1、1机械制造技术课程设计任务书层 次 ： 本 科 专 业 ： 2014 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 学生姓名 罗扬史 学号 51401011008 指导教师 陈兴强课题类别 工艺设计 设计时间 2017 年 6 月 12 日至 2017 年 6 月 25 日设计依据 被加工零件图（1 张） ；生产类型：10 件/ 年课题名称 WY02 锥齿轮的加工工艺规程及工时定额计算一、机械制造学课程设计的主要内容与要求机械制造专业学生的机械制造技术基础课程设计是其在校学习阶段的一个重要教学环节。机械制造技术基础课程设计的目的是培养学生综合运用所学的基础和专业理论知识，独立解决本专业一般工程技
2、术问题的能力，树立正确的设计思想和工作作风。本课题主要让学生编制齿轮轴零件的机械加工工艺规程、编写设计说明书。本课题可使学生受到充分运用所学知识解决实际问题的锻炼，能够培养学生的计算能力、绘图能力、文字表述能力、文献检索能力以及综合分析能力，能够使学生的工程意识和技术素质得到显著提高。二、设计内容1、零件图 1 张2、毛坯图 1 张3、编制工艺过程卡片及机械加工工序卡片 各 1 份4、编写设计说明书 1 份三、应收集的资料及主要参考文献机械制造技术基础课程设计指导教程 邹青机械设计手册 徐灏机械制造工艺及设备设计手册 机械工业出版社切削用量手册 机械加工工艺人员手册 机械工业出版社四、进度计划
3、及指导安排第 1 周： 熟悉课题，收集资料，绘制零件图、毛坯图、零件机械加工工艺规程卡第 2 周：切削用量选择及工时定额计算编写设计说明书一份，整理并上交资料。任务书审定日期 年 月 日 指 导 教 师 （签字） 陈兴强 任务书下达日期 年 月 日 学 生 （签字） 罗扬史 2目 录第一章 WY02 锥齿轮的工艺分析及生产类型的确定1.锥齿轮零件2.零件分析3.确定零件生产类型第二章 确定毛坯和绘制毛坯图1.选择毛坯2.确定锻件机械加工余量、毛坯的尺寸和公差4.绘制毛坯简图第三章 拟定 WY02 锥齿轮工艺路线1.定位基准的选择2.各表面加工方案的确定3.加工阶段的划分4.工序顺序的安排5.机
4、床设备及工艺装备的选用6.确定工艺路线第四章 确定加工余量和工序尺寸第五章 确定切削用量第六章 确定时间定额的计算第七章 弧齿锥齿轮简易机械加工工艺规程第八章 专用钻床夹具设计3序 言机械制造技术及装备学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从
5、中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后工作打下一个良好的基础，并且为后续毕业设计做一次热身。此次课程设计我们是围绕齿轮展开的。从零件图的分析到毛坯的选择，再到工艺路线的制定、机床及工艺装备的选用、加工余量、工序尺寸和公差的确定，最后是对切削参数的计算，都要求我们对大学四年所学的东西有很好的掌握。此次课程设计的胜利完成，首先要感谢陈兴强老师孜孜不倦的教导和全面详细的解答，其次就是同学们的帮助，我知道课程设计对我们来说是个考验，但同时也是非常难得的机会。一方面它可以锻炼自己解决实际问题的能力，另一方面，可以让我们对所学的知识重新复习一遍，真正的学以致用。由于能力所限，设计尚有不足之处，恳请老师
6、给予指导。4第一章 WY02 锥齿轮的工艺分析及生产类型的确定1.锥齿轮零件螺旋锥齿轮零件所用材料为 20CrMnTi，质量为 0.75kg,年产量为 10/年。WY02 锥齿轮的零件图 1-1 如图所示。表 1-1 弧齿锥齿轮的主要技术要求加工表面 尺寸及公差/mm精度等级 表面粗糙度Ra/m形位公差/mm锥齿轮左端面 510.20 IT12 6.3锥齿轮右端面 9100.1 IT12 6.3锥齿轮两端面距离120.05锥齿轮左端面台阶外圆68 IT12 6.3锥齿轮右端面台阶高1.5 IT12 6.3内孔 40.5(d) 40.5+0.0250 IT8 1.6键槽宽 4+0.10 IT9
7、3.2 0.05 A键槽深度-d42.7+0.70 IT8 3.2锥齿轮外圆 9100.1 IT12 6.3锥齿轮收缩齿800.05 IT12 6.3 0.03 A左端面台阶高 3.7 IT12 6.3锥齿轮收缩齿角84.20.05 A2.零件分析 （1）零件功用分析螺旋锥齿轮是一种可以按稳定传动比平稳，低噪音传动的传动零件。因其重叠系数大承载能力强，传动比高，传动平稳，噪音小等优点广泛用于汽车，航空，矿山等机械传动领域。本次课程设计的旋转锥齿轮用于轴交角为 90 度的5两相交轴之间的运动和动力的传递。(2) 螺旋锥齿轮的结构技术要求和工艺分析在齿轮加工中弧齿锥齿轮的加工比较复杂，主要表现在切
