机械制造工艺学课程设计—齿轮设计.docx

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1、机械制造工艺学课程设计题 目：直齿圆柱齿轮设计名（学号）:陈文谨(2758495474)教学院：机械工程学院专业班级：13级机械本2指导教师： 吴程斌完成时间：2016年7月5日教务处制7.2.1 确定插床夹具对刀块位置尺寸的步骤确定对刀基准，标出对刀块的位置尺寸h 3里。2找出与尺寸h 5对应的对刀直接保证的工件上的尺寸Hb二，此尺 22寸在有的情况下为，有的情况下需要解尺寸链求得。由h =HS Lmin 5也及用=1工5H根据H5如225 35 32求出h b 从而保证把刀具对到尺寸Hb与公差带的范围内。7.2.2 精度校验采用标准塞尺和对刀块对刀，必须保证对刀误差ADA、夹具位置误差AW

2、满 足不等式ADA+AWA 652热处理正火3车1 .夹A端，找正后：(1)粗车、半精车B端面， 留余量0.3mm,粗、粗车 (p227mm圆柱面至尺寸,倒角(2)粗像、半精膛内孔，留磨 削余量0.30.4mm2 .调头夹B端，找正后：(1)车A端面至总长60.6mm车床自定心卡盘车刀0300mm游 标卡尺12(2)车(pl 10外圆柱面至尺寸， 以保证大端长度28.3mm,倒角4磨夹B端，靠台肩，磨内孔及A 面至尺寸内圆磨床自定心卡盘砂轮内径千分尺 0100mm,百 分表5磨以A面为基准，磨B面至总长平面磨床砂轮0300mm游 标卡尺，百分表6滚齿以A面和内孔定位滚齿，留磨 齿余量0.3mm

3、滚齿机专用夹具齿轮滚刀齿厚游标卡尺7倒角齿倒圆角，去毛刺倒角机8热处理齿面高频感应淬火G529磨齿磨齿至图样尺寸磨齿机专用夹具砂轮分法线，千分尺10插键槽插键槽至图样城尺寸插床插刀0125mm游 标卡尺11检验检验编制日期编写口期校对日期审核口期袁伟江2016年6月25日朱佳传2016年6月27日田祥2016年6月27日周仕云2016年6月30日13附件3：齿轮加工工序卡片机械加工. 工序卡片产品型号及规格图号名称工序名称工艺文件编号YG026-0001YG026-0001直齿圆 柱齿轮插键槽%, 7 /、材料牌号及名称毛坯外形尺寸40Cr零件毛重零件净重硬度ICQ设备型号设备名称勿、B503

4、2插床 !A1 211卜专用工艺装备名称代号X X.勿1y7L机动时间单件工时定额每台件 数15min60min技术等级切削液切削液或植物油工序号工步号工序工步内容刀具量检具切削用量名称规 格名称规格切削速度 /(m/min)切削深 度/mm进给量/(mm/r)转速(r/min )101装夹，按线找 正0 150mm 游标卡 尺，样板 规2粗插键槽至深 度，两侧面留 精加工量1mm粗插刀150.33精插至尺寸精插刀150.114编制校对会 签复制修文 件修文 件改处签日改处签日标数字期标数字期号号记记15弓I言1.齿轮零件结构分析11.1 齿轮零件图分析11.2 齿轮零件结构分析2. 2. 1

5、零件外表组成2L2. 2确定主要外表与次要外表2.2.3零件结构工艺性分析22 .毛坯确实定22. 1毛坯确实定原那么22. 2毛胚的选择原那么23.选择定位基准33. 1以内孔和端面定位33.2以外圆和端面定位34.拟定齿轮的工艺路线34.1确定加工方案34. 1. 1齿坯加工方案的选择34. 1. 2齿形加工44. 2划分加工阶段44. 3 选择定位基准 44. 4加工工序安排45.确定加工尺寸和切削用量45. 1背吃刀量的选择45.2 进给量的选择55.3 切削速度的选择56.设计工序内容 56. 1确定工序尺寸57. 2选择设备工装67,夹具设计68. 1机床夹具的定位误差67. 1.

