雙聯(lián)齒輪零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備.doc

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課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 雙聯(lián)齒輪零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備 班 級(jí)：2011級(jí)機(jī)制5班 姓 名：李 德 松 學(xué) 號(hào)： 110920523 指導(dǎo)教師： 謝 馳 2014年 6 月 日 1、 引言 課程設(shè)計(jì)是學(xué)生在校學(xué)習(xí)階段的一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)和基礎(chǔ)理論知識(shí)，獨(dú)立解決專業(yè)一般工程技術(shù)問(wèn)題的能力。樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想和工作作風(fēng)。 在三年的學(xué)習(xí)中我涉及到了大量的專業(yè)知識(shí)，如：《機(jī)械制圖》，《機(jī)械設(shè)計(jì)》，《互換性與技術(shù)測(cè)量》，《現(xiàn)代制造工藝學(xué)》。這些專業(yè)課在整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造專業(yè)學(xué)習(xí)的過(guò)程中，起到了很重要的作用，它們把我從前所學(xué)的一些基礎(chǔ)理論知識(shí)材料力學(xué)、機(jī)械制造基礎(chǔ)、公差測(cè)量與配合、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械加工設(shè)備等等這些專業(yè)課知識(shí)都融合在一起，學(xué)會(huì)學(xué)以致用、融會(huì)貫通和舉一反三。 綜上，雙聯(lián)齒輪機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備課程設(shè)計(jì)是我們完成大學(xué)的全部基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)業(yè)課之后所進(jìn)行的一個(gè)綜合性質(zhì)的考驗(yàn)。這也是在我們畢業(yè)設(shè)計(jì)之前的對(duì)所學(xué)知識(shí)的回顧和總結(jié)，也可以說(shuō)是一個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)前的熱身設(shè)計(jì)。 1、 雙聯(lián)齒輪的分析 1.1雙聯(lián)齒輪的作用和結(jié)構(gòu) 雙聯(lián)齒輪主要用于一些機(jī)械設(shè)備變速箱中，通過(guò)與操作機(jī)構(gòu)的結(jié)合，滑動(dòng)齒輪從而實(shí)現(xiàn)變速。圓柱齒輪一般分為齒圈和輪體兩部分，根據(jù)齒輪輪體的結(jié)構(gòu)形狀來(lái)劃分可知上圖中的雙聯(lián)齒輪為盤類齒輪，有兩個(gè)齒圈，在齒圈上切出直齒齒形，在輪體上帶有花鍵孔。 2.1雙聯(lián)齒輪的工藝分析 為了保證齒輪正常工作和便于加工，齒輪主要表面的尺寸公差、位置公差和表面粗糙度須達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)。 由圖可知： 1、 雙聯(lián)齒輪的齒面粗糙度為1.6um、 2、32H10孔的表面粗糙度為1.6um，28H7孔的表面粗糙度為3.2um 3、齒輪兩端面跳動(dòng)允差為0.05mm 三、選擇毛坯 3.1毛坯的選擇 該齒輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，并且有臺(tái)階軸，力學(xué)性能要求很高，精度較高且要進(jìn)行中批或大批生產(chǎn)，所以選用模鍛件，其加工余量小，表面質(zhì)量好，機(jī)械強(qiáng)度高，生存率高。工件材料選用45鋼，毛坯的尺寸精度要求為IT12級(jí)，公稱尺寸，長(zhǎng)50。 3.2基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)零件圖紙及零件的使用情況分析。知Φ32花鍵孔，端面圓跳動(dòng)，平行度等均應(yīng)通過(guò)正確的定位才能保證，故對(duì)基準(zhǔn)的選擇應(yīng)進(jìn)行分析。 3.2.1粗基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)的選擇：對(duì)雙聯(lián)齒輪這樣的回轉(zhuǎn)體零件來(lái)說(shuō)，選擇好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要。