机械制造基础课程设计WYO1齿轮设计说明书(共28页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上机 械 制 造 技 术课 程 设 计 说 明 书设计题目：WY01齿轮机械加工工艺规程 及工时定额计算（中批） 班 级：学生姓名： 指导教师： 蚌埠学院2017年6月20日蚌埠学院机械与车辆工程学院专心-专注-专业机械制造技术课程设计任务书层次： 本科 专业： 2014机械设计制造及其自动化 学生姓名学号指导教师课题类别工艺设计设计时间2017年6月12日至2017年6月25日设计依据被加工零件图（1张）；生产类型：1000件/ 年课题名称WY01锥齿轮的加工工艺规程及工时定额计算一、机械制造学课程设计的主要内容与要求机械制造专业学生的机械制造技术基础课程设计是其在校

2、学习阶段的一个重要教学环节。机械制造技术基础课程设计的目的是培养学生综合运用所学的基础和专业理论知识，独立解决本专业一般工程技术问题的能力，树立正确的设计思想和工作作风。本课题主要让学生编制齿轮轴零件的机械加工工艺规程、编写设计说明书。本课题可使学生受到充分运用所学知识解决实际问题的锻炼，能够培养学生的计算能力、绘图能力、文字表述能力、文献检索能力以及综合分析能力，能够使学生的工程意识和技术素质得到显著提高。二、设计内容1、零件图1张2、毛坯图 1张3、编制工艺过程卡片及机械加工工序卡片各1份4、编写设计说明书 1份三、应收集的资料及主要参考文献机械制造技术基础课程设计指导教程 邹青机械设计手

3、册 徐灏机械制造工艺及设备设计手册 机械工业出版社切削用量手册 机械加工工艺人员手册 机械工业出版社四、进度计划及指导安排第1周： 熟悉课题，收集资料，绘制零件图、毛坯图、零件机械加工工艺规程卡第2周：切削用量选择及工时定额计算编写设计说明书一份，整理并上交资料。任务书审定日期2017年 6 月 23日 指导教师（签字） 陈兴强 任务书下达日期2017年 6 月 12 日 学 生 （签字） 目 录一、序 言机械制造技术及装备学课程设计是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所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，

4、因此，它在我们四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，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，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，为今后工作打下一个良好的基础，并且为后续毕业设计做一次热身。此次课程设计我们是围绕齿轮展开的。从零件图的分析到毛坯的选择，再到工艺路线的制定、机床及工艺装备的选用、加工余量、工序尺寸和公差的确定，最后是对切削参数的计算，都要求我们对大学四年所学的东西有很好的掌握。此次课程设计的胜利完成，首先要感谢陈兴强老师孜孜不倦的教导和全面详细的解答

5、，其次就是同学们的帮助，我知道课程设计对我们来说是个考验，但同时也是非常难得的机会。一方面它可以锻炼自己解决实际问题的能力，另一方面，可以让我们对所学的知识重新复习一遍，真正的学以致用。由于能力所限，设计尚有不足之处，恳请老师给予指导。二、零件分析1、零件的作用锥齿轮零件所用的材料为20CrMnTi，质量为1.36kg，年产量1000件。零件图如下图2.1。图2.12、零件图分析如下图可知锥齿轮有内孔34.5mm，内孔有4个4mm通键槽与内孔轴线互成90垂直分布，右端有3mm的沟槽，右端外部有倾角为7325顶尖距沟槽为7.75mm的斜齿面。3、审查零件图样的工艺性锥齿轮零件图样的视图正确、完整

6、，尺寸、公差及技术要求齐全。其所有表面均需切削加工，个表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。4个4mm槽口的径向设计基准是34.5mm孔的轴线，轴向设计基准是mm外圆柱的左端面。基准孔mm要求1.6。mm外圆柱左端面要求1.6。圆周肩底圆弧要求2.5。总体而言加工难度不高。4、零件的生产类型零件年产量Q=1000件/年；结合生产实际，备用率a和废品率b分别取为4和0.3。代入公式得该零件的生产量为N=Qm（1+a）（1+b）=1000（1+4）（1+0.3）=2043件/年零件是机床上的齿轮，质量为1.36kg，查书表2.2知，属轻型零件，再由表2.3可知，该齿轮的生产类型为中批生产。三、选择

