机械制造工艺课程设计伞齿轮离合器文档格式.docx

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工艺课程设计心得……………………………………….………...…..19

参考文献………………………………………………………………..21

设计任务书

题目

设计X6030型卧式升降台铣床——伞齿轮离合器

应完成的任务内容：

（1）零件图1张

（2）机械加工工艺规程卡片1套

（3）课程设计说明书1份

一、设计目的

工艺课程设计是在学完了机械制造工艺学及机床夹具设计课程，并在生产实习基础上进行的一个教学环节，它要求学生全面综合地运用本课程及有关课程的理论知识，进行零件加工工艺规程的设计和机床夹具的设计目的在于：

（1）培养学生运用机械制造工艺学及有关课程（工程材料与热处理，机械设计，公差与技术测量，金属切削机床，金属切削原理与道具等）的知识，结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。

（2）培养学生熟悉并运用手册、规范、图表等技术资料的能力。

（3）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。

（4）培养学生根据被加工零件的技术要求，正确运用夹具的能力。

（5）培养学独立思考和工作的能力，为毕业后走向社会从事相关工作打下良好基础。

二、伞齿轮离合器工作原理

1.离合器属于传动执行原件，它是用离合器连接的两轴可在机器运转过程中随时进行结合或分离；

离合器可按工作原理分为：

摩擦式、电磁式、牙嵌式，本件属于牙嵌式离合器且为梯形牙嵌；

离合器按控制原理分为：

操纵式（即需人力或动力来进行操纵）和自动式（即不需要外来操作，在一定条件下实现自动分离和啮合）本件因在装配图中需用人为操纵拨叉来实现其与另外一个离合器进行啮合，因此属于操纵式。

2.齿轮常见传动形式有：

圆柱传动，用于两平行轴之间；

圆锥齿轮传动，用于两相交之间；

蜗轮蜗杆传动，用于两交叉之间，齿轮另一种形式为齿轮齿条传动，用于传动和平动之间的运动转换，此件为伞齿轮离合器，其传动形式为圆锥齿轮传动。

在装配图中，丝杆与伞齿轮离合器配合，将伞齿轮离合器位置调整好，然后将其一起安装在机床箱体上，由于伞齿轮离合器下有箱体，上有轴瓦固定，所以其纵向不会移动。

在伞齿轮离合器的Φ42H7孔中放有滚针轴承，（目的是支撑伞齿轮离合器旋转的），右边的离合器内有花键套，花键套与丝杠用梯形键连接（梯形键小端在花键套键槽上，大端在丝杠键槽上），且丝杠上的槽是通槽（为了实现纵向移动）。

当下边伞齿轮转时同时带动了与其相啮合的伞齿轮离合器空转，伞齿轮离合器左端楔牙与右边的离合器楔牙相啮合，当拨叉拨动右端离合器时，其楔牙与左端离合器楔牙相啮合，右端离合器转动且带动花键套转动，花键套带动丝杠作纵向运动。

当楔牙分离时，伞齿轮离合器继续空转而丝杠不动。

三、零件的工艺分析

零件工艺分析的目的：

审查零件的结构形式及尺寸精度、相位位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等技术要求是否合理，是否便于加工配合，通过工艺分析，对零件的工艺要求有进一步了解，以制定出合理的工艺流程。

1.此件主视图采用全剖，从左至右Φ65离合器外圆，Φ48为离合器内孔，在装配图中用于与花键套配合，离合器宽为5mm，Φ42H7孔其表面粗糙度为Ra0.8，要求同轴度允差为0.02mm，在装配图中与滚针球轴承配合，因此为重要的端面。

环槽2×

Φ43为空刀槽，其定位基准与Φ42H7孔左端面的距离为15mm，Φ50f7外圆其表面粗糙度Ra0.8，基准为B，在装配图中上有轴瓦下有箱体将其固定，为重要端面。

Φ30.5内孔表面粗糙度为Ra3.2，在装配图中与丝杠配合。

在加工过程中，与芯轴配合。

60H8端面表面粗糙度Ra1.6，垂直度允差为0.03mm，基准为B。

A处有2:

1放大窝孔，窝孔目的是减少应力集中，避免开裂。

伞齿轮离合器齿宽为15mm，齿顶圆，分度圆，齿根圆与轴线分别成48°

43′,40°

45′，45°

，其交线与齿轮左端面距离为26.4mm，最大直径为Φ81.95。

左视图为离合器采用B向视图，其牙对角为8°

，侧端面表面粗糙度为Ra3.2。

2.由零件图知，伞齿轮离合器材料为40Cr（即在碳素钢中加入Cr元素且含碳量为0.4﹪），该材料属于调质钢，调质钢一般指经过调质处理的碳素结构钢和合金结构钢，大多数调质钢属于中碳钢，调质处理后的钢的组织为回火索氏体，调质钢具有钢的强度和良好的塑性与韧性，常用于制造一些具有良好综合力学性能的重要零件，如轴类，齿轮类等。

3.零件图要求热处理：

齿部，牙部G52

G——代表高频淬火，52——洛氏硬度HRC52

高频淬火应用在小模数齿轮及中小型圆柱零件

它是利用高频电流获得表面硬度大芯部韧度高的一种热处理方法

4.零件的毛坯选择：

该零件毛坯为圆钢，呈圆柱形，该件最大直径Φ81.95mm（约为Φ82mm），故毛坯选择Φ85mm，单边余量1.5mm，该件最长为98mm,故毛坯选择100mm，单边余量1mm。

考虑到加工难度较大，毛坯选择1件/坯，所以该毛坯符合圆钢的选择，拉伸强度、屈服强度及淬透性均比40钢高，有较高的疲劳强度和良好的韧性，正火或调质后可切削性很好，一般经调质处理后使用。

四、工艺规程设计

机械加工工艺规程作用：

1.工艺规程指导生产的主要技术文件，是指挥现场生产的依据；

如批量生产，生产组织严密，分工细致，要求工艺规程比较详细，便于组织和指挥生产；

对于单件小批，工艺可以简单些。

无论生产规模大小，都有工艺规程，便于生产调度、技术设备、关键技术研究、器材配置；

同时是处理生产问题的依据，质量问题的责任问题。

2.工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据；

新产品投产前，依据工艺规程作产前技术准备（零件加工准备机床、设计和准备夹、量具）、安排零件的投料时间和数量，调整设备负荷，各车间、科室密切配合，均衡生产。

3.工艺规程是新建和改（扩）建工厂或车间的基本资料。

在新建和改（扩）建工厂或车间时，只有依据工艺规程才能确定生产所需要的机床和其它设备VDE种类、数量和规格、车间的面积、机床的布局、生产工人的工种、技术等级及数量、辅助部门的安排等。

