裝配圖低速級(jí)斜齒輪零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程(論文+DWG圖紙)
裝配圖低速級(jí)斜齒輪零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程(論文+DWG圖紙),裝配,低速,齒輪,零件,機(jī)械,加工,工藝,規(guī)程,論文,dwg,圖紙
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
題目：設(shè)計(jì)低速級(jí)斜齒輪零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程
內(nèi)容:
（1）機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片 1套
（2）夾具裝配圖 1張
（3）課程設(shè)計(jì)說明書 1份
原始資料：該零件圖樣一張。
目 錄
第一章 任務(wù)書………………………………….. 1
第二章 前言…………………………………….. 3
第三章 零件的分析………………...................... 3
第四章 毛坯的選擇…………………………….. 4
第五章 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)……………………….. 5
第六章 填寫工藝過程卡和工序卡…………….. 14
第七章 夾具的設(shè)計(jì)…………………………….. 14
第八章 心得體會(huì)……………………………….. 15
第九章 參考文獻(xiàn)……………………………….. 16
第二章 前 言
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造工藝學(xué)和大部分專業(yè)課,并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)使我們能綜合機(jī)械制造工藝中的基本理論,并能結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí),獨(dú)力的分析和解決工藝問題,初步具備了設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力和運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法通過此設(shè)計(jì)，使我加深了對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及有關(guān)專業(yè)課程知識(shí)的了解，提高了熟悉和運(yùn)用有關(guān)手冊(cè)、圖表等技術(shù)資料及技術(shù)文件等基本技能及綜合運(yùn)用這些知識(shí)的能力，并為在今后學(xué)習(xí)本專業(yè)和進(jìn)行此類設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)自己將來設(shè)計(jì)產(chǎn)品有很大的幫助。
由于能力所限,經(jīng)驗(yàn)不足,設(shè)計(jì)中還有許多不足之處,希望各位老師多加指點(diǎn)。
第三章 零件的分析
一、零件技術(shù)要求的分析
（1）齒頂圓Φ750.141h11對(duì)孔Φ75有公差為0.056的徑向的跳動(dòng)要求。
（2）兩端面對(duì)孔軸線分別有公差為0.02的端面圓跳動(dòng)要求。
（3）鍵槽兩側(cè)面對(duì)孔軸線有公差為0.03的對(duì)稱要求。
二、零件的工藝分析
由附圖一得知,其材料為40Cr。該材料具有較高的硬度,耐磨性,耐熱性。主要加工表面是齒輪的齒面：表面質(zhì)量要求是0.8和內(nèi)圈的端面：表面要求達(dá)到1.6,還有齒輪內(nèi)徑表面質(zhì)量要求達(dá)到1.6。
第四章 毛坯的選擇
一、該零件材料為40Cr,齒輪的內(nèi)孔Φ195和外圓直徑Φ750.14,都是直徑比較大的圓,又由題目的生產(chǎn)綱領(lǐng)為3000件/年,由參考文獻(xiàn)表5.6(劃分生產(chǎn)類型的參考數(shù)據(jù))可知該零件批量生產(chǎn)為大批量生產(chǎn),毛坯應(yīng)選用鍛造。毛坯的鍛造方法用模鍛。
二、模鍛鍛件機(jī)械性能較好,有較高的強(qiáng)度和沖擊韌性,但是毛坯的形狀不宜復(fù)雜,如軸類和齒輪類零件的毛坯常用鍛造。
三、鍛造毛坯的工藝特點(diǎn)
參考文獻(xiàn)[1]表9-1,常用毛坯的制造方法與工藝特點(diǎn)：
精度等級(jí)(IT)
毛坯尺寸公差
/mm
表面粗糙度
Ra/um
生產(chǎn)率
其他
12-14
0.2-2
12.5
高
鍛件力學(xué)性能好,強(qiáng)度高
四、參考機(jī)械制造加工工藝手冊(cè)表1-26各主要加工表面的加工余量如下：
加工表面
基本尺寸
(mm)
加工余量
(mm)
說明
齒輪外圓
Φ750
4
車床加工
齒輪內(nèi)孔
Φ195
4
車床加工
齒輪小端面
185
2
車床加工
齒輪大端面
142
3
車床加工
五、主要毛坯尺寸及公差：
主要面尺寸
零件尺寸
總余量
毛坯尺寸
齒坯外圓
Φ750
4
Φ754
齒坯內(nèi)圓
Φ195
4
Φ191
齒坯小端面
185
4
189
齒坯大端面
142
3
145
第五章 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)
一、定位基準(zhǔn)的選擇
在零件的加工過程中,合理的選擇定位基準(zhǔn)對(duì)保證零件的尺寸精度和位置度有著決定性的作用。
1. 粗基準(zhǔn)的選擇原則：
