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齒輪加工工藝過程和分析.doc

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1、齒輪的生產過程   一.齒輪的主要加工面    1.齒輪的主要加工表面有齒面和齒輪基準表面,后者包括帶孔齒輪的基準孔、切齒加工時的安裝端面,以及用以找正齒坯位置或測量齒厚時用作測量基準的齒頂圓柱面。    2.齒輪的材料和毛坯   常用的齒輪材料有15鋼、45鋼等碳素結構鋼;速度高、受力大、精度高的齒輪常用合金結構鋼,如20Cr,40Cr,38CrMoAl,20CrMnTiA等。   齒輪的毛坯決定于齒輪的材料、結構形狀、尺寸規(guī)格、使用條件及生產批量等因素,常用的有棒料、鍛造毛坯、鑄鋼或鑄鐵毛坯等。   二、直齒圓柱齒輪的主要技術要求,    1.齒輪精度和齒側間隙    G

2、Bl0095《漸開線圓柱齒輪精度》對齒輪及齒輪副規(guī)定了12個精度等級。其中,1~2級為超精密等級;3—5級為高精度等級;6~8級為中等精度等級;9~12級為低精度等級。用切齒工藝方法加工、機械中普遍應用的等級為7級。按照齒輪各項誤差的特性及它們對傳動性能的主要影響,齒輪的各項公差和極限偏差分為三個公差組(表13—4)。根據(jù)齒輪使用要求不同,各公差組可以選用不同的精度等級。   齒輪副的側隙是指齒輪副嚙合時,兩非工作齒面沿法線方向的距離(即法向側隙),側隙用以保證齒輪副的正常工作。加工齒輪時,用齒厚的極限偏差來控制和保證齒輪副側隙的大小。    2.齒輪基準表面的精度   齒輪基準表面的尺

3、寸誤差和形狀位置誤差直接影響齒輪與齒輪副的精度。因此GBl0095附錄中對齒坯公差作了相應規(guī)定。對于精度等級為6~8級的齒輪,帶孔齒輪基準孔的尺寸公差和形狀公差為IT6-IT7,用作測量基準的齒頂圓直徑公差為IT8;基準面的徑向和端面圓跳動公差,在11-22μm之間(分度圓直徑不大于400mm的中小齒輪)。    3.表面粗糙度   齒輪齒面及齒坯基準面的表面粗糙度,對齒輪的壽命、傳動中的噪聲有一定的影響。6~8級精度的齒輪,齒面表面粗糙度Ra值一般為0.8—3.2μm,基準孔為0.8—1.6 μm,基準軸頸為0.4—1.6μm,基準端面為1.6~3.2μm,齒頂圓柱面為3.2μm。  

4、 三、直齒圓柱齒輪機械加工的主要工藝問題    1.定位基準   齒輪加工定位基準的選擇應符合基準重合的原則,盡可能與裝配基準、測量基準一致,同時在齒輪加工的整個過程中(如滾、剃、珩齒等)應選用同一定位基準,以保持基準統(tǒng)一。   帶孔齒輪或裝配式齒輪的齒圈,常使用專用心軸,以齒坯內孔和端面作定位基準。這種方法定位精度高,生產率也高,適用于成批生產。單件小批生產時,則常用外圓和端面作定位基準,以省去心軸,但要求外圓對孔的徑向圓跳動要小,這種方法生產率較低。    2.齒坯加工   齒坯加工主要包括帶孔齒輪的孔和端面    (1)齒坯孔加工的主要方案如下:    1)鉆孔一擴孔一鉸孔

5、一插鍵槽    2)鉆孔一擴孔一拉鍵槽一磨孔    3)車孔或鏜孔一拉或插鍵槽—磨孔    (2)齒坯外圓和端面主要采用車削。大批、大量生產時,常采用高生產率機床加工齒坯,如多軸或多工位、多刀半自動機床;單件、小批生產時,一般采用通用車床,但必須注意內孔和基準端面的精加工應在一次安裝內完成,并在基準端面作標記。    3.齒面切削方法的選擇   齒面切削方法的選擇主要取決于齒輪的精度等級、生產批量、生產條件和熱處理要求。7~8級精度不淬硬的齒輪可用滾齒或插齒達到要求;6~7級精度不淬硬的齒輪可用滾齒一剃齒達到要求;6—7級精度淬硬的齒輪在生產批量較小時可采用滾齒一(或插齒)一齒面熱處

