双联齿轮机械加工工艺规程赵孟杰.docx
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双联齿轮机械加工工艺规程赵孟杰
《机械加工工艺与夹具》课程设计说明书
题目：
双联齿轮工艺设计
一、设计要求及参考………………………………………………………
二、零件的分析……………………………………………………………
三、工艺规程的设计………………………………………………………
（一）确定毛坯的制作形式………………………………………………
（二）基准的选择…………………………………………………………
（三）工艺路线的拟定及工艺方案的分析………………………………
（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定……………………
（五）各工序的定位夹紧方案及切削用量的选择………………………
（六）各工序的基本工时…………………………………………………
四、总结……………………………………………………………………
五、主要参考文献…………………………………………………………
六、设计总结………………………………………………………………………
一．编制零件的工艺规程及设计夹具：
双联齿轮如下图所示，成批生产（每批100件），材料为45钢。
编制此双联齿轮的工艺规程并为加工花键设计夹具。
要求：
零件毛坯图
夹具装配图（A0或A1）
设计说明书（附有工艺卡和工序卡）
二、零件分析
（一）零件的作用与结构特点
双联齿轮主要用于一些机械设备变速箱中，通过与操作机构的结合，滑动齿轮从而实现变速。
圆柱齿轮一般分为齿圈和轮体两部分，根据齿轮轮体的结构形状来划分可知上图中的双联齿轮为盘类齿轮，有两个齿圈，在齿圈上切出直齿齿形，在轮体上带有花键孔。
（二）零件的工艺分析
该零件属于齿轮类零件，两齿轮齿形齿向公差均为0.011，齿圈径向圆跳动公差0.036公法线长度变动公差均为0.028，两齿轮形状精度，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。
三、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，故对基准的选择应进行分析。
（1）粗基准的选择
粗基准的选择：
对双联齿轮这样的回转体零件来说，选择好粗基准是至关重要。
对回转体零件我们通常以外圆作为粗基准。
（2）精基准的选择
在加工完Φ32花键孔以后各工序则以花键孔为定位精基准。
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z21的切削加工。
方案一是对z33的齿形进行滚齿加工后再对z21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z33的齿坯进行滚齿加工后继续对齿轮Ⅱ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z21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（z33）留余量0.07~0.1mm
9插齿（z21）留余量0.04~0.06
10倒角
11钳工去毛刺
12剃齿（z33）公法线长度至尺寸上限
13剃齿（z21）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：
机械工艺加过程卡,附表2—15机械加工工序卡
机械加工工艺过程卡
零件名称
双联齿轮《二》
锻造
每件毛坯制坯数
第一页
零件生产批量
100
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（z33）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（z21）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
工序简图
工序名称
粗车外圆及端面
河南工业职业技术学院
第1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
10
粗车外圆及端面，留余量1.5-2mm
750
56.5
0.4
硬质合金车刀
游标卡尺150*0.02
工序名称
工序简图
钻镗花键孔
河南工业职业技术学院
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
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
河南工业职业技术学院
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=33
河南工业职业技术学院
第6页
机床名称
机床型号
滚齿机
Y3150E
毛坯材料
夹具名称
45钢
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
河南工业职业技术学院
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
河南工业职业技术学院
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
河南工业职业技术学院
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
河南工业职业技术学院
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
140
控温仪
（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0.10min
装卸工件时间由文献1表2.5-42取1min
所以辅助时间Ta=（0.015+0.015+0.02+0.04+0.1+1）min
=1.19min
（3）作业时间
TB=Tb+Ta=（0.355+1.19）min
=1.545min
（4）常量工作场地时间Ts
由文献5，取β=3%，则
TS=TBβ=1.545×3%
=0.04635min
（5）休息与生理需要时间Tr
Tr=TBβ=1.545×3%=0.04635min
（6）准备与终结时间Te
由文献1表2.5-44.，
升级会员 