汽车倒档齿轮加工工艺设计书.doc

汽车倒档齿轮加工工艺设计书一、 零件图的分析1.1、零件的功用 用来传递的运动和动力，改变转向传递扭矩从而使汽车实现反向行使1.2、图纸的完整性和正确性 本零件各表面的加工并不困难。 齿轮零件图样由两个剖视图组成，视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。零件内、外轮廓描述清楚完整，零件图的粗实线、细实线、点化线的线型均符合于国家标准；有利于加工时的数据分析和计算，零件材料为45钢。1.3、零件的技术要求分析 零件图的尺寸比较多，但尺寸的标注多而不乱。图纸当中有对齿面粗糙度和孔面粗糙度的要求为3.2，齿部热处理45-52HRC，齿圈径向跳动公差为0.08mm，还有一些技术要求倒角为C2.5、未标注为1*450，零件表面光洁、精度等级8GK。1.4、零件的结构工艺性分析1.4.1、零件结构本产品是一个双联齿轮零件，该零件是由两个不同的齿廓组成，一个为m=4,z=17的齿廓一个为m=5,z=19的齿廓，由40mm的圆柱的连接在一起。零件有20mm的孔和宽6mm的键槽。1.4.2、结构工艺性分析零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的方便性、可行性和经济性，即零件的结构应方便加工时工件的装夹、对刀、测量，结构越简单,工艺性越好。结构形式应尽量简化。可以提高切削效率等。根据零件的外形尺寸105100mm，所以选择110*105的毛坯。钻孔结构相对简单，选择合适的转速和进给速率，就可以将此结构作出为了便于装配零件并去掉毛刺，轴端应制出45的倒角。1.4.3、零件表面硬度的分析硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。调质45-52HRC，该钢具有较高的硬度和耐磨性，淬火时变形较小。具有良好的冲载能力，使用时进行热处理。二、 毛坯的选择2.1、确定毛坯种类及制造方法 输出轴为传动零件，要求有一定的强度，该零件的材料为45钢，轮廓尺寸不大，形状并不复杂，又属于大批生产，故毛坯可采用模锻成型。这对于提高生产效率、保证加工质量也是有利的。 毛坯尺寸通过确定加工余量后决定。2.2、毛坯的形状及加工总余量2.2.1、毛坯尺寸公差毛坯尺寸根据锻件质量、材质系数、形状复杂系数从表5-6、5-7中查得。倒档齿轮毛坯尺寸主要面尺寸零件尺寸(mm)总余量(mm)毛坯尺寸(mm)76外圆76480105外圆10551104040545100长100510515厚15520毛坯尺寸允许偏差锻件尺寸mm偏差110 +1.7-0.880+1.5-0.740 +1.5-0.720+1.5-0.5100+0.7-0.82.2.2、设计毛坯图（1）确定圆角半径 锻件的外圆角半径按表5-12确定，内圆角半径按5-13确定。本锻件的内外圆角半径分别取相同的数值，外圆角半径为 r=5，内圆角半径为R=5，以上所取的圆角半径数值能保证表面的加工余量。（2）确定模锻斜度 本锻件由于上、下膛深度不相等，模锻斜度应以模膛较深的一侧计算，按表5-11外模锻斜度=5,内模锻斜度为=5。（3）确定分模位置 由于毛坯是圆柱类锻件，应采取轴向分模，这样可冲内孔，使材料利用率得到提高。为了便于模及便于发现上、下模在模锻过程中错移，选择轴线位置为分模面，分模线为直线，属于直分模线。（4）确定毛坯的热处理方式 钢质齿轮毛坯经锻造后应安排正火热处理，以消除残余的锻造应力。3、 选择加工方法，制定工艺路线3.1、定位基准的选择 基面的选择是工艺规程的设计中重要工作之一。基面选择得正确、合理，可以保证加工质量，提高生产效率。否则就会使加工工艺规程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，是生产无法进行。3.1.1、精基准的选择 本零件是带孔的双联齿轮，孔是其设计基准和测量基准。