雙聯(lián)齒輪機械加工工藝規(guī)程

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1、 《機械加工工藝與夾具》課程設計說明書 題目：雙聯(lián)齒輪工藝設計 目 錄 一、設計要求及參考……………………………………………………… 二、零件的分析…………………………………………………………… 三、工藝規(guī)程的設計……………………………………………………… （一）確定毛坯的制作形式……………………………………………… （二）基準的選擇………………………………………………………… （三）工藝路線的擬定及工藝方案的分析……………………………… （四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定…………………… （五）各工序的定位夾緊方案及切削用量的選擇………………

2、……… （六）各工序的基本工時………………………………………………… 四、總結…………………………………………………………………… 五、主要參考文獻………………………………………………………… 六、設計總結……………………………………………………………………… 一．編制零件的工藝規(guī)程及設計夾具： 雙聯(lián)齒輪如下圖所示，成批生產(chǎn)（每批100件），材料為40Cr鋼。編制此雙聯(lián)齒輪的工藝規(guī)程并為加工花鍵設計夾具。 要求：零件毛坯圖 夾具裝配圖（A0或A1）

3、 設計說明書（附有工藝卡和工序卡） 二、零件分析 （一）零件的作用與結構特點 雙聯(lián)齒輪主要用于一些機械設備變速箱中，通過與操作機構的結合，滑動齒輪從而實現(xiàn)變速。圓柱齒輪一般分為齒圈和輪體兩部分，根據(jù)齒輪輪體的結構形狀來劃分可知上圖中的雙聯(lián)齒輪為盤類齒輪，有兩個齒圈，在齒圈上切出直齒齒形，在輪體上帶有花鍵孔。 （二）零件的工藝分析 該零件屬于齒輪類零件，形狀規(guī)則，尺寸精度和形位精度要求均較高，零件的主要技術分析如下： （1）齒輪端面對準A的圓跳動公差不超過0.05mm，主要是保證端面平整光滑，雙聯(lián)是利用花鍵軸和花鍵孔進行配合

4、定位，因此必須保證花鍵孔的尺寸精度。 雙聯(lián)齒輪之間嚙合要求嚴格，要保證雙聯(lián)齒輪的齒形準確及同軸度較高。 （2）由于零件是雙聯(lián)齒輪，軸向距離較小，根據(jù)生產(chǎn)綱領是選擇合理的加工工藝。 （3）齒輪要求加工精度高，要嚴格控制好定位 （4）Φ32的花鍵孔是一比較重要的孔，也是以后機械加工各工序中的主要定位基準。因此加工花鍵孔的工序是比較重要的。要在夾具設計中考慮保證到此孔精度及粗糙度要求。 三、工藝規(guī)程的設計 （一）確定毛坯的制造形式 由于零件結構簡單，尺寸較小，且有臺階軸，力學性能要求較高，精度較高且要進行大量生產(chǎn)所以選用模鍛件，其加工余量小，表面質量好，機械強度高，生存率

5、高。工件材料選用45鋼，毛坯的尺寸精度要求為IT11—12級 （二）基準的選擇 根據(jù)零件圖紙及零件的使用情況分析。知Φ32花鍵孔，端面圓跳動，平行度等均應通過正確的定位才能保證，故對基準的選擇應進行分析。 (1)粗基準的選擇 粗基準的選擇：對雙聯(lián)齒輪這樣的回轉體零件來說，選擇好粗基準是至關重要。對回轉體零件我們通常以外圓作為粗基準。 （2）精基準的選擇 在加工完Φ32花鍵孔以后各工序則以花鍵孔為定位精基準。這樣就滿足了基準重合的原則和互為基準的原則。在加工某些表面時，可能會出現(xiàn)基準不重合，這時需要進行尺寸鏈的換算。 （三）工藝路線的擬定 （1） 工藝路線的擬定

