双联齿轮机械加工工艺要求赵孟杰

1、机械加工工艺与夹具课程设计说明书 题目：双联齿轮工艺设计目录一、设计要求及参考二、零件的分析三、工艺规程的设计（一）确定毛坯的制作形式（二）基准的选择（三）工艺路线的拟定及工艺方案的分析（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定（五）各工序的定位夹紧方案及切削用量的选择（六）各工序的基本工时四、总结五、主要参考文献六、设计总结话100件）,ri.编制零件的工双联齿轮如下图所示， 程并为加工花键设计夹具*9心叫妙2副17广g02材料为45钢。编制此双联齿轮的工艺规0,051 4孵要求：零件毛坯图.、夹具装配图（A0或A1）il ?设计说明书（附有工艺卡和工序卡）7事0丄爰0l:bja=呂1?主

2、lz.s兮双联齿轮7HQ20K0Sj A_|=l?寂术接求L 理：客部加感洋丸.5t3RCJK工轧注圆用为眩”3,材料密钢齿形鸟是0+0110. &110, 0110, 011为距粗瞋編養0. 014士& Q14如节机障儘屋X01J(L0H2,52.5压力角20*20*肯圏径向圆班动3, 0J&仇056处潘甄云度亶动仝屋0, 0380.011我晋.I二、零件分析(一) 零件的作用与结构特点 双联齿轮主要用于一些机械设备变速箱中，通过与操作机构的结合，滑动齿轮从而 实现变速。圆柱齿轮一般分为齿圈和轮体两部分，根据齿轮轮体的结构形状来划分可知上 图中的双联齿轮为盘类齿轮， 有两个齿圈， 在齿圈上切

3、出直齿齿形， 在轮体上带有花键孔。(二) 零件的工艺分析该零件属于齿轮类零件，两齿轮齿形齿向公差均为 0.011 ，齿圈径向圆跳动公差 0.036 公法线长度变动公差均为 0.028 ，两齿轮形状精度，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0.05mm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。双联齿轮之间啮合要求严格，要保证双联齿轮的齿形准确及同轴度较高。( 2)由于零件是双联齿轮，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)32的花

4、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的。要在夹具设计中考虑保证到此孔精度及粗糙度要求。三、工艺规程的设计(一) 确定毛坯的制造形式 由于零件结构简单，尺寸较小，且有台阶轴，力学性能要求较高，精度较高且要进行大量生产所以选用模锻件，其加工余量小，表面质量好，机械强度高，生存率高。工件材料 选用45钢，毛坯的尺寸精度要求为IT11 12级(二) 基准的选择根据零件图纸及零件的使用情况分析。知 32花键孔，端面圆跳动，平行度等均应通过 正确的定位才能保证，故对基准的选择应进行分析。(1)粗基准的选择 粗基准的选择：对双联齿轮这样的回转体零件来

5、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。( 2)精基准的选择在加工完 32 花键孔以后各工序则以花键孔为定位精基准。这样就满足了基准重 合的原则和互为基准的原则。在加工某些表面时，可能会出现基准不重合，这时需要进行 尺寸链的换算。(三) 工艺路线的拟定（ 1） 工艺路线的拟定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1 粗车外圆及端面1 粗车外圆及端面2 拉

6、花键孔2 拉花键孔3 去毛刺3 去毛刺4 精车外圆、端面4 精车外圆及端面5 检验5 检验6 滚齿6滚齿7 插齿7 倒角8 倒角8 去毛刺9 去毛刺9 剃齿10 剃齿10 齿部高频淬火11 齿部高频淬火11 推孔12 推孔12衍齿13 衍齿13总检14 总检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 21的切削加工。方案一是对z 33的齿形进行滚齿加工后再对z21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 33的齿坯进行滚齿加工后继续对 齿轮U的齿轮进行滚齿加工，由于该零件是双联齿轮，两齿轮间隔很小，若再对z 21的齿坯进行滚齿加工

7、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 28H124 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（z33）留余量 0.070.1mm9插齿（z21）留余量0.040.0610倒角11钳工去毛刺12剃齿

8、（z33）公法线长度至尺寸上限13剃齿（z21）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总检入库根据此工序安排，编出机械加工工艺过程卡及工序卡。见附表1:机械工艺加过程卡，附表215机械加工工序卡机械加工工艺过程卡零件名称双联齿 轮二锻造每件毛坯制坯数第一页零件生产批量10045钢零件外形尺寸工序 号工种工序名称机床型 号夹具名称刀具名称辅助名 称量具10车粗车外圆及端 面留余量1.5-2mmCA6140车夹具咼速钢车刀游标卡尺 150X0.0220车钻镗花键孔至尺寸28H12C6136（专）车28孔夹具钻扩复 合钻28 x401-50mm 内