为避免因基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。即选孔及一端面为精基准。3.1.2、粗基准的选择由于本零件的表面都需要加工，而孔作为精基准应先加工，因此应先加工出一外圆及一个端面为粗基准。3.2、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、键槽，材料为45钢。参考机械制造技术基础课程设计指南，加工方法选择如下：（1） 齿圈外圆面：为未标注公差尺寸，根据GB1800-97规定其公差等级为IT14，表面粗糙度为，需粗车、半精车（表5-14）。（2）40mm外圆面：为未标注公差尺寸，根据GB1800-97规定其公差等级为IT14，表面粗糙度为，需粗车、半精车（表5-14）。（3）mm内孔：公差等级为IT7，表面粗糙度，根据表5-15，加工方法选用钻、粗铰、精铰。（4）端面：本零件的端面为回转体端面，尺寸精度、表面粗糙度未作要求，只需粗车即可。（5）齿面：齿轮模数分别为4、5，齿数分别为17、19，精度都为8GK螺旋圆锥齿轮刀盘铣齿即可（表5-14、表5-19）。（6）键槽：槽宽和槽深的公差等级分别为IT9和IT12，需粗插、精插（表5-16）。3.3、制定工艺路线 齿轮的加工工艺路线一般是先进行尺坯的加工，然后在进行齿面的加工。齿坯加工包括个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，齿坯加工可按下述工艺路线进行工艺路线方案一:工艺路线方案二：工序1: 毛坯进行锻造工序1:毛坯进行锻造工序2：正火工序2:正火工序3：粗车各外圆、齿厚和断面。工序3：钻孔、扩孔工序4：钻、扩孔工序4粗车各外圆、齿厚及端面工序5：拉键槽 工序5：拉键槽工序6：半精车各外圆及端面工序6：半精车各外圆及端面工序7：检验 工序7：检验工序8：滚齿轮工序8：滚齿工序9：去毛刺工序9：去毛刺工序10: 热处理工序10: 热处理工序11: 精铰孔工序11:铰孔工序12：终检工序12：终检工艺路线的比较分析： 第二条工艺路线不同于第一条工艺路线是把平面车出来，并将孔与外圆柱面的加工进行了互换，其它的先后顺序均没有变化。零件的基准有所变化，第一条工艺路线，直接车出端面，有利于保证精度减小误差，节省拆装时间；再者先加工孔，确定了精基准，符合基准重合原则，有利于提高其他部分的加工精度。 第二条工艺路线，增加了车平面，要换床，拆装过程中会产生误差，先加工外圆柱面再加工孔，改变了精基准，以外圆柱面为精基准，违反了基准重合原则。从保证精度的前提下，我们选择了第一条工艺路线进行生产。四、工序设计4.1、选择加工设备与工艺装备4.1.1、选择机床 根据不同的工序选择加床 （1）工序3 5 11 是粗车和半精车、钻、扩孔，各工序步数不多，要求大批量生产，故选用CA6140车床满足要求，本零件外廓尺寸不大，要求精度要求不是很高，选用最常用的CA6140型卧式车床即可。（2）工序7 是滚齿，从加工月哀求及尺寸大小考虑，选Y3150型滚齿机合适（表5-55）。4.1.2、选择刀具 由于生产类型为大批量生产，一般选用硬质合金刀，加工钢质零件采用YT类硬质合金，粗加工用YT5、半精加工用YT15、精加工用YT30.4.1.3、选择夹具 由于生产类型为大批量生产，生产方式为通用机床加专业夹具。4.1.4、选择量具 本零件属成批生产，一般情况尽量采用通用量具，所以本零件加工时，采用公称规格125*0.02,测量范围为0125，读数值为0.02的三用游标卡尺。