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課 程 設 計 說 明 書
課程名稱：機械制造技術基礎課程設計
設計題目：齒輪套零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計
姓 名：
專業(yè)班級：
指導教師：
2016年1月27日
理工大學機械工程學院
3
太原理工大學課程設計說明書
目錄
摘要 3
第一章 緒論 4
第二章 齒輪套的加工工藝規(guī)程規(guī)定 5
2.1 零件的分析 5
2.1.1零件的作用 5
2.1.2零件的工藝分析 5
2.2 確定生產(chǎn)類型 6
2.3 確定毛坯 6
2.3.1 確定毛坯種類 6
2.3.2 確定鑄造加工量及形狀 6
2.3.3 繪制毛坯圖 8
2.4 工藝規(guī)程設計 8
2.4.1 選擇定位基準 8
2.4.2 制定工藝路線 9
2.4.3 選擇加工設備和工藝設備 10
2.4.4 機械加工余量、工序尺寸及公差的確定 11
2.5 確定切削用量及基本工時 13
2.5.1粗鏜Φ30內(nèi)孔 13
2.5.2粗車Φ67外圓及齒輪右端面 13
2.5.3粗鏜Φ32內(nèi)孔 16
2.5.4 粗車左端面及Φ46.4外圓、Φ43.4外圓 17
2.5.5拉鍵槽 18
2.5.6半精鏜Φ30內(nèi)孔 19
2.5.7 半精車Φ63 20
2.5.8半精車Φ43.4，Φ41.4外圓，端面 21
2.5.9鉆Φ8.5孔 23
2.5.10滾齒 24
2.5.11 磨削外圓 25
2.5.12 磨削內(nèi)孔 26
2.6 本章小結 27
第三章 鏜Φ30內(nèi)孔夾具設計 28
3.1設計要求 28
3.2 夾具設計 28
3.2.1 定位基準的選擇 28
3.2.2 切削力及夾緊力的計算 28
3.3 定位誤差的分析 31
參考文獻 33
致謝 34
摘要
本文是對齒輪套零件加工應用及加工的工藝性分析，主要包括對零件圖的分析、毛坯的選擇、零件的裝夾、工藝路線的制訂、刀具的選擇、切削用量的確定、加工工藝文件的填寫。選擇正確的加工方法，設計合理的加工工藝過程。此外還對軸承座零件的一道工序的加工設計了專用夾具.
機床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規(guī)格尺寸多已標準化，并且有專業(yè)的工廠進行生產(chǎn)。而廣泛用于批量生產(chǎn)，專為某工件加工工序服務的專用夾具，則需要各制造廠根據(jù)工件加工工藝自行設計制造。本論文夾具設計的主要內(nèi)容是設計齒輪套齒輪上加工Φ30孔的鏜床夾具設計。
太原理工大學課程設計說明書
第一章 緒論
機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。
齒輪套零件加工工藝及夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等的基礎下，進行的一個全面的考核。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證尺寸證零件的加工質(zhì)量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結合，才能很好的完成本次設計。
本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。
第二章 齒輪套的加工工藝規(guī)程規(guī)定
2.1 零件的分析
2.1.1零件的作用
題目所給的零件是齒輪套。齒輪套是屬于齒輪的一種。齒輪套的用途很廣泛，是各種機械設備零件中的重要零件，例如機床，飛機，輪船等等都要使用齒輪套。齒輪套的主要作用是調(diào)整機構的轉速和力矩，傳遞動力；改變動力輸出的旋轉方向等。
2.1.2零件的工藝分析
圖2.1 齒輪套零件圖
零件的材料為45鋼，鍛造性能和切削加工性能優(yōu)良。以下是齒輪套需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：
(1) 中心圓孔,Φ32，Φ30。
(2) 端面與中心孔有垂直度
(4) 外圓表面與中心孔Φ30有位置關系。
由上面分析可知，可以先粗加工加工齒輪套內(nèi)孔，然后以此作為基準加工Φ30孔，再以孔為基準采用專用夾具進行精加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此齒輪套零件沒有復雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。
2.2 確定生產(chǎn)類型