7、毛坯、确定毛坯尺寸及设计毛坯图1、选择毛坯该零件材料为20CrMnTi。考虑到零件属于薄壁的圆盘类中小型零件，并且加工工序较多，会经常承受变载荷和冲击载荷，因此应该选用锻件，可得到连续和均匀的技术纤维组织，保证零件工作可靠。又由于零件属于批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故采用模锻成形，可获得较好的尺寸精度和较高的生产率。零件形状不复杂，毛坯形状可以与零件的形状尽量接近。即外形做成台阶形，内部孔锻出。2、锻件机械加工余量、毛坯尺寸和公差的确定查金属机械加工工艺人员手册，可知钢制模锻的公差及机械加工余量按GB/T12362-2003确定。要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，先确定如下参数：（1）

8、锻件公差等级。由该零件的功用和技术要求，确定其锻件公差等级为普通级。(2)锻件质量m。根据零件成品质量0.96kg，估算=1.5kg。(3)锻件形状复杂系数s假设其最大直径为84mm，长为41.5mm，零件密度7.85/。可知锻件外廓包容体质量=1.8053 由于0.8308介于0.63和1之间，故该零件的形状复杂系数为，属于简单级别。 (4)零件表面粗糙度。由零件图知，除外圆角为Ra2.5m以外，其余各加工表面为Ra1.6m。3、确定锻件机械加工余量根据锻件质量、零件表面粗糙度、形状复杂系数查金属机械加工工艺人员手册中锻件内外表面加工余量表，查得直径方向为1.52.0mm，轴向方向亦为1.5

9、2.0mm。锻件中心孔余量为2.0 mm。4、确定锻件毛坯尺寸毛坯尺寸根据锻件质量、材质系数、形状复杂系数从手册中查锻件的长度、宽度、高度、厚度公差表可得。上面查得加工余量适用于机械加工表面粗糙度=1.6m。分析本零件各加工表面均为=1.6m，仅需粗镗、半精镗、磨孔参考磨孔余量确定半精镗单面余量为0.2mm。磨孔单面余量为0.175mm。表3.1零件尺寸单面加工余量锻件尺寸80mm284mm60mm264mm47mm249mm37.5mm241.5mm25mm229mm5、确定锻件毛坯尺寸公差更具上述条件，锻件毛坯尺寸公差根据质量、材质系数和形状复杂系数，查表4.6表4.10，渴求的锥齿轮锻件

10、的尺寸及公差，进而求得个加工表面的加工余量，本零件毛坯尺寸允许偏差见下表3.2、3.3。表3.2锻件质量包容体质量形状复杂系数S材质系数公差等级1.51.8053普通级表3.3零件尺寸机械加工余量毛坯基本尺寸尺寸公差毛坯尺寸公差801.52.0取284601.52.0取2644724537.5241.52.5136、毛坯图如下图3.1图3.1四、加工方法的选择及工艺路线的制定1、定位基准的选择本零件是带孔的盘状齿轮，孔是设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。即选34.5mm孔及mm为精基准。由于本齿轮全部表面都需要加工

11、，而孔作为精基准应先进行加工，因此应该选毛坯的外圆3mm及其端面为粗基准。最大毛坯的外圆mm上有分模面，表面不平整、有飞边等缺陷，定位不可靠，故不能选为粗基准。2、零件表面加工方法的选择本零件的加工面有外圆、内孔、端面、齿面，槽等，材料为20CrMnTi。根据公差等级和表面粗糙度要求，查阅工艺手册中零件表面加工方法、加工经济精度与表面粗糙度相关内容，其加工方法选择如下表4.1表4.1加工表面尺寸及偏差公差等级表面粗糙度Ra加工方法外圆面mmIT12Ra6.3m粗车齿圈外圈面mmIT12Ra1.6m粗车-半精车-精车内孔IT10Ra1.6m粗镗-半精镗-精镗沟槽IT12Ra6.3m粗镗-精镗左端

