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1、 机械制造工艺学课程设计说明书设计题目： 三联齿轮零件机械加工工艺规程设计 学 生： 学 号： 学 院： 班 级： 指导教师： 目 录1 零件的分析 11.1零件结构工艺性分析 11.2 零件的技术要求分析12 毛坯的选择 22.1 毛坯种类的选择22.2毛坯制造方法的选择 22.3毛坯形状及尺寸的确定23 工艺路线的拟定 23.1 定位基准的选择23.2零件表面加工方案的选择23.3加工顺序的安排23.3.1加工阶段的划分 23.3.2机械加工顺序的安排23.3.3热处理工序的安排23.3.4辅助工序的安排24 工序设计 24.1 机床和工艺装备的选择 24.2工序设计 25 结论 4参考文
2、献1 零件的分析1.1零件结构工艺性分析经审查该三联齿轮结构合理，易于加工且经济性好。尺寸及尺寸公差标注、形位公差标注、表面粗糙度以及技术要求合理。该三联齿轮选用40Cr。该钢价格适中，加工容易，经适当的热处理以后可以获得一定的韧性、塑性和耐磨性，故材料选择适当。1.2 零件的技术要求分析零件为三联齿轮，材料为40Cr。花键底孔尺寸公差为mm，表面粗糙度为Ra10mm；花键孔尺寸公差为mm，表面粗糙度为Ra2.5mm。齿轮1尺寸公差为 mm，齿轮2尺寸公差为mm，齿轮3尺寸公差为mm。齿轮1、齿轮3外侧倒角为，齿轮2两侧倒角为，花键孔倒角为，其余倒角为。齿轮1、齿轮2、齿轮3的齿面表面粗糙度为
3、Ra2.5，mm槽左右两端面表面粗糙度为Ra2.5，底面表面粗糙度为Ra10。其余各表面粗糙度为Ra12.5。花键孔尺寸要求为mm。mm槽左右两端面与圆跳动为0.06。齿部及mm槽高频淬火硬度HRC48。齿轮1、齿轮2、齿轮3模数、齿数等要求如表11所示：表11齿号Z1Z2Z3模数2.52.52.5齿数183627压力角公法线平均长度偏差公法线长度变动公差0.040.040.040.063齿圈径向跳动公差0.0630.0630.063径向一齿综合公差0.0280.0280.028齿向公差0.0210.0210.21齿轮精度等级8FHJB179-838GKJB179-838GJJB179-832
4、 毛坯的选择2.1 毛坯种类的选择常用的毛坯件的种类有铸件、锻件、冲压件、焊接件、型材等多种。三联齿轮（材料为40Cr）承受载荷较重，毛坯宜选用强度和冲击韧度较高的锻件。2.2毛坯制造方法的选择锻造方法有自由锻、模锻、胎膜锻和精密锻造等几种。其中，模锻生产率高、锻件精度高、表面质量好、加工余量小，适用于大批生产中小型锻件，故采用模锻。2.3毛坯形状及尺寸的确定各部分加工余量确定如下表21所示。表21加工工序加工余量（mm）经济精度等级表面粗糙度Ra/um粗车外圆8IT11IT1312.5-50半精车外圆0.52IT8IT103.26.3精车外圆0.41.7IT7IT80.81.6可知本次加工零
5、件为三联齿轮，因毛坯件选用锻件且制造方法选择模锻，所以选用长度大约为90mm，最大直径为100 mm的锻件毛坯。锻件的各尺寸如图21所示。图213 工艺路线的拟定3.1 定位基准的选择定位基准可分为粗基准和精基准两种。如果用作定位的零件表面是没有被