圆柱齿轮加工工艺车外圆及端面夹具.docx
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圆柱齿轮加工工艺车外圆及端面夹具
机电工程学院
《机械制造技术基础课程设计》
说明书
课题名称：
圆柱齿轮加工工艺、车外圆及端面夹具
学生姓名：
qweweqe学号：
00000000000
专业：
机械设计制造及其自动化班级：
00000000班
成绩：
指导教师签字：
2013年
12月
27日
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。
齿轮加工机床系指用齿轮切削工具加工齿轮齿面或齿条齿面的机床及其配套辅机。
齿轮机床按加工原理分为两类，仿形法和范成法（或称展成法）。
仿形法是用刀具的刀刃形状来保证齿轮齿形的准确性，用单分齿来保证分齿的均匀。
范成法是按照齿轮啮合原理进行加工，假想刀具为齿轮的牙形，它在切削被加工齿轮时好似一对齿轮啮合传动，被加工齿轮就是在类似啮合传动的过程中被范成成形的，范成法具有加工精度高，粗糙度值低，生产率高等特点，因而得到广泛应用，范成法按其加工方法和加工对象分为：
（1）插齿机：
多用于粗、精加工内外啮合的直齿圆柱齿轮，特别适用于双联、多联齿轮，当机床上装有专用装置后，可以加工斜齿圆柱齿轮及齿条。
（2）滚齿机：
可进行滚铣圆柱直齿轮、斜齿轮、蜗轮及花键轴等加工。
（3）剃齿机：
按螺旋齿轮啮合原理用剃齿刀带动工件（或工件带动刀具）旋转剃削圆柱齿轮齿面的齿轮再加工机床。
（4）刨齿机：
用于外啮合直齿锥齿轮加工。
（5）铣齿机：
用于加工正交、非正交（轴交角不等于90）的弧齿锥齿轮、双曲线锥齿轮加工。
（6）磨齿机：
用于热处理后各种高精度齿轮再加工。
机械制造技术基础课程设计任务书
第一章齿轮的工艺分析及生产类型的确定…………………………05
1.1齿轮的用途……………………………………………05
1.2齿轮技术要求…………………………………………05
1.3审查齿轮的工艺性……………………………………06
1.4确定齿轮的生产类型…………………………………07
第二章确定毛坯、绘制毛坯件图……………………………………08
2.1选择毛坯………………………………………………08
2.2确定毛坯的尺寸和机械加工余量……………………08
2.3绘制齿轮铸造毛坯简图………………………………09
第三章拟定齿轮工艺路线……………………………………………10
3.1定位基准的选择………………………………………10
3.2各表面加工方案的确定………………………………11
3.3加工阶段的划分………………………………………12
3.4工序的集中与分散……………………………………12
3.5工序顺序的安排………………………………………13
3.6机床设备及工艺装备的选用…………………………14
3.7确定工艺路线…………………………………………15
第四章确定加工余量和工序尺寸…………………………………16
第五章确定切削用量及时间定额…………………………………17
第六章夹具设计……………………………………………………20
第七章设计体会……………………………………………………23
第八章参考文献……………………………………………………24
徐州工程学院
机械制造技术基础课程设计任务书
机电工程学院机设专业2班级姓名唐树华
一、设计题目
圆柱齿轮零件（年产量5000件）
机械加工工艺规程及工艺装备设计
二、设计任务
1.绘制零件图、毛坯图；
2.编制机械加工工艺过程卡；
3.编制工序卡；
4.绘制夹具装配图；
5.编写设计说明书。
三、设计时间
2013年12月9日至2013年12.月27日
指导教师汪菊、郭华锋
教研室主任李志
圆柱齿轮，锻造毛坯
设计内容
计算说明
结论
第一章
齿轮的工艺分析及生产类型的确定
1.1齿轮的用途
齿轮是机器中广泛采用的传动零件之一。
它通过孔φ80与传动轴、键相配合来传递动力，改变转速和回转方向。
圆柱齿轮用于平行两轴之间的传动。
齿轮在啮合时，齿要承受弯曲应力和冲击载荷的作用，因此该零件应具有足够的强度、刚度和韧性，以适应齿轮啮合的工作条件。
该齿轮的主要工作表面为齿、孔和键槽，在设计工艺的时应重点予以保证。
1.2齿轮的技术要求
齿轮的全部技术要求列于表1中。
圆柱齿轮是典型的齿轮零件，其齿轮孔的是主要的装配基准，齿轮孔与传动轴有配合要求，因此加工精度较高；为保证配合精度，轴孔的尺寸为
；键槽的宽度尺寸为22±0.026，键槽高度尺寸为
。
齿在工作过程中需要承受冲击载荷，为增强其耐磨性，其表面妖气淬火处理，硬度为190~217HBS；为保证啮合精度，齿顶圆的尺寸为
设计内容
计算说明
结论
。
综上所述，该齿轮的各项技术要求指定的较为合理，符合该零件的在工作中的功用。
表1齿轮零件技术要求表
加工表面
尺寸及偏差/mm
公差及精度
表面粗糙度Ra/μm
键槽宽度
22±0.026
IT7
1.6
键槽高度
IT7
1.6
齿顶圆
IT10
3.2
分度圆
IT8
3.2
φ80mm孔
IT7
1.6
φ50mm孔
φ50
IT10
12.5
齿轮左端面
30
IT10
12.5
齿轮右端面
30
IT10
12.5
1.3审查齿轮的工艺性
分析齿轮的零件图可知，φ80mm孔和φ50孔的断面均为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证加工精度；另外该圆柱齿轮只对齿轮端面、内孔和轮齿的粗糙度要求高，其他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的技术要