已知此軸承座零件的生產(chǎn)類型屬于中批量生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序應當分散；加工設備以通用設備為主，大量采用專用工裝。
2.3 確定毛坯
2.3.1 確定毛坯種類
零件材料為45鋼?？紤]零件結構簡單，生產(chǎn)批量大，毛坯精度要求不高，從高效低成本綜合考慮，選擇模鍛成型鍛造毛坯。
2.3.2 確定鑄造加工量及形狀
查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-25
確定加工余量及鍛件毛坯尺寸如下表：
表2.1 毛坯尺寸
零件尺寸
單面加工余量
鍛件尺寸
110
2
114
19
2
23
Φ40
3.2
Φ46.4
Φ42
2.2
Φ46.4
Φ30
2
Φ26
Φ63
2
Φ67
查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-13
確定毛坯尺寸偏差如下表：
表1.2 毛坯尺寸偏差
鍛件尺寸
偏差
114
114-0.61.2
23
23-0.20.8
Φ46.4
Φ464-0.51.1
Φ26
Φ26-10.4
Φ67
Φ67-0.51.1
2.3.3 繪制毛坯圖
圖2.2 齒輪套毛坯圖
2.4 工藝規(guī)程設計
2.4.1 選擇定位基準
1）粗基準的選擇
以零件的內(nèi)孔為主要的定位粗基準，以左端面輔助粗基準。
2）精基準的選擇
考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以加工后的Φ30為主要的定位精基準，以已加工的右平面輔助的定位精基準。
3）在鉆孔時以鍛造的孔一側作輔助定位基準
2.4.2 制定工藝路線
根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領已確定的情況下,可以考慮采用各種機床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：
表2.3 工藝路線
工序一
鍛造
工序二
時效處理
工序三
粗鏜Φ30內(nèi)孔
工序四
粗車齒輪右端面，粗車Φ63外圓
工序五
粗鏜Φ32內(nèi)孔，鏜倒角
工序六
粗車Φ40端面，粗車齒輪左端面，粗車Φ42外圓，粗車Φ40外圓
工序七
拉鍵槽
工序八
半精鏜Φ30內(nèi)孔，鏜倒角
工序九
半精車齒輪右端面，半精車Φ63外圓，車倒角
工序十
半精車Φ40端面，半精車齒輪右端面，半精車Φ42外圓，半精車Φ40外圓，車倒角、溝槽
工序十一
鉆Φ8.5孔
工序十二
滾齒
工序十三
淬火
工序十四
磨削Φ42外圓，磨削Φ40外圓
工序十五
磨削Φ30內(nèi)孔
工序十六
終檢入庫
2.4.3 選擇加工設備和工藝設備
1）機床的選擇
工序四、六、九、十、采用C620-1臥式車床
工序三、五、八采用T68臥式鏜床
工序十一采用Z3025立式鉆床
工序七采用L6110臥式拉床
工序十二采用Y3150滾齒機
工序十四采用M114W萬能外圓磨床
工序十五采用M2110內(nèi)圓磨床
2）選擇夾具
該齒輪套的生產(chǎn)綱領為大批生產(chǎn)，所以采用專用夾具。
3）選擇刀具
在車床上加工的各工序，采用硬質(zhì)合金車刀即可保證加工質(zhì)量，鉆床加工采用高速鋼復合鉆頭，零件加工內(nèi)孔較小，使用硬質(zhì)合金鏜刀加工。
4）選擇量具
加工的孔均采用極限量規(guī)。
5）其他
對垂直度誤差采用千分表進行檢測，對角度尺寸利用專用夾具保證，其他尺寸采用通用量具即可。
2.4.4 機械加工余量、工序尺寸及公差的確定
1）圓柱面工序尺寸的確定：
表2.2 圓柱面工序尺寸
加工表面
加工內(nèi)容
單邊加工余量
精度等級
工序尺寸
表面粗糙度
工序余量
最小
最大
Φ32
粗鏜
3
IT12
Φ32
12.5
3
3.105
Φ30
粗鏜
1.3
IT12
Φ28.6
6.3
1.5
1.605
半精鏜
0.5
IT8
Φ29.6
3.2
0.435
0.5115
磨削
0.2
IT7
Φ30
1.6
0.1835
0.2105
Φ40
粗車
1
IT12
Φ41.4
6.3
1
1.125
半精車
0.5
IT9
Φ40.4
3.2
0.375
0.531
磨削
0.2
IT8
Φ40
0.8
0.169
0.2125
Φ42
粗車
1.5
IT12
Φ43.4
6.3
1.5
1.625
半精車
0.5
IT9
Φ42.4
3.2
0.375
0.531
磨削
0.2
IT8
Φ42
0.8
0.169
0.2125
Φ63
粗車
1.5
IT12
Φ64
6.3
1.5
1.625
半精車
0.5
IT9
Φ63
3.2
0.375
0.55
2) 軸向工序尺寸的確定
表2.3 軸向工序尺寸
加工內(nèi)容
加工余量
基本尺寸
經(jīng)濟精度
粗車齒輪右端面
1.5
112.5
IT12
粗車Φ40端面