6、理—磨齒的加工方案,生產批量大時可采用滾齒一剃齒一齒面熱處理一珩齒的加工方案。    4.圓柱齒輪的加工工藝過程    (1)只需調質熱處理的齒輪   毛坯制造一毛坯熱處理(正火)一齒坯粗加工一調質一齒坯精加工一齒面粗加工一齒面精加工。    (2)齒面須經表面淬火的中碳結構鋼、合金結構鋼齒輪   毛坯制造一正火一齒坯粗加工一調質一齒坯半精加工一齒面粗加工(半精加工)一齒面表面淬火一齒坯精加工一齒面精加工。    (3)齒面須經滲碳或滲氮的齒輪   毛坯制造一正火一齒坯粗加工一正火或調質一齒坯半精加工一齒面粗加工一齒面半精加工一滲碳淬火或滲氮一齒坯精加工一齒面精加工。   以飛

7、機等高轉速高功率的汽輪機內的齒輪制造為例;    1. 零件分析:   該齒輪為模數(shù)m=3.5mm,齒數(shù)z=63,齒形角α=20º的標準直齒圓柱齒輪。由于是飛機汽輪機中的齒輪,所以其加工精度要求高;   由于汽輪機中的齒輪要求齒面要硬,齒心要韌,所以選擇鍛造毛坯;采用40Cr    (1)主要技術要求    1)精度等級設第I公差組為6級精度,檢測項目齒距累積誤差ΔFp;第Ⅱ公差組為5級精度,檢測項目齒形誤差Δff和基節(jié)偏差Δfpb,;第Ⅲ公差組為5級精度,檢測項目齒向誤差ΔFβ;用測公法線長度的方法測齒厚偏差Wk;齒厚上偏差代號M,齒厚下偏差代號P; (精度等級表示中,齒

8、厚極限偏差用以控制側隙,本例用代號MP表示)。    2)齒坯基準面精度基準內孔為精度IT6;兩端面對內孔軸線的端面圓跳動業(yè)有要求;3)表面粗糙度Ra值基準孔為0.8μm,兩端面為1.6μm,齒面為0.8μm,齒頂圓柱面為3.2μm。    (2)毛坯選擇采用鍛造毛坯以改善材料的力學性能。小批生產時采用自由鍛,大批大量生產時采用模鍛。    (3)主要表面加工方法的選擇該齒輪精度等級較高,各主要表面精加工的方法如下;   基準孔:磨削   端面:磨削   齒面:滾齒一表面淬火—磨齒   加工飛機汽輪機圓柱齒輪的一般過程:   工藝流程卡產品型號零部件圖號文件編號   產品名稱

9、齒輪零部件名稱共頁 第頁   序號工序內容設備數(shù)量量具工時定額備注    1下料鋸床1    2粗車端面、內孔及倒角立車 1    3毛坯檢驗無損探傷儀    4粗車止口、外圓倒角及端面車床 1    5熱處理(調質)箱式爐    6精車內孔和端面 車床 1    7鉆孔 立鉆    8磨大端面 平面磨床    9擴孔 鉆床    10拉鍵槽拉床    11中間檢驗 卡尺和角度尺    12打廠標 鉗工臺    13粗滾齒 滾齒機    14精滾齒 滾齒機    15齒端加工銑床    16清洗 清洗機    17中間檢驗    18熱處理

10、 (表面淬火) 箱式爐    19精磨內孔 內圓磨床    20清洗 清洗機    21中間檢驗    22配對 檢驗機    23磨研齒 磨齒機    24清洗 清洗機    25配對 檢驗機    26寫配對號    27清洗 清洗機    28最終檢驗   設計校對審核批準   齒輪加工工藝過程大致要經過如下幾個階段:毛坯熱處理、齒坯加工、齒形加工、齒端加工、齒面熱處理、精基準修正及齒形精加工等。   加工的第一階段是齒坯最初進入機械加工的階段。由于齒輪的傳動精度主要決定于齒形精度和齒距分布均勻性,而這與切齒時采用的定位基準(孔和端面)的精

