課程設計--wy01錐齒輪的加工工藝規(guī)程及工時定額計算

1、<p>　　機 械 制 造 技 術</p><p>　　課 程 設 計 說 明 書</p><p>　　設計題目：WY01齒輪機械加工工藝規(guī)程 及工時定額計算（大量）</p><p>　　班 級： 2014級機制本科班</p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號：

2、 </p><p>　　指導教師： </p><p>　　2017年6月20日</p><p>　　《機械制造技術Ⅰ》課程設計任務書</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　機 械 制 造 技 術2</p><p>　　課 程 設 計

3、 說 明 書2</p><p><b>　　一、序 言1</b></p><p><b>　　二、零件分析2</b></p><p>　　2.1 零件的作用2</p><p>　　2.2 零件圖分析2</p><p>　　2.3 審查零件圖樣的工藝性3</p

4、><p>　　2.4 零件的生產(chǎn)類型3</p><p>　　三、選擇毛坯、確定毛坯尺寸及設計毛坯圖4</p><p>　　3.1 選擇毛坯4</p><p>　　3.2 鍛件機械加工余量、毛坯尺寸和公差的確定4</p><p>　　3.3 確定鍛件機械加工余量5</p><p>　　3.4

5、 確定鍛件毛坯尺寸5</p><p>　　3.5 確定鍛件毛坯尺寸公差5</p><p><b>　　3.6 毛坯圖5</b></p><p><b>　　圖3.16</b></p><p>　　四、加工方法的選擇及工藝路線的制定6</p><p>　　4.1 定位

6、基準的選擇6</p><p>　　4.2 零件表面加工方法的選擇6</p><p>　　4.3 選擇加工設備與工藝設備7</p><p>　　4.4 制定工藝路線8</p><p>　　4.5 確定工序尺寸9</p><p>　　五、切削用量及基本時間的確定10</p><p>　　

7、5.1 工序10切削用量及基本時間的確定10</p><p>　　5.2 工序20切削用量及基本時間的確定12</p><p>　　5.3 工序30切削用量及基本時間的確定12</p><p>　　5.4 工序40切削用量及基本時間的確定13</p><p>　　5.5 工序50切削用量的確定14</p><p&

8、gt;<b>　　六、小結15</b></p><p><b>　　七、參考資料16</b></p><p><b>　　一、 序 言</b></p><p>　　《機械制造技術及裝備》學課程設計是我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學

9、各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。</p><p>　　就我個人而言，我希望能通過這次課程設計，了解并認識一般機器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學過的技術基礎課和專業(yè)課的知識，理論聯(lián)系實際，對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后工作打下一個良好的基礎，并且為后續(xù)畢業(yè)設計做一次熱身。</

10、p><p>　　此次課程設計我們是圍繞齒輪展開的。從零件圖的分析到毛坯的選擇，再到工藝路線的制定、機床及工藝裝備的選用、加工余量、工序尺寸和公差的確定，最后是對切削參數(shù)的計算，都要求我們對大學四年所學的東西有很好的掌握。</p><p>　　此次課程設計的勝利完成，首先要感謝陳興強老師孜孜不倦的教導和全面詳細的解答，其次就是同學們的幫助，我知道課程設計對我們來說是個考驗，但同時也是非常難得的機

11、會。一方面它可以鍛煉自己解決實際問題的能力，另一方面，可以讓我們對所學的知識重新復習一遍，真正的學以致用。</p><p>　　由于能力所限，設計尚有不足之處，懇請老師給予指導。</p><p><b>　　二、 零件分析</b></p><p>　　2.1 零件的作用</p><p>　　錐齒輪零件所用的材料為20

12、CrMnTi，質量為1.36kg，年產(chǎn)量100000件。零件圖如下圖2.1。</p><p><b>　　圖2.1 零件圖</b></p><p>　　2.2 零件圖分析</p><p>　　如下圖可知錐齒輪有內孔×34.5mm，內孔有4個4mm通鍵槽與內孔軸線互成90°垂直分布，右端有×3mm的溝槽，右端外部有

