中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具设计【5张CAD图/16000字】【优秀机械毕业设计论文】
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中间
齿轮
机械
加工
工艺
规程
夹具
设计
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优良
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论文
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文档包括:
说明书一份。35页，16000字。
外文翻译一份。
图纸共5张，如下所示
A2-装配图.dwg
A3-中间轴齿轮.dwg
A3-夹具体.dwg
A4-定位环.dwg
A4-挡板.dwg
目 录
1 前 言 1
1.1 中国工程机械行业发展简况 1
1.2 齿轮行业发展现状及趋势 1
1.3 齿轮零件加工概述 3
2 零件分析 4
2.1 零件的功用及结构分析 4
2.2 零件工艺分析 4
2.3 毛坯制造 5
3 拟定中间轴齿轮的机械加工工艺路线 6
3.1 中间轴齿轮机械加工工艺方案设计 6
3.2 定位基准的选择 6
3.2.1 精基准的选择 6
3.2.2 粗基准的选择 7
3.3 加工路线的拟定 7
4 毛坯尺寸、工序尺寸及机械加工余量的确定 9
4.1 毛坯的外轮廓尺寸 9
4.2 主要平面加工的工序尺寸及加工余量 9
4.3 加工的工序尺寸及加工余量 10
4.4 确定切削用量及基本工时 10
5 夹具设计 25
5.1 功能分析与夹具总体结构设计 25
5.1.1 夹具方案设计 25
5.1.2 夹具总体结构设计 25
5.2 夹具设计计算 25
5.3 夹具制造与操作说明 26
6 总结 28
参考文献 29
致 谢 30
附录 31
附录一：表格 31
附录二：英文及译文 34
中间轴齿轮机械加工工艺过程卡片
目 录
1 粗车B面机械加工工序卡片 1
2 粗车C面机械加工工序卡片 2
3 粗车D面机械加工工序卡片 3
4 粗车E面机械加工工序卡片 4
5 半精车B面机械加工工序卡 5
6 半精车C面机械加工工序卡 6
7 半精车D面机械加工工序卡 7
8 半精车E面机械加工工序卡 8
9 粗镗φ62孔机械加工工序卡 9
10 半精镗φ62孔机械加工工序卡 10
11 精镗φ62孔机械加工工序卡 11
12 粗镗φ65孔机械加工工序卡 12
13 半精镗φ65孔机械加工工序卡 13
14 粗车φ130圆柱面机械加工工序卡 14
15 半精车φ130圆柱面机械加工工序卡 15
16 滚齿加工齿轮齿机械加工工序卡 16
17 齿轮齿倒角1×45°机械加工工序卡 17
中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具设计
摘 要:本文首先阐述了中国工程机械行业发展简况、齿轮行业发展现状、趋势和齿轮零件加工概述；然后对零件的功用、结构和工艺进行了分析，制定了毛坯制造方法；通过拟定中间轴齿轮的机械加工工艺路线，分析了中间轴齿轮机械加工工艺方案，选择了定位基准；确定了中间轴齿轮零件的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸；最后以19工序所需夹具为例进行夹具设计。
关键词:中间轴齿轮；加工工艺；夹具
Intermediate shaft gear machining process planning and fixture design
Abstract: This paper first described the development of China's construction machinery industry profiles, gear industry status, trends and an overview of gear parts processing; and then the function of components, structure and process analysis, manufacturing methods developed rough; through the development of intermediate shaft gear machining process line, analysis of the intermediate gear axis machining technology program, select the positioning base; set the intermediate shaft gear allowance of mechanical parts, processes and rough size dimensions; processes required for the final fixture 19 to fixture design as an example.
Key words: Gear intermediate shaft; Processing Technology; Fixture
- 内容简介：
-
