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1、.离合齿轮的机械加工工艺设计工序内容设计 完成日期： 指导教师签字： 评阅教师签字： 答辩小组组长签字： 答辩小组成员签字： 摘 要随着当代科技的不断创新，制造业对零件的质量要求也越来越高。要生产出高质量的零件，前提是要有一个较完善的机械加工工艺规程。该课题选择离合齿轮作为设计的部件，对其工艺路线、工序内容及出工序图这三部分进行机械加工工艺的设计。第一部分简要地提及工艺路线的确定，首先要进行零件的工艺性分析，对零件有一个整体的认识，了解各尺寸在装配或者使用中的作用。接着是对毛坯的设计，从经济性的角度出发确定毛坯的尺寸及其公差。最后进行工艺路线的设计，通过公差等级和粗糙度确定加工方法。第二部分详
2、细地从机床、夹具、刀具和量具的选择，工序尺寸的确定，以及切削用量和加工时间的确定这三个方面来阐述。第三部分将以上所有的信息集中，以工序图的方式呈现。关键词：工艺规程；离合齿轮；机械加工；工序AbstractWith contemporary technological innovation, manufacturing quality requirements of parts are also increasing. To produce high quality parts, a more complete machining process is a prerequisite. The
3、topics chosen for the clutch gear designed components. It incloudes process route, the content and the process diagram process. The first part briefly mentioned the determined of process route. First of all to analysis the part of the process, and to have an overall awareness to the parts, and to un
4、derstanding the role of each size in the assembly or in use. Next is to design a rough and determine the size of the blank and tolerance from the economic point of view. Finally is to design the process route and determine the processing methods from the tolerance level and the roughness. The second
5、 part is detailed to detemine the the machine, fixtures, tools; to detemine the gauges selection process; to determine the size and determine the amount of cutting and processing time. The third part will focus on all of the above information, presented in a way to process diagram.Keywords: process
6、planning; clutch gear; Machining; process中文摘要、英文摘要、目录的页码使用罗马字母（、.），居中，小五号字页面设置：上2.5厘米，下2.5厘米，左2.8厘米，右2.8厘米；行距：固定值20磅。A4纸，单面打印。目录无需页眉。目 录1 绪论12确定零件的生产类型及工艺性分析22.1确定零件的生产类型22.2零件的工艺性分析23 设计毛坯图33.1确定毛坯尺寸33.2确定毛坯尺寸公差34 零件的工艺过程设计45 零件的工序内容设计55.1选择加工设备与工艺装备5 5.1.1选择机床55.1.2选择夹具55.1.3选择刀具55.1.4选择量具55.2确定工序