12、面37mm回转体断面，尺寸精度要求不高Ra6.3m粗车-半精车右端面粗车-半精车齿面模数28FLRa1.6mA级单头滚刀滚齿槽4mm槽宽IT8Ra6.3m铣刀槽深IT8Ra6.3m三面刃铣刀粗铣端面34.08+0.025IT8Ra6.3m粗车-半精车 3、选择加工设备与工艺设备（1）机床的选择 工序20、30、40是粗车和半精车。各工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用CA6140型卧式车床。 工序50为精镗孔。由于加工的零件外轮廓尺寸不大，又是回转体，故也选择CA6140型卧式车床。 工序70为滚齿。从加工要求及尺寸大小考虑，选Y3150型滚齿机。 工序60是用三面刃铣刀粗细和

13、半精铣槽，考虑本零件属于成批生产，所以选择常用的X5032A型卧式铣床。（2）夹具的选择本零件除粗铣及半精铣槽、钻小孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。（3）刀具的选择 加工钢制零件采用YT类硬质合金。粗加工用YT15，精加工用YT30。为提高生产率及经济性，可选用可转位车刀。切槽刀宜用高速钢。 采用A级单头滚刀能达到8级精度，滚齿选模数为2.5mm的II型A级精度滚刀。 铣槽选用高速钢错齿三面刃铣刀，铣刀直径为0.1mm。（4）量具的选择本零件属于成批生产，一般均采用通用量具。各外圆加工面的量具：分度值0.05的游标卡尺。孔加工的量具：粗加工59mm的孔用内径百分尺，精加工5

14、9mm的孔用三牙锁紧式圆柱塞规。滚齿所用量具：分度值0.01mm，测量范围2550mm的公法线百分尺。4、制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度等技术要求能力到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。齿轮的加工工艺路线一般是先进行齿胚的加工，再进行齿面加工。齿胚加工包括各圆柱表面及端面的加工。按照先加工基准面及先粗后精的原则，齿胚加工工艺路线拟定如下表4.2：表4.2工序号工序名称工序内容5锻件毛坯10热处理正火（调质）20粗车右端面、外圆、

15、斜齿面及内孔、槽车左右端面总长39.5mm处至38mm，车外圆64mm处至62mm。车右端面为斜齿面，倾斜角为7325。镗内孔mm处至mm。车外圆84至82.车内槽mm30半精车左端面、外圆及半精镗内孔车左端面总长38mm处至37.5mm，跳动为0.025。车外圆82mm处至mm。车外圆62mm处至60mm。镗内孔mm至mm。40精镗内孔镗内孔mm至mm50车右端面倒角车mm与60mm外圆间圆倒角R=2.5，表面粗糙度Ra值6.3m60粗铣内孔键槽粗铣内孔键槽宽mm，深34.5mm至图纸要求70滚齿滚螺旋齿，留剃螺旋齿加工余量0.14mm，表面粗糙度Ra值6.3m80精铣齿倒角内接合齿倒角90

16、去毛刺倒棱边去毛刺，在无内齿的一端打厂标100剃齿剃螺旋齿至图纸要求120检验130热处理渗碳淬火HRC5868140检验150入库5、确定工序尺寸该零件各圆柱表面及孔的工序加工余量、工序尺寸及公差如下表4.3：表4.3加工面工序加工余量精度等级工序尺寸及公差80mm外圆粗车2.5IT11mm半精车1.5IT9mm47mm外圆粗车3.5IT11mm59mm粗镗2IT11mm半精镗0.34IT9精镗1IT7五、切削用量及基本时间的确定1、工序20切削用量及基本时间的确定 1）确定粗车外圆mm的切削用量。所选刀具为YT5硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册第一部分表1.1*，选用刀的刀杠尺寸B