6、 1 心轴67. 1. 2定位套77. 2机床夹具的对刀装置77. 2. 1确定插床夹具对刀块位置尺寸的步骤8精度校验87. 3机床夹具的选择原那么89.附件9参考文献10致谢词10引言机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及 大局部专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深 入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大 学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器的生产工 艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自 己未来将从事的工作惊醒一次适应性训练，

7、从中锻炼自己分析问题、解决问题的 能力。为今后的工作打下一个良好的基础。1 .齿轮零件结构分析齿轮零件图分析如下图齿轮的机械加工工艺规程。零件材料为40Cr,精度等级为6-5-5 级，生产类型为小批量生产。.WV/0.020C60dll齿部:G52材料:40Cr模数3.5齿数63压力角20精度等级6-5-5基节极限偏差0 006 5周节累积公差0.045公法线平均长度80.58 8 总跨齿数8齿向公差0.007齿形公差0.007X0.014C图1齿轮零件图分析模数m3.5齿数Z63压力角a20精度等级6-5-5KM/GB/T 100952001周节累积公差Fp0.045基节极限偏差士加0.00

8、65齿向公差ff0.007齿形公差Fp0.007跨齿数k8公法线平均长度及极限偏差WE；SL wi80. 58就1.1 齿轮零件结构分析1.1.1 零件外表组成由基本外表和特形外表组成。基本外表外圆柱外表：0 227. 5hll；内圆 柱外表：85H5；平面：齿轮两端面和内孔键槽；特形外表一一渐开线齿形外表。 确定主要外表与次要外表主要加工外表渐开线齿形外表、外圆柱外表（227. 5 hll）、内圆柱表面（85H5）、齿轮右端面，其次为次要加工外表。1.2.3 零件结构工艺性分析零件结构工艺性的好坏直接影响制造过程中的可行性和经济性要求，是产品 生产效益和质量的关键因素。分析此零件结构工艺性合

9、理，切削加工工艺性较好。2 .毛坯确实定2.2 毛坯确实定原那么齿轮的毛坯形式主要有棒料、锻件和铸件。棒料用于小尺寸、结构简单且对 强度要求低的齿轮。当齿轮要求强度高、耐磨和耐冲击时，多用锻件。直径大于 400600nlm的齿轮，常用铸造毛坯。为了减少机械加工量，对大尺寸、低精度 齿轮，可以直接锻出轮齿；对于小尺寸、形状复杂的齿轮，可用精密铸造、压力 铸造、粉末冶金、热轧和冷挤等新工艺制造出具有轮齿齿坯，以提高劳动生产率、 节约原材料。2.3 毛胚的选择原那么1）选用40Cr。因为综合下来发现这类钢材的屈服强度极限可以到达很高的 要求，韧性好、耐冲击，力学性能好以及具备良好的综合机械性能，广泛

10、应用于 各种重要的机构零件，特别是工作在交变负荷下的齿轮、连杆、轴等。应选择40Cr钢来制造齿轮。2）热处理工艺：可以通过热处理改善其机械性能以及提高齿面硬度，环境 介质为油。通过淬火处理，淬火温度介于830C860C；回火处理，温度介于150260。3 .选择定位基准定位基准的精度对齿形加工精度有直接的影响。对于齿形定位基准的选择常 因齿轮的结构形状不同，而有所差异。盘套类带孔齿轮的齿形加工常采用以下两种定位、夹紧方式：3.2 以内孔和端面定位即以工件内孔和端面联合定位，确定齿轮中心和轴向位置，并采用面向定位 端面的夹紧方式。这种方式可使定位基准、设计基准、装配基准、测量基准重合, 又能齿形

