小齿轮切削加工工艺设计.docx

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小齿轮切削加工工艺设计

小齿轮切削加工工艺设计说明书

课程设计题目：

小齿轮

前言

齿轮是工业生产中的重要基础零件，其加工质量和加工能力反映一个国家的工业水平。

实现齿轮加工的数控化和自动化，加工和检测的一体化是目前齿轮加工的发展趋势。

齿轮加工机床是加工各种圆柱齿轮、锥齿轮和其他带齿零件齿部的机床。

齿轮加工机床的品种规格繁多，有加工几毫米直径齿轮的小型机床，加工十几米直径齿轮的大型机床，还有大量生产用的高效机床和加工精密齿轮的高精度机床。

齿轮加工机床广泛应用在汽车、拖拉机、机床、工程机械、矿山机械、冶金机械、石油、仪表、飞机和航天器等各种机械制造业中。

本课程设计的是小齿轮，其具体设计内容下文将做详细介绍。

目录

机械加工说明书1

前言2

1.分析零件工作图和产品装配图3

2.工艺审查3

3确定毛坯的种类和制造方法4

4.拟定机械加工工艺路线5

4.1选择定位基准5

4.3安排加工顺序以及热处理6

4.4检验7

5.确定各工序所需的机床和工艺设备7

6.确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差8

7.参考文献9

1.分析零件工作图和产品装配图

阅读零件工作图，以了解产品的用按在途、性能及工作条件，明确产品在零件中的位置、公用及其主要技术条件。

该小齿轮是与齿数为129的大齿轮配合使用，属于高速级齿轮，其齿面受力较大，所以加工的时候需满足有一定的强度要求。

2.工艺审查

该小齿轮主要技术参数有：

齿轮类型属于渐开式直齿圆柱齿轮，材料是40MnB，齿数为24，模数为6，压力角为20°，齿顶高系数为1,顶隙系数为0.25，制造精度7-7-7GK，配对齿轮齿数129，以及配对后的中心距为459。

材料需要调制处理。

零件图如上图所示。

分析零件图可知，齿轮的最高粗糙度要求为Ra3.2,为零件图所示齿轮右端面、内孔面、键槽两侧面、轮齿齿面。

为满足零件的粗糙度要求，零件图所示齿轮右侧面需先进行粗车，然后进行精车；键槽两侧面的粗糙度要求，在进行插键槽的过程中即可得到保证；齿轮轴孔须经半精铰才可满足粗糙度要求；轮齿齿面的粗糙度要求需有粗磨予以满足。

零件图上，轴孔左端面和齿轮齿顶的粗糙度要求均为Ra6.3，根据各加工方法表面粗糙度表分析，需对这两个表面进行半精车。

其他面在粗车后即可满足粗糙度要求。

综上所述，除了齿轮齿面需要粗磨之外，其他表面都可将精车、半精车或精铰作为终加工，来满足零件的粗糙要求。

切削齿轮需要用到的设备有车床、滚齿机、磨齿机、插床、钳工台等。

3确定毛坯的种类和制造方法

对已如图块状金属一般选择铸造制作毛坯，但是由于齿轮属于特殊零件，需要高强度要求，一般的经济铸造无法满足设计要求，所以毛坯应该选择锻造成型。

各类毛坯的特点

4.拟定机械加工工艺路线

4.1选择定位基准

选择对保证加工余量的均匀分配和加工面与非加工面的位置关系具有重要作用，零件图中的齿轮选择的钢坯难免心。

加工时若以圆加工表面作为粗基准，则内孔以外圆以保持同轴，而且可以选择精基准后可以保证加工余量均匀。

以锻件毛坯外圆为粗基准车右端面，扩、半精铰齿轮轴孔；以齿轮锻件右端面为粗基准粗车、精车齿轮左端面。

以齿轮轴孔为精基准粗车外圆面；以齿轮外圆面为精基准半精铰齿轮轴孔；以齿轮右端面为精基准粗车齿轮左端面和轴孔左端面，同时半精车轴孔左端面；以齿轮外圆为精基准，插削键槽；以齿轮外圆为精基准磨削键槽两侧面；以齿轮轴孔为精基准滚齿。

加工工艺基准表

工序

工序内容

粗糙度

定位基准

1

粗、半精车右端面

Ra6.3

外圆

2

钻、粗扩内孔

Ra5

外圆

3

粗、半精车左端面

Ra6.3

右端面

4

粗车外圆

Ra10

内孔

4.2零件表面加工方法的选择

分析零件各加工面粗糙度和精度等级确定各加工面的加工方法。

本课程设计中，齿轮机加工的毛坯件为锻件，由于在锻造过程中有氧化皮的产生，故在机加工过程中每个面都需要加工。

对于没有特殊要求的表面，可把粗加工工序作为其终加工。

下面依据齿轮零件图给出齿轮各表面的加工方法及齿轮的热处理方法。

描述中涉及到的方位均以附录中的零件图为依据。

本课程设计齿轮的制造精度为7-7-7GB。

粗车的加工经济度为IT12~IT12，切粗糙度为10~80μm；半精车的加工经济度为IT10~IT11，粗糙度为2.5~10μm；精车的加工经济度IT7~IT8，粗糙度为1.25~5μm。

