0034-工藝夾具-BJ-130汽車變速箱二軸一二檔齒輪工藝、刀具及夾具設計

0034-工藝夾具-BJ-130汽車變速箱二軸一二檔齒輪工藝、刀具及夾具設計,工藝,夾具,bj,汽車,變速箱,二軸一,二檔,齒輪,刀具,設計 畢業(yè)設計（論文） I 摘要 今天，隨著市場全球化，經濟一體化進程的加快，制造業(yè)中的競爭不斷的加劇。為了 贏得優(yōu)勢，汽車企業(yè)必須采用先進的設計和制造技術。在各種機械中應用最廣泛的還 是圓柱齒輪機構，它用來傳遞空間平行軸間的運動和動力。隨著技術的發(fā)展對齒輪的 加工精度要求越來越高。為了加工出符合要求的齒輪，齒輪的加工方法也不斷提高。 對于一些特殊齒輪，如汽車，拖拉機變速箱中雙聯齒輪，或者精度要求較高，表面粗 糙度要求較小的齒輪，必須采用滾-剃-珩或插-剃- 珩工藝。在齒輪加工過程中，刀具及 夾具的設計也尤為重要。刀具的角度不僅在很大程度上決定了刀具的壽命，而且也決 定加工的表面質量。刀具角度設計的一般性原則不因某種特殊刀具而改變。拉刀也是 機械加工中常用的一種刀具，拉削可加工內表面（如各種型孔、鍵槽花鍵孔等）和外 表面（如平面、半圓弧面和組合表面等）拉削加工效率高，精度高。齒輪加工過程中 也應用到一些特殊的夾具如：節(jié)圓夾具，其具有穩(wěn)定的高的定心精度。 關鍵詞：齒輪工藝 夾具 刀具 花鍵孔 拉削加工 ABSTRACT II ABSTRACT Today, as the course of market globalization and economic incorporation quicken competitions in manufacturing become serious. In order to win the competition, automobile enterprise has to use the advanced technological and manufacturing technology. Column gear mechanisms are widely applied in multifarious machine; they are used to transfer drives and sports between arbitrary tow axes in space. With development of technology, it required that gear machining methods also continuously are higher. In order to produce qualified gear, machining methods also continuously are improved. For some specious gears, e.g. double- gear or gear with requirement of high surface roughness, we must machine it by pinion- shaped cutter. Especially, for those special volume-produce gear in automobile and motor industry, generating process, shaving process and gear lapping with corundum process are often used. During the procedure, the design of grip and cutter is also important. Angles determine greatly not only tool life but finish quality as well. General principles upon which cutting tool angles are based do not depend on the particular tool. Broach also is a common cutter in mechanical working. It used to broach the surface and has inefficient, precision. Special grip are often used in working，E.g. circle grip， which has stead and higher centering accuracy. Keywords: gear technique fixture cutter spline hole Broaching processing 畢業(yè)設計（論文） 1 第 1 章 緒 論 1.1 制造業(yè)和制造技術在國民經濟中的地位和作用 制造業(yè)在眾多國家尤其是發(fā)達國家的國民經濟中占有十分重要的位置，是國民經濟的 支柱產業(yè)。美國 68％的財富來源于制造業(yè)，日本國民總產值的 49％是由制造業(yè)提供的。 中國的制造業(yè)在工業(yè)總產值中也占有 40％的比例?？梢哉f，沒有發(fā)達的制造業(yè)就不可 能有國家真正的繁榮和富強。 制造技術是使原材料變成產品的技術的總稱，是國民經濟得以發(fā)展．也是制造業(yè)本身 賴以生存的關鍵基礎技術。 有資料表明，在最近幾十年里，美國一度(約在 70 一 80 年代)把制造業(yè)視為“夕陽工業(yè)” ，放松了對它的重視。曾經在世界上獨步一時的美國制造業(yè)因此直線衰落，很快降到 了歷史的最低點。