附录二 ：英文及译文 on of of a of of by of of of at by 二 On a in 0201742of of in at to of in 2、 of to as to （ 1） of （ 2） of in an of of of in or of in of of of in of on a of of （ 3） of of of of be of （ 4） of of is to of in be by of 三 o., in of so is of is a of a of in of in s of So in of in to to s in of of to of of s of to to my my by in on of To of to of 30 of so o., s of as of a to of At a of to of to （一） of s we of of of of to of to as a of of to is of so of of a as 0m / s to 0 s. to to a of a as an 2400 100% 100% 30m/s 1695 34% 60% 90s 4 in to of is of so it is as or of of at of of so of 4), an of 0%. ( of o., to of s of of be to in is of （二） he a to s, as of In to of of As a of to of of be on of As of a it be a of in is no of of a = 1000 ( I = 3 of of of of of by of of a of of in To at of On a of to of of （三） n to of we by US of is of of to to to 11, in in in to of 450, of 300, of of to to to 11, on 71. 62N /, of 56kg/ 107 no of of of of of of 8 as of s of to In to us a of We s of be in to 硬齿面齿轮 一 简述齿轮箱输入轴、中间轴和输出轴上各种齿轮的受力分析 风力发电增速齿轮箱中，其输入轴承受叶片传过来的轴向力、扭矩和颠覆力矩。中间轴上的齿轮承受输入端传过来的力矩和输出端刹车时传过来的刹车力矩。输出轴上的齿轮承受中间轴传过来的扭矩，同时也承受输出端刹车时带来的刹车力矩。 二 简述齿轮箱齿轮的常用材料及其性能分析 风发电增速齿轮箱中，齿轮的常用材料为低碳合金钢，重齿公司常用202017材料；内齿圈用 42料。 面层碳含量都影响弯曲强度。在渗碳层深度一定的情况下，心部硬度增加时，弯曲强度随之增加；当渗碳层组织相 同时，渗碳层深度增加，弯曲强度随之增加；在渗碳层深度与心部硬度相同时，含镍的钢材弯曲强度比其他钢材弯曲强度高；渗碳层面层碳含量增加时弯曲强度降低。 2、疲劳强度 齿轮多因变载荷作用而疲劳损坏，如齿根弯曲疲劳损坏合齿面接触疲劳损坏。影响疲劳损坏的因素有： （ 1）心部硬度（强度） （ 2）渗碳层内的氧化物 当渗碳钢中含有钛、硅、锰和等合金元素，并在吸热性渗碳气氛中渗碳时容易形成这些元素的氧化物，他们存在于晶界或晶粒内部。在氧化物附近这些元素贫化，降低了淬透性。这种氧化物还会成为高温转变产物的核心，导致淬火后在表 面形成一些非马氏体产物从而降低了最表面的硬度。 （ 3）渗碳层内的碳化物 碳含量的数量、大小、形状和分布对渗碳钢的接触疲劳和弯曲疲劳性能都有影响，网状碳化物会明显降低渗碳钢的弯曲疲劳性能。 （ 4）渗碳层内的残余奥氏体 残余奥氏体本身强度低，它的存在还降低对疲劳性能有利的残余压应力，因此渗碳层组织中有残余奥氏体会降低疲劳性能，但经滚压和喷丸强化会提高疲劳强度。 三 硬齿面齿轮的特点及运行注意事项 重庆齿轮箱有限责任公司，建于六十年代中期。主要设计制造船用齿轮箱、联轴节、离合器等。 船舶，是水中的流动城市 ，是一个国家现代化工业的缩影。它的高性能、高技术要求，决定了齿轮箱在设计制造技术方面要先于其它工业部门追踪世界先进技术水平。所以公司从建厂开始几按照硬齿面齿轮的制造工艺流程进行设计、配备设备。 改革开放以来，为适应我国造船工业的发展，在八十年代初，七十年代末，引进了德国罗曼 斯托尔福特公司（下简称 船用齿轮箱的图纸，标准、计算机软件和设计制造技术；为解决动力装置轴系扭振问题引进了奥地利盖斯林格公司的盖斯林格联轴节、减振器的设计制造技术和扭转振动电算程序；随后船舶工业总公司又将引进瑞士苏尔寿、 德国曼恩、法国热机学会、日本大发等柴油要的齿轮图纸，标准转放我公司，由我公司消化吸收生产制造。公司在自己设计制造硬齿面齿轮的经验基础上，对引进技术进行消化吸收、移植、开发、创新。为保证先进技术和先进国际标准的贯彻执行，公司不间断的对工厂进行技术改造。三十多年的发展，使重庆齿轮箱有限责任公司拥有世界先进硬齿面齿轮的设计计算技术；建立了以国际先进标准为主体的设计、制造、试验、检验的标准、规范体系；拥有齐全配套的、保证先进标准、规范贯彻执行的机械加工、热处理、检验计量设备；同时造就出一批掌握先进技术的工程技术人员 和操作先进设备的高级技师。成为我国能设计、制造高精度硬齿面齿轮的基地。 （一） 高精度硬齿面齿轮的优点 众所周知，齿轮的强度设计是从考虑润滑条件的齿面压力和齿根强度两个方面进行的。随着技术的发展和计算机的应用，世界传动技术的发展趋于采用硬齿面。据统计，由于硬齿面齿轮的采用大大地促进了机器的重量轻、小型化和质量性能的提高，使机器工作速度提高了一个等级。如高速线材轧机的轧制速度从过去的 30m/s 以下提高到 90s。采用硬齿面齿轮传动使传动装置的体积大大地减少，可以降低制造成本，一某轧机主减速机 为例进行比较： 中心距 表面积 重量 轧制速度 硬度 调质齿轮 2400 100% 100% 30m/s 齿面齿轮 1695 34% 60% 90s 4 硬齿面中氮化硬齿面，由于氮化层深度很浅，不适合作低俗重载齿轮传动，而且氮化工艺本身的成本较贵，所以很少采用。 表面淬火（如高、中频或火焰淬火）的淬硬层与非淬硬层过渡界面明显，硬度的分布剃度太大，同时淬硬质量不均匀，齿根淬硬困难，易生成表面裂纹，齿面硬度较低（ 右）所以应用也逐渐减少。 