7、尺寸65.2.1确定圆柱面的工序尺寸75.2.2确定轴向工序尺寸75.2.3确定铣槽工序尺寸96 确定切削用量及基本时间（机动时间）106.1工序切削用量及基本时间的确定106.1.1切削用量106.1.2基本时间126.2工序切削用量及基本时间的确定126.2.1切削用量126.2.2基本时间146.3工序切削用量及基本时间的确定166.3.1切削用量166.3.2基本时间176.4工序切削用量及基本时间的确定176.4.1切削用量176.4.2基本时间186.5工序切削用量及基本时间的确定186.5.1切削用量186.5.2基本时间196.6工序切削用量及基本时间的确定196.6.1切削用
8、量196.6.2基本时间206.7工序切削用量及基本时间的确定206.7.1切削用量206.7.2基本时间206.8工序切削用量及基本时间的确定206.8.1切削用量206.8.2基本时间21结论与展望 22参考文献 23致谢 24 1 绪论该课题是在搜集机械行业相关资料，按照最新的国家标准，归纳并结合机械制造工艺的理论，并且回顾当前该行业的实际生产方法，在此基础上而设计的一套工艺。众所周知，随着机械加工方法的不断改进,机械产品的生产方式方法也越来越多,如:电火花加工、线切割加工、电解加工等,不同的加工方法所能够达到的加工精度也各不相同,不管采用何种加工方法,都需要有一个系统的加工工艺过程作为
9、进行加工的指导,一个加工工艺的好与坏和设计的是否合理将会直接影响到加工零件的质量的优劣,影响到企业的生产效率和企业的经济成本1。因此，在加工之前需要严格缜密的制定符合本零件、并且在现有条件下可以进行生产的机械加工工艺。该课题选择离合齿轮作为设计的部件，通过确定工序尺寸及公差、加工路线、加工方法、计算切削用量及工序基本时间等，对其工艺路线、工序内容及出工序图这三部分进行机械加工工艺的设计。第一部分简要地提及工艺路线的确定，首先要进行零件的工艺性分析，对零件有一个整体的认识，了解各尺寸在装配或者使用中的作用。接着是对毛坯的设计，从经济性的角度出发确定毛坯的尺寸及其公差。最后进行工艺路线的设计，通过
10、公差等级和粗糙度确定加工方法。第二部分详细地从机床、夹具、刀具和量具的选择，工序尺寸的确定，以及切削用量和加工时间的确定这三个方面来阐述。第三部分将以上所有的信息集中，以工序图的方式呈现。2 确定零件的生产类型及工艺性分析2.1 确定零件的生产类型由已知条件可知：该机床年产量为Q=4000台，n=1件/台，设备和机械加工废品率、分别为10%和1%。N为齿轮零件的年产量。N=Qn（1+%+%） =40001(1+10%)(1+1%)=4444件/年查生产类型与生产纲领之间的关系表，该机床属于轻型机械，中批生产类型。2.2 零件的工艺性分析通过对零件图的分析，可知零件图上所要求的粗糙度分别为Ra6
11、.3m、Ra3.2m、Ra0.8m,对于要求为Ra0.8m的孔68K7mm，加工起来不太经济。8级精度的齿轮的基准孔一般只要求Ra1.6m，未注明的公差等级可以根据GB180079规定的IT14进行加工。加工外圆表面时一般以内孔作为基准，加工4个5mm的小孔，如果要精确的达到所给的尺寸位置，那么比较难加工，因为小孔在6mm1.5mm的沟槽内，小孔的中心线距沟槽一边的仅为3mm，因此不能以沟槽的一边为基准加工。但是这个小孔的功能就是通润滑油，因此只要钻通就能确保实现其功能，加工没有问题。3 设计毛坯图3.1 确定毛坯尺寸以下加工余量仅适用于表面粗糙度大于1.6，反之则要适当增大。确定毛坯尺寸见表
12、3-1。表3-1 离合齿轮毛坯（锻件）尺寸 /mm零件尺寸单面加工余量锻件尺寸零件尺寸单面加工余量锻件尺寸117h1121212及1.767.71.75110202及22090294122及1.715.7942.58994孔深311.7及1.73168K73623.2 确定毛坯尺寸公差本零件毛坯尺寸公差见表3-2。 表3-2 离合齿轮毛坯尺寸公差 /mm锻件尺寸偏差锻件尺寸偏差12162（54）110200.994311.08915.74 零件的工艺过程设计该零件加工可按表4-1工艺路线进行加工。在选择基准时需要考虑齿轮加工定位基准，其应符合基准重合的原则，尽可能与装配基准、测量基准一致，同时