其在國際上的競乎力也遭到嚴重削弱，并導致了美國 9()年代初的經 濟衰退，半導體、晶體管是美國發(fā)明的，由此而興起的微電子工業(yè)也可以說純粹是美 國的首創(chuàng)工業(yè)，然而在不到 10 年的時間里，其半導體市場份額由 60％降到了 40％， 消費電子產品(如電視機、攝像機、音響等)則幾乎全軍覆沒。汽車的大批量生產方式出 自于美國．汽車工業(yè)也成為美國的最大工業(yè)。1955 年美國的進口汽車還只占其總銷售 額的 1％，而在 1987 年則升至 31％還多。鋼鐵、紡織、機床、化工制品、民用飛機等 其他美國工業(yè)也都處于類似的境地。 “美國衰落” ’一時成為美國國內外越來越響亮的 聲音。這一嚴重局面引起了美國政府的深刻反省，為增強其制造業(yè)的競爭力和促進國 家經濟的增長，80 年代末到 90 年代初，美國率先提出了“先進制造技術”的概念，并 先后制訂和實施了—系列振興制造業(yè)和制造技術的計劃(如美國先進制造技術計劃、美 國敏捷制造使能技術汁劃等)。待別是將 1994 年定為美國的先進制造技術年，先進制 造技術成為美國政府當年財政重點扶植的唯一領域。歐洲、日本和新興工業(yè)國家也不 甘落后，相繼作出響應，紛紛制訂了本國的先進制造技術發(fā)展計劃，其中最具代表性 的有日本的智能制造技術計劃、德國的制造 2000 年計劃，以及韓國的高級先進技術國 家計劃等。這些情況表明，加快發(fā)展先進制造技術已成為各國政府的共識，一場以先 進制造技術為中心的科技競爭正在同際間展開。 1.2 機械制造學科的研究內容及特點 機械工程科學是—門有著悠久歷史的學科，是國家建設和社會發(fā)展的支柱學科之—。 機械制造(冷加工) 是機械工程的一個分支學科．是一門研究各種機械制造過程和方法的 第 1 章 緒論 2 科學。 金屑切削機床、特種加上機床、機器人以及機械加工工藝系統(tǒng)中的其他工藝裝備是機 械制造的主要設備和工裝，它們是機械制造賴以實現的重要手段。研究各種機械制造 設備和工藝裝備的設計和制造，發(fā)展新的設備和工裝，是機械制造學科的一項重要內 容。 機械的制造工藝過程通常可區(qū)分為熱加工工藝過程(包括鑄造、塑性加工、焊接、熱處 理、表面改性等)及冷加工工藝過程，它們都是改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置 和性質等，使之成為成品或半成品的過程。 畢業(yè)設計（論文） 3 第 2 章 BJ-130 汽車變速箱二軸一 二檔齒輪工藝規(guī)程的制定 2.1 齒輪零件的分析 2.1.1 零件的作用 課題給出的是 BJ-130 汽車變速箱二軸一二檔齒輪，該零件市場需求量大，但加工工藝 比較復雜，要求有良好的抗沖擊能力，良好的耐磨性。工作精度高的特點。當齒輪處 在不同的工作狀態(tài)下可以調整工作轉速，能夠有效的傳遞動力。 2.1.2 零件的工藝分析 2.1.2.1 零件技術要求： （1）熱處理 滲碳深度是 0.9—1.3 毫米 表面硬度 HRC58—64，心部硬度 HRC32— 45。 （2）孔 ?56 的不圓度允差不大于 0.01 （3）矩形齒花鍵共 8 齒，對中心不平行度允差 0.04/100。 （4）槽端面 T 擺差最外端不大于 0.05 （5）允許熱處碳氮共滲，炭層深度 0.7—1.1，淬硬 HR58—64，心部硬度 HRC32— 45。 2.1.3 零件主要尺寸 （1）BJ-130 汽車變速箱二軸一 二檔齒輪是一雙聯齒輪，齒輪總長 58 mm,直徑02. ? ?136 mm, 大齒寬 18.5 mm。 014.?014. ? （2）齒輪小齒寬 17 mm，直徑 ?110 mm，兩個分別為 6mm 和 8 寬，直徑. 054. ? .0? ?86mm 和 ?88mm 的槽。 （3）直徑為 ?62 mm ?56+0.03mm 46-0.34mm 的花鍵孔。2.0? ?? （4）兩個分別為長 12.5mm 直徑 ?74±0.2mm；長 1mm 直徑 ?74±0.2mm 的止口。 2.2 工藝規(guī)程的設計 2.2.1 確定零件的生產類型 零件的生產綱領為： N=Qn(1+a+b) (2-1) 第 2 章 BJ-130 汽車變速箱二軸一 二檔齒輪工藝規(guī)程的制定 4 式中：N—零件的計劃年產量（件） Q—產品年產量為 5000 件 n—每輛產品該零件數為 1 件 a—零件的備品率為 4% b—零件的廢品率為 1% N=5000×1×（1+4%+1%）=5250 件/年 從計算結果可知，該零件為大量生產。 2.2.2 確定毛坯的制造形式 零件的材料選用低碳合金鋼 20CrMnTi ，因為齒輪材料直接影響齒輪壽命，也影響齒 輪的制造，所以齒輪材料主要應根據齒輪的工作條件選擇。變速箱齒輪屬于閉式傳動， 潤滑條件較好，轉速不是太高，但承受較大的沖擊載荷，其失效形式多為齒根折斷， 這就要求齒輪齒面有較高的硬度，心部有足夠的強度和韌性。低碳合金鋼 20CrMnTi 具 有良好的切削性能，滲碳淬火時工件變形小，能使齒輪獲得高的齒面硬度（淬火后硬 度可達 HRC58-63） ，心部又有足夠的韌性和較高的抗彎曲疲勞強度的能力，殘留奧氏 體量也少，汽車變速箱齒輪選用 20CrMnTi。 齒輪的毛坯形式主要有棒料，鍛件，鑄件。棒料用于尺寸小，結構簡單，強度要求不 高的齒輪。汽車變速箱主要用于傳遞動力，對輪齒強度要求高，又屬于大量生產，為 了提高生產率，減小切削加工時的勞動量，保證加工精度，所以采用模鍛工藝制造毛 坯。 2.2.3 齒坯的設計 2.2.3.1 分模面選擇 按選擇分模面原則，確定在零件最大直徑 ?136 的二分之一高度處分模。 