13、傾角為73°25'頂尖距溝槽為7.75mm的斜齒面。</p><p>　　2.3 審查零件圖樣的工藝性</p><p>　　錐齒輪零件圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術要求齊全。其所有表面均需切削加工，個表面的加工精度和表面粗糙度都不難獲得。4個4mm槽口的徑向設計基準是×34.5mm孔的軸線，軸向設計基準是mm外圓柱的左端面。基準孔mm要求1.6。mm外圓

14、柱左端面要求1.6。圓周肩底圓弧要求2.5。總體而言加工難度不高。</p><p>　　2.4 零件的生產(chǎn)類型</p><p>　　零件年產(chǎn)量Q=100000件/年；結合生產(chǎn)實際，備用率a和廢品率b分別取為4％和0.3％。代入公式得該零件的生產(chǎn)量為N=Qn（1+a）（1+b）=100000×（1+4％）（1+0.3％）=104312件/年。</p><p>

15、;　　零件是機床上的齒輪，質量為1.36kg，查書表2.2知，屬輕型零件，再由表2.3可知，該齒輪的生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。</p><p>　　三、 選擇毛坯、確定毛坯尺寸及設計毛坯圖</p><p><b>　　3.1 選擇毛坯</b></p><p>　　該零件材料為20CrMnTi?？紤]到零件屬于薄壁的圓盤類中小型零件，并且加工工序較多，會

16、經(jīng)常承受變載荷和沖擊載荷，</p><p>　　因此應該選用鍛件，可得到連續(xù)和均勻的技術纖維組織，保證零件工作可靠。又由于零件屬于批量生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，故采用模鍛成形，可獲得較好的尺寸精度和較高的生產(chǎn)率。零件形狀不復雜，毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近。即外形做成臺階形，內部孔鍛出。</p><p>　　3.2 鍛件機械加工余量、毛坯尺寸和公差的確定</p>&l

17、t;p>　　查《金屬機械加工工藝人員手冊》，可知鋼制模鍛的公差及機械加工余量按GB/T12362-2003確定。要確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量，先確定如下參數(shù)：</p><p>　?。?）鍛件公差等級。由該零件的功用和技術要求，確定其鍛件公差等級為普通級。</p><p>　　(2)鍛件質量m。根據(jù)零件成品質量0.96kg，估算=1.5kg。</p><p&g

18、t;　　(3)鍛件形狀復雜系數(shù)s</p><p>　　假設其最大直徑為Ф84mm，長為41.5mm，零件密度7.85/?？芍懠饫蒹w質量</p><p>　　==1.8053kg </p><p>　　由于0.8308介于0.63和1之間，故該零件的形狀復雜系數(shù)為，屬于簡單級別。 </p><p>　　(4)零件表面粗糙度。由零件圖知，

19、除外圓角為Ra2.5μm以外，其余各加工表面為Ra1.6μm。</p><p>　　3.3 確定鍛件機械加工余量</p><p>　　根據(jù)鍛件質量、零件表面粗糙度、形狀復雜系數(shù)查《金屬機械加工工藝人員手冊》中鍛件內外表面加工余量表，查得直徑方向為1.5∽2.0mm，軸向方向亦為1.5∽2.0mm。鍛件中心孔余量為2.0 mm。</p><p>　　3.4 確定鍛件毛

20、坯尺寸</p><p>　　毛坯尺寸根據(jù)鍛件質量、材質系數(shù)、形狀復雜系數(shù)從手冊中查鍛件的長度、寬度、高度、厚度公差表可得。</p><p>　　上面查得加工余量適用于機械加工表面粗糙度=6.3μm。分析本零件各加工表面大多均為=6.3μm，僅需粗車、半精車、拉孔參考磨孔余量確定半精鏜單面余量為0.2mm。磨孔單面余量為0.175mm。</p><p><b&g

21、t;　　表3.1</b></p><p>　　3.5 確定鍛件毛坯尺寸公差</p><p>　　更具上述條件，鍛件毛坯尺寸公差根據(jù)質量、材質系數(shù)和形狀復雜系數(shù)，查表4.6∽表4.10，渴求的錐齒輪鍛件的尺寸及公差，進而求得個加工表面的加工余量。</p><p><b>　　3.6 毛坯圖</b></p><p&g