（1）盡量選擇不要求加工的表面作為粗基準(zhǔn).這樣可使加工表面與不加工表面之間的位置誤差量最小,同時(shí)還可以在一次裝夾中加工出更多的表面。
（2）若零件的所有表面都要加工,應(yīng)選擇加工余量和公差最小的表面作為粗基準(zhǔn).這樣可保證作為粗基準(zhǔn)的表面在加工時(shí),余量均勻。
（3）選擇光潔 、平整、面積足夠大、裝夾穩(wěn)定的表面作為粗基準(zhǔn)。
（4）粗基準(zhǔn)一般只在第一到工序中用,以后應(yīng)避免重復(fù)使用。
2．精基準(zhǔn)的選擇原則:
① 基準(zhǔn)重合的選擇原則。盡可能的用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn),這樣可避免因定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差,以保證加工表面與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)間的位置精度。
② 基準(zhǔn)同一原則.一盡可能多的表面加工都用同一個(gè)定位基準(zhǔn),這樣有利于保證各加工面之間的位置精度。
③ 選擇面積大、精度較高、安裝穩(wěn)定的表面作為精基準(zhǔn),而且所選的基準(zhǔn)使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,裝夾和加工方便。
綜合上面的粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)的選擇原則,為使基準(zhǔn)同一和基準(zhǔn)重合,齒輪加工時(shí)常選內(nèi)孔和端面作為精基準(zhǔn)加工外圓和齒輪,用作精基準(zhǔn)的端面和內(nèi)孔要在一次裝夾中加工出來以保證兩者之間的垂直度,但是在加工大型齒輪時(shí)可用外圓作找正基準(zhǔn),但此時(shí)應(yīng)保證內(nèi)孔與外圓同軸。所以加工本設(shè)計(jì)齒輪用齒輪外圓和端面作為粗基準(zhǔn),用內(nèi)孔和端面作為精基準(zhǔn)。
二、裝夾方法
在加工齒輪時(shí)在滾齒機(jī)上一般用心軸裝夾,滾齒心軸夾具見下圖:
三、加工工藝問題
(1)、基準(zhǔn)修正
齒形表面淬火后,內(nèi)孔會(huì)受到影響而變形:一般的孔直徑會(huì)縮小0.01-0.05mm,因此淬火后應(yīng)安排精基準(zhǔn)修正工序.修正的方法有推孔和磨孔,也可以用鏜孔。推孔是用推刀進(jìn)行的,用壓力機(jī)將推刀強(qiáng)行從孔中間推過既可。此法生產(chǎn)率較高,一般不要留推孔余量。對(duì)精度要求較高的或是淬硬后的孔、直徑大而短的孔則應(yīng)采用,磨孔工藝,磨孔必須留有磨削余量。
(2)、齒輪加工方案
保證齒輪精度是齒輪加工的主要工藝問題,輪齒的加工方案主要取決于加工精度和熱處理要求。
根據(jù)各個(gè)加工精度等級(jí)的加工方案如下:
① 8級(jí)以下精度的齒輪多采用:滾(插)齒→齒端加工→熱處理→修正內(nèi)孔。因熱處理后的齒面不再加工,為彌補(bǔ)熱處理變形,熱處理前的齒形加工精度應(yīng)比設(shè)計(jì)圖紙上的精度要求要提高一級(jí)。
② 6-7級(jí)精度的齒輪有兩個(gè)方案。剃-珩方案:滾(插) →齒端加工→剃齒→表面淬火→修正基準(zhǔn)→珩齒。此方案生產(chǎn)率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、成本較低,一般用于6級(jí)精度或熱處理變形較大時(shí)。
③ 5級(jí)以上精度的齒輪采用的方案為粗滾(插)齒→精滾(插)齒→齒端加工→淬火→修正基準(zhǔn)→粗磨齒→精磨齒。此方案精度最高,但成本高,生產(chǎn)率最低。
參考文獻(xiàn)<<金屬工藝學(xué)>>表2.3.2齒形加工方案,得出各方案所達(dá)到的齒面加工質(zhì)量如下表:
加工方案
精度等級(jí)
齒面的表面粗糙度Ra/mm
適用范圍
成形法銑齒
9級(jí)以下
6.3～3.2
單件小批生產(chǎn)中加工直齒和螺旋齒輪及齒條
展
成
法
滾齒
8～7
3.2～1.6
各種批量生產(chǎn)中加工直齒、斜外嚙合圓柱輪和蝸輪
插齒
8～7
1.6
各種批量生產(chǎn)中加工內(nèi)外圓柱齒輪、雙聯(lián)齒輪等
剃齒
7～6
0.8～0.4
大批量生產(chǎn)中滾齒或插齒后未經(jīng)淬火的齒輪精加工
珩齒
7～6
1.6～0.4
大批量生產(chǎn)中高頻淬火硬齒形的精加工
磨齒
6～3
0.8～0.2
單件小批生產(chǎn)中淬硬或不淬硬的精加工
研齒
0.4～0.2
淬硬齒輪的齒形精加工,可有效地減小齒面的Ra 值
由設(shè)計(jì)圖紙給出的加工精度和熱處理要求確定齒輪的加工方案如下:
滾齒→熱處理→修正基準(zhǔn)→剃齒
(3)、熱處理的安排
由設(shè)計(jì)圖紙上的技術(shù)要求,熱處理工序在工藝過程中的安排如下：
正火 調(diào)質(zhì) 表面滲碳淬火及低溫回火
↓ ↓ ↓
毛坯 → 粗加工 → 半精加 → 精加工
①正火。大多數(shù)鍛件都要經(jīng)過正火處理,一般安排在毛坯制造和粗加工之間,以改善金屬的機(jī)械切削性能。
②調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)可獲得良好是機(jī)械性能,調(diào)質(zhì)后仍可用刀具進(jìn)行加工,因而一般安排在粗精加工與半精加工之間,這樣有助于消除粗加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。
③滲碳。經(jīng)滲碳后表層與心部含碳量相差明顯,表現(xiàn)出表面硬、耐磨和心部韌性和朔性好的特點(diǎn)。滲碳后的工件一般要經(jīng)過淬火和低溫回火處理,使表面層有回火馬氏體結(jié)構(gòu)和消除滲碳過程中形成的粗晶粒結(jié)構(gòu)。
