齿条加工工艺docWord格式.docx

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此零件的表面粗糙度要求不高,所以其形状在铣床上可直接铣它的部分及齿条，齿条与齿轮啮合，所以在齿上要求比较高，在加工时应该先刨四面，再铣齿，最后钻孔。

二、齿条工序的尺寸选择

2.1毛坯尺寸

零件的实际尺寸为715mm×

30mm×

28m粗铣前留2-3mm余量粗铣加工后留2-3mm余量以便于精铣粗铣加工后留0.2-0.3mm余量给精磨留的余量所以综上所述该毛坯应留有的加工余量，以保证工件的正常加工，经粗略计算毛坯的尺寸长×

宽×

高为720mm×

35mm×

33mm。

2.2切削用量、加工余量、工时定额的选择与计算。

2.2.1切削用量的选择

刨削和铣削加工切削用量包括主轴转速（切削速度）进给速度，被吃刀量和侧吃刀量。

切削用量的大小对切削力，切削功率，刀具磨损，加工质量和加工成品均有显著的影响。

为了保证刀具的耐磨度，切削用量的选择方法是：

先选择被吃刀量或侧吃到量，其次确定进给速度，最后确定切削速度。

（1）被吃刀量（端铣）或侧吃刀量（圆周铣）的选择指被吃刀量ap为平行于铣刀轴线测量的切削尺寸。

侧吃刀量ae为垂直于铣刀轴线测量的切削尺寸，被吃刀量或侧吃刀量的选取主要有加工余量和对表面的要求决定。

①在工件表面粗糙度值要求Ra12.5-25mm时，如果周围铣削的加工余量小于5mm，端铣的加工余量小于6mm，则粗铣一次精铣以达到要求。

②在工件表面粗糙度值要求Ra3.2-12.5mm时，不分粗铣和半精铣两者进行。

粗铣时被吃刀量或侧吃刀量选取同前粗铣后留0.5-1.0mm，在半精铣时切除。

③工件表面粗糙度值要求为Ra0.8-3.2mm时，不分精铣。

半精铣，精铣三步进行。

半精铣时被吃刀量或侧吃刀量取1.5-2mm精铣时圆周铣侧吃刀量取0.3-0.5mm，面铣刀被吃刀量取0.5-1mm。

（2）进给量和进给速度Vf的选择

铣削加工的进给量是指刀具旋转一周，工件与刀具沿进给运动方向的相对位移量，单位为mm/r，进给速度是单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移量。

单位为mm/min。

进给量与进给速度是数控铣床加工切削用量中的重要参数，需根据零件的表面粗糙度，加工精度要求，刀具及工件材料因素选取。

（3）切削速度Vc的选择

根据已选的被吃刀量，进给刀量及刀具耐用度选择切削速度加工余量根据粗、精铣每面留余量1.5-2mm，长留余量2-3mm，磨削每面留余量0.2-0.3mm，总长至尺寸715mm，孔加工精度余量留0.2mm，精铣余量留0.1mm。

2.2.2工时定额与生产率

工时定额（To）是指在一定生产条件下制定齿条的完成单件产品（如一个零件）或某项工件（如一个工序）所必须消耗的时间包括基本时间（Tb）辅助时间（Ta），技术服务时间（Tc），组织服务时间（Tg）休息和生理时间（Tn）,其中:

Tc+Tg+Tn=（Tb+Ta）×

β

则工时定额To=（Tb+Ta）×

（1+β）

劳动生产率是指个人在单位时间内制造的合格产品数量，或是指制造单位产品所消耗的劳动时间，劳动生产率一般通过时间定额来计量。

2.2.3提高劳动生产率的途径

提高劳动生产率的途径，不从工艺艺术，产品设计和生产组织与管理三个方面出发，从工艺艺术上缩短工时定额的方法来提高劳动生产率，方法有：

（1）在保证质量的前提下提高机床转速，刀具进给速度，被吃刀量，可缩短To。

（2）选用多刀加工或单件加工。

（3）缩短辅助时间Ta，提高设备机械化或使辅助时间与粗车时间重合。

如用高效夹具，工位连续加工。

主动检验或数字显示自动测量装置，两个相同夹具交替工作与方法。

取尺寸的大小，以验证所加工的齿条中经是否正确。

（4）缩短技术服务时间（Tc）.

（5）缩减组织服务时间（Tg）.