9、径千 分尺30拉拉花键孔至规 格L6120拉夹具矩形花 键拉刀拉夹头花键量 规40钳去毛刺50车上芯轴，精车 外圆，端面及 槽至要求CA6140上芯轴装 夹咼速钢 外圆， 端面及游标卡尺 150X0.02车槽刀60铣滚齿（z33）留剃 余 量Y3150E上芯轴装 夹咼速钢 剃前齿 轮滚刀CD320G光栅式 多能单 面啮合 检杳仪70铣插齿（z21）留剃 余 量Y5132上芯轴装 夹盘形直 齿插齿 刀CD320G光栅式 多能单 面啮合 检杳仪80车倒角（1,2齿15牙角）CA6140上芯轴装 夹75外圆车刀90钳去毛刺100铣剃齿（Z=33）公法线长度至 尺寸上限Y4232C上芯轴装 夹盘形剃齿

10、刀CD320G光栅式 多能单 面啮合 检杳仪110铣剃齿（Z=21）公法线长度至 尺寸上限Y4232C上芯轴装 夹盘形剃齿刀CD320G光栅式 多能单 面啮合 检杳仪120铣推孔130铣珩齿砂轮名工序简图一粗车外圆及端面河南工业职业 技术学院第1页机床名称机床型号车床CA6140毛坯材料夹具 称45钢三爪 卡盘辅助夹具冷却 液序号工步内容转数/(r /mi n)切削速度 /( m/mi n)进给 量/(mm/ r /min)刀具名称量具 名称10粗车外圆及端面，留余量 1.5-2mm75056.50.4硬质合金车刀游标卡尺150*0.02工序名称工序简图X钻镗花键孔河南工业 职业技术 学院第

11、2页机床名称机床 型号车床C6136(专)毛坯材料夹具 名称45钢钻28孔夹具辅助夹具冷却液序 号工步内容转数/(r /mi n)切削速度 /( m/mi n)进给量/( mm/ r / min)刀具名称量具名称20钻镗花键孔至尺寸28H1275056.50.4麻花钻，YG8硬质合金镗刀0-250 内径 千分尺工序简图工序名X格河南工业职 业技术学院第3页机床名称机床 型号拉床L6120毛坯材料夹具 名称145钢拉夹具/、辅助夹具冷却液乳化液序 号工步内容转数/(r / mi n)切削速度/（ m/mi n）进给量/( mm/ r / min)刀具名称量具 名称30拉花键孔至规格2803.62

12、.5矩形花键拉 刀花键 量规河南工业职 业技术学院第4页工具名称机床型号锉刀毛坯材料夹具名称45钢辅助夹具冷却液工步内转数/(r / mi n)切削速进给量/( mm刀具名称 度 / ( m / r / min)/ min)40钳工去毛刺锉刀工序简图 工序名称精车外圆河南工业职 业技术学院第5页机床名称机床 型号车床CA6140毛坯材料夹具 名称45钢三爪 卡盘辅助夹具冷却液工步内容50上芯轴精车外 圆、端面及槽至 要求转数/(r /mi n)750切削速度/( m /mi n)56.5进给量/(mm/r / min)0.4刀具名称高速钢车刀量具名称游标卡尺100*0.02机床名称60工步内容

13、转数/(r /min切削速度 /( m /min 进给量/ ( mm/ r / min)滚齿机毛坯材料45钢辅助夹具刀具名称滚齿（Z=33）留齿余量 6432.42.5高速钢滚 刀机床型号Y3150E夹具名称上芯 轴装 夹冷却 液乳化 液_ 量具 名称、 工序简图 工序名称插齿Z=21河南工业 职业技术 学院机床名称工步内容转数/(r / mi n)切削速度 /( m /mi n)机床型号插齿机Y5132毛坯材料夹具 名称45G上芯 轴装 夹辅助夹具冷却 液进给量/( mm/ r / min)刀具名称量具名称插齿（Z=21）留齿余量 18.30.32高速钢插 刀剃齿Z=33河南工业职 业技术学

