双联齿轮说明毕业设计说明书

1、机械工程系 工艺设计任务书 设计题目 设计内容 设计双联齿轮零件的机械加工 工艺规程及工艺装置 1.双联齿轮零件图1 张 2 双联齿轮毛坯图1 张 3 机械加工工艺规程卡片 1 份 4 双联齿轮夹具图1 份 5 设计说明书1 份 第一章：序言： 班级： 设计者： 指导老师： 目录 错. 误！未定义书签 第二章：零件的分析 错. 误！未定义书签。 零件的作用 错. 误！未定义书签。 零件加工工艺分析 错 误！未定义书签。 第三章：工艺规程设计 错. 误！未定义书签。 确定毛坯的制造形式 错 误！未定义书签。 基面的选择 错. 误！未定义书签。 制定工艺路线 错 误！未定义书签。 1. 工艺路线方

2、案一 错. 误！未定义书签。 机械加工余量 .工序尺寸及毛坯尺寸的确定 错误！ 未定义书 签。 1 轴向长度方向加工余量及公差 错 误！未定义书签。 2 内孔表面加工余量。 错 误！未定义书签。 3 阶梯圆角根据经验为 R25错 误！未定义书签。 确定切削用量及基本工时 错 误！未定义书签。 1 确定机床主轴转速 错 误！未定义书签。 第四章：夹具设计 错 误！未定义书签。 第五章：心得 错. 误！未定义书签。 参考文献： 17 一、序言： 工艺课程设计是在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。 这是我们毕业之前对所学的各课程的 一次深入的复习， 也是联系实际的训

3、练。 因此也是在学校三年的一个 重要的部分。 对我个人来说，我希望通过这次课程设计对自己未来从事的工作 进行一次使用训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力。 由于能力有限，许多不足，恳求老师给予指教。 二、零件的分析 （一）零件的作用 题目所给定的零件是车床变速的变速双联齿轮（见图 1），它位于 主轴箱。其主要作用，一是传递转距，使机床获得回转的动力，二是 调节车床输出的速度，变化传动比，适应加工的速度。 （二）零件加工工艺分析 145 孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括 287、201、173 的外圆表面及两个端面 和沟槽 195，160 （1）两端面有圆跳动要求，以孔的表面为基准，

4、跳动误差为 0.02 （ 2）齿轮齿顶圆的径向圆跳动的误差为 0.063 （3）孔的均布 280的圆上，孔为小孔 15 。 三、工艺规程设计 （一） 确定毛坯的制造形式 零件材料为 45 钢。考虑到机床在运行中要经常变速，零件在工 作过程中经常承受交变载荷及冲击性载荷， 因此应该选用锻件， 以使 金属纤维尽量不被切断， 保证零件工作可靠。 由于零件年产量为 4000 件，为在中型零件，年生产量在 200500 之间，查机械手册，得 已达到中批生产的水平， 而且零件的轮廓尺寸不大， 故可采用自由锻 成型。 （二） 基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正 确，合理，可以

5、保证加工质量， 提高生产质量， 提高生产质量。 否则， 就会使加工工艺过程问题百出， 严重还会造成零件大批量报废， 使生 产无法进行。 1. 粗基准的选择 对于齿轮基准选择常因齿轮结构形状不同， 而有所差异。 齿坯的 加工，使用端面 A 和外圆为定位。带轴齿轮主要采用顶尖定位，孔径 大则采用堵锥， 本齿轮为孔径大的齿轮。 以工件内孔和端面联合定位 确定轴中心和轴向位置， 并采用面向定位端加紧方式， 这种方式可使 定位基准、设计基准和测量基准重合，定位精度高，适于批量生产。 2. 精基准的选择 主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合 时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此

