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1、圆柱齿轮加工工艺设计毕业设计 圆柱齿轮加工工艺设计毕业设计 摘要 本文对传动齿轮的加工工艺路线进行了设计。其中包括了工艺分析，工艺要 求，确定毛坯的制造形式，确定定位基准，粗基准的选择，精基准选择的原则，确定各表面加工方案，零件表面的加工方法的选择，提高齿轮的加工精度，工艺路线的拟定，工序的合理组合，加工阶段的划分，工艺路线，确定齿轮的偏差，机械加工余量及毛坯尺寸，毛双联坯形状、尺寸确定的要求，确定机械加工余量，确定毛坯尺寸，设计毛坯图，工序设计，选择加工设备，确定工序尺寸。机械制造工艺 规程的制定需选择机械加工余量，加工余量的大小，不仅影响机械零件的毛坯尺寸，设备的调整，材料的消耗，切削用量
2、的选择。先锻件成型后进行表面热处理(正火、淬火、回火等)此次设计的主要内容在于如何使加工工序简单化、降低加工难度。 关键词 :工艺路线工序定位基准加工余量 1 目录 1 零件特点及其工艺性分 析 (3) 1.1 圆柱齿轮的特点 (3) 1.2 圆柱齿轮的技术要求 (4) 1.3 审查圆柱齿轮的工艺性 (4) 4 确定圆柱齿轮的生产类型 . 4 1. 2 机械加工工艺规程设 计 (5) 2.1 选择毛坯 (4) 2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 (5) 2.3 绘制圆柱齿轮铸造毛坯简图 (5) 3 数控加工工艺设计 (6) 3.1 数控加工工艺设计主要内 容 (6) 3.2数控加工工艺的
3、特点 (6) 3.3 数控加工工艺分析的主要内 容 . 6 4 拟定圆柱齿轮工艺路线 (8) 4.1 定位基准的选择 (8) 4.2 表面加工方法的确定 (8) 4.3 加工阶段的划分 (9) 4.4 工序的集中与分散 (9) 4.5 工序顺序的安排 (9) 4.6 确定工艺路线 . 10 4.7 齿轮加工工步 (14) 4.8 机床设备及工艺装备的选 用 . 15 5 齿轮程序的编 制 . 16 6 切削用量、时间定额的计算 . (18) 6.1切削用量的计算 (18) 6.2 时间定额的计算 . 19 7 设计体 会 . 20 参考文献 . (21) 2 1.零件工艺性分析 1.1 圆柱齿
4、轮的特点 齿轮机构的优点有: 1、齿轮机构传递的功率和圆周速度分别可达100000kw、 300m/s。 2、齿轮机构的传动比恒定、寿命长、工作可靠性高。 3、齿轮机构能够实现平行轴和不平行轴之间的传动。 齿轮机构的缺点有: 1、齿轮机构得制造成本过高。 2、齿轮机构不适用于远距离的传动。 3、低精度齿轮会产生有害的冲击、噪音和振动。 1.2 圆柱齿轮的技术要求及其参数 本次加工传动齿轮材料为:45钢; 调制处理:淬火硬度5052HRC; 注意:齿顶圆不许倒角。 根据圆柱齿轮的零件图纸将该圆柱齿轮的全部技术要求列于表1-1中。 表1-1 圆柱齿轮零件技术要求表 公差及精度等级表面粗糙度Ra 加
5、工表面尺寸及偏差mm 0 圆柱齿轮端面 IT8 0.2 32,0.02 ，0.018 18 圆柱齿轮内孔 IT7 0.8 0 ，0.018 42.62圆柱齿轮外圆 IT6 0.4 0 圆柱齿轮分度圆32 无 0.8 IT9 圆柱齿轮键槽 5 H9 3.2 3 根据圆柱齿轮的零件图纸将该圆柱齿轮的全部参数列于表1-2中。 表1-2 圆柱齿轮零件参数表 模数 m 4 齿数 Z 8 压力角 20? 变为系数 x +0.6725 齿顶高 h 5.31 a 全齿高 h 7.42 精度等级 7DG GB/T 10095-1988 跨越齿数 k 2 齿距积累公差 Fp 0.036 齿距极限偏差 fpt ?0
6、.018 齿形公差 f 0.014 f 齿向公差F 0.011 公法线平均长度,0.01018.617 E w,0.081极限偏差 1.2 审查圆柱齿轮的工艺性 分析零件图可知，该圆柱齿轮只对齿轮端面、内孔和轮齿的粗糙度要求高，其它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技术要求。零件的主要工作面虽然加工精度略高些，但都可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保 质保量的加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。 1.3 确定圆柱齿轮的生产类型 由课程设计题目要求，该圆柱齿轮的生产类型为中、小批量生产。 4 2 机