11、度有著直接的關系,所以,這個階段主要是為下一階段加工齒形準備精基準,使齒的內孔和端面的精度基本達到規(guī)定的技術要求。在這個階段中除了加工出基準外,對于齒形以外的次要表面的加工,也應   盡量在這一階段的后期加以完成。   第二階段是齒形的加工。對于不需要淬火的齒輪,一般來說這個階段也就是齒輪的最后加工階段,經過這個階段就應當加工出完全符合圖樣要求的齒輪來。對于需要淬硬的齒輪,必須在這個階段中加工出能滿足齒形的最后精加工所要求的齒形精度,所以這個階段的加工是保證齒輪加工精度的關鍵階段。應予以特別注意。   齒端加工:    a)倒圓b)倒尖c)倒棱   圖1 齒端加工   齒輪的齒

12、端加工方式有:倒圓、倒尖、倒棱和去毛刺四種方式。經倒圓、倒尖、倒棱后的齒輪(圖1)。沿軸向移動時容易進入嚙合。齒端倒圓應用最多,圖2是表示用指狀銑刀倒圓的原理圖。倒圓時,齒輪慢速旋轉,指狀銑刀在高速度旋轉的同時沿齒輪軸向作往復直線運動。齒輪每轉過一齒,銑刀往復運動一次,兩者在相對運動中即完成齒端倒圓。同時由齒輪的旋轉實現(xiàn)連續(xù)分齒,生產率較高。齒端加工應安排在齒形淬火之前進行。   圖2 齒端倒圓   加工的第三階段是熱處理階段。在這個階段中主要對齒面的淬火處理,使齒面達到規(guī)定的硬度要求。   加工的最后階段是齒形的精加工階段。這個階段的目的,在于修正齒輪經過淬火后所引起的齒形變形,進

13、一步提高齒形精度和降低表面粗糙度,使之達到最終的精度要求。在這個階段中首先應對定位基準面(孔和端面)進行修整,因淬火以后齒輪的內孔和端面均會產生變形,如果在淬火后直接采用這樣的孔和端面作為基準進行齒形精加工,是很難達到齒輪精度的要求的。以修整過的基準面定位進行齒形精加工,可以使定位準確可靠,余量分布也比較均勻,以便達到精加工的目的。   齒端加工必須安排在齒輪淬火之前,通常多在滾(插)齒之后。   齒輪淬火后基準孔產生變形,為保證齒形精加工質量,對基準孔必須給予修正。   圓柱孔齒輪的修正,可采用推孔或磨孔,推孔生產率高,常用于未淬硬齒輪;磨孔精度高,但生產率低,對于整體淬火后內孔變

14、形大硬度高的齒輪,或內孔較大、厚度較薄的齒輪,則以磨孔為宜   磨孔時一般以齒輪分度圓定心,這樣可使磨孔后的齒圈徑向跳動較小,對以后磨齒或珩齒有利。為提高生產率,有的工廠以金剛鏜代替磨孔也取得了較好的效果。 9.7 典型齒輪加工工藝分析 9.7.1 圓柱齒輪加工工藝程的內容和要求 圓柱齒輪的加工工藝程一般應包括以下內容:齒輪毛坯加工、齒面加工、熱處理工藝及齒面的的精加工。在編制工藝過程中,常因齒輪結構、精度等級、生產批量和生產環(huán)境的不同,而采取各種不同的工藝方案。 如圖 9-12為一直齒圓柱齒輪的簡圖, 表9-6 列出了該齒輪機械加工工藝過程。從中可以看出,編制齒輪加工工藝

15、過程大致可以劃分如下幾個階段: 1)齒輪毛坯的形成:鍛件、棒料或鑄件; 2)粗加工:切除較多的余量; 3)半精加工:車、滾、插齒; 4)熱處理:調質、滲碳淬火、齒面高頻感應加熱淬火等 5)精加工:精修基準、精加工齒形 9.7.2齒輪加工工藝過程分析 1、基準的選擇 對于齒輪加工基準的選擇常因齒輪的結構形狀不同而有所差異。帶軸齒輪主要采用頂點孔定位;對于空心軸,則在中心內孔鉆出后,用兩端孔口的斜面定位;孔徑大時則采用錐堵。頂點定位的精度高,且能作到基準重合和統(tǒng)一。對帶孔齒輪在齒面加工時常采用以下兩種定位、夾緊方式。 (1)以內孔和端面定位 這種定位方式是以