④淬火。這種方法是快速加熱使工件表層奧氏體化,不等心部組織發(fā)生變化,立即快速冷卻,表層起到淬火作用,其結(jié)果是表層獲得馬氏體組織,而心部仍然保持朔性,韌性均勻的組織,工件各部都能滿足使用要求。
⑤低溫回火。經(jīng)過低溫回火的工件的硬度沒有發(fā)生大的變化(HRC60左右),但是應(yīng)力減少了很多。
(4)、制定工藝路線
根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，確定各表面的加工方法如下：
齒坯外圓：粗車－精車；
齒坯端面：由設(shè)計(jì)圖紙上的要求，齒坯的小端面的表面粗糙度要求是1.6，而大端面的表面要求較低，但是在加工齒輪的整個(gè)過程中都要用到端面作為精基準(zhǔn)，所以端面的加工方法為：先粗車后精車，同時(shí)也可以保證尺寸21.5；
內(nèi)孔：由于毛坯采用的是鍛造的，所以內(nèi)孔先經(jīng)過粗車，精車后再用鏜孔的方法加工以保證它的精度等級(jí)表面質(zhì)量1.6和跳動(dòng)精度控制在0.056；
齒行的加工：先滾齒，精度等級(jí)還不能達(dá)到，而且熱處理后內(nèi)孔回縮小，所以要基準(zhǔn)修配，然后在經(jīng)過精加工用鏜孔的方法來保證齒形的精度等級(jí)。
綜合上面的分析，工藝路線確定如下：
序號(hào)
工 序 內(nèi) 容
1
鍛造毛坯
2
熱處理－正火
3
粗車各外形
4
調(diào)質(zhì)
5
精車各部分
6
滾齒
7
齒端加工－倒角
8
鉗工－去毛刺
9
熱處理－齒面滲碳淬火及低溫回火處理
10
鉗工－劃鍵槽加工線
11
插鍵槽
12
鉆通孔
13
攻絲
14
磨端面
15
鏜孔
16
剃齒
17
檢驗(yàn)
（5）、選擇加工設(shè)備及刀具
由于生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以通用機(jī)床為主，輔以少量專用機(jī)床。其生產(chǎn)方式為以通用機(jī)床加工專用夾具為主，輔以少量專用機(jī)床的流水生產(chǎn)線。工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床之間的傳送均由人工完成。
車床的選擇：
根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙上的設(shè)計(jì)尺寸，最大外徑為Φ750.14加上加工余量，其直徑比較大．查＜＜機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)＞＞一般的車床難以加工，由手冊(cè)表４-２立式車床，選擇立式車床Ｃ512-1A，其技術(shù)規(guī)格如下表：
技術(shù)指標(biāo)
C512
垂直度刀架加工最大直徑
1250
倒刀架加工最大直徑
1120
工件最大高度
900
工件最大質(zhì)量（Ｔ）
2
工作臺(tái)直徑
1030
工作臺(tái)轉(zhuǎn)速
7.5-150
刀架數(shù)量：水平
垂直
1
1
垂直刀架最大行程：水平
垂直
630
690
垂直刀架最大回轉(zhuǎn)角
40
滾齒機(jī)的選擇:
由參考文獻(xiàn)<<機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)>>表4-25滾齒機(jī),選擇Y31125型滾齒機(jī),其技術(shù)規(guī)格如下:
技術(shù)規(guī)格
Y31125
加工齒輪最大直徑:
用外支架時(shí)
不用支架時(shí)
-
1250
加工斜齒輪最大直徑:
當(dāng)旋轉(zhuǎn)角為30°時(shí)
當(dāng)旋轉(zhuǎn)角為60°時(shí)
-
-
加工齒輪最大寬度:
550
加工齒輪最大模數(shù):
12
加工齒輪最大螺旋角:
-
滾刀最大直徑:
200
滾刀心軸最大直徑:
27、32、40
剃齒機(jī)的選擇:
由參考文獻(xiàn)<<機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)>>選擇剃齒機(jī)Y42125,其技術(shù)要求如下表:
技術(shù)規(guī)格
Y42125
加工齒輪直徑:外嚙合
內(nèi)嚙合
200-1250
600
加工齒輪模數(shù)
2-8
加工齒輪寬度
200
剃齒刀直徑
300
剃齒刀寬度
-
刀架最大回轉(zhuǎn)軸
20°
工件與剃齒刀的中心距
140-770
鏜床的選擇:
由參考文獻(xiàn)<<機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)>>選擇鏜床T616,最大加工直徑為240mm。
(6)、加工工序設(shè)計(jì)
①、工序3粗車毛坯外圓與工序5精車外圓
查參考文獻(xiàn)<<金屬實(shí)習(xí)>>表9-5機(jī)械加工的工序余量,粗車的工序余量為1.5～4mm,取余量為2mm,精車的加工余量為0.2～2.5mm,取精加工精度Z=2,已經(jīng)知道毛坯外圓的加工余量為4,故粗加工余量Z=4-2=2mm由參考文獻(xiàn)<<機(jī)械制造加工設(shè)計(jì)手冊(cè)>>立式車床的進(jìn)給量f=1.5～2.0mm取f=2.0(mm/r),粗車走刀一次a=2.0mm.由設(shè)計(jì)手冊(cè)得粗車加工的公差等級(jí)為IT13～I(xiàn)T11,取IT11,T=0.4mm;精加工的公差等級(jí)為IT8～I(xiàn)T7,取IT=0.063;所以X=7540.2,精加工后的尺寸為752
校核加工余量Z:
Z=X-X
=(754-0.4)-752
=1.6<2
故余量足夠.