13、在齿轮加工的整个过程中，应选择同一定位基准，以保持基准统一2。表4-1 机械加工工艺路线工序号工序内容定位基准1粗车端面，粗车外圆90mm和台阶面，粗车外圆 117mm，粗镗孔68mm106.5mm处外圆及端面2掉头，粗车另一端，粗车外圆106.5mm和台阶面，拉槽 6mm1.5mm，粗镗94mm孔粗车后的90mm外圆及端面3掉头，半精车另一端面，半精车外圆90mm和台阶面，半精车外圆117mm，半精镗68mm孔及倒角粗车后106.5mm外圆及端面4精镗68K7mm，镗孔内的沟槽，倒角90mm外圆及端面5滚齿68K7孔及端面6粗铣4个槽68K7mm孔及端面7半精铣4个槽68K7mm孔、端面及粗
14、铣后的一个槽8钻4个小孔68K7mm孔、端面及一槽9钳工去毛刺/10终检/5 零件的工序内容设计5.1 选择加工设备与工艺设备5.1.1 选择机床 在现代化生产中，为了节约时间和提高效率，通常采用数控设备生产，这已经成为一种趋势。在本零件的生产加工中，对于年产量为4444件的中批生产类型，可以选用通用车床。以下根据不同工序进行选择加工设备。（1）工序1、2、3是粗车和半精车。采用卧式车床，型号为C620-1型。（2）工序4为精镗孔。采用卧式车床，型号为C616A型。（3）工序5滚齿。采用滚齿机，型号为Y3150型。（4）工序6、7是粗铣及半精铣槽，采用铣床，型号为X62型。（5）工序8钻4个5
15、mm的小孔，采用立式钻床，型号为Z525型。5.1.2选择夹具 （1）工序1、2、3是粗车和半精车。选用三抓自定心卡盘。（2）工序4为精镗孔。选用三抓自定心卡盘。（3）工序5滚齿。选用心轴。（4）工序6、7是粗铣及半精铣槽，选用专用夹具。（5）工序8钻4个5mm的小孔，选用专用夹具。5.1.3 选择刀具 根据不同的工序选择刀具。（1）车床上使用的刀具为硬质合金刀具。硬质合金刀具分为YT5、YT15、YT30，加工精度越高，则选择等级越高的YT类刀具。切槽时选用的刀具材料一般为高速钢。（2）滚齿采用A级单头滚刀。滚刀选模数为2.25mm的2型A级精度滚刀（GB608385）3。（3）铣刀选错齿三
16、面刃铣刀（GB/T795385）。（4）钻5mm带有90的倒角小孔，可采用成型刀具，一次进给。5.1.4 选择量具 在生产中，除大批量生产和特殊形状零件采用高效率专用量具和综合量具外，一般均采用通用量具。前面已经知道该离合齿轮属于中批生产类型，通常采用通用测量器具。选择量具的方法有二种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法极限误差选择4。现选择量具过程如下：（1）选择测量各外圆的量具。测量本零件各外圆的量具见表5-1。表5-1 外圆所用测量量器具 /mm工序加工面尺寸尺寸公差量具I118.50.540150mm/0.02mm游标卡尺91.50.87II106.50.4III9
17、00.870150mm/0.05mm游标卡尺1170.22 100125mm/0.01mm外径千分尺（2）选择加工孔用量具（测量68K7mm）。选择孔用量具时，应根据量具测量方法的极限误差进行选择。68K7mm孔应分为三次加工，分别为粗镗、半精镗、精镗，加工孔所用量具见表5-2。表5-2 加工孔用所用量具工序/尺寸公差等级精度系数K测量方法的极限误差lim=KT量具粗镗/mmIT1110%0.019mm50125mm/0.01内径百分尺半精镗/mmIT920%0.018mm50100mm/型内径百分表精镗/67K7mmIT7/圆柱塞规（3）选择轴向尺寸测量器具 详见表5-3。表5-3 轴向尺寸
18、所用量具 /mm工序尺寸及公差量具I0150mm/0.02mm游标卡尺II0150mm/0.02mm游标卡尺III025mm/0.01mm游标卡尺5075mm/0.01mm游标卡尺（4）选择加工槽所用量具，见表5-4。表5-4 加工槽尺寸所用量具 /mm 工序槽宽精度槽深精度量具粗铣IT14IT14游标卡尺0150mm/0.02mm半精铣IT13IT14（5）选择滚齿工序所用测量器具 选用2550mm/0.01mm的公法线百分尺。5.2 确定工序尺寸5.2.1 确定圆柱面的工序尺寸 圆柱表面在精度较高、需分多次加工的情况下，每一道工序的尺寸与加工余量有关，总加工余量在3.1节设计毛坯图中已经确
