圆柱齿轮加工工艺设计 本科生本科学位论文.docx

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圆柱齿轮加工工艺设计本科生本科学位论文

摘要

本文对传动齿轮的加工工艺路线进行了设计。

其中包括了工艺分析，工艺要求，确定毛坯的制造形式，确定定位基准，粗基准的选择，精基准选择的原则，确定各表面加工方案，零件表面的加工方法的选择，提高齿轮的加工精度，工艺路线的拟定，工序的合理组合，加工阶段的划分，工艺路线，确定齿轮的偏差，机械加工余量及毛坯尺寸，毛双联坯形状、尺寸确定的要求，确定机械加工余量，确定毛坯尺寸，设计毛坯图，工序设计，选择加工设备，确定工序尺寸。

机械制造工艺规程的制定需选择机械加工余量，加工余量的大小，不仅影响机械零件的毛坯尺寸，设备的调整，材料的消耗，切削用量的选择。

先锻件成型后进行表面热处理（正火、淬火、回火等）此次设计的主要内容在于如何使加工工序简单化、降低加工难度。

关键词：

工艺路线工序定位基准加工余量

目录

1零件特点及其工艺性分析......................................................3

1.1圆柱齿轮的特点...........................................3

1.2圆柱齿轮的技术要求...........................................4

1.3审查圆柱齿轮的工艺性.........................................4

1.4确定圆柱齿轮的生产类型.......................................4

2机械加工工艺规程设计................................................5

2.1选择毛坯.....................................................4

2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量.............................5

2.3绘制圆柱齿轮铸造毛坯简图.....................................5

3数控加工工艺设计................................................6

3.1数控加工工艺设计主要内容...............................................6

3.2数控加工工艺的特点...........................................6

3.3数控加工工艺分析的主要内容...............................................6

4拟定圆柱齿轮工艺路线................................................8

4.1定位基准的选择...............................................8

4.2表面加工方法的确定...........................................8

4.3加工阶段的划分...............................................9

4.4工序的集中与分散.............................................9

4.5工序顺序的安排...............................................9

4.6确定工艺路线.................................................10

4.7齿轮加工工步.................................................14

4.8机床设备及工艺装备的选用............................................15

5齿轮程序的编制............................................16

6切削用量、时间定额的计算............................................18

6.1切削用量的计算................................................18

6.2时间定额的计算...............................................19

7设计体会............................................................20

参考文献.............................................................21

1.零件工艺性分析

1.1圆柱齿轮的特点

齿轮机构的优点有：

1、齿轮机构传递的功率和圆周速度分别可达100000kw、

300m/s。

2、齿轮机构的传动比恒定、寿命长、工作可靠性高。

3、齿轮机构能够实现平行轴和不平行轴之间的传动。

齿轮机构的缺点有：

1、齿轮机构得制造成本过高。

2、齿轮机构不适用于远距离的传动。

3、低精度齿轮会产生有害的冲击、噪音和振动。

1.2圆柱齿轮的技术要求及其参数

本次加工传动齿轮材料为：

45钢；

调制处理：

淬火硬度50~52HRC；

注意：

齿顶圆不许倒角。

根据圆柱齿轮的零件图纸将该圆柱齿轮的全部技术要求列于表1-1中。

表1-1圆柱齿轮零件技术要求表

加工表面

尺寸及偏差mm

公差及精度等级

表面粗糙度Ra

圆柱齿轮端面

IT8

0.2

圆柱齿轮内孔

Φ18

IT7

0.8

圆柱齿轮外圆

Φ42.62

IT6

0.4

圆柱齿轮分度圆

Φ32

无

0.8

圆柱齿轮键槽

5H9

IT9

3.2

根据圆柱齿轮的零件图纸将该圆柱齿轮的全部参数列于表1-2中。

表1-2圆柱齿轮零件参数表

模数

m

4

齿数

Z

8

压力角

α

20°

变为系数

x

+0.6725

齿顶高

ha

5.31

全齿高

h

7.42

精度等级

7DGGB/T10095--1988

跨越齿数

k

2

齿距积累公差

Fp

0.036

齿距极限偏差

fpt

±0.018

齿形公差

ff

0.014

齿向公差

Fβ

0.011

公法线平均长度极限偏差

Ew

18.617

1.2审查圆柱齿轮的工艺性

分析零件图可知，该圆柱齿轮只对齿轮端面、内孔和轮齿的粗糙度要求高，其它表面的粗糙度要求都稍微低些。

在零件的加工过程中，由于各加工表面要求的精度等级相差不是很大，采用半精加工即可以保证各加工表面技术要求。

零件的主要工作面虽然加工精度略高些，但都可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量的加工出来。