7、械加工工艺规程设计 2.1 选择毛坯 由零件要求可知，零件的材料为45钢，考虑到本零件在具体工作的受力情况，为增强圆柱齿轮的强度和冲击韧度，毛坯选用锻件。因为零件是中、小批量生产，并且精度要求不是非常高，为节约成本，宜采用精密锻造方法制造毛坯。毛坯的拨模斜度为10?。 2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。 1)确定毛坯种类 根据零件尺寸符合0.1D?H?1.5D、d?0.5D，所以确定毛坯为带孔圆盘类自由锻件。 2)机械加工余量与公差 根据零件尺寸选定a=46mm，公差F9;b=35mm，公差F9;c=15mm，公差F9。 2.3
8、 绘制圆柱齿轮铸造毛坯简图 图1 圆柱齿轮锻造毛坯简图 5 3 数控加工工艺设计 3.1 数控加工工艺设计主要内容 在进行数控加工工艺设计时，一般应进行以下几方面的工作:数控加工工艺内容的选择、数控加工工艺性分析、数控加工工艺路线的设计。 1、数控加工工艺内容的选择 对于一个零件来说并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成,而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。在考虑选择内容时，应结合本企业设备的实际、立足于解决难题、攻克关键问题和提高生产效率，充分发挥数控加工的优势。 2、适于数控加工的内容 在选择
9、时，一般可按下列顺序考虑: 1)通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容 2)通用机床难加工质量也难以保证的内容应作为重点选择内容 3)通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。 3.2数控加工工艺的特点 数控加工工艺是数控编程的核心，只有将数控加工工艺合理、科学地融入数 控编程中，编程员才能编制出高质量和高水平的数控程序。数控编程也是逐步完善数控工艺的过程。普通加工工艺是数控加工工艺的基础和技术保障，由于数控加工采用计算机对机械加工过程进行自动化控制，使得数控加工工艺具有如下特点: 1)数控加工工艺远比普通机械加工工艺复杂。 2)数控加工工艺设计
10、要有严密的条理性。 3)数控加工工艺的继承性较好。 4)数控加工工艺必须经过实际验证才能指导生产。 3.3数控加工工艺分析的主要内容 6 大量的实践证明，数控加工工艺分析主要包括如下几方面内容: 1)选择适合在数控机床上加工的零件确定工序内容。 2)分析要加工零件图样明确加工内容及技术要求在此基础上确定加工方案 制定数控加工工艺路线。例如:工序的划分、加工顺序的安排、与传统加工工序的衔接等。 3)设计数控加工工序。例如:工步的划分、零件的定位与夹具的选择、刀具的选择、切削用量的确定等。 4)数控编程中有关工艺问题处理。例如:对刀点、换刀点的选择、加工路线的确定、刀具的补偿。 5)分配数控加工中
11、的容差。 6)处理数控机床上的部分工艺指令。 7 4 拟定圆柱齿轮工艺路线 4.1 定位基准的选择 基准面的选择是工艺规程设计的重要过程之一。基面的选择正确与否，可以是加工质量的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 考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后零件轴线为主要的定位精基准。 2)粗基准的选择对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面
12、的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，本零件选择零件的圆柱齿轮端面为主要的定位粗基准。 4.2 表面加工方法的确定 根据圆柱齿轮零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法如表4-1。 表4-1 表面加工方法 加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra 加工方案圆柱齿轮端面 IT8 0.2 粗 车-精车圆柱齿轮内孔 IT7 0.8 粗镗精镗圆柱齿轮外圆 IT6 0.4 粗车-精车圆柱齿轮分度圆无 0.8 滚齿圆柱齿轮键槽 IT9 3.2 半精铣 8 4.3 加工阶段的划分 1)加工方法的选择 加工方法的选择原则是保证加工表面的加
13、工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。 2)加工方案确定的原则 零件上比较精确表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。 该圆柱齿轮加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工三个阶段。 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，保证其他加工表面的精度要求，然后粗车圆柱齿轮端面外圆。粗镗齿轮内孔、拉键。 4.4 工序的集中与分散 选