（6）采用先刻工艺方法，如采用粉末冶金，精铸，压铸，精密锻造。

先毛坯锻造方法：

采用滚，挤，轧，加工工艺。

采用精加工方法及改进加工方法。

2.2.4工时的计算

工序（3）用刨床粗刨四面，且每面留余量1.5-2mm，长留余量2-3mm

1.工件材料：

45号钢，金属锻造

加工要求：

粗刨工件四面，保证面垂直度。

机床：

刨床

刀具：

高速钢镶式面铣刀φ80（Z=20）

2.计算切削用量

（1）粗刨四面

根据《切削手册》进给量F=3mm/z，切削速度0.442m/s，切削深度2mm，起刀深度720mm，机床主轴转速为37.5z/min。

切削工时：

t1=4×

720/（37.5×

3）=25.6min

t2=2×

30/（37.5×

3）=0.54min

工序（5）精刨四面及42°

槽，倒角，每面留余量0.2-0.3mm总长尺寸为715mm，它与水平的夹角为10°

，保证粗糙度1.6.

精刨的切削速度，根据《切削手册》进给量f=3mm/z,切削速度0.442m/s,切削深度0.7mm,走刀深度717mm，机床主轴转速为37.5z/mm.

717/（37.5×

3）=25.5min

3）=0.54mm

精、粗刨42°

槽，用成型刀具刨削，根据《切削手册》进给量f=2mm/z,切削速度0.442m/s,切削深度2mm,走刀长度717mm，机床主轴转速为37.5z/mm.

t=4×

2）=38.24mm

工序（6）磨各面至尺寸并保证平行度，垂直度和精度，保证重要尺寸28mm,30mm,715mm.

机床万能磨床M1432A根据《切削手册》进给量f=3mm/z,磨削速度0.442m/s,切削深度0.2-0.3mm.走刀长度是715mm，机床主轴转速为40z/mmin。

715/（40×

3）=23.8min

30/（40×

3）=0.5min

工序（7）用成型铣刀铣齿，且保证齿的精度，齿厚为4.71mm，模数=3，齿数=76.

铣齿的切削深度，根据《切削手册》进给量f=3mm/z,切削速度0.442m/s，切削深度0.1mm,走刀长度是齿宽（30）x齿数（76）机床主轴转速为37.5z/min.

切削工时：

t=73×

76/（37.5×

3）=49.31min

工序（10）钻孔和销孔

孔1、3、5的孔径为φ12的沉孔和φ10的通孔，其中φ12的孔深8mm，孔2、4、6的孔径为φ16的沉孔与φ11的通孔，φ16的孔深17mm

铸造青铜（ZCuSn10Pb5）金属模铸造。

和外圆要求同心，允许误差0.03之内。

钻床

高速钢钻头φ10，φ12扩孔刀。

（1）钻孔φ10φ12，用φ10的钻头，走刀长度100mm,切削深度30mm，进给量0.2mm/s，切削速度0.51m/s.

基车工时：

φ10t=3×

100/（0.2×

195）=7.69mm

T=3×

112/（0.2×

195）=8.62mm

（2）用φ30的扩孔φ31.5的内表面，根据《切削手册》进给量f=0.64mm/z,切削速度0.193m/s，切削深度是17mm和8mm机床主轴转速为1000r/min,走刀长度是36mm。

