金属工艺学—双齿轮

1、综合实践说明书 设计题目：双齿轮 所在学院：机电工程学院 专业班级：过控091班 学生姓名: 学生学号： 指导教师： 2011年12月5日题目：设计“双齿轮”综合实践内容：1. 零件图 A4 2. 毛坯图 A4 (锻件图) 3. 机械加工工艺过程综合卡片 4. 机械加工工序卡 5.课程设计说明书 双齿轮设计说明书目录摘 要3一、零件的分析41.1 零件的作用41.2 零件的工艺分析4二. 工艺规程设计42.1 确定毛坯的制造形式42.2 基面的选择的选择42.3制定工艺路线52.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定72.5 确定切削用量及基本工时7四、确定坯料质量12六、加热温度及加热时

2、间的确定13七、锻后热处理14八、 夹具设计14九、毛坯尺寸的确定，画毛坯图15参 考 文 献16附录一机械加工工艺卡片17附录二零件图18附录三锻件图19序 言课程设计时间，说长不长说短不短，我觉得它在学习中是不可或缺的，虽然短却也是检验自己学习的成果的一个重要环节，可以为我的学习增添更强的实践操作意义。金属工艺学这门专业课在整个模具设计制造专业学习的过程中，起到了一个很重要的作用，它把我从前所学的力学、机械设计基础、互换性、材料成型技术、，包括现在所学的金属工艺学等这些专业课知识都融合在一起，学会学以致用、融会贯通和举一反三。在这段时间里，通过对齿轮的加工工艺的设计让我更加了解到齿轮的发展

3、历史和我国齿轮发展的现状，也让我更加明白在学习的过程中只能由一个小小的螺丝钉开始做起才有可能在以后的学习中获得更多，才能取得自己人生中的丰碑。综上所述，综合实践课程设计是我们完成大学的基础课以及大部分专业课之后所进行的一个综合性质的考验。这也是在我们毕业设计之前的对所学知识的回顾和总结，也可以说是一个毕业设计前的热身设计。通过这次课程设计，我希望能通过这次课程设计对我以后的工作起到非常积极的适应作用，是一次进入真正工作环节的强化训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，提高专业水平。由于本人水平有限，设计难免有许多不足和不妥之处，恳切希望老师批评指正，以求改进。摘 要本次综合实践的题目为2-

4、4双齿轮，通过认真的读图，遵循“使用性、合理性和经济性”的原则，根据零件的用途、工作环境、受力情况等选择了40Cr为零件的金属材料。对零件的结构进行了分析，选择了锻造工艺来完成毛坯的制造。从锻件质量、生产效率、生产成本等几方面考虑，对锻件的锻造工艺方案进行了编制。根据图样要求的尺寸，精度及表面质量，选择了精度等级为88C,77C。并且设计了一套机械加工工艺方案，并编制了机械加工工艺卡片。最后，将本次课程设计的过程及内容整理并编写成此说明书。关键词：双齿轮、锻造、40Cr、88C,77C一、 零件的分析1.1 零件的作用 双齿轮的作用：双齿轮用于变速箱中，主要起换档调速作用。 双齿轮是一些机械设

5、备变速箱中，通过操作机构相结合，滑动齿轮，从而实现变速。46花键孔有较高精度。1.2 零件的工艺分析该零件时齿轮类零件，形状规则，尺寸精度和形位精度要求均较高，零件的主要技术分析如下：（1）齿轮端面对准A的圆跳动公差不超过0.05，主要是保证端面平整光滑，双联是利用花键轴和花键孔进行配合定位，因此必须保证花键孔的尺寸精度。 双齿轮之间啮合要求严格，要保证双齿轮的齿形准确及同轴度较高。（2）由于零件是双齿轮，轴向距离较小，根据生产纲领是选择合理的加工工艺（3）齿轮要求加工精度高，要严格控制好定位。（4）花键孔是一比较重要的孔，也是以后机械加工各工序中的主要定位基准。因此加工花键孔的工序是比较重要