深层渗碳、淬火磨 削的高精度硬齿面齿轮，精度高、表面硬度高（ ），齿面硬化层均匀等多方面的优点，特别适用于低速重载齿轮传动。它表面硬度高，接触强度比调质齿轮成倍增长，而弯曲强度比调质齿轮约增加 50%以上。所以 费兰特公司、雪铁龙 杜朗公司等全部采用深层渗碳 磨齿齿轮。高精度硬齿面齿轮代表了工业用，船用齿轮传动装置的发展方向。 重庆齿轮箱有限责任公司，从建厂开始，由于其服务性质决定其跟踪世界先进技术，采用合金结构钢制造渗碳 磨齿的高精度硬齿面齿轮。长期的实际应用证明， 齿轮的耐磨性可以与轴承滚动面媲美，无需担心齿面磨损和锈蚀，在弯曲强度上也留有很大余地。 （二） 齿轮强度计算 公司引进了齿轮的设计计算程序，并与上海交大、重庆大学等合作开发，可按 s 等标准和规范对齿轮强度进行计算。 为了提高齿轮的承载能力，利用计算机对齿轮的几何参数和变位系数，进行优化设计。由于表面硬化技术的采用，齿轮承载能力得到提高， 过多年生产实践认为：对于齿轮齿面应力的计算，对小型齿轮，用赫兹应力公式还可以，它基于齿面接 触区的最大表面压缩。而对于大模数、大直径的齿轮、用赫兹公式计算齿面压应力强度，则不能真实反映齿轮的实际受力情况。因为随着模数的增大，齿高和齿轮当时接触半径增大，应力的危险点已不在齿轮硬化层的表面层，而是在内部的某一个深度。例如：中心距 A=1000（ I=3 的齿轮箱的大齿轮，应力危险齿面以下应力分布及其强度计算的研究，提出了 “三向应力理论 “：齿面以下受三向单个应力组成的合成应力作用，应用主延伸假设得到包括齿面应力在内的齿截面的应力分布曲线。能确切地反映齿面啮合时的应力状态。 计算齿根应力，主要考虑轮齿啮 合时的弯曲强度、压缩应力、剪应力、齿轮热处理效应及装配时产生的内应力。 用计算机对齿面齿根合成应力的计算，综合考虑接触强度和弯曲疲劳强度，确定齿轮的几何参数、材料、许用疲劳强度及齿轮的硬度曲线和齿面的硬化层深度。 （三） 材料的选择 为了提高齿轮的弯曲强度，我们选用国产优质合金钢。这些材料经 西德材料进行同炉处理对比试验。结果证明其机械性能、淬硬性、硬化层金相组织、硬度、碳势层深度分布等性能略高于罗曼现用相应材料的性能。 利用国产材料，按我公司标准齿形（原引进的 工，采用现行热处 理工艺渗碳淬火并磨齿制造的试验齿轮，与 711 所、上海交大合作，在国产齿轮试验机上进行接触疲劳强度试验。参试齿轮精度 6试验验证工作在 定的标准条件下进行，按升降法，测定材料的疲劳极限，通过试验，推荐设计选用值为 1450，国际标准化组织 300，我公司试验齿轮材料在 荐框图的中上限。 试验时，齿轮单位齿宽、单位模数上的圆周力为 171。 62N/ ，齿轮接 触强度 K 系数为 156kg/经 5107 次循环，所有被试齿轮均未发生断齿和点蚀现象。 公司与哈尔滨船舶工程学院合作对渗碳齿轮材料及工艺进行优选试验研究，对国内常用的六种材料进行碳含量沿层深分布、硬度沿层深的分布及有效硬化层深、渗层和心部组织、常规力学性能、断裂韧性、静弯性能、弯曲疲劳性能、接触疲劳性质、耐磨性、工艺性、晶粒长大规律及组织遗传、高温回火温度对调质组织和性能的影响等十八项专题研究，编制了公司对不同材质的不同的热处理工艺规程和规范确保热处理质量。 在多年实际使用中，齿轮制造技术经受了 严格的检验，也给我们提供了丰富的经验。我们深信，随着我国海军建设、渔业、航运事业和建材机械及电力、冶金的发展，齿轮箱将在更多的部门应用，为祖国的民族工业作出更大的贡献 。 学士学位毕业设计 说 明 书 论文题目 ： 中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具的设计 学生姓名： 专业年级： 指 导教师 ： 职称 2009年 5月 29日 目 录 1 前 言 1 国工程机械行业发展简况 1 轮行业发展现状及趋势 1 轮零件加工概述 3 2 零件分析 4 件的功用及结构分析 4 件工艺分析 4 坯制造 5 3 拟定中间轴 齿轮的机械加工工艺路线 6 间轴齿轮机械加工工艺方案设计 6 位基准的选择 6 基准的选择 6 基准的选择 7 工路线的拟定 7 4 毛坯尺寸 、 工序尺寸及机械加工余量的确定 9 坯的外轮廓尺寸 9 要平面加工的工序尺寸及加工余量 9 工的工序尺寸及加工余量 10 定切削用量及基本工时 10 5 夹具设计 25 能分析与夹具总体结构设计 25 具方案设计 25 具总体结构设计 25 具设计计算 25 具制造与操作说明 26 6 总结 28 参考文献 29 致 谢 30 附录 31 附录一：表格 31 附录二：英文及译文 34 中 间轴齿轮机械加工工艺过程卡片 目 录 1 粗车 . 1 2 粗车 . 2 3 粗车 . 3 4 粗车 . 4 5 半精车 . 5 6 半精车 . 6 7 半精车 . 7 8 半精车 . 8 9 粗镗 62孔机械加工工序卡 . 9 10 半精镗 62孔机械加工工序卡 . 10 11 精镗 62孔机械加工工序卡 . 11 12 粗镗 65孔机械加工工序卡 . 12 13 半精镗 65孔机械加工工序卡 . 13 14 粗车 130圆柱面机械加工工序卡 . 14 15 半精车 130圆柱面机械加工工序卡 . 15 16 滚齿加工齿轮齿机械加工工序卡 . 16 17 齿轮齿倒角 145机械加工工序卡 . 