2.2.3.2 加工余量和尺寸公差確定 由于該工件是材料為 20GrMnTi，采用的是錘上模鍛的制造工藝，根據零件上最大高度 H=58mm，最大長度 L=136mm，最大寬度 B=136mm，L/B=12，查表《機械加工工藝 手冊》表 2.3-13 可知得到所有尺寸的單邊余量皆為 1.5mm，所有高度尺寸偏差皆為 毫米，查表得：水平尺寸公差 毫米。0.15?? 1? 按零件尺寸確定鍛件尺寸 直徑 ?136 處 136+2×1.5=139 直徑 ?98 處 98 +2×1.5=101 1 畢業(yè)設計（論文） 5 直徑 ?110 處 110+2×1.5=113 1? 孔 ?56 處 56-2×1.5=53 全 長 22+24+16=62 0.15?? 2.2.3.3 模鍛斜度確定 按選取模鍛斜度方法：在 ?110 處 根據 L/b=110/110=1 h/b=23.5/110≈0.21；在 ?98 處 根據 L/b=98/98=1 h/b=16/98≈0.16 ；在 ?136 處 根據 L/b=136/136=1 h/b=9.25/136≈0.07 錘上模鍛外斜度 通常為 5°，7°，最大為 10°，選擇 為 5°。錘上模鍛內斜度?? 一般要比外斜度要大，選擇 為 7°。?? 2.2.3.4 圓角半徑確定 r=單面余量+零件圓角半徑或倒角 在 ?110 處 h/b=23.5/110≈0.21 r=1.5+1≈2.5mm 在 ?98 處 h/b=16/98≈0.16 r=1.5+1≈2.5mm 在 ?136 處 h/b=9.25/136≈0.07 r=1.5+1≈2.5mm R=2.5×2.5+0.5=6.75≈6mm 2.2.3.5 沖孔連皮的確定 零件上孔 ?56 處 56-2×2.25-0.25=51.25+2.0 –1.0 d=51.2560 h=58/2=29 h/d=29/51.25≈0.57 h≈0.57d 由圖 5-14 可確定平底沖孔連皮厚度為 6mm 2.2.3.6 其他 出鍛件沿周邊的殘余毛刺為 0.8-1.0mm 鍛件沿分模面的錯移量為 0.8-1.0mm，鍛件表面 的缺陷，加工表面不大于鍛件實際余量的 1/2 2.2.3.7 熱處理 正火處理鍛件 2.2.4 定位基面的選擇 定位基面的選擇是以中心部位的孔作為主要精基準，具體應用時有以下幾種情況。 （1）在一次裝夾中精車齒輪坯的孔、大外圓和大端面，以保證這些表面的位置精度要 求， （2）先精加工孔，然后以孔作為精基準，加工其他各表面。 （3）外圓與孔互為基準。齒輪零件，因小端外圓和孔的精度以及小端外圓對孔的同軸 第 2 章 BJ-130 汽車變速箱二軸一 二檔齒輪工藝規(guī)程的制定 6 度要求都很高，表面粗糙度要求很低，在車削后均須磨削。車削后可先以外圓和小端 面作為精基準，用百分表找正后磨孔；再以孔作為精基準，用心軸裝夾磨外圓。由于 內、外圓互為基準，每一工序都為下一工序準備了精度更高的定位基準，因此可以得 到較高的同軸度要求。 精基準的選擇：選擇花鍵內孔和端面作為精基準面，加工各檔外圓表面、槽和齒輪面。 粗基準的選擇：為了加工出上述的精基準面，應以外圓和一端面作為粗基準面，車、 鏜、拉花鍵孔。 2.2.5零件表面加工方法的選擇 零件各表面加工方法和方案的選擇，根據零件每個加工表面（特別是主要表面）的精 度、粗糙度及技術要求，選擇合理的加工方案，確定每個表面的加工方法和加工次數。 該工件毛坯已經模鍛成型，孔以鍛出。其各表面加工方法選擇如下： Φ56D mm 長 46 mm 的花鍵孔: 粗鏜------精鏜05.?034. ? 花鍵孔： 粗鏜------精鏜-----拉削------校正磨孔 各外圓表面、兩槽、左右端面： 粗車-----精車 齒輪齒形： 滾/插-----剃齒-------珩齒 Φ74 0.2 槽孔： 粗鏜------精鏜? 2.2.6 零件表面加工順序的確定 2.2.6.1 加工階段的劃分 為了達到規(guī)定的技術要求，該雙聯齒輪可分為以下幾個加工階段： 粗加工階段。其主要目的是切除絕大部分余量。主要是車外圓、車端面、粗鏜內孔及 拉花鍵孔。 半精加工階段。使次要表面達到圖紙要求，并為主要表面的精加工提供基準。主要是 以拉成的花鍵孔為主要基準，精車外圓、內孔、端面、粗滾/插齒、精鏜 Φ74 0.2 槽? 孔。 精加工階段。保證各主要表面達到圖紙要求。剃齒后再校正花鍵內孔，并以校正的花 鍵內孔為精基準，進行珩齒加工。 機械加工順序的安排 根據在安排機械加工工序時，必須遵循基準先行、先粗后精、先主后次等幾項原則。 畢業(yè)設計（論文） 7 所以先安排外圓、端面的加工再進行內孔的粗加工。由于花鍵孔是以后各個表面加工 的精基準，所以接著安排花鍵孔的拉銷?；ㄦI孔加工好了以后，再以花鍵孔為主要的 精基準，精車各檔外圓、端面和槽，滾/插齒、剃齒；最后安排花鍵內孔的校正，進行 珩齒加工。 2.2.6.2 熱處理工序的安排 主要熱處理工序為：汽車變速箱齒輪齒坯熱處理采用正火。正火是將鍛造后的齒坯加 熱到相變臨界點以上 30℃—50℃，保溫后從爐中取出，在空氣中冷卻至室溫。這種熱 處理過程了細化晶粒，改善切削加工性能，減小淬火時的開裂傾向，還可以消除鍛造 應力。汽車變速箱齒輪采用滲碳—淬火—低溫回火的熱處理工藝。先將齒坯放在滲碳 介質中，在 920℃—940℃高溫下滲碳(滲碳時間是 5 小時)，滲碳深度是 0.9—1.3 毫米， 表層含碳量 0.8—1.05％，然后預冷至 840—860℃直接淬火（油淬） 。淬火后低溫回火 （回火溫度≤200℃） ，回火后輪齒表面硬度 HRC58—64，心部硬度 HRC32—45。 輔助熱處理工序為：檢驗工序。