22、t;<b>　　如下圖3.1</b></p><p><b>　　圖3.1毛坯圖</b></p><p>　　四、 加工方法的選擇及工藝路線的制定</p><p>　　4.1 定位基準的選擇</p><p>　　本零件是帶孔的盤狀齒輪，孔是設計基準（亦是裝配基準和測量基準），為避免由于基準不重合而產(chǎn)

23、生的誤差，應選孔為定位基準，即遵循“基準重合”的原則。即選×34.5mm孔及mm為精基準。</p><p>　　由于本齒輪全部表面都需要加工，而孔作為精基準應先進行加工，因此應該選毛坯的外圓×3mm及其端面為粗基準。最大毛坯的外圓mm上有分模面，表面不平整、有飛邊等缺陷，定位不可靠，故不能選為粗基準。</p><p>　　4.2 零件表面加工方法的選擇</p>

24、;<p>　　本零件的加工面有外圓、內孔、端面、齒面，槽等，材料為20CrMnTi。根據(jù)公差等級和表面粗糙度要求，查閱工藝手冊中零件表面加工方法、加工經(jīng)濟精度與表面粗糙度相關內容，其加工方法選擇如下表4.1</p><p>　　表4.1 零件加工方法擬定表</p><p>　　4.3 選擇加工設備與工藝設備</p><p>　　4.3.1 機床的選擇&

25、lt;/p><p>　　<1> 工序10、20是粗車和半精車。各工序的工步數(shù)不多，要求很高的生產(chǎn)率，選用CA6140型臥式車床。</p><p>　　<2> 工序30為拉內孔。由于加工的零件外輪廓尺寸不大，又是回轉體，故也選擇L6110型臥式拉床。</p><p>　　<3> 工序70為滾齒。從加工要求及尺寸大小考慮，選Y3150型滾

26、齒機。</p><p>　　<4> 工序60是用三面刃銑刀粗細和半精銑槽，考慮本零件屬于大量生產(chǎn)，所以選擇常用的X5032A型臥式銑床。</p><p>　　4.3.2 夾具的選擇</p><p>　　本零件除粗銑及半精銑槽、拉孔等工序需要專用夾具外，其他各工序使用通用夾具即可。</p><p>　　4.3.3 刀具的選擇<

27、/p><p>　　<1> 加工鋼制零件采用YT類硬質合金。粗加工用YT15，精加工用YT30。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟性，可選用可轉位車刀。切槽刀宜用高速鋼。</p><p>　　<2> 采用A級高速鋼單頭滾刀能達到8級精度，滾齒選模數(shù)為2.5mm的II型A級精度滾刀。</p><p>　　<3> 銑槽選用高速鋼錯齒三面刃銑刀，銑刀直徑為0

28、.1mm。</p><p>　　<4> 拉刀選用專用Ф47mm拉刀。</p><p>　　4.3.4量具的選擇</p><p>　　本零件屬于大量生產(chǎn)，一般均采用通用量具。各外圓加工面的量具：分度值0.05的游標卡尺。孔加工的量具：粗加工Ф59mm的孔用內徑百分尺，精加工Ф59mm的孔用三牙鎖緊式圓柱塞規(guī)。</p><p>　　滾

29、齒所用量具：分度值0.01mm，測量范圍25～50mm的公法線百分尺。</p><p>　　4.4 制定工藝路線</p><p>　　制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度等技術要求能力到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。齒輪的加工工藝路線一般

30、是先進行齒胚的加工，再進行齒面加工。齒胚加工包括各圓柱表面及端面的加工。按照先加工基準面及先粗后精的原則，齒胚加工工藝路線擬定如下表4.2：</p><p>　　表4.2加工工藝路線擬定表</p><p>　　4.5 確定工序尺寸</p><p>　　該零件各圓柱表面及孔的工序加工余量、工序尺寸及公差如下表4.3：</p><p><b

31、>　　表4.3</b></p><p>　　五、 切削用量及基本時間的確定</p><p>　　5.1 工序10切削用量及基本時間的確定</p><p>　　5.1.1 確定粗車外圓Фmm的切削用量</p><p>　　所選刀具為YT5硬質合金可轉位車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》第一部分表1.1*，選用刀的刀杠尺寸B