钻Φ15mm以下的孔的加工经济度为IT11~IT13，粗糙度为5~80μm；钻Φ15mm以上的孔的加工经济度为IT10~IT12，粗糙度为20~80μm。

粗扩的加工经济度为IT12~IT13，粗糙度为5~20μm；一次扩孔的加工经济度为IT11~IT12，粗糙度为10~40μm；半精铰的加工经济度为IT8~IT9，粗糙度为1.25~10μm；精扩的加工经济度为IT9~IT10，粗糙度为1.25~10μm。

精铰的加工经济度为IT6~IT7，粗糙度为0.32~3.2μm。

插削加工的粗糙度为2.5~20μm。

平磨中粗磨的加工经济度为IT8~IT10，粗糙度为1.25~10。

零件图要求左右表面的粗糙度为Ra6.4，所以方法为:

粗车——精车。

孔的表面粗糙度要求为Ra3.2，考虑到锻造车的孔，所以加工方法为：

粗扩——精扩。

齿轮轴孔处的键槽，其顶面的粗糙度为12.5μm，插削键槽之后即可满足其粗糙度要求。

而两侧面的粗糙度为Ra3.2，，故在插削之后安排粗磨工艺，以满足其粗糙度要求。

齿轮轮齿面的粗糙度为Ra3.2，在滚齿机上滚齿之后即可达到其粗糙度要求，故滚齿之后不再对其安排其他切削工艺。

4.3安排加工顺序以及热处理

1）齿轮右端面：

粗车——精车；

2）齿轮外圆：

粗车——精车；

3）齿轮左端面：

粗车；

4）齿轮轴孔左端面：

粗车——半精车；

5）齿轮轴孔：

钻——粗扩——半精铰；

6）键槽：

插削——粗磨——半精磨；

7）齿轮轮齿：

滚压。

综上所述，齿轮的切削加工工艺路线为：

工艺路线

加工内容

1．粗车

粗车齿轮右端面

2．精扩

精扩齿轮轴孔

3．粗车

齿轮左端面及轴孔左端面

4．粗车

外圆

5．半精车

半精车外圆

6．调质

调质工件

7．精车

齿轮右端面

8．半精车

齿轮轴孔左端面

9．画线

划键槽加工线

10．插削

插削键槽

11．粗磨

键槽两侧面

12．滚齿

滚齿

13．倒角

车削倒角机倒圆角

4.4检验

检验各工艺要求是否达标。

5.确定各工序所需的机床和工艺设备

精扩、半精铰齿轮内孔在车床上进行，夹具为三爪卡盘，刀具为扩孔钻和铰刀，测量工具为游标卡尺。

粗车外圆在车床上进行，夹具为心轴和拨盘以及轴向固定装置，刀具为90°切刀，测量工具为游标卡尺。

粗车、精车齿轮右端面，粗车齿轮左端面，粗车半精车齿轮轴孔左端面，均在车床上进行，夹具均为三爪卡盘，测量工具均为游标卡尺。

热处理调质在电磁炉中进行，夹具为钳头夹具。

插削键槽在插床上进行，粗磨键槽两侧面在平磨磨床上进行，插削时刀具为插刀，磨削时刀具为砂轮。

6.确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差

根据上表，采用分析计算法可以算出工序余量。

但是分析计算法切丁加工余量的过程较为复杂，多用于大批量生产或者贵重材料零件加工。

对于成批单件生产，目前大部分工厂都采用查表法或者经验法来确定加工余量。

查表法时采用《机械加工工艺手册》提供的资料查处各表面的总余量，但表中的余量不一定与实际相符，一般偏大，多以加工时工厂更具自身情况可做适当调整。

上图为余量表之一。

根据机械加工手册最后得出各工序的加工余量，

工序步骤

工序余量（mm）

精度等级

粗车齿轮外圆

3.8

IT12～IT11

精车齿轮外圆

0.2

IT7～IT6

粗车齿轮右端面

3.5

IT12～IT11

精车齿轮右端面

0.5

IT7～IT6

粗车齿轮左端面

9

IT12～IT11

粗车齿轮轴孔左端面

3

IT12～IT11

半精车齿轮左端面

1

IT10～IT8

钻

5

IT12~IT11

粗扩内孔

1

IT12

半精铰内孔

0.015

IT8~IT7

插削

4×13.5

—

粗磨

0.4

IT8～IT7

半精磨

0.1

IT7

7.参考文献

（1）《金工工艺设计》.刘友和主编.华南理工大学

（2）《机械制造工艺设计简明手册》.机械工业出版社

（3）《机械加工工艺手册》.北京出版社

（4）《金属工艺学》《机械加工工艺基础》

（5）《机械加工工艺学》《机械制造技术基础》

（6）《机械制图》

（7）《金属工艺学实习教材》