6、处不再重复。 制定工艺路线 （三）制定工艺路线 制定工艺路线的起发点，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， 可以采用力能机床配以专用夹具。 并尽量使工序集中 来提高生产率。由此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。 1. 工艺路线方案一 工序 1. 毛坯锻造 工序 2，正火 工序 3.粗车外圆，外圆留余量 1.5 2mm，钻空尺寸 145 工序 4. 精车外圆端面及槽至要求 工序 5. 钳工去毛刺 工序 6. 检验 工序 7. 钻孔 工序 8. 滚齿（Z=80） 工序 9. 插齿（Z=65） 工序 10. 倒角 工

7、序 11. 齿部高频淬火 50HRC 工序 12. 终检 2. 工艺路线方案二 工序 1.锻造毛坯 132的孔 工序 2.车287， 204 的两端面 工序 3.粗车132的孔（不到尺寸 ） 工序 4. 精车132的孔到 工序 5. 粗车 287， 201， 180， 173， 160（不到尺 寸） 工序 6. 精车287， 201， 180， 173， 160（不到尺 寸） 工序 7.倒角 C3 工序 8.钻孔 815 工序 9.扩孔 830 工序 10. 滚齿（Z=80） 工序 11. 插齿（ Z=65） 工序 12. 终检 3. 工序方案的比较与分析 方案一的特点是 : 145 的孔以外

8、圆和端面为基准直接钻孔， 而 钻孔切削力大，对钻头和夹具要求高，经济效益差。方案二则是先将 毛坯锻造132的孔，再用车刀至尺寸要求， 对刀具和夹具要求不高。 弥补方案一的缺陷，方案二中先倒角再滚齿 . 插齿，目的是为了倒角 方便，而且少一次安装，位置精度得到保证。方案一则先滚齿 . 插齿 再倒角，这样可以满足不同的形状要求，零件精度要求不高。因此， 综合考虑最后的加工路线如下： 工序 1.毛坯锻造 132的孔，以外圆为基准。 工序 2. 毛坯正火。 工序 3.粗车外圆 A端面和外圆 287，201，180，160。 工序 4. 半精车端面 A 和外圆 287。 工序 5. 粗车，半精车，精车

9、132 的孔至145，倒角。 工序 6. 掉头粗车，半精车端面 B 和外圆 173。 工序 7. 钻孔 15 8。 工序 8.滚齿（ Z80）以孔和端面为基准，选 Y3150滚齿机。 工序 9.插齿（ Z65）以孔和端面为基准，选 Y54插齿机。 工序 10. 倒角 工序 11. 齿部高频淬火 50HRC。 工序 12. 去毛刺。 工序 13. 终检。 (四) 机械加工余量 .工序尺寸及毛坯尺寸的确定 双联齿轮零件材料为 45 钢，硬度为 207-241HBW ，毛坯重 18.30kg，生产类型为中批量生产，可采用自由锻毛坯 . 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，

10、工序尺寸及毛坯尺寸如下 : 1 外圆表面 :( 287 及 201) 小外圆端面长 38mm，加工表面公差为自由公差，都只要粗车， 故锻造时取统一外径，加工余量按 201 外圆查表得 :毛坯 211 4mm，2Z=104mm，大端外圆表面加工余量按 287外圆查得 :毛坯 2994mm，2Z=104mm 2 轴向长度方向加工余量及公差 左右端面及中间台阶面的加工余量查表可得 :Z=4.5 故毛坯总长 为 52+2(4.51.5)=613mm，大端面台阶长为 18+2(4.5 1.5)=27 3mm 3 内孔表面加工余量。 工件内孔较大，精度较高，按 145 查表可得 :精镗 145， 2Z=0

11、.2mm 得: 144.8，粗镗 144.8，2Z=135，得1325 4 阶梯圆角根据经验为 R25 5 钻孔15的加工余量：因为 15 的孔尺寸为自由公差，所以 直接由 15 钻头钻孔即可得 6 各工序所用机床及工艺装备确定如下： CA6140 普通机床，三爪卡盘，钻床，专用夹具，滚齿机，插齿机， 专用夹具专用夹具。 （五） 确定切削用量及基本工时 工序 1：粗车外圆 A 端面和外圆 287， 201， 180， 173， 160。本工序采用计算法确定切削用量。 1. 加工条件 工件材料： 45 钢正火， =0.60Gpa，自由锻。 加工要求：粗车外圆 A端面和外圆 287， 201， 1

