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机械工艺夹具毕业设计177设计低速级斜齿轮零件的机械加工工艺规程

机械制造工艺学课程设计任务书

题目：设计低速级斜齿轮零件的机械加工工艺规程

内容:

（1）机械加工工艺规程卡片 1套（2）夹具装配图 1张（3）课程设计说明书1份原始资料：该零件图样一张。

第一章任务书 (1)

第二章前言 (3)

第三章零件的分析 (3)

第四章毛坯的选择 (4)

第五章工艺规程的设计 (5)

第六章填写工艺过程卡和工序卡 (14)

第七章夹具的设计 (14)

第八章心得体会 (15)

第九章参考文献 (16)

第二章前言

机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学和大部分专业课,并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合机械制造工艺中的基本理论,并能结合生产实习中学到的实践知识,独力的分析和解决工艺问题,初步具备了设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法通过此设计，使我加深了对机械设计基础及有关专业课程知识的了解，提高了熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及技术文件等基本技能及综合运用这些知识的能力，并为在今后学习本专业和进行此类设计打下了坚实的基础，对自己将来设计产品有很大的帮助。

由于能力所限,经验不足,设计中还有许多不足之处,希望各位老师多加指点。

第三章零件的分析

一、零件技术要求的分析

（1）齿顶圆Φ750.141h11对孔Φ75有公差为0.056的径向的跳动要求。（2）两端面对孔轴线分别有公差为0.02的端面圆跳动要求。

（3）键槽两侧面对孔轴线有公差为0.03的对称要求。

二、零件的工艺分析

由附图一得知,其材料为40Cr。该材料具有较高的硬度,耐磨性,耐热性。主要加工表面是齿轮的齿面：表面质量要求是0.8和内圈的端面：表面要求达到1.6,还有齿轮内径表面质量要求达到1.6。

第四章毛坯的选择

一、该零件材料为40Cr,齿轮的内孔Φ195和外圆直径Φ750.14,都是直径比较大的圆,又由题目的生产纲领为3000件/年,由参考文献表5.6(划分生产类型的参考数据)可知该零件批量生产为大批量生产,毛坯应选用锻造。毛坯的锻造方法用模锻。

二、模锻锻件机械性能较好,有较高的强度和冲击韧性,但是毛坯的形状不宜复杂,如轴类和齿轮类零件的毛坯常用锻造。

三、锻造毛坯的工艺特点

参考文献[1]表9-1,常用毛坯的制造方法与工艺特点：

四、参考机械制造加工工艺手册表1-26各主要加工表面的加工余量如下：

五、主要毛坯尺寸及公差：

第五章工艺规程的设计

一、定位基准的选择

在零件的加工过程中,合理的选择定位基准对保证零件的尺寸精度和位置度有着决定性的作用。

1.粗基准的选择原则：

（1）尽量选择不要求加工的表面作为粗基准.这样可使加工表面与不加工表面之间的位置误差量最小,同时还可以在一次装夹中加工出更多的表面。

（2）若零件的所有表面都要加工,应选择加工余量和公差最小的表面作为粗基准.这样可保证作为粗基准的表面在加工时,余量均匀。

（3）选择光洁、平整、面积足够大、装夹稳定的表面作为粗基准。

（4）粗基准一般只在第一到工序中用,以后应避免重复使用。

2．精基准的选择原则:

①基准重合的选择原则。尽可能的用设计基准作为定位基准,这样可避免因定位

基准与设计基准不重合而引起的定位误差,以保证加工表面与设计基准间的位置精度。

②基准同一原则.一尽可能多的表面加工都用同一个定位基准,这样有利于保证

各加工面之间的位置精度。

③选择面积大、精度较高、安装稳定的表面作为精基准,而且所选的基准使夹具

结构简单,装夹和加工方便。

综合上面的粗基准和精基准的选择原则,为使基准同一和基准重合,齿轮加工时常选内孔和端面作为精基准加工外圆和齿轮,用作精基准的端面和内孔要在一次装夹中加工出来以保证两者之间的垂直度,但是在加工大型齿轮时可用外圆作找正基准,但此时应保证内孔与外圆同轴。所以加工本设计齿轮用齿轮外圆和端面作为粗基准,用内孔和端面作为精基准。

二、装夹方法

在加工齿轮时在滚齿机上一般用心轴装夹,滚齿心轴夹具见下图:

三、加工工艺问题

(1)、基准修正

齿形表面淬火后,内孔会受到影响而变形:一般的孔直径会缩小0.01-0.05mm,因此淬火后应安排精基准修正工序.修正的方法有推孔和磨孔,也可以用镗孔。推孔是用推刀进行的,用压力机将推刀强行从孔中间推过既可。此法生产率较高,一般不要留推孔余量。对精度要求较高的或是淬硬后的孔、直径大而短的孔则应采用,

