济性，可选用可转位刀。 ? 滚齿采用AAA级可达到6级精度，滚齿选模数为2的?型AAA级精度滚 刀。 ? 钻Φ3mm孔，采用复合钻一次钻出。 四、 量具的选择 ? 外圆加工表面所用量具: 工序 加工表面尺寸 量具 1 Φ55.5 分度值0.05，测量范围50-100mm的游标卡尺 2 Φ45.9 分度值0.05，测量范围0-50mm的游标卡尺 Φ54.5 分度值0.01，测量范围50-100mm的游标卡尺 3 Φ54 分度值0.01，测量范围50-100mm的游标卡尺 Φ33.2 分度值0.01，测量范围50-100mm的游标卡尺 6 Φ32 分度值0.01，测量范围50-100mm的游标卡尺 ? 内圆加工表面所用量具: 工序 加工表面尺寸 量具 Φ33.2 分度值0.02，测量范围0-50mm的游标卡尺 1 Φ32 分度值0.01，测量范围0-50mm的游标卡尺 3 Φ28.7 分度值0.01，测量范围0-50mm的游标卡尺 7 Φ25.7 分度值0.01，测量范围0-50mm的游标卡尺 Φ25 分度值0.01，测量范围0-50mm的游标卡尺 参考文献 [1] 艾兴，肖诗刚编，切削用量手册[M]. 北京:机械工业出版社, 1985.01 [2] 黄如林编，切削加工简明实用手册[M]. 北京:化学工业出版社, 2004.07 [3] 邹青编，机械制造技术基础课程设计指导教程[M]. 北京:机械工业出版 ,2004 社 [4] 李益民编，机械制造工艺设计简明手册[M]. 北京:机械工业出版社,2002.6