16、工件內孔定位,確定定位位置,再以端面作為 軸向定位基準,并對著端面夾緊。這樣可使定位基準、設計基準、裝配基準和測量基準重合,定位精度高,適合于批量生產。但對于夾具的制造精度要求較高。 (2)以外圓和端面定位 當工件和加劇心軸的配合間隙較大時,采用千分表校正外圓以確定中心的位置,并以端面進行軸向定位,從另一端面夾緊。這種定位方式因每個工件都要校正,故生產率低;同時對齒坯的內、外圓同軸要求高,而對夾具精度要求不高,故適用于單件、小批生產。 綜上所述,為了減少定位誤差,提高齒輪加工精度,在加工時應滿足以下要求: 1)應選擇基準重合、統(tǒng)一的定位方式; 2)內孔定位時,配合間隙應近可能減

17、少; 3)定位端面與定位孔或外圓應在一次裝夾中加工出來,以保證垂直度要求。 2、齒輪毛坯的加工 齒面 加工前的齒輪毛坯加工,在整個齒輪加工過程中占有很重要的地位。因為齒面加工和檢測所用的基準必須在此階段加工出來,同時齒坯加工所占工時的比例較大,無論從提高生產率,還是從保證齒輪的加工質量,都必須重視齒輪毛坯的加工。 在齒輪圖樣的技術部要求中,如果規(guī)定以分度圓選齒厚的減薄量來測定齒側間隙時,應注意齒頂圓的精度要求,因為齒厚的檢測是以齒頂圓為測量基準的。齒頂圓精度太低,必然使測量出的齒厚無法正確反映出齒側間隙的大小,所以,在這一加工過程中應注意以下三個問題: 1)當以齒頂圓作

18、為測量基準時,應嚴格控制齒頂圓的尺寸精度; 2)保證定位端面和定位孔或外圓間的垂直度; 3)提高齒輪內孔的制造精度,減少與夾具心軸的配合間隙; 3、齒形及齒端加工 齒形加工是齒輪加工的關鍵,其方案的選擇取決于多方面的因素,如設備條件、齒輪精度等級、表面粗糙度、硬度等。常用的齒形加工方案在上節(jié)已有講解,在此不再敘述。 齒輪的齒端加工有倒圓、倒尖、倒棱和去毛刺等方式。如圖 9-13所示。經倒圓、倒尖后的齒輪在換檔時容易進入嚙合狀態(tài),減少撞擊現(xiàn)象。倒棱可除去齒端尖角和毛刺。圖9-14是用指狀銑刀對齒端進行倒圓的加工示意圖。倒圓時,銑刀告訴旋轉,并沿圓弧作擺動,加工完一個齒后,工件

19、退離銑刀,經分度再快速向銑刀靠近加工下一個齒的齒端。 齒端加工必須在淬火之前進行,通常都在滾(插)齒之后,剃齒之前安排齒端加工。 4、輪加工過程中的熱處理要求 在齒輪加工工藝過程中,熱處理工序的位置安排十分重要,它直接影響齒輪的力學性能及切削加工性。一般在齒輪加工中進行兩種熱處理工序,即毛坯熱處理和齒形熱處理 9.7.1 圓柱齒輪加工工藝程的內容和要求 圓柱齒輪的加工工藝程一般應包括以下內容:齒輪毛坯加工、齒面加工、熱處理工藝及齒面的的精加工。在編制工藝過程中,常因齒輪結構、精度等級、生產批量和生產環(huán)境的不同,而采取各種不同的工藝方案。 如圖 9

20、-12為一直齒圓柱齒輪的簡圖, 表9-6 列出了該齒輪機械加工工藝過程。從中可以看出,編制齒輪加工工藝過程大致可以劃分如下幾個階段: 1)齒輪毛坯的形成:鍛件、棒料或鑄件; 2)粗加工:切除較多的余量; 3)半精加工:車、滾、插齒; 4)熱處理:調質、滲碳淬火、齒面高頻感應加熱淬火等 5)精加工:精修基準、精加工齒形 9.7.2齒輪加工工藝過程分析 1、基準的選擇 對于齒輪加工基準的選擇常因齒輪的結構形狀不同而有所差異。帶軸齒輪主要采用頂點孔定位;對于空心軸,則在中心內孔鉆出后,用兩端孔口的斜面定位;孔徑大時則采用錐堵。頂點定位的精度高,且能作到基準重合和統(tǒng)

