齿轮零件说明书.docx
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齿轮零件说明书
机械制造工艺学
课程设计说明书
设计题目设计“齿轮”零件的机械加工工艺规及工艺装备
序言
机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。
这是我们对所学课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实践的训练，因此，它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。
就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。
一、零件分析
（一）零件的作用
齿轮是一种能量传递机构，理论上主动轮的能量等于从动轮的能量。
主要作用：
速度变换：
由于齿轮运动时严格按照齿数传动，因此从动轮的速度与主动轮有可知的比列关系。
增大（减小）扭矩：
扭矩是力与力臂的乘积。
大于主动轮的从动轮更能提供大的扭矩，当然转速会降低（能量守恒）。
（二）零件的工艺分析
1、基准的选择
对于齿轮加工基准的选择常因齿轮的结构形状不同而有所差异。
（1）带轴齿轮主要采用顶点孔定位：
对于空心轴，则在中心内孔钻出后，用两端孔口的斜面定位；孔径大时则采用锥堵。
顶点定位的精度高，且能作到基准重合和统一。
对带孔齿轮在齿面加工时常采用以下两种定位、夹紧方式。
（2）以内孔和端面定位这种定位方式是以工件内孔定位，确定定位位置，再以端面作为轴向定位基准，并对着端面夹紧。
这样可使定位基准、设计基准、装配基准和测量基准重合，定位精度高，适合于批量生产。
但对于夹具的制造精度要求较高。
（3）以外圆和端面定位当工件和加剧心轴的配合间隙较大时，采用千分表校正外圆以确定中心的位置，并以端面进行轴向定位，从另一端面夹紧。
这种定位方式因每个工件都要校正，故生产率低；同时对齿坯的内、外圆同轴要求高，而对夹具精度要求不高，故适用于单件、小批生产。
综上所述，为了减少定位误差，提高齿轮加工精度，在加工时应满足以下要求：
1）应选择基准重合、统一的定位方式；
2）内孔定位时，配合间隙应近可能减少；
3）定位端面与定位孔或外圆应在一次装夹中加工出来，以保证垂直度要求。
2、零件的技术条件主要分以下两种：
1）零件的表面粗糙度和加工精度
齿面的粗糙度Ra1.6，左端面、Φ20外圆表面及内孔Φ10mm的粗糙度为Ra3.2，加工精度IT7~IT8;
2）各表面间的位置精度如零件图所示
左端面对于定位基面Φ20的定位基准垂直度为0.03。
齿轮的齿顶圆对于定位基准面Φ20的定位基准圆跳动为0.02。
3）定形尺寸要求
齿轮最大圆满足Φ32.5h11，宽度满足
mm
内孔尺寸满足Φ10H7
工件长度满足
mm
3、齿轮加工工艺过程大致可以划分如下几个阶段：
（1）齿轮毛坯的形成：
锻件、棒料或铸件；
（2）粗加工：
切除较多的余量；
（3）半精加工：
车、滚、插齿；
（4）精加工：
精修基准、精加工齿形
二、工艺规程的设计
（一）毛坯的确定
从轴的受力分析可知，它受扭转——弯曲复合作用力，由于其承受中等载荷，工作又较平稳，冲击力很小，所以可采用优质结构钢的45号钢，坯料用热轧圆钢。
为了改善组织，提高力学性能，坯料要经过正火热处理。
由于热轧钢是从炼钢厂直接出来的，所以尺寸是固定的。
轴的精度要求不高，精车就可以达到要求。
在车外圆采用粗车——精车的加工工艺。
毛坯的加工工艺
工序名称
工序间余量/mm
经济精度/um
表面粗糙度/um
工序基本尺寸/mm
标注工序尺寸公差/mm
精车
0.4
H8
Ra0.6～2.5
32.5
粗车
2.8
H10
Ra14～320
32.9
毛坯
35
35
（二）制定工艺路线