機(jī)床的校核:
粗車工序3:由參考文獻(xiàn)取粗車進(jìn)給量為0.2m/r,粗車走刀一次a=2mm,由參考文獻(xiàn)<<機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)>>取270r/mm,故切削速度為:V==3.14*
754*270/1000=206
查<<機(jī)械制造技術(shù)>>表2.1得
單位切削力P=1962N/mm
F=P*A=1962*0.3*2=1177.2
P==1172*206*10/60=4.02KW
由參考文獻(xiàn)得C512-1A的功率為28KW,取機(jī)床的效率為0.85則28*0.85=23.8>4.02
所以機(jī)床的功率滿足。
②、車端面
精車的加工余量為0.5～2.5,取Z=2mm,已經(jīng)知道總的加工余量為4,故粗加工余量為Z=4-2=2mm,精加工端面以內(nèi)孔外圓定位。
X=1420.12 故
X=1440.2
校核加工余量:
Z=143.8-142.12=1.68mm<2mm
故加工余量足夠。
③、鏜內(nèi)孔
由設(shè)計(jì)手冊(cè)得精鏜的加工余量為0.5～1.32,由設(shè)計(jì)圖紙得鏜孔后的尺寸既為設(shè)計(jì)尺寸,Φ189H7()精車后的內(nèi)孔尺寸為Φ195H8()
校核加工余量:
Z=195-194.903=0.097(mm)<1.32故加工余量足夠。
④、插鍵槽
由設(shè)計(jì)圖紙得,內(nèi)孔直徑為Φ195H8(),鍵槽到孔底的尺寸為204.4-,建立尺寸鏈如圖,設(shè)鍵槽加工余量為A,
A=204.4為增量;
A=195
所以 A=204.4.4-195=9.4
上偏差: ES=0.3-0=+0.3
下偏差: EI=0-0.046=-0.046
所以加工工序尺寸A=9.4。
⑤、鉆孔、攻絲
由參考文獻(xiàn)<<機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)>>手冊(cè)表9-7普通螺紋基本尺寸(摘自GB/T146-1981):
公稱直徑
螺距
中徑
小徑
16
1.5
15.026
14.376
查<<機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)>>表5-8鑲硬金屬刀片鉆頭,選擇型號(hào)為:d=13～13.8 L=170 l=115 的鉆頭。
查<<機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)>>表5-30公制細(xì)牙機(jī)用絲錐選擇如下:
d×t
L
l
d
M16×1.5
80
28
12.5
第六章 填寫機(jī)械加工工藝過程卡和機(jī)械加工工序卡
(機(jī)械加工工藝過程卡和工序卡見附圖)
第七章 夾具的設(shè)計(jì)
本夾具用在金剛鏜床上精鏜齒輪孔。工件緊靠支承表面M，用滾珠（滾珠罩預(yù)先套在工件上）在齒輪的齒面上進(jìn)行定心。氣缸通過接頭將力傳至楔形卡爪上，將被加工零件夾緊。夾具底座偏心小軸用于調(diào)整夾具位置用。（夾具裝配圖見附圖）
第八章 心得體會(huì)
機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)綜合了機(jī)械制造工藝學(xué)和其它專業(yè)課的知識(shí)，充分展現(xiàn)了學(xué)生在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的實(shí)踐能力。
經(jīng)過將近三個(gè)星期的時(shí)間，在劉學(xué)敏、姜宏陽、劉玉梅三位老師的耐心指導(dǎo)下機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書的完成了。這是我們?cè)趯W(xué)完了機(jī)械制造基礎(chǔ)和大部分專業(yè)課，并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)使我們能綜合運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)的基本知識(shí)，初次進(jìn)行零件工藝的編制，
通過這次設(shè)計(jì)，使我們深入了解了工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想和設(shè)計(jì)原則，熟悉了工藝規(guī)程必須具備的原始資料，了解了設(shè)計(jì)和擬定機(jī)械加工工藝規(guī)程和工藝路線的內(nèi)容和步驟，并掌握了選擇粗精基準(zhǔn)的一般原則以及劃分加工階段的目的意義，對(duì)安排工序順序的一般原則也有一定的了解。
由于現(xiàn)在自己知識(shí)有限，又是第一次進(jìn)得工藝規(guī)程的編制，錯(cuò)誤是再所難免的。通過此設(shè)計(jì)，使我加深了對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及有關(guān)專業(yè)課程知識(shí)的了解，提高了熟悉和運(yùn)用有關(guān)手冊(cè)、圖表等技術(shù)資料及技術(shù)文件等基本技能及綜合運(yùn)用這些知識(shí)的能力，并為在今后學(xué)習(xí)本專業(yè)和進(jìn)行此類設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)自己將來設(shè)計(jì)產(chǎn)品有很大的幫助。
最后，再次衷心感謝三位老師的耐心指導(dǎo)！
第九章 參考文獻(xiàn)
1、機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書及習(xí)題 機(jī)械工業(yè)出版社