1.5
111
IT12
粗車齒輪左端面
1.5
20
IT12
半精車齒輪右端面
0.5
110.5
IT9
半精車Φ40端面
0.5
110
IT9
半精車齒輪左端面
0.5
19
IT9
2.5 確定切削用量及基本工時
2.5.1粗鏜Φ30內(nèi)孔
所選用刀具為YT5硬質(zhì)合金鏜刀,選用T68臥式鏜床。
1）確定切削深度ap
ap=1.3mm
2）確定進給量f
根據(jù)《實用機械加工工藝手冊》表9-145，查得粗鏜時，選用硬質(zhì)合金刀頭，加工材料為鋼時：
v=40~60m/min f=0.3~1.0mm/r
按機床的進給量（表4.2—21），選擇，
f=0.74mm/r
3）確定機床轉速n
n=500r/min=8.33r/s
4）計算基本工時
選鏜刀的主偏角kr=45°，則L1=3.5mm，L=54mm，L2=L3=0,f=0.74mm/r ，n=8.33r/s則：
T=3.5+540.74×8.33=9.33S
2.5.2粗車Φ67外圓及齒輪右端面
本工序為粗車。已知加工材料為45鋼，σb=670Mpa，鍛件，有外皮，機床為C620-1臥式車床，工件裝在專用夾具中。
確定粗車外圓Φ67外圓的切削用量 所選刀具為YT5硬質(zhì)合金可轉位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》第一部分表1.1，由于C620-1機床中心高為200mm（表1.30），故選擇刀桿尺寸B×H=16mm ×25mm,刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表1.3，選擇車刀形狀為卷屑槽帶倒菱形前刀面，前角γ0=12°，后角α0=6°，主偏角κ0=90°，副偏角κ0'=10°，刃傾角λ0=0°，刀尖圓弧半徑r=0.8mm。
1) 確定切削深度ap 最大單邊加工余量為2.2mm，可在一次走刀完成，故粗加工余量取1.5mm，
2) 確定進給量f 根據(jù)表《切削用量簡明手冊》表1.4，在粗車鋼料，刀桿尺寸為16mm × 25mm，ap≤3mm，工件直徑在60~100mm時，
f=0.4~0.7mm/r
按C620-1車床說明書選擇
f=0.55mm/r
確定的進給量尚需滿足車床進給機構強度的要求，故需進行校驗。
根據(jù)C620-1車床說明書，其進給機構允許的進給力Fmax=3530N,
根據(jù)表《切削用量簡明手冊》1.21，但鋼料σb=570~670Mpa，ap≤2mm，f≤0.75mm，κr=45°，v=65m/s（預計）時，進給力F=760N，
Ff的修正系數(shù)為kγ0Ff=1.0，kλsFf=1.0，kκrFf=1.17(表1.29—2)，故實際進給力Ff=760×1.17=889.2N
由于切削時進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選的f=0.65mm/r可用。
3） 選擇車刀磨鈍標準及耐用度 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1mm，可轉位車刀耐用度T=30min。
4）確定切削速度v 切削速度v可根據(jù)公式計算，也可直接由表中查出?，F(xiàn)采用查表法確定切削速度。
根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.10，但用YT15硬質(zhì)合金車刀加工σb=600~700Mpa鋼料，ap≤3mm，f≤0.75mm/r，切削速度v=109m/min。
切削速度的修正系數(shù)ksv=0.8，ktv=0.65，kκrv=0.81，kTv=1.15，kMv=kkv=1.0(均見表1.28)，故
V=109×0.8×0.65×0.81×1.15m/min=52.8m/min
n=1000vπd=1000×52.5π×67=250.85r/min，
按C620-1機床轉速（表4.2-8），選擇
n=230r/min
此時實際切削速度VC=48.41m/min。
5）校驗機床功率 由《切削用量簡明手冊》表1.24，但σb=580~970Mpa，HBS=166~277，ap≤2.0mm，f≤0.6mm/r，v≤57m/min時，Pc=1.7kw
切削功率的修正系數(shù)kκrPc=1.17，kγ0Pc=kMpc=kKPc=1.0，kTPc=1.13，kSPc=0.8，ktPc=0.65（表1.28），故實際切削時的功率為： Pc=0.72KW
根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.30，但n=230r/min，機床主軸允許功率PE=5.9KW，Pc
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