17、H=16mm25mm，刀片厚度为4.5mm，根据表1.3*，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前，前角 =12，后角=6，主偏角 =90，副偏角=10，刃倾角=0，刀尖圆弧半径=0.8mm。确定背吃刀量，粗车双边余量为2mm，显然为单位余量：=1mm确定进给量f，根据背吃刀量3mm，工件的直径为80-100mm时，查书得：f=0.60mm/r确定切削速度V0粗车速度取n=130r/min，根据公式= 得=45.5m/min45号钢为优质碳素结构用钢，根据GB/T699-1999标准规定45钢抗拉强度为600MPa，当加工=600-700MPa钢料、3mm、f0.75mm/r时，切削速度v=109

18、m/min。确定切削用量为：=1mm，f=0.60mm/r，n=130r/min，v=45.5m/min.车削时间：L为车削路程22mm 2）确定粗车外圆60mm、端面及台阶面的切削用量。采用车外圆的刀具加工这些表面。车外圆60mm的=1mm，端面及台阶面的=1.5mm。车外圆=80mm的f=0.60mm/r，车端面及台阶面的f=0.52mm/r。主轴转速与车外圆80mm相同切削速度：=37.35m/min=0.623m/s粗车60时间T2 = 15.4s 3）确定粗镗=mm孔的切削用量。所用刀具为YT5硬质合金、直径为20mm的圆形镗刀。确定背吃刀量，双边余量为2mm，显然为单位余量：=1m

19、m确定进给量f根据表得，当粗镗料、镗刀直径为20mm、镗刀出长度为100mm时，f=0.15-0.3mm/r按CA6140车床的进给量，选择f=0.2mm/r确定切削速度v：查表的系数为：=291，m=2，=0.15，=0.2=60min，=0.90.80.65=0.568所以经查CA6140车床的转速，选择n=370r/min确定粗镗=mm孔的基本时间，选镗刀的主偏角=45其中，l=35.4mm，=3.5mm，=4mm，=0，f=0.2mm/r，n=6.17r/s，i=1。所以： = 35s确定粗车端面的基本时间：，式中，=80mm，=2mm，=4mm，=0，f=0.52mm/r，n=2r/

20、s，i=1所以： = 22s 4）确定粗车端面的基本时间： 其中L=1.5mm，n=2r/s，i=4所以： = 3s 5）确定粗车斜齿面的时间：其中L=3.42mm，n=2r/s，i=4所以：=6.84S 6）确定工序的时间：Ti=T1+T2+T3+T4+T5=15+17+22+3+6.84=63.84s工序内容车床钻速（n）r/s切削速度（v）m/s进给量（f）mm/r背吃刀量（）mm加工时间（Ti）s车外圆80mm2.150.760.6115车外圆60mm20.590.6117粗镗孔47mm6.171.260.21.522粗车端面20.620.5213粗车斜齿面20.760.5216.48

21、表5.12、工序30切削用量及基本时间的确定1） 、半精车外圆mm的切削用量 确定背吃刀量=1mm 确定进给量f根据机械制造工艺简明手册表1.6，及CA6140机床进给量，选择f=0.3mm/r。由于是半精加工，切削力较小，故不需要校核机床进给机构强度。选择车刀磨钝标准及耐用度根据机械制造工艺简明手册表1.6，选择车刀后刀面最大磨损量为0.4mm;耐用度T=30min。确定切削速度V根据机械制造工艺简明手册表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工=630-700MPa钢料、1.4mm、f0.38mm/r时，切削速度V=156m/min。根据机械制造工艺简明手册表1.10 切削速度的修正系数为=