6、 為保證達到零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項技術要求，必須制定合理的工藝路線。 由于生產(chǎn)綱領為批量生產(chǎn)，所以采用通用機床配以專用的工、夾、量具，并考慮工序集中，以提高生產(chǎn)率和減少機床數(shù)量，使生產(chǎn)成本下降。 工藝路線一： 工藝路線二 鍛造、正火 鍛造、正火 1粗車外圓及端面 1粗車外圓及端面 2拉花鍵孔 2拉花鍵孔 3去毛刺 3去毛刺 4精車外圓

7、、端面 4精車外圓及端面 5檢驗 5檢驗 6滾齒 6滾齒 7插齒 7倒角 8倒角 8去毛刺 9去毛刺 9剃齒 10剃齒 10齒部高頻淬火 11齒部高頻淬火 11推孔 12推孔

8、 12衍齒 13衍齒 13總檢 14總檢 兩個工藝方案中除第七道工序不同外，其他的工序都相同，二這道工序都是為了獲得Z=19的切削加工。方案一是對Z=33的齒形進行滾齒加工后再對Z=19的齒輪進行插齒加工，這樣能保證切削加工順利地進行下去。方案二是對Z=33的齒坯進行滾齒加工后繼續(xù)對Z=19的齒輪進行滾齒加工，由于該零件是雙聯(lián)齒輪，兩齒輪間隔很小，若再對Z=19的齒坯進行滾齒加工需得有專門的設備，增加了成本和加工難度 另外，選擇方案時還應考慮工廠的具體條件等因素，如設備，能否借用工、夾、量具等、本次設計選

9、擇工藝路線方案一。根據(jù)工序方案一制定出詳細的工序劃分如下所示: 毛坯為鍛件，清理后進行正火處理，以消除內應力機械切削加工性能，在毛坯車間，對其認真檢驗分析，達到毛坯的技術要求，然后送到機械加工車間來加工 1毛坯鍛造 2正火 3粗車外圓及端面，留余量1.5~2mm，鉆、鏜花鍵底孔至尺寸Φ28H12 4拉花鍵孔 5鉗工去毛刺 6上心軸，精車外圓，端面及槽至要求 7檢驗 8滾齒（Z=33）留余量0.07~0.1mm 9插齒（Z=21）留余量0.04~0.06 10倒角 11鉗工去毛刺 12剃齒（Z=33）公法線長度至尺寸上限 13剃齒（Z=21）采用螺旋角度為5度的剃

10、齒刀，剃齒后公法線長度至尺寸上限 14齒部高頻淬火 15推孔 16衍齒 17總檢入庫 根據(jù)此工序安排，編出機械加工工藝過程卡及工序卡。見附表1：機械工藝加過程卡,附表2—15機械加工工序卡 機械加工工藝過程卡 零件名稱 雙聯(lián)齒輪《二》 鍛造 每件毛坯制坯數(shù) 第 一 頁 零件生產(chǎn)批量 100 45鋼 零件外形尺寸 工序號 工種 工序名稱 機床型號 夾具名稱 刀具名稱 輔助名稱 量 具 10 車 粗車外圓及端面留余量1.5-2mm CA6140 車夾具 高速

11、鋼車刀 游標卡尺1500.02 20 車 鉆鏜花鍵孔至尺寸Φ28H12 C6136（專） 車Φ28孔夾具 鉆擴復合鉆Φ28Φ40 1-50mm內徑千分尺 30 拉 拉花鍵孔至規(guī)格 L6120 拉夾具 矩形花鍵拉刀 拉夾頭 花鍵量規(guī) 40 鉗 去毛刺 50 車 上芯軸，精車外圓，端面及槽至要求 CA6140 上芯軸裝夾 高速鋼外圓，端面及車槽刀 游標卡尺1500.02 60 銑 滾齒（Z=33)留剃余量0.07-0.12mm Y3150E 上芯軸裝夾 高速鋼剃前齒輪滾刀 CD320G光柵式多能