磨孔工艺,磨孔必须留有磨削余量。

(2)、齿轮加工方案

保证齿轮精度是齿轮加工的主要工艺问题,轮齿的加工方案主要取决于加工精度和热处理要求。

根据各个加工精度等级的加工方案如下:

①8级以下精度的齿轮多采用:滚(插)齿→齿端加工→热处理→修正内孔。因热

处理后的齿面不再加工,为弥补热处理变形,热处理前的齿形加工精度应比设计图纸上的精度要求要提高一级。

②6-7级精度的齿轮有两个方案。剃-珩方案:滚(插) →齿端加工→剃齿→表面

淬火→修正基准→珩齿。此方案生产率高、设备简单、成本较低,一般用于6级精度或热处理变形较大时。

③5级以上精度的齿轮采用的方案为粗滚(插)齿→精滚(插)齿→齿端加工→淬

火→修正基准→粗磨齿→精磨齿。此方案精度最高,但成本高,生产率最低。

参考文献<<金属工艺学>>表2.3.2齿形加工方案,得出各方案所达到的齿面加工质量如下表:

由设计图纸给出的加工精度和热处理要求确定齿轮的加工方案如下:

滚齿→热处理→修正基准→剃齿

(3)、热处理的安排

由设计图纸上的技术要求,热处理工序在工艺过程中的安排如下：正火调质表面渗碳淬火及低温回火

↓↓↓

毛坯→粗加工→半精加→精加工

①正火。大多数锻件都要经过正火处理,一般安排在毛坯制造和粗加工之间,以改善金属的机械切削性能。

②调质。调质可获得良好是机械性能,调质后仍可用刀具进行加工,因而一般安排在粗精加工与半精加工之间,这样有助于消除粗加工产生的内应力。

③渗碳。经渗碳后表层与心部含碳量相差明显,表现出表面硬、耐磨和心部韧性和朔性好的特点。渗碳后的工件一般要经过淬火和低温回火处理,使表面层有回火马氏体结构和消除渗碳过程中形成的粗晶粒结构。

④淬火。这种方法是快速加热使工件表层奥氏体化,不等心部组织发生变化,立即快速冷却,表层起到淬火作用,其结果是表层获得马氏体组织,而心部仍然保持朔性,韧性均匀的组织,工件各部都能满足使用要求。

⑤低温回火。经过低温回火的工件的硬度没有发生大的变化(HRC60左右),但是应力减少了很多。

(4)、制定工艺路线

根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下：

齿坯外圆：粗车－精车；

齿坯端面：由设计图纸上的要求，齿坯的小端面的表面粗糙度要求是1.6，而大端面的表面要求较低，但是在加工齿轮的整个过程中都要用到端面作为精基准，

所以端面的加工方法为：先粗车后精车，同时也可以保证尺寸21.5；

内孔：由于毛坯采用的是锻造的，所以内孔先经过粗车，精车后再用镗孔的方法加工以保证它的精度等级表面质量1.6和跳动精度控制在0.056；

齿行的加工：先滚齿，精度等级还不能达到，而且热处理后内孔回缩小，所以要基准修配，然后在经过精加工用镗孔的方法来保证齿形的精度等级。

综合上面的分析，工艺路线确定如下：

（5）、选择加工设备及刀具

由于生产类型为大批量生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加工专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床之间的传送均由人工完成。

车床的选择：

根据设计图纸上的设计尺寸，最大外径为Φ750.14加上加工余量，其直径比较大．查＜＜机械加工工艺设计手册＞＞一般的车床难以加工，由手册表４-２立式车床，选择立式车床Ｃ512-1A，其技术规格如下表：

滚齿机的选择:

由参考文献<<机械制造工艺设计手册>>表4-25滚齿机,选择Y31125型滚齿机,其技术规格如下:

剃齿机的选择:

由参考文献<<机械制造工艺设计手册>>选择剃齿机Y42125,其技术要求如下表:

镗床的选择:

由参考文献<<机械制造工艺设计手册>>选择镗床T616,最大加工直径为240mm。

(6)、加工工序设计

①、工序3粗车毛坯外圆与工序5精车外圆

查参考文献<<金属实习>>表9-5机械加工的工序余量,粗车的工序余量为1.5～4mm,取余量为2mm,精车的加工余量为0.2～2.5mm,取精加工精度Z

精

=2,已经知

道毛坯外圆的加工余量为4,故粗加工余量Z

粗

=4-2=2mm由参考文献<<机械制造加工设计手册>>立式车床的进给量f=1.5～2.0mm取f=2.0(mm/r),粗车走刀一次

=2.0mm.由设计手册得粗车加工的公差等级为IT13～IT11,取IT11,T=0.4mm;

精加工的公差等级为IT8～IT7,取IT=0.063;所以X

N-

=754±0.2,精加工后的尺

寸为7520

063

校核加工余量Z

精

min

精

N =X

min

粗

N-

-X

max

精

N-

=(754-0.4)-752

=1.6<2

故余量足够.