17 吉林农业大学 机械设计制造及其自动化 机械加工工艺过程卡片 零件图号 零件名称 间轴齿轮 工 序 号 工序名称及内容 机床 夹具 刀具 量具 辅具 工时 (名称 型号 名称 规格 名称 规格 01 锻造 02 正火 03 粗车 B 面 卧式车床 爪自定 心 卡盘 偏头端 面车刀 90 游标卡 尺 200 4 粗车 C 面 卧式车床 爪自定 心卡盘 偏头端 面车刀 90 游标卡 尺 200 5 粗车 D 面 卧式车床 爪自定 心卡盘 偏头端 面车刀 90 游标卡 尺 200 6 粗车 E 面 卧式车床 爪自定 心卡盘 偏头端 面车刀 90 游标卡 尺 200 7 半精车 B 面 卧式车床 爪自定 心卡盘 偏头端 面车刀 90 游标卡 尺 200 8 半精车 C 面 卧式车床 爪自定 心卡盘 偏头端 面车刀 90 游标 卡尺 200 9 半精车 D 面 卧式车床 爪自定 心卡盘 偏头端 面车刀 90 游标卡 尺 200 10 半精车 E 面 卧式车床 爪自定 心卡盘 偏头端 面车刀 90 游标卡 尺 200 11 冲孔 60 孔 模具 冲模 塞规 012 粗镗 62 落地镗车床 爪自定 心卡盘 偏头外 圆车刀 45 塞规 13 半精镗 62 落地镗车床 爪自定 心卡盘 偏头外 圆车刀 45 塞规 14 精镗 62 落地镗车床 爪自定 心卡盘 偏头外 圆车刀 45 塞规 15 粗镗 65 落地镗车床 爪自定 心卡盘 25 07005 塞规 16 半精镗 65 落地镗车床 爪自定 心卡盘 25 07005 塞规 17 粗车 130 圆柱面 卧式车床 动可 胀心轴 外圆车 刀 90 游标卡 尺 200 18 半精车 130 圆柱面 卧式车床 动可 胀心轴 外圆车 刀 90 游标卡 尺 200 19 滚齿加工齿轮齿 滚齿机床 动可胀 心轴 滚刀 分法线千分尺 25刀 杆 20 铣齿轮 齿倒角 倒角 机 气动可胀 心轴 倒角刀 定位装置 021 检验 塞规 公法线千分尺 标准齿轮综合检查仪 62H 25尖座 设计者 王兴龙 指导教师 赵丽萍 共 页 第 页 吉林农业大学学士学位设计 中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具设计 I 中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具设计 学 生：王兴龙 专 业：机械设计制造及其自动化 指导教师：赵丽萍 摘 要 :本 文首先 阐述了中国工程机械行业发展简况 、 齿轮行业发展现状 、 趋势 和齿轮零件加工概述 ； 然后对零件 的功用、结构和工艺 进行了分析 ， 制定了 毛坯制造方法； 通过拟定中间轴齿轮的机械加工工艺路线 ，分析 了 中间轴齿轮机械加工工艺方案，选择 了 定位基准； 确定 了 中间轴齿轮零件的机械加工余量 、 工序尺寸及毛坯尺寸；最后以 19 工序所需夹具为例 进行 夹具设计。 关键词 :中间 轴齿轮 ； 加工工艺 ； 夹具 s an of of of of of 9 to as an 林农业大学学士学位设计 中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具设计 1 1 前 言 主要介绍中国工程机械行业近年来的发展状况，齿轮行业的发展状况及发展趋势，齿轮零件的加工概况。 国工程机械行业发展简况 中国工程机械行业，经过 50 年的发展，已形成能生产 18 大类、 4500 多种规格型号的产品，基本能满足国内市场需求的、具有相当规模和蓬勃发展活力的重要行业。 2005年中国生产工程机械产品规模以上的企业约有 1000 家，其中外商独资合资企业 130 家；年销售额 1000 万以上企业有 300 家；亿元以上企业有 100 家，年销售额 940 亿元，占全行业的 75%； 10 亿元以上的企业有 23 家， 年销售额占全行业的 50%。 2006 年工程机械市场比较火爆，总体稳步上升，生产销售指标保持 30%以上的速度增长。 2006 年 1 12 月我国工程机械行业完成工业总产值 元，实现销售收入 元，同比增长 在国内外两个市场旺盛需求的拉动下， 2007 年中国工程机械行业发展迅速，全行业产品销售收入达 2223 亿元（人民币），比 2006 年的 1620 亿增长了 37%；利润总额 175 亿，提高了 48%。 2008 年 1，工程机械行业销售产值增速稳定，同比增长 实现销售收入 元，同比增长 行业毛利率为 但与国外工程机械同行比较而言，中国的工程机械企业仍存在以下问题，主要是：控制技术差距大；相应基础件（零配、部件）未达标；人机工程考虑欠缺；研发费用投入少。 对于工程机械行业，在发展中调整产品结构是关键，首先要围绕国内市场需求进行，同时发展在国际市场上有竞争力的产品。对于原已占有市场的优势产品，要增加新品种，以满足多种多样的不同地区和不同气候的工作环境。在产品开发上，要着眼于国际市场水平和国内建设项目以及农村发展的需要，多做 用户调研和市场分析。另外就是应特别注重工程机械配套发动机和关键零部件产品的结构调整及发展，提高配套件水平是产品上水平的关键之一。 工程机械产品需求及增长幅度与 基本建设投资规模具有较强的相关性，行业景气度与固定资产投资的增幅基本上呈同步正相关的关系。“ 十五 ”期间中国工程机械消费额平均每年占全社会固定资产额的 ，“十一五”固定资产投资增速变缓，市场容量扩充相对不足，行业的发展将逐步趋于理性。 2008 年爆发了全球性的金融危机，国内工程机械行业受到了不同程度的影响，然而我国政府随后出台了十大投资 措施和 4 万亿元投资规划，再一次表明了政府通过加大投资促进经济增长的决心，有利于工程机械的国内需求。在四万亿投资计划的刺激下，预计 2009 年工程机械将恢复增长。 轮 行业 发展现状 及趋势 齿轮及齿轮产品是机械装备的重要基础件，绝大部分机械成套设备的主要传动部件吉林农业大学学士学位设计 中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具设计 2 都是齿轮传动。因此从某种程度上说，中国的齿轮行业是我国机械业的基础，齿轮行业的发展对我国机械行业有着至关重要的作用 。 展状况 中国齿轮 行业基本由三部分组成： 工业齿轮 、 车辆齿轮和齿轮 装备。其中， 车辆齿轮 其市场份额达到 60%； 工业齿轮 由工 业通用、专用、 特种齿轮 构成，其市场份额分别为 18%、 12%、 8%；齿轮 装备占市场份额的 2%。 经过近 20 年的发展， 中国齿轮 行业已经形成 100 亿元产值的配套规模，进入快速发展时期，再次成为国民经济的热点和亮点。