WY01齿轮机械加工工艺规程编制及工时定额计算.docx
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WY01齿轮机械加工工艺规程编制及工时定额计算
一、序言…………………………………………………………………3
二、零件分析…………………………………………………………4
1、零件的作用………………………………………………………4
2、审查零件图样的工艺性…………………………………………4
三、工艺规程设计……………………………………………………4
1、确定毛坯的制造形式……………………………………………5
2、零件表面加工方法的选择………………………………………5
3、制定工艺路线……………………………………………………6
4、机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸的确定…………………7
5、选择加工设备与工艺装备………………………………………9
6、确定切削用量与基本工时………………………………………10
四、小结………………………………………………………………16
五、参考文献…………………………………………………………16
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,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，为今后的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，都要求我对大学四年所学的东西有很好的掌握。
此次课程设计设胜利完成，首先要感陈兴强老师孜孜不倦的教导和全面详细的解答，其次就是同学的帮助，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已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。
做工艺是一份细活，来不得半点马虎，每一个数据都是有手册可查。
并且这应该是我们毕业设计前的最后一次课程设计了。
所以我不敢怠慢，认真解读零件图后，自己花费了大量的功夫和时间在图书馆查阅了大量的资料。
如今看看自已的劳动成果，总算小有所成，白已的辛苦没有白费，甚感欣慰和满足。
由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指导。
二、零件分析
1、零件的作用
变速器是能固定或分档改变输出轴和输入轴传动比的齿轮传动装置。
改变机床、汽车、拖拉机等机器运转速度或牵引力的装置，由许多直径大小不同的齿轮组成。
通常装在发动机的主动轴和从动轴之间。
而该零件便是其中一个传动齿轮。
2、审查零件图样的工艺性
齿轮零件图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。
但基准孔Φ81㎜要求Ra3.2μm。
一般7级精度的齿轮其基准孔要求Ra1.6μm即可。
本零件各表面的加工并不困难内孔中有4个通键槽，斜齿轮的沟加工精度不高。
三、工艺规程设计
1、确定毛坯的制造形式
齿轮为最常用的传动件，要求具有一定的强度，选择零件材料为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，会经常承受交变载荷和冲击载荷，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、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，其加工方法为
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
Φ60
㎜
IT14
Ra3.2μm
粗车
齿圈外圆面
Φ800-0.10㎜
IT11
Ra3.2μm
粗车—半精车—精车
内孔
Φ47
㎜
IT7
Ra1.6μm
粗镗—半精镗—精镗
内孔
Φ53
㎜
IT9
Ra3.2μm
粗镗—半精镗—精镗
左端面
37㎜
回转体断面，尺寸精度要求不高
Ra3.2μm
粗车—精车
右端面
Ra3.2μm
粗车—半精车
齿面
模数2
8FL
Ra1.6μm
A级单头滚刀滚齿
槽
4×4
㎜
槽宽IT8
Ra3.2μm
铣刀
槽深IT8
Ra3.2μm
三面刃铣刀粗铣—半精铣
端面
34.08
0.025
IT8
Ra3.2μm
粗车—半精车
3、制订工艺路线
制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。
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：
工序号
工序
名称
工序内容
1
20CrMnTi
锻件
2
热处理
正火（调质）
3
粗镗车
车左右端面总长39.7mm处至38.3mm，车外圆Ф62.3mm处至Ф60mm，镗内孔Ф49.5
mm处至Ф47.5
mm。
车外圆Ф82.7至Ф80.3。
车内槽Ф54.4mm至Ф53
mm,深度3.97mm
4
半精车
车左端面总长38.3mm处至37.5mm，跳动为0.025。
车外圆Ф82.3mm处至Ф80
mm。
镗内孔Ф47.5m
mm至Ф47.34
mm.