19、定，每一道的加工余量从总加工余量中合理地分配出来，采用往前推算法计算工序尺寸，中间工序尺寸的公差由加工方法的经济精度来确定5。该离合齿轮各圆柱表面的工序双边余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见表 5-5。表5-5 圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度 /mm 加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度/m粗半精精粗半精精粗半精精外圆2.51.56.33.2 外圆3.56.390外圆2.51.591.5906.33.294孔5946.3孔3216.31.60.8工序工序工序图5-1 工序、轴向尺寸5.2.2 确定轴向工序尺寸 本离合齿轮的各工序轴向尺寸见图5-1所示。（1）确定各加
20、工表面的工序加工余量 本离合齿轮各端面的工序加工余量见表5-6。表5-6 各端面的工序加工余量工序加工表面总加工余量工序加工余量I1222Z11=1.3Z21=1.3II3451.71.71.7Z32=1.7Z42=1.7Z52=1.7III1222Z13=0.7Z23=0.7（2）确定工序尺寸L13、L23、L5及L6。这四个尺寸即为零件图上的最终尺寸，则L13=64mm（公差暂定）L23=20mm，L5=6mm，L6=2.5mm（3）确定工序尺寸L12、L11及L21。该尺寸除了与加工余量有关外和其他无任何尺寸无关系，则L12=L13+Z13=64+0.7=64.7mm （5-1）L11=
21、L12+Z32=64.7+1.7=66.4mm （5-2）L21=L23+Z13-Z23=20+0.7-o.7=20mm （5-3）（4）确定加工尺寸L3。尺寸L3的工艺尺寸链如图5-2所示：L7是封闭环尺寸为12mm，IT14级，查表得T7=0.43mm由尺寸链计算公式： L7 = L13 L23 L3 （5-4） L3 = L13 L23 - L7 =60-20-12=32mm L7 = T13 + T23 + T3因T13T7，必须减小T13才能符合以上尺寸公差的关系式的数值。现按经济精度确定： T13=0.1mm T23=0.08mm T3=0.25mm则 （5-5） L3为调整尺寸，
22、 L13、L23分别按外、内表面决定其极限偏差，则 L13= mm L23=mm L7、 L13 和L23的中间偏差为 = = =L3的中间偏差 （5-6） （5-7） （5-8） L3= mm（5）确定工序尺寸L4。工序尺寸L4需通过工艺尺寸链确定。工艺尺寸链如图5-3所示。图5-2 含尺寸L3的工艺尺寸链 图5-3 含尺寸L4的工艺尺寸链L8为封闭环尺寸33mm，IT14级，查表得T8=0.62mm，则L8=mm。计算工艺尺寸链得L4= mm。（6）确定工序尺寸L11、L12和L21。根据经济精度，得L11=mm，L12= mm，L21= mm。5.2.3确定铣槽的工序尺寸 通过半精铣可以
23、达到图样的尺寸要求，槽宽、槽深分为mm，15mm。粗铣时，槽宽单边余量及槽深余量分别留1.5mm和2mm。最后确定粗铣前的尺寸，槽宽槽深均为13mm。6 确定切削用量及基本时间切削用量包括切削深度、进给量f、切削速度v。在计算的时候，应先计算切削深度和进给量，最后确定切削速度6。6.1 工序I切削用量及基本时间的确定6.1.1 切削用量 这一工序为粗车，工步内容为粗车端面、外圆及粗镗孔。已知毛坯材料为45钢，=670MPa，是有外皮的锻件，机床为C620-1车床，工件装卡在三抓自定心卡盘中。1.确定粗车外圆mm的切削用量选用可转位车刀，刀具材料为YT5硬质合金。根据所选择的机床C620-1的参
