倒档齿轮加工工艺

/前言根据高等职教育的方针政策.高等教育要培养一批高技能应用型人才。不仅要有过硬的理论知识.而且要具备高的动手能力和创新意识。本人积极响应院领导和专业教师的号召.竭尽全力完成课程设计.练就自己的动手能力和创新意识！课程设计是我们在大学期间学完专业所有课程后所要进行的一个重要环节.这是我们对所学课程的一次深入的全面的总复习.也是一次理论联系实际的训练。因此.它在学习中占有重要的地位。是利用所学知识解决实际问题能力的具体体现。此次设计既是对我们的一次锻炼.也是一次挑战。在设计过程中.通过搜集和整理相关资料、查阅大量的手册、国家标准和相关技术政策.不仅使我们增长了见识.也开阔了视野。课程设计的课程也是一次综合性的理论联系实际的训练过程.是我们从学校走向工作岗位的一个过度环节。我希望能够通过这次毕业设计.对将来要从事的工作进行一次适应性训练.希望在设计中能够锻炼自己独立工作和综合分析的能力.为今后工作打下一个坚实的基础.树立一个良好的开端.这个阶段也将在我的大学生活中留下深刻的印象。就我而言.希望通过这次课程设计.对自己今后从事的工作.进行一次适应性训练.通过设计锻炼自己分析问题、解决问题的能力.为今后的工作打下一个良好的基础由于能力所限.设计中尚有许多不足之处.希望各位教师给予批评指教.敬请尊敬的院领导和专业教师提出宝贵意见和建议！设计人:陈德发、杜道2011年07月05日目录一、零件图的分析……………………1.1零件的功用……………………1.2图纸的完整性和正确性…………1.3零件的技术要求分析……………1.4零件的结构工艺性分析…………二、毛坯的选择……………………2.1确定毛坯种类及制造方法………2.2毛坯的形状及加工总余量………三、定位基准的选择………………3.1精基准的选择……………………3.2粗基准的选择……………………四、工艺路线的拟定…………………4.1表面加工方法的选择………………4.2确定加工工艺路线〔要求两套工艺方案…………4.3工艺方案的技术经济分析………五、确定工序加工余量、工序尺寸及公差……………5.1选择工序加工余量……………5.2计算工序尺寸及公差……………六、确定切削用量及工时定额………七、工艺过程卡片…………………八、工序卡片…………………九、参考文献书目……………………零件图的分析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。零件内、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、未标注为1*450.零件表面光洁、精度等级8GK。1.4零件的结构工艺性分析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φ40mm的圆柱的连接在一起。零件有φ20mm的孔和宽6mm的键槽。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Φ105×100mm.所以选择Φ110*105的毛坯。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。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。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定。2.2毛坯的形状及加工总余量毛坯的形状毛坯的总余量主要面尺寸零件尺寸<mm>总余量<mm>毛坯尺寸<mm>φ76外圆76480φ105外圆1055110φ4040545100长100510515厚15520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。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。即选孔及一端面为精基准。3.2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。工艺路线的拟定4.1表面加工方法的选择本零件的加工面有外圆、内孔、端面、齿面、键槽.材料为45钢。参考《机械制造工艺设计简明手册》.加工方法选择如下：〔1齿圈外圆面：为标注公差尺寸.根据GB1800-97规定其公差等级为IT14.表面粗糙度为.需粗车、半精车〔表1.4-6〔2φ40mm外圆面：为标注公差尺寸.根据GB1800-97规定其公差等级为IT14.表面粗糙度为.需粗车、半精车〔表1.4-6〔3mm内孔：公差等级为IT7.表面粗糙度.根据表1.4-7.加工方法选用钻、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.