机械制造工艺学课程设计说明书

机械制造工艺学

课程设计(论文)

题 目:车床离合齿轮零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计

学生姓名 朱传年 专 业 机械设计制造及其自动化 学 号 2220063220220011 班 级 2006级1班 指导教师 何 辉 波 成 绩

工程技术学院

2009年12月29日

西南大学工程技术学院课程设计

目 录

中文摘要 ···································································································································· 2 英文摘要 ···································································································································· 2 1前言 ········································································································································· 3 2工艺规程设计 ························································································································· 3

2.1零件分析 ······················································································································ 3

2.1.1类型及功用 ······································································································· 3 2.1.2结构分析 ··········································································································· 4 2.2零件的毛坯 ·················································································································· 4 2.3定位基准的选择 ·········································································································· 4

2.3.1粗基准的选择 ··································································································· 4 2.3.2精基准的选择 ··································································································· 4 2.4零件加工工艺路线的拟定 ·························································································· 5 2.5工序设计 ······················································································································ 5

2.5.1工序尺寸的计算 ······························································································· 5 2.5.2切削用量的计算 ······························································································· 6

3专用夹具的设计 ··················································································································· 14

3.1定位方案的选择 ········································································································ 14 3.2夹紧方案的选择 ········································································································ 14 3.3夹紧力方向、作用点的选择及确定 ········································································ 14 4收获及心得体会 ··················································································································· 14 致谢 ·········································································································································· 15 参考文献 ·································································································································· 15

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车床离合齿轮零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计

朱传年

西南大学工程技术学院，重庆400716

摘要：本课程设计在已知生产纲领的条件下，通过机械加工工序尺寸的计算和加工切削用量的计算，从而确定加工工序过程和制定机械加工工序卡和加工工艺卡片，同时根据提供的数据和资料绘制零件图、毛坯图以及夹具装配图，最后用绘图软件绘制零件图，编写设计说明书。 关键词：工艺规程设计、定位基准、切削用量、夹具

The lathe is designed be away from the machinery closing the gear wheel part processes technological procedure and handicraft equipment

Zhu chuannian

College of Engineering and Technology, Southwest University, Chongqing, China 400716

Abstract：Thereby, ascertain the card processing working procedure process and working out machine work working procedure and process a process chart under curriculum design condition producing guiding principle in known number, by the fact that machine work working procedure dimension calculation and processing the calculation cutting dosages,draw part picture , blank picture and clamp assembling picture at the same time according to the data and data providing , use the software drawing to draw part picture , compile and compose finally to design specifications

Key Words：Technological procedure designs , the criterion fixing position, cuts dosages , the clamp

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1前言

机械制造工艺学课程设计使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,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。

机械制造技术基础课程设计是在我们学习完了机械制造技术、机械制造装备设计等课程的基础上，在进行了生产实习之后，进行的一个重要的实践性教学环节。其主要目的是让学生把所学的工艺理论和实践知识，在实际的的工艺、夹具设计中综合地加以运用，进而得到巩固、加深和发展，提高我们分析问题和解决生产实际问题的能力，为以后搞好毕业设计和从事相关的技术工作奠定扎实的基础。通过机械制造工艺课程设计，我们可以在以下几个方面得到锻炼：

1.能熟地运用机械制造技术课程及其他相关课程中的基本理论，以及在生产实际中学习到的实践知识，正确地和解决一个零件在加工过程中的定位、夹紧以及工艺路线的合理拟定等问题，从而保证制造的质量、生产率和经济性。

2.通过夹具设计，进一步了解我们自己的结构设计能力，能够根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力，既经济合理又能保证加工质量的夹具。

3.进一步提高计算、制图能力，能比较熟练地查阅和使用各种技术资料，如有关的国家标准、手册、图册、规范等

4.在设计过程中培养学生严谨的工作作风和独立的工作能力。

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，恳请各位老师给予批评指正。

2工艺规程设计

2.1零件分析 2.1.1类型及功用

本题目所用齿轮是车床主轴上的离合齿轮，该零件属于盘套类零件，是一个离合器

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中的齿轮，主要用于实现齿轮传动时的离合变速功能，在其工作过程中经常承受冲击、交变载荷，加工面多并且较为复杂，尤其是齿轮的部分加工。 2.1.2结构分析