12、單面嚙合檢查儀 70 銑 插齒（Z=21)留剃余量0.04-0.06mm Y5132 上芯軸裝夾 盤形直齒插齒刀 CD320G光柵式多能單面嚙合檢查儀 80 車 倒角（1,2齒15o牙角） CA6140 上芯軸裝夾 75o外圓車刀 90 鉗 去毛刺 100 銑 剃齒（Z=33)公法線長度至尺寸上限 Y4232C 上芯軸裝夾 盤形剃齒刀 CD320G光柵式多能單面嚙合檢查儀 110 銑 剃齒（Z=21)公法線長度至尺寸上限 Y4232C 上芯軸裝夾 盤形剃齒刀 CD320G光柵式多能單面嚙合檢

13、查儀 120 銑 推孔 130 銑 珩齒 砂輪 工序簡圖 工序名稱 粗車外圓及端面 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 第 1 頁 機床名稱 機床型號 車床 CA6140 毛坯材料 夾具名稱 45鋼 三爪卡盤 輔助夾具 冷卻液 序號 工步內容 轉數(shù)∕（r∕min） 切削速度∕（m∕min） 進給量∕（mm∕r∕min） 刀具名稱 量具名稱 10 粗車外圓及端面，

14、留余量1.5-2mm 750 56.5 0.4 硬質合金車刀 游標卡尺150*0.02 工序名稱 工序簡圖 鉆鏜花鍵孔 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 第 2 頁 機床名稱 機床型號 車床 C6136(專） 毛坯材料 夾具名稱 45鋼 鉆Φ28孔夾具 輔助夾具 冷卻液 序號 工步內容 轉數(shù)∕（r∕min） 切削速度∕（m∕min） 進給量∕（mm∕r∕min） 刀具名稱 量具名稱 20 鉆鏜花鍵孔至尺寸Φ28H12 750 56.5 0.4 麻花鉆，YG8硬質合金鏜刀 0-250內徑千分尺

15、 工序簡圖 工序名稱 拉花鍵孔至規(guī)格 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 第 3 頁 機床名稱 機床型號 拉床 L6120 毛坯材料 夾具名稱 45鋼 拉夾具 輔助夾具 冷卻液 乳化液 序號 工步內容 轉數(shù)∕（r∕min） 切削速度∕（m∕min） 進給量∕（mm∕r∕min） 刀具名稱 量具名稱 30 拉花鍵孔至規(guī)格 280 3.6 2.5 矩形花鍵拉刀 花鍵量規(guī) 工序簡圖 工序名稱 鉗工去毛刺 河南工業(yè)職業(yè)

16、技術學院 第 4 頁 工具名稱 機床型號 銼刀 毛坯材料 夾具名稱 45鋼 輔助夾具 冷卻液 序號 工步內容 轉數(shù)∕（r∕min） 切削速度∕（m∕min） 進給量∕（mm∕r∕min） 刀具名稱 量具名稱 40 鉗工去毛刺 銼刀 工序簡圖 工序名稱 精車外圓 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 第 5 頁 機床名稱 機床型號 車床 CA6140 毛坯材料 夾具名稱 45鋼 三爪卡盤 輔助夾具 冷卻液 序號 工步內容 轉數(shù)∕（r∕m

17、in） 切削速度∕（m∕min） 進給量∕（mm∕r∕min） 刀具名稱 量具名稱 50 上芯軸精車外圓、端面及槽至要求 750 56.5 0.4 高速鋼車刀 游標卡尺100*0.02 工序簡圖 工序名稱 滾齒Z=33 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 第 6 頁 機床名稱 機床型號 滾齒機 Y3150E 毛坯材料 夾具名稱 45G 上芯軸裝夾 輔助夾具 冷卻液 乳化液 序號 工步內容 轉數(shù)∕（r∕min） 切削速度∕（m∕min） 進給量∕（mm∕r∕min） 刀具

18、名稱 量具名稱 60 滾齒（Z=33)留齒余量0.07-0.12mm 64 32.4 2.5 高速鋼滾刀 工序簡圖 工序名稱 插齒Z=19 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 第 7 頁 機床名稱 機床型號 插齒機 Y5132 毛坯材料 夾具名稱 45G 上芯軸裝夾 輔助夾具 冷卻液 序號 工步內容 轉數(shù)∕（r∕min） 切削速度∕（m∕min） 進給量∕（mm∕r∕min） 刀具名稱 量具名稱 70 插齒（Z=21)留齒余量0.04-0.06mm

