双联齿轮机械加工工艺规程赵孟杰.docx

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双联齿轮机械加工工艺规程赵孟杰

《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

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………………………………………………………………………

一．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45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、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）Φ32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Φ32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Φ32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z21的切削加工。

方案一是对z33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z33的齿坯进行滚齿加工后继续对齿轮Ⅱ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z21的齿坯进行滚齿加工需得有专门的设备，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1.5~2mm，钻、镗花键底孔至尺寸Φ28H12

4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0.07~0.1mm

9插齿（z21）留余量0.04~0.06

10倒角

11钳工去毛刺

12剃齿（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2—15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

100

45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1.5-2mm

CA6140

车夹具

高速钢车刀

游标卡尺150×0.02

20

车

钻镗花键孔至尺寸Φ28H12

C6136（专）

车Φ28孔夹具

钻扩复合钻Φ28×Φ40

1-50mm内径千分尺

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

高速钢外圆，端面及车槽刀

游标卡尺150×0.02

60

铣

滚齿（z33）留剃余量0.07-0.12mm

Y3150E

上芯轴装夹

高速钢剃前齿轮滚刀

CD320G光栅式多能单面啮合检查仪

70

铣

插齿（z21）留剃余量0.04-0.06mm

Y5132

上芯轴装夹

盘形直齿插齿刀

CD320G光栅式多能单面啮合检查仪

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查仪

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查仪

120

铣

推孔

130

铣

珩齿

砂轮

工序简图

工序名称

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

夹具名称

45钢

三爪卡盘

辅助夹具

冷却液

序号

工步内容

转数∕（r∕min）

切削速度∕（m∕min）

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1.5-2mm

750

56.5

0.4

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

河南工业职业技术学院

第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Φ28孔夹具

辅助夹具

冷却液

序号

工步内容

转数∕（r∕min）

切削速度∕（m∕min）

进给量∕（mm∕r∕min）

刀具名称

量具名称

20

钻镗花键孔至尺寸Φ28H12

750

56.5

0.4

麻花钻，YG8硬质合金镗刀

0-250内径千分尺

工序简图

工序名称

拉花键孔至规格

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

45钢

拉夹具

辅助夹具

冷却液

乳化液

序号

工步内容

转数∕（r∕min）

切削速度∕（m∕min）

进给量∕（mm∕r∕min）

刀具名称

量具名称

30

拉花键孔至规格

280

3.6

2.5

矩形花键拉刀

花键量规

工序简图

工序名称

钳工去毛刺

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

序号

工步内容

转数∕（r∕min）

切削速度∕（m∕min）

进给量∕（mm∕r∕min）

刀具名称

量具名称

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

序号

工步内容

转数∕（r∕min）

切削速度∕（m∕min）

进给量∕（mm∕r∕min）

刀具名称

量具名称

50

上芯轴精车外圆、端面及槽至要求

750

56.5

0.4

高速钢车刀

游标卡尺100*0.02

工序简图

工序名称

滚齿Z=33

河南工业职业技术学院

第6页

机床名称

机床型号

滚齿机

Y3150E

毛坯材料

夹具名称

45钢

上芯轴装夹

辅助夹具

冷却液

乳化液

序号

工步内容

转数∕（r∕min）

切削速度∕（m∕min）

进给量∕（mm∕r∕min）

刀具名称

量具名称

60

滚齿（Z=33）留齿余量0.07-0.12mm

64

32.4

2.5

高速钢滚刀

工序简图

工序名称

插齿Z=21

河南工业职业技术学院

第7页

机床名称

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

序号

工步内容

转数∕（r∕min）

切削速度∕（m∕min）

进给量∕（mm∕r∕min）

刀具名称

量具名称

70

插齿（Z=21）留齿余量0.04-0.06mm

18.3

0.32

高速钢插刀

工序简图

工序名称

车倒角

河南工业职业技术学院

第8页

机床名称

机床型号

车床

CA6140

毛坯材料

夹具名称

45G

上芯轴装夹

辅助夹具

冷却液

序号

工步内容

转数∕（r∕min）

切削速度∕（m∕min）

进给量∕（mm∕r∕min）

刀具名称

量具名称

80

车倒角（15o）

750

56.5

0.4

45o外圆车刀

游标卡尺

工序简图

工序名称

钳工去毛刺

河南工业职业技术学院

第9页

机床名称

机床型号

毛坯材料

夹具名称

45G

辅助夹具

冷却液

序号

工序内容

转数∕（r∕min）

切削速度∕（m∕min）

进给量∕（mm∕r∕min）

刀具名称

量具名称

90

钳工去毛刺

锉刀

工序简图

工序名称

剃齿Z=33

河南工业职业技术学院

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

序号