精度都为8GK螺旋圆锥齿轮刀盘铣齿即可〔表1.4-16、表1.4-17。〔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1.4-174.2确定加工工艺路线〔要求两套工艺方案工艺路线的拟订.为了保证达到零件的几何形状、尺寸精度、置精度及各项技术要求.必须制定合理的工艺路线。制定工艺路线的出发点.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。在生产纲领已确定为大批生产的条件下.尽量使工序集中来提高生产效率。除此之外.还应考虑经济效果.以便降低生产成本。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：工序1:毛坯进行锻造工序2：正火工序3：粗车各外圆、齿厚和断面。钻、扩孔工序4：拉键槽工序5：半精车各外圆及端面工序6：检验工序7：滚齿轮工序8：去毛刺工序9：剃齿工序10:热处理工序11:精铰孔工序12：珩齿工序13：终检工艺路线方案二：工序1:毛坯进行锻造工序2:正火工序3：钻孔、扩孔工序4粗车各外圆、齿厚及端面工序5：拉键槽工序6：半精车各外圆及端面工序7：检验工序8：滚齿工序9：去毛刺工序10：剃齿工序11:热处理工序12:铰孔工序13：珩齿工序14：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。4.3工艺方案的技术经济分析齿圈外圆面及φ40mm外圆和两端面都未标注公差尺寸.根据GB1800-97规定其公差等级为IT14.表面粗糙度为.粗车、半精车〔表1.4-6即能达到要求.φ20mm孔为公差等级为IT工方法选用钻、粗铰、精铰〔表1.4-7即能达到要求；和键槽槽宽和槽深的公差等级分别为IT9和IT10.需粗插、精插〔表1.4-17即能达到要求.两齿部齿面精度都为8GK滚齿刀滚齿即可〔表1.4-16、表1.4-17。从经济性分析不需要过精的加工即可.确定工序加工余量、工序尺寸及公差5.1选择工序加工余量工序加工余量〔直径工序尺寸IT公差粗车φ76mm端面2mm103mm11+0.220粗车φ76mm2.9mmφ77.1mm13+0.460粗车φ40mm4mmφ41mm13+0.390粗车φ76mm齿厚15mm2mm16mm11+0.110粗车φ105mm端面2mmφ101mm11+0.220粗车φ105mm3.9mmφ106.1mm13+0.540粗车φ105mm齿厚15mm2mm16mm11+0.110钻孔φ20mm18mmφ18mm130-0.33粗铰φ20mm1.94mmφ19.94mm100-0.084精铰φ20mm0.06mmφ20mm8+0.0270半精车外圆φ76mm端面0.5mm100.5mm9+0.0870半精车外圆φ76mm1.1mmφ76mm100-0.12半精车外圆φ40mm1mmφ40mm100-0.1半精车φ76mm齿厚15mm0.5mm15mm9+0.0430半精车外圆φ105mm端面0.5mm100mm9+0.0870半精车外圆φ105mm1.1mmφ105mm100-0.14半精车φ105mm齿厚15mm0.5mm15mm9+0.0430粗插键槽5.6*2.45.6*2.4精插键槽0.4*0.46*2.85.2计算工序尺寸及公差粗车φ76端面：L=105-2=103IT为11公差为粗车φ76mm：φ=80-3.9=77.1IT为13公差为粗车φ40mm外圆：φ=45-4=41IT为13公差为粗车φ76齿厚15：L=18-2=16IT为11公差为粗车φ105齿厚：L=18-2=16IT为11公差为粗车φ105端面：L=103-2=101IT为11公差为粗车φ105：φ=110-3.9=106.1IT为13公差为钻孔φ20：φ=0+18=18IT为13公差为粗铰φ20：φ=18+1.94=19.94IT为10公差为精铰φ20：φ=19.94+0.06=20IT为8公差为半精车外圆φ76端面：L=101-0.5=100.5IT为9公差为半精车外圆φ76：φ=77.1-1.1=76IT为10公差为半精车外圆φ40：φ=41-1=40IT为10公差为半精车φ76齿厚15：L=15.5-0.5=15IT为9公差为半精车φ105齿厚：L=15.5-0.5=15IT为9公差为半精车外圆φ105端面：L=100.5-0.5=100IT为9公差为半精车外圆φ105：φ=106.1-1.1=105IT为10公差为粗插键槽5.6*2.4*100精插键槽6*2.8*100〔五确定切削用量及基本工时1.加工条件：工件材料:45钢.正火处理。.模锻.加工要求：粗车φ76端面及φ76.φ40外圆.φ105端面及外圆.钻扩孔φ20。机床：CA6140立式钻床Z4019.