21、一。對帶孔齒輪在齒面加工時常采用以下兩種定位、夾緊方式。 (1)以內孔和端面定位 這種定位方式是以工件內孔定位,確定定位位置,再以端面作為 軸向定位基準,并對著端面夾緊。這樣可使定位基準、設計基準、裝配基準和測量基準重合,定位精度高,適合于批量生產。但對于夾具的制造精度要求較高。 (2)以外圓和端面定位 當工件和加劇心軸的配合間隙較大時,采用千分表校正外圓以確定中心的位置,并以端面進行軸向定位,從另一端面夾緊。這種定位方式因每個工件都要校正,故生產率低;同時對齒坯的內、外圓同軸要求高,而對夾具精度要求不高,故適用于單件、小批生產。 綜上所述,為了減少定位誤差,提高齒輪加工精度,在加

22、工時應滿足以下要求: 1)應選擇基準重合、統(tǒng)一的定位方式; 2)內孔定位時,配合間隙應近可能減少; 3)定位端面與定位孔或外圓應在一次裝夾中加工出來,以保證垂直度要求。 2、齒輪毛坯的加工 齒面 加工前的齒輪毛坯加工,在整個齒輪加工過程中占有很重要的地位。因為齒面加工和檢測所用的基準必須在此階段加工出來,同時齒坯加工所占工時的比例較大,無論從提高生產率,還是從保證齒輪的加工質量,都必須重視齒輪毛坯的加工。 在齒輪圖樣的技術部要求中,如果規(guī)定以分度圓選齒厚的減薄量來測定齒側間隙時,應注意齒頂圓的精度要求,因為齒厚的檢測是以齒頂圓為測量基準的。齒頂圓精度太低,必然使測量出的

23、齒厚無法正確反映出齒側間隙的大小,所以,在這一加工過程中應注意以下三個問題: 1)當以齒頂圓作為測量基準時,應嚴格控制齒頂圓的尺寸精度; 2)保證定位端面和定位孔或外圓間的垂直度; 3)提高齒輪內孔的制造精度,減少與夾具心軸的配合間隙; 3、齒形及齒端加工 齒形加工是齒輪加工的關鍵,其方案的選擇取決于多方面的因素,如設備條件、齒輪精度等級、表面粗糙度、硬度等。常用的齒形加工方案在上節(jié)已有講解,在此不再敘述。 齒輪的齒端加工有倒圓、倒尖、倒棱和去毛刺等方式。如圖 9-13所示。經倒圓、倒尖后的齒輪在換檔時容易進入嚙合狀態(tài),減少撞擊現(xiàn)象。倒棱可除去齒端尖角和毛刺。圖9-

24、14是用指狀銑刀對齒端進行倒圓的加工示意圖。倒圓時,銑刀告訴旋轉,并沿圓弧作擺動,加工完一個齒后,工件退離銑刀,經分度再快速向銑刀靠近加工下一個齒的齒端。 齒端加工必須在淬火之前進行,通常都在滾(插)齒之后,剃齒之前安排齒端加工。 4、輪加工過程中的熱處理要求 在齒輪加工工藝過程中,熱處理工序的位置安排十分重要,它直接影響齒輪的力學性能及切削加工性。一般在齒輪加工中進行兩種熱處理工序,即毛坯熱處理和齒形熱處理 如何編制齒輪加工工藝過程? 今有42CrMo 材料齒輪,模數(shù)10,齒數(shù)68,齒寬200,齒輪精度8HL(GB/T10095),請問各位專家,從毛坯(鑄坯還是鍛坯

25、?)到最后完成,如何設計工藝路線?急盼 從零件圖看,此零件要求不高, 6 g( c+ w* e- K) S42CrMo屬于中淬透性調質鋼4 N% g* R$ w* F) r, X) X# m8 L 1鑄造(ZG42CrMo,輪輻上孔不鑄出,其余放余量),去澆冒口,清砂,完全退火,噴丸清砂。: K; y# e% o" d# K$ G8 ?, l 2粗車4 x3 ^5 {, w+ U) D* D" d7 ^# J 3調質 1 s" M. _- @! V& K U4 Y t4精車, Y: l9 K, W& h, w( o* H4 O# K 5劃鉆(或模鉆)輪輻上孔9 x( p2 c! y: G 6