预计今后 10 年， 中国齿轮 传动产品市场需求将翻一番。 2007 年 1，中国 全部齿轮 、传动和驱动部件制造企业实现累计工业总产值 17898696 千元，比上年同期增长 ；实现累计产品销售收入 17389397 千元，比上年同期增长 ；实现累计利润总额 1002019 千元，比上年同期增长 。就市场需求与生产规模而言， 中国齿轮 行业在全球排名已超过意大利，居世界第四位。 约齿轮 行业发展的因素 但是，当前 中国齿轮 行业和国外相比，还有很大的差距 :离齿轮 传动装置模块化设计尚远 ，齿轮 传动装置技术性能赶不上先进国家 ，齿轮 动力学分析软件水平不高，产品标准还没有和国际接轨，国产钢材质量不稳定，企业工艺装备落后，信息化水平低、低水平生产过剩、无序竞争激烈、重复引进和对外国技术依赖严重等诸多问题。 现阶 段齿轮 行业应通过市场竞争与整合，提高行业集中度，形成一批拥有几十亿元、5 亿元、 1 亿元资产的大、 中、小规模企业；通过自主知识产权产品设计开发，形成一批车辆传动系（变速箱、驱动桥总成）牵头企业，用牵头企业的配套能力整 合齿轮 行业的能力与资源；实现专业化、网络化配套，形成大批有特色的工艺、有特色的产品和有快速反应能力的名牌企业；通过技改，实现现代 化齿轮 制造企业转型。 轮 趋势走向 国际上 ，齿轮 装置正沿着小型化、高速化、标准化方向发展。 特殊齿轮 的应用、 行星齿轮 装置的发展、低振动、低噪 声齿轮 装置的研制 是齿轮 设计方面的一些特点为达到齿轮 装置小型化目的，可以提高现有渐开 线齿轮 的承载推力。各国普遍采用硬 齿面技术，提高硬度以缩小装置的尺寸；也可应用以圆 弧齿轮 为代表的特殊齿形。英法合作研制的舰载直升飞机主传动系统采用圆 弧齿轮 后，使减速器高度大为降低。随着船舶动力由中速柴油机代替的趋势，在大型船上采用大功率行 星齿轮 装置确有成效；现在冶金、矿山、水泥一轧机等大型传动装置中， 行星齿轮 以其体积小、同轴性好、效率高的优点而应用愈来愈多。 (1) 齿轮 制造工 艺 齿轮制 造工艺的发展很大程度上表现在精度等级与生产效率的提高。 自七十年代以来各 种齿轮 的制造精度，普遍提高一级左右。 有的甚至 2 3 级一般低 速齿轮 精度由过去的 8 9 级提高到 7 8 级。 机床齿轮 由 6 8 级提高到 4 6 级。 轧机齿轮 由 7 8吉林农业大学学士学位设计 中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具设计 3 级提高到 5 6 级。对于模数不大的中小 规格齿轮 ，由于高性能滚齿机的开发，加上刀具材料的改善 ，滚齿效率有了显著提高。采用多头滚刀，在大进给且条件下，可达到 切削速度为 90m/s。如用超硬滚刀加工模数 3 左右的调 质钢齿轮 ，切削过度可达 200m s。提高插齿效率，要受到插齿机刀具往复运动机构的限制。最近在开发采用刀具卸载，使用静压轴承，增强刀架与立柱刚性等新结构后，效率有明显提高。新型插齿机的冲程数可达到 2000 次分。 (2) 齿轮 用 钢 齿轮 用钢的 发展趋势；一是含 低合金钢；二是硼钢；三是碳氮共渗用钢；四是易切削钢。由于我国缺乏 用 20碳钢或用含硼加稀土钢。重型机械常用 18碳钢或中碳合金钢。机床行业食用 4038钢以及高 速齿轮 用 25进行氮化。 (3) 信息化趋势 人们利用计算机能对各种可能 的设计方实进行计算、分析和比较，并通过优选，取得较为理想的结果。 例如在分析齿面接触区，求啮合线与相对速度夹角中，对弹流润滑计算以及几何参数计算等方面编制了程序。还有， 在齿 轮 修形计算与 齿轮 承载能力计算方面都编有程序。 我国已编制了 开线 圆柱齿轮 承载能力计算标准的程序软件 ,供生产应用。 在齿轮 加工方面，可以利用计算机控制整个切齿过程。使制造质量稳定可靠。 目前，国内在研究应用微机对弧齿 锥齿轮 的切齿调整卡进行计算，可对加工偏差及时调整。 使齿面接触达到比较理想的位置，并大大提高了工效。此外，根据数控原理，应用微机对环面蜗杆螺旋齿面进行抛物线修形，已经应用于生产。虽然这方面的工作在国内还处于起步阶段，但它对提 高齿轮 制造质量和技术水平具有重要意义。 轮零件加工概述 在各类机器中，最常见的是齿轮传动。齿轮传动效率高，传动比准确，结构紧凑，工作可靠，使用寿命长。齿轮传动的功率可达几万千瓦，速度高大 200m/s,应用范围广泛。齿轮传动的主要缺点是制造和安装的精度要求较高，不适合大中心距传动。 锻造是齿轮机械制造中常用的成形方法。通过锻造能消除金属的铸态疏松、焊合孔洞，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。锻造按坯料在加工时的温度可分为冷锻和热锻。 一般铸钢在性能上较脆，而且不能 进行热处理；锻钢的组织较细腻，韧性和强度都很好，并且能进行各种热处理。 相对来说，同样的化学成分，锻钢更致密，韧性和强度都更好。 锻造时，金属经过塑性变形，有细化晶粒的做用，切纤维连续，因此常用于重要零件的毛丕制造，例如轴、齿论等。 铸造对被加工才料有要求，一般铸铁、铝等的铸造性能较好。铸造不具备锻造的诸吉林农业大学学士学位设计 中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具设计 4 多优点，但它能制造形状复杂的零，因此常用于力学性能要求不高的支称件的毛丕制造。例如机床外壳等。 通过对齿轮这一最关键零件的全部加工工序及加工内容的分析研究，并结合国内同行业各生产厂家齿轮件加工方法的 优劣 对比 ，设计一条齿轮件加工流水线，该流水线将实现流程顺畅、布局紧凑、生产高效。 2 零件分析 本零件通过对其在功用、结构、工艺分析基础上，确定毛坯制造方法 。 件的功用 及结构分析 本零件其 主要 功用是传递动力和改变输出轴运动方向。 本零件的 结构 分析 主要确定齿轮的轮 齿 、 齿轮端面、齿轮轴心孔及 轮毂 的结构形式和尺寸大小。