刀具：刀片材料YT15..12.90.0.5。30麻花钻.60扩孔钻刀片材料YG82.计算切削用量：〔1粗车φ76端面1.已知毛坯长度方向的加工余量为2按=5.5考虑≤3.分两次加工2.进给量根据《切削用量简明手册》〔以下称简明手册表1.4当刀f=0.5～0.7mm/r按CA620-1车床说明书〔见《切削手册》表1.30.取f=0.5mm/r3.计算切削速度。按切削手册表1.27切削速度计算公式为LY=60mm〔m/min。=108.6m/min其中=242.=0.15.=0.35.m=0.2.修正系数见《切削手册》表1.28.即：=1.44.=0.8.=1.04.=0.81.=0.974.确定机床主轴转速<r/min>按照机床说明书〔见《工艺手册》表4.2-8与455r/min相近的机床转速为450及500r/min,现取=450r/min。如果选=500r/min.则转速损失太大.所以主轴切削速度v=5.切削工时.按《工艺手册》表6.2-1==18〔mm=2mm.=0.=0.==×2=0.36min〔2粗车φ76外圆.同时应检验机床功率及进给机构强度。1.切削深度单边余量=1.5mm。可一次切除2.进给量根据《切削手册》表1.4.选用=0.5mm/r3.计算切削速度《切削手册》表1.27=116〔m/min4.确定主轴转速<r/min>按机床选取n=500r/min所以实际切削速度5.检验机床功率主轴切削力按《切削手册》表1.29计算公式计算其中=2795.=1.0.=0.75.=-0.15.所以=1012.5〔N切削时消耗功率=由《切削手册》表1.30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削力=1012.5N径向切削力按《切削手册》表1.29所示公式计算轴向切削力取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数.则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为7.切削工时=〔3粗车φ40外圆〔《切削手册》表1.6.刀夹圆弧半径切削速度其中=242.=0.15.=0.35.m=0.2.=1.44.=0.81.T=60.=159〔m/min.按说明书n=1400此时切削工时t=〔4粗车φ105外圆同时应检验机床功率及进给机构强度1.切削深度单边余量=1.9mm.可一次切除2.进给量.按《切削手册》表1.4.选用3.计算切削速度.见《切削手册》表1.27=123〔m/min4.确定主轴转速按机床选取n=400r/min所以实际切削速度5.检验机床功率.主切削力按《切削手册》表1.29的公式计算其中=2795.=1.0.=0.75.=-0.15.所以=668.4〔N切削时消耗功率=由《切削手册》表1.30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粗车φ105端面1.已知毛坯长度方向的加工余量为.实际端面最大加工余量可按z=5.5mm考虑分两次加工计。长度加工公差按级.取-0.46mm〔入体方向2.进给量由《切削手册》当刀杆尺寸16×25.≤3mm.以及工件直径为φ105时=0.6～0.9mm。按CA6140机床说明书〔见《切削手册》表1.30取=0.6mm/r3.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其中=242.=0.15.=0.35.m=0.2.见《切削手册》表1.28即=1.44=0.8.=1.04.=0.81.=0.97.所以=4.确定机床主轴转速按机床说明书选取与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=320r/min5.切削工时.按《切削手册》表6.2-1..=2mm.=0.=0.===0.089〔min工序IV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：其中单面余量0.4mm.-拉削表面长度100.-考虑校准部分的长度系数.取1.2.-考虑机床返回行程系数.取1.4：-拉刀速度〔m/min：-拉刀开量：所以t==0.31〔min工序V精车φ105外圆。加工要求精车至φ105单边余量为1mm经查《切削手册》可知=0.3mm/r=其中=1.28×1.0×0.81×1.01所以机床主轴n=500r/min工时t===0.11〔min〔2精车φ40外圆加工要求精车至φ40单边余量为0.5〔mm经查《切削手册》可知=0.25mm/r=197〔m/min所以机床主轴n=1400r/min工时t===0.22〔min〔3精车φ76外圆加工要求精车至φ76单边余量为0.55〔mm经查《切削手册》可知=0.3mm/r=185〔m/min所以机床主轴n=710r/min工时t===0.08〔min工序VII：滚齿〔1滚齿z=17.m=4〔2机床：Y32B进给量在1.5～3mm/r之间根据《切削手册》选择1.5mm/r.