14、院第10页机床名称机床型号剃齿机Y4232C毛坯材料夹具名称45G上芯轴装 夹辅助夹具冷却液工步内转数/(r / mi n)切削速度进给量/ (mm/ r/( m / min)mi n)刀具/、名称量具名称100 剃齿(Z=33)2301300.35盘形剃齿刀序号推孔工步内容推孔120量具 名称切削速度/(m/ min)转数/ (r/ min) 工序简图 工序名称进给量/(mm/r/ min)河南工业 职业技术 学院第12页机床名称机床型号毛坯材料夹具 名称45钢辅助夹具冷却 液刀具名 称（四）机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定1毛坯尺寸的确定，画毛坯图双联齿轮室一些设备变速箱中，通过与操

15、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。由文献1,该种锻件的工差等级为CT79级，故取CT为9级。由文献1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。由文献1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 87.5外圆87.5592.557.5外圆57.5461.5424254742长4254718厚1832120厚20323花键孔283

16、27由此可绘出零件毛坯图三、选择工序加工余量1. 粗车外圆及端面，钻镗花键底孔至尺寸 28(1) 已知 87.5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-0.19mm(2) 进给量切削简明手册当刀杆尺寸为16mma e 3 mm时寸，以及工件直径为 87.5时，？ r按C3163 1车床说明书 取?=Q6 mm/n由于存在间歇加工所以进给量乘以 k=0.75 0.85所以：实际进给量f=0.6 X 0.8=0.48 mm/ r按C3163 1车床说明书？= 0.53 mm/r(3) 计算切削速度。按切削简明手册表 1.27 ,切削速度的

17、计算公式为(寿命选T=60min)刀具材料YG6V=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=1.15kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81 Vc =158/( 600.2- 20.15 - 0.53 0.4)- 1.15 - 0.8 - 0.8 - 0.81 - 0.97=46.9(m/mi n)(4) 确定机床主轴转速ns=1000vc/ ff dw=229.8 (r/min )按C3163 1车床说明书200 r /min所以实际切削速度V=40.

18、8m/mina、按机床进给强度决定进给量：根据表 2.9 ,当(T b= 210MPad 0 = 20.5mm 可确定 f=0.75 。C163车床说明书取 f=0.62mm/n.所以实际切削速度V=40.8m/minb、决定钻头磨钝标准及寿命当 do=28mm钻头最大磨损量取0.8寿命T=45min.c、切削速度 由切削用量简明手册得V =21m/mi nn=1000V/X 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 V =17 m/mind、基本工时，Tm=L/nf=(42+6)/280x0.62=

19、0.28(mi n)入切量及超切量由表 查出W + =6mm所以 Tm=L/nf=(42+6)/280x0.62=0.32 (mi n)2、扩孔刀具直径do=27mm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(T b= 160245HBSap 2.8 mm f 0.6 mm/rVc 41 m/min Pc = 3.4kw按C3163 1车床说明书主电机功率P

20、= 11 kw可见Pc比P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手册表 2.21当 do = 27mm f = 0.64 mm查得转矩皿=61.8 N.M切削用量简明手册表由表2.32得功率公式P C= McVc/30do=61.8x17/30x27=1.67km按C3163 1车床说明书主电机功率P= 11 kw可见PC比P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=Zbl n k/1000vf zZ式中： Zb单面余量2

21、.5mm（由27mn拉削至U32mm）L拉削表面长度， 42mm；n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（ 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=（1.25-1.5）sqrt42=1.35sqrt42=9mm拉刀同时工作齿数 z=l/p=42/95其本工时 Tm=2.5 X 42 X 1.2 X 1.4/1000 X 3.6 X 0.06 X 5=0.20（min） 5. 齿轮加工（1）滚齿加工 33齿 由文献 2 表 10-174V=312/T0.33 S0.5N= 0 . 1 24s0.9 m1.

22、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）插齿加工 21 齿 由文献 2 表 10-174V=49/T0.2s0.5m0.3N=179X 1 0-4sm2/2 0.11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：fa 二 0.5bs 二 0.5 2 =1mm工作台单行程的横向进给量ft

23、 =6.85/st8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28mn?L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 + Il+l 2/f n式中 I i=D/2cotk y+ (1-2 ) I 2=1-4 , 钻盲孔时，丨2=0, l=46 , L2=0, f=0.3 , n=1000L1=8.7/2cot (1180/2 ) +1.5=6.7所以 t=46+6.7+0/0.3 x 1000=0.1773mi nTb=2t=2 x 0.1773=0.355min(2)辅助时间由文献1表2.5-41确定 开停车 0.015mi n 升降钻杆0.015