汽车倒档齿轮加工工艺设计书

1、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、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

2、、未标注为 1*45 0，零件表面光洁、 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

3、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

4、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76480 105 外圆1055110 4040545100 长100510515 厚15520毛坯尺寸允许偏差锻件尺寸 mm偏差 110+1.7-0.8 80+1.5-0.7 40+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，圆角半径按5-13确定。本锻件的外圆角半径分别取相同的

5、数值，外圆角半径为 r=5 ，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, 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。三、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

6、。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2000 .027 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、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：（

7、 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 Ra 3.2 m ，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 Ra 3.2 m ，需粗车、半精车（表 5-14 ）。（ 3）200.027mm孔：公差等级为 IT7 ，表面粗糙度 Ra 3.2m ，根据表 5-15 ，加0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，

8、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

9、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

10、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

11、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、表面粗糙度见表工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度 / m加工表面粗半精精粗半精精粗半精 精76 mm 外圆3140 mm 外圆41105 mm 外圆4120 mm 孔181.

12、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= 0.8工序 I11.6= 0.8工序 II21.6（ 2）确定工序尺寸 L11 L11=L21+Z11=100.8 L11=100mm4.2.3 、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

13、经查表得公差等级分别为IT9和 IT12 ，故用拉刀直接拉成。五、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0150 ，后脚012 0 ，主偏角r90 0 ，刀尖圆弧半径0.5mm.300 麻花钻，60 0 扩孔钻刀片材料 YG8.5.1 、工序 I切

14、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 10.57 按max =5.5 mm 考虑 a p 3mm，分两次加工（ 2）进给量 f 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、ap、工件直径为时，f=0.50.7 mm/r按3mm60-100mmCA6140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=60mmvccvkv （m/min）。 vc =108.6m/minmxvfyTpv其中 cv=242， xv =0.15 ， y

15、v =0.35 ， m=0.2. 修正系数 kv 见机械制造技术基础课程设计指南表2-9 ，即： kmv =1.44 ，ksv =0.8 ， kkv =1.04 ， kk rv =0.81 ， kBv =0.97（ 4）确定机床主轴转速1000vc1000 * 108.6455(r/min)ns76d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 nw =450r/min 。如果选 nw =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 ，l =7640 =18（ mm）， l，

16、2l 1 =2mm2 =0l 3 =0tm = ll 1 l2l3 =382 2=0.36minnw f450* 0.55.1.2 、粗车 76 外圆 并检验机床功率（ 1）切削深度 单边余量 z =1.5mm。可一次切除（ 2）进给量 根据表 5-114. 选用 f =0.5mm/r（ 3）计算切削速度表 5-120 ，cvvcT mp xv f yv kv =116（m/min）（ 4）确定主轴转速1000vc1000 * 116486 (r/min)按机床选取ns76dn=500r/min所以实际切削速度 vnd76* 500119( m/ min)10001000（ 5）检验机床功率主

17、轴切削力 Fc 按 5-125计算公式计算FcCFyn=2795， X F =1.0 ， yF=0.75 ， nF =-0.15 ，Cp X F c fFc vc F c kFc 其中 CFcccckMp (b )n F( 600) 0.750.94.kkr0.89650650所以 Fc =1012.5（ N）切削时消耗功率 pc =Fcvc2.0(kw)46* 10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

18、削力 Fc =1012.5N 径向切削力 F p 按表 2-18 所示公式计算F pxFp fyFp k F195( N )向切削力 F fxFf fyFnFf k f480(N )C F a pC F a ffvcfpff取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数u0.1 ，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为FF fu(FcF p )600( N )（ 7）切削工时 t = ll1l 215 400.076(min)nf500 * 0.55.1.3 、粗车 40 外圆ap 1mmf0.5mm / r （切削用量简明手册表 1.6 ， Ra3.2um）刀夹圆弧半径 r s5.0mm切削速度 vcc

