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1、倒擋齒輪的加工方案分析
——機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)大作業(yè)
1.零件的工藝分析及生產(chǎn)類型確定
1.1零件的作用
題目所給的零件是“倒擋齒輪”,它主要是用來傳遞運(yùn)動和動力,改變轉(zhuǎn)向傳遞扭矩從而使汽車實(shí)現(xiàn)反向行駛。
1.2圖紙的完整性和正確性
本零件各表面的加工并不困難。齒輪零件圖樣由一個剖視圖和一個局部視圖組成,視圖正確、完整,尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。零件內(nèi)、外輪廓描述清楚完整,零件圖的粗實(shí)線、細(xì)實(shí)線、點(diǎn)化線的線型均符合于國家標(biāo)準(zhǔn);有利于加工時的數(shù)據(jù)分析和計算,零件材料為45鋼。
1.3零件的技術(shù)要求分析
零件圖的尺寸比較多,但尺寸的標(biāo)注多而不亂。圖紙當(dāng)中有對齒面粗糙
2、度和孔面粗糙度的要求為3.2,齒部熱處理45-52HRC,齒圈徑向跳動公差為0.08mm,還有一些技術(shù)要求倒角為C2.5、未標(biāo)注為1*45°,零件表面光潔、精度等級8GK。
2.毛坯的選擇
2.1確定毛坯種類和制造方法
輸出軸為傳動零件,要求有一定的強(qiáng)度,該零件的材料為45鋼,輪廓尺寸不大,形狀并不復(fù)雜,屬于大批生產(chǎn),故毛坯可采用模鍛成型。這對于提高生產(chǎn)效率、保證加工質(zhì)量也是有利的。毛坯尺寸通過確定加工余量后決定。
2.2毛坯的形狀及加工總余量
毛坯的形狀
毛坯的總余量
主要面尺寸
尺寸(mm)
余量(mm)
毛坯尺寸(mm)
φ76外
3、圓圓柱面
76
4
80
φ105外圓圓柱面
105
5
110
φ40外圓圓柱面
40
5
45
總長100
100
5
105
齒厚
15
5
20
3選擇加工方法,制定工藝路線
3.1定位基準(zhǔn)的選擇
基準(zhǔn)選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。基準(zhǔn)選擇的正確與合理,可以使加工質(zhì)量得到保證、生產(chǎn)率得到提高。否則,不但加工工藝規(guī)程中的問題百出,更有甚者,還會造成零件的大批報廢,使生產(chǎn)不能正常進(jìn)行。
(1)精基準(zhǔn)的選擇
本零件是帶孔的雙聯(lián)齒輪,孔是其設(shè)計基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)。為避免因基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差,應(yīng)選孔為定位基準(zhǔn),即遵循“基準(zhǔn)重合”的原則。即選
4、φ20的中心孔與φ105的圓柱斷面為定位精基準(zhǔn)。
(2)粗基準(zhǔn)的選擇
由于本零件的表面都需要加工,而孔作為精基準(zhǔn)應(yīng)先加工,因此應(yīng)先加工出一外圓柱面和一個端面為粗基準(zhǔn)。
3.2零件表面加工方法的選擇
本零件的加工面有外圓、內(nèi)孔、端面、齒面、鍵槽,材料為45鋼。根據(jù)圖示公差等級和表面粗糙度要求,參考相關(guān)資料,確定加工方法如下:
(1)齒圈外圓面:未標(biāo)注公差尺寸,根據(jù)互換性所學(xué)知識該處為一般公差等級,表面粗糙度為Ra3.2μm,需粗車、半精車。