6、的。要在夹具设计中考虑保证到此孔精度及粗糙度要求。二. 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式 根据零件结构，尺寸，且有台阶轴，力学性能要求较高，精度较高，其加工余量小，表面质量好，机械强度高，生存率高。因此工件材料选用40Cr，毛坯的尺寸精度等级为：88C,77C且选择锻造工艺。2.2 基面的选择的选择 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，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。 粗基准的选择：对双齿轮这样的回转体零件来说，选择好粗基准是至关重要。对回转体零件我们通常以外圆作为粗基准。 精基准的选择：精基准 的选择要考虑基准重合的原则

7、，设计基准要和工艺基准重合。因此我们采用花键孔做为基面。2.3制定工艺路线 制订工艺路线的出发点，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。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下两种工艺方案：为保证达到零件的几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须制定合理的工艺路线。 由于生产纲领为批量生产，所以采用通用机床配以专用的工、夹、量具，并考虑工序集中，以提高生产率和减少机床数量，使生产成本下降。 工艺路线一： 工艺路线二锻造、正火 锻造、正火工序粗车外圆及端面 工序粗车外圆及端面工序拉花键孔 工序拉花键孔 工序去毛刺 工序去毛刺 工序精车外圆、端面 工序精车外圆

8、及端面工序检验 工序检验工序滚齿 工序滚齿工序插齿 工序倒角工序倒角 工序去毛刺工序去毛刺 工序剃齿 工序X剃齿 工序X齿部高频淬火工序XI齿部高频淬火 工序XI推孔工序X推孔 工序X衍齿工序X衍齿 工序X总检工序X总检 工艺路线三： 工艺路线四： 工序：铸造 工序：铸造 工序：时效处理 工序：时效处理 工序：车小端外圆，退刀槽和端面工序：车小端外圆、退刀槽和端面 工序：车大端外圆和端面 工序：车大端外圆，端面工序：钻，扩，绞28的孔 工序：钻28的孔 工序：拉花键 工序：拉花键 工序：滚齿 工序：滚齿 工序：车倒角 工序：调质处理 工序：检验 工序： 扩，绞28的孔 工序X：入库 工序X：检

9、验 工序XI：入库 由于力学性能要求因此选择锻造。舍去对铸造的讨论。 关于锻造，两个工艺方案中除第七道工序不同外，其他的工序都相同，二这道工序都是为了获得Z=20的切削加工。方案一是对Z=20的齿形进行滚齿加工后再对Z=20的齿轮进行插齿加工，这样能保证切削加工顺利地进行下去。方案二是对Z=20的齿坯进行滚齿加工后继续对Z=20的齿轮进行滚齿加工，由于该零件是双齿轮，两齿轮间隔很小，若再对Z=20的齿坯进行滚齿加工需得有专门的设备，增加了成本和加工难度。另外，选择方案时还应考虑工厂的具体条件等因素，如设备，能否借用工、夹、量具等、本次设计选择工艺路线方案一。根据工序方案一制定出详细的工序划分如

10、下所示: 毛坯为锻件，清理后进行正火处理，以消除内应力机械切削加工性能，在毛坯车间，对其认真检验分析，达到毛坯的技术要求，然后送到机械加工车间来加工。1毛坯锻造2正火3粗车外圆及端面，留余量1.52mm，钻、镗花键底孔至尺寸404拉花键孔5钳工去毛刺6上心轴，精车外圆，端面及槽至要求7检验8滚齿（Z=20）留余量0.070.1mm9插齿（Z=20）留余量0.040.0610倒角11钳工去毛刺12剃齿（Z=20）公法线长度至尺寸上限13剃齿（Z=20）采用螺旋角度为5度的剃齿刀，剃齿后公法线长度至尺寸上限14齿部高频淬火15推孔16衍齿17总检入库2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定1

11、.粗车外圆及端面，钻镗花键底孔至尺寸46已知81.2外圆长度方向上的加工余量为3mm,实际加工余量为1.5mm,故分一次加工，长度加工公差为IT11级取-0.19mm2.5 确定切削用量及基本工时 进给量切削简明手册当刀杆尺寸为16mm×25mm,mm时，以及工件直径为81.2时，=0.6-0.8mm/按C 车床说明书 取=0.6 mm/n。由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.750.85 所以：实际进给量f=0.6×0.8=0.48 mm/按C 车床说明书 0.53 计算切削速度。按切削简明手册表1.27 ，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）刀具材料YG6 V