14、用工序集中原则安排圆柱齿轮的加工工序。该圆柱齿轮的生产类型为中、小批量，可以采用万能型机床配以专用工、夹具以提高生产率，而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且由于与一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各种加工表面之间的相对位置精度要求。 4.5 工序顺序的安排 1)机械加工工序 由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布均匀性，而这与切齿时 采用的定位基准，孔和端面的精度有着直接的关系，所以，这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准，使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。在这个阶段中除了加工出基准外，对于齿形以外的次要表面的加工，也应尽量在这一阶段的后
15、期加以完成。 遵循“先基准后其他”原则:首先加工基准圆柱齿轮左端面和内孔。 遵循“先粗后精”原则:先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 遵循“先主后次”原则:先加工主要表面，后加工次要表面。 遵循“先面后孔”原则:先加工主要表面，后加工孔。 2)热处理工序 9 在加工之前，为了保证齿轮工作的可靠性，提高其使用寿命，齿轮的材料及 其热处理应根据实际的工作条件和材料的特点来选取。 齿轮主要的失效形式有齿面电蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。 在本文的一些条件下，对齿轮材料的基本要求是:应使齿面具有足够的硬度和耐磨性、齿心具有足够的韧性，以防止齿面的各种失效，同时应具有良好的冷、热加工的工艺性
16、，以达到齿轮的各种技术要求。 在材料成形原理与工艺中对齿轮材料的基本要求如下: 1)齿面要硬,齿芯要韧 ; 2)易于加工及热处理; 3)软齿面齿轮齿面配对硬度差为30-50HBS。 因此，坯料锻坯成型后正火，进行调质，调质硬度为5052HRC，并进行酸洗、喷丸处理。喷丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脱碳对机械加工带来的不利影响。 3)齿形的精加工阶段 这个阶段的目的，在于修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形，进一步提高 齿形精度和降低表面粗糙度，使之达到最终的精度要求。在这个阶段中首先应对定位基准面、孔和端面进行修整因淬火以后齿轮的内孔和端面均会产生变形。如果在淬火后直接采用这样的
17、孔和端面作为基准进行齿形精加工，是很难达到齿轮精度的要求的。以修整过的基准面定位进行齿形精加工，可以使定位准确可靠余量分布也比较均匀，以便达到精加工的目的。 4)辅助工序 在粗加工后，安排中间检验工序，精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。 4.6 确定工艺路线 1)确定走刀路线和安排工步顺序 走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的内 容，也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。在确定走刀路线时主要考虑以下几点: (1)寻求最短加工路线，减少空刀时间以提高加工效率; 10 (2)为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀,中连续加工出来;
18、 (3)刀具的进、退刀切入与切出路线要认真考虑，以尽量减少在轮廓切削中停刀，切削力突然变化造成弹性变形而留下刀痕，也要避免在工件轮廓面上垂直上下刀而划伤工件; (4)要选择工件在加工后变形小的路线，对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去余量法安排定刀路线。 2)确定定位基准与夹紧方案 在确定定位基准与夹紧方案时应注意下列四点: (1)尽可能做到设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一; (2)尽量将工序集中，减少装夹次数，尽量可能做到在一次装夹后就能加工出全部待加工表面; (3)避免采用占机人工调整装夹方案。 (4)夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。 此外，还要记住六点定位原理，在夹具中适当的布置六个支承，使工件与六个支承接触，就可以限制工件的六个自由度，使工件的位置完全的确定。这种采用布置恰当的六个支承点来限制六个自由度的方法，称为“六点定位”。 3)夹具的选择