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課程設計說明書 雙聯(lián)齒輪零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備 班 級：2011級機制5班 姓 名：李 德 松 學 號： 110920523 指導教師： 謝 馳 2014年 6 月 日 1、 引言 課程設計是學生在校學習階段的一個重要的教學環(huán)節(jié)，其目的是培養(yǎng)學生綜合運用所學的專業(yè)和基礎(chǔ)理論知識，獨立解決專業(yè)一般工程技術(shù)問題的能力。樹立正確的設計思想和工作作風。 在三年的學習中我涉及到了大量的專業(yè)知識，如：《機械制圖》，《機械設計》，《互換性與技術(shù)測量》，《現(xiàn)代制造工藝學》。這些專業(yè)課在整個機械設計制造專業(yè)學習的過程中，起到了很重要的作用，它們把我從前所學的一些基礎(chǔ)理論知識材料力學、機械制造基礎(chǔ)、公差測量與配合、機械設計基礎(chǔ)、機械加工設備等等這些專業(yè)課知識都融合在一起，學會學以致用、融會貫通和舉一反三。 綜上，雙聯(lián)齒輪機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備課程設計是我們完成大學的全部基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)業(yè)課之后所進行的一個綜合性質(zhì)的考驗。這也是在我們畢業(yè)設計之前的對所學知識的回顧和總結(jié)，也可以說是一個畢業(yè)設計前的熱身設計。 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械設備變速箱中，通過與操作機構(gòu)的結(jié)合，滑動齒輪從而實現(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)形狀來劃分可知上圖中的雙聯(lián)齒輪為盤類齒輪，有兩個齒圈，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到一定標準。 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)簡單，尺寸小，并且有臺階軸，力學性能要求很高，精度較高且要進行中批或大批生產(chǎn)，所以選用模鍛件，其加工余量小，表面質(zhì)量好，機械強度高，生存率高。工件材料選用45鋼，毛坯的尺寸精度要求為IT12級，公稱尺寸，長50。 3.2基準的選擇 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，平行度等均應通過正確的定位才能保證，故對基準的選擇應進行分析。 3.2.1粗基準的選擇 粗基準的選擇：對雙聯(lián)齒輪這樣的回轉(zhuǎn)體零件來說，選擇好粗基準是至關(guān)重要。對回轉(zhuǎn)體零件我們通常以外圓作為粗基準。 3.2.2精基準的選擇 在加工完Φ32花鍵孔以后各工序則以花鍵孔為定位精基準。這樣就滿足了基準重合的原則和互為基準的原則。在加工某些表面時，可能會出現(xiàn)基準不重合，這時需要進行尺寸鏈的換算。 四、選擇加工方法，制定工藝路線 1、機械加工工藝設計 為保證達到零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項技術(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 5檢驗 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Z=33的齒形進行滾齒加工后再對Z=19的齒輪進行插齒加工，這樣能保證切削加工順利地進行下去。方案二是對Z=33的齒坯進行滾齒加工后繼續(xù)對Z=19的齒輪進行滾齒加工，由于該零件是雙聯(lián)齒輪，兩齒輪間隔很小，若再對Z=19的齒坯進行滾齒加工需得有專門的設備，增加了成本和加工難度 另外，選擇方案時還應考慮工廠的具體條件等因素，如設備，能否借用工、夾、量具等、本次設計選擇工藝路線方案一。 3、制定機械加工工藝路線 毛坯為鍛件，清理后進行正火處理，以消除內(nèi)應力機械切削加工性能，在毛坯車間，對其認真檢驗分析，達到毛坯的技術(shù)要求，然后送到機械加工車間來加工 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-----滾齒----插齒---倒角---去毛刺----剃齒---齒部高頻淬火---推孔-----衍齒----總檢。 五、選擇加工設備及刀具、夾具、量具 1、選擇加工設備與工藝設備 工序名稱 設備 刀具 量具 夾具 鍛 模鍛錘 車 臥式車床 高速鋼車刀 游標卡尺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 高速鋼滾刀 上芯軸裝夾 插齒 插齒機 高速鋼插刀 上芯軸裝夾 倒角 齒輪倒角機 45o外圓車刀 游標卡尺 剃齒 剃齒機 盤形剃齒刀 珩齒 齒輪珩磨機 砂輪 上心軸裝夾 鉗 鉗工 銼刀 游標卡尺1500.02 銼臺 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 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（見圖5.4）。 工序十一：倒角（15度）（見圖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。 3、 計算加工余量 由文獻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)實際情況有些差距，故還應根據(jù)工廠具體情況進行適當?shù)恼{(diào)整。 