對(duì)回轉(zhuǎn)體零件我們通常以外圓作為粗基準(zhǔn)。 3.2.2精基準(zhǔn)的選擇 在加工完Φ32花鍵孔以后各工序則以花鍵孔為定位精基準(zhǔn)。這樣就滿足了基準(zhǔn)重合的原則和互為基準(zhǔn)的原則。在加工某些表面時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)基準(zhǔn)不重合，這時(shí)需要進(jìn)行尺寸鏈的換算。 四、選擇加工方法，制定工藝路線 1、機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì) 為保證達(dá)到零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項(xiàng)技術(shù)要求，必須制定合理的工藝路線。 由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為批量生產(chǎn)，所以采用通用機(jī)床配以專用的工、夾、量具，并考慮工序集中，以提高生產(chǎn)率和減少機(jī)床數(shù)量，使生產(chǎn)成本下降。 工藝路線一： 工藝路線二 鍛造、正火 鍛造、正火 1粗車外圓及端面 1粗車外圓及端面 2拉花鍵孔 2拉花鍵孔 3去毛刺 3去毛刺 4精車外圓、端面 4精車外圓及端面 5檢驗(yàn) 5檢驗(yàn) 6滾齒 6滾齒 7插齒 7倒角 8倒角 8去毛刺 9去毛刺 9剃齒 10剃齒 10齒部高頻淬火 11齒部高頻淬火 11推孔 12推孔 12衍齒 13衍齒 13總檢 14總檢 2、 工藝方案的比較與分析 兩個(gè)工藝方案中除第七道工序不同外，其他的工序都相同，二這道工序都是為了獲得Z=19的切削加工。方案一是對(duì)Z=33的齒形進(jìn)行滾齒加工后再對(duì)Z=19的齒輪進(jìn)行插齒加工，這樣能保證切削加工順利地進(jìn)行下去。方案二是對(duì)Z=33的齒坯進(jìn)行滾齒加工后繼續(xù)對(duì)Z=19的齒輪進(jìn)行滾齒加工，由于該零件是雙聯(lián)齒輪，兩齒輪間隔很小，若再對(duì)Z=19的齒坯進(jìn)行滾齒加工需得有專門的設(shè)備，增加了成本和加工難度 另外，選擇方案時(shí)還應(yīng)考慮工廠的具體條件等因素，如設(shè)備，能否借用工、夾、量具等、本次設(shè)計(jì)選擇工藝路線方案一。 3、制定機(jī)械加工工藝路線 毛坯為鍛件，清理后進(jìn)行正火處理，以消除內(nèi)應(yīng)力機(jī)械切削加工性能，在毛坯車間，對(duì)其認(rèn)真檢驗(yàn)分析，達(dá)到毛坯的技術(shù)要求，然后送到機(jī)械加工車間來(lái)加工 鍛造、正火---粗車外圓及端面---拉花鍵孔----去毛刺--精車外圓、端面---檢驗(yàn)-----滾齒----插齒---倒角---去毛刺----剃齒---齒部高頻淬火---推孔-----衍齒----總檢。 五、選擇加工設(shè)備及刀具、夾具、量具 1、選擇加工設(shè)備與工藝設(shè)備 工序名稱 設(shè)備 刀具 量具 夾具 鍛 模鍛錘 車 臥式車床 高速鋼車刀 游標(biāo)卡尺1500.02 三爪卡盤 拉 拉床 矩形花鍵拉刀 花鍵量規(guī) 拉夾具 滾齒 滾齒機(jī) 高速鋼滾刀 上芯軸裝夾 插齒 插齒機(jī) 高速鋼插刀 上芯軸裝夾 倒角 齒輪倒角機(jī) 45o外圓車刀 游標(biāo)卡尺 剃齒 剃齒機(jī) 盤形剃齒刀 珩齒 齒輪珩磨機(jī) 砂輪 上心軸裝夾 鉗 鉗工 銼刀 游標(biāo)卡尺1500.02 銼臺(tái) 表5.1 2、確定工序尺寸 工序一：下料毛坯公稱尺寸：。 工序二：毛坯經(jīng)粗車Φ57.5外圓和端面后，Φ57.5外圓公稱尺寸為 ，φ87.5外圓公稱尺寸為。 工序三：工件調(diào)頭，粗車φ87.5外圓和端面后，φ87.5外圓公稱尺寸為。如圖5.2所示： 圖5.2 工序四：鉆鏜花鍵孔至尺寸，花鍵孔尺寸為。 工序五：拉花鍵至規(guī)格，如下圖所示： 圖5.3 工序六：鉗工去毛刺。 工序七：精車工件外圓、端面和槽至尺寸，如下圖所示： 工序八：檢驗(yàn) 工序九：工件以花鍵孔定位于心軸上，校正心軸按圖樣要求滾齒（Z=33)留齒余量0.07-0.12mm。如下圖所示： 工序十：插齒（Z=19)留齒余量0.04-0.06mm（見(jiàn)圖5.4）。 工序十一：倒角（15度）（見(jiàn)圖5.4）。 工序十二：鉗工去毛刺。 工序十三：剃齒（Z=33)、剃齒（Z=19)。 工序十四：珩齒。 工序十五：齒部高頻淬火。 工序十六：總檢入庫(kù)。 3、 計(jì)算加工余量 由文獻(xiàn)1可用查表法確定各表面的總余量，但由于用查表法所確定的總余量與生產(chǎn)實(shí)際情況有些差距，故還應(yīng)根據(jù)工廠具體情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 由文獻(xiàn)1可查出鍛件主要尺寸的公差，先將調(diào)整后的主要毛坯尺寸及公差，如下表所示 主要面尺寸 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 φ87.5外圓 87.5 5 92.5 Φ57.5外圓 57.5 4 61.5 Φ42 42 5 47 42長(zhǎng) 42 5 47 18厚 18 3 21 20厚 20 3 23 花鍵孔 28 3 27 六、確定工序切削用量及基本時(shí)間 1、工序切削用量 1.