重新装配、新板焊、热处理新车间的新（扩）建就有在座多位师傅的心血。

指定工艺规程的原则：

工艺规程制定的原则是优质、高产、低成本。

即在保证产品质量的前提下，争取最好的经济效益。

注意一下几个问题，即：

1.技术上的先进性；

在制定工艺规程时，要了解国内外本行业的工艺技术的发展水平，通过必要的工艺试验，积极采用先进的工艺和工艺设备。

2.经济上的合理性：

在一定的生产条件下，可能会出现集中保证零件技术要求的工艺方案，此时通过核算或相互对比，选择经济上最合理的方案，使产品的能源、材料消耗和生产成本最低。

3.良好的劳动条件：

在指定工艺规程时，要注意保证工人操作时有良好而安全的劳动条件。

因此，在工艺方案上注意采用机械自动化或自动化措施，以减轻工人繁杂的体力活动。

制定工艺规程的步骤：

1.计算零件的生产纲领、确定生产类型；

2.分析产品装备图、零件图。

主要包括零件的加工工艺性、装备工艺性、装配工艺性、主要加工表面及技术要求，了解零件在产品中的功用；

3.确定毛坯的类型、结构形式、制造方法等；

4.拟定工艺路线，包括选择定位基准，确定表面的加工方法，划分加工阶段，确定工序的集中和分散原则，合理安排加工工序等；

5.确定各工序加工余量，计算工序尺寸及公差；

6.选择设备及工艺设备；

7.确定切削用量及计算时间定额；

8.填写工艺文件。

定位精基准选择原则：

1.“基准重合”原则。

选择加工表面的设计基准为定位基准。

2.“基准统一”原则。

工件以某一组精基准定位，这就是“基准统一原则”；

3.“自为基准”原则。

当工件精加工或光整加工工序要求余量尽可能小而均匀时，应选择加工表面本身作为定位基准；

4.“互为基准”原则。

为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可采用互为基准反复加工的原则；

5.“定位可靠性基准”原则。

基准选择应保证为工件定位准确、夹紧可靠、操作方便。

齿轮的孔、端面始终为工艺定位基准，同时也是设计和装配基准，做到基准统一和基准重合，多基准同意不同工序尺寸要求不同，基准选正确工序留量相适应。

零件加工顺序安排为：

1.先粗后精。

先进行粗加工，依次进行半精加工，最后是精加工和光整加工，应将粗精加工分开进行；

2.先主后次。

先考虑主要表面的加工，后考虑次要表面的加工。

主要表面的加工容易出废品，应放在前阶段进行，以减少工时的浪费；

先主后次要灵活运用，次要表面加工穿插在各个加工阶段中进行，使加工阶段明显且顺利进行，又增加时间间隔，便于应力重新分布和充分变形，以便于后续工序修正。

3.先面后孔。

先加工面后加工孔，便于加工孔的定位安装、保证孔与面的位置精度，同时给孔加工带来方便刀具的初始工作条件又得到改善。

4.基准先行。

用作精基准的表面，要先加工出来。

所以第一道工序一般进行定位基面的粗加工或半精加工（有时包括精加工），然后以精基面定位加工其他表面。

本着“粗精分开，先主后次”的原则，热处理有机穿插安排。

车削孔时，要为制齿（滚齿）作基准，淬火后磨孔要留余量，铣齿给磨齿留余量。

淬火后磨孔时，以齿和断面找正。

待磨齿时则以孔为基准，体现了重要表面加工的“互为基准”的原则。

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

Φ42H7内孔粗车--------半精车---------磨

Φ50f端面粗车--------半精车---------精车----磨

伞齿齿牙平铣----刨齿

其余端面粗车----半精车

Φ30.5孔钻----磨

楔牙粗铣----精铣

五、机械加工工序设计

1.确定加工余量

有以下几种，分别为估计法、查表法和计算法。

估计法适用于单件小批量生产，查表法则适应此件采用。

计算法用于重要零件或大批大量生产的。

查表法即根据各种工艺手册中的有关表格，结合具体的加工要求和条件，确定各工序的加工余量。

由于手册中的数据是大量生产实践和试验研究的总结和积累，所以对一般的加工都能适用。

此加加工的单边余量外圆为5mm；

端边的单边余量为1mm；

内孔加工余量为0.5mm。

【查参考文献10.机械加工工艺手册】

所以，粗车表面时，先留余量2mm。

由计算和查表法来确定的余量，根据机械加工工艺手册查得各余量。

2.确定工序尺寸及公差

该件的定位基准与设计基准重合（如单纯孔与外圆表面的加工，单一平面加工等）可采用“层层剥皮”的方法，即将余量一层一层叠加在被加工表面上，可以清楚地看出每道工序的工艺尺寸，在按每种加工方法的经济加工精度公差“入体方式”标注在对应的工序尺寸上。