结构 分析 通常要考虑齿轮的几何尺寸、材料、使用要求、工艺性及经济性等因 素，确定适合的结构型式，再按设计手册荐用的经验数据确定结构尺寸 ，为更好的完成零件加工做好充分的准备。 件工艺分 析 本零件为回转体零件，其最主要加工面 如图 2 B 面、 C 面、 D 面、 E 面、 65孔、 62和齿面 ， 且齿面对 62有较高的同轴度要求， 是加工工艺需要重点考虑的问题。其次两轮毂端面 出 于 材料的节约对加工精度要求不高 。最后，两齿圈端面在滚齿时要作为定位基准使用，故对 62也有端面跳动要求。这些在安排加工工艺时也需给予注意 。 吉林农业大学学士学位设计 中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具设计 5 0505. 04图 2间轴齿轮 坯制造 根据中间轴齿轮零件材料为合金结构钢 20钢，且力学性能要 求较高，则毛坯制造选为锻造；由于零件的年产量在 5000 件 /年 为中型零件 ，以达到大批生产的水平，通常采用模锻。毛坯的精度较高，毛坯的加工余量可适当减少。 锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，以获得具有一定机械性能、一定 形状和尺寸的锻件的加工方法 。锻造是机械制造中常用的成形方法。通过锻造能消除金属的铸态疏松、焊合孔洞，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件 外，多采用锻件。 锻造按成形方法则可分为自由锻、模锻、冷镦 、径向锻造、挤压、成形轧制、辊锻、辗扩等。锻造用料主要是各种成分的碳素钢和合金钢，其次是铝、镁、铜、钛等及其合金。材料的原始状态有棒料、铸锭、金属粉末和液态金属。一般的中小型锻件都用圆形或方形棒料作为坯料。棒料的晶粒组织和机械性能均匀、良好，形状和尺寸准确，表面质量好，便于组织批量生产。只要合理控制加热温度和变形条件，不需要大的锻造变形就能锻出性能优良的锻件。 吉林农业大学学士学位设计 中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具设计 6 模锻是 将加热后的坯料放到锻模的模腔内，经过锻造，使其在模腔所限制的空间内产生塑 性变形，从而获得锻件的锻造方法叫做模型锻造，简称模锻。 模锻的生产率高，并可锻出形状复杂、尺寸准确的锻件，适宜在大批量生产条件下，锻造形状复杂的中、小型锻件。 3 拟定中间轴齿轮的机械加工工艺路线 根据零件的材料、形状、尺寸和技术要求拟定机械加工工艺方案，由于加工表面不单一，所以有很多加工方案，通过对比及零件 要求满足条件确定机械加工工艺方案，正确选择定为基准，拟定加工路线。 间轴齿轮机械加工工艺方案设计 方案一 (1)以中间轴齿轮轴线为粗基准加工 B、 C、 D、 E 面 ； （ 2） 以 B 面为定位基准，中间轴齿轮轴线为加工基准，加工 62 孔和 65 孔； （ 3） 以 B 面为基准 ， 加工 130 柱面 ； （ 4）以 B 面为定位基准，中间轴齿轮轴线为加工基准， 加工中间轴齿轮轮齿及轮齿倒角。 方案二 （ 1）以 中间轴齿轮轴线为粗基准加工 B、 C、 D、 E 面 ；（ 2） 以 B 面为基准， 加工 130 圆 柱面 ； （ 3） 以 B 面为定位基准，中间轴齿轮轴线为加工基准，加工62 孔和 65 孔； （ 4）以 B 面为定位基准，中间轴齿轮 轴线为加工基准， 加工中间轴齿轮轮齿及轮齿倒角。 通过比较，方案一和方案二的不同，在于 130 圆柱面与 62 孔 和 65 孔 的 加工 先后 顺序 有异 ，根据中间轴齿轮的加工要求，齿面 相对 62 孔 有同轴度要求， 所以选择先加工 62 孔 在加工 130 圆柱面，故 选择方案一为中间轴齿轮的加工工艺方案。 位 基准的选择 定为基准有粗基准和精基准之分，先确定精基准，然后确定粗基准。 定位基准的精度对齿形加工精度有直接的影响。轴类齿轮的齿形加工一般选择顶尖孔定位，某些大模数的轴类齿轮多选择齿轮轴颈和一端面定位。盘套类齿轮的齿形加工常采用两种定位基准。 （ 1） 内 孔和端面定位 选择既是设计基准又是测量和装配基准的内孔作为定位基准，既符合 “基准重合 ”原则，又能使齿形加工等工序基准统一，只要严格控制内孔精度，在专用芯轴上定位时不需 要找正。故生产率高，广泛用于成批生产中。 （ 2） 外圆和端面定位 齿坯内孔在通用芯轴上安装，用找正外圆来决定孔中心位置，故要求齿坯外圆对内孔的径向跳动要小。因找正效率低，一般用于单件小批生产。 基准的选择 中间轴齿轮的端面 B 面、 D 面和重要孔 62 轴线 是设计基准。以他们为精基准能 使加工遵循“基准重合”的原则。其他的面和孔也可通过他们为基准达到加工要求，同时使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。 吉林农业大学学士学位设计 中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具设计 7 基准的选择 粗基准的选择：考虑到以下几点要求。第一，在保证各加工表面均有加工余量的 前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀；第二，在装夹工件加工精基准时，确保使其定位准确，夹紧可靠。通过对零件的图的分析，选择 62 孔的轴线为粗基准。 工路线的拟定 整个加工过程分为三个阶段：第一阶段主要是完成面的加工；第二阶段主要完成 孔的加工；第三阶段 完成 圆柱面 的加工；第四阶段 完成对齿轮齿的加工。根据表面加工要求和各种加工方法能达到的经济要求，确定各个工序的加工方法如下： 第一阶段 完成面的粗加工阶段 ： 粗车面 B 面、 C 面、 D 面 、 E 面 ；面的精加工阶段 ：半精车面 B 面、 D 面 、 E 面 则面的加工已满足加工要求。 