t=t1+t2

=3×

36×

（17+8）/（0.64×

1000）

=4.21min

2.3齿轮齿条几何参数的计算

名称

齿轮

齿条

线角传动比

中心距

a=m（Z2±

Z1）／2

安装角

∑

法向压力角

Xn

法向变位系数

Xn1

Xn2=0

法向齿顶高系数

h*an1

法向模数

mn

齿数

Z1

Z2

齿条行程

L

螺旋角

β1（左旋）=∑+β2

β2（右旋）与i有关

分度圆直径

d=

齿顶高

ha1=mn（h*an1+Xn1）

ha2=mn.h*an2

全齿高

h1=mn（h*an1+h*an2+c*n）

h2=mn（h*an1+han2+cn*）

工作齿高

h=mn（h*an1+h*an2）

法向齿距

Pn=mnπ

端面齿距

Pt1=

Pt2=

法向公法线长

W1=mn.cosXn[π.（n-0.5）+Z.inva1]+2xn1.mn.sinαn

跨测尺度

n=

[

-

]+0.5

n=z/180°

cos

β1.arccos[

备注z`=z

tan

=

三、齿条工艺尺寸的规程

3.1零件工艺性的选择

此工件零件图样的视图必须正确，完整尺寸、公差及技术求必须齐全。

零件的加工并不是很困难，由于加工时不能选用沟槽的侧面为工件的工艺基准面，所以工件工作部分的精度要求比较困难。

3.2零件毛坯材料的选择

齿条材料的选择是保证齿条质量的关键，一般要求是：

（1）具有优良的加工性能，磨削时不易产生裂纹，能得到更好的表面光洁度和较小的残余，对刀具磨损较小。

（2）抗拉强度一般不低于588mpa。

（3）有良好的热处理工艺性，不易淬裂，组织均匀，热处理变形小，能获得较高的硬度，从而保证齿条的耐磨性和尺寸的稳定性。

（4）材料硬度均匀，全相组织符合标准，常用的材料有：

常用T10A、T12A、45、9Mn2V、CrWMn等，其中45号钢有较好的工艺性和稳定性，优点是热处理后变形小，适用于制作高精度零件，但其容易开裂，磨削工艺性差。

齿条的硬度越高越耐磨，但制造时不易磨削。

零件材料用的是45号钢，该工件在工作时主要是轴向进给力，受的力小，该零件属于传动件,在工作中处于被动状态它是机床的主要传动部件。

工作时间长，要求精度高。

所以硬度和耐磨性要好，固毛坯采用锻造，以增加工件的综合工艺性。

因为齿条是最常用的传动件，要求有一定的强度，该零件的材料为45号钢，轮廓尺寸不大，形状亦不复杂。

零件的形状并不复杂，因此毛坯形状不以与零件的形状尽量接近。

即外形做成台阶形，内部孔锻齿。

3.3热处理的技术要求

锻造件经划线可确定余量是否满足调质余量的要求，铣两端面后，划线钻中心孔上，车床车两节外圆划中间两节中心架外圆端面线齿部平面线，亦身线，铣方身，齿部平面和R后，可进行超声波深测，然后钻孔，修去锐角后进行热处理调质。

精加工及除应力回火工件调质后需要经过校正，取下尾部式样做机械性能实验，划线检查曲度重划线钻中心孔，在工件上安放，经过计算的配重块，上车车三节中，架外圆后在车两节外圆（留余量），以孔为基准划各齿中心线，齿深留4mm的余量，留余量镗孔和圆弧，回火消除应力。

精加工

在车床上以两顶尖孔为基准，检查回火后齿条剩余变形情况，测出最大弯曲变形量，根据工件所剩余量确定调整中心的方向及数值。

划线钻中心孔，工件加配在车床上，精车外圆将测切削用量，以免弯曲，划出亦身及齿部平面线，严格控制切削用量，在数控龙门铣床上铣亦身及齿部平面，用铣刀盘转，角度精铣齿形（齿形根部用指形铣刀接平，用铣刀，盘刀能加工到齿根部）

3.3.1热处理的技术要求

热处理是提高金属材料的使用性能，发挥材料的性能潜力，以及改善材料的工艺性能，更好的满足机械加工的重要工艺方法。

热处理实际要求是热处理工艺质量的检验依据，是工件经过热处理后应达到的性能各指标，主要包括最终热处理方法，硬度和其他力学性能指标以及对工件的组织，变形量，局部热处理要求等内容。

热处理技术要求也是机械图样的重要内容之一，应在图样上以文字，数字或者专业代号等形式标注出来。

对于力学性能要求较高的重要零件，一般要标注强度和韧性等指标要求，甚至标注重金组织要求，对于需要表面热处理的零件，应在零件图样中标注硬化层的深度和硬度值范围，并对需要热处理的表面用粗点画线框出。