12、80， 173， 160。 机床： CA6140 卧式机床。 刀具：刀片材料为 YT15、刀杆尺寸为 16mm25mm，k r =90，r 0 =15， 0 =8， r =0.5mm. 2 计算切削用量 （1）粗车 287的端面 1）确定端面最大加工余量 :已知毛坯的高度是 61，粗车余量总共为 6mm，单边为 3，由于是粗车， 可一次性加工到位， 精度暂时不要求 . 2）确定进给量 f: 根据实用金属切削加工工艺手册 （第二版）（以下简 称切削手册）表 3.29，当刀杆尺寸为 16mm25mm， ap 3mm 以及工件直径为 287mm 时 f=0.7-10mm/r 按 CA6140 车床说

13、明书取 f=0.81mm/r 3）计算切削速度： 由机械制造技术基础课程设计指南以下简称设计指南 ）查表 5-120， 当 YT15 硬质合金车刀加工 b =0.60Gpa，钢料 a p 3mm， f0.81mm/r 时，切 削速度 v=109m/min，切削速度的计算公式为(寿命选 T=60min) 4)确定机床主轴转速： 1000v c ns = = s dw 1000 109 =116r/min 3.14 299 按机床说明书，与 116r/min 相近的机床转速为 100r/min 及 125r/min，现选取 125r/min.所以实际切削速度 v=117m/min. 5)计算切削工

14、时：按机械加工工艺设计手册 (以下简称机加手册 ) 查表 12-1 车削基本时间的计算 299 132 L= 299 132 83.5 ，l 1 =3， l 2 =3， 3 l=0 2 tm= l l1 l 2 l3 nw 83.5 3 3 0 125 0.81 =0.884min (2) 粗车 287的外圆表面 1) 背吃刀量：单边余量 Z=3mm，则 ap =3mm 2) 进给量：根据切削手册表 3.29和课程指导表 3-9得f=0.81mm/r 3) 计算切削速度查设计指南 5-120 V c =109m/min 4) 确定机床主轴转速 V c =116m/min，得 v=117m/mi

15、n 5) 计算切削工时，按机械加工手册 12-1 车削的基本公式计算 L=3，l=0，l=0 tm=l l1 l2 l3 nw 1000 109 125 299 0.267min 6) 检验机床功率：主切削力按设计指南表 2-10 所示计算公式 xnFc F c =C Fc xpFc f yF yFcVc kFc CFc =2795 k F c =1.0 y Fc =0.75， nF =-0.15 nF =0.75 c 600 0.75 kMp= ( 665000 ) 0.75 =0.94 kkr =0.89 所以 F c=279531.00.810.75 117-0.150.940.89N

16、=2871N 切削时消耗功率为 10 KW=5.6KW Pc=6Fc1V0c4=28671101417 6 104 6 104 由 CA6140 说明书可知 CA6140 主电动机功率为 7.8kw ，当主轴转速 125r/min，主轴传递的最大功率为 5.6kw，所以机床功率足够， 可以正常加 工。 7）检验机床进给系统强度，已知主切削力 F c =2871N，径 向切削力 F p 课程指南表 2-10 所示计算公式 kkr= CFp p p nFp f yF yFpVp kFp 式中 CFp= 1940，k F p =0.9，y Fp =0.6， n Fp =-0.3，nF=1.35， k

17、Mp= 650 600 = (650 1.35 ) 1.35=0.898 kkr=0 所以 Fp =194030.90.810.6117-0.3 0.8980.5N=494N 而轴向切削力式中 CFf =2880，k Ff =1.0， y Ff =0.5，n Ff =-0.4，n F =1.0 nf b6001.0 kMff =b = () 1.0=0.923kkr=1.17 Mff650650 所以 F f = 280030.810.5117-0.4 0.9231.17N1250N 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数 =0.1 则切削力在纵向进给方向对进给机构 的作用力为 F= Ff + （Fc

