双联齿轮机械加工工艺规程

机械加工工艺与夹具课程设计说明书题目：双联齿轮工艺设计目 录一、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40Cr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，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）32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IT1112级（二）基准的选择 根据零件图纸及零件的使用情况分析。知32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32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Z=19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=19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=19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=19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1.52mm，钻、镗花键底孔至尺寸28H124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0.070.1mm9插齿（Z=21）留余量0.040.0610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：机械工艺加过程卡,附表215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10045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1.5-2mmCA6140车夹具高速钢车刀游标卡尺1500.0220车钻镗花键孔至尺寸28H12C6136（专）车28孔夹具钻扩复合钻28401-50mm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1500.0260铣滚齿（Z=33)留剃余量0.07-0.12mmY3150E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0.04-0.06mmY5132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（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称10粗车外圆及端面，留余量1.5-2mm75056.50.4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28孔夹具辅助夹具冷却液序号工步内容转数（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称20钻镗花键孔至尺寸28H1275056.50.4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河南工业职业技术学院第 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（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称30拉花键孔至规格2803.62.5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（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）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河南工业职业技术学院第 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（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称50上芯轴精车外圆、端面及槽至要求75056.50.4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45G上芯轴装夹辅助夹具冷却液乳化液序号工步内容转数（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称60滚齿（Z=33)留齿余量0.07-0.12mm6432.42.5高速钢滚刀工序简图工序名称插齿Z=19河南工业职业技术学院第 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（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称70插齿（Z=21)留齿余量0.04-0.06mm18.30.32高速钢插刀工序简图工序名称车倒角河南工业职业技术学院第 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（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称80车倒角（15o）75056.50.445o外圆车刀游标卡尺工序简图工序名称钳工去毛刺河南工业职业技术学院第 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（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）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河南工业职业技术学院第 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（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称100剃齿（Z=33)2301300.35盘形剃齿刀工序简图工序名称剃齿Z=19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（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称110剃齿（Z=21)2301300.35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（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）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（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称130珩齿2802000068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（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）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CT79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87.5外圆87.5592.557.5外圆57.5461.5424254742长4254718厚1832120厚20323花键孔28327 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28（1）已知87.5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16mm25mm,mm时，以及工件直径为87.5时，=0.6-0.8mm/按C 车床说明书 取=0.6 mm/n。由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.750.85 所以：实际进给量f=0.60.8=0.48 mm/按C 车床说明书 0.53（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/(Tmap xvf yv) kv其中：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2修正系数Ko见切削手册表1.28kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81Vc =158/( 600.220.150.53 0.4) 1.150.80.80.810.97 =46.9(m/min)（4）确定机床主轴转速 ns=1000vc/dw=229.8（r/min）按C 车床说明书 200 rmin所以实际切削速度V=40.8m/min 、按机床进给强度决定进给量：根据表2.9 ,当b210MPa 020.5mm 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 、 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.、切削速度 由切削用量简明手册得 =21m/minn=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=17 m/min 、 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+=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160245HBS2.8 0.6 41min 3.4kw按C 车床说明书 主电机功率11可见比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27 0.64 查得转矩61.8 N.M切削用量简明手册表由表2.32 得功率公式CMcVc/30do=61.8x17/30x27=1.67km按C 车床说明书 主电机功率11可见C比小得多，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=Zblk/1000vfzZ式中： Zb 单面余量2.5mm(由27mm拉削到32mm)； L 拉削表面长度，42mm； 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=42/95其本工时 Tm=2.5421.21.4/10003.60.065=0.20(min)5.齿轮加工（1）滚齿加工33齿由文献2表10-174V=312/T0.33S0.5N=0.124s0.9m1.7/D又由文献2表10-175,10-177S=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10-174V=49/T0.2s0.5m0.3N=17910-4sm2/20.11又由文献2表10-189,10-192S=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28mm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+0/0.31000=0.1773min Tb=2t=20.1773=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=3%，则 TS=TB=1.5453%=0.04635min （5）休息与生理需要时间Tr Tr=TB=1.5453%=0.04635min （6）准备与终结时间Te 由文献1表2.5-44.，取部分时间为 简单件 26min 深度定位 0.3min 使用钻模 6min 由设计给定5000件，则 Te/n=（26+0.3+6）/5000=0.001615min （7）单件时间 Tp=Tb+Ta+Ts+Tr=（0.355+1.19+0.04635+0.04635+0.001615）min=1.625min （8）单件计算时间 Tc=Tp+Te/n=（1.625+0.001615）min=1.63min四、主要参考文献1 李洪主编.机械加工工艺手册.北京出版社.19902 艾兴，肖诗纲主编.切削用量简明手册.北京.机械工业出版社3 东北重型机械学院，洛阳工学院，第一汽车制造厂职工大学编.机床夹具设计手册.上海.上海科学技术出版社.19944 赵如福主编.金属机械加工工艺人员手册.上海.上海科学技术出版社.19905 郑修本，冯冠大主编.机械制造工艺学.北京.机械工业出版社.1992 6机械设计基础 7公差测量技术与配合 8金属切削用量与刀具 9机械加工设备 10机床工艺学 11机械制造基础