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1、 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
2、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
3、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
4、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：锻造、正火1粗车外圆及端面2拉花键孔3去毛刺工艺
5、路线二锻造、正火1粗车外圆及端面2拉花键孔3去毛刺4精车外圆、端面5检验4精车外圆及端面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推孔11齿部高频淬火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=21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=21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=21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=21的齿坯进行滚齿加工需得有专门的设备，增加了
6、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
7、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锻造轮二每件毛坯制坯数零件外形尺寸第 一 页零件生产批量 10045钢机床型号工 工序 种号工序名称夹具名刀具名辅助名量具称称称10 车粗车外圆及端 CA6140面留余量车夹具高速钢车刀游标卡尺 1500.021.5-2mm20 车钻镗花键孔至 C6136车28 孔钻扩复1-50mm内径千分尺（专） 夹具尺寸28H12合钻284030 拉拉花键孔至规
8、L6120格拉夹具矩形花拉夹头花键量键拉刀 规40 钳去毛刺50 车上芯轴，精车 CA6140上芯轴装高速钢游标卡尺 1500.02外圆，端面及槽至要求夹外圆，端面及车槽刀60 铣滚齿（Z=33) Y3150E上芯轴装高速钢CD320G 留剃余量0.07-0.12mm夹剃前齿轮滚刀光栅式多能单面啮合检查仪70 铣插齿（Z=21) Y5132留剃余量上芯轴装盘形直CD320G光栅式多能单面啮合检查仪夹齿插齿刀0.04-0.06mm80 车倒角（1,2齿 CA6140上芯轴装 75o外15o牙角）夹圆车刀90去毛刺钳100铣剃齿（Z=33) Y4232C上芯轴装盘形剃CD320G光栅式多能单面啮合
9、检查仪公法线长度至尺寸上限夹齿刀110铣剃齿（Z=21) Y4232C上芯轴装盘形剃CD320G光栅式多能单面啮合检查仪公法线长度至尺寸上限夹齿刀砂轮120 铣推孔130 铣珩齿 河南工业职业第 1工序简图技术学院页工序名称粗车外圆及端面机床名称车床机床型号CA6140毛坯材料45钢夹具名称三爪卡盘冷却液辅助夹具序号工步内容转数切削速度进给刀具名称（r（m 量量具名称min）min）（mmrmin）0.410粗车外圆及端面，留 750余量1.5-2mm56.5硬质合金车刀 游标卡尺150*0.02 工序名称河南工业第 2职业技术页学院钻镗花键孔工序简图机床名称 机床型号车床C6136(专）毛坯
10、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切削速度进给量（mm刀具名称 量具（r（mrmin）min） min）名称20钻镗花键孔至尺寸 75028H1256.50.4麻花钻， 0-250YG8硬质内径合金镗刀 千分尺 工序简图河南工业职第 3拉花键孔至规格业技术学院页工序名称机床名称拉床机床型号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工步内容号转数切削速度进给量（mm刀具名称（r（mrmin）min） min）量具名称30拉花键孔至规格2803.62.5矩形花键拉花键刀量规 工序简图河南工业职第业技术学院页4工序名称钳工去毛刺工具名称锉刀机床型号毛
11、坯材料夹具名称45钢辅助夹具冷却液序号工步内转数切削速进给量（mm刀具名称（r度（mrmin）min） min）量具名称容40 钳工去毛刺锉刀 河南工业职第 5业技术学院 页工序精车外圆简图工序名称机床名称车床机床型号CA6140毛坯材料夹具名称45钢三爪卡盘辅助夹具冷却液序号容工步内转数切削速度进给量刀具名称（r（m（mmr量具名称min）min）min）50上芯轴精车外 750圆、端面及槽至要求56.50.4高速钢车刀游标卡尺100*0.02河南工业第 6职业技术页学院工序简图工序名称滚齿Z=33 机床名称滚齿机机床型号Y3150E毛坯材料夹具名称上芯轴装夹45G辅助夹具冷却液乳化液序号工
12、步内容转数切削速度进给量（mm刀具名称 量具（r（mrmin） 名称min）min）60滚齿（Z=33)留齿 64余量0.07-0.12mm32.42.5高速钢滚刀 河南工业第 7职业技术页学院工序简图插齿Z=19工序名称机床名称插齿机机床型号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切削速度进给量（mm刀具名称 量具（r（mrmin） 名称min）min）70插齿（Z=21)留齿余量0.04-0.06mm18.30.32高速钢插刀 河南工业职第 8工序简图车倒角业技术学院页工序名称机床名称车床机床型号CA6140毛坯材料夹具名称45G上芯轴装夹辅助夹具冷却液序号
13、工步内容转数切削速度进给量（mm刀具名称（r（mrmin）量具名称min）min）80车倒角（15o）75056.50.445o外圆车刀游标卡尺 河南工业职第业技术学院 9页工序简钳工去毛刺图工序名称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切削速度进给量（mmr 刀具量具min） （mmin）min）名称名称90钳工去毛刺锉刀 河南工业职第 10页业技术学院工剃齿Z=33序简图工序名称机床名称剃齿机机床型号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转数切削速度进给量（mmr刀量具名称容（r（mmin）具名称盘形剃齿刀min）min）10
