双联齿轮加工工艺与夹具知识讲解

1、此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除此文档仅供学习和交流一、课程设计题目编制零件的工艺规程及设计夹具：双联齿轮如下图所示，成批生产（每批 100 件），材料为 40Cr 钢。编制此双联齿轮的工艺规程并为加工花键设计夹具。要求：零件毛坯图夹具装配图（A0 或A1）设计说明书（附有工艺卡和工序卡）二、双联齿轮的结构特点与技术要求1、齿轮的结构特点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图 1 双联齿轮为盘类齿轮，有两个齿圈，在齿圈上切出直齿齿形，在轮体上带有花键孔。2、齿轮的技术要求齿轮端面对准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

2、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。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。齿轮要求加工精度高，要严格控制好定位。32 的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、工艺规程设计（一）、工艺过程分析图 1 为一双联齿轮，材料为 40Cr，精度为 7FL 级，齿部 50HRC齿轮加工工艺过程大致要经过如下几个阶段：毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形

3、精加工等。加工的第一阶段是齿坯最初进入机械加工的阶段。由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布均匀性，而这与切齿时采用的定位基准(孔和端面)的精度有着直接的关系，所以，这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准，使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。在这个阶段中除了加工出基准外，对于齿形以外的次要表面的加工，也应尽量在这一阶段的后期加以完成。第二阶段是齿形的加工。对于不需要淬火的齿轮，一般来说这个阶段也就是齿轮的最后加工阶段，经过这个阶段就应当加工出完全符合图样要求的齿轮来。对于需要淬硬的齿轮，必须在这个阶段中加工出能满足齿形的最后精加工所要求的齿形精度，所以这个阶段的加工是保证

4、齿轮加工精度的关键阶段。应予以特别注意。加工的第三阶段是热处理阶段。在这个阶段中主要对齿面的淬火处理，使齿面达到规定的硬度要求。加工的最后阶段是齿形的精加工阶段。这个阶段的目的，在于修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形，进一步提高齿形精度和降低表面粗糙度，使之达到最终的精度要求。在这个阶段中首先应对定位基准面 (孔和端面)进行修整，因淬火以后齿轮的内孔和端面均会产生变形， 如果在淬火后直接采用这样的孔和端面作为基准进行齿形精加工，是很难达到齿轮精度的要求的。以修整过的基准面定位进行齿形精加工， 可以使定位准确可靠，余量分布也比较均匀，以便达到精加工的目的。（二）基准的选择零件在加工、测量和装配过

5、程中所采用的基准称为工艺基准。零 件的尺寸精度需通过正确的定位才能保证，故对基准的选择予以分析。粗基准的选择按照粗基准的选择原则，选择加工余量小的、较准确的、表面质量好的、面积较大的毛面作粗基准。因此选择毛坯大端面作为粗基准。精基准的选择粗加工完成后，选择一孔（花键孔）两面（端面和圆面）作为精基准。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）、齿端加工如图 2 所示，齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱，和去毛刺等。倒圆、倒尖后的齿轮，沿轴向滑动时容易进入啮合。倒棱可去除齿端的锐边，这些锐边经渗碳淬火后很脆，在齿轮传动中易崩裂

6、。图 2齿端加工形式用铣刀进行齿端倒圆，如图3 所示。倒圆时，铣刀在高速旋转的同时沿圆弧作往复摆动(每加工一齿往复摆动一次)。加工完一个齿后工件沿径向退出，分度后再送进加工下一个齿端。图 3齿端倒圆加工形式齿端加工必须安排在齿轮淬火之前，通常多在滚(插)齿之后。(四)、精基准修正齿轮淬火后基准孔产生变形，为保证齿形精加工质量，对基准孔必须给予修正。对外径定心的花键孔齿轮，通常用花键推刀修正。推孔时要防止歪斜，有的工厂采用加长推刀前引导来防止歪斜，已取得较好效果。对圆柱孔齿轮的修正，可采用推孔或磨孔，推孔生产率高，常用于未淬硬齿轮；磨孔精度高，但生产率低，对于整体淬火后内孔变形大硬度高的齿轮，或