该离合齿轮是以花键孔与主轴相配合，并可以做轴向滑移，在其齿轮端面有两个宽38mm并与轮齿有相对位置要求的槽，在另一端还有五个爪槽。该零件主要的加工表面有：

以82花键孔为主的圆柱内表面； 以115外圆表面为主的圆柱外表面加工； 分度圆125的齿轮的加工；

其中以82花键孔为主的内表面包括：82内孔表面、96内孔表面、102内孔表面以及110内孔表面。

以115外表面为主的外表面包括：115外圆面、123外圆面以及110外圆表面。

2.2零件的毛坯

零件材料为45钢。考虑到在车床运行中要经常进行正反向运动，零件在工作过程中则经常承载载荷及冲击性载荷，因此应选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。属于大批大量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故可以采用模锻成型。这从提高生产率、保证加工精度上也考虑，也是应该的。 2.3定位基准的选择

基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确与合理，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，还会造成零件大量报废，使生产无法正常进行。 2.3.1粗基准的选择

在盘套类零件的加工中，应该以内孔的中心线做为基准，现选取82的花键内孔中心线做为粗基准。 2.3.2精基准的选择

在精基准的选择过程中要考虑多方面的问题，主要是基准的重合问题。当设计基准与工序基准不能重合时，应进行换算，另外以后也要专门计算，现不做详述。

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2.4零件加工工艺路线的拟定 最后的工艺路线确定如下：

工序1： 粗镗82、102、96、110的内孔 工序2： 半精镗110内孔

工序3： 粗车115、128、110、137外圆 工序4： 半精车110两端面 工序5： 粗车两个大端面 工序6： 滚齿

工序7： 铣宽38mm的槽 工序8： 齿部倒角 工序9： 铣五爪槽 工序10： 五爪槽热处理 工序11： 校正花键孔 工序12： 剃齿 工序13： 轮齿热处理 工序14： 校正花键孔 工序15： 冷挤齿 工序16： 终检

以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。 2.5工序设计

\"车床离合齿轮\"零件材料为45钢，硬度为：207~241HBS, 生产类型为大批大量成批生产，采用锻锤上合模模锻毛坯，公差等级CT:8~10，取为10级。机械造型加工余量等级为E~G级，取F级。 2.5.1工序尺寸的计算

现采用经验法查找机械加工余量： 1. 花键孔、大端面和齿部倒角 （1） 大端面

考虑到大端面的表面加工等级为6级，因此需要粗车、半精车、精车才能达到要求，

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根据经验值可得以下加工余量：

粗车：2.8mm 半精车：2.0mm 精车：0.5mm 单边加工余量2Z=2.65mm （2）花键孔、齿部倒角

花键孔表面粗糙度为1.6，齿部倒角表面粗糙度为12.5，要达到此精度要求，查《机械制造技术基础》\"表面加工方法的选择\"知精度等级需达到7~9级才行，需因此需要钻孔、扩孔、铰孔才能达到要求，根据经验值可得到加工余量：

钻孔：1.6mm 扩孔：1.0mm 铰孔：0.8mm

2. 尺寸 118mm和137mm的两端面，粗糙度为3.2，精度要求很高，为6~8级。同理可得：粗铣：1.5mm 半精铣：1.0mm 精铣：0.8mm 3. 铣齿和倒角

铣齿和倒角表面要求一样，表面粗糙度为1.6，故粗铣：1.2mm，半精铣：1.0mm 精铣：0.8mm 可满足要求。

4. 钻、扩、铰 82H7孔，钻2- 13mm孔 （1）82H7孔

钻孔1： 50mm 钻孔1： 75mm 扩孔： 78mm 粗铰： 80mm 精铰： 82mm （2）2- 13mm孔

此孔要求不是很高，故要达到12.5的表面粗糙度只需一次钻孔就可完成。 2.5.2切削用量的计算

工序1：镗削内孔82，96，102，110四孔。 选用机床T740金刚镗床

⑴ 粗镗82，102，96，110四孔。

①粗镗孔至82，单边余量Z=2mm，一次镗去全部余量，ap2mm。 进给量 f=0.2mm/r

根据有关手册，确定金刚镗床的切削速度为V=50(m/min),则有

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nw1000VD10005082194(r/min)

