1、- 1 -课 程 设 计课程名称 机械制造技术基础课程设计题目名称 圆柱齿轮机械加工工艺规程设计专业班级 09 机械设计制造及其自动化专业学生姓名学 号指导教师二一二年九月二十四日- 2 -机械与电子工程系机械制造基础课程设计任务书题 目: 圆柱齿轮机械加工工艺规程设计专业班级: 09 机械设计制造及其自动化(本 2)学生姓名: 学 号: 指导老师: 2012 年 9 月 24 日- 3 -课程任务书题 目: 设计圆柱齿轮机械加工工艺规程及装备任务书:1.绘制圆柱齿轮零件的二维并完整地标注尺寸 1 张2.圆柱齿轮零件毛坯零件图 1 张3.圆柱齿轮零件机械加工工艺规程卡片 1 张4.圆柱齿轮的零
2、件机械加工工序卡 1 套 5 课程设计说明书 1 份 目 录1 零件的工艺分析.41.1 圆柱齿轮的用途 41.2 圆柱齿轮的技术要求.41.3 审查圆柱齿轮的工艺性.4、51.4 确定圆柱齿轮的生产类型52.确定毛坯、绘制毛坯简图2.1 选择毛坯. 52.2 确定的尺寸公差和机械加工的余量 5、62.3 绘制圆柱齿轮的毛坯简图 .63 拟定圆柱齿轮工艺路线.73.1 定位基准的选择. 73.2 表面加工方法的确定.73.3 加工阶段的划分.73.4 工序的集中与分散73.5 工序顺序的安排.83.6 机床设备及工艺装备的选用.83.7 确定工艺路线84 确定加工余量和工序尺寸94.1 工序
3、1 和工序 2加工圆柱齿轮端面、轮辐端面、齿轮台阶面至设计尺寸.9、10、114.2 工序 3、4 圆柱齿轮内孔工序尺寸的确定11、12- 4 -4.3 工序 5 铣键槽124.4 工序 6、7 加工外圆12、134.5 工序 8 加工周边孔. 134.6 工序 9 去毛刺.134.7 工序 10 中检134.8 工序 11 滚齿.134.9 工序 12 齿部高频淬火.134.10 工序 13 珩齿.134.11 工序 14 清洗.134.12 工序 15 终检.134.13 工序 16 涂油入库.135 确定切削用量和时间额度195.1 切削用量的确定14、15、165.2 基本时间 tm的
4、计算17、185.3 辅助时间的计算.185.4 其他时间的计算18、195.5 单件时间定额 tdj的计算196.课程设计小结19、201 零件的工艺分析1.1 圆柱齿轮的用途圆柱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。在机械设备中得到了广泛的应用，如：汽车、机床、发动机、农业机械、建筑机械等。圆柱齿轮在相互啮合时，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。1.2 圆柱齿轮的技术要求根据圆柱齿轮的零件图纸要求将该圆柱齿轮的全部技术要求列于表中。 表 1
5、-1 圆柱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圆柱齿轮内孔 03.8 1.6圆柱齿轮键槽 269 12.5圆柱齿轮外圆 0.-58 3.2圆柱齿轮端面 110 8 3.2圆柱齿轮分度圆 315 8 3.21.3 审查圆柱齿轮的工艺性 - 5 -分析零件图纸可知,该圆柱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微低些。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，采用半精加工即可以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，采用较经济的方法保质保量的加工出来。由此可见，该零件的工艺性较
6、好1.4 确定圆柱齿轮的生产类型由课程设计题目要求可知：Q=20000 件/年，m=1 件/台，结合生产实际，备品率 a%和废品率 b%分别取 3%和 0.5%。代入下式：N=Qm（1+a%） （1+b%）=20000 件/台 x1 件/台（1+3%）x（1+0.5%）=20703 件/年。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 根据零件的质量查表 1-4 知，该零件属于中型零件；再有表 1-5 可知，该零件的生产类型为大量生产。2.确定毛坯、绘制毛坯简图2.1 选择毛坯由零件要求可知,
7、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 SS=mt/mn=21.7
8、/(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。- 6 -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。6. 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 1.6um，即 Ra1.6um。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。圆柱齿轮毛
9、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 2.33.0(两端面分别取 2.5) 0.31-435 厚度 60 2.33.0(两端面分别取 2.5) .-54.31-65厚度 100 2.33.0(两端面分别取 3) 8.321-0 0.2-80 3.0(单边) .5-47325 3.0(单边) 2.1-36331 15.3中心孔距 190 808092.3 绘制圆柱齿轮的毛坯简图 - 7 -3 拟定圆柱齿轮工艺路线3.1
10、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
11、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 8 3.2 滚齿珩齿- 8 -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
12、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 “先基准后其他”原则,首先加工基准圆柱齿轮左端面和孔。遵循“先粗后精”原则，先安排 粗加工工序，后安排精加工工序。遵循“先主后次”原则，后加工主要表面，后加工次要表面。遵循“先面后孔”原则
13、，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 190217HBS，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4 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 工艺设备包括刀具、量具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。表 32 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1 粗铣两端面、轮辐及台阶面CA6163 偏刀 90
14、游标卡尺2 半精铣两端面、轮辐及台阶面6163 偏刀 90 游标卡尺3 粗镗内孔、倒角 CA6163 偏刀 90 游标卡尺4 半镗,精镗内孔 6163 偏刀 90 游标卡尺5 粗铣、半精铣键槽立式铣床 X51 键槽铣刀 卡规，深度游标卡规- 9 -6 粗车外圆 CA6163 偏刀 90 游标卡尺7 半精车外圆 6163 偏刀 90 游标卡尺8 粗镗、半精镗周边 50 孔716 6 游标卡尺10 去毛刺 钳工台 手锤11 中检 塞尺、游标卡尺等13 滚齿 滚齿机12 齿部高频淬火 淬火机等13 珩齿 珩齿机14 清洗 清洗机15 终检 塞尺、游标卡尺等16 涂油入库4 确定加工余量和工序尺寸4.
15、1 工序 1 和工序 2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：1） 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。2） 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：1） 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。2） 以齿轮左端面 E 及外圆
16、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。4.2 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 41 所示。加工过程示意图如图 42。4.3 求解各工序尺寸及公差1）确定工序尺寸 S4，从图 41 中知，S4=D=100mm。- 10 -3） 确定工序尺寸 S3，从图 42 中知(工序尺寸链)S3=S4+Z4，其中 Z4 味半精铣余量，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
17、工精度为 IT812，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= ，同理 S2 由粗铣后得到的，公054.-31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= 。同理 S1 尺寸是由粗铣035.-62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.-143）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。