22、0.81，=1.15，其余修正系数为1，故v=1560.811.15m/min=145.3m/min n=390r/min按CA6140机床的转速，选择n=400r/min2） 、确定半精车外圆60mm、端面切削用量采用半精车外圆80mm的刀具加工这些表面。车外圆60的=1mm，端面及台阶面的=0.7mm。进给量f=0.3mm/r，n=400r/min3） 、确定半精镗孔mm的切削用量所用刀具为YT15硬质合金、主偏角=45、直径为20mm的圆形镗刀。耐用度T=60min。=mm=0.175mmf=0.1mm/r按CA6140机床的转速，选择n= 900 r/min4） 基本时间 半精车外圆8

23、0mm的基本时间 半精车外圆60mm的基本时间 半精车端面的基本时间半精车台阶面的基本时间半精镗67孔的基本时间总时间8+11+10+19+27=75s（3）、工序40切削用量及基本时间的确定本工序为精镗孔47mm，镗孔内的沟槽，倒角。1）、切削用量所用刀具为YT30硬质合金、主偏角=45、直径为20mm的圆形镗刀。其耐用度T=60min。=mm=0.075mmf=0.04mm/r=5.52m/s=1598.6r/min按CA6140机床的转速，选择n = 1400 r/min2） 、确定镗沟槽的切削用量选用高速钢切槽刀，采用手动进给，主动转速n=40r/min，切削速度v=0.14m/s3）

24、 、基本时间精镗47mm孔的基本时间为=44s 4、工序50切削用量及基本时间的确定本工序为车右端面倒角，台阶处R=2.5mm由于外圆倒角进给量较少，车削速度不高，所以估测车外圆倒角的时间为5S5、工序60切削用量的确定本工序为先粗铣4个槽，然后半精铣4个槽，使用x5032A 切削速度其中=56，=0.25，Xv=0.1，=0.2，=0.1，m=0.2，=13mm，=13mm，z=20，d=125mm。 = 39.84m/minn=r/min=101.5r/min查X5032A型卧式铣床主轴转速表，选择n=60r/min 进给量根据铣床工作台进给量表，每转进给量=0.51.2mm/r基本时间根

25、据书表4.147查铣削机动时间公式，三面刃铣削刀铣槽的基本时间为，式中，l=17.25mm，=，d=125mm，l1=40mm，l2=4mm，=75mm/min，i=4.则 6、工序70切削用量及基本时间的确定本工序为滚齿，选用标准的高速钢单头滚刀，模数m=2.25mm，直径63，可以采用一次走刀切至全深。 切削速度式中：=364，T=240min，=0.83mm/r，m=2.25mm，=0.5，=0.85，=-0.5，=0.80.8=0.64代入上式，求得v=26.4m/minn=r/min=133r/min查Y3150型滚齿机主轴转速，选n=135r/min 进给量工件齿面要求表面粗糙度为

26、Ra1.6m，根据切削用量简明手册第四部分表4.3*，选择工件每转滚刀轴向进给量fa=0.81.0mm/r。查YT3150型滚齿机进给量表，选fa=0.83mm/r。 基本时间其中 B=12mm，=0，z=50，q=1，n=1.72r/s，fa=0.83mm/r，=+（23）mm，=3mm。六、小结 课程设计作为机械制造技术及装备课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性知识。本次课程设计主要经历了两个阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。加工工艺规程设计段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识；

27、夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。通过这次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们思考、解决生产问题的能力。七、参考资料1.机械制造技术基础高等教育出版社，主编：秦国华，2010.82.机械制造技术机械工业出版社，主编：吉卫喜，2001.53.金属切削原理与刀具机械工业出版社，主编：陆剑中4.机械制造工艺学机械工业出版社，主编：王先逵5.金属切削原理（第2版）机械工业出版社，主编：陈日曜，19936.机床夹具设计西安交通大学出版社，主编：龚定安，19927.金属切割机床概论机械工业出版社，主编：贾亚洲，19948.机械工程及自动化简明手册（上）机械工业出版社（主编：叶伟昌）9.机械制造工艺学课程设计简明手册华中工学院10.金属机械加工工艺人员手册上海科学技术出版社