18、+ Fp）=1250+0.1（2871+494）=1586.5N 而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为 530（见切削手册表 1.30）故机 床进给系统可正常工作 （2）粗车 201的外圆面 1）进刀量计算得加工一次加到 202，由211到202 单边加工余量 Z=4.5， 即ap=4.5，202到201 Z =0.5，即 ap =0.5 2）进给量由上步 f=0.81mm/r 3）确定进给速度 vc=125m/min 4）确定加工工时 L=61-27=34mm， l1=4 m2 l l1 l 2 l 34 4 nwf 125 0.81 0.375 min 11 293 201 L 3=46

19、mm 32 tm3 = l 46 =0.454min m3 nw f 125 0.81 工序 2：半精车端面 A 和和外圆 287。 （1）半精车端面 287 端面单边加工余量为 Z=1.5mm， ap =1.5mm 2）进给量取 f=0.86mm/r 3）V c =109m/min 4） 172.7r/min 1000Vc 1000 109 ns=100d0wVc =130.1040 120019 按机床说明书取 n s =160r/min，所以实际切削 V=101m/min 5）计算查机加手册表 12.1 289 132 L= =78.5mm l1=2mm，l2=2mm，l3=0mm 2

20、tm= l l1 l2 l3 nwf 78.5 2 2 0 160 0.86 =0.6min 2）半精车 287 外圆 1）单边切削余量为 Z=2mm ，则 ap =2mm 2）进给量 f=0.81mm/r 3）V c =109m/min 4）实际切削 V=101m/min 5）计算工时查机加手册表 12.1 L=18mm， l 1 =0mm l 2=0mm l 3=0mm tm= nw 18 160 0.81 =0.139min 由 工序 3：粗车，半精车，精车 145 的孔， 1）背吃刀量 由132到140单边加工余量 Z=4mm即 a p1 =4mm 140到144 加工余量 Z=4m

21、即 ap2 =2mm 由144 到145 加工余量 Z=1mm，即 ap 3 =0.5mm 2）进给量 f=0.81mm/r 12 V c =109m/min 4） ns= 1000v c dw =1000 109 = 3.14 201 =172.7m/min 5）计算工时 L=52 l 52 tm = l i 523=0.79min m nw f160 0.81 工序 4：掉头粗车，半精车 B 端面、外圆，倒角 刀具不变， 且由于工序对端面进行了粗加工， 且精度的未加工的毛坯高， 所以这 次夹紧后对工件车削可大些1）背吃刀加工余量为 4.5，由于对本齿 轮精度不是有一定的精度要求， 分三次进

22、刀， 第两次为 ap 1 =4mm， ap2 =0.5mm. 2）进给量，查实用工艺手册表 3-29 f=0.7-1.0 按 CA6140 说明书取 f=0.81mm/r 3）由工序一得到的转速，尺寸相差不大，且可直接不跟换使用V c=109m/min 4）确定机床主轴转速 1000vc 1000 109 ns = =116r/min dw 3.14 299 由说明书取 n=125m/min，实际切削速度为 117m/min l2=0，l3=0 2） 计算切削工时、按机加手册查表 12-1 293 211 L=41，l1=0， 2 tm l l1 l2 l 3 nw 41 =0.405min

23、125 0.81 （1）车173的外圆面 1）背吃刀量的确定，由 201到173，单边切削余量 Z=14mm，分 4次进刀， 即 ap1= ap2= a p 3 =4mm，a p 4 =2mm 2) f=0.81mm/r 3) V c=109m/min 4）n 实际转速参照工序 1，n=125r/min 5）计算切削工时 L=10mm l 10 tm = l i 104=0.1min m nw f125 0.81 13 5.117， 2）选用车槽宽度为 5 和 8 的车槽刀，查设计指南表 1)f=0.22mm/r 2）n 实际转速取工序上步骤 3）计算切削工时： n=125r/min L= 1