(2)φ40mm外圓面:未標(biāo)注公差尺寸、表面粗糙度,只需粗車即可。
(3)φ20mm內(nèi)孔:公差等級為IT7,表面粗糙度Ra3.2, 加工方法
5、選用鉆、擴(kuò)、粗鉸,精鉸可以達(dá)到加工要求。
(4)端面:本零件的端面為回轉(zhuǎn)體端面,尺寸精度、表面粗糙度未作要求,采用粗車、半精車加工。
(5)齒面:齒輪模數(shù)分別為4、5,齒數(shù)分別為17、19,精度都為8GK,采用滾齒和剃齒可以達(dá)到要求。
(6)鍵槽:槽寬和槽深的公差等級分別為IT9和IT12,需粗拉、精拉。
以上有粗糙度要求的表面加工方法的確定參考《金屬切削手冊》表1-42 “各種加工方法所能達(dá)到的表面粗糙度”。
3.3制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀,尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下,可以考慮采用萬能性機(jī)床
6、配以專用夾具,并盡量使用工序集中來提高生產(chǎn)效率,除此之外,應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果,以便使生產(chǎn)成本盡量下降。確定工藝路線如下:
工序 1: 模鍛毛坯
工序 2:正火熱處理 (正火目的在于使晶體粒細(xì)化和碳化物分布均勻化,消除材料內(nèi)部應(yīng)力,降低材料硬度。)
工序 3:粗車各外圓及各端面以及軸與齒輪連接處倒角R5
工序 4:φ20mm孔,鉆孔、粗鉸、精鉸、孔倒角C1
工序 5:粗拉鍵槽、精拉鍵槽
工序 6:半精車外圓φ105mm、φ76mm及各端面
工序 7:滾齒輪、齒端加工、剃齒
工序 8: 高頻淬火(齒面硬化,加熱深度為0.5-2.5mm,多用于中小型零件)
工序 9:齒輪淬火后修
7、正
工序 10:終檢
4.確定加工設(shè)備、刀具及定位夾緊方案
4.1工序3:
設(shè)備選用最常見的CA6140型臥式車床
(1)粗車φ76mm端面和φ105mm端面
刀具選用90°端面車刀,材料為YT5硬質(zhì)合金,刀桿尺寸選取16*25;對于端面的加工,需要限制5個自由度,采用端面和外圓柱面定位,可以采用三爪卡盤夾緊(若為大批量生產(chǎn),則需考慮設(shè)計專用夾具)。
(2)粗車φ76mm、φ40mm和φ105外圓
刀具選用70°外圓車刀,材料為YT5硬質(zhì)合金,刀桿尺寸選取16*25,定位夾緊方案與粗車端面相同。
4.2工序4:
鉆孔和鉸孔設(shè)備同樣選用最常見的CA6140型臥式車床,工件用
8、三爪卡盤夾緊φ105mm圓柱面,鉆頭安裝在機(jī)床尾座上進(jìn)行鉆孔。
4.3其他工序:
拉鍵槽選用L515A立式內(nèi)拉床;
半精車各外圓及端面選用CA6140型臥式車床,刀具材料選擇YT15,采用心軸定位;
滾齒加工選用Y3150E滾齒機(jī),以端面和中心孔為定位基準(zhǔn),夾緊在工作臺上;
剃齒選用YWA4232剃齒機(jī),以中心孔為定位基準(zhǔn)基準(zhǔn)采用心軸和兩邊頂尖的形式夾緊。
5.確定各工序加工余量和切削用量
5.1各工序余量
加工內(nèi)容
加工余量(mm)
加工后尺寸(mm)
粗車φ76mm端面
2
103
粗車φ76mm外圓
2.2
φ77.8
粗車φ40mm
9、外圓
5
φ40
粗車φ76mm處齒厚
2
16
粗車φ105mm端面
2
101
粗車φ105mm外圓
3.2
φ106.8
粗車φ105mm處齒厚
2
16
鉆φ20mm孔
18
φ18
粗鉸φ20mm孔
1.94
φ19.94
精鉸φ20mm孔
0.06
φ20H7