粗車外圓及端面，鉆鏜花鍵底孔至尺寸φ28 （1）已知φ87.5外圓長(zhǎng)度方向上的加工余量為3mm,實(shí)際加工余量為1.5mm,故分一次加工，長(zhǎng)度加工公差為IT11級(jí)取-0.19mm （2）進(jìn)給量《切削簡(jiǎn)明手冊(cè)》當(dāng)?shù)稐U尺寸為16mm25mm,ａｅ≤３mm時(shí)， 以及工件直徑為Φ87.5時(shí)，?=0.6-0.8mm/ｒ 按C３１６３－１ 車床說(shuō)明書 取?=0.6 mm/n。 由于存在間歇加工所以進(jìn)給量乘以k=0.75—0.85 所以：實(shí)際進(jìn)給量f=0.60.8=0.48 mm/ｒ 按C３１６３－１ 車床說(shuō)明書 ?＝0.53ｍｍ／ｒ （3）計(jì)算切削速度。按《切削簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.27 ， 切削速度的計(jì)算公式為（壽命選T=60min） 刀具材料YG6 V=Cv/(Tmap xvf yv) kv 其中：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2 修正系數(shù)Ko見(jiàn)《切削手冊(cè)》表1.28 kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81 ∴Vc =158/( 600.220.150.53 0.4) 1.150.80.80.810.97 =46.9(m/min) 2、工序時(shí)間計(jì)算 （1）機(jī)動(dòng)時(shí)間 由文獻(xiàn)1表2.5-7得鉆孔的計(jì)算公式為： T=l+l1+l2/fn 式中l(wèi)1=D/2cotky+（1-2） l2=1-4， 鉆盲孔時(shí)，l2=0，l=46，L2=0，f=0.3，n=1000 L1=8.7/2cot（1180/2）+1.5=6.7 所以 t=46+6.7+0/0.31000=0.1773min Tb=2t=20.1773=0.355min （2）輔助時(shí)間 由文獻(xiàn)1表2.5-41確定 開(kāi)停車 0.015min 升降鉆桿 0.015min 主軸運(yùn)轉(zhuǎn) 0.02min 清楚鐵屑 0.04min 卡尺測(cè)量 0.10min 裝卸工件時(shí)間由文獻(xiàn)1表2.5-42取1min 所以輔助時(shí)間 Ta=（0.015+0.015+0.02+0.04+0.1+1）min =1.19min （3）作業(yè)時(shí)間 TB=Tb+Ta=（0.355+1.19）min =1.545min （4）常量工作場(chǎng)地時(shí)間Ts 由文獻(xiàn)5，取β=3%，則 TS=TBβ =1.5453% =0.04635min （5）休息與生理需要時(shí)間Tr Tr=TBβ =1.5453% =0.04635min （6）準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Te 由文獻(xiàn)1表2.5-44.，取部分時(shí)間為 簡(jiǎn)單件 26min 深度定位 0.3min 使用鉆模 6min 由設(shè)計(jì)給定5000件，則 Te/n=（26+0.3+6）/5000 =0.001615min （7）單件時(shí)間 Tp=Tb+Ta+Ts+Tr =（0.355+1.19+0.04635+0.04635+0.001615）min =1.625min （8）單件計(jì)算時(shí)間 Tc=Tp+Te/n =（1.625+0.001615）min =1.63min 七、夾具設(shè)計(jì) 1、定位基準(zhǔn)的選擇 因?yàn)辇X輪端面相對(duì)于軸心線的的跳動(dòng)為0.05，因此我們采用端面和定位，同時(shí)花鍵孔是工件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，又是加工基準(zhǔn)，因此以內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)完全可以達(dá)到精度要求。 2、 切削力和卡緊力計(jì)算 2.1 刀具：采用專用滾刀 機(jī)床：滾齒機(jī)。 其中：修正系數(shù)kv=1.0；CF=30；qF=0.83；XF=1.0；yF=0.65；μF=0.83；αp=8；wF=0。 代入上式，可得F=889.4N。 