第 二阶段 孔的加工： 62 孔粗镗 半精镗 精镗， 65 孔粗镗 半精镗。 第 三 阶段 对圆柱面的加工： 130 圆柱面粗车 半精车。第四阶段 齿轮轮齿加工： 齿轮齿滚刀加工，齿轮齿倒角 145加工铣 。 所设计的中间轴齿轮的工艺过程 见 表 3 表 3间轴齿轮的工艺过程 序号 工序名称 工序内容 工艺装备 1 毛坯锻造 2 正火 消除内应力 3 粗车 粗车端面 B 面 ，以中间轴齿轮锻件的重要加工孔 62 的中心线定位，粗车 B 面。 保证加工尺寸 43 卧式车床 粗车 粗车面 C 面，以中间轴齿轮锻件的重要加工孔 62 的中心线定位，粗车 C 面。保证加工尺寸 23 卧式车床 粗车 粗车端面 D 面，以 B 端面为基准，以中间轴齿轮锻件的重要加工孔 62 的中心线定位，粗车 D 面。保证加工 42 卧式车床 粗车 粗车面 E 面，以 B 端面为基准，以中间轴齿轮锻件重要加工孔 62的中心线定位，粗车 E 面。保证加工尺寸 22 卧式车床 半精车 半精车端面 B 面，以中间轴齿轮锻件 的重要加工孔 62 的中心线定位，半精车 B 面。保证加工尺寸41 卧式车床 半精车 半精车面 C 面，以中间轴齿轮锻件的重要加工孔 62 的中心线定位，半精车 C 面。保证加工 21 卧式车床 林农业大学学士学位设计 中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具设计 8 9 半精车 半精车端面 D 面，以 B 端面为基准，以中间轴齿轮锻件的重要加工孔 62 的中心线定位，半精车 证加工 40 卧式车床 0 半精车 半精车面 E 面，以 B 端面为基准，以中间轴齿轮锻件的重要加工孔 130 的中心线定位，半 精车 E 面。保证加工尺寸 20 卧式 车床 1 冲孔 冲孔 60， 以中间轴齿轮锻件轴 的 重要加工孔 62 的 中心线为基准， 以 B、 D 面为定位基准 ，冲孔 60，加工余量 证加工尺寸 60 模具 12 粗镗 粗镗孔 62 孔，以中间轴齿轮锻件的重要加工孔 62 的中心线为基准，以 B 端面为定位基准。粗镗孔 62 孔，加工余量 证加工尺寸 落地镗车床 3 半精镗 半精镗孔 62 孔，以中间轴齿轮锻件的重要加工孔 62 的中心线为基准，以 B 端面为定位基准。粗镗孔 62 孔，加工余量 证加工尺寸 落地镗车床 4 精镗 精镗孔 62 孔，以中间轴齿轮锻件 轴 的中心线为基准，以 B 端面为定位基准。粗镗孔 62 孔，加工余量 证加工尺寸62 落地镗车床 5 粗镗 粗镗孔 65 孔，以中间轴齿轮锻件的重要加工孔 62 的中心线为基准，以 B 端面为定位基准。粗镗孔 65 孔，加工余量 证加工尺寸 落地镗车床 6 半精镗 半精镗孔 65 孔，以中间轴齿轮锻件的重要加工孔 62 的中心线为基准，以 B 端面为定位基准 。粗镗孔 65 孔，加工余量 证加工尺寸 65 落地镗车床 7 粗车 粗车 130 圆柱面，以中间轴齿轮 62 孔轴线为基准，以 B 端面为定位基准。粗车 130 圆柱面，加工余量 证尺寸 131 卧式车床 8 半精车 半精车 130 圆柱面，以中间轴齿轮 62 孔轴线为基准，以 B 端面 卧式车床 林农业大学学士学位设计 中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具设计 9 为定位基准。粗车 130 圆柱面，加工余量 证尺寸 130 19 滚齿 中间轴齿轮齿滚齿加工，以 滚齿机床 0 铣倒角 铣齿轮倒角 1 45 倒角机 4 毛坯尺寸 ，工序尺寸及 机械加工余量 的确定 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下。 坯的外轮廓尺寸 考虑其加工外轮廓尺寸为 40130130面粗糙度要求 据机械加工工艺手册 1， 表 定外表面加工余量为 2 表 直径的机械加工余量为 2公差等级 8，取 8 级，加工余量等 级取 毛坯外轮廓尺寸如图 4 毛坯长： 40+22=44： 130+22=134： 130+22=134- 4间轴齿轮毛坯 要平面加工的工序尺寸及加工余量 为了保证加工后工件的尺寸，在车削工件表面时，工序 3、 4、 5、 6、 8、 9、 10、 11吉林农业大学学士学位设计 中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具设计 10 的车削深度 根据 机械加工工艺手册 1 附录 一 表 4表 4确定为 工的工序尺寸及加工余量 （ 1） 冲孔 60孔： 602Z=4 2） 镗 62 根据 机械制造工艺设计简明手册 2录 一 表 4 粗镗： 2Z=精镗： 2Z=镗： 622Z= 3） 镗 65 根据 机械制造工艺设计简明手册 2录 一 表 4 粗镗： 2Z=精镗： 652Z= 4） 车 130柱面 根据 机械加工工艺手册 1录一表 4 粗 车 ： 1312Z=精 车 ： 1302Z= 5） 齿轮齿 根据 机械加工工艺手册 1录 一 表 4 滚齿：齿厚余量为 轮齿倒角： 145 定切削用量及基本工时 序 3 粗车 B 面 （ 1） 加工条件： 工件材料： 合金结构钢 20工要求：粗车中间轴齿轮 B 端面 机床：卧式车床 具：专业夹具（三爪自定心卡盘） 刀具：硬质合金 可转位车刀， 刀具 相对切削性能 刀片的 90偏头端面车刀，车刀长度 L=80 量具： 游标卡尺 （ 2）计算车削 用量 已知毛坯被加工长度为 43大加工余量为 Z=一次车削，切削深度 确定进给量 f： 根据机械加工工艺手册 1 定进给量 f=r。 