2、機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社
3、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 武漢理工大學(xué)出版社
4、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 高等教育出版社
5、機(jī)械制造工藝及材料 機(jī)械工業(yè)出版社
6、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社
17
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
題目：設(shè)計(jì)低速級(jí)斜齒輪零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程
內(nèi)容:
（1）機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片 1套
（2）夾具裝配圖 1張
（3）課程設(shè)計(jì)說明書 1份
原始資料：該零件圖樣一張。
目 錄
第一章 任務(wù)書………………………………….. 1
第二章 前言…………………………………….. 3
第三章 零件的分析………………...................... 3
第四章 毛坯的選擇…………………………….. 4
第五章 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)……………………….. 5
第六章 填寫工藝過程卡和工序卡…………….. 14
第七章 夾具的設(shè)計(jì)…………………………….. 14
第八章 心得體會(huì)……………………………….. 15
第九章 參考文獻(xiàn)……………………………….. 16
第二章 前 言
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造工藝學(xué)和大部分專業(yè)課,并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)使我們能綜合機(jī)械制造工藝中的基本理論,并能結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí),獨(dú)力的分析和解決工藝問題,初步具備了設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力和運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法通過此設(shè)計(jì)，使我加深了對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及有關(guān)專業(yè)課程知識(shí)的了解，提高了熟悉和運(yùn)用有關(guān)手冊(cè)、圖表等技術(shù)資料及技術(shù)文件等基本技能及綜合運(yùn)用這些知識(shí)的能力，并為在今后學(xué)習(xí)本專業(yè)和進(jìn)行此類設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)自己將來設(shè)計(jì)產(chǎn)品有很大的幫助。
由于能力所限,經(jīng)驗(yàn)不足,設(shè)計(jì)中還有許多不足之處,希望各位老師多加指點(diǎn)。
第三章 零件的分析
一、零件技術(shù)要求的分析
（1）齒頂圓Φ750.141h11對(duì)孔Φ75有公差為0.056的徑向的跳動(dòng)要求。
（2）兩端面對(duì)孔軸線分別有公差為0.02的端面圓跳動(dòng)要求。
（3）鍵槽兩側(cè)面對(duì)孔軸線有公差為0.03的對(duì)稱要求。
二、零件的工藝分析
由附圖一得知,其材料為40Cr。該材料具有較高的硬度,耐磨性,耐熱性。主要加工表面是齒輪的齒面：表面質(zhì)量要求是0.8和內(nèi)圈的端面：表面要求達(dá)到1.6,還有齒輪內(nèi)徑表面質(zhì)量要求達(dá)到1.6。
第四章 毛坯的選擇
一、該零件材料為40Cr,齒輪的內(nèi)孔Φ195和外圓直徑Φ750.14,都是直徑比較大的圓,又由題目的生產(chǎn)綱領(lǐng)為3000件/年,由參考文獻(xiàn)表5.6(劃分生產(chǎn)類型的參考數(shù)據(jù))可知該零件批量生產(chǎn)為大批量生產(chǎn),毛坯應(yīng)選用鍛造。毛坯的鍛造方法用模鍛。
二、模鍛鍛件機(jī)械性能較好,有較高的強(qiáng)度和沖擊韌性,但是毛坯的形狀不宜復(fù)雜,如軸類和齒輪類零件的毛坯常用鍛造。
三、鍛造毛坯的工藝特點(diǎn)
參考文獻(xiàn)[1]表9-1,常用毛坯的制造方法與工藝特點(diǎn)：
精度等級(jí)(IT)
毛坯尺寸公差
/mm
表面粗糙度
Ra/um
生產(chǎn)率
其他
12-14
0.2-2
12.5
高
鍛件力學(xué)性能好,強(qiáng)度高
四、參考機(jī)械制造加工工藝手冊(cè)表1-26各主要加工表面的加工余量如下：
加工表面
基本尺寸
(mm)
加工余量
(mm)
說明
齒輪外圓
Φ750
4
車床加工
齒輪內(nèi)孔
Φ195
4
車床加工
齒輪小端面
185
2
車床加工
齒輪大端面
142
3
車床加工
五、主要毛坯尺寸及公差：
主要面尺寸
零件尺寸
總余量
毛坯尺寸
齒坯外圓
Φ750
4
Φ754
齒坯內(nèi)圓
Φ195
4
Φ191
齒坯小端面
185
4
189
齒坯大端面
142
3
145
第五章 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)
一、定位基準(zhǔn)的選擇
在零件的加工過程中,合理的選擇定位基準(zhǔn)對(duì)保證零件的尺寸精度和位置度有著決定性的作用。