由于T740金刚镗床主轴速度为无级调速，故以上转速可以作为加工时使用的转速。 切削工时：tl1l2l641nwf1940.21.65（min）

②粗镗孔至102，单边余量Z=2mm，一次镗去全部余量，ap2mm。 进给量 f=0.2mm/r

根据有关手册，确定金刚镗床的切削速度为V=50(m/min),则有 nV100050w1000D102156(r/min)

切削工时：tl1l2l102n0.32）

wf1560.2（min③粗镗孔至96，单边余量Z=2mm，一次镗去全部余量，ap2mm。 进给量 f=0.2mm/r

根据有关手册，确定金刚镗床的切削速度为V=50(m/min),则有 nV50w1000D100096166(r/min)

切削工时：tl1l2l163n0.48wf1660.2（min）

④粗镗孔至109，单边余量Z=2mm，一次镗去全部余量，ap2mm。 进给量 f=0.2mm/r

根据有关手册，确定金刚镗床的切削速度为V=50(m/min),则有 n50w1000VD1000109146(r/min)

切削工时：tl1l2l184n0.62

wf1460.2（min）工序2：半精镗孔至110，单边余量Z=0.5mm,一次镗去全部余量，ap0.5mm进给量 f=0.1mm/r,且 V=50m/min n1000VwD100050110145(r/min)

切削工时：tl1l2ln18wf1450.11.24(min)

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镗削加工总的工时为：t=3.07+1.24=4.31(min) 工序3：拉花键孔

单面齿升：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿升为0.06 mm，拉削速度为V=0.06 m/s(3.6m/min)

切削工时：tzblk1000vfzz

式中zb—单面余量3 mm（由82mm拉削到88mm）；

l—表面长度，64mm；

—考虑效准部分的长度系数，取1.2；

k—考虑机床返回行程系数，取1.4；

v—拉削速度（m/min）；

fz—拉刀单面齿升；

z—拉刀同时工作齿数，zlp；

p—拉刀齿距。

p=（1.25～1.5）l=1.3564=10.8mm

拉刀同时工作齿数：z所以t3641.21.4lp6410.86

10003.60.0660.25(min)

工序5：车削外圆及端面 1. 加工条件

工作材料：45钢正火，b0.60GPa，模锻。

加工要求：粗车137、128、115端面及128、115外圆，精车137、128端面及137、110外圆。

kr60，a06，r012，s1.0mm，刀具：刀片材料为YT15，刀杆尺寸为1625，

r010.4mm

。

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机床：C620—1卧式车床。 2. 计算切削用量

由于车削的外圆及外端面的计算方法基本都是一样的，故下面只详细计算其中一个典型的外圆面。 粗车137外圆

①切削温度 单边余量z2mm，可一次切除。

②进给量 根据《切削手册》表1.4，选用f0.7mm/r。 ③计算切削速度 见《切削手册》表1.27 vcvcTmaxvvkv242pfy600.220.150.70.351.440.80.810.9799(m/min)

④定主轴转速：ns1000Vc100099dw141223r/m

按床选取n=250r/m

所以实际切削速度vdn14125010001000110.7m/min

⑤验机床功能率 主切削力Fc按《切削手册》表1.29所示公式计算

FcCFC.axFcyFcp.f.vnFccKFc

其中CFC=2795 ，xFc1.0 yFc0.75 nFc0.15

nF0.75KbMP6000.94

650650所以 Fc279520.70.751220.150.940.89=1735.5N 切削时消耗功率Pc为PVCcFC61041735.5110.761043.2KW

由《切削手册》可知 可以正常加工 ⑥验机床进给系统强度

已知主切削力Fc=1735.5N,径向切削力Fp按《切削手册》表12.9所示公式计算FpCFp.axFpyFpp.f.vnFpcKFP

其中CFp1940，xFp0.9 yFP0.6 nFP0.3

nF1.35KbMP6006506500.897



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kkr0.5

所以Fp194020.90.70.6110.70.30.8970.5=319N 而轴向切削力

FfCEf.af.fxFfyFf.vcKFf

nFf其中CFf2880，xFf1.0 yFf0.5 nFf0.4

KMPb650nF6006501.00.923 Kk=1.17

轴向切削力Ff288020.70..5110.70.40.9231.17=792N

取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数=0.1，则切削在纵向进给方向对进给机构的作用力为F=Ff(FCFP)7920.1(1735.5319)997N