11、加工等工序基准统一，定位精度高。在专用心轴上定位时不需要找正。 故生产率高，广泛用于成批生产中。但对夹具的制造精度要求较高。3.3 以外圆和端面定位工件和夹具心轴的配合间隙较大，可用千分表找正外圆以以决定中心的位 置，并以端面定位从另一端面施以夹紧。这种方式因每个工件都要找正，故生产 效率低；它对齿坯的内、外圆同轴度要求高，而对夹具精度要求不高，故适于单 件小批生产。4 .拟定齿轮的工艺路线齿轮加工的工艺路线是根据齿轮材料和热处理要求、齿轮结构及尺寸大小、 精度要求、生产批量和车间设备条件而定。一般可归纳工艺路线如下：毛坯制造及热处理一齿坯加工一齿形粗加工一齿端加工一齿圈热处理一齿 轮定位外表

12、精加工一齿形精加工。4.2 确定加工方案齿坯加工方案的选择单件小批生产齿轮时，一般齿坯的孔、端面及外圆的粗、精加工都在通用机 床上经两次装夹完成，但必须注意将孔和基准端面的精加工在一次装夹内完成, 以保证位置精度。由图（1）齿轮零件图分析可见，该齿轮作为定位基准的内孔其尺寸精度标注 为中85H5,基准端面的粗糙度较细，Ra为它对基准孔的跳动为0. 014mm, 这几项均比一般精度的齿轮要求要高，因此，在齿坯加工中，除了要注意控制端 面与内孔的垂直度外，还需留一定的余量进行精加工。精加工孔和端面采用磨削, 先以齿轮分度圆和端面作为定位基准磨孔，再以孔位定位基准磨端面，控制端面 跳动要求，以确保齿

13、形精加工用的精基准的精确度。4.1.1 齿形加工齿形加工一般为滚、插齿加工，对于8级以下齿轮可以直接加工；对于6-7 级齿轮，齿形精加工采用剃一场加工；对于5级以上齿轮采用磨齿方法。该齿轮齿形精度等级为6-5-5级。为满足齿形精度要求，其加工方案应选择 磨齿方案，即滚齿一齿端加工一高频淬火一修正基准一磨齿。磨齿精度可达4 级，但生产率低。本例齿面热处理采用高频淬火，变形较小，故留磨余量可缩小 到0.1mm左右，以提高磨齿效率。4.2 划分加工阶段齿轮加工工艺过程大致要经过如下几个阶段：毛坯热处理、齿坯加工、齿形 加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工等。4.3 选择定位基准以工件内

14、孔和端面联合定位，确定齿轮中心和轴向位置，并采用面向定位端 面的加紧方式。这种方式可使定位基准、设计基准、装配基准和测量基准重合， 又能使齿形加工等工序基准统一，定位精度高。在专用心轴上定位时不需要找正。 但是对夹具的制造精度要求较高。4.4 加工工序安排应遵循加工顺序安排的一般原那么，如先基准面后其他外表、先加工面后加工 孔、先加工主要尺寸后加工次要尺寸、先粗基准加工后精基准加工等。该齿轮的加工工艺路线为：毛坯制造一正火f齿坯粗车一齿坯精车一滚齿一 齿端加工（倒棱）一齿圈淬火一齿轮定位外表内孔、端面一磨齿。5 .确定加工尺寸和切削用量背吃刀量的选择粗加工时，背吃刀量应根据加工余量和工艺系统刚

15、度来确定，由于粗加工时 是以提高生产率为主要目标，所以在留出半精加工余量后，应尽量将粗加工余量 一次切除。当遇到断续切削、加工余量太大或不均匀时，那么应考虑屡次走刀，而 此时的背吃刀量应依次递减。粗加工时:应根据粗加工留下的余量确定背吃刀量，使精加工余量小而均匀。半精加工时：%可取0.52nlm精加工时：可取0. 10.4mm进给量的选择粗加工时对外表粗糙度要求不高，在工艺系统刚度和强度好的情况下，可以 选用大一些的进给量，精加工时，应主要考虑工件外表粗糙度要求，一般外表粗 糙度值越小，进给量也要相应减小。5.1 切削速度的选择切削速度主要应根据工件和刀具的材料来确定。粗加工时，切削速度主要受

