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1、机械制造工艺学课程设计说明书设计题目：设计“齿轮”零件的机械加工工艺规程及工艺设备（单件小批量生产）设计者：指导老师： 邵阳学院2006年6月23日机械制造工艺学课程设计任务书题目：设计“齿轮”零件的机械加工工艺规程及工艺设备（单件小批量生产）内容：1.零件图 1张 2.毛坯图 1张 3.机械加工工艺过程卡片 1张 4.机械加工工序卡片 1套 5.课程设计说明书 1份班 级：2004级机械电子工程学 生：学 号：指导老师：2006年6月23日序言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对反学各课程的一次深入的综合性的
2、总复习，也是一次理论联系实际的训练。它一方面要求学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力。另外，也为今后作好毕业设计进行一次综合训练和准备。学生通过机械制造工艺学课程设计，在下述几个方面得到锻炼（1） 能通过运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到实践知识，正确的解决一个零件在加工过程中的定位.夹紧以及工艺路线安排.工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量（2）提供结构设计能力。学生通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能够保证加工质量的夹具的能力（3）学会使用图表资料以及手册，掌握与本本设计有关的各种资
3、料的名称，出处，能够做到熟练运用.因此，它在我们的大学生活中占有重要的地位，因些，它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。一、零件的分析（一）齿轮是机器或部件中应用很广的传动体，常用来传递动力和改变转速及旋转方向。（二）零件技术要求的分析：1大外圆552.676h11的端面对孔200H7轴线有公差0。05mm的端面圆跳动要求。2键槽两侧面对孔200H轴线有0。02mm的
4、对称度要求。零件的工艺分析3该齿轮的加工平面有内孔200H7,大外圆552.676h11以及其端面，小外圆250以及其端面，还有一个台阶面，键槽45js9。其中主要加工表面为内孔200H7，大外圆552.676h11以及其端面。由以上分析可知，对于这些加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一表面，并且保证它们之间的位置精度要求。渗碳淬火齿轮材料,结构及技术要求,加工工艺过程与普通齿轮有很大不同。该齿轮才采用20CrMnTi低合金钢材料,该材料的抗拉强度为1079,屈服强度为815,伸长率为10%,主要用于汽车和拖拉机齿轮凸轮. 4齿坯热处理,在齿坯粗加工前后安排预先热处
5、理,其主要目的是改善材料的加工性能,减少应力,为以后淬火时减少变形做好准备。齿坯热处理有正火和调制,经正火的齿轮,淬火变形虽然较调制齿轮大些,但加工性能较好,滚齿工序中刀具磨损较慢,加工表面粗糙度较细。齿坯正火安排在粗加工之前,调质安排在齿坯精加工之前。5 轮齿热处理,经渗碳淬火后齿面硬度可达HRC58-62,且芯部又有较高的韧性,既耐磨又承受冲击载荷,渗碳工艺比较复杂,热处理后齿轮变形较大,对高精度齿轮需进行磨齿,齿圈工艺安排为: 滚齿-淬火-磨齿。低碳合金刚含碳量低,提高含碳量才能淬硬,需渗碳的部位磨余量。6齿形加工方案：齿形加工主要取决于齿轮的精度等级，生产批量和齿轮热处理方法等。对于7
6、级精度，单件生产，齿面渗碳淬火的齿轮，采用滚齿方案：滚齿渗碳淬火修正基准磨齿。齿轮内孔表面粗糙度不算高，因此，安排车削完成同时可以车好倒角尺寸，内孔尺寸精度高，应用磨削，采用分度圆定位以保证内孔与分度圆同轴。7齿轮检验齿轮检验一般分为终结检验和中间检验，终结检验的目的是鉴别成品的质量，评定其是否合格；中间检验的目的及时发现问题，防止报废。二、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式：齿轮零件材料为20CrMnTi，且该孔的孔径和外圆直径较大，又考虑到齿轮在工作过程中经常承受交变载荷及冲击性载荷。因此应该选用锻件，批量为单件小批量生产毛坯应选用锻件，锻件毛坯图如上图：（二）基面的选择：基面的选择是工
7、艺规程设计中的重要工作之一。基面的选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还地造成零件大批报废，使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择 选择粗基准时必须考虑定位准确,夹紧可靠以及夹具结构简单,操作方便.为了使保证定位准确,夹紧可靠,首先应选用的粗基准尽可能平整,光洁和有足够大的尺寸,不能选择分型面作为粗基准,对此大件小批量生产的齿轮来说，为了保证大外圆552.676h11的端面对孔200H7轴线有公差0。05mm的端面圆跳动要求加工时，在一次装夹中完成内孔大外圆以及其的端面加工，再以大端面为基准车出小端面。（2）精基准的选择 主要考虑基
