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双联齿轮毕业设计论文任务书
桂林航天工业高等专科学校
《双联齿轮》毕业设计（论文）任务书
题目：
双联齿轮
班级：
系别：
机械工程系
设计者：
指导老师：
设计日期：
2012年4月
一、序言………………………………………………………………………………………………3
二、零件的分析………………………………………………………………………………………4
三、工艺规程的设计…………………………………………………………………………………4
（一）确定毛坯的制作形式…………………………………………………………………………4
（二）基准的选择……………………………………………………………………………………4
（三）工艺路线的拟定及工艺方案的分析…………………………………………………………4
（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定………………………………………………20
（五）各工序的定位夹紧方案及切削用量的选择…………………………………………………22
（六）各工序的基本工时……………………………………………………………………………23
四、论文总结…………………………………………………………………………………………25
五、主要参考文献……………………………………………………………………………………26
序言
毕业设计是学生在校学习阶段的最后一个重要的教学环节，其目的是培养学生综合运用所学的专业和基础理论知识，独立解决专业一般工程技术问题的能力。
树立正确的设计思想和工作作风。
在三年的学习中我涉及到了大量的专业知识，如：
《机械制图》，《液压与气动技术》，《数控机床及诊断维修》，《机械制造工艺与夹具》。
这些专业课在整个机械设计制造专业学习的过程中，起到了一个很重要的作用，它们把我从前所学的一些基础理论知识工程力学、机械制造基础、公差测量与配合、机械设计基础、机械加工设备，包括现在所学的机械制造工艺与夹具、金属切削与刀具等等这些专业课知识都融合在一起，学会学以致用、融会贯通和举一反三。
在实习的这段时间里，通过齿轮的对齿轮的加工工艺的设计让我更加了解到齿轮的发展历史和我国齿轮发展的现状，也让我更加明白在学习的过程中只能由一个小小的螺丝钉开始做起才有可能在以后的学习中获得更多，才能取得自己人生中的丰碑。
综上所述，机械制造工艺与夹具课程设计是我们完成大学的全部基础课以及大部分专业业课之后所进行的一个综合性质的考验。
这也是在我们毕业设计之前的对所学知识的回顾和总结，也可以说是一个毕业设计前的热身设计。
我希望能通过这次毕业设计对我以后的工作起到非常积极的适应作用，是一次进入真正工作环节的强化训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，提高专业水平。
由于本人水平有限，设计难免有许多不足和不妥之处，恳切希望老师批评指正，以求改进。
一、零件分析
（一）零件的作用
双联齿轮是一些机械设备变速箱中，通过操作机构相结合，滑动齿轮，从而实现变速。
Φ32花键孔有较高精度。
（二）零件的工艺分析
该零件时齿轮类零件，形状规则，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
二、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，故对基准的选择应欲与分析
（1）粗基准的选择
按照粗基准的选择原则，为保证不加工表面和加工表面的位置要求，应选择不加工表面为粗基准，故应分别选择AB端面为粗基准，在加工Φ32花键孔应选择花键孔以及B面为第二位毛基准。
（2）精基准的选择
在加工完Φ32花键孔以后各工序则分别一两孔为定位精基准。
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Z=21的切削加工。
方案一是对Z=33的齿形进行滚齿加工后再对Z=21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Z=33的齿坯进行滚齿加工后继续对Z=21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Z=21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（Z=33）留余量0.07~0.1mm
9插齿（Z=21）留余量0.04~0.06
10倒角
11钳工去毛刺
12剃齿（Z=33）公法线长度至尺寸上限
13剃齿（Z=21）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：
机械工艺加工过程卡,附表2机械加工工艺卡
附表1：
机械工艺加工过程卡
零件名称
双联齿轮
锻造
每件毛坯制坯数
第一页
零件生产批量
4000
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（Z=33）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（Z=21）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
工序名称
工序简图
钻镗花键孔
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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
附表2：
机械工艺制造过程卡
工序简图
工序名称
拉花键孔至规格
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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
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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
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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=23
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第6页
机床名称
机床型号
滚齿机
Y3150E
毛坯材料
夹具名称
45G
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
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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
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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
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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
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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
桂林航天工业高等专科学校
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
桂林航天工业高等专科学校
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
桂林航天工业高等专科学校
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
桂林航天工业高等专科学校
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
控温仪
齿轮加工夹具示意图
磨孔时一般以齿轮分度圆定心，如图9－20所示，这样可使磨孔后的齿圈径向跳动较小，对以后磨齿或珩齿有利。
为提高生产率，有的工厂以金刚镗代替磨孔也取得了较好的效果
（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
升级会员 