24、数，车刀参数如下：刀杆尺寸为16mm25mm，刀片厚度为4.5mm，几何形状为卷屑槽带倒棱前面刀，前角o为12，后角o为8，主偏角o为90，副偏角为，刃倾角s为0，刀尖圆弧半径r为0.5mm7。（1）确定背吃刀量粗车双边余量为2.5mm，单边余量ap=2.5/2=1.25mm，可一次进给到位。（2）确定进给量在粗车时，切削深度3mm、工件直径为100300mm时，=0.51.3mm/r，最后由机床的进给量确定=0.65mm/r。以上进给量f需进行机床进给机构强度校验。已知车床进给机构允许的最大进给力Fmax=3530N，当钢料=575675Mpa、ap2mm、f0.75mm/r、kr=45、v
25、=65m/min(预计)时，进给力Ff=760N。Ff的修正系数为=1.0，=1.17，则实际进给力为 =FfkFt7601.17=889.2N （6-1）因为， f=0.65mm/r可用。（3）选择车刀磨钝标准及耐用度 车刀最大磨耗取1mm，耐用度取30min。（4）确定切削速度v采用查表法确定切削速度v，用YT15硬质合金车刀半精车=600700Mpa的钢料、ap3mm、f0.75mm/r时，切削速度v=109m/min。故：= ksvktvkkrvkMvkTvkkvkTv =1090.80.650.81111.15=52.5m/min （6-2） =138.9 r/min （6-3）其中
26、：ksv=0.8, ktv =0.65, kkrv =0.81, kMv= kkv =1.0, kTv =1.15查表，按C620-1车床的转速，选择n=120 r/min=2r/s，则实际切削速度v=45.6m/min。故最终切削用量为： ap=1.25mm，f=0.65mm/r， n=120r/min，v=45.6m/min2确定粗车端面外圆、91.5mm及台阶面的切削用量采用刀具和车外圆118.5mm的刀具相同，刀具规格见6.1节工序刀具参数。（1）确定背吃刀量 加工前毛坯尺寸为94mm,粗加工后的尺寸为91.5mm，即双边余量为2.5mm，故=1.25mm。（2）确定进给量f 在粗车时
27、选用表6-1所示的刀具，且切削深度3mm、工件直径为100300mm时，=0.51.3mm/r，最后由机床的进给量确定=0.65mm/r。无需校验进给量满足机床进给机构强度。（3）选择车刀磨钝标准及耐用度 车刀最大磨耗取1mm，耐用度取30min。（4）确定切削速度v 同样采用查表法确定切削速度v，n=177.8 r/min （6-4）其中=ksvktvkkrvkMvkTvkkvkTv =52.5m/min （6-5）ksv=0.8, ktv =0.65, kkrv =0.81, kMv= kkv =1.0, kTv =1.15修正切削速度为=45.6m/min。(5)车端面及台阶面的背吃刀量
28、=1.3mm，进给量选择=0.52mm/r，主轴转速n为2r/s，切削速度v =0.69m/s3确定粗镗mm孔的切削用量 采用YT5硬质合金、20mm的圆形镗刀。（1）确定背吃刀量 粗镗前毛坯尺寸为62mm，粗镗后的尺寸为，双边余量为3mm，单边余量=1.5mm。（2）确定进给量 由刀具参数、参考进给量，并查机床的进给量，最后选择=0.20 mm/r。（3）确定切削速度 = m/min （6-6） r/min （6-7）查表机床的转速，选择=370 r/min。6.1.2 基本时间1确定粗车外圆91.5mm的基本时间： =17s （6-8）2确定粗车外圆mm的基本时间： =15s （6-9）3
29、确定粗车端面的基本时间： =22s （6-10）4确定粗车台阶面的基本时间： =18s （6-11）5确定粗镗mm孔的基本时间： =35s （6-12）6确定工序的基本时间： s （6-13）6.2 工序切削用量及基本时间的确定这一工序也为粗车，即粗车端面、粗车外圆、粗车台阶面，粗镗内孔，车沟槽及倒角，采用的刀具即为6.1节中的镗刀，车沟槽采用高速钢成形切槽刀8。6.2.1切削用量1确定粗车外圆mm的切削用量 采用工序相同的可转位车刀车端面、外圆及台阶面，参数见6.1节工序可转位车刀参数。（1）确定背吃刀量ap 粗车前毛坯尺寸为110mm，粗车后的尺寸为mm双边余量为3.5mm，单边余量=1.