19、 18.3 0.32 高速鋼插刀 工序簡圖 工序名稱 車倒角 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 第 8 頁 機床名稱 機床型號 車床 CA6140 毛坯材料 夾具名稱 45G 上芯軸裝夾 輔助夾具 冷卻液 序號 工步內容 轉數(shù)∕（r∕min） 切削速度∕（m∕min） 進給量∕（mm∕r∕min） 刀具名稱 量具名稱 80 車倒角（15o） 750 56.5 0.4 45o外圓車刀 游標卡尺

20、 工序簡圖 工序名稱 鉗工去毛刺 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 第 9頁 機床名稱 機床型號 毛坯材料 夾具名稱 45G 輔助夾具 冷卻液 序號 工序內容 轉數(shù)∕（r∕min） 切削速度∕（m∕min） 進給量∕（mm∕r∕min） 刀具名稱 量具名稱 90 鉗工去毛刺 銼刀 工序簡圖 工序名稱 剃齒Z=33 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 第 10頁 機床名稱 機床型號 剃齒機

21、Y4232C 毛坯材料 夾具名稱 45G 上芯軸裝夾 輔助夾具 冷卻液 序號 工步內容 轉數(shù)∕（r∕min） 切削速度∕（m∕min） 進給量∕（mm∕r∕min） 刀具名稱 量具名稱 100 剃齒（Z=33) 230 130 0.35 盤形剃齒刀 工序簡圖 工序名稱 剃齒Z=19 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 第 11頁 機床名稱 機床型號 剃齒機 Y4232C 毛坯材料 夾具名稱 45G 上芯軸裝夾 輔助夾具 冷卻液 序號 工步內容

22、轉數(shù)∕（r∕min） 切削速度∕（m∕min） 進給量∕（mm∕r∕min） 刀具名稱 量具名稱 110 剃齒（Z=21) 230 130 0.35 盤形剃齒刀 工序簡圖 工序名稱 推孔 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 第 12頁 機床名稱 機床型號 毛坯材料 夾具名稱 45鋼 輔助夾具 冷卻液 序號 工步內容 轉數(shù)∕（r∕min） 切削速度∕（m∕min） 進給量∕（mm∕r∕min） 刀具名稱 量具名稱 120 推孔

23、 工序簡圖 工序名稱 珩齒 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 第 13頁 機床名稱 機床型號 研磨機 毛坯材料 夾具名稱 45鋼 上心軸裝夾 輔助夾具 冷卻液 序號 工步內容 轉數(shù)∕（r∕min） 切削速度∕（m∕min） 進給量∕（mm∕r∕min） 刀具名稱 量具名稱 130 珩齒 280 20 0．0068 砂輪 工序簡圖 工序名稱 齒部高頻淬火 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 第 14 頁 機

24、床名稱 機床型號 電阻加熱爐 毛坯材料 夾具名稱 45鋼 淬火件掛鉤 輔助夾具 淬火介質 水 序號 工步內容 轉數(shù)∕（r∕min） 切削速度∕（m∕min） 進給量∕（mm∕r∕min） 刀具名稱 量具名稱 140 控溫儀 （四）機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 1、毛坯尺寸的確定，畫毛坯圖 雙聯(lián)齒輪室一些設備變速箱中，通過與操縱機構相結合，滑動齒輪，從而實現(xiàn)變速。要求配合精度較高，力學性能較好，且生產(chǎn)綱領是成批生產(chǎn)，所以毛坯選用模鍛件，再給以正火處理，以消除鍛件在鍛造過程中的內應力。 由文獻1

25、，該種鍛件的工差等級為CT7~9級，故取CT為9級。 由文獻1可用查表法確定各表面的總余量，但由于用查表法所確定的總余量與生產(chǎn)實際情況有些差距，故還應根據(jù)工廠具體情況進行適當?shù)恼{整。 由文獻1可查出鍛件主要尺寸的公差，先將調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 總余量 毛坯尺寸 φ87.5外圓 87.5 5 92.5 Φ57.5外圓 57.5 4 61.5 Φ42 42 5 47 42長 42 5 47 18厚 18 3 21 20厚 20 3 23 花鍵孔 28 3 27 由此可繪出