3.确定各工序切削用量

（1）切削三要素与耐用度的关系

在粗车时，切削三要素都要大写，而精车是切削三要素要小些。

粗车是，增大切削速度易产生积瘤的方法，有利于保持表面精度，即表面粗糙好。

加工中碳钢工件，当切削速度很低（＜5m/min）时，切削温度较低，切屑内部结合力较大，前刀面与切削面的摩擦小，积屑瘤不易形成；

当切削速度增大（5——10m/min）时，切削温度升高，摩擦加大，则易于形成积屑瘤；

切削速度很高（＞100m/min）时，切削温度较高，摩擦较小，则无积屑瘤形成。

精车采用高速切削以避免形成积屑瘤。

切削速度时影响积屑瘤的主要原因，切削速度时通过切削温度和摩擦来影响的。

切削用量与刀具耐用度的一般关系式：

T=CT/Vc5f2.25ap0.75（当f＜0.75min/r时）

粗加工时，从提高生产效率的角度出发，一般取较大的背吃刀量和进给量，切削速度并不高。

精加工时，主要考虑加工质量，常选用较小的背吃刀量和进给量，较高的切削速度，只有在受到刀具等工艺条件限制不宜采用高速切削时才选用较低的切削速度。

（2）切削力与切削功率的关系

①切削力的计算：

切削力的大小可以用经验公式来计算，例如车削外圆是，计算Fc的经验公式如下：

Fc=CFc·

ap×

Fc·

fYFc·

kfc（N）

生产中，常用切削层单位面积切削力Kc来估计切削力的大小。

因为Kc是切削力Fc与切削层公称横截面AD之比，所以

Fc=kc·

AD=kc·

bD·

hD≈kc·

ap·

f（N）

粗车外圆是取ap=3.5其余查

【参考文献3.表1——2几种常用材料的kc值】kc=1962MPa【参考文献3.表1——4硬质合金车刀粗车外圆和端面时进给量得参考值】

f=0.7——1.0mm/r，取f=0.7mm/r。

则Fc=1926×

3.5×

0.7=4.8069（N）

②切削功率的计算；

切削功率Pm应是三个切削公力消耗功率的总和，但背吃刀量Fp消耗的功率为零给力Ff消耗的功率很小，一般可忽略不计。

因此，切削功率Pm可用下式计算：

【参考文献3.表1——6硬质合金圆车刀切削速度的参考值】

Pm=10-3Fc·

Vc（KW）

Pm=10-3×

4.809×

50=2.40345（KW）

机床电动机的功率PE可用下式计算：

PE=Pm/ηKW=2.40345/0.75=3.20460（KW）

式中η——机床传动效率，一般取0.75——0.85.

【参考文献10.

（1）】主电动机功率7.5KW

PE＜主电动机功率7.5KW

所以，此切削用量下车削外圆的机床电动机的功率PE小于机床电动机功率，符合参数要求。

4.制定时间定额

时间定额是在一定的技术和生产组织条件下制定出来的完成单件产品或某工序所消耗的时间。

时间定额是用在零件时费用上，工时制订合适，则有利于提高经济效益。

可采用查表法或计算法、估计法。

根据此件的工序、数量、工人的熟练程度等条件来制订合理的工时定额。

此件也可采用经验法，由以往的出来的结果进行着上下调整、达到合理、省时省钱、节约、提高效率的目的。

此件采用查表法得出，基本加工时间约占40%——50%，辅助时间约占50%——60%。

六、机床型号及刀具、量具、夹具

一．机床

CA6140：

“C”代表车床、“A”代表结构特性、“61”代表卧式、“40”最大回转直径的1/10，400mm

X6132:

卧式车床升降台铣床“X”代表铣床，“1”代表工作台可以旋转±

45°

“32”代表工作台最大宽度的1/10,320mm

M1432A:

型机床是普通精度级万能磨床，最大磨削直径320mm，磨削工件最大重量150kg，机床外型2000×

1432×

1600

PYE10:

标准推床，最大推力10T

Y236:

刨齿机床，主电机功率4KW，最大加工模数10，加工直径600mm

二.刀具

钻头:

Φ28

伞齿刨刀:

M3.5×

20°

伞齿粗铣刀:

（刃X6-X6030/通用-01）

8°

牙对铣刀:

（刃X6-X6030/5408-01）

推刀：

Φ30H7

三.夹具

铣齿芯轴:

（夹X6-X6030/7218-100）

刨齿芯轴:

Y23-X6030/7303-100

综合芯轴:

LJ37-008

夹X6-X6030/7303-100

芯轴:

夹M14-X6030/7030-100

芯轴：

C21-013

M14-X6030/7303-100

四.量具：

塞规：

塞规:

Φ42H7

塞规：

Φ30.5H11

样板：

量C6-X6030/7303-01

量C6-X6030/7303-02

七、机械加工工艺路线

40Cr圆钢Φ85×

1001件/坯

Ⅰ备料

Ⅱ正火

1.粗车粗车各部均留2mm余量，前后各锥暂不加工

2.Φ65外圆夹右端车左端，车Φ30.5孔至Φ30H7塞规Φ30H7

Φ42H7孔留磨量0.4～0.5mm

Φ48×

6窝孔空刀完成，Φ50f7外圆留磨量0.5～0.6mm

60H8尺寸粗糙度Ra1.6各面均留磨量0.15mm，各倒角完成，掉头车全长，上芯轴，精车至前后锥面完成，车5尺寸窝孔至5±

0.1（工艺用）Φ68外圆完成，全长98至尺寸。

3.平铣粗铣m3.5伞齿，齿深至尺寸，齿厚为1.2～1.5mm余量。

铣齿芯轴（夹X6-X6030/7218-100）

伞齿粗铣刀刃X6-X6030/通用-01

4.刨齿精刨m3.5伞齿至图要求；

刨齿芯轴夹Y23-X6030/7303-100

伞齿刨刀m3.5×

综合芯轴LJ37-008

5.平铣粗精铣7楔牙至图要求；

8°

牙对铣刀（刃X6-X6030/5408-01）

6.钳工去毛刺，倒锐角

7.淬火齿部，牙部，高频淬G52

8.推校正Φ30H7孔推刀Φ30H7塞规Φ30H7

9.万能磨上芯轴，磨Φ50f7外圆及60H8尺寸，粗糙度Ra1.6

各面，找正Φ50f7外圆与60H8尺寸粗糙度Ra1.6

端面，跳动允差在0.01mm以内磨Φ42H7孔至图

要求

10.内磨找正Φ50f7外圆与60H8尺寸，粗糙度Ra1.6面，跳动允差在0.01mm以内，磨Φ30.5孔至Φ30.5H11

工艺课程设计心得

两周的课程设计结束了，通过这次的课程设计不仅检验了我所学习的知识，也提高了我如何把握一件事，如何去做一件事的能力。

同时我也知道了在拟定工艺路线中，需要注意的问题：

1.选择定位基准。

它对保证加工精度，确定加工顺序及工序数量的多少，夹具的结构都有重要的影响。

2.决定各表面加工方法与划分加工阶段。

根据各表面的加工要求，先选定最终加工方法，再由此向前确定各准备工序的加工方法。

3.工序集中与分散。

初步确定零件加工工艺过程中的工序总数及内容。

4.初拟加工工艺路线。

以初步制定出较完整的合理的该零件加工工艺路线。

5.选择加工设备及刀、夹、量具。

总原则是根据生产类型和加工要求使所选择的机床及工艺装备既能保证加工质量，又经济合理。

6.填写工艺卡片。

在机械加工工序中，需要注意如下事项：

1.确定加工余量，也就是确定供序余量，一般可用计算法、查表法或经验估价法方式来确定。

2.确定工序尺寸及公差，它是制定工艺规程和主要工作之一，一般按经济加工精度确定。

3.确定各工序切削用量。

选择切削用量的一般原则是保证加工质量，在规定的刀具耐用度条件下使其机动时间少、生产效率高。

4.指定时间定额。

本次设计作为一种时间定额确定方法的了解，只可确定一个工序的单段时间定额，可采用查表法或计算法。

5.填写机械加工工艺卡片。

将以上确定的内容按工序卡片所要求的项目填入。

在这次设计过程中，我遇到了很多困难，在反复的计算和设计方案的修改中暴露了前期我在这方面知识的不足。

在加工过程中遇到了诸如刀具的选择、加工余量的确定、装夹、测量等问题，在老师的帮助指导下，我们逐一解决了这些问题，感觉收获很大，相信这对以后的工作会大有帮助。

参考文献

1李洪主编机械加工工艺手册北京：

北京出版社，1990

2孟少农主编机械加工工艺手册第一卷北京：

机械工业出版社1991

3东北重型机械学院，洛阳工学院，第一汽车制造厂职工大学编机床夹具设计手册（第二版）上海：

上海科学技术出版社，1990

4赵如福主编金属机械加工工艺人员手册上海：

5许圣群主编简明机械加工工艺手册上海：

上海科学院技术出版社，1991

6大连理工大学王小华主编机床夹具图册北京：

机械工艺出版社，1991

7上海机械专科学校孟宪栋哈尔滨机电专科学校刘彤安主编机床夹具图册北京：

机械工业出版社，1992

8江南大学郑修本上海机械专科学校冯冠大主编机械制造工艺学北京:

机械工艺出版社，1992