在25～30m/min选25m/min主轴转速n=50〔40～250r/min功率P=4Kw计算工时.由《工艺手册》表查6.2～13有〔2滚齿z=19.们机床Y3150刀具：刀具材料：查相关资料取主轴转速为60r/min.P=4kw滚齿刀进给量查《切削手册》表4.3取=1.5mm/r切削速度查《切削手册》取=30m/min计算工时.查工艺手册表6.2～13.有t=工序IX剃齿〔z=17.m=5机床YP4232C刀具刀具材料查相关资料取主轴转速为n=80r/min.P=2.2kw,剃刀旋转进给量=0.5mm,切削速度=计算工时t=工序X剃齿〔z=19.m=5机床YA4232刀具刀具材料查相关资料取主轴转速为n=80r/min.P=2.2kw,剃刀旋转进给量=0.5mm,切削速度=计算工时t=工序XI绞孔直径余量z=0.15mm.=0.15〔mm/r=1237〔r/min所以机床主轴转速选择=1200<r/min>切削工时t=机械加工工艺过程卡片产品型号零<部>件图号共一页产品名称倒档齿轮零<部>件名称倒档齿轮第一页材料牌号45#毛坯种类锻件毛坯外形尺寸毛坯件数1每台件数1备注工序号工序名称工序内容车间工段加工设备工艺装备工时〔min夹具名称及型号刀具名称及型号量具与检测10锻造①锻造毛坯,各单边余量留5mm112.020热处理①正火处理112.630粗车①粗车φ76端面,车至103mm②粗车φ76外圆柱面.加工至φ77.1mm③粗车φ76齿厚.加工至16mm④粗车φ40外圆柱面.车至φ41mm⑤粗车φ105外圆柱面.车至φ101mm⑥粗车φ105齿厚.车至16mm⑦粗车φ105端面.车至100mm⑧钻孔φ18mm⑨扩孔φ19.8mm11CA6140组合夹具外圆车刀麻花钻头专用塞规4.540拉键槽拉键槽6X100mm11组合夹具键槽拉刀专用塞规0.3150半精车半精车φ76外圆柱面.车至φ76mm半精车φ76齿厚.车至15mm半精车φ40外圆柱面半精车φ105外圆柱面.车至φ105mm半精车φ105齿厚.车至15mm11CA6140组合夹具外圆车刀专用塞规0.4160检验1170滚齿滚齿Z=17,m=4.留剃余量Z=0.06mm滚齿Z=19,m=5.留剃余量Z=0.1mm11Y3150E组合夹具滚齿刀专用塞规80修正①去毛刺11组合夹具90剃齿剃齿Z=17.m=4.公法线长度至尺寸上限剃齿Z=19.m=5.公法线长度至尺寸上限11YP4232C组合夹具剃齿刀专用塞规100热处理齿部高频感应淬火45~52HRC11110铰孔铰孔至尺寸φ20011CA6140组合夹具专用塞规0.42120珩齿齿轮Z=17.m=4珩至尺寸要求齿轮Z=19.m=5珩至尺寸要求11编制<日期>审核<日期>会签<日期>标记处数更改文件号签字日期标记七、工艺过程卡表2倒档齿轮中批量生产机械加工工艺过程卡片八、工序过程卡机械加工工序卡片产品型号零<部>件图号产品名称零<部>件名称倒档齿轮车间工序号工序名称材料牌号3粗车45#毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床CA61401夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件64工步号工步内容工艺装备主轴转速〔r/min切削速度<m/min>进给量<mm/n>切削深度<mm>进给次数工步工时机动辅助1粗车Φ76端面高速钢面车刀.麻花钻.扩孔刀450108.60.53122.8描图2粗车Φ76外圆柱面及齿厚5001190.51.5163粗车Φ40圆柱面14001590.5116.5描校4粗车Φ105圆柱面及齿厚4001320.5117.85粗车Φ105端面320101.90.63210底图卡6钻Φ18mm孔1257.850.761001437扩Φ19.8mm孔1257.71.2410085装订号设计日期审核日期标准化日期会签日期标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期陈德发07-08杜道07-08机械加工工序卡片产品型号零<部>件图号产品名称零<部>件名称倒档齿轮车间工序号工序名称材料牌号4拉键槽45#毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数键槽拉床Z5351夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件