该机床纵向进给机构可承受的最大纵向进给力为3530N，见《切削手册》表1.30，故机床进给系统可正常工作。 ⑦切削工时

tll1l2nf其中l56,l14,l20

0.34min所以t5642500.7

工序6：滚齿

根据《切削用量手册》选定进给量：

f2.2mm/r

其切削速度为： vc26m/min 转速为：ns1000vz0m=

1000263.14672.549r/min

按机床可选取： n50r/min 由此可计算出单件生产所用工时：

tm5640502.20.55min

由于本道工序是剃前滚齿，因此可进行一次粗滚达到加工要求。本道工序所用总的

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工时为：0.55min/件 工序7：铣宽38mm两槽 1.粗铣宽38mm两槽

根据《切削手册》可查出 fz0.12mm/齿 切削速度： v0.45m/s即27m/min

采用高速钢镶齿三面刃铣刀： d=225m，齿数z=20 则：

n1000v100027sd38r/minn0.25

采用x63卧式铣床，根据机床使用说明书取：

n37.5r/min

切削速度为：vdn10003.1422537.5100026.5m/min

当n37.5r/min时，工作台的每分钟进给量是：

fmfzzn0.122037.590mm/min

切削工时：tll1l2mf20.8min

m2.精铣宽38mm两槽，保证尺寸380.280由《切削手册》知：

fz=0.06mm/齿

切削速度：v0.4m/s即24m/min 采用高速钢镶齿三面铣刀

dn225m齿数z=20，则ns1000v24d1000

n3.1422534r/min 采用x63卧式铣床，根据机床使用说明书取n37.5r/min 故其实际切削速度为： vdnn22537.510003.14100026.5m/min 当n37.5r/min时，工作台的每分钟进给量为：

fmfzzn0.062037.545mm/min

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切削工时：tmll1l2fm2364521.6min

所以其总切削时间为： t0.81.62.4min 工序8：齿部倒角及110内孔

选用卧式车床C620-1。由于最后的切削宽度很大，故按成形车削制定进给量，根据手册及机床取f=0.08mm/r。

当采用高速钢车刀时，根据一般资料确定切削速度v=16m/min,则ns=1000vD=10001611046.3r/min。

按机床说明书取nw120r/min，则此时切削速度vDnw100041.47m/min切削工时tll1nwf531200.080.83min

倒角112，采用12钻，为缩短辅助时间取倒角时主轴转速与车床加工孔时相同n=46.3r/min,手动进给。 工序7：铣五爪槽

0.4mm，fz0.1mm/齿。 粗铣38mm宽的五个五爪槽，保证尺寸1020切削速度：参考有关手册确定v0.45m/s,即27m/min。 采用高速钢镶齿三面刃铣刀dw222mm,齿数Z50,则ns1000v100027dw

22238.7rmin。

现采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书：取nw37.5rmin，故实际切削速度为vdwnw100022237.5100026.2mmin。

fm当nw37.5rminfmfzz0n.w1时，工作台的每分钟进给量应为

50187.5mmmin=

查手册：刚好有fm187.5mmmin，故直接选

用改值。

切削工时：由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，可得出铣刀的行程

ll1l2105mm，则机床工时tmll1l2fm105187.5056min。

工序9：五爪槽的热处理

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工序10：校正花键孔

本工序可以用拉刀一次完成。 工序11：剃齿 1.粗剃

根据《切削用量手册》查得在粗剃齿时：

径向进给量为：fr0.65m/min 横向进给量为：vf130m/min 工件转速：nv01000z10001303.14672.5247r/min

0mnn0z024767z50331r/min

按机床选取：n270r/min 切削工时：tLmvHfu56R0.0510.46minfr1300.652.精剃

根据《切削用量手册》查得在精剃时：

径向进给量为：fr0.55m/min 横向进给量为：vf66m/min 其工件转速：nv01000z1000663.14672.5125r/min 0mnn0z0z1256750167.5r/min