在熱處理工序安排中間檢驗工序，最后進行終檢工序。 其他輔助熱處理工序主要還有車、鏜槽及滾/插齒后去毛刺。安排清洗、涂油、入庫。 2.2.7 工序的組合 在制訂工藝路線時，是采用工序集中，還是采用工序分散，要根據下列條件確定： （1）生產類型。單件、小批量生產時，采用工序集中原則；大批、大量生產時，采用 工序分散原則，有利于組織流水線生產。 （2）工件的尺寸和重量。對于大尺寸和大重量的工件，由于安裝和運輸的問題，一般 采用工序集中原則。 （3）工藝設備條件。自動化程度高的設備一般采用工序集中原則，如加工中心、柔性 制造系統(tǒng)。 結合該工件的加工類型以及結構特點與技術條件，為了盡可能的減少工件的安裝次數， 在一次安裝中加工多個表面，以便與保證高的表面相互位置精度?？紤]最終使用通用 機床配以專用夾具，并采用工序集中的原則來組合工序。 2.2.8 零件的工藝路線的選擇與確定 方案一： 工序號 工序內容 10 模鍛制坯 20 正火處理 第 2 章 BJ-130 汽車變速箱二軸一 二檔齒輪工藝規(guī)程的制定 8 30 粗車大端端面和大齒外圓 40 車內孔 預制孔及另一端 50 車端面、 止口并倒角 60 拉花鍵孔 70 車端面 80 精車外圓及端面，倒角 90 切槽 、 倒角 100 檢驗 110 滾齒（Z=32 ） 120 插齒（Z=25 ） 130 倒圓角 140 鉗工去毛刺 150 剃齒 160 清洗 170 熱處理前檢驗 180 滲碳處理 190 淬火處理 200 回火 210 噴丸 220 推花鍵孔 230 磨內孔 240 磨撥叉槽 250 珩齒 260 清洗 270 終檢 280 入庫 方案二： 工序號 工序內容 10 下料 20 模鍛制坯 30 正火處理 40 粗車大端外圓、端面、粗鏜孔 畢業(yè)設計（論文） 9 50 調頭粗車小端外圓、端面、精鏜孔 60 檢驗 70 拉花鍵孔 80 鉗工去毛刺 90 上心軸，精車各檔外圓、端面及外圓溝槽，倒角 100 鏜 Φ74 0.2 槽深 12mm 的孔并倒角? 110 檢驗 120 滾齒（Z=32 ） 130 插齒（Z=25 ） 140 倒齒部圓角 150 鉗工去毛刺 160 剃齒 170 清洗 180 熱處理前檢驗 190 滲碳淬火處理 200 低溫回火 210 校正磨花鍵內孔 220 珩齒 230 清洗 240 終檢 250 做防銹處理 260 入庫 方案比較： 方案一、二都是采用 車----拉----- 車 的加工思路，兩種加工方案皆可行，比較起來， 第二種方案加工設備條件要求不高，加工簡單方便，盡可能的減少了工件的安裝次數， 在一次安裝中加工了多個表面，保證了比方案一高的表面相互位置精度。既保證了加 工精度，又兼顧了生產效率，故選用第二種加工方案。 既保證了加工精度，又兼顧了生產效率，故選用第二種加工方案。 第 2 章 BJ-130 汽車變速箱二軸一 二檔齒輪工藝規(guī)程的制定 10 2.3 齒輪加工工藝數據的確定 2.3.1 選擇或設計、制造機床設備 設備的選擇原則 1.設備規(guī)格和零件大小適應； 2.精度滿足工件的加工要求； 3.生產率滿足生產綱領的需要。 由于該工件的生產規(guī)模為大量生產，根據工件的特點和技術要求，選用通用機床與專 用夾具較為合適。 2.3.2 計算和確定加工余量 ?110 mm 外圓工序尺寸及公差計算查《機械加工工藝實用手冊 》P647 表 8-10 可得。054. ? 表 1-1 ?110 mm 外圓工序尺寸及公差054. ? 工序名稱 工序余量 達到精度等級 工序尺寸 工序尺寸及偏差 精車 0.3 h8 110 Φ110 054. ? 粗車 2.7 h12 110.3 Φ 110.3 3.0 毛坯 ±1 113 Φ113±1 ?98±0.2 mm 外圓工序尺寸及公差計算。查《機械加工工藝實用手冊 》P647 表 8-10 可 得。 表 1-2 ?98±0.2 mm 外圓工序尺寸及公差 工序名稱 工序余量 達到精度等級 工序尺寸 工序尺寸及偏差 精車 0.5 h12 98 Φ98± 0.2 粗車 2.5 h13 98.5 Φ98.5±0.54 毛坯 ±1 101 Φ101±1 ?136 外圓大端工序尺寸及公差計算。查《機械加工工藝實用手冊 》表 8-10 可得。表 1- 3 ?136 外圓大端工序尺寸及公差 畢業(yè)設計（論文） 11 工序名稱 工序余量 達到精度等級 工序尺寸 工序尺寸及偏差 精車 0.3 h9 136 Φ136 014.? 粗車 2.7 h12 136.3 Φ 136.3 0. 毛坯 ±1 139 Φ139±1 Φ56D mm 工序尺寸及公差計算 ；查《機械加工工藝手冊 》P495 表 2.3-48 可得。05.? 表 1-4 Φ56D mm 工序尺寸及公差05.? 工序名稱 工序余量 達到精度等級 工序尺寸 工序尺寸及偏差 校正孔 0.02 H7 56 Φ56 03.? 精鏜孔 0.18 H8 55.98 Φ 55.98 46.0 粗鏜孔 2.8 H9 55.8 Φ 55.8 7.? 毛坯孔 ±1 53 Φ53±1 2.3.3 確定切削用量及工時定額 2.3.3.1 工序 10：下料 1. 毛坯質量的確定 查表可知 20GrMnTi 的密度為 8.5g\cm 3 V 總 =V1+V2+V3 (2-2) V1= [( ) ] h 代入數據 V1= [( ) ] 16=27981.67mm?2dD???2510??3 V2= [( ) ] h 代入數據 V2= [( ) ] 22=125363.6 mm393 V3= [( ) ] h 代入數據 V3= [( ) ] 24=66027.4 mm?2d???251??3 V 總 =V1+V2+V3=27981.67+125363.6+66027.4=219372.7 mm =219.4cm3 m= =8.5 219.4=1864.9(g)v? 