5
精镗
镗内孔Ф47.34mm
至Ф47
mm
6
车
车右端面并倒角2x73°，表面粗糙度值Ra值3.2μm，端面跳动0.05
7
铣
粗铣内孔键槽宽4.1mm至4
mm，深2.2mm至图纸要求。
8
滚齿
滚螺旋齿，留剃螺旋齿加工余量0.14mm，表面粗糙度Ra值3.2μm
9
铣
内接合齿倒角
10
钳
倒棱边去毛刺，在无内齿的一端打厂标
11
剃齿
剃螺旋齿至图纸要求
12
检验
13
热处理
渗碳淬火HRC58~68
14
检验
15
入库
4、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
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 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1.36kg，估算为m锻件=2.2kg。
3 锻件形状复杂系数s
假设其最大直径为Φ80mm，长为37.5mm，零件密度，7.85g/cm3。
可知锻件外廓包容体质量
m外廓包容体=π（
）2×37.5×7.85g=10kg
S=
=0.358
由于0.358介于0.32和0.63之间，故该零件的形状复杂系数为S2，属于一般级别。
4 零件表面粗糙度。
由零件图知，除Φ47mm孔为Ra1.6μm以外，其余各加工表面Ra为3.2。
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1.7～2.2㎜，轴向方向亦为1.7～2.2㎜。
锻件中心两孔的余量为2.5㎜。
（1）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所示：
加工面
工序
加工余量
精度等级
工序尺寸及公差
Ø80mm外圆
粗车
2.5
IT11
Ø80
mm
半精车
1.5
IT9
Ø80
mm
Ф47mm外圆
粗车
3.5
IT11
Ø60
mm
Ф59mm
粗镗
2
IT11
Ø47.5
mm
半精镗
0.34
IT9
Ø47
mm
精镗
1
IT7
Ø47
mm
（2）确定毛坯尺寸
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。
零件尺寸
单面加工余量
锻件尺寸
Ф80mm外圆
1.5
Φ82.7mm
Ф60mm外圆
2.5
Φ62.3mm
Ф47mm内孔
2.5
Φ49.5mm
Ф53mm内槽
2
Φ55mm
毛坯图如下:
5、选择加工设备与工艺装备
（1）机床的选择
1 工序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ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。
2 工序Ⅳ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。
3 工序Ⅴ为滚齿。
从加工要求及尺寸大小考虑，选Y3150型滚齿机。
4 工序Ⅵ是用三面刃铣刀粗细和半精铣槽，考虑本零件属于成批生产，所以选择常用的X6132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
1 加工钢制零件采用YT类硬质合金。
粗加工用YT5，半精加工用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。
2 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。
3 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Ф59mm的孔用内径百分尺，精加工Ф59mm的孔用三牙锁紧式圆柱塞规。
滚齿所用量具：
分度值0.01㎜，测量范围25～50㎜的公法线百分尺。
6、确定切削用量及基本工时
（1）、工序Ⅰ切削用量及基本时间的确定
1）确定粗车外圆ø80
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×H=16mm×25mm,刀片厚度为4.5㎜.根据表1.3*，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角γo=12°，后角ɑo=6°，主偏角κr=90°，副偏角κr＇=10°，刃倾角λs=0°，刀尖圆弧半径rε=0.8㎜。
1确定背吃刀量ap，粗车双边余量为2.5mm，显然ap为单边余量：
ap=1.25mm
②确定进给量f，根据背吃刀量ap≤3mm，工件的直径为80-100mm时，查书得：
f=0.60mm/r
③确定切削速度V0粗车速度取n=130r/min，根据公式νc=
得
νc=32.6m/min
45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σb=600-700MPa钢料、ap≤3mm、f≤0.75mm/r时，切削速度v=109m/min。
确定的切削用量为：
ap=1.25mm，f=0.60mm/r，n=130r/min，v=45.5m/min.
车削时间：
T1=
=25s
L为车削路程9mm
2）确定粗车外圆ø60mm、端面及台阶面的切削用量。
采用车外圆ø60的刀具加工这些表面。
车外圆ø60mm的ap=1.25mm，端面及台阶面的ap=1.3mm.车外圆ø=60mm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ø80mm相同
切削速度：
νc=37.35m/min
νc=0.623m/s
粗车Ø80
时间
T2=15.4s
3）确定粗镗øФ60mm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。
1确定背吃刀量ap，双边余量为3mm，显然ap为单边余量：
ap=1.5mm
2确定定进给量f根据表得，当粗镗料、镗刀直径为20mm、镗刀出长度为100mm是，f=0.15-0.3mm/r按C620-1车床的进给量，选择
f=0.2mm/r
3确定切削速度v:
查表的系数为：
Cv=291，m=2，
=0.15，
=0.2=60min，
=0.9x0.8x0.65=0.568
所以
n=
=
=382
经查C620-1车床的转速，选择n=370r/min
确定粗镗Ф65
mm孔的基本时间，选镗刀的主偏角κr=45°
=
其中，l=35.4mm，l1=3.5mm，l2=4mm，l3=0，f=0.2mm/r,n=6.17r/s,
i=1。
所以：
确定粗车端面的基本时间：
，
式中，d=25mm，d160mm，l1=2mm，l2=4mm，l3=0，f=0.52mm/r,