19、vkv 其中 cv =242，xv =0.15 ，yv =0.35 ，m=0.2.k mv =1.44 ，Tmxvfypvkkrv =0.81 ，T=60， vc=159（m/min）， n1000v1000* 1591265(r / min)d40按说明书 n=1400 此时切削工时t= l l1 l 2704 00.106(min) vdn* 40 * 14001759(m / min)nf1400 * 0.5100010005.1.4 、粗车 105 外圆 并检验机床功率（ 1）切削深度单边余量 z =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 ，

20、选用 f0.5mm / r（ 3）计算切削速度，见表表5-120,vcmcvkv =123（m/min）p xv f yv（ 4）确定主轴转速 ns1000vc1000* 123373( r / min) 按机床选取d105n=400r/min 所以实际切削速度 vdn* 105* 400132(m/ min)10001000（ 5）检验机床功率 .主切削力 Fc 按 切削用量简明手册表 1.29的公式计算FcCFp X Fc fy Fn=2795， X F=1.0 ， yF =0.75 ， nF =-0.15 ，c vc Fc kFc 其中 CFCcccckMp(b )n F( 600) 0

21、.750.94.k kr0.89650650Fc vc668.4 * 132所以 Fc =668.4 （N）切削时消耗功率 pc =1.47(kw)466* 106* 10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2 10.57 ，实际端面最大加工余量可按z=5.5mm 考虑分两次加工 a p3mm计。长度加工公差按 IT 12 级，取 -0.46mm（入体

22、方向）（ 2）进给量 f 由机械制造技术基础课程设计指南表5-114, 当刀杆尺寸 16 25， a p 3mm，以及工件直径为 105 时 f =0.6 0.9mm。按 CA6140机床说明书取 f =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）vccvkv 其中 cv =242，xv =0.15 ，yv =0.35 ，m=0.2.kv 见切削手册T mpxv f yv表 1.28 即 kMv =1.44 ksv =0.8 ， kkv =1.04 ， kkrv =0.81 ， kBv =0.97 ，所以v2420.35 * 1.44

23、* 0.8* 1.04* 0.81* 0.97 101.9(m / min)0. 2* 30.15* 0.660（ 4）确定机床主轴转速ns1000vc1000* 101.9d309(r / min) 按机床说明书选105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 nw =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 ，l1 =2mm，l 2 =0， l 3 =0，t m = l l1 l 2l3 i =15 2 0 * 2 =0.089 （min）nw f0.6nw5.2 、工序 II切削用量及基

24、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： tzblk，1000vfz其中 zb 单面余量 0.4mm， l - 拉削表面长度100，- 考虑校准部分的长度系数，取1.2.k - 考虑机床返回行程系数，取1.4 ：v -拉刀速度（ m/min）：0.4 * 100 * 1.2 * 1.4f z - 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

25、 ，可知 f =0.3mm/rvccvy kv =291kv159.4(m / min) 其中 kv =1.28 1.0 0.81Tmx pf0.20.250.2p60* 1* 0.3 1.01ns1000vc1000 * 159.4dw483(r / min) 所以机床主轴 n=500r/min105工时 t= l l1l2 =15 2 0 =0.11 （ min）nw f500 * 0.35.3.2 、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 f =0.25mmvccvy kv =197（m/min） ns1000vc1568(r /

26、min) 所以机床主轴mx pfdwTpn=1400r/min工时 t= ll1l2 = 70 5 2 =0.22 （ min）nw f1400 * 0.255.3.3 、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 f =0.3mm/rcv1000vc1000 * 185所以机床vcT mp x p f y kv =185（m/min） nsdw76775(r / min)主轴 n=710r/min工时 t= ll1l2 =15 2 0 =0.08 （ min）nw f710 * 0.35.4 、工序 IV 切削用量及基本时间的确定滚齿选用标准的

27、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f 在 1.5 3mm/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。vccvkvmxvy切削速度 :Tpfv=25 （ m/min），（查的 cv =242，T=50min, m=4mm, xv =0.15 ， yv =0.3 ，m=0.2.k mv =1.44 ，k krv =0.81 ，T=50）根据 Y3150 型滚齿机主轴转

28、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t (Bl1 l2 ) *zi30scosfm（1）滚齿 z=19， m=5（2）机床 Y3150cv查相关资料取主轴