7、内孔较大、厚度较薄的齿轮，则以磨孔为宜。磨孔应以齿面定位，符合互为基准原则。（五）工艺路线的拟定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： 锻造、正火1 粗车外圆及端面2 拉花键孔3 去毛刺4 精车外圆及端面5 检验6 滚齿7 插齿8 倒角9 去毛刺10 剃齿13 衍齿11 齿部高频淬火14 总检12 推孔毛坯为锻件，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

8、的技术要求，然后送到机械加工车间来加工。第一页大齿圈87.5机械加工工艺过程卡零件名双联齿轮方式锻造毛坯称零件生10040Cr 钢零 件 外 形产批量尺寸小齿圈56.5工序工工序名称机 床 型夹具名刀具名称辅助名量 具号种号称称10车粗车外圆及端面 留 余 量1-1.5mmCA6140三抓卡盘高速钢车刀游标卡尺150 0.0220车钻镗花键孔至C6136三抓卡盘钻扩复合1-50mm 内径千分尺寸28H7（专）钻28尺30拉拉花键孔至规L6120拉 床 夹矩形花键拉 床 夹花键量规格具拉刀头40钳去毛刺50车上芯轴，精车外圆，端面及槽至CA6140上芯轴装夹高速钢外圆， 端面游标卡尺150 0.

9、02设计尺寸及车槽刀140铣珩齿砂轮60铣滚齿（ Z=33)留剃余量Y3150E上芯轴装夹高速钢剃前齿轮滚CD320G 光栅式多能单面啮合检0.06-0.08mm刀查仪70铣插齿（ Z=19)留剃余量Y5132上芯轴装夹盘 形直 齿CD320G 光栅式多能单面啮合检0.03-0.05mm插 齿刀查仪80车倒角（1,2 齿 15o 牙角）CA6140上芯轴装夹75o外 圆车刀90钳去毛刺100铣剃齿（ Z=33)公法线长度至尺Y4232C上芯轴装夹盘 形剃 齿CD320G 光栅式多能单面啮合检寸上限刀查仪110铣剃齿（ Z=19)公法线长度至尺Y4232C上芯轴装夹盘 形剃 齿CD320G 光栅

10、式多能单面啮合检寸上限刀查仪120热处齿部高频淬火理130铣推孔（六）工序卡工序名称工序简图中国矿业大第 1 页学粗车机床名称机床型号车床CA6140毛坯材料40Cr 钢夹具名称三爪卡盘辅助夹具冷却液序号工序内容转数 （ rmin）切削速度（mmin）进给量（ mm rmin）刀 具 名称量具名称10粗车外圆及端面，留余量1-1.5mm75056.50.4硬 质 合金车刀游 标 卡 尺150*0.02工序名称工序简图钻镗花键孔中国矿业大学机床名称第 2 页车床机床型号C6136(专）毛坯材料40Cr 钢夹具名称钻28孔夹具辅助夹具冷却液乳化液序工序内容转数切削速度进给量刀具名称量具名称号（r

11、min）（m min）（mmrmin）20钻花键孔至尺寸 28H775056.50.4麻花钻， YG8 硬质合金镗刀0-250 内径千分尺工序名称拉花键孔至规格中国矿业大学第 3 页机床名称拉床工序简图机床型号L6120毛坯材料40Cr 钢夹具名称拉夹具辅助夹具冷却液乳化液序工序内容转数（r切削速度进给量刀具名称量具名称号min） （ m （ mm r30拉花键孔280min）3.6min）2.5矩形花键花键量规至规格拉刀工序名称钳工去毛刺中国矿业大学第 4 页工具名称锉刀工序简图毛坯材料40Cr 钢辅助夹具冷却液序工序内容号转数 （ r min）切削速度进给量刀具名称 （ m （ mm r