14、0剃齿（Z=33)2301300.35 河南工业职业第工剃齿Z=19技术学院11页序简图工序名称机床名称机床型号剃齿机Y4232C毛坯材料夹具名称上芯轴装夹冷却液45G辅助夹具序号工步内容转数（r切削速度进给量刀具名称min） （m（mm量具名称min）rmin）0.35110 剃齿（Z=21)230130盘形剃齿刀 河南工业第职业技术 12工序简图工序名称学院页推孔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切削速度进给量刀具名量具min） （mmin）（mmr 称min）名称120 推孔 河南工业职第业技术学院 13页工序简图珩齿工序名称机床名称研磨机机床型号毛
15、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切削速度进给量刀具名称min） （mmin）（mmrmin）量具名称130 珩齿2802000068 砂轮 河南工业第 14职业技术页学院工序齿部高频淬火简图工序名称机床名称机床型号电阻加热炉毛坯材料夹具名称淬火45钢件挂钩辅助夹具淬火介质水序号工步内容转数（r切削速度进给量刀具名称量具min） （mmin）（mmrmin）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
16、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57.5外圆4287.557.542545533392.561.54742长424718厚182120厚2023花键孔2827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
17、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=0.6mm/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=0.48mm/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YG6V=Cv/(Tmapxvfyv)kv其中：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2修正系数K
18、o见切削手册表1.28kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81Vc=158/(600.220.150.530.4)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200rmin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
19、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=17m/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
20、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160245HBS2.80.641min3.4kw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270.64查得转矩61.8N.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.
21、06mm,拉削速度v=0.06m/s(3.6m/min)切削工时t=Zl k/1000vfZbz式中： Zb单面余量2.5mm(由27mm拉削到32mm)；拉削表面长度，42mm；L考虑校准部分的长度系数，取1.2；考虑机床返回行程系数，取1.4；拉削速度（m/min）；kvfz拉刀单面齿升；ZP拉刀同时工作齿数，Z=l/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/T S0
22、.33 0.5N=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/Tsm0.2 0.5 0.3N=17910sm/2-4 2 0.11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：f =0.5bs =0.52 =1mma工作台单行程的横向进给
23、量f =6.8mm/stt8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+l+l/f12 n式中l=D/2cotk+（1-2） l=1-4，21y钻盲孔时，l=0，l=46，L=0，f=0.3，n=100022L=8.7/2cot（118/2）+1.5=6.701所以 t=46+6.7+0/0.31000=0.1773minT=2t=20.1773=0.355minb（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
24、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 T=（0.015+0.015+0.02+0.04+0.1+1）mina=1.19min（3）作业时间T=Tb+Ta（0.355+1.19）minB =1.545min（4）常量工作场地时间Ts由文献5，取 =3%，则T=T =1.5453%S B =0.04635min（5）休息与生理需要时间TrT=T=1.5453%=0.04635minr B（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T
25、/n=（26+0.3+6）/5000=0.001615mine（7）单件时间Tp=Tb+Ta+Ts+T=r（0.355+1.19+0.04635+0.04635+0.001615）min=1.625min（8）单件计算时间T=Tp+Te/n=（1.625+0.001615）minc=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.19926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