26、零件毛坯圖 三、選擇工序加工余量 1.粗車外圓及端面，鉆鏜花鍵底孔至尺寸φ28 （1）已知φ87.5外圓長度方向上的加工余量為3mm,實際加工余量為1.5mm,故分一次加工，長度加工公差為IT11級取-0.19mm （2）進給量《切削簡明手冊》當?shù)稐U尺寸為16mm25mm,ａｅ≤３mm時， 以及工件直徑為Φ87.5時，?=0.6-0.8mm/ｒ 按C３１６３－１ 車床說明書 取?=0.6 mm/n。 由于存在間歇加工所以進給量乘以k=0.75—0.85 所以：實際進給量f=0.60.8=0.48 mm/ｒ 按C３１６３－１ 車床說明書 ?＝0.53ｍｍ／ｒ （3）計

27、算切削速度。按《切削簡明手冊》表1.27 ， 切削速度的計算公式為（壽命選T=60min） 刀具材料YG6 V=Cv/(Tmap xvf yv) kv 其中：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2 修正系數(shù)Ko見《切削手冊》表1.28 kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81 ∴Vc =158/( 600.220.150.53 0.4) 1.150.80.80.810.97 =46.9(m/min) （4）確定機床主軸轉速 ns=1000vc/

28、dw =229.8（r/min） 按C３１６３－１ 車床說明書 ｎ＝200 r／min 所以實際切削速度V=40.8m/min ａ、按機床進給強度決定進給量：根據(jù)表2.9 , 當σb＝210MPa ｄ0＝20.5mm 可確定f=0.75。 按C3163-1 車床說明書 取 f=0.62mm/n. 所以實際切削速度V=40.8m/min ｂ、 決定鉆頭磨鈍標準及壽命當do=28mm、 鉆頭最大磨損量取0.8 壽命T=45min. ｃ、切削速度 由《切削用量簡明手冊》得 Ｖ=21m/min n=1000V/D=334.4 由機床技術資料得和33

29、4.4接近的有280n/m和400n/min 取280n/min 取n=280m/min. 實際Ｖ=17 m/min ｄ、 基本工時，Tm=L/nf=(42+6)/280x0.62 =0.28(min) 入切量及超切量由表 查出Ψ+△=6mm 所以Tm=L/nf=(42+6)/280x0.62 =0.32 (min) 2、擴孔 刀具直徑do=27mm；刀具幾何參數(shù)同上。 由于兩孔直徑相差不大，為了節(jié)省停車和調換走刀量等輔助時間，n和f都不變，所以Tm同上 Tm=0.32 倒角刀具15锪鉆由于兩孔直徑相差不大，以表面粗度要求不高手動進給。 3、倒角

30、刀具：專用刀具。此工步使用到專用刀具與手動進給。 檢驗機床功率 按《切削用量簡明手冊》表 可以查出 當σｂ＝160～245HBS ａｐ≤2.8ｍｍ ｆ≤0.6ｍｍ／ｒ Ｖｃ≤41ｍ／min Ｐｃ＝3.4kw 按C３１６３－１ 車床說明書 主電機功率Ｐ＝11ｋｗ 可見Ｐｃ比Ｐ小得多所以機床功率足夠所用切削用量符合要求 鉆削功率檢驗按《切削用量簡明手冊》表 2.21 當ｄｏ＝27ｍｍ ｆ＝0.64 ｍｍ 查得轉矩Ｍ＝61.8 N.M 《切削用量簡明手冊》表由表2.32 得功率公式 ＰC＝McVc/30do=61.8x17/30x27=1.67km 按C３１６３－１

31、車床說明書 主電機功率Ｐ＝11ｋｗ 可見ＰC比Ｐ小得多，所以機床功率足夠，所用切削用量符合要 4 拉花鍵孔 單面齒升：根據(jù)有關手冊，確定拉花鍵孔時花鍵拉刀的單面齒 為0.06mm, 拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min) 切削工時 t=Zblηk/1000vfzZ 式中： Zb 單面余量2.5mm(由Φ27mm拉削到Φ32mm)； L 拉削表面長度，42mm； η 考慮校準部分的長度系數(shù)，取1.2；