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。
生产纲领已确定为大批生产的情况下，可以采用万能机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。
除此之外还应当考虑经济效果，以便使生产成本净量下降。
（三）重点工序的说明
本零件的加工表面有个外圆、端面、孔、齿轮等，材料为45钢，以公差等级和粗糙度选择加工工艺。
外圆加工工序：
粗车→精车
因为毛坯选用的是热轧钢，Φ20mm的外圆未标注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级为IT8。
钻孔工序：
钻孔→扩孔→铰孔
Φ10mm的孔，未标注公差等级，公差等级按IT7，表面粗糙度为Ra3.2um,需要先钻孔再扩孔，钻孔为通孔。
（四）工艺路线的制定
工序一:
以Φ35外圆为粗基准，粗车、精车毛坯的端面
工序二：
粗车外圆至Φ32.9mm
工序三：
精车外圆至Φ32.5mm
工序四：
粗车外圆至Φ20.4mm
工序五：
精车外圆至Φ20mm
工序六：
加工倒角
工序七：
切断
工序八：
粗车，精车端面使齿轮宽为15mm，倒角2X45°
工序九：
钻孔Φ8mm
工序十：
扩孔至Φ9.6mm
工序十一：
铰孔至Φ10mm，深度为通孔
工序十二：
齿轮加工
（五）加工余量的确定
工艺路线拟定以后，应该定每道工序的加工余量、工序尺寸及其公差。
工序尺寸是工件加工过程中，各个工序应保证的加工尺寸，工序尺寸允许的变动范围就是工序尺寸公差。
工序尺寸的确定与工序的加工余量有密切关系。
零件图上的尺寸和公差就是最终工序的尺寸和公差。
可以用“倒推”的办法，将此尺寸加上此工序的余量，就是上一工序的工序尺寸。
如图可知，最大直径为Φ32.5mm，其公差为IT8，由于坯料石热轧圆钢，其直径便不能随意拟定一个尺寸，必须根据型材规格表选取合适的直径。
查表2-74，选用坯料直径Φ35mm。
总的加工余量为35-32.5=2.5mm.
考虑到粗、精加工分阶段进行，在粗车时应切去大部分余量，故取粗车的加工余量为2.8mm，那么精车的加工余量为总得加工余量减去粗车的加工余量，即2.5-2.1=0.4mm。
三、各工序切削用量的选择及工时的计算
工序一:
以Φ35外圆为粗基准，粗车、精车毛坯的端面
（1）加工条件
工件材料：
热轧钢（45）
机床：
CA6140型卧式车床
夹具：
三爪自定心卡盘
刀具：
YT5硬质合金可转位车刀
（2）确定背吃刀量
：
根据下料尺寸，粗车分一次走刀。
粗车时，取
=1.3mm。
查表，f=0.6～0.7mm/r，取f=0.6mm/r。
查表，切削速度的计算公式为：
；Kv=K料VKkvK前vK皮vK刀vK方v
因为
>f，取刀具的主偏角Kr=45°，Kr'=0°
查表，Cv=292,Xv=0.15,Yv=0.3,m=0.18,t=2700,K料V=735/
Kkv=1.0,K前v=1.05,K皮v=1.0,K刀v=1.0,K方v=1.9
查表1-1，
>=588Mpa，取
=660Mpa。
所以，
=15.6（m/min）
（3）确定机床主轴转速
=141.8（r/min）
精车端面时分一次走刀。
取
=0.7mm。
V
=
=29.0（m/min）
=263.7（r/min）
工序二：
粗车外圆至Φ32.9mm
（1）加工条件
工件材料：
热轧钢（45）
机床：
CA6140卧式车床
夹具：
三爪自定心卡盘
刀具：
YT5硬质合金可转位车刀
（2）确定背吃刀量
：
粗车双边余量为2.8mm，显然
为单边余量，
=2.8/2=1.4mm。
（3）确定进给量
在粗车钢料刀杠尺寸为B×H=20mm×30mm,ap≤3mm。
查表，工件直径为60mm时，f=0.6-0.7mm/r，选择f=0.6mm/r。
（4）切削速度的计算公式
V
=
；
>f，取刀具的主偏角Kr=45°，Kr'=0°.