16、 刀具寿命和机床功率的限制，如超出机床许用功率，那么应适当降低切削速度，精 加工时背吃刀量和进给量选用得都较小，在保证合理刀具寿命情况下，切削速度 应选取的尽可能大，以保证加工精度和外表质量，同时满足生产率要求。切削用量选择后，应根据已选定的机床，将进给量和切削速度修定成机床所 具有的进给量和转速，并计算出实际的切削速度lOOOvn 二/id查表硬质合金外圆刀片切削速度的参考数值：粗车一般是160r/min,精车一般是200r/min主要依据零件加工精度和外表粗糙度以及刀具、材料性质来选取。按外表 粗糙度来选择进给量：粗车 f=0. 3mm/r,精车 f=0. 2mm/r粗车 F=280nrn

17、i/min,精车 F=190mm/min在刚度允许的条件下应尽量使背吃刀量等于工件的加工余量这样可减少 刀路刀数，为保证加工外表质量可留少许的精加工余量0.20.5之间，粗车 普=2mm,精车/=(). 35mm。6 .设计工序内容确定工序尺寸粗车齿坯时，各端面、外圆按图样加工尺寸均流余量1.52m叱5齿圈滚齿后齿厚留磨削余量0. 10-0. 15mm；精加工：精车内孔、总长均留切削余量0.2mm；选择设备工装齿轮加工分两局部：轮体局部和齿圈局部。轮体采用普通车床加工，一般根 据尺寸选择车床；齿圈局部加工采用滚齿机，齿圈局部的精加工采用磨齿机。滚齿、磨齿加工夹具一般选用与相应机床配套的专用心轴

18、。7 .夹具设计机床夹具是在机床上装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床和刀 具有一个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变，工件在机床上的定位 （选用定心定位，定位元件选用心轴）实际包括工件在夹具上的定位（选用支撑 定位中的固定支撑，定位原件选用支撑板）和夹具在机床上的定位两个方面，为 保证工件的尺寸精度和位置精度，工艺系统各环节之间必须有正确的几何关系。夹具安装在机床上时，由于夹具定位元件对夹具体安装基面存在位置误差, 夹具安装面本身有制造误差，夹具安装面与机床装夹面有连接误差，这就是夹具 定位元件相对机床装卡面存在位置误差。机床夹具的定位误差7.1.1 心轴夹具的定位误差是由心

19、轴工作外表轴心线对顶尖孔或对心轴锥柄轴心线的 同轴度误差造成的，有时心轴安装基面（如顶尖孔和锥面）本身的形状误差也会 有所影响，因此应对这些误差加以控制。7.1.2 定位套、定位误差的计算与工件以内孔在圆柱心轴、定位误差的计算相同。、工件与定位心轴（销）过盈配合时（垂直或水平放置）时的定位误差， 此时，由于工件孔与心轴（销）为过盈配合，所以基=0。对尺寸：工序基准与定位基准重合，均为中心0,所以不=0；对2尺寸：不=%。、工件孔与定位心轴（或销）采用间隙配合的定位误差计算定=不+ 基工件以内孔在圆柱心轴、圆柱销上定位。由于孔与轴有配合间隙，有基准位 移误差，分两种情况讨论：a.心轴（或定位销）

20、垂直放置，按最大孔和最小轴求得孔空心线位置的变动 量为：底=2+ 5 + in = ax （最大间隙）b.心轴（或定位销）水平放置，孔中心线的最大变动量（在铅垂方向上） 即为定定=； a + sd + Amin)=定=； a + sd + Amin)=max或基二-maxmin _ max7.2机床夹具的对刀装置夹具在机床上安装完后。在进行加工之前，需要对夹具对刀，使刀具相对于 夹具定位元件处于正确的位置。对刀的方法通常有三种：试切法对刀、调整法对 刀、用样件或对刀装置对刀。不管用什么对刀方法，都涉及到对刀基准和对刀尺 寸。通常是以与工件定位基准重合的定位元件上的定位面作为对刀基准，以减少 基准变换带来的误差。机床夹具的对刀尺寸是从对刀基准到刀具切削外表之间的 位置尺寸，和对刀块位置尺寸差一个塞尺厚度。影响对刀块位置尺寸的因素主要 有对刀需要保证的工件上的加工尺寸、定位基准在加工尺寸方向的最小位移量 L.及塞尺的厚度S。