在零件的制造流程中，合理安排热处理工序的位置对提高机械加工的质量和效率和对保证零件的使用性能具有重要意义。

按照目的和位置的不同，热处理工艺分为预先热处理和最终热处理工序包括退火、正火和调质等一般安排在毛坯生产之后，切削加工之前，退火、正火的工序位置工艺路线；

下料→锻造→正火（或对火）→粗加工→调质→精加工等

最终热处理的工序位置，它包括淬火，回火（低温、中温）表面淬火，渗碳和渗氮等。

齿条材料（45钢）的热处理工艺路线如下；

正

下料→锻造→正火→机械加工→整体淬火、低温→回火→高频淬火、低温回火→磨削→防锈处理

3.3.2齿条材料热处理的工艺分析

（1）正火，为了消除毛坯锻造后的内应力，降低硬度以改善切削加工性，同时可以细化晶粒，均匀组织，为后面的热处理做好组织准备。

加热温度为850℃±

10℃，在盐浴中保温1.5-2h后空冷，采用盐浴（成分为70%Nacl+30%Bacl2）作为加热介质的目的是为了提高加热速度，减小变形，防止表面氧化和脱碳现象。

（2）整体淬火、低温回火。

主要目的是为了获得回火马氏体，保证硬度要求，淬火加热温度为81℃±

10℃,在盐浴中保温10-12min后，采取先在水（或盐水溶液）中冷却5-7s后再转入油中继续冷却的双液火方式，以减小变形，低温回火采取在180℃--200℃的盐浴炉中温（1.5-2h）然后空冷的工艺。

（3）牙部高频淬火，低温回火，主要目的是为了进一步提高牙部的硬度和耐磨性。

高频淬火的加热温度为860℃--900℃加热10-13s后水冷低温回火工艺同上。

（4）防锈处理，使表面形成致密氧化层的表面处理工艺致密的氧化层可以保护钢件内部不受氧化，起防锈作用。

3.3.3粗加工加工工艺

锻件经划线可确定余量是否满足调质余量的要求。

铣两端面后划钻中心孔，上车床车两节外圆。

划中间两节中心架外圆端面线，齿部平面线、刀身线、铣刀身，齿部平面和R后可进行超声波探访，然后钻孔，修去锐角后热处理调质。

工件调质后需要经校直，取下尾部试样做机械性能试验，划线检查弯曲度重划线钻中心孔。

在工件上安放经过计算的配重快，上车车三节中心架外圆后再车两节外圆（留余量），以孔为基准划各齿中心线。

齿部平面线。

留余量铣刀身及齿部平面。

铣齿时齿厚留8mm余量，齿深留4mm余量（余量留得太多，精加工时切削量大，仍会引起齿条弯曲）。

留余量镗孔和圆弧，回火消除应力。

3.3.4精加工加工工艺

在车床上以两项尖孔为基准检查回火后齿条剩余变形情况，测出最大弯曲变形量，根据工件所剩余量确定调整中心的方向及数值：

划线钻中心孔，工件加配重在车床上精车外圆，控制切削用量以免弯曲，划出刀身及齿部平面线，严格控制切削用量，在数控铣床上铣刀身及齿部平面，用铣刀盘转，角度精铣齿形（齿形根部用指形铣刀接平，因铣刀盘可能加工到齿根处）

3.4基准面的选择

3.4.1粗基面的选择

粗基准基准时，考虑的重点是如何保证各加工面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸，符合图纸要求。

由于本齿条的全部表面都需加工，而孔作为精基准选粗行加工，因此应选外圆及一端面为粗基准。

①粗基准的选择应以加工表面为粗基准。

是为了保证加工表面与不加工表面的相互位置关系精度。

如果工件上表面有好几个不需要加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗精准。

以及壁厚均匀，外形对称，少装夹等。

选

②选择工余量要求均匀的重要表面作为粗精准。

③应选择加工余量最小的表面作为粗基准。

这样可以证该面有足够的加工余量。

④应尽可能选择平整光洁，而足够大的表面作为粗基准以保证定位准确夹紧可靠，有浇口，冒口，飞边，毛制的表面不宜选作粗精准，必要时需经初加工。

⑤粗精准应避免重复使用，因为粗精准的表面大多数是粗糙不规则的，多次使用难以保证表面间的位置精度。

按照粗基准选择的原则，夹住外圆在一次装夹中把大部分表面加工出来，能保证外圆与内孔同轴度以及端面与轴线的垂直度。

3.4.2基准选择的原则

（1）基准重合准则。

则尽可能选择设计精准作为定位基准，这样可以避免定位基准与设计精准不重合而引起基准不重合误差。

（2）基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。

基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具不统一，从而减少夹具设计和制造工作。

（3）互为基准的原则，选择精基础时，有时两个被加工面可以互为基准反复加工。

（4）自由基准原则。

有些精加工或先整加工工序要求余量较小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。

此外。

还应选择工件上精度高，尺寸较大的表面为精基准以保证定位稳固可靠。

并考虑工件装夹和加工方便，夹具设计简单等。

定位基准的精度对齿形加工精度有直接影响，轴类齿轮的齿形加工一般选择顶尖孔定位，某些大模数的轴类齿轮多选择齿轮轴颈和以端面定位，盘套类齿轮的齿形加工长采用两种定位基准。