按机床选取：n125r/min 切削工时：tLHvuR560.05m20.651.76min

ffr66本道工序共用时：1.76+0.46=2.22min 工序15：冷挤齿

质量是m=2.5~3kg,切削加工余量：0.06mm，切削力是30KN

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3专用夹具的设计

为了提高劳动生产率，保障加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具 3.1定位方案的选择

根据六点定位原理确定工件的定位方式。该工序为铣工件外沿齿，要求在铣齿时限定工件的六个自由度即完全定位。

由《机床夹具设计手册》P263，选择材料为45，热处理后HRC为38—43的定位销来限制夹具体自由度。

为了限制工件的横向移动，采用两个挡套夹紧工件，如图1。通过花键的配合即可达到加工要求。

3.2夹紧方案的选择

由零件图可知工件的齿轮对花键孔中

心线由同轴度的要求，其设计基准为零件花键孔中心线。夹具以两圆形挡板作为压板以及定位块的花键槽作为支撑面，两面通过铣床主轴螺钉夹紧。

由《机床夹具设计手册》P234，按GB2148-80选择带肩六角螺母。 由《机床夹具设计手册》P376，选择圆形压板。 3.3夹紧力方向、作用点的选择及确定

由于φ82±0.03mm与φ82H7/g6又同轴度公差要求，以及孔轴线对底面有垂直度公差，所以应使零件的径向固定夹紧以保证加工精度要求。夹紧力的方向沿轴线方向，作用点为定位花键块和圆形压板与齿轮外接触部分。

4收获及心得体会

通过近半个月的机械工艺课程设计，使我的知识水平和能力又得到了更进一步的提高，自从题目布置以后，我们便开始进行初步的计算和设计，首先开始设计和计算工序尺寸和机械加工余量，进一步设计和绘制车床离合齿轮的零件图，接着设计和绘制夹具的装配图，通过近4天的绘制工作，不仅锻炼了我的绘图能力，而且也也大大提高了我绘图和分析的效率和速度，为我以后更好地走上工作岗位打下了良好的基础。

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西南大学工程技术学院课程设计

零件图和夹具装配图绘制完后，我们便开始了紧张而有序设计说明书编写工作和机械工艺过程卡和工序卡的填写，同时又在计算机上绘制了零件图和夹具体图，接下来的日子，我们团结协作，相互配合，大大提高了我们的工作效率，也使得我们能顺利地完成设计工作。

半个月的机械制造工艺学课程设计转眼间就结束了，半个月以来我们虽然有点辛苦，但是收获颇多，通过一系列的设计工作，不仅让我们更好的复习了以前所学的各门知识，而且牢固地巩固了所学知识，而且在以前所学的基础上也有了更深的提高。而且课程设计也使得我学到了以前书本上学不到的知识，更加丰富了我的头脑，开阔了我的视野，为我以后更好地走上工作岗位提供了丰富的人生资料，同时在设计过程中，同学们相互团结协作和配合，也大大地培养了我团结协作的精神，同时也大大锻炼和提高了我的分析问题和解决问题的能力，也在一定程度上提高了我的动手能力。这次课程设计虽然结束了，但在我看来，人生的设计还正在进行，它将指导我在以后的人生道路上更好地前进。

致谢

自本课程设计开始以来，从设计开始一直到设计完成，我得到了我们这一组的同学的热情帮助，同时何老师也给了我以很大的帮助，解决了设计中的一些问题。在此，我向何老师和我们这一组的同学致以最真心的谢意，谢谢！

参考文献

[1]赵家奇编，机械制造工艺学课程设计指导书（第二版），机械工业出版社,2000.10. [2]李云主编，机械制造及设备指导手册，机械工业出版社,1997.8 [3]孟少农主编，机械加工工艺手册（第二版），机械工业出版社,1991.9. [4]徐圣群主编，简明加工工艺手册，上海科学技术出版社，1991.2 [5]吴宗泽主编.机械设计课程设计手册.高等教育出版社,1992 [6]李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.机械工业出版社,1993 [7]艾兴、肖诗纲主编.切削用量简明手册.机械工业出版社,1993

[8]叶伟昌编.机械工程及自动化简明手册.北京：机械工业出版社，2001

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