則毛坯的總質量為 1.86kg 實際取 M=2kg 第 2 章 BJ-130 汽車變速箱二軸一 二檔齒輪工藝規(guī)程的制定 12 2.3.3.2 工序 40：粗車大端外圓、端面、粗鏜孔 圖 2-1 粗車大端外圓、端面、粗鏜孔工序圖 工步 1：粗車外圓 Φ139 至 Φ136.3 04. ? 1. 確定加工余量 由加工工序尺寸及公差計算表可知，雙面余量 2Z=2.7mm 2. 機床、夾具、量具選擇 機床：CA6140 臥式機床。夾具：通用三角爪盤。量具：游標卡尺。 3. 刀具選擇 YT15 外圓車刀。 刀具尺寸：B×H= 16×25 kr=90° =15 =12°0r0? 4. 選取車削用量 a)車削深度：a p=1.35mm b)確定進給量：查《機械加工工藝手冊》表 2.4-4，取 f=0.5mm/r 5. 確定車削速度，車削功率 v= (2-3)kvfaTCVyp??15.028.06。 kv= Kmv×Ktv×Kkrv×KTV×KSV 式中修正系數，查《機械加工工藝手冊》表（2.4-17-18） Cv=242，K mv=0.57，K tv=1.0，K krv=0.81，K SV=0.8，K TV=1，y v=0.35，T=60 則代入數據得： v= =1.825 m/s8.0157035.160243.8. ???。。 畢業(yè)設計（論文） 13 ?。簐≈109.5m/min 確定機床主軸轉速： = ≈251r/min wdnπ10?1394.5.0? 查《機械加工工藝手冊》表 3.1-18，選 n=400 r/min 故實際切削速度為： =10Dnv??min/1740394.?? 6. 機床功率 查《機械加工工藝手冊》表 2.4-1 主切削力 =9.81ZF?fznfyfzxfzkvcapcnfz?60 查式中系數 nfz=-0.15，c fz=270，x fz=1， yfz=0.75，n fz=-0.15，k fz=1.3617 則 = =773.4 NZ 3617.1095.3.1270681.9 5.75. ?? 切削時損耗功率為： PC= = =1.4 KW40?vFz49 由《機械加工工藝手冊》表 3.1-18 中機床說明書可知 CA6140 機床主電機功率為 7.5KV,切削功率在主電機功率范圍內,所以可以正常加工。 7. 校驗機床進給系統(tǒng)強度 已知主切削力 =773.2 NZF 徑向切削力 F =9.81Y?kfyvcfapcfynnfyxf ?60 查式中系數 nfy=-0.3，c fy=199，x fy=0.9，y fy=0.6，k fy=1.08 則 F =316.6 NY 橫向切削力 F =9.81x?kfxvcfapcfxnnfyxf ?60 查式中系數 nfx=-0.4，c fy=294，x fy=1.0，y fx=0.5，k fx=2.071 則 Fx=170.24 N 取機床導軌與床鞍之間的摩擦系數為 =0.1，則切削力在縱向進給方向對進給機構的? 作用力： F= Fx+ （ + F ）=170.24+0.1（773.4+316.6）=279.24 N ?ZY 第 2 章 BJ-130 汽車變速箱二軸一 二檔齒輪工藝規(guī)程的制定 14 查表可知，選擇 CA6140 機床合適。 8. 切削工時計算 查《機械加工工藝手冊》表 2.5-3 可知，切削工時： (2-4)fnlltj 321?? 查表取式中系數為：l=20 21l043l tj= 0.13min???405.2 工步 2 粗車 A 端面 1. 確定加工余量 由加工工序尺寸及公差計算表可知，雙面余量 2Z=2mm 2. 選取車削用量： a)車削深度：a p=1mm b)確定進給量：取 f=0.7mm/r 查《機械加工工藝手冊》表 2.4-4 3．確定車削速度，車削功率 由公式 2-3，查《機械加工工藝手冊》表（2.4-17-18）知： Cv=242，K mv=0.57，K tv=1.0，K krv=0.81，K SV=0.8，K TV=1，y v=0.35，T =60，k=1.18。 則有：v= =1.996m/s18.370.60245.8. ??。 ?。簐≈119.5 m/min 確定機床主軸轉速： = ≈274 r/minwdvnπ1?1394.5.? 查《機械加工工藝手冊》表 3.1-18，選 n=400r/min。 故實際切削速度為： =10Dv?min/740.? 由《機械加工工藝手冊》表 3.1-18 中機床說明書可知 CA6140 機床主電機功率為 7.5KV,切削功率在主電機功率范圍內,所以可以正常加工。 4．切削工時計算 查《機械加工工藝手冊》表 2.5-3，切削工時： （2-5） ifnLtj? 畢業(yè)設計（論文） 15 其中 L= 查出式中系數 321lld??21?l043?l tj= 0.06min???407.251 工步 3 粗車 B 端面 1．確定加工余量 由加工工序尺寸及公差計算表可知，雙面余量 2Z=3mm 2．選取車削用量： a)車削深度：a p=1.5mm b)確定進給量：取 f=0.6mm/r 查《機械加工工藝手冊》表 2.4-4 3．確定車削速度，車削功率 由公式 2-3； 查《機械加工工藝手冊》表（2.4-17-18） Cv=242，K mv=0.57，K tv=1.0，K krv=0.81，K sv=0.8， KTv=1，y v=0.35，T =60，k =1.18 則 v= =1.97m/s 18.3705.16.06243.8.0 ???。 ?。簐≈119 m/min 確定機床主軸轉速： = ≈333 r/min wdnπ10?134.9? 查《機械加工工藝手冊》表 3.1-18 選 n=400r/min 故實際切削速度為 =10Dnv??min/142094.3?? 4．切削工時計算 由公式 2-5 查《機械加工工藝手冊》表 2.5-3，查出式中系數 21?l043?l 則：t j= 0.15min???406.259 工步 4 粗車外圓 Φ113 至 Φ110.3 035. ? 1. 確定加工余量 由加工工序尺寸及公差計算表可知，雙面余量 2Z=2.7mm 2．選取車削用量： a)車削深度：a p=1.35mm 第 2 章 BJ-130 汽車變速箱二軸一 二檔齒輪工藝規(guī)程的制定 16 b)確定進給量：取 f=0.6mm/r 查《機械加工工藝手冊》表 2.4-4 3 ．確定車削速度，車削功率 由公式 2-3，查《機械加工工藝手冊》表（2.4-17-18）可知： Cv=242，K mv=0.57，K tv=1.0，K krv=0.81，K sv=0.8， KTv=1，y v=0.35，T =60 則代入數據得： v= =1.61 m/s ?。簐≈96.6m/min8.0157.6.035.160243.8. ???。。 確定機床主軸轉速： = ≈272r/min wdvnπ?1349 查《機械加工工藝手冊》表 3.1-18 選 n=400 r/min 故實際切削速度為 =10Dnv??min/142034.?? 4．切削工時計算 由公式 2-5 ，查《機械加工工藝手冊》表 2.5-3 得出式中系數 l=25.5 21?l043?l tj= 0.16min??406.25 工步 5 粗鏜孔 Φ53 至 Φ55.8 074.? 1. 確定加工余量 由加工工序尺寸及公差計算表可知，雙面余量 2Z=2.8 mm 2．刀具選擇： 查《機械加工工藝手冊》表 4.2-6，采用刀具材料為 YT15 的內孔車刀 進行鏜孔。 刀具尺寸：B×H= 16×16 L=80mm kr=60°(裝在鏜桿上 60°的斜孔里，構成 了 kr=90°的內孔車刀。 3．選取鏜削用量： a) 鏜削深度：a p=1.4mm b)確定進給量：查《機械加工工藝手冊》表 2.4-4，取 f=0.15mm/r 4．確定鏜削速度 v= (2-6)kvfaTCVyp??15.028.06。 9.0 畢業(yè)設計（論文） 17 查《機械加工工藝手冊》表（2.4-17-18）,式中修正系數 ： Cv=291 Kmv=0.57，K tv=1.0，K krv=0.81，K sv=0.8， KTv=1，y v=0.2，T =60 則代入數據得： v= =2.36m/s ?。篤≈142 m/min9.081.5704.15.0629.8.0 ???。 確定機床主軸轉速： = ≈841r/min wdvnπ1?534.2 查《機械加工工藝手冊》表 3.1-18 選 n=560r/min 故實際切削速度為 =10Dnv??mi/950634.?? 5．切削工時計算 由公式 2-4，查《機械加工工藝手冊》表 2.5-3 得出式中系數 l=60.5 21?l043?l tj= 0.7min??5601.42 2.3.3.3 工序 50：調頭粗車小端外圓、端面、精鏜孔 圖 2-2 調頭粗車小端外圓、端面、精鏜孔 工步 1 調頭粗車 A 端面 1．確定加工余量 第 2 章 BJ-130 汽車變速箱二軸一 二檔齒輪工藝規(guī)程的制定 18 由加工工序尺寸及公差計算表可知，雙面余量 2Z=3mm 2．機床、夾具、量具選擇 機床：CA6140 臥式機床。夾具：通用三角爪盤。量具：游標卡尺。 3．刀具選擇 YT15 的 90 車刀。刀具尺寸：B×H= 12 kr=90° =15 =12°? 20?0r0? 4．選取車削用量 a)車削深度：a p=1.5mm b)確定進給量：查《機械加工工藝手冊》表 2.4-4，取 f=0.5mm/r 5．確定車削速度 由公式 2-3 ； 查《機械加工工藝手冊》表（2.4-17-18） Cv=242，K mv=0.57，K tv=1.0，K krv=0.81，K sv=0.8， KTv=1，y v=0.35，T =60，k=1.18 則 v= =2.1m/s ?。簐≈126 m/min18.3705160240.8. ???。 確定機床主軸轉速： = ≈289 r/min wdvnπ1?3.164.2 查《機械加工工藝手冊》表 3.1-18 選 n=400r/min 故實際切削速度為 =10Dnv??min/174103.64.?? 由《機械加工工藝手冊》表 3.1-18 中機床說明書可知 CA6140 機床主電機功率為 7.5KV,切 削功率在主電機功率范圍內,所以可以正常加工。 4．切削工時計算 由公式 2-5，查《機械加工工藝手冊》表 2.5-3 得出式中系數 21?l043?l tj= 0.15min??405.617 工步 2 調頭粗車 B 端面 1．確定加工余量 由加工工序尺寸及公差計算表可知，雙面余量 2Z=3mm 2．選取車削用量 a)車削深度：a p=1.5mm 畢業(yè)設計（論文） 19 b)確定進給量：查《機械加工工藝手冊》表 2.4-4，取 f=0.6mm/r 3．確定車削速度 由公式 2-3，查《機械加工工藝手冊》表（2.4-17-18） ，式中修正系數 Cv=242，K mv=0.57，K tv=1.0，K krv=0.81，K sv=0.8， KTv=1，y v=0.35，T =60 ，k=1.18 則 v= =1.97m/s18.3706.5.1602450.8. ???。 ?。