倒档齿轮课程设计说明书_齿轮课程设计说明书

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机械制造工艺学 课程设计说明书

倒档齿轮零件机械加工工艺规程设计

目 录

1零件的分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3 1.1零件结构工艺性分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 1.2 零件的技术要求分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 2 毛坯的选择 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4 2.1 毛坯种类的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 2.2毛坯制造方法的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4 2.3毛坯形状及尺寸的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4 3 工艺路线的拟

„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6 3.1 定位基准的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 3.2零件表面加工方案的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7 3.3加工顺序的安排„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7 3.3.1加工阶段的划分„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7 3.3.2机械加工顺序的安排 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7 3.3.3热处理工序的安排„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7 3.3.4辅助工序的安排„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7 4 工序设计 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 8 4.1 机床和工艺装备的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 4.2工序设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 4.3切削用量及工时定额计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 10 5 结语„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 12 参考文献

1零件的分析

1.1 零件的结构公艺性分析

该零件的功能是传递动力和运动，该零件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=3,z=17的齿廓一个为m=3,z=23的齿廓，由外圆为φ40mm的圆柱连接在一起。零件有φ20mm的孔。

1.2 零件的技术要求分析

主要技术要求：齿部热处理58-64HRC，心部35-38HRC，工作表面粗糙度为3.2，其余表面的粗糙度未作要求，齿圈径向跳动公差为0.05mm，有倒角C1*45°，材料为20CrMnTi。毛坯的选择

2.1 毛坯种类的选择

由于该工件的形状结构简单，尺寸较小，精度要求较高，力学性能要求较材 料为20CrMnTi，故采用锻件。

2.2毛坯制造方法的选择

毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。自由锻造是靠人工操作来控制锻件的形状和尺寸的，所以锻件精度低，加工余量大，劳动强度大，生产率也不高，因此它主要应用于单件、小批量生产。模锻是在专用模锻设备上利用模具使毛坯成型而获得锻件的锻造方法。此方法生产的锻件尺寸精确，加工余量较小，结构也比较复杂生产率高。本零件的生产类型为大批，综合考虑确定采用模锻获得所需毛坯。

2.3 毛坯形状及尺寸的确

毛坯的总余量如表2-1所示。

表2-1 毛坯的总余量

主要面尺寸 Φ58.9外圆 Φ75.3外圆 φ40 49长 15厚

零件尺寸(mm)58.9 75.3 40 49 15

总余量(mm)5.1 4.7 5 5 5

毛坯尺寸(mm)64 80 45 54 20

形状尺寸如图2-1所示。

图2-1毛坯形状尺寸工艺路线的拟定

3.1 定位基准的选择。

（1）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。

（2）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

0.012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250.019孔及一端面为精基准。加工基准选择如表2-2。

表2-2 各加工表面的基准的选择

序号

01 工序名称

粗车 半精车

02 钻孔 扩孔 铰孔

03

半精车

钻孔φ25 扩孔φ25 精铰φ25

半精车外圆φ75.3端面 半精车外圆φ75.3 半精车外圆φ58.9端面 半精车外圆φ58.9 半精车φ75.3齿厚 半精车外圆φ40 半精车φ58.9齿厚

04

齿加工

插齿 Z=17

m=3，α=20°精度等级8GK Ra3.2 滚齿Z=23

m=3，α=20°精度等级8GK

Ra3.2

φ40内孔中心线

φ40内孔中心线

Φ75.3端面、φ40外圆中心线

工艺内容

粗车φ58.9、φ75.3端面，φ58.9、φ75.3外圆φ58.9、φ75.3齿厚，φ40外圆

定位基准

φ58.9、φ75.3外圆中心线

05 06

倒角

铰孔

齿端倒圆R3，φ20孔倒角C1

45°，其余未注倒角1X45。φ40内孔中心线

铰孔修正

Φ75.3端面、φ75.376外圆中心线

3.2 零件表面加工方案的选择

零件的加工面有外圆、内孔、端面、齿面、键槽，材料为20CrMnTi。加工方法 选择如下：

（1）齿圈外圆面：公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra1.6m，需粗车、半精 车。

（2）φ40mm外圆面：公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra12.5m，需粗车、半 精车。