由文獻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 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外圓長度方向上的加工余量為3mm,實際加工余量為1.5mm,故分一次加工，長度加工公差為IT11級取-0.19mm （2）進給量《切削簡明手冊》當?shù)稐U尺寸為16mm25mm,ａｅ≤３mm時， 以及工件直徑為Φ87.5時，?=0.6-0.8mm/ｒ 按C３１６３－１ 車床說明書 取?=0.6 mm/n。 由于存在間歇加工所以進給量乘以k=0.75—0.85 所以：實際進給量f=0.60.8=0.48 mm/ｒ 按C３１６３－１ 車床說明書 ?＝0.53ｍｍ／ｒ （3）計算切削速度。按《切削簡明手冊》表1.27 ， 切削速度的計算公式為（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《切削手冊》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、工序時間計算 （1）機動時間 由文獻1表2.5-7得鉆孔的計算公式為： T=l+l1+l2/fn 式中l(wèi)1=D/2cotky+（1-2） l2=1-4， 鉆盲孔時，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）輔助時間 由文獻1表2.5-41確定 開停車 0.015min 升降鉆桿 0.015min 主軸運轉(zhuǎn) 0.02min 清楚鐵屑 0.04min 卡尺測量 0.10min 裝卸工件時間由文獻1表2.5-42取1min 所以輔助時間 Ta=（0.015+0.015+0.02+0.04+0.1+1）min =1.19min （3）作業(yè)時間 TB=Tb+Ta=（0.355+1.19）min =1.545min （4）常量工作場地時間Ts 由文獻5，取β=3%，則 TS=TBβ =1.5453% =0.04635min （5）休息與生理需要時間Tr Tr=TBβ =1.5453% =0.04635min （6）準備與終結(jié)時間Te 由文獻1表2.5-44.，取部分時間為 簡單件 26min 深度定位 0.3min 使用鉆模 6min 由設計給定5000件，則 Te/n=（26+0.3+6）/5000 =0.001615min （7）單件時間 Tp=Tb+Ta+Ts+Tr =（0.355+1.19+0.04635+0.04635+0.001615）min =1.625min （8）單件計算時間 Tc=Tp+Te/n =（1.625+0.001615）min =1.63min 七、夾具設計 1、定位基準的選擇 因為齒輪端面相對于軸心線的的跳動為0.05，因此我們采用端面和定位，同時花鍵孔是工件的設計基準，又是加工基準，因此以內(nèi)孔為定位基準完全可以達到精度要求。 2、 切削力和卡緊力計算 2.1 刀具：采用專用滾刀 機床：滾齒機。 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。 因在計算切削力時，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 夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機由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，性能級數(shù)為6.8 級。 σB=6100MPa 螺釘疲勞極限：=0.32σB=0.32600=192MPa。 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 [s]=3.5～4,取[s]=4，得=120MPa，滿足要求經(jīng)校核：滿足強度要求，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，齒輪設計基準與定位基準重合，故軸向尺寸無基準不重合度誤差。徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無基準不重合度誤差。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，故此時的徑向基準位移誤差僅存在Z 軸方向，且向下，見下圖。 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、 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述,在設計夾具時,應該注意提高勞動率。為此,在螺母夾緊時采用開口墊圈,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于中心線的跳動，從而保證了精度。便于滾齒加工，本夾具總體的感覺是操作比較簡單，結(jié)構(gòu)比較緊湊，效率大大提高20%。 七 設計總結(jié)結(jié) 雙聯(lián)齒輪就是兩個齒輪連成一體.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，對整個機器的工作性能、承載能力及使用壽命都有很大的影響。 這次的畢業(yè)設計是我在校學完所有的專業(yè)知識后進行的，對我將來有很大的幫助，使我充分認識到了機電一體化與機械基礎(chǔ)方面的重要性。同時也使我認識到了我對這方面的不足，我深刻的認識到了學好一門專業(yè)的重要性，激發(fā)了我的斗志，用我們自己學到的知識為國家做貢獻，使我們偉大的中華人民共和國更加繁榮昌盛。 參考文獻 1 李洪主編.機械加工工藝手冊.北京出版社.1990 2 艾興，肖詩綱主編.切削用量簡明手冊.北京.機械工業(yè)出版社 3 東北重型機械學院，洛陽工學院，第一汽車制造廠職工大學編.機床夾具設計手冊.上海.上?？茖W技術(shù)出版社.1994 4 趙如福主編.金屬機械加工工藝人員手冊.上海.上?？茖W技術(shù)出版社.1990 5 鄭修本，馮冠大主編.機械制造工藝學.北京.機械工業(yè)出版社.1992 6．《機械設計基礎(chǔ)》 7．《公差測量技術(shù)與配合》 8．《金屬切削用量與刀具》 9．《機械加工設備》 10．《機床工藝學》 11．《機械制造基礎(chǔ)》