8、齿的工序上，螺旋锥齿轮是成对设计，制造和使用，所以大，小（主，从动）的加工工艺是同时考虑的，与 WY02 螺旋锥齿轮的配对齿轮图号为 WY01 螺旋锥齿轮，其齿数为 6。螺旋锥齿轮经过渗碳淬火后会产生变形，其中轮齿变形可以通过磨齿来进行修正，同时也可以显著降低螺旋锥齿轮的传动噪音。由于齿轮在工作过程中承受挤压载荷，为增加其耐磨性，其表面要求经过淬火处理，硬度为HV500600。表 1-2 所示的为主动弧齿锥齿轮的参数。 表 1-2 主动弧齿锥齿轮的参数名称 齿 型 齿数 端面模数中点法向模数轴交角法向齿形角螺旋方向齿宽中点螺旋角配对齿轮图号 齿数参数 GLEASON 59 1.75 1.189
9、 90 20 右旋 35 WY01 63.确定零件生产类型由设计题目可知：N=10 件 /年，所以该零件为小批量生产。6第二章 确定毛坯和绘制毛坯图1.选择毛坯由于螺旋锥齿轮在工作过程中要承受挤压载荷，为增强锥齿轮的强度，获得纤维组织，毛坯使用锻件。由于锥齿轮的轮廓尺寸不大，而且生产类型为小批量生产，所以用普通锻件比较合适。毛坯模锻成型后切边，进行正火处理，已消除锻造应力，改善组织和获得良好的及加工切削性能，硬度值为160190HBS。2.确定锻件机械加工余量、毛坯的尺寸和公差根据第 2.1 节确定模锻毛坯的尺寸公差及机械加工余量，由表 4.64.9 可以确定如下各项因素。公差等级。由弧齿锥齿
10、轮的功用和技术要求可确定该零件的公差等级为普通级锻件质量 m。根据零件成品的质量为 0.75kg，估算 m=1.1kg。锻件形状复杂系数 S。该锻件为圆形，令其最大直径为 100mm，长为 30mm,可计算出锻件外轮廓包容体的质量为mN/kg= x100x30x7.8x10=1.844由式（4.3）和式（4.4）可以算出该零件的形状复杂系数S= = 0.60mm 1.11.84查零件形状复杂系数 S 分级表可知该零件的形状复杂系数 S 属 S级。锻件材料系数。由于该材料为 20CrMnTi 是渗碳钢，通常含碳量为0.17%0.24%，碳的质量分数小于 0.65%,所以该锻件的材质系数为 M级零
11、件的表面粗糙度。由零件图可知该弧齿锥齿轮的各加工表面的粗糙程7度为 Ra6.5m，内孔表面粗糙程度为 Ra1.6m。键槽粗糙程度为 Ra3.2m。（1）确定机械加工余量根据锻件质量，零件表面粗糙度和形状复杂系数查表 4.9，可查得锻件单边余量在厚度方向为 1.72.2mm,水平方向为 1.72.2mm，即锻件各外径尺寸单面余量为 1.72.2mm,轴向尺寸的单面余量为 1.72.2mm。查表 4.10 的锻件中心孔的单面余量为 2.0。（2）确定锻件毛坯尺寸上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙程度 Ra 1.6m。由该零件的技术要求可知该弧齿锥齿轮的各加工表面的粗糙程度为 Ra6.5m，内
12、孔表面粗糙程度为 Ra1.6m。键槽粗糙程度为 Ra3.2m，即各表面的加工粗糙程度为Ra 1.6m。表 2-1 弧齿锥齿轮毛坯（锻件）尺寸零件尺寸/mm 单边加工余量/mm 毛坯（锻件）尺寸9100.12 10053 2 5751+0.20 2 55厚度 12+0.050.05 2 16厚度 800.05 2 12（3）确定锻件毛坯尺寸公差根据上述条件，锻件毛坯尺寸公差根据锻件质量、材质系数和形状复杂系数，查表 4.6表 4.10，可求得弧齿锥齿轮的毛坯尺寸及公差，进而求得各加工表面的加工余量，本零件毛坯尺寸允许偏差见表 2-2。表 2-2 弧齿锥齿轮毛坯尺寸允许偏差锻件质量 m/kg 包容
13、体质量 mN/kg 形状复杂系数 S 材质系数 公差等级1.1 1.84 S M 普通级零件尺寸 机械加工余量/mm 毛坯基本尺寸 尺寸公差 毛坯尺寸公差9100.11.72.2 取 2.2（查表4.9）96 （查表1.6+1.10.54.6）96+1.10.553 1.72.2 取 2（查表 4.9） 57（查表1.6+1.10.54.6）57+1.10.5851+0.20 1.72.2 取 2（查表 4.9） 55（查表1.6+1.10.54.6）55+1.10.5厚度 12+0.050.051.72.2 取 2（查表 4.9） 16（查表1.4+1.00.44.7）16+1.00.4厚度