0.027（3）200mm内孔：公差等级为IT7，表面粗糙度Ra1.6m，需钻、扩、精铰。

（4）端面：本零件的端面为回转体端面，公差等级为IT8，表面粗糙度Ra6.3m需粗车、半精车。

（5）齿面：齿轮模数分别为3、3，齿数分别为17、23，精度都为8GK，由于 尺寸的大小不同，齿轮1需插齿，齿轮2需滚齿。

3.3 加工顺序的安排 3.3.1加工阶段的划分

该工件的尺寸较小，加工余量小，加工质量要求不高，因此划分的加工阶段较少，主要划分为粗加工阶段和半精加工阶段

3.3.2 机械加工顺序的安排

根据基准先行，先粗后精，先主后次，先面后孔等原则，先粗加工端面，在车外圆，然后打孔，最后再半精加工

3.3.3 热处理工序的安排

毛坯制造——正火——粗加工——调制——半精加工

3.3.4 辅助工序安排

在粗加工之后进行一次检测，在全部加工工序完成后进行一次质量检测工序设计

4.1 机床和工艺方装备的选择

由于是大批生产，因此所有的机床都是数控机床，夹具都为专用夹具。

4.2 工序设计

零件的设计尺寸一般都要经过多道工序加工才能得到，工序尺寸及偏差标注应符合“入体原则”。工序尺寸及偏差确定的基本方法为：

（1）最后一道工序的工序尺寸及公差按零件图纸确定；

（2）其余工序的工序尺寸及公差按工序加工方法的经济加工精度确定；（3）各工序的工序余量应当合理；

（4）工序尺寸及公差的确定过程是逐步推算的过程，推算方向是从最后一道工序向前依次推算。

下面列举各个加工表面的工序尺寸计算方法。毛坯的锻造，见表4-1

表4-1 工序一

工序

毛坯进行锻造 加工设备

锻压机

加工余量（直径）

单边余量5mm

工序尺寸

IT值

毛坯的正火，见表4-2

表4-2 工序二

工序

正火 加工设备 加工余量（直径）工序尺寸 IT值

表4-3 工序三

粗车各表面，见表4-3

工序

粗车φ58.9端面 粗车φ58.9外圆 加工设备

CkA61360 CkA61360

加工余量（直径）

2mm 4mm

工序尺寸

52mm 60mm

IT值13 粗车φ75.3端面 粗车φ75.3外圆 粗车φ58.9齿厚 粗车φ40mm外圆 粗车φ75.3齿厚 CkA61360 CkA61360 CkA61360 CkA61360 CkA61360

2mm 4mm 2mm 3mm 3mm

50mm 76mm 16mm 43mm 14mm13 1 13

钻φ20孔,见表4-4

表4-4 工序四

工序

钻孔φ25 粗铰φ25 加工设备

Z4019 Z4019

加工余量（直径）

23mm 2mm

工序尺寸

18mm 20mm

IT值10

半精车,见表4-5

表4-5工序五

工序 加工设备 加工余量（直径）

工序尺寸 IT值 半精车外圆φ58.9CA6140

0.5mm

49.5mm端面 半精车外圆φ58.9 CA6140 1.1mm 58.9mm 10 半精车外圆φ75.3CA6140

0.5mm

49mm端面 半精车外圆φ75.3 CA6140 0.7mm 75.3mm 10 半精车φ58.9齿厚 CA6140 1mm 14mm 半精车外圆φ40 CA6140 1mm 40mm 10 半精车φ75.3齿厚 CA6140

1mm

12mm

检验,见表4-6

表4-6 工序六

工序 加工设备 加工余量（直径）工序尺寸 IT值

检验

插齿,见表4-7

表4-7工序七

工序 加工设备

加工余量（直径）工序尺寸 IT值

插齿 Z=17

Y3150E

m=3，精度等级8

Ra3.2 插齿Z=23

Y3150E

m=3，α=20°精度等级8GK

Ra3.2

去毛刺见表4-8

表4-8 工序八

工序 加工设备 加工余量（直径）工序尺寸 IT值

去毛刺

倒角,见表4-9

表4-9工序九

工序 加工设备

加工余量（直径）

工序尺寸

IT值 齿段倒角1×

45o

渗碳见表4-10

表4-10 工序十

工序

渗碳 加工设备 加工余量（直径）工序尺寸 IT值

淬火见表4-11

表4-10 工序十一

工序

高频淬火 加工设备 加工余量（直径）工序尺寸 IT值

铰孔见表4-12

表4-12 工序十二

工序

铰孔修正 加工设备

CA6140

加工余量（直径）工序尺寸 IT值

珩齿见表4-13

表4-13工序十三

工序

珩齿Z=23

m=3，珩至尺寸要求 加工设备

Y4620

加工余量（直径）工序尺寸 IT值

终检见表4-14

表4-14工序十四

工序

终检 加工设备 加工余量（直径）工序尺寸 IT值

4.3切削用量及工时定额计算

（1）粗车φ58.9端面

0.1001.已知毛坯长度方向的加工余量为2分两次0.100按max=5.5mm考虑ap≤3mm，加工

2.进给量f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/按CA620-1车床说明书（见《切削手册》表1.30），取f=0.5mm/r 3.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 vccvTpfmxvyv。vc=108.6m/min kv（m/min）其中cv=242，xv=0.15，yv=0.35，m=0.2.修正系数kv见《切削手册》表1.28，即：kmv=1.44，ksv=0.8，kkv=1.04，kkrv=0.81，kBv=0.97 4.确定机床主轴转速

ns1000vc1000*108.6455(r/min)dw76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nw=450r/min。如果选nw=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 l=7640=18（mm）l1=2mm，l2=0，l3=0，2tm=382ll1l2l3=×2=0.36min 450*0.5nwf（2）粗车φ58.9外圆