8、准重合问题，定位基准精度对齿轮加工精度影响很大，为保证齿轮加工余量齿轮加工是应根据“基准重合”原则选择齿轮的装配基准和测量基准为定位基准，而且整个加工过程中保持基准的统一，次工件较大，单件生产，应该先以内孔为粗基准加工外圆表面，然后以外圆为精基准加工内孔。（三）制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专、用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案：工序 1：下料工序 2：锻造毛坯工序 3：正火 工序4：粗
9、平大端面,粗车大外圆以及环形槽和小内孔工序5：镗孔，倒角工序6：粗车小端面，小外圆，台阶端面以及环形槽，再倒角工序7：调质处理工序8：精车大外圆以及其端面工序9：精车小端面和台阶端面工序10：插键槽工序11：滚齿，齿端倒角工序12：齿面渗碳淬火及低温回火处理工序13：磨齿工序14：以分度圆定位磨内孔工序15：检验入库四、 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸确定。齿轮零件材料为20CrMnTi，硬度为217HBS，生产类型为小批量生产，采用在锻锤上合模模锻毛坯。加余量工大小，应按加工要求求定。余量过大不仅浪费金属，而且增加金属切削时，增大机床和刀具的负荷。但余量过小则不能修正前一工序误差造成局部切
10、不到的情况，影响加工质量，甚至造成废品。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸如下：1 大外圆表面（552.676mm）考虑其加工长度为150mm,为简化模锻毛坯的外形,现直接取其外圆表面直径为562.67mm,表面粗糙度为Rz320m,因此须要粗加工一精加工,粗加工的余量查表机械制造工艺设计简明手册,查得粗加工的余量为2Z=9.2mm,精加工的余量为2Z=0.4mm。长度的方向的余量查工艺手册得，单边余量Z=1.5mm。2 内孔200H7该内孔的精度为IT7，参照工艺手册得工序尺寸及余量： 粗镗：197mm 2Z=3mm 精镗：199.7mm 2Z=2.7m
11、m 磨孔：200mm 2Z=0.3mm五、确定切削用量工序4：车平大外圆端面，粗车大外圆以及环形槽和小内孔.本工序采用计算法确定切削用量。1加工条件：加工材料：工件材料20CrMnTi，b=1.079Gpa、模锻。加工要求：粗车562.676mm端面及562.676mm以及环形槽和小内孔6-50mm，Rz320m。机床：C630立式车床。刀具：刀片材料为YT15，刀杆尺寸20x30mm2，kr=45。=-10，。=8，r 。=0.5mm。2计算切削用量（1）粗车562.676mm端面已知毛坯的长度方向的加工余量为103mm，则毛坯长度方向最大加工余量Zmax=13mm，而端面的粗糙度为320m
12、，则需要粗车、精车。粗加工的切削深度3.5mm。（2）进给量f根据切削用量简明手册表1.4，刀杆尺寸为， 4mm,以及工件直径为562.676mm时 f=0.50.7mm/r 按C630车床说明书(见表1.30)取 f =0.5mm/r(3)计算切削速度 按表1.27,切削速度的计算公式为(寿命选T=60)。(m/min)其中:,m=0.2。修正系数见,g表1.28,即,。所以（4）确定机床主轴转速 按机床说明书(见表4.2-8)与193r/min相近的机床转速为180320r/min.现在选取2 粗车外圆562.676mm,同时应校机床功率及进给机构强度.1）切削深度 单边余量Z=2.3mm
13、.2）进给量 根据 表1.4,选用f=1.0mm/r 3）计算切削速度 见表1.27 其中 ,m=0.2,T=60,而修正系数见表1.28得,则 4)确定主轴速度 而实际切削速度为 5)检验机床功率 主削力Fc按表1.29所示示公式计算: 其中 ,f=2.3,n=-0.5, 其中,. 则切削时消耗的功率为 由切削手册表1。30中C630机床说明书可知，C630主电动机功率为13.34KW。当主轴转速为82.84r/min时,主轴的最大功率为10.12KW.所以机床足够可以正常加工.校验机床进给系统强度 已知主切力,径向切削力按按表1.29所示示公式计算:其中,n=-0.3，Fy=。而轴向切削力。其中，n=-0.4,取机床与床鞍之间摩擦系数=0.1,则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为:精车外圆562.676切削深度 单边余量Z=0.2mm,可一次切除。进给量根据切削手册表1.4选用,f=0.18mm/r。计算切削速度 见切削手册表1.27,其中,m=0.2,T=60, ,精车速度:确定主轴转速:3. 工序5：镗孔，倒角因为内孔200H7的粗糙度为160m,则需要进行粗精加工。选用机床：T612金