簐≈118 m/min 確定機床主軸轉速： = ≈372 r/min wdnπ10?104.38? 查《機械加工工藝手冊》表 3.1-18 選 n=400r/min 故實際切削速度為 =10Dnv??min/12704.3?? 由《機械加工工藝手冊》表 3.1-18 中機床說明書可知 CA6140 機床主電機功率為 7.5KV,切削功率在主電機功率范圍內,所以可以正常加工。 4．切削工時計算 由公式 2-5，查《機械加工工藝手冊》表 2.5-3 得出式中系數 ： 21?l043?l tj= 0.15min??405.2 工步 3 調頭粗車小端外圓 Φ101 至 Φ98.5 54.0? 1．確定加工余量 由加工工序尺寸及公差計算表可知，雙面余量 2Z=2.5mm 2．選取車削用量 a)車削深度：a p=1.25mm b)確定進給量：查《機械加工工藝手冊》表 2.4-4，取 f=0.6mm/r 3．確定車削速度 由公式 2-3，查《機械加工工藝手冊》表（2.4-17-18） ，式中修正系數 ： Cv=242，K mv=0.57，K tv=1.0，K krv=0.81， KTv=1，y v=0.35，T=60 則代入數據得： 第 2 章 BJ-130 汽車變速箱二軸一 二檔齒輪工藝規(guī)程的制定 20 v= =1.72m/s81.0576.05.160432.8. ???。。 取 v≈103 m/min 確定機床主軸轉速： = ≈325r/min wdnπ10?104.3? 查《機械加工工藝手冊》表 3.1-18 選 n=400 r/min 故實際切削速度為 =10Dnv??min/12604.3?? 4．切削工時計算 由公式 2-4，查《機械加工工藝手冊》表 2.5-3 得出式中系數：l=16 21?l043?l tj= 0.1min??3206.41 工步 4 精鏜孔 Φ55.8 至 Φ55.98074.?046.? 1．確定加工余量 由加工工序尺寸及公差計算表可知，雙面余量 2Z=0.18mm 2．機床、夾具、量具選擇 機床：CA6140 臥式機床。夾具：通用三角爪盤。量具：游標卡尺。 3．刀具選擇 YT15 機夾式陶瓷精鏜車刀。 刀具尺寸：B×H= 30×30 kr=75° kr =15° L=250mm' 4．選取車削用量 a)車削深度：a p=0.09mm b)確定進給量：查《機械加工工藝實用手冊》表 15-2，取 f=0.05mm/r 5．確定車削速度 由公式 2-3 可知，查《機械加工工藝手冊》表（2.4-17-18） Cv=291，K mv=0.57，K tv=1.0，K krv=0.81， KTv=1，y v=0.2，T=60 ，k =0.9 則代入數據得： v= =5.1 m/s9.04605.9.60212.8. ???。。 畢業(yè)設計（論文） 21 v≈306 m/min 確定機床主軸轉速： = ≈1746r/min wdvnπ10?8.54.306? 查《機械加工工藝手冊》表 3.1-18 選 n=710 r/min 故實際切削速度為： =10Dv?min/1340.7.? 6．切削工時計算 由公式 2-4 可知，查《機械加工工藝手冊》表 2.5-3 得出式中系數 l=59.5 21?l4l tj= 0.94min??7105.429 2.3.3.4 工序 70 拉花鍵孔 圖 2-3 拉花鍵孔 1．機床、夾具、量具選擇 選擇 L6140A 拉床，工作狀況為良好。夾具：通用三角爪盤。量具：游標卡尺。 2．刀具選擇 由于工件加工工藝的要求，選擇專用拉刀 3．確定拉削的進給量（齒升量） 查《機械加工工藝手冊》表 2.4-117 f =0.03～ 0.06mm；取 f=0.05mm/zz 4．確定拉削速度 根據《金屬切削刀具課程設計指導資料》20GrMnTi 的心部硬度為 HB=220～300 第 2 章 BJ-130 汽車變速箱二軸一 二檔齒輪工藝規(guī)程的制定 22 抗拉強度 =1.4GPa 選用拉刀材料為 W18Cr4V。選用余量切削方式為：倒角 ---花鍵式b? 切除順序，分層拉削漸成式切削方式。查《機械加工工藝手冊》表 2.4-118 得到切削速 度組別選擇 組適合。? 再查《機械加工工藝手冊》表 2.4-119 查得花鍵孔的拉削速度范圍為 0.116～0.08m/s。 選擇 W18Cr4V 時速度選擇最大值，所以拉削速度 V=0.116m/s。 拉削力和拉削功率 查《機械加工工藝手冊》表 2.4-120 得拉刀切削刃每 mm 長度的單位切削力 F =245N/mm 拉削功率 P =27 kwZ' m 5．計算拉刀的最大拉削力 查《金屬切削刀具課程設計指導資料》表 6-22，拉削力的計算公式： F = F Z k k k k ×10 KN （2-7）max'w?emax012343? 其中 =Zb -------為花鍵齒時aw? =Z（b+2f） -------為倒角齒時? 查《金屬切削刀具課程設計指導資料》表 6-7 可知，確定拉刀齒距及同時工作齒數 粗切齒時 P=（1.3～1.6） ；則粗切齒和過渡齒的 P=11mm;L 精切齒時 P =（0.6～0.8） ；則精切齒和校準齒的 P =6mm。/ / 同時工作 Z = =5 則 Z =5+1=6emin/ emax 滿足 的技術要求。83?e 6．查修正系數 查《金屬切削刀具課程設計指導資料》表 6-23 切削刃狀態(tài)修正系數： k =1.20 刀齒磨損狀況修正系數： k =11 切削液狀況修正系數 ： =1.13 2k 刀齒前角狀況修正系數 ： k =13 刀齒后角狀況修正系數 ： k =14 7．