12、=Cv/(Tm·ap xv·f yv) ·kv其中：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2修正系数Ko见切削手册表1.28kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81Vc =158/( 600.2·20.15·0.53 0.4) ·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97 =46.9(m/min)（4）确定机床主轴转速 ns=1000vc/dw=229.8（r/min）按C 车床说明书 200 rmin所以实际切削速度V=40.8m/

13、min 、按机床进给强度决定进给量：根据表2.9 ,当b210MPa 020.5mm 可确定f=0.75。 按C3163-1 车床说明书 取 f=0.62mm/n.所以实际切削速度V=40.8m/min 、 决定钻头磨钝标准及寿命当do=40mm、钻头最大磨损量取0.8 寿命T=45min.、切削速度 由切削用量简明手册得 =21m/minn=1000V/D=334.4 由机床技术资料得和334.4接近的有280n/m和400n/min 取280n/min取n=280m/min. 实际=17 m/min 、 基本工时，Tm=L/nf=(42+6)/280x0.62=0.28(min) 入切量及

14、超切量由表 查出+=6mm 所以Tm=L/nf=(42+6)/280x0.62=0.32 (min)2、扩孔刀具直径do=40mm；刀具几何参数同上。 由于两孔直径相差不大，为了节省停车和调换走刀量等辅助时间，n和f都不变，所以Tm同上 Tm=0.32 倒角刀具15°锪钻由于两孔直径相差不大，以表面粗度要求不高手动进给。3、倒角 刀具：专用刀具。此工步使用到专用刀具与手动进给。检验机床功率 按切削用量简明手册表 可以查出 当160245HBS2.8 0.6 41min 3.4kw按C 车床说明书 主电机功率11可见比小得多所以机床功率足够所用切削用量符合要求钻削功率检验按切削用量简明

15、手册表 2.21当27 0.64 查得转矩61.8 N.M切削用量简明手册表由表2.32 得功率公式CMcVc/30do=61.8x17/30x27=1.67km按C 车床说明书 主电机功率11可见C比小得多，所以机床功率足够，所用切削用量符合要4 拉花键孔单面齿升：根据有关手册，确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿为0.06mm,拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min)切削工时 t=Zblk/1000vfzZ式中： Zb 单面余量2.5mm(由40mm拉削到45mm)； L 拉削表面长度，60mm； 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 拉削速度（

16、m/min）； fz 拉刀单面齿升； Z 拉刀同时工作齿数，Z=l/p； P 拉刀齿距。 P=(1.251.5)sqrt60=1.25sqrt60=10mm拉刀同时工作齿数z=l/p=60/10=6其本工时 Tm=2.5×60×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×5=0.30(min)5.齿轮加工（1）滚齿加工20齿由文献2表10-174V=312/T0.20S0.5N=0.124s0.9m1.7/D又由文献2表10-175,10-177S=2.5，T=240min，m=4代入上式得V=32.4m/min，N=0.27kw（2

17、）插齿加工20齿由文献2表10-174V=49/T0.2s0.5m0.3N=179×10-4sm2/20.11又由文献2表10-189,10-192S=0.32，T=300min，代入上式得V=18.3m/min，N=0.062kw由（1）、（2）计算它们均小于机床所能提供的功率，故符合要求。6齿部高频淬火7珩齿精磨工件，砂轮宽度b=2mm纵向进给量：工作台单行程的横向进给量8时间定额计算 根据设计要求，只计算指导教师指定的一道工序工时。下面计算20道工序40mm孔的时间定额。 （1）机动时间 由文献1表2.5-7得钻孔的计算公式为： T=l+l1+l2/fn 式中l1=D/2cot

18、ky+（1-2） l2=1-4，钻盲孔时，l2=0，l=60，L2=0，f=0.3，n=1000 L1=8.7/2cot（1180/2）+1.5=6.7 所以 t=46+6.7+0/0.3×1000=0.1773min Tb=2t=2×0.1773=0.355min（2）辅助时间 由文献1表2.5-41确定 开停车 0.015min 升降钻杆 0.015min 主轴运转 0.02min 清楚铁屑 0.04min 卡尺测量 0.10min 装卸工件时间由文献1表2.5-42取1min 所以辅助时间 Ta=（0.015+0.015+0.02+0.04+0.1+1）min=1.1