确定切削速度：确定 V=121m/0 吉林农业大学学士学位设计 中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具设计 11 ns=211000 20r/实际切削速度为： V= 34320） /1000= 320r/作台的每分钟进给量应为： fm=320=224mm/r 切削时由于是粗车 ，故整个车刀刀盘不必车过整个工件，则行程为 ： L=l+l1+3+ 1+2=46机动时间： 224 助时间： 他时间计算： tb+%（ =6%（ =工序 3 的单件时间： 工序 4 粗车 C 面 （ 1）加工条件： 工件材料：合金结构钢 20工要求：粗车中间轴齿轮 C 面 机床：卧式车床 具：专业夹具（三爪自定心卡盘） 刀具：硬质合金可转位车刀，刀具相对切削性能 刀片的 90偏头端面车刀，车刀长度 L=80 量具：游标卡尺 （ 2） 计算车削用量 已知毛坯被加工长度为 23大加工余量为 Z=一次车削，切削深度 确定进给量 f： 根据机械加工工艺手册 1 定进给量 f=r。 确定切削速度：确定 V=121m/ns=211000 20r/实际切削速度为： V= 34320） /1000=林农业大学学士学位设计 中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具设计 12 当 320r/工作台的每分钟进给量应为： fm=320=224mm/r 切削时由于是粗车，故整个车刀刀盘不必车过整个工件，则行程为 ： L=l+l1+3+ 1+2=26机动时间： 224 助时间： 他时间计算： tb+%（ =6%（ =工序 3 的单件时间： 工序 5 粗车 D 面 （ 1）加工条件： 工件材料：合金结构钢 20工要求：粗车中间轴齿轮 D 端面 机床：卧式车床 具：专业夹具（三爪自定心卡盘） 刀具：硬质合金可转位车刀，刀具相对切削性能 刀片的 90偏头端面车刀，车刀长度 L=80 量具：游标卡尺 （ 2）计算车削用量 已知毛坯被加工长度为 42大加工余量为 Z=一次车削，切削深度 确定进给量 f： 根据机械加工工艺手册 1 定进给量 f=r。 确定切削速度：确定 V=121m/ns=211000 20r/实际切削速度为： V= 34320） /1000= 20r/作 台的每分钟进给量应为： fm=320=224mm/r 切削时由于是粗车，故整个车刀刀盘不必车过整个工件，则行程为 ： L=l+l1+2+ 1+2=45林农业大学学士学位设计 中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具设计 13 故机动时间： 224 助时间： 他时间计算： tb+%（ =6%（ =工序 3 的单件时间： 工序 6 粗车 E 面 （ 1）加工条件： 工件材料：合金结构钢 20工要求：粗车中间轴齿轮 E 面 机床：卧式车床 具：专业夹具（三爪自定心卡盘） 刀具：硬质合金可转位车刀，刀具相对切削性能 刀片的 90偏头端面车刀，车刀长度 L=80 量具：游标卡尺 （ 2）计算车削用量 已知毛坯被加工长度为 22大加工余量为 Z=一次车削，切削深度 确定进给量 f： 根据机械加工工艺手册 1 定进给量 f=r。 确定切削速度：确定 V=121m/ns=211000 20r/实际切削速度为： V= 34320） /1000= 320r/作台的每分钟进给量应 为： fm=320=224mm/r 切削时由于是粗车，故整个车刀刀盘不必车过整个工件，则行程为 ： L=l+l1+2+ 1+2=25机动时间： 224 助时间： 林农业大学学士学位设计 中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具设计 14 其他时间计算： tb+%（ =6%（ =工序 3 的单件时间： 工序 7 半精 车 B 端 面 （ 1） 加工条件： 工件材料： 合金结构钢 20工要求： 半精 车中间轴齿轮 B 端面 机床：卧式车床 具：专业夹具（三爪自定心卡盘） 刀具：硬质合金可转位车刀，刀具相对切削性能 刀片的 90偏头端面车刀，车刀长度 L=80 量具：游标卡尺 （ 2）计算车削用量 已知毛坯被加工长度为 41大加 工余量为 Z=一次车削，切削深度 确定进给量 f： 根据 机械加工工艺手册 1 定进给量 f=r。 确定切削速度：确定 V=162m/ns=621000 00r/实际切削速度为： V= 32400） /1000= 400r/作台的每 分钟进给量应为： fm=400=120mm/r 切削时由于是粗车，故整个车刀刀盘不必车过整个工件，则行程为 ： L=l+l1+1+ 1+2=44机动时间： 120 助时间： 他时间计算： tb+%（ =6%（ =工序 3 的单件时间： 林农业大学学士学位设计 中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具设计 15 序 8 半精 车 C 面 （ 1） 加工条件： 工件材料： 合金结构钢 20工要求： 半精 车中间轴齿轮 C 面 机床：卧式车床 具：专业夹具（三爪自定心卡盘） 刀具：硬质合金可转位车刀，刀具相对切削性能 刀片的 90偏头端面车刀，车刀长度 L=80 量具：游标卡尺 （ 2）计算车削用量 已知毛坯被加工长度为 21大加工余量为 Z=一次车削，切削深度 确定进给量 f： 根据 机械加工工艺手册 1 定进给量 f=r。 确定切削速度：确定 V=162m/ns=621000 00r/实际切削速度为： V= 32400） /1000= 400r/ 作台的每分钟进给量应为： fm=400=120mm/r 切削时由于是粗车，故整个车刀刀盘不必车过整个工件，则行程为 ： L=l+l1+1+ 1+2=24机动时间： 120 =助时间： 他时间计算： tb+%（ =6%（ =工序 3 的单件时间： 工序 9 半精车 D 端 面 （ 1）加工条件： 工件材料：合金结构钢 20工要求：半精车中间轴齿轮 D 端面 吉林农业大学学士学位设计 中间轴齿轮机械加工工艺规程及夹具设计 16 机床：卧式车床 具：专业夹具（三爪自定心卡盘） 刀具：硬质合金可转位车刀，刀具相对
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