校正拉床載荷及功率 查《金屬切削刀具課程設計指導資料》表 6-22 倒角齒 F = F Z（b+2f） Z k k k k ×10 =263.6 264 KNdmax' aw?emax012343?? 花鍵齒 F = F Zb Z k k k k ×10 =229.3 229 KNh' ex01234 所以 F =264 KNax 畢業(yè)設計（論文） 23 機床允許拉力 F =400×0.8=320 KNrk F F 故選用 L6140 機床合適。rk?max 8．拉削功率驗算 P =27 P=40 KN 合適。? 9．拉削工時計算： 查《機械加工工藝手冊》表 2.5-20 tj= ZbL K/1000vf Z （2-8）?z 其中： =1 K=1.2 Z=6? 代入公式得出 tj= 10 (s) 2.3.3.5 工序 90 上花鍵心軸，精車各檔外圓、端面及外圓溝槽，倒角 圖 2-4 上花鍵心軸，精車各檔外圓、端面及外圓溝槽，倒角 工步 1 精車 Φ136.3 至 Φ136 的外圓04. ? 014.? 1．確定加工余量 由加工工序尺寸及公差計算表可知，雙面余量 2Z=0.3mm 機床、夾具、量具選擇 機床：CA6140 臥式機床。夾具：通用三角爪盤。量具：游標卡尺。 2．刀具選擇 YT15 的 90°車刀。 刀具尺寸：B×H= 12 kr=90° =15 =12°20?0r0a 3．選取車削用量 第 2 章 BJ-130 汽車變速箱二軸一 二檔齒輪工藝規(guī)程的制定 24 a)車削深度：ap=0.15mm b)確定進給量：取 f=0.3mm/r 查《機械加工工藝手冊》表 2.4-4 4．確定車削速度 由公式 2-3 可知，查《機械加工工藝手冊》表（2.4-17-18） 得出式中修正系數：Cv=291，K mv=0.57，K tv=1.0，K krv=0.81， KTv=1，y v=0.2，T=60 v= =3.78m/s ?。簐≈226 m/min46.03.15.062928.0 ??。 確定機床主軸轉速： = ≈529 r/min wdvnπ1?1364. 查《機械加工工藝手冊》表 3.1-18 選 n=560r/min 故實際切削速度為 =10Dnv??min/23905614.3?? 5．切削工時計算 由公式 2-4 可知，查《機械加工工藝手冊》表 2.5-3 得出式中系數 l=19.5 21?l043?l tj= 0.15min??5603.4219 工步 2 精車 Φ110.3 到 Φ110035. ?054. ? 1．確定加工余量 由加工工序尺寸及公差計算表可知，雙面余量 2Z=0.3mm 2．機床、夾具、量具選擇 機床：CA6140 臥式機床。夾具：通用三角爪盤。量具：游標卡尺。 3．刀具選擇：同上。 4．選取車削用量 a)車削深度：a p=0.15mm b)確定進給量：查《機械加工工藝手冊》表 2.4-4，取 f=0.3mm/r 5．確定車削速度 由公式 2-3 可知，查《機械加工工藝手冊》表（2.4-17-18） ，式中修正系數 Cv=291，K mv=0.57，K tv=1.0，K krv=0.81， KTv=1，y v=0.2，T=60 畢業(yè)設計（論文） 25 則 v= =3.78m/s 取：v≈226min46.03.15.062928.0 ??。 確定機床主軸轉速： = ≈654 r/min wdvnπ?1. 查《機械加工工藝手冊》表 3.1-18 選 n=710r/min 故實際切削速度為： =10Dv?min/245074.3?? 6．切削工時計算 由公式 2-4 可知，查《機械加工工藝手冊》表 2.5-3 查出式中系數 l=23 21?l043?l tj= 0.14 min??7103.42 工步 3 精車 Φ98.5±0.54 至 Φ98±0.2 1．確定加工余量 由加工工序尺寸及公差計算表可知，雙面余量 2Z=0.5mm 2．機床、夾具、量具選擇 機床：CA6140 臥式機床。夾具：通用三角爪盤。量具：游標卡尺。 3．刀具選擇 同上。 4．選取車削用量 a)車削深度：a p=0.25mm b)確定進給量：查《機械加工工藝手冊》表 2.4-4，取 f=0.3mm/r 5．確定車削速度 由公式 2-3 可知，查《機械加工工藝手冊》表（2.4-17-18） ，式中修正系數 Cv=291，K mv=0.57，K tv=1.0，K krv=0.81， KTv=1，y v=0.2，T=60 則 v= =3.5m/s 取 v≈210m/min46.03.25.069128.0 ??。 確定機床主軸轉速： = ≈682 r/min wdvnπ1?984.31 查《機械加工工藝手冊》表 3.1-18 選 n=710r/min 故實際切削速度為 第 2 章 BJ-130 汽車變速箱二軸一 二檔齒輪工藝規(guī)程的制定 26 =10Dnv??min/180794.3?? 6．切削工時計算 由公式 2-4 可知，查《機械加工工藝手冊》表 2.5-3 查出式中系數 l=16 21?l043?l tj= 0.1 min??7103.426 工步 4 精車 A 端面并倒 Φ74×1mm 的右槽及 1×45 角0 1．確定加工余量 由加工工序尺寸及公差計算表可知，雙面余量 2Z=1mm 2．機床、夾具、量具選擇 同上。 3．刀具選擇 同上。 4．選取車削用量 a)車削深度：a p=0.5mm b)確定進給量：查《機械加工工藝手冊》表 2.4-4，取 f=0.3mm/r 5．確定車削速度 由公式 2-3 可知，查《機械加工工藝手冊》表（2.4-17-18） ，式中修正系數： Cv=242，K mv=0.57，K tv=1.0，K krv=0.81， KTv=1，y v=0.35，T=60 ，k =0.9