机床的校核:

粗车工序3:由参考文献取粗车进给量为0.2m/r,粗车走刀一次a

=2mm,由参考文

献<<机械制造工艺设计手册>>取270r/mm,故切削速度为:V

粗=

1000

=3.14*

754*270/1000=206

查<<机械制造技术>>表2.1得单位切削力P=1962N/mm

Z =P*A

=1962*0.3*2=1177.2

m =

103

=1172*206*103/60=4.02KW

由参考文献得C512-1A的功率为28KW,取机床的效率为0.85则

28*0.85=23.8>4.02

所以机床的功率满足。

②、车端面

精车的加工余量为0.5～2.5,取Z

精

=2mm,已经知道总的加工余量为4,故粗加工

余量为Z

粗

=4-2=2mm,精加工端面以内孔外圆定位。

精

=142±0.12 故

粗

=144±0.2

校核加工余量:

Z 精n =143.8-142.12=1.68mm<2mm 故加工余量足够。

③、镗内孔

由设计手册得精镗的加工余量为0.5～1.32,由设计图纸得镗孔后的尺寸既为设

计尺寸,Φ189H7(046.00+)精车后的内孔尺寸为Φ195H8(046

.00+)

校核加工余量:

Z 精=195-194.903=0.097(mm)<1.32故加工余量足够。

④、插键槽

由设计图纸得,内孔直径为Φ195H8(046.00+),键槽到孔底的尺寸为204.4-3.00+,建立

尺寸链如图,设键槽加工余量为A 0,

A 1=204.43.00+为增量;

A 2=195046.00+

所以 A 0=204.4.4-195=9.4 上偏差: ES=0.3-0=+0.3 下偏差: EI=0-0.046=-0.046

所以加工工序尺寸A 0=9.43.0046.0+-。

⑤、钻孔、攻丝

由参考文献<<机械设计课程设计>>手册表9-7普通螺纹基本尺寸(摘自GB/T146-1981):

查<<机械制造工艺设计手册>>表5-8镶硬金属刀片钻头,选择型号为:d=13～13.8 L=170 l=115 的钻头。

查<<机械制造工艺设计手册>>表5-30公制细牙机用丝锥选择如下:

第六章填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡

(机械加工工艺过程卡和工序卡见附图)

第七章夹具的设计

本夹具用在金刚镗床上精镗齿轮孔。工件紧靠支承表面M，用滚珠（滚珠罩预先套在工件上）在齿轮的齿面上进行定心。气缸通过接头将力传至楔形卡爪上，将被加工零件夹紧。夹具底座偏心小轴用于调整夹具位置用。（夹具装配图见附图）

第八章心得体会

机械制造工艺课程设计综合了机械制造工艺学和其它专业课的知识，充分展现了学生在生产实习中的实践能力。

经过将近三个星期的时间，在刘学敏、姜宏阳、刘玉梅三位老师的耐心指导下机械制造工艺学课程设计说明书的完成了。这是我们在学完了机械制造基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学的基本知识，初次进行零件工艺的编制，通过这次设计，使我们深入了解了工艺规程设计的指导思想和设计原则，熟悉了工艺规程必须具备的原始资料，了解了设计和拟定机械加工工艺规程和工艺路线的内容和步骤，并掌握了选择粗精基准的一般原则以及划分加工阶段的目的意义，对安排工序顺序的一般原则也有一定的了解。

由于现在自己知识有限，又是第一次进得工艺规程的编制，错误是再所难免的。通过此设计，使我加深了对机械设计基础及有关专业课程知识的了解，提高了熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及技术文件等基本技能及综合运用这些知识的能力，并为在今后学习本专业和进行此类设计打下了坚实的基础，对自己将来设计产品有很大的帮助。

最后，再次衷心感谢三位老师的耐心指导！

第九章参考文献

1、机械制造工艺学课程设计指导书及习题机械工业出版社

2、机械制造工艺设计手册机械工业出版社

3、机械制造技术基础武汉理工大学出版社

4、机械设计课程设计高等教育出版社

5、机械制造工艺及材料机械工业出版社

6、机床夹具设计手册上海科学技术出版社