因在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù)K=K1K2K3K4 其中：K1 為基本安全系數(shù)1.5 K2 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 K3 為刀具鈍化系數(shù)1.1 K4 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以F謖=KF=1775.7N 2.2 夾緊力的計(jì)算 選用夾緊螺釘夾緊機(jī)由N（f1+f2）=KF謖 其中f 為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取f1=f2=0.25,F=PZ+G,G 為工件自重 ∴ 夾緊螺釘：公稱直徑d=10mm，材料45 鋼，性能級(jí)數(shù)為6.8 級(jí)。 σB=6100MPa 螺釘疲勞極限：=0.32σB=0.32600=192MPa。 極限應(yīng)力幅： 許用應(yīng)力幅： 螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為 [s]=3.5～4,取[s]=4，得=120MPa，滿足要求經(jīng)校核：滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠。 3、 定位誤差分析 由于用Φ28 內(nèi)孔和端面定位，齒輪設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故軸向尺寸無(wú)基準(zhǔn)不重合度誤差。徑向尺寸無(wú)極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無(wú)基準(zhǔn)不重合度誤差。本工序選用的工件以圓孔在定位銷上定位，定位銷為水平放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準(zhǔn)位移誤差。在重力作用下定位副只存在單邊間隙，即工件始終以孔壁與心軸上母線接觸，故此時(shí)的徑向基準(zhǔn)位移誤差僅存在Z 軸方向，且向下，見(jiàn)下圖。 式中ε 為定位副間的最小配合間隙（mm）；TD為工件圓孔直徑公差（mm）；Td 為定位銷外圓直徑公差（mm）。 4、 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 如前所述,在設(shè)計(jì)夾具時(shí),應(yīng)該注意提高勞動(dòng)率。為此,在螺母夾緊時(shí)采用開(kāi)口墊圈,以便裝卸,夾具體底面上的止口定位可以精確保證齒頂圓和分度圓相對(duì)于中心線的跳動(dòng)，從而保證了精度。便于滾齒加工，本夾具總體的感覺(jué)是操作比較簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)比較緊湊，效率大大提高20%。 七 設(shè)計(jì)總結(jié)結(jié) 雙聯(lián)齒輪就是兩個(gè)齒輪連成一體.這種雙聯(lián)齒輪在輪系中(變速器)被稱為滑移齒輪,雙聯(lián)齒輪本身的制造精度，對(duì)整個(gè)機(jī)器的工作性能、承載能力及使用壽命都有很大的影響。 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是我在校學(xué)完所有的專業(yè)知識(shí)后進(jìn)行的，對(duì)我將來(lái)有很大的幫助，使我充分認(rèn)識(shí)到了機(jī)電一體化與機(jī)械基礎(chǔ)方面的重要性。同時(shí)也使我認(rèn)識(shí)到了我對(duì)這方面的不足，我深刻的認(rèn)識(shí)到了學(xué)好一門專業(yè)的重要性，激發(fā)了我的斗志，用我們自己學(xué)到的知識(shí)為國(guó)家做貢獻(xiàn)，使我們偉大的中華人民共和國(guó)更加繁榮昌盛。 參考文獻(xiàn) 1 李洪主編.機(jī)械加工工藝手冊(cè).北京出版社.1990 2 艾興，肖詩(shī)綱主編.切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè).北京.機(jī)械工業(yè)出版社 3 東北重型機(jī)械學(xué)院，洛陽(yáng)工學(xué)院，第一汽車制造廠職工大學(xué)編.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè).上海.上海科學(xué)技術(shù)出版社.1994 4 趙如福主編.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè).上海.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.1990 5 鄭修本，馮冠大主編.機(jī)械制造工藝學(xué).北京.機(jī)械工業(yè)出版社.1992 6．《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 7．《公差測(cè)量技術(shù)與配合》 8．《金屬切削用量與刀具》 9．《機(jī)械加工設(shè)備》 10．《機(jī)床工藝學(xué)》 11．《機(jī)械制造基礎(chǔ)》