19、9min （3）作业时间 TB=Tb+Ta=（0.355+1.19）min=1.545min （4）常量工作场地时间Ts 由文献5，取=3%，则 TS=TB=1.545×3%=0.04635min （5）休息与生理需要时间Tr Tr=TB=1.545×3%=0.04635min （6）准备与终结时间Te 由文献1表2.5-44.，取部分时间为 简单件 26min 深度定位 0.3min 使用钻模 6min Te=（26+0.3+6）=8.075min 四、确定坯料质量（一）坯料质量公式（单位均为kg）1、指锻件质量，零件图的质量为1kg，所以 其中： 材料密度，单位为； 锻

20、件各部分集合形状的体积之和，单位为2、指加热时坯料表面氧化而烧损的质量。 3、 指锻造时从锻件端部切去的金属质量，目的是保证端部质量以及得到平直的端面kg （在本方案中不需要要切除锻件端部。）4、 指冲孔时冲掉金属的指量。 综上：（二）钢坯和钢锭的选择1、钢坯用把拔长法锻制毛坯，选钢坯截面为锻件毛坯最大截面直径的1.13倍。随意坯料的直径为：2、钢锭钢锭选择依据是利用率，其方法是先用公式，在利用公式得出钢锭的质量，因为在该锻造工艺中选用的是拔长法，因而选取锻造比为1.1 式中 Y锻造比； 钢锭的小头截面积，单位为； 锻件的最大截面积，单位为。五、锻造设备的选取选定锻造设备的依据是锻件的材料，尺

21、寸和质量。该制造工艺选择水压机，吨位为0.56t六、加热温度及加热时间的确定1、加热温度查表3-1得始锻温度：1200 终锻温度：800表3-1材料种类始锻温度（）终锻温度（）低 碳 钢12001250800中 碳 钢11501200800低合金机构钢11001180850铝 合 金450500350380铜 合 金8009006507002、根据经验公式确定加热时间 式中 加热时间，单位为h；D断面直径或边长，单位为cm； K 系数，低碳钢取0.100.15，高碳钢取0.200.30，一般合金钢取0.150.20；具体情况参考表表三。七、锻后热处理断后先采用等温退火，然后在进行调质，淬火，回

22、火等处理。具体步骤参考表表三。八、 夹具设计 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。由性能材料，决定设计第七道工序拉键槽夹具 拉键槽的夹具设计1：定位基准的选择 花键的定心方式有大径定心，小径定心，键宽定心，三种，为了提高精度我们一般采用小径定心，因此我们采用46D7为定位精基准，为了防止旋转把底面用V型块作为辅助定位基准。2：问题的提出 本夹具主要用于拉6x22x26x6的键槽，定位要求较高，因此我们在提高生产效率的同时也要着重保证工件的加工质量，因为拉削时工件的拉削力和夹紧力在同一周线上，因此不需要夹紧，靠拉削力压紧工件。因此夹紧力和切削力不予计算。九、毛坯尺寸

23、的确定，画毛坯图 双齿轮室一些设备变速箱中，通过与操纵机构相结合，滑动齿轮，从而实现变速。要求配合精度较高，力学性能较好，且生产纲领是成批生产，所以毛坯选用模锻件，再给以正火处理，以消除锻件在锻造过程中的内应力。 由图纸，该种锻件的工差等级为CT78级，故取CT为8级。 可用查表法确定各表面的总余量，但由于用查表法所确定的总余量与生产实际情况有些差距，故还应根据工厂具体情况进行适当的调整。 可查出锻件主要尺寸的公差，先将调整后的主要毛坯尺寸及公差，如下表所示主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸81.2外圆81.299052外圆52456L6060107022厚2232516厚16319花键孔46935 由此可绘出零件毛坯图 锻造双联齿轮 是机械传动中的主要受力件, 常常用锻造的方法提供零件毛坯。并以徽粗成形改变原