4.2、确定工序尺寸4.2.1、确定圆柱面的工序尺寸 本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见表加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度/m粗半精精粗半精精粗半精精 76 mm 外圆3 1 40 mm 外圆4 1 105 mm 外圆4 1 20 mm 孔181.940.064.2.2、确定轴向工序尺寸 本零件各工序的轴向尺寸如图（1）确定各加工表面的加工余量本零件各端面的工序加工余量见表 工序 加工表面 总加工余量 工序加工余量 工序I 1 1.6 = 0.8 工序II 2 1.6 = 0.8（2）确定工序尺寸L11 L11=L21+Z11=100.8 L11=100mm 4.2.3、确定键槽的工序尺寸 精插或拉键槽可达到零件图样的要求，则该工序尺寸槽宽槽深。如用插键槽来加工则粗插键槽时加工余量槽宽为5.6、槽深为2.4，精插键槽加工余量槽宽为0.4、槽深为0.4。则粗插尺寸为宽5.6、深为2.4，精插尺寸为宽6、深2.8，需采用拉键槽时，键槽的宽和深经查表得公差等级分别为IT9和IT12，故用拉刀直接拉成。5、 确定切削用量及基本工时76端面及76，40外圆，105端面及外圆，钻扩孔20。机床：CA6140立式钻床Z4019.刀具：刀片材料YT15硬质合金可转位车刀。根据表5-112，由于CA6140车床中心高为200mm（表5-55），故选刀杠尺寸为B*H=16*25mm,刀片厚度为4.5mm.根据表5-113，选择车刀几何形状为卷屑槽倒棱型前刀面，前角，后脚12，主偏角90，刀尖圆弧半径0.5mm.30麻花钻，60扩孔钻 刀片材料 YG8.5.1、工序I 切削用量及基本时间的确定5.1.1、粗车76端面（1） 已知毛坯长度方向的加工余量为2按=5.5考虑3mm，分两次加工（2）进给量根据机械制造技术基础课程设计指南表5-114,粗车钢料、刀杠尺寸为16mm*25mm、3mm、工件直径为60-100mm时，f=0.50.7mm/r按CA6140车床说明书（表5-55），取f=0.5mm/r（3）计算切削速度。按表5-120，切削速度计算公式为LY=60mm（m/min）。 =108.6m/min其中=242，=0.15，=0.35，m=0.2.修正系数见机械制造技术基础课程设计指南表2-9，即：=1.44，=0.8，=1.04，=0.81，=0.97（4）确定机床主轴转速(r/min)按照（表5-56）与455r/min相近的机床CA6140车床的转速为450及500r/min,现取=450r/min。如果选=500r/min，则转速损失太大，所以主轴切削速 度v=（5）切削工时，按表2-24，=18（mm）=2mm，=0，=0，=2=0.36min5.1.2、粗车76外圆 并检验机床功率（1）切削深度 单边余量=1.5mm。可一次切除（2）进给量 根据表5-114.选用=0.5mm/r（3）计算切削速度表5-120，=116（m/min）（4）确定主轴转速(r/min)按机床选取 n=500r/min所以实际切削速度（5）检验机床功率 主轴切削力按5-125计算公式计算其中=2795，=1.0，=0.75，=-0.15， 所以=1012.5（N）切削时消耗功率=由机械制造技术基础课程设计指南表5-55中的CA6140机床可知CA6140主电动机功率为7.5kw，当主轴转速为500r/min时主轴传递最大功率为2kw机床功率足够可以正常加工（6）检验机床进给机构强度已知主切削力=1012.5N径向切削力按表2-18所示公式计算 向切削力取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为（7）切削工时=5.1.3、粗车40外圆 （切削用量简明手册表1.6，）刀夹圆弧半径切削速度其中=242，=0.15，=0.35，m=0.2. =1.44，=0.81，T=60，=159（m/min），按说明书n=1400 此时切削工时t=5.1.4、粗车105外圆 并检验机床功率（1）切削深度 单边余量=1.9mm，可一次切除（2） 进给量，按机械制造技术基础课程设计指南表5-114，选用（3）计算切削速度，见表表5-120,=123（m/min）（4）确定主轴转速按机床选取 n=400r/min所以实际切削速度（5）检验机床功率.