1. 粗基準(zhǔn)的選擇原則：
（1）盡量選擇不要求加工的表面作為粗基準(zhǔn).這樣可使加工表面與不加工表面之間的位置誤差量最小,同時(shí)還可以在一次裝夾中加工出更多的表面。
（2）若零件的所有表面都要加工,應(yīng)選擇加工余量和公差最小的表面作為粗基準(zhǔn).這樣可保證作為粗基準(zhǔn)的表面在加工時(shí),余量均勻。
（3）選擇光潔 、平整、面積足夠大、裝夾穩(wěn)定的表面作為粗基準(zhǔn)。
（4）粗基準(zhǔn)一般只在第一到工序中用,以后應(yīng)避免重復(fù)使用。
2．精基準(zhǔn)的選擇原則:
① 基準(zhǔn)重合的選擇原則。盡可能的用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn),這樣可避免因定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差,以保證加工表面與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)間的位置精度。
② 基準(zhǔn)同一原則.一盡可能多的表面加工都用同一個(gè)定位基準(zhǔn),這樣有利于保證各加工面之間的位置精度。
③ 選擇面積大、精度較高、安裝穩(wěn)定的表面作為精基準(zhǔn),而且所選的基準(zhǔn)使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,裝夾和加工方便。
綜合上面的粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)的選擇原則,為使基準(zhǔn)同一和基準(zhǔn)重合,齒輪加工時(shí)常選內(nèi)孔和端面作為精基準(zhǔn)加工外圓和齒輪,用作精基準(zhǔn)的端面和內(nèi)孔要在一次裝夾中加工出來以保證兩者之間的垂直度,但是在加工大型齒輪時(shí)可用外圓作找正基準(zhǔn),但此時(shí)應(yīng)保證內(nèi)孔與外圓同軸。所以加工本設(shè)計(jì)齒輪用齒輪外圓和端面作為粗基準(zhǔn),用內(nèi)孔和端面作為精基準(zhǔn)。
二、裝夾方法
在加工齒輪時(shí)在滾齒機(jī)上一般用心軸裝夾,滾齒心軸夾具見下圖:
三、加工工藝問題
(1)、基準(zhǔn)修正
齒形表面淬火后,內(nèi)孔會(huì)受到影響而變形:一般的孔直徑會(huì)縮小0.01-0.05mm,因此淬火后應(yīng)安排精基準(zhǔn)修正工序.修正的方法有推孔和磨孔,也可以用鏜孔。推孔是用推刀進(jìn)行的,用壓力機(jī)將推刀強(qiáng)行從孔中間推過既可。此法生產(chǎn)率較高,一般不要留推孔余量。對(duì)精度要求較高的或是淬硬后的孔、直徑大而短的孔則應(yīng)采用,磨孔工藝,磨孔必須留有磨削余量。
(2)、齒輪加工方案
保證齒輪精度是齒輪加工的主要工藝問題,輪齒的加工方案主要取決于加工精度和熱處理要求。
根據(jù)各個(gè)加工精度等級(jí)的加工方案如下:
① 8級(jí)以下精度的齒輪多采用:滾(插)齒→齒端加工→熱處理→修正內(nèi)孔。因熱處理后的齒面不再加工,為彌補(bǔ)熱處理變形,熱處理前的齒形加工精度應(yīng)比設(shè)計(jì)圖紙上的精度要求要提高一級(jí)。
② 6-7級(jí)精度的齒輪有兩個(gè)方案。剃-珩方案:滾(插) →齒端加工→剃齒→表面淬火→修正基準(zhǔn)→珩齒。此方案生產(chǎn)率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、成本較低,一般用于6級(jí)精度或熱處理變形較大時(shí)。
③ 5級(jí)以上精度的齒輪采用的方案為粗滾(插)齒→精滾(插)齒→齒端加工→淬火→修正基準(zhǔn)→粗磨齒→精磨齒。此方案精度最高,但成本高,生產(chǎn)率最低。
參考文獻(xiàn)<<金屬工藝學(xué)>>表2.3.2齒形加工方案,得出各方案所達(dá)到的齒面加工質(zhì)量如下表:
加工方案
精度等級(jí)
齒面的表面粗糙度Ra/mm
適用范圍
成形法銑齒
9級(jí)以下
6.3～3.2
單件小批生產(chǎn)中加工直齒和螺旋齒輪及齒條
展
成
法
滾齒
8～7
3.2～1.6
各種批量生產(chǎn)中加工直齒、斜外嚙合圓柱輪和蝸輪
插齒
8～7
1.6
各種批量生產(chǎn)中加工內(nèi)外圓柱齒輪、雙聯(lián)齒輪等
剃齒
7～6
0.8～0.4
大批量生產(chǎn)中滾齒或插齒后未經(jīng)淬火的齒輪精加工
珩齒
7～6
1.6～0.4
大批量生產(chǎn)中高頻淬火硬齒形的精加工
磨齒
6～3
0.8～0.2
單件小批生產(chǎn)中淬硬或不淬硬的精加工
研齒
0.4～0.2
淬硬齒輪的齒形精加工,可有效地減小齒面的Ra 值
由設(shè)計(jì)圖紙給出的加工精度和熱處理要求確定齒輪的加工方案如下:
滾齒→熱處理→修正基準(zhǔn)→剃齒
(3)、熱處理的安排
由設(shè)計(jì)圖紙上的技術(shù)要求,熱處理工序在工藝過程中的安排如下：
正火 調(diào)質(zhì) 表面滲碳淬火及低溫回火
↓ ↓ ↓
毛坯 → 粗加工 → 半精加 → 精加工
①正火。大多數(shù)鍛件都要經(jīng)過正火處理,一般安排在毛坯制造和粗加工之間,以改善金屬的機(jī)械切削性能。
②調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)可獲得良好是機(jī)械性能,調(diào)質(zhì)后仍可用刀具進(jìn)行加工,因而一般安排在粗精加工與半精加工之間,這樣有助于消除粗加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。