24、73 160 2 =6.5 tm= nw =0.236min 125 0.22 (3) 1)f=0.22mm/r 2)实际切削速度 V=125r/min 201 180 3)L=10.5 2 4) t m= nw 2=0.763min 125 0.22 （3）倒 145 孔 545的倒角 工序 5：钻孔 钻孔158。 15 分析零件的结构和精度要求， 用摇臂钻床钻 15 的孔且选择高速钢莫氏锥柄 87168莫氏锥号为 2 的麻花钻钻头。使用专用夹具装夹。 1） 进给量的选择由设计指南表 5.127，5.63选取 f=0.35mm/r 2) 主轴转速，由表 5.62 ns =420r/min 3

25、) 计算切削工时 : L=51l 1 =5，l 2 =3，l3=0mm tm= l l1 l2 l3i nw 51 5 3 0 420 0.35 8=0.4min 工序 6，滚齿 （1）切削用量：本工序为滚齿选用标准的高速钢单头滚 刀型模数 m=3.5mm 直径 71mm，可以采用一次走刀切至全深，工作时每转 滚刀轴想进给量 fa =0.81.0mm/r 按表 2.19 的计算公式确定齿轮滚刀的切削速度 V= Cv T m fayv mxv kr 试中 Cv =364 yv =0.85 T=240min， f a =0.83mm/rm=0.5 m=3.5 x v =-0.5 k v =0.8

26、0.8=0.64 V= 0.6433.47 364 2400.5 0.830.85 3.5 0.5 14 根据 Y3150 型滚齿机主轴转速表 5.80 选 n=165r/min 实际切削速度为 V=36.78m/min 加工时的切削功率按下式计算表 2.20 ypcmxpcdupc Z qpc、V kp Cpcf c m P= pc 3 103 pc 式中 Cp c =124 y pc =0.9 m=3.5mm d=71 x p =1.7 up c =-1.0q pc =0 f=0.83mm/r pcc Z=80 V=36.78m/minkpc =1.2 0.9 P=124 0.830.9

27、1.7 -1.0 3.51.771-1.0 500 36.78 10 1.2 =0.548kw Y3150型滚齿机的主电动机功率 PE =3kw 表5.79因 PcPE 故所选择的 切削用量可在滚齿机床上使用。 （2）基本时间根据表 2.26，用滚刀滚圆柱齿轮的基本时间为 （ B l1 l 2）Z cos Tj= qnfa 式中 B=18mm =0 Z=80 q=1 n=2.75r/s fa=0.83mm/r l1 = h（d h）+（23）= 7.87（5 71 7.875）+（23）=24.3mm （18 24.3 3） 80 T j = =975s j 2.75 0.83 工序 7 插齿

28、 切削用量： 本工序为插齿，；利于插齿机，选用碗型插齿刀。由于工件地 模塑不大，精度达到 R a=1.6um，可用一次进给的凸轮在一次进给中获得所需的 尺寸和精度。 此时，进给量应取较小值， 即 f a=0.17mm 往复 f r =0.024mm 往复切 削速度 V=20m/min 1） 插齿刀的行程长度 L L=b+ 式中 b被加工齿轮宽度 插齿刀切入，切出长度之和超越行程（ mm） 一一般在插齿加工中，插齿刀切入长度 l1取 5mm以上插齿刀切出长度 l 2 取 3 4mm 2） 插齿刀的行程次数 n 1000V 1000 20 n= 556 （2 B ） （211 7） 15 3) 进

29、给切削时间 d=20 t留 =0.0036min L 18 t m = = =0.0018min m C 20 由于是做往复运动，没一个行程有一个停留时间，设为 t总= (tm+ t留 )n=( 0.0018+0.0036) 556=3.0024min 四、夹具设计 1) 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹 具。 2) 经过与指导老师协商，决定设计加工齿轮工序的夹具。本夹具将用于车 床 C6140，刀具为高速钢单头滚刀型模数 m=3.5mm 直径 71mm，对 工件滚齿加工。 3) 问题的提出 4) 在给定的零件中， 对本步加工的定位并未提出具体的要求， 是自由公差， 定位要求较低。因此，本步的重点应