32、5;H=16mm×25mm，刀片厚度為4.5mm，根據(jù)表1.3*，選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前，前角 =12°，后角=6°，主偏角 =90°，副偏角=10°，刃傾角=0°，刀尖圓弧半徑=0.8mm。</p><p>　　確定背吃刀量，粗車雙邊余量為2mm，顯然為單位余量：=1mm</p><p>　　確定進給量f，根據(jù)背吃刀

33、量≤3mm，工件的直徑為80-100mm時，查書得：f=0.60mm/r</p><p>　　確定切削速度V0粗車速度取n=130r/min，根據(jù)公式= 得=45.5m/min</p><p>　　45號鋼為優(yōu)質碳素結構用鋼，根據(jù)GB/T699-1999標準規(guī)定45鋼抗拉強度為600MPa，當加工=600-700MPa鋼料、≤3mm、f≤0.75mm/r時，切削速度v=109m/min。&

34、lt;/p><p>　　確定切削用量為：=1mm，f=0.60mm/r，n=130r/min，v=45.5m/min.</p><p><b>　　車削時間： </b></p><p>　　L為車削路程22mm。</p><p>　　5.1.2 確定粗車外圓Ф60mm、端面及臺階面的切削用量</p>&l

35、t;p>　　采用車外圓Ф的刀具加工這些表面。車外圓Ф60mm的=1mm，端面及臺階面的=1.5mm。車外圓Ф=80mm的f=0.60mm/r，車端面及臺階面的f=0.52mm/r。主軸轉速與車外圓Ф80mm相同</p><p>　　切削速度：=37.35m/min</p><p><b>　　=0.623m/s</b></p><p>&

36、lt;b>　　粗車Ф60mm時間</b></p><p>　　T2 = 15.4s</p><p>　　5.1.3確定粗車端面的基本時間</p><p>　　確定粗車端面的基本時間：式中，=80mm，</p><p>　　=2mm，=4mm，=0，f=0.52mm/r</p><p>　　n=2r/s

37、，i=1</p><p>　　所以： = 22s</p><p>　　其中L=1.5mm，n=2r/s，i=4</p><p><b>　　所以： = 3s</b></p><p>　　5.1.4確定粗車斜齒面的時間</p><p><b>　　因為：</b></p&

38、gt;<p>　　其中L=3.42mm，n=2r/s，i=4</p><p><b>　　所以：</b></p><p>　　5.1.5確定倒圓角的時間</p><p>　　本工序為車右端面倒角，臺階處R=2.5mm由于外圓倒角進給量較少，車削速度不高，所以估測車外圓倒角的時間為t=5S.</p><p>

39、　　5.1.6 確定銑溝槽的切削用量</p><p>　　選用高速鋼切槽刀，采用手動進給，主動轉速n=40r/min，切削速度v=0.14m/s</p><p>　　5.1.7確定工序的時間</p><p><b>　　所以：</b></p><p>　　Ti=T1+T2+T3+T4+T5+t=15+17+22+3+6.

40、84+5=68.84s</p><p><b>　　表5.1</b></p><p>　　5.2 工序20切削用量及基本時間的確定</p><p>　　5.2.1確定拉孔Ф53mm的切削用量</p><p>　　所用刀具為YT15硬質合金、主偏角=45°、直徑為Ф的專用la刀。耐用度T=60min,</p

41、><p>　　=mm=0.175mm</p><p><b>　　f=0.1mm/r</b></p><p>　　按CA6140機床的轉速，選擇n= 900 r/min</p><p><b>　　5.2.2基本時間</b></p><p>　?、侔刖嚩嗣娴幕緯r間</p

42、><p>　?、诎刖MФ53孔的基本時間</p><p><b>　　③總時間</b></p><p>　　5.3 工序30切削用量及基本時間的確定</p><p>　　本工序為拉孔Ф47mm。</p><p>　　5.3.1 切削用量</p><p>　　所用刀具為YT30硬

43、質合金、主偏角=45°、直徑為Ф47mm的專用拉刀。其耐用度T=60min。</p><p>　　=mm=0.075mm</p><p>　　f=0.04mm/r</p><p><b>　　=5.52m/s</b></p><p><b>　　=324r/min</b></p>