半精車φ76mm端面
0.5
100.5
半精車φ76mm外圓
1.8
φ76
半精車φ76mm處齒厚
1
15
半精車φ105mm端面
0.5
100
半精車φ105mm外圓
1.8
φ105
半精車φ105mm處齒厚
1
15
粗拉鍵槽
10、
5.6*2.4
5.6*2.4
精拉鍵槽
0.4*0.4
6*2.8
以上表中各余量根據(jù)《簡明金屬機(jī)械加工工藝手冊》中“工序件加工余量”各表中數(shù)據(jù)適當(dāng)選取。
5.2確定切削用量
(1)粗車φ76mm端面:
根據(jù)課本表2-7“硬質(zhì)合金及高速鋼車刀粗車外圓和端面時的進(jìn)給量”選擇進(jìn)給量為f=0.5mm/r,選擇機(jī)床轉(zhuǎn)速為n=500r/min;
計算切削速度為vc=πDn/1000=125.6mm/min
(2)粗車φ76mm外圓:
粗車φ76mm外圓時加工余量為2.2mm,一次走刀即可完成,背吃刀量為ap=1.1mm,由課本表2-7選擇進(jìn)給量為f=0.6mm/r;
參考《
11、簡明金屬機(jī)械加工工藝手冊》表6-24“硬質(zhì)合金車刀車外圓時切削速度參考值”選取切削速度為vc=120mm/min;
計算機(jī)床轉(zhuǎn)速n=1000vc/πD=470r/min,取機(jī)床轉(zhuǎn)速為500r/min。
(3)粗車φ40mm外圓:
粗車φ40mm外圓時加工余量為5mm,單邊余量為2.5mm,選用兩次走刀完成,第一次背吃刀量為ap=1.75mm,查表選擇進(jìn)給量f=0.4mm/r;切削速度為vc=100mm/min;計算機(jī)床轉(zhuǎn)速n=1000vc/πD=700r/min,取機(jī)床轉(zhuǎn)速為710r/min。
第二次走刀背吃刀量為ap=0.75mm,查表選擇進(jìn)給量f=0.3mm/r;切削速度vc=10
12、0mm/min;計算機(jī)床轉(zhuǎn)速n=1000vc/πD=767r/min,取機(jī)床轉(zhuǎn)速為710r/min。
(4)粗車φ105mm端面:
加工余量為2mm,按表取進(jìn)給量f=0.6mm/r,機(jī)床轉(zhuǎn)速取500r/min,計算切削速度為vc=πDn/1000=172.7mm/min。
(5)粗車φ105mm外圓:
加工余量為3.2mm,單邊余量為1.6mm,一次走刀即可完成;背吃刀量為ap=1.6mm,查表選擇進(jìn)給量f=0.6mm/r,切削速度為vc=100mm/min
計算機(jī)床轉(zhuǎn)速n=1000vc/πD=290r/min,取機(jī)床轉(zhuǎn)速為320r/min。
(6)半精車φ76mm外圓:
加工余
13、量為1.8mm,單邊余量為0.9mm;即背吃刀量為ap=0.9mm
為了達(dá)到表面粗糙度的要求,查《簡明金屬機(jī)械加工工藝手冊》表6-23“按表面粗糙度選擇進(jìn)給量”選進(jìn)給量為f=0.16mm/r,切削速度為vc=90mm/min;
計算機(jī)床轉(zhuǎn)速n=1000vc/πD=370r/min,取機(jī)床轉(zhuǎn)速為400r/min。
(7)半精車φ105mm外圓:
加工余量為1.8mm,單邊余量為0.9mm;即背吃刀量為ap=0.9mm
為了達(dá)到表面粗糙度的要求,查《簡明金屬機(jī)械加工工藝手冊》表6-23“按表面粗糙度選擇進(jìn)給量”選進(jìn)給量為f=0.16mm/r,切削速度為vc=90mm/min;
計算機(jī)床轉(zhuǎn)速n=1000vc/πD=270r/min,取機(jī)床轉(zhuǎn)速為250r/min。