14、 800.051.72.2 取 2（查表 4.9） 10（查表1.4+1.00.44.7）10+1.00.43.绘制毛坯简图由表 2-2 所得结果，绘制毛坯图如图 2 所示。第三章 拟定 WY02 锥齿轮工艺路线1.定位基准的选择本零件是带孔的盘状，孔是设计基准（亦是装配基准和测量基准） ，为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵守“基准重合”的原则。即选 mm 孔及一端面为精基准。40.5+0.0250由于本齿轮全部表面都需要加工，而孔作为精基准应先加工，因此应选毛坯的外圆的 100 及其端面作为粗基准。2.各表面加工方案的确定表 3-1 弧齿锥齿轮零件各表面加工方案加工表面
15、 尺寸及公差/mm精度等级 表面粗糙度 Ra/m加工方案 备注锥齿轮左端面 510.20 IT12 6.3 粗铣 半精铣 精铣表 2.12锥齿轮右端面及台阶 9100.1 IT12 6.3 粗铣 半精铣 精铣表 2.12锥齿轮左端面外圆槽68 IT12 6.3 粗铣 半精铣 精铣表 2.12锥齿轮右端面53 IT12 6.3 粗铣 半精铣 精铣表 2.129内孔40.5(d) 40.5+0.0250 IT7 1.6 钻 粗铰精铰表 2.11键槽宽 4+0.10 IT9 3.2 粗铣 精铣 表 2.12键槽深度-d42.7+0.70 IT9 3.2 粗铣 精铣 表 2.12锥齿轮收缩齿 800.
16、05 IT12 6.3 粗插 磨齿 表 2.123.加工阶段的划分在选定弧齿锥齿轮各表面加工方法后，就需要进一步确定这些加工方法在工艺路线中的顺序及位置，这就涉及加工阶段划分方面的问题。对于精度要求较高的表面，总是先粗加工后再精加工。该弧齿锥齿轮加工质量要求较高，可将加工阶段分成粗加工、半精加工、精加工和磨四个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准（弧齿锥齿轮右端面和齿轮孔）准备好，是后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；另外，弧齿锥齿轮的锥齿轮左端面、锥齿轮左端面台阶外圆表面、锥齿轮右端面台阶外圆表面等加工表面的加工都在粗加个阶段进行。在半精加工阶段对各加工表面进行精加工。
17、在精加工阶段对各加工表面进行精加工。4.工序顺序的安排(1)机械加工工序遵守“先基准后其他”原则，首先加工精基准 弧齿锥齿轮右端面和轴孔 mm。40.5+0.0250遵循“先粗后精”原则，对各加工表面都是安排粗加工工序，后安排精加工工序。遵循“先主后次”原则，先加工主表面 弧齿锥齿轮的右端面和轴孔 mm。40.5+0.0250遵循“先面后孔”原则，先加工弧齿锥齿轮的端面，再加工轴孔mm，再铣槽。40.5+0.0250粗插齿，精插齿。（2）热处理工序精加工各表面之前对各加工表面进行渗碳+淬火+ 低温回火处理工艺，以达10到轮齿表面硬而心部韧的性能要求。表面硬度为 5864HRC，齿根心部硬度为3
18、045HRC。（3）辅助工序粗加工和热处理各加工表面后，安排中检工序；精加工、磨工序后安排去毛刺、清洗、和终检工序。综上所述，该弧齿锥齿轮工序安排为：基准加工 主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工 主要表面的半精加工和次要表面的半精加工 热处理 主 要表面的精加工和次要表面的精加工及辅助工序。5.机床设备及工艺装备的选用（1）机床设备的选用由该零件为小批量生产，则用通用万能设备和手动机床设备就能满足生产要求和经济要求。机床的选择见表 3-2。（2） 工艺设备的选用工艺设备主要包括刀具、夹具、量检具和辅具等。详细的工艺设备选用见表 3-2。 6.确定工艺路线综上所述考虑，制定弧齿锥齿轮的工艺路
19、线。见表 3-2。表 3-2 弧齿锥齿轮的工艺路线及设备、工装的选用工序号 工序名称 机床设备 刀具 量具5 锻造毛坯 锻造机10 热处理 热处理炉15 检验 游标卡尺20 粗车外圆 91 卧式车床 CA6140 车刀 游标卡尺25 半精车外圆 90 卧式车床 CA6140 车刀 游标卡尺30 粗铣 91 端面及台阶立式铣床 X51 面铣刀 游标卡尺35 半精铣 91 端面及台阶立式铣床 X51 面铣刀 游标卡尺40 粗铣 53,51 端面 立式铣床 X51 面铣刀 游标卡尺，百分表45 半精铣 53,51 端面立式铣床 X51 面铣刀 游标卡尺，百分表50 粗铣、半精铣外圆槽立式铣床 X51 键槽铣刀 游标卡尺，百分表55 钻、粗铰、精铰孔、倒40.5+0.0250 立式钻床 Z550 麻花钻、扩孔钻、车刀 游标卡尺