32、 k 考慮機床返回行程系數(shù)，取1.4 ； v 拉削速度（m/min）； fz 拉刀單面齒升； Z 拉刀同時工作齒數(shù)，Z=l/p； P 拉刀齒距。 P=(1.25-1.5)sqrt42=1.35sqrt42=9mm ∴拉刀同時工作齒數(shù)z=l/p=42/9≈5 ∴其本工時 Tm=2.5421.21.4/10003.60.065=0.20(min) 5.齒輪加工 （1）滾齒加工33齒 由文獻2表10

33、-174 V=312/T0.33S0.5 N=0.124s0.9m1.7/D 又由文獻2表10-175,10-177 S=2.5，T=240min，m=4 代入上式得 V=32.4m/min，N=0.27kw （2）插齒加工21齒 由文獻2表10-174 V=49/T0.2s0.5m0.3 N=17910-4sm2/20.11 又由文獻2表10-189,10-192 S=0.32，T=300min， 代入上式得 V=18.3m/min，N=0.062kw 由（1）、（2）計算它們均小于機床所能提供的功率， 故符合要求。 6．齒部高頻淬火 7．珩齒 精磨工件

34、，砂輪寬度b=2mm 縱向進給量： 工作臺單行程的橫向進給量 8時間定額計算 根據(jù)設計要求，只計算指導教師指定的一道工序工時。 下面計算20道工序Φ28mm孔的時間定額。 （1）機動時間 由文獻1表2.5-7得鉆孔的計算公式為： T=l+l1+l2/fn 式中l(wèi)1=D/2cotky+（1-2） l2=1-4， 鉆盲孔時，l2=0，l=46，L2=0，f=0.3，n=1000 L1=8.7/2cot（1180/2）+1.5=6.7 所以 t=46+6.7+0/0.31000=

35、0.1773min Tb=2t=20.1773=0.355min （2）輔助時間 由文獻1表2.5-41確定 開停車 0.015min 升降鉆桿 0.015min 主軸運轉 0.02min 清楚鐵屑 0.04min 卡尺測量 0.10min 裝卸工件時間由文獻1表2.5-42取1min 所以輔助時間 Ta=（0.015+0.015+0.02+0.04+0.1+1）min =1.19min （3）作業(yè)時間

36、 TB=Tb+Ta=（0.355+1.19）min =1.545min （4）常量工作場地時間Ts 由文獻5，取β=3%，則 TS=TBβ=1.5453% =0.04635min （5）休息與生理需要時間Tr Tr=TBβ=1.5453%=0.04635min （6）準備與終結時間Te 由文獻1表2.5-44.，取部分時間為 簡單件 26min 深度定位 0

37、.3min 使用鉆模 6min 由設計給定5000件，則 Te/n=（26+0.3+6）/5000=0.001615min （7）單件時間 Tp=Tb+Ta+Ts+Tr= （0.355+1.19+0.04635+0.04635+0.001615）min =1.625min （8）單件計算時間 Tc=Tp+Te/n=（1.625+0.001615）min =1.63min 四、主

38、要參考文獻 1 李洪主編.機械加工工藝手冊.北京出版社.1990 2 艾興，肖詩綱主編.切削用量簡明手冊.北京.機械工業(yè)出版社 3 東北重型機械學院，洛陽工學院，第一汽車制造廠職工大學編.機床夾具設計手冊.上海.上?？茖W技術出版社.1994 4 趙如福主編.金屬機械加工工藝人員手冊.上海.上海科學技術出版社.1990 5 鄭修本，馮冠大主編.機械制造工藝學.北京.機械工業(yè)出版社.1992 6．《機械設計基礎》 7．《公差測量技術與配合》 8．《金屬切削用量與刀具》 9．《機械加工設備》 10．《機床工藝學》 11．《機械制造基礎》