12、min）min）量具名称40钳工去毛刺锉刀工序名称精车中国矿业大学第 5 页机床名称车床工序简图机床型号CA6140毛坯材料40Cr 钢夹具名称三爪卡盘辅助夹具冷却液乳化液序号工序内容转数（ r min）切削速度（mmin）进给量（ mm rmin）刀具名称量具名称50上芯轴精车外75056.50.4高速钢车刀游 标 卡 尺100*0.02圆、端面及槽至要求工序名称滚齿 Z=33中国矿业大学第 6 页机床名称滚齿机工序简图机床型号Y3150E毛坯材料40Cr 钢夹具名称上芯轴装夹辅助夹具冷却液乳化液序号工序内容转数切削速度进 给 量 刀具 名量具名称（ r min） （ m min）（ mm

13、r min）称60滚齿（Z=33)6432.42.5高速 钢留 齿 余 量滚刀0.06-0.08mm工序名称插齿 Z=19中国矿业大学第 7 页机床名称插齿机工序简图机床型号Y5132毛坯材料40Cr 钢夹具名称上芯轴装夹辅助夹具冷却液油序号工 序 内转数（r切 削 速进给量刀具名称量具名称容min）度（ m（mmmin） r min）70插齿18.30.32高速钢插（ Z=21)刀留 齿 余量0.04-0.06mm工序名称车倒角中国矿业大学第 8 页机床名称车床工序简图机床型号CA6140毛坯材料40Cr 钢夹具名称上芯轴装夹辅助夹具冷却液序号工序内容转数（ r min）切削速度 （ m m

14、in）进给量（ mm rmin）刀具名称量具名称80车倒角（15o）75056.50.445o 外圆车刀游标卡尺工序名称工序简图钳工去毛刺中国矿业大学机床名称机床型号第9 页毛坯材料40Cr 钢夹具名称辅助夹具冷却液序号工序内容转数（r切削速度min） （ m min）进给量刀具名称（ mm rmin）量具名称90钳工去毛锉刀刺工序名称剃齿 Z=33中国矿业大学第 10 页机床名称剃齿机工序简图机床型号Y4232C毛坯材料40Cr 钢夹具名称上芯轴装夹辅助夹具冷却液序号工序内容转数（r切削速度进给量刀具名称量具名称min） （ m min）（ mm rmin）100剃齿（Z=33)230130

15、0.35盘形剃齿刀工序名称剃齿 Z=19中国矿业大学第 11 页机床名称机床型号工序简图剃齿机Y4232C毛坯材料40Cr 钢夹具名称上芯轴装夹辅助夹具冷却液序号工序内容转数（r切削速度进给量刀具名称量具名称min） （ m min）（ mm rmin）110剃齿（Z=19)2301300.35盘形剃齿刀工序名称中国矿业大学第 12 页热处理工序简图机床名称电阻加热炉毛坯材料45 钢夹具名称淬火件挂钩辅助夹具淬火介质水序号工 序 内转数（r切削速度容min） （ m min）120齿 部 高频淬火进给量刀具名称（ mm rmin）量具名称控温仪工序名称中国矿业大学第 13 页推孔机床名称工序简

16、图机床型号毛坯材料40Cr 钢夹具名称辅助夹具冷却液序号工序内转数（r切削速度容min） （ m min）进给量刀具名称（ mm rmin）量具名称130修正花键底孔工序名称珩齿中国矿业大学第 14 页机床名称研磨机工序简图机床型号毛坯材料40Cr 钢夹具名称上心轴装夹辅助夹具冷却液序号工序内容转数（ r切 削 速 度进给量刀具名称量具名称min） （ m （ mm r140珩齿280min）20min）00068砂轮四、机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定（一）、毛坯尺寸的确定，画毛坯图双联齿轮是一些设备变速箱中，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

17、，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，该种锻件的公差等级为 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57.5461.541 长4154618 厚1832123 厚23225花键孔28325由此可绘出零件毛坯图（二）、选择工序加工余量1.粗车外圆