n=2r/s,i=1
所以：
4）确定粗车台阶面得基本时间：
其中d=121mm，d1=91.5mm，l1=0，l2=4mm，l3=0，f=0.52mm/r，n=2r/s,i=1
所以：
确定工序的时间
Ti=T1+T2+T3+T4+T5=15+17+22+18+35=115.4s
各工序参数见下表
工序内容
车床转速（n）r/s
切削速度
（v）m/s
进给量
（f）mm/r
背吃刀量
（ap）mm
加工时间
（Ti）s
车外圆ø60mm
2.15
0.76
0.6
1.25
25
车外圆ø80mm
2
0.59
0.6
1.25
15.4
粗镗孔ø47mm
6.17
1.26
0.2
1.5
35
粗车端面
2
0.62
0.52
1.3
22
粗车台阶端面
2
0.76
0.52
1.3
18
（2）、工序Ⅱ切削用量及基本时间的确定
本工序还是粗车（车端面、外圆、台阶面、镗孔和车沟槽及倒角）。
已知条件与工序Ⅰ相同。
采用工序Ⅰ确定切削用量和切削时间的方法，得本工序的切削用量及基本时间见下表：
工序内容
车床转速（n）r/s
背吃刀量
（ap）mm
进给量
（f）mm/r
切削速度
（v）m/s
加工时间
（Ti）s
粗车端面
2
1.7
0.52
0.69
16
粗车外圆Ф60mm
2
1.75
0.65
0.69
25
粗车台阶面
2
1.7
0.52
0．74
8
镗孔Ф36mm
3.83
2.5
0.2
1.13
69
（3）、工序Ⅲ切削用量及基本时间的确定
1）、半精车外圆Φ114.50-0.22㎜的切削用量
1 确定背吃刀量ap
ap=
=0.75mm
2 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。
3 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。
4 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
σb=630-700MPa钢料、ap≤1.4mm、f≤0.38mm/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κκrv=0.81,κTv=1.15,其余修正系数为1，故
ν=156×0.81×1.15m/min=145.3mm/min
n=
=390r/min
按CA6140机床的转速，选择
n=400r/min
2）、确定半精车外圆ф90mm、端面、台阶面的切削用量
采用半精车外圆ф117mm的刀具加工这些表面。
车外圆ф90的ap=0.75mm,端面及台阶面的ap=0.7mm。
进给量f=0.3mm/r,n=400r/min
3）、确定半精镗孔Ф65
mm的切削用量
所用刀具为YT15硬质合金、主偏角κr=45°、直径为20mm的圆形镗刀。
耐用度T=60min。
1 ap=
mm=1mm
2 f=0.1mm/r
3 ν=
m/min=183mm/min
n=
r/min=869.4r/min
按CA6140机床的转速，选择
n=900r/min
4）、基本时间
1 半精车外圆ф80mm的基本时间
Tj1=
s=8s
2半精车端面的基本时间
Tj2=
s=10s
3半精镗ф47孔的基本时间
Tj4=
s=27s
（4）、工序Ⅳ切削用量及基本时间的确定
本工序为精镗孔Φ47㎜，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κr=45°、直径为20mm的圆形镗刀。
其耐用度T=60min。
1 ap=
mm=0.5mm
2 f=0.04mm/r
3 ν=
×1.4m/s=5.52m/s
n=
r/min=1598.6r/min
按CA6140机床的转速，选择
n=1400r/min
2）、确定镗沟槽的切削用量
选用高速钢切槽刀，采用手动进给，主轴转速n=40r/min,切削速度ν=0.14m/s。
3）、基本时间
精镗Φ68K7孔的基本时间为
Tj=
s=44s
（5）、工序Ⅴ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=2.25㎜,直径ф80，可以采用一次走刀切至全深。
1 切削速度
ν=
式中：
cv=364,T=240min,fa=0.83mm/r,m=2.25mm,mv=0.5,yv=0.85,xv=-0.5.kv=0.8×0.8=0.64
代入上式，求得ν=26.4m/min
n=
r/min=133r/min
查Y3150型滚齿机主轴转速，选n=135r/min
2 进给量
工件齿面要求表面粗糙度为Ra1.6μm,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=0.8～1.0mm/r。
查YT3150型滚齿机进给量表，选fa=0.83mm/r。
3 基本时间
Tj=
其中B=12mm,β=0°,z=50,q=1,n=1.72r/s,fa=0.83mm/r,
l1=
l2=3mm。
Tj=
=1191s
（6）、工序Ⅵ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
1 切削速度
ν=
其中
；z=20；d=125mm；
v=39.84m/min
n=
r/min=101.5r/min
查X6132型卧式铣床主轴转速表，选择n=60r/min
2 进给量
根据铣床工作台进给量表，每转进给量fr=0.5～1.2mm/r
四、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认识。
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；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。
通过此次设计，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。
提高了我们的思考、解决生产问题的能力。
主要参考资料
1．《机械制造技术基础》高等教育出版社，主编：
秦国华,2010.8
2．《机械制造技术》机械工业出版社，主编：
吉卫喜，2001.5
3．《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，1993
6．《机床夹具设计》西安交通大学出版社，主编：
龚定安1992
7．《金属切削机床概论》机械工业出版社，主编：
贾亚洲，1994
8．《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
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