44、;<p>　　按L6110拉床的轉速，選擇n =300r/min</p><p>　　5.3.2 基本時間</p><p>　　拉Ф47mm孔的基本時間為</p><p>　　5.4 工序40切削用量的確定</p><p>　　本工序為先粗銑4個槽，然后半精銑4個槽，使用x5032A</p><p>　　

45、5.4.1 切削速度</p><p><b>　　因為：</b></p><p>　　其中=56，=0.25，Xv=0.1，=0.2，=0.1，m=0.2，=13mm，，=13mm，z=20，d=125mm。</p><p>　　= 39.84m/min</p><p>　　n=r/min=101.5r/min</

46、p><p>　　查X5032A型臥式銑床主軸轉速表，選擇n=60r/min</p><p><b>　　5.4.2 進給量</b></p><p>　　根據(jù)銑床工作臺進給量表，每轉進給量=0.5∽1.2mm/r</p><p>　　5.4.3 基本時間</p><p>　　根據(jù)書表4.147查銑削機動

47、時間公式，三面刃銑削刀銑槽的基本時間為，式中，l=17.25mm，=，，d=125mm，l1=40mm，l2=4mm，=75mm/min，i=4.則</p><p><b>　　表5.2</b></p><p>　　5.5 工序50切削用量及基本時間的確定</p><p>　　本工序為滾齒，選用標準的高速鋼單頭滾刀，模數(shù)m=2.25mm，直徑Ф

48、63，可以采用一次走刀切至全深。</p><p>　　5.5.1 切削速度</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　=364，T=240min，=0.83mm/r，m=2.25mm，=0.5，=0.85，=-0.5，=0.8×0.8=0.64</p><p>　　代入上式，求得v=26.

49、4m/min</p><p>　　n=r/min=133r/min</p><p>　　查Y3150型滾齒機主軸轉速，選n=135r/min</p><p><b>　　5.5.2 進給量</b></p><p>　　工件齒面要求表面粗糙度為Ra1.6μm，根據(jù)《切削用量簡明手冊》第四部分表4.3*，選擇工件每轉滾刀軸向

50、進給量fa=0.8~1.0mm/r。查YT3150型滾齒機進給量表，選fa=0.83mm/r。</p><p>　　5.5.3 基本時間</p><p>　　其中 B=12mm，β=0°，z=50，q=1，n=1.72r/s，fa=0.83mm/r，=+（2∽3）mm，=3mm。</p><p><b>　　六、 小 結</b>

51、;</p><p>　　課程設計作為《機械制造技術及裝備》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實踐更加接近，加深了理論知識的理解，強化了生產(chǎn)實習中的感性知識。</p><p>　　本次課程設計主要經(jīng)歷了兩個階段：第一階段是機械加工工藝規(guī)程設計，第二階段是專用夾具設計。加工工藝規(guī)程設計段我們運用了基準選擇、切削用量選擇計算、機床選用、時間定額計算等方面的知識；夾具設計的階段運用了工件定位、夾緊機構及零件

52、結構設計等方面的知識。</p><p>　　通過這次設計，使我們基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設計的方法和步驟等。學會了查相關手冊、選擇使用工藝裝備等等。</p><p>　　總的來說，這次設計，使我們在基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓練。提高了我們思考、解決生產(chǎn)問題的能力。</p><p>　　參 考 資

53、料</p><p>　　1.《機械制造技術基礎》高等教育出版社，主編：秦國華，2010.8</p><p>　　2.《機械制造技術》機械工業(yè)出版社，主編：吉衛(wèi)喜，2001.5</p><p>　　3.《金屬切削原理與刀具》機械工業(yè)出版社，主編：陸劍中</p><p>　　4.《機械制造工藝學》機械工業(yè)出版社，主編：王先逵</p>

54、<p>　　5.《金屬切削原理》（第2版）機械工業(yè)出版社，主編：陳日曜，1993</p><p>　　6.《機床夾具設計》西安交通大學出版社，主編：龔定安，1992</p><p>　　7.《金屬切割機床概論》機械工業(yè)出版社，主編：賈亞洲，1994</p><p>　　8.《機械工程及自動化簡明手冊》（上）機械工業(yè)出版社（主編：葉偉昌）</p>