18、及端面，钻镗花键底孔至尺寸28已知87.5 外圆长度方向上的加工余量为 3mm ,故分一次加工，长度加工公差为IT11 级，标准公差 0.013mm。进给量切削简明手册当刀杆尺寸为16mm25mm, mm时，以及工件直径为87.5 时， f 0.6 0.8mm / r按 CA6140车床说明书 取 f 0.6mm / r 。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 0.8*0.6 0.48mm / r按 CA6140车床说明书 f 0.53mm / r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查表得：

19、Cv=158xv=0.15yv=0.4M=0.2 修正系数Ko 见切削手册表 1.28kmv=1.15kkv=0.8kkrv=0.8ksv=1.04kBV=0.81得：VC 47m / min确定机床主轴转速ns 229.8r / min按 CA6140车床说明书 n 200r / min所以实际切削速度V 40m / min、按机床进给强度决定进给量：根据表 2.9 , 当 210Mpad 20.5mmb0可确定 f 0.75mm / r 。按 CA6140车床说明书取f 0.62mm / r 。所以实际切削速度V 40.8m / min、钻头最大磨损量取 0.8 ，寿命T 45min .、

20、切削速度 由切削用量简明手册得 =21m/minn 1000v / d 334.4r / min由机床技术资料得和 334.4 接近的有 280n/m 和 400n/min 取n 280r / min取n 280r / min 。实际V 17m / min 。、 基本工时，T L / nf 0.28min 。m入切量及超切量由表 查出 6mm所以T 2、扩孔 L / nf 0.32minm刀具直径d0 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 T L / nf 0.32minm倒角刀具 15锪钻，由于两孔直径相差不

21、大，以表面粗度要不高手动进给。3、倒角刀具：专用刀具。此工序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b 160 280HBSa 2.8mmpf 0.6mm / rV 41m / mincP 3.4Kwc按 CA6140车床说明书 主电机功率11 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 Z K /1000 vf Zbz式中：Z单面余量 2.5mm(由27mm 拉削到32mm)；bL拉削表面长度，42mm；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，

22、取 1.4 ； v拉削速度（m/min）；f拉刀单面齿升；zZ拉刀同时工作齿数，Z=l/p；42P拉刀齿距。P (1.25 1.5)拉刀同时工作齿数z l / p 5 9mm 。其本工时 Tm 2.5*42*1.2*1.4 /1000*3.6*0.06*5 0.2min齿轮加工滚齿加工 33 齿由文献 2 表V=312/T0.33S0.5 N=0.124s0.9m1.7/DS=2.5，T=240min，m=4V 32.4m / minP 0.27Kw插齿加工 19 齿由文献 2 表 10-174 V=49/T0.2s0.5m0.3 N=17910-4sm2/20.11又由文献 2 表 10-1

23、89,10-192S=0.32，T=300min， 代入上式得V=18.3m/min， P=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。齿部高频淬火珩齿精磨工件，砂轮宽度b=2mm纵向进给量： f 0.5bs 0.5 2 1mma工作台单行程的横向进给量 ft 6.8 m / s五、花键加工夹具设计夹具是一种装夹的工艺装备，广泛的应用在机械加工、装配、检验、热处理、焊接等工艺过程中。在机械加工过程中，为了使加工的工件符合图样要求，就必须使工件相对于机床和刀具的位置正确，并保持其位置不变。这就要用到夹具。机床夹具可以保证工件加工精度，稳定产品质量；扩大机床使用范围，充分发挥机床潜力；缩短装夹时间，提高劳动生产率；减轻工人的劳动强度等。机床夹具分为通用夹具、专用夹具、组合夹具和可调夹具，本次设计的夹具是用来加工花键，属于专用夹具。夹具由定位元件，夹紧元件等组成。一、 工件在夹具中的定位设计的夹具，工件以圆柱孔和端面定位，定位基准是夹具上端面和圆柱孔内表面。造成定位误差的原因有两个，一是定位基准与工序基准不重合