查表，Cv=292,Xv=0.15,Yv=0.3,m=0.18,t=2700,
K料V=735/
Kkv=1.0,K前v=1.05,K皮v=1.0,K刀v=1.0,K方v=1.9
V
=
=14.5m/min
=131.8（r/min）
工序三：
精车外圆至Φ32.5mm
（1）加工条件
工件材料：
热轧钢（45）
机床：
CA6140卧式车床
夹具：
三爪自定心卡盘
刀具：
YT5硬质合金可转位车刀
（2）确定背吃刀量
：
=0.5/2=0.25mm
查表，f=0.2-0.3mm/r,取f=0.2mm/r。
查表，Cv=292,Xv=0.15,Yv=0.3,m=0.18,t=2700,
K料V=735/
Kkv=1.0,K前v=1.05,K皮v=1.0,K刀v=1.0,K方v=1.9；
=112.7m/min
1024.9（r/min）
工序四：
粗车外圆至Φ20.4mm
（1）加工条件
工件材料：
热轧钢（45）
机床：
CA6140卧式车床
夹具：
三爪自定心卡盘
刀具：
YT5硬质合金可转位车刀，尺寸20X30。
（2）确定背吃刀量
：
=6.5/2=3.25mm
查表，f=0.4-0.5mm/r,取f=0.5mm/r。
查表，Cv=227,Xv=0.15,Yv=0.35,m=0.2,t=3600,
K料V=735/
Kkv=1.0,K前v=1.05,K皮v=1.0,K刀v=1.0,K方v=1.9；
=4.3m/min
=29.0（r/min）
（3）工时计算
49/0.5=98r
98/104.9=56s
工序五：
精车外圆至Φ20mm
（1）加工条件
工件材料：
热轧钢（45）
机床：
CA6140卧式车床
夹具：
三爪自定心卡盘
刀具：
YT5硬质合金可转位车刀，尺寸20X30。
（2）确定背吃刀量
：
=2/2=1mm
查表，f=0.2-0.3mm/r,取f=0.3mm/r。
查表，Cv=227,Xv=0.15,Yv=0.35,m=0.2,t=3600,
K料V=735/
Kkv=1.0,K前v=1.05,K皮v=1.0,K刀v=1.0,K方v=1.9；
V
=
=16.5m/min
n
=
=131.5（r/min）
工序六：
加工倒角
倒C2的角共四处，未标注倒角C1
工序七：
切断
（1）加工条件
工件材料：
热轧钢（45）
机床：
CA6140卧式车床
夹具：
三爪自定心卡盘
刀具：
YT5硬质合金切断刀，取刀杆尺寸12X20，刀宽度5mm，刀头长度35mm。
查表，f=0.19-0.25mm/r,取f=0.2mm/r。
Vc=62m/min,
=492.5（r/min）
工序八：
粗车，精车端面使齿轮宽为15mm，倒角2X45°
（1）加工条件
工件材料：
热轧钢（45）
机床：
CA6140型卧式车床
夹具：
三爪自定心卡盘
刀具：
YT5硬质合金可转位车刀
（2）确定背吃刀量
：
根据下料尺寸，粗车分一次走刀。
粗车时，取
=2mm。
f=0.6～0.7mm/r，取f=0.6mm/r。
切削速度的计算公式为：
；
>f，取刀具的主偏角Kr=45°，Kr'=0°.
查表，Cv=292,Xv=0.15,Yv=0.3,m=0.18,t=2700,
K料V=735/
Kkv=1.0,K前v=1.05,K皮v=1.0,K刀v=1.0,K方v=1.9；
所以，
=10.1m/min
（3）确定机床主轴转速
=98.9（r/min）
半精车端面时分一次走刀。
取
=1mm。
=20.3m/min
=198.8（r/min）
工序九：
钻孔Φ8mm
（1）加工条件
工件材料：
热轧钢（45）
机床：
CA6140型卧式车床
夹具：
三爪自定心卡盘
刀具：
硬质合金YG8钻头
查表，选择进给量f=0.35mm/r；
选择切削速度V=55.8m/min；
=1220.2（r/min）
工序十：
扩孔至Φ9.6mm
（1）加工条件
工件材料：
热轧钢（45）
机床：
CA6140型卧式车床
夹具：
三爪自定心卡盘
刀具：
高速钢钻头W18Cr4V
查表，选择进给量f=0.6mm/r
选择切削速度V=30.6m/min
n
=
=1420.4（r/min）
工序十一：
铰孔至Φ10mm，深度为通孔
（1）加工条件
工件材料：
热轧钢（45）
机床：
CA6140型卧式车床
夹具：
三爪自定心卡盘
刀具：
硬质合金机铰刀
查表，选择进给量f=0.5mm/r
选择切削速度V=24m/min
n
=
=763.9（r/min）
工序十二：
齿轮加工
（1）加工条件
工件材料：
热轧钢（45）
机床：
Y5120A型插齿机
夹具：
专用夹具
刀具：
插齿刀
齿轮齿面粗糙度Ra=1.6，属于7-8级精度。
（2）选择加工方案
插齿-齿端加工-淬火
查表，选择圆周进给量：
f=0.4mm/dst
查表，选择切削速度：
V=0.33m/s
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