1.切削深度 单边余量z=1.5mm。可一次切除 2.进给量 根据《切削手册》表1.4.选用f=0.5mm/r 3.计算切削速度《切削手册》表1.27 vccvTpfmxvyvkv=116（m/min）

1000vc1000*116486(r/min)按机床选取dw764.确定主轴转速nsn=500r/min所以实际切削速度vnd100076*5001000119(m/min)5.检验机床功率 主轴切削力Fc按《切削手册》表1.29计算公式计算

FcCFCpXFcfyFcvcFckFc其中CFc=2795，XFc=1.0，yFc=0.75，nFc=-0.15，nkMp(b650)nF(6000.75)0.94.kkr0.89 650Fcvc2.0(kw)6*104所以Fc=1012.5（N）切削时消耗功率pc=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.切削工时t=ll1l215400.076(min)nf500*0.5（3）粗车φ40外圆

《切削手册》表1.6，Ra3.2um）刀夹圆弧半ap1mm f0.5mm/r（径rs5.0mm 切削速度vccvTpfmxvyvm=0.2.kmv=1.44，kv其中cv=242，xv=0.15，yv=0.35，1000v1000*1591265(r/m)nid40，nkkrv=0.81，T=60，vc=159（m/min）按说明书n=1400 此时 切t=

（4）粗车φ75.3外圆

削

工时ll1l27040dn*40*14001759(m/min)0.106(min)v10001000nf1400*0.51.切削深度 单边余量z=2.0mm，可一次切除 2.进给量，按《切削手册》表1.4，选用f0.5mm/r 3.计算切削速度，见《切削手册》表1.27 vccvpfmxvyvkv=123（m/min）4.确定主轴转速ns以实际切削速度v1000vc1000*123373(r/min)按机床选取 n=400r/min所dw105dn1000*105*4001000132(m/min)

（5）粗车φ75.3端面

1.51.已知毛坯长度方向的加工余量为20.7，实际端面最大加工余量可按z=5.5mm考虑分两次加工ap3mm计。长度加工公差按IT12级，取-0.46mm（入体方向）2.进给量f由《切削手册》当刀杆尺寸16×25，ap≤3mm，以及工件直径为φ105时f=0.6～0.9mm。按CA6140机床说明书（见《切削手册》表1.30）取f=0.6mm/r 3.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）

vccvTpfmxvyv kv其中cv=242，xv=0.15，yv=0.35，m=0.2.kv见《切削手册》表1.28即kMv=1.44 ksv=0.8，kkv=1.04，kkrv=0.81，kBv=0.97，所以vc=242*1.44*0.8*1.04*0.81*0.97101.9(m/min)0.20.150.3560*3*0.64.确定机床主轴转速ns1000vc1000*101.9309(r/min)按机床说明书选取 dw105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nw=320r/min 5.切削工时，按《切削手册》表6.2-1，l15mm，l1=2mm，l2=0，l3=0，tm=ll1l2l31520i=*2=0.089（min）

nwf0.6nw 结语

通过这周的课程设计，让我对机械制造工艺学有了进一步的了解。纠正了之前那些个错误的观念，比如只要涉及出个零件就能加工出来，标注乱标等问题。通过这门课，通过这次的课程设计，让我感觉到了工艺学的重要性。它是理论与实际相联系，相结合的桥梁，起到了纽带的作用。工艺设计的好坏直接影响产品的质量，生产的成本。本次课程设计虽然时间只有一周，在次过程中我遇到了许许多多的一系列问题，有些问题通过与同学们的讨论以及询问得到了答案。课程设计不仅仅暴露了我对课程的熟练程度，让我在设计过程中一次又一次的出现问题，苦恼了一次有一次，终于发现自己所掌握的少之又少。但同样也增加了我各方面的知识。尤其是对CAD应用的熟练程度，再一次得到了加强。老师一再对我们强调，希望我们有那中专研的精神。为克服困难细心专研。我随有了那么一点感觉，但还是相差甚远，有很大的提升间，以后应该加强这方面的努力，希望自己能做的更好。

参考文献

[1]常同立，机械制造工艺学[M]北京：清华大学出版社，2010.[2]孙玉芹，机械精度设计基础[M]北京：科学出版社，2009.[3]李洪，机械加工工艺手册[M]北京：北京出版社，1998.[4]杨叔子，机械加工工艺师手册[M]北京：机械工业出版社，2001.