工步内容

转数∕（r∕min）

切削速度∕（m∕min）

进给量∕（mm∕r∕min）

刀具名称

量具名称

100

剃齿（Z=33）

230

130

0.35

盘形剃齿刀

工序简图

工序名称

剃齿Z=21

河南工业职业技术学院

第11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

序号

工步内容

转数∕（r∕min）

切削速度∕（m∕min）

进给量∕（mm∕r∕min）

刀具名称

量具名称

110

剃齿（Z=21）

230

130

0.35

盘形剃齿刀

工序简图

工序名称

推孔

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

序号

工步内容

转数∕（r∕min）

切削速度∕（m∕min）

进给量∕（mm∕r∕min）

刀具名称

量具名称

120

推孔

工序简图

工序名称

珩齿

河南工业职业技术学院

第13页

机床名称

机床型号

研磨机

毛坯材料

夹具名称

45钢

上心轴装夹

辅助夹具

冷却液

序号

工步内容

转数∕（r∕min）

切削速度∕（m∕min）

进给量∕（mm∕r∕min）

刀具名称

量具名称

130

珩齿

280

20

0．0068

砂轮

工序简图

工序名称

齿部高频淬火

河南工业职业技术学院

第14页

机床名称

机床型号

电阻加热炉

毛坯材料

夹具名称

45钢

淬火件挂钩

辅助夹具

淬火介质

水

序号

工步内容

转数∕（r∕min）

切削速度∕（m∕min）

进给量∕（mm∕r∕min）

刀具名称

量具名称

140

控温仪

（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CT7~9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

 φ87.5外圆

87.5

5

92.5

Φ57.5外圆

57.5

4

61.5

Φ42

42

5

47

42长

42

5

47

18厚

18

3

21

20厚

20

3

23

花键孔

28

3

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φ28

（1）已知φ87.5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16mm×25mm,ａｅ≤３mm时，

以及工件直径为Φ87.5时，ƒ=0.6-0.8mm/ｒ

按C３１６３－１车床说明书取ƒ=0.6mm/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=0.6×0.8=0.48mm/ｒ

按C３１６３－１车床说明书ƒ＝0.53ｍｍ／ｒ

（3）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

V=Cv/（Tm·apxv·fyv）·kv

其中：

Cv=158xv=0.15yv=0.4M=0.2

修正系数Ko见《切削手册》表1.28

kmv=1.15kkv=0.8kkrv=0.8ksv=1.04kBV=0.81

∴Vc=158/（600.2·20.15·0.530.4）·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97

=46.9（m/min）

（4）确定机床主轴转速ns=1000vc/

dw

=229.8（r/min）

按C３１６３－１车床说明书ｎ＝200r／min

所以实际切削速度V=40.8m/min

ａ、按机床进给强度决定进给量：

根据表2.9,

当σb＝210MPa

ｄ0＝20.5mm可确定f=0.75。

按C3163-1车床说明书取f=0.62mm/n.

所以实际切削速度V=40.8m/min

ｂ、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/min

n=1000V/

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=17m/min

ｄ、基本工时，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、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σｂ＝160～245HBS

ａｐ≤2.8ｍｍｆ≤0.6ｍｍ／ｒ

Ｖｃ≤41ｍ／minＰｃ＝3.4kw

按C３１６３－１车床说明书主电机功率Ｐ＝11ｋｗ

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＝27ｍｍｆ＝0.64ｍｍ

查得转矩Ｍ＝61.8N.M

《切削用量简明手册》表由表2.32得功率公式

ＰC＝McVc/30do=61.8x17/30x27=1.67km

按C３１６３－１车床说明书主电机功率Ｐ＝11ｋｗ

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=Zblηk/1000vfzZ

式中：

Zb单面余量2.5mm（由Φ27mm拉削到Φ32mm）；

L拉削表面长度，42mm；

η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=42/9≈5

∴其本工时Tm=2.5×42×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×5=0.20（min）

5.齿轮加工

（1）滚齿加工33齿

由文献2表10-174

V=312/T0.33S0.5

N=0.124s0.9m1.7/D

又由文献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）插齿加工21齿

由文献2表10-174

V=49/T0.2s0.5m0.3

N=179×10-4sm2/20.11

又由文献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）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：

工作台单行程的横向进给量

8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Φ28mm孔的时间定额。

（1）机动时间

由文献1表2.5-7得钻孔的计算公式为：

T=l+l1+l2/fn

式中l1=D/2cotky+（1-2）l2=1-4，

钻盲孔时，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+0/0.3×1000=0.1773min

Tb=2t=2×0.1773=0.355min

（2）辅助时间

由文献1表2.5-41确定

开停车0.015min

升降钻杆0.015min

主轴运转0.02min

清楚铁屑0.04min

卡尺测量0.10min

装卸工件时间由文献1表2.5-42取1min

所以辅助时间Ta=（0.015+0.015+0.02+0.04+0.1+1）min

=1.19min

（3）作业时间

TB=Tb+Ta=（0.355+1.19）min

=1.545min

（4）常量工作场地时间Ts

由文献5，取β=3%，则

TS=TBβ=1.545×3%

=0.04635min

（5）休息与生理需要时间Tr

Tr=TBβ=1.545×3%=0.04635min

（6）准备与终结时间Te

由文献1表2.5-44.，