1.外面和端面定位齿坯内孔在通用心轴上安装，用找正外圆来决定孔中心位置，故要求齿坯外圆对内孔径向跳动要求，因找正效率低，一般采用单位小批量生产，

2.内孔和端面定位选择既是设计基准又是测量基准和装夹基准的内孔作为定位基准，既符合“基准重合”原则。

又能使齿形加工的工序基准统一。

只要严格控制内孔精度，在专用芯轴上定位时不需要找正，故生产率高。

广泛用于成批生产中。

3.5加工分析

①为保证齿条齿合传动强度要求，工艺上不能按常规将工件粗车成圆柱状进行调质，而必须先将齿顶面粗加工后进行调制，这样齿面硬度才能达到图纸要求。

由于齿顶面粗加工后造成齿部截面不对称。

调制后弯曲变形大，必须经过校正和回火。

②因齿顶面已铣去，调质后车削时不能搭中心架，因此粗车后调质前在齿根处要保留两节中心架外圆及尾端留工艺夹头。

由于截面的不对称，不平衡重量约2t，因此要在工件上增加一定的配量。

③因外圆是断续车削，要达到加工表面粗糙精度值小于R3.2有较大难度，齿条模数大，指形铣刀在齿根和齿顶处的切削速度相差2.5倍，要达到齿面加工粗糙度值小于R6.3有较大难度，因此工艺上要有所革新。

④由于工件截面的不对称，加工中必然会发生弯曲变形，因此在工件精加工前进行一次除应力回火，并且要检查工件的变形情况，在精加工时尽量将变形减少到最小。

⑤工件模数大，超出通用齿轮测量工具范围，要用其它方法来测量齿厚尺寸。

3.6齿条的工艺路线

齿条的加工工艺路线为：

锻毛坯→粗加工→调质→半精加工→回火→精加工

3.7工序的内容

工序

（1）锻造毛坯至尺寸（下料）35×

33×

720mm，材料为45号钢。

工序

（2）退火处理，去除应力。

工序（3）用刨床粗刨四面，且每面留余量1.5-2mm，长留余量2-3mm。

工序（4）正火处理，增加材料的洛氏硬度。

工序（5）精刨四面及42°

槽，倒角，每角留余量0.2-0.3mm总长至尺寸715mm，它与水平夹角为10°

，保留粗糙度为1.6.

工序（6）磨各面至尺寸并保证平行度，垂直度和精度。

保证要尺寸28mm,30mm,75mm.

工序（7）用成型铣刀铣齿，且保证齿的精度，齿厚为4.71mm,模数=3，齿数=76.

工序（8）钳工齿端倒角，修毛刺。

工序（9）钳工划孔线，保证孔的尺寸，轴向定位尺寸为10mm,孔1、2、3的定位尺寸为80mm、60mm、156mm、孔4、5、6的定位尺寸为80mm、310mm、60mm.

3.8加工工艺卡

序号

工种

专业工具

机床

备注

1

锻

锻造毛坯

压力机

备料35×

720mm

2

热处理

退火

3

刨

粗刨四面（每面留余量1.5-2mm,长2-3mm）

刨床

4

正火HB179-229

5

粗刨四面及42度槽，倒角每面留余0.2-0.3mm.总长到715尺寸

6

磨

磨齿条两侧面粗糙度1-6至尺寸，平行度0.15全长，以上两面为基准另外两面，保证相互平行并垂直与上两面

磨床

7

铣

以齿条两侧面粗糙度1-6及齿面定型及尺寸

铣床×

H675

可插齿机上改装加工余量

8

钳工

齿端倒尖，修毛刺

9

划孔线

孔及销孔按旧件

10

钻

钻孔，销孔不钻出

四、设计结论

通过这近十周的毕业设计，我不仅把知识融会贯通，而且丰富了大脑，同时在查找资料的过程中也了解了许多课外知识，开拓了视野，认识了将来机械加工的发展方向，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