30、75mm，一次走到即可完成。（2）确定进给量f 在粗车时选用6.1节所示的刀具，且切削深度3mm、工件直径为100300mm时，=0.51.3mm/r，最后有机床的进给量确定=0.52mm/r。经校验：，因此选择的进给量f =0.52mm/r可用。（3）选择车刀磨钝标准及耐用度 车刀最大磨耗取为1mm，耐用度取30min。（4）确定切削速度v = ksvktvkkrvkMvkTvkkvkTv =1090.80.650.81111.15=52.5m/min （6-14）= =151.9 r/min （6-15） 其中：ksv=0.8, ktv =0.65, kkrv =0.81, kMv= kk
31、v =1.0, kTv =1.15查表按C620-1车床的转速，选择n=120 r/min=2r/s，则实际的切削速度v=0.69m/s。（5）校验机床功率当=120 r/min时，机床主轴允许功率=5.9KW。，因此以上选择切削用量可用。因此最终确定的切削用量为 =1.75mm，=0.65mm/r，=120r/min，=0.69m/s2确定粗车端面、外圆91.5mm及台阶面的切削用量 采用刀具和车外圆118.5mm的刀具相同，刀具规格见6.1节工序刀具参数。（1）确定背吃刀量ap 加工前毛坯尺寸为66.4mm,粗加工后的尺寸为64.7mm，可在一次走刀内完成，即=66.4-64.7=1.7m
32、m。（2）确定进给量f 在粗车时选用6.1节工序所示的刀具，且切削深度3mm、工件直径为100300mm时，=0.51.3mm/r，最后有机床的进给量确定=0.52mm/r。（3）选择车刀磨钝标准及耐用度 车刀最大磨耗取为1mm，耐用度取30min。（4）确定切削速度v选择和mm外圆相同的切削速度。查表根据机床的转速，选择n =2r/s，v =0.69m/s。（5）车台阶面的背吃刀量apap=1.7mm，选择进给量f=0.52mm/r，主轴转速为n=120 r/min=2r/s，实际切削的速度为=0.74m/s。3确定粗镗94mm孔的切削用量 采用YT5硬质合金、20mm的圆形镗刀。（1）确定
33、背吃刀量ap 粗镗前毛坯尺寸为89mm,粗镗后的尺寸为94mm，双边余量为5mm，单边余量ap=2.5mm。（2）确定进给量 根据刀具参数，机床进给量最后选择f =0.20 mm/r。（3）确定切削速度v= （6-16）=291/(600.22.50.150.20.2)0.468=72.2m/min=0.74m/s = （6-17）=100072.2/(94)=224.5m/min=1.13m/s查表根据车床转速，选择=3.83 r/s。（4）粗车台阶面的背吃刀量为1.7mm, =0.20mm/r, =1.13 m/s，=3.83 r/s。4确定车沟槽的切削用量 此工序为人工操作，进给量为手动
34、控制，主轴转速为0.5 r/s，切削速度v=0.17m/s。5确定倒角的切削用量 此工序为人工操作，进给量为手动控制，主轴转速为2 r/s，切削速度=0.69m/s。6.2.2基本时间1确定粗车端面的基本时间： ,+l1+l2+l3 （6-18）式中d=110mm，d1=89mm，l1=2mm，l2=4mm，l3=0mm，f=0.52mm/r，n=2r/s，i=1则 =（10.2+2+4）/(0.522)=16s2确定粗车外圆mm的基本时间：车外圆基本时间为： （6-19）式中l=31mm，l1=2mm，l2=l3=0mm，f=0.65mm/r，n=2r/s，i=1则 3确定粗车台阶面的基本时
35、间：, （6-20）式中 d=118.5mm，d1=110mm，l1=2mm，l2=4mm，l3=0mm，f=0.52mm/r，n=2r/s，i=1则 s4确定粗镗94mm孔及粗车台阶面的基本时间（1）确定粗镗孔94mm的基本时间， （6-21）式中l1=0mm，l2=4mm，l3=0mm，f=0.2mm/r，n=3.83r/s，i=1则 Tj41 = =50.3s（2）确定粗车台阶面的基本时间：此工步紧接粗镗94mm孔, （6-22）式中 d=94mm，d1=65mm，l1=0mm，l2=4mm，l3=0mm，f=0.2mm/r，n=3.83r/s，i=1则 =17.8sTj4=Tj41+Tj42=50.3+17.8=68.1s69s5确定工序的基本时间： Tj = Tj1+ Tj2+ Tj3+ Tj4=16+25+8+69=118s （6-23）工序的基本时间计算归总为表6-1。表6-1 工序的切削用量及基本时间工步/mm