由此可见，该零件的工艺性较好。

1.3确定圆柱齿轮的生产类型

由课程设计题目要求，该圆柱齿轮的生产类型为中、小批量生产。

2机械加工工艺规程设计

2.1选择毛坯

由零件要求可知，零件的材料为45钢，考虑到本零件在具体工作的受力情况，为增强圆柱齿轮的强度和冲击韧度，毛坯选用锻件。

因为零件是中、小批量生产，并且精度要求不是非常高，为节约成本，宜采用精密锻造方法制造毛坯。

毛坯的拨模斜度为10°。

2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量

要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。

1）确定毛坯种类

根据零件尺寸符合0.1D≤H≤1.5D、d≤0.5D，所以确定毛坯为带孔圆盘类自由锻件。

2）机械加工余量与公差

根据零件尺寸选定a=46mm，公差F9；b=35mm，公差F9；c=15mm，公差F9。

2.3绘制圆柱齿轮铸造毛坯简图

图1圆柱齿轮锻造毛坯简图

3数控加工工艺设计

3.1数控加工工艺设计主要内容

在进行数控加工工艺设计时，一般应进行以下几方面的工作：

数控加工工艺内容的选择、数控加工工艺性分析、数控加工工艺路线的设计。

1、数控加工工艺内容的选择

对于一个零件来说并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成,而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。

这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。

在考虑选择内容时，应结合本企业设备的实际、立足于解决难题、攻克关键问题和提高生产效率，充分发挥数控加工的优势。

2、适于数控加工的内容

在选择时，一般可按下列顺序考虑：

1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容

2）通用机床难加工质量也难以保证的内容应作为重点选择内容

3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。

3.2数控加工工艺的特点

数控加工工艺是数控编程的核心，只有将数控加工工艺合理、科学地融入数

控编程中，编程员才能编制出高质量和高水平的数控程序。

数控编程也是逐步完

善数控工艺的过程。

普通加工工艺是数控加工工艺的基础和技术保障，由于数控

加工采用计算机对机械加工过程进行自动化控制，使得数控加工工艺具有如下特

点：

1）数控加工工艺远比普通机械加工工艺复杂。

2）数控加工工艺设计要有严密的条理性。

3）数控加工工艺的继承性较好。

4）数控加工工艺必须经过实际验证才能指导生产。

3.3数控加工工艺分析的主要内容

大量的实践证明，数控加工工艺分析主要包括如下几方面内容：

1）选择适合在数控机床上加工的零件确定工序内容。

2）分析要加工零件图样明确加工内容及技术要求在此基础上确定加工方案

制定数控加工工艺路线。

例如：

工序的划分、加工顺序的安排、与传统加工工序

的衔接等。

3）设计数控加工工序。

例如：

工步的划分、零件的定位与夹具的选择、刀具的

选择、切削用量的确定等。

4）数控编程中有关工艺问题处理。

例如：

对刀点、换刀点的选择、加工路线的

确定、刀具的补偿。

5）分配数控加工中的容差。

6）处理数控机床上的部分工艺指令。

4拟定圆柱齿轮工艺路线

4.1定位基准的选择

基准面的选择是工艺规程设计的重要过程之一。

基面的选择正确与否，可以是加工质量的到保证生产效率提高，否则，不但加工工艺过程漏洞百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行，难以在工期内完成加工任务。

定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。

1）精基准的选择

考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后零件轴线为主要的定位精基准。

2）粗基准的选择

对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。

而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。

根据这个基准选择原则，本零件选择零件的圆柱齿轮端面为主要的定位粗基准。

4.2表面加工方法的确定

根据圆柱齿轮零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法如表4-1。

表4-1表面加工方法

加工表面

尺寸精度等级

表面粗糙度Ra

加工方案

圆柱齿轮端面