设计内容
计算说明
结论
求。
零件的主要工作面虽然加工精度较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。
由此可见，该零件工艺性很好。
1.4确定齿轮的生产类型
依设计题目知：
Q=5000件/年，结合生产实际，备品率a%和废品率b%分别取3%和0.5%。
代入公式得N=Q（1+a%）（1+b%）=5000件/年×（1+3%）（1+0.5%）=5175.75件/年
根据齿轮的质量查表1-4知，该齿轮属轻型零件；再由表1-5知，该齿轮的生产类型为大批生产。
设计内容
计算说明
结论
第二章
确定毛坯、绘制毛坯简图
2.1选择毛坯
由零件要求可知，零件的材料为HT200，考虑到该零件在具体工作的受理情况，为增强圆柱齿轮的强度和较大的承载力，毛坯选用铸件。
2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
1．公差等级
由齿轮的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。
图1
2．机械加工余量
设计内容
计算说明
结论
由任务书可知，零件材料为HT200，零件最大尺寸为325，查表2-4至表2-5，可求得齿轮的毛坯选用砂型铸造手工造型，加工余量等级选用H级，进而求的各加工表面的加工余量。
2.3绘制圆柱齿轮铸造毛坯简图
综上所述，毛坯简图如图1所示。
设计内容
计算说明
结论
第三章
拟定齿轮工艺路线
3.1定位基准的选择
基准的选择是工艺规程设计的重要过程之一。
基准选择的正确与否，可以使加工质量得到保证，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
选择精基准时，主要解决两个问题，即保证加工精度和装夹方便。
精基准一般用于中间工序和最终工序中。
选择精基准一般应遵循以下几项原则：
基准重合原则、基准同一原则、互为基准原则和自为基准原则，除此之外，精基准的选择还应便于工件定位准确、稳定，定位刚度好、变形小，同时还应使夹具结构简单、操作方便。
在本齿轮零件的加工过程中，根据精基准的选择原则，应以粗加工后零件轴线为主要的定位精基准。
设计内容
计算说明
结论
2．粗基准的选择
粗基准是工件加工的第一道工序基准，它的选择不仅影响到加工面与不加面的相互位置，影响保证各加工表面有足够的加工余量，而且关系到后续工序能否得到理想的定位基准。
因此，在选择粗基准时往往先根据零件的加工要求选择精基准，然后在保证得到所选精基准的前提下确定粗基准表面。
选择粗基准一般应遵循一下几项原则：
保证相互位置要求的原则、选择不加工表面为基准的原则、合理分配加工余量的原则、便于工件装夹的原则和粗基准一般不得重复使用原则。
在本齿轮零件的加工过程中，根据粗基准的选择原则，应以圆柱齿轮的端面为主要的定位粗基准。
3.2各表面加工方案的确定
根据齿轮零件图上各交给你各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查表1-9、1-10和1-11，确定各加工表面的加工方法如表2。
设计内容
计算说明
结论
3.3加工阶段的划分
该圆柱齿轮加工表面质量要求较高，可将加工阶段分成粗加工和半精加工，两个阶段。
在粗加工阶段。
首先将精基准准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其它加工表面的精度要求；然后粗车圆柱齿轮端面，外圆，扩中心孔和轮辐孔。
表2齿轮零件各表面加工方案
加工表面
尺寸精度
表面粗糙度
加工方案
圆柱齿轮端面
IT10
12.5
粗车
圆柱齿轮内孔
IT7
1.6
扩孔-拉孔
圆柱齿轮键槽
IT7
1.6
插
圆柱齿轮外圆
IT10
3.2
粗车-半精车
圆柱齿轮分度圆
IT7
3.2
滚齿
φ50轮辐孔
IT11
12.5
扩孔
3.4工序的集中与分散
选用工序集中原则安排圆柱齿轮的加工工序。
该圆柱齿轮的类型为大批量生产，可以采用多刀、多轴等高效机床将工序集中，以提高生产效率；而且运用工序集中原则可以减少工件的装夹次数，有利于提高表面间的位置精度，减少工序间的运输，缩短生产周期；同时工序的减少，减少了设备的数量，相应地减少了操作工人和生产面积。
设计内容
计算说明
结论
3.5工序顺序的安排
1．机械加工工序
①遵循“现基准后其他”原则，首先加工基准——圆柱齿轮左端面和内孔。
②遵循“先粗后精”原则，对各加工表面都是先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
③遵循“先主后次”原则，先加工主要表面，后加工次要表面。
④遵循“先面后孔”原则，先加工主要表面，后加工孔。
2．时效处理工序
在铸造毛坯成型后进行时效处理，在特定的温度下放置一定的时间，消除铸件的内应力，稳定组织和尺寸，改善其机械性能。
3．辅助工序
在毛坯成型后，安排时效处理；粗加工后，安排中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、终检工序。
综上所述，该圆柱齿轮工序安排顺序为：
时
设计内容
计算说明
结论
效处理——扩孔——主要表面粗加工——主要表面精加工——滚齿和插键槽——辅助工序及其检验（参见表3）。
表3齿轮工艺路线及设备、工装的选用
工序号
工序名称
机床设备
刀具
量具
1
铸造毛坯
2
时效处理
3
扩孔
ZK5215
扩孔刀
游标
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