③滲碳。經(jīng)滲碳后表層與心部含碳量相差明顯,表現(xiàn)出表面硬、耐磨和心部韌性和朔性好的特點(diǎn)。滲碳后的工件一般要經(jīng)過淬火和低溫回火處理,使表面層有回火馬氏體結(jié)構(gòu)和消除滲碳過程中形成的粗晶粒結(jié)構(gòu)。
④淬火。這種方法是快速加熱使工件表層奧氏體化,不等心部組織發(fā)生變化,立即快速冷卻,表層起到淬火作用,其結(jié)果是表層獲得馬氏體組織,而心部仍然保持朔性,韌性均勻的組織,工件各部都能滿足使用要求。
⑤低溫回火。經(jīng)過低溫回火的工件的硬度沒有發(fā)生大的變化(HRC60左右),但是應(yīng)力減少了很多。
(4)、制定工藝路線
根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，確定各表面的加工方法如下：
齒坯外圓：粗車－精車；
齒坯端面：由設(shè)計(jì)圖紙上的要求，齒坯的小端面的表面粗糙度要求是1.6，而大端面的表面要求較低，但是在加工齒輪的整個(gè)過程中都要用到端面作為精基準(zhǔn)，所以端面的加工方法為：先粗車后精車，同時(shí)也可以保證尺寸21.5；
內(nèi)孔：由于毛坯采用的是鍛造的，所以內(nèi)孔先經(jīng)過粗車，精車后再用鏜孔的方法加工以保證它的精度等級(jí)表面質(zhì)量1.6和跳動(dòng)精度控制在0.056；
齒行的加工：先滾齒，精度等級(jí)還不能達(dá)到，而且熱處理后內(nèi)孔回縮小，所以要基準(zhǔn)修配，然后在經(jīng)過精加工用鏜孔的方法來保證齒形的精度等級(jí)。
綜合上面的分析，工藝路線確定如下：
序號(hào)
工 序 內(nèi) 容
1
鍛造毛坯
2
熱處理－正火
3
粗車各外形
4
調(diào)質(zhì)
5
精車各部分
6
滾齒
7
齒端加工－倒角
8
鉗工－去毛刺
9
熱處理－齒面滲碳淬火及低溫回火處理
10
鉗工－劃鍵槽加工線
11
插鍵槽
12
鉆通孔
13
攻絲
14
磨端面
15
鏜孔
16
剃齒
17
檢驗(yàn)
（5）、選擇加工設(shè)備及刀具
由于生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以通用機(jī)床為主，輔以少量專用機(jī)床。其生產(chǎn)方式為以通用機(jī)床加工專用夾具為主，輔以少量專用機(jī)床的流水生產(chǎn)線。工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床之間的傳送均由人工完成。
車床的選擇：
根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙上的設(shè)計(jì)尺寸，最大外徑為Φ750.14加上加工余量，其直徑比較大．查＜＜機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)＞＞一般的車床難以加工，由手冊(cè)表４-２立式車床，選擇立式車床Ｃ512-1A，其技術(shù)規(guī)格如下表：
技術(shù)指標(biāo)
C512
垂直度刀架加工最大直徑
1250
倒刀架加工最大直徑
1120
工件最大高度
900
工件最大質(zhì)量（Ｔ）
2
工作臺(tái)直徑
1030
工作臺(tái)轉(zhuǎn)速
7.5-150
刀架數(shù)量：水平
垂直
1
1
垂直刀架最大行程：水平
垂直
630
690
垂直刀架最大回轉(zhuǎn)角
40
滾齒機(jī)的選擇:
由參考文獻(xiàn)<<機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)>>表4-25滾齒機(jī),選擇Y31125型滾齒機(jī),其技術(shù)規(guī)格如下:
技術(shù)規(guī)格
Y31125
加工齒輪最大直徑:
用外支架時(shí)
不用支架時(shí)
-
1250
加工斜齒輪最大直徑:
當(dāng)旋轉(zhuǎn)角為30°時(shí)
當(dāng)旋轉(zhuǎn)角為60°時(shí)
-
-
加工齒輪最大寬度:
550
加工齒輪最大模數(shù):
12
加工齒輪最大螺旋角:
-
滾刀最大直徑:
200
滾刀心軸最大直徑:
27、32、40
剃齒機(jī)的選擇:
由參考文獻(xiàn)<<機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)>>選擇剃齒機(jī)Y42125,其技術(shù)要求如下表:
技術(shù)規(guī)格
Y42125
加工齒輪直徑:外嚙合
內(nèi)嚙合
200-1250
600
加工齒輪模數(shù)
2-8
加工齒輪寬度
200
剃齒刀直徑
300
剃齒刀寬度
-
刀架最大回轉(zhuǎn)軸
20°
工件與剃齒刀的中心距
140-770
鏜床的選擇:
由參考文獻(xiàn)<<機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)>>選擇鏜床T616,最大加工直徑為240mm。
(6)、加工工序設(shè)計(jì)
①、工序3粗車毛坯外圓與工序5精車外圓
查參考文獻(xiàn)<<金屬實(shí)習(xí)>>表9-5機(jī)械加工的工序余量,粗車的工序余量為1.5～4mm,取余量為2mm,精車的加工余量為0.2～2.5mm,取精加工精度Z=2,已經(jīng)知道毛坯外圓的加工余量為4,故粗加工余量Z=4-2=2mm由參考文獻(xiàn)<<機(jī)械制造加工設(shè)計(jì)手冊(cè)>>立式車床的進(jìn)給量f=1.5～2.0mm取f=2.0(mm/r),粗車走刀一次a=2.0mm.由設(shè)計(jì)手冊(cè)得粗車加工的公差等級(jí)為IT13～I(xiàn)T11,取IT11,T=0.4mm;精加工的公差等級(jí)為IT8～I(xiàn)T7,取IT=0.063;所以X=7540.2,精加工后的尺寸為752
校核加工余量Z:
Z=X-X
=(754-0.4)-752
=1.6<2
故余量足夠.