26、線切割內孔鍵槽(如輪輻上孔已鑄出,割孔至尺寸) ) p* Z3 }1 }, \7滾齒 R3 u3 K" \1 w 8鉗工修毛刺,棱邊倒鈍。3 S1 z9 M! ?) r5 {$ T! g d 8 f; T1 X1 R( L9 `因是全加工件,可省去靜平衡 " _. U5 ~/ l: P齒輪加工工藝在<機械制造工藝學>有專業(yè)介紹 謝謝,不過我的<機械制造工藝學>課本上沒有介紹,可能太老了。 8 t ^: Y3 k6 u3 c" v; Y8 N我們現(xiàn)在實際路線是先鑄造,后調質,然后粗精車,滾齒,劃鉆,插鍵槽。請問: c G6 L% v o; O. ?1 s( F2 ]1 s0 q1. 不知加工前

27、就調質,是否可以(因42CrMo屬于中淬透性調質鋼)?. d) L! ^5 s2 l" T5 i5 U6 C O 2. 8級精度,線速度9-10m/s,滾齒機是否可以達到,是否需磨齒? 1教課書上是沒的,專業(yè)書上有介紹3 i \2 T6 O$ d* N, t; L 2鑄后要完全退火,鑄后直接調質也可以,但對調質質量有影響; a5 G1 w8 b* W% v3 W 3先鉆孔后滾齒,可以用壓板壓緊滾齒,孔己鑄出是另當別論了* g% ^ `) y" P+ j: y& ~6 ? 4滾齒后是否需磨齒,看實際需要。 鑄后直接調質是否還要先完全退火? 不管什么鑄件,鑄后肯定要去應力熱處理 去應

28、力退火好象是低溫退火,也就是說鑄后既可完全退火,也可進行低溫退火 鑄后熱處理功能;1去應力,2獲得不同晶向組織,3改善切削性能或為后熱處理作準備 2 P8 B" Q9 G, j鑄后熱處理由鑄造廠負責處理! W9 Y3 u) g8 M$ | 不同鑄件,用不同的鑄后熱處理方法" X3 o8 cS1 x" E; |* `" J 不要省去預先熱處理,否則對后熱處理質量有影響 退火由鑄造廠負責,回來后我們再進行調質處理;還是直接由鑄造廠不退火僅進行調質處理? 鑄造,完全退火。不要省去完全退火而直接調質,可以完全退火+調質 4 e4 S2 \- E" M8 v回廠后不提倡調質后再金加工,

29、應分粗、精加工, # d Qn% W$ l! {# n3 X. S5 W4 e一般調質前要經粗加工,1改善調質性能,2減少金加工應力+ j& e4 Q8 [* E$ u+ P 1 F5 S0 f0 v2 ^7 {9 ` END點到為止 8級精度,滾齒機可以達到,不需磨齒。 要先退火消應,再粗車-調質-精車.我看到KATU是這樣做的.因為毛胚表面不處理調質會不均勻. 8級精度根本就不需要磨齒的,如果實在想保證的話,剃一下齒就可以了,剃齒就可以達到7級精度了!/ d) V1 n7 Ta J; X 調質之后就可以粗精車的! 8級精度,滾齒肯定能達到的! (工

30、 廠) 機械加工工藝卡片 產品型號 零部件圖號 共 頁 產品名稱 零部件名稱 ` 第 頁 材 料 牌 號 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 各毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 備注 工序 裝夾 工步 工序內容 同時加工 零件數(shù) 切削用量 設備名稱及編號 工藝裝備 名稱及編號 技術 等級 工時 定額 切削深度mm 切削速度m/min 每分鐘轉數(shù)或往返次數(shù) 進給量mm 夾 具 刀 具 量 具

31、單件 準終

32、

33、 編制 (日期) 審核 (日期) 標準化(日期) 會簽 (日期) ` 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 機械加工工藝卡片 機械加工工藝卡的樣板 - 我自己用的機械加工工藝卡!

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