主切削力按 切削用量简明手册表1.29的公式计算其中=2795，=1.0，=0.75，=-0.15， 所以=668.4（N）切削时消耗功率=由机械制造技术基础课程设计指南表5-55中的CA6140机床 说明书可知CA6140主电动机功率为7.5kw，当主轴转速为400r/min时主轴传递的最大功率为1.47kw机床功率足够可以正常加工5.1.5、粗车105端面（1） 已知毛坯长度方向的加工余量为，实际端面最大加工余量可按z=5.5mm 考虑分两次加工计。长度加工公差按级，取-0.46mm（入体方向）（2）进给量由机械制造技术基础课程设计指南表5-114,当刀杆尺寸1625，3mm，以及工件直径为105时=0.60.9mm。按CA6140机床说明书取=0.6mm/r.（3） 计算切削速度按切削手册表1.27.切削速度的计算公式为（寿命T=60min）其中=242，=0.15，=0.35，m=0.2. 见切削手册 表1.28即=1.44 =0.8，=1.04，=0.81，=0.97，所以 （4） 确定机床主轴转速按机床说明书选取 与309r/min相近的机床转速为n=250r/min与n=320r/min所以实际切削速度选=320r/min（5）切削工时，按 机械制造技术基础课程设计指南表2-24， =2mm， =0，=0， =0.089（min）5.2、工序II切削用量及基本时间的确定拉键槽单面齿开，根据相关手册，确定拉键槽时拉刀的拉刀开量为0.06mm拉刀速度为0.6m/s（3.6m/min）切削工时： ，其中单面余量0.4mm，-拉削表面长度100，-考虑校准部分的长度系数，取1.2.-考虑机床返回行程系数，取1.4：-拉刀速度（m/min）：-拉刀开量：所以t=0.31（min）5.3、工序III切削用量及基本时间的确定5.3.1、精车105外圆加工要求精车至105 单边余量为1mm 经查机械制造技术基础课程设计指南表5-116，可知=0.3mm/r=其中=1.281.00.811.01所以机床主轴n=500r/min工时t=0.11（min）5.3.2、精车40外圆 加工要求精车至40单边余量为0.5（mm）经查表5-116，可知=0.25mm=197（m/min）所以机床主轴n=1400r/min工时t=0.22（min）5.3.3、精车76外圆 加工要求精车至76单边余量为0.55（mm）经查表5-116可知=0.3mm/r=185（m/min）所以机床主轴n=710r/min工时t=0.08（min）5.4、工序IV切削用量及基本时间的确定滚齿选用标准的高速钢单头滚刀，模数m=4mm, 齿数z=17直径75mm，可以采用一次走刀切至全深。工件齿面要求粗糙度为Ra=3.2um,根据表5-158，选择工件每转滚刀轴向进给量在1.53mm/r之间. 按Y3150型滚齿机进给量表（表5-81）选fa=1.15mm/r， 按表2-19的计算公式确定滚齿的切削速度。切削速度: =25（m/min），（查的 =242，T=50min, m=4mm, =0.15，=0.3，m=0.2. =1.44，=0.81，T=50） 根据Y3150型滚齿机主轴转速（表5-80）选择n=50r/min=0.8r/s,实际切削速度u=0.41m/s.加工时的切削功率按下式计算表（2-20）： Pc= 式中，CPc=124,yPc=0.9, xPc=1.7, uPc=-1.0,qPc=.0, f=2.15mm/r,m=4mm,d=76mm, z=17 ,u=25m/min,kPc=1.0则 Pc=0.3kwY3150型滚齿机的主轴功率PE=3KW（表5-59）。因PcPE,故所选择的切削用量可以在该床上使用。 计算工时，由机械制造技术基础课程设计指南表查2-29，有30s（1）滚齿z=19，m=5 （2）机床Y3150