機(jī)床的校核:
粗車工序3:由參考文獻(xiàn)取粗車進(jìn)給量為0.2m/r,粗車走刀一次a=2mm,由參考文獻(xiàn)<<機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)>>取270r/mm,故切削速度為:V==3.14*
754*270/1000=206
查<<機(jī)械制造技術(shù)>>表2.1得
單位切削力P=1962N/mm
F=P*A=1962*0.3*2=1177.2
P==1172*206*10/60=4.02KW
由參考文獻(xiàn)得C512-1A的功率為28KW,取機(jī)床的效率為0.85則28*0.85=23.8>4.02
所以機(jī)床的功率滿足。
②、車端面
精車的加工余量為0.5～2.5,取Z=2mm,已經(jīng)知道總的加工余量為4,故粗加工余量為Z=4-2=2mm,精加工端面以內(nèi)孔外圓定位。
X=1420.12 故
X=1440.2
校核加工余量:
Z=143.8-142.12=1.68mm<2mm
故加工余量足夠。
③、鏜內(nèi)孔
由設(shè)計(jì)手冊(cè)得精鏜的加工余量為0.5～1.32,由設(shè)計(jì)圖紙得鏜孔后的尺寸既為設(shè)計(jì)尺寸,Φ189H7()精車后的內(nèi)孔尺寸為Φ195H8()
校核加工余量:
Z=195-194.903=0.097(mm)<1.32故加工余量足夠。
④、插鍵槽
由設(shè)計(jì)圖紙得,內(nèi)孔直徑為Φ195H8(),鍵槽到孔底的尺寸為204.4-,建立尺寸鏈如圖,設(shè)鍵槽加工余量為A,
A=204.4為增量;
A=195
所以 A=204.4.4-195=9.4
上偏差: ES=0.3-0=+0.3
下偏差: EI=0-0.046=-0.046
所以加工工序尺寸A=9.4。
⑤、鉆孔、攻絲
由參考文獻(xiàn)<<機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)>>手冊(cè)表9-7普通螺紋基本尺寸(摘自GB/T146-1981):
公稱直徑
螺距
中徑
小徑
16
1.5
15.026
14.376
查<<機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)>>表5-8鑲硬金屬刀片鉆頭,選擇型號(hào)為:d=13～13.8 L=170 l=115 的鉆頭。
查<<機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)>>表5-30公制細(xì)牙機(jī)用絲錐選擇如下:
d×t
L
l
d
M16×1.5
80
28
12.5
第六章 填寫機(jī)械加工工藝過程卡和機(jī)械加工工序卡
(機(jī)械加工工藝過程卡和工序卡見附圖)
第七章 夾具的設(shè)計(jì)
本夾具用在金剛鏜床上精鏜齒輪孔。工件緊靠支承表面M，用滾珠（滾珠罩預(yù)先套在工件上）在齒輪的齒面上進(jìn)行定心。氣缸通過接頭將力傳至楔形卡爪上，將被加工零件夾緊。夾具底座偏心小軸用于調(diào)整夾具位置用。（夾具裝配圖見附圖）
第八章 心得體會(huì)
機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)綜合了機(jī)械制造工藝學(xué)和其它專業(yè)課的知識(shí)，充分展現(xiàn)了學(xué)生在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的實(shí)踐能力。
經(jīng)過將近三個(gè)星期的時(shí)間，在劉學(xué)敏、姜宏陽、劉玉梅三位老師的耐心指導(dǎo)下機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書的完成了。這是我們?cè)趯W(xué)完了機(jī)械制造基礎(chǔ)和大部分專業(yè)課，并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)使我們能綜合運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)的基本知識(shí)，初次進(jìn)行零件工藝的編制，
通過這次設(shè)計(jì)，使我們深入了解了工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想和設(shè)計(jì)原則，熟悉了工藝規(guī)程必須具備的原始資料，了解了設(shè)計(jì)和擬定機(jī)械加工工藝規(guī)程和工藝路線的內(nèi)容和步驟，并掌握了選擇粗精基準(zhǔn)的一般原則以及劃分加工階段的目的意義，對(duì)安排工序順序的一般原則也有一定的了解。
由于現(xiàn)在自己知識(shí)有限，又是第一次進(jìn)得工藝規(guī)程的編制，錯(cuò)誤是再所難免的。通過此設(shè)計(jì)，使我加深了對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及有關(guān)專業(yè)課程知識(shí)的了解，提高了熟悉和運(yùn)用有關(guān)手冊(cè)、圖表等技術(shù)資料及技術(shù)文件等基本技能及綜合運(yùn)用這些知識(shí)的能力，并為在今后學(xué)習(xí)本專業(yè)和進(jìn)行此類設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)自己將來設(shè)計(jì)產(chǎn)品有很大的幫助。
最后，再次衷心感謝三位老師的耐心指導(dǎo)！
第九章 參考文獻(xiàn)
1、機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書及習(xí)題 機(jī)械工業(yè)出版社
2、機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社
3、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 武漢理工大學(xué)出版社
4、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 高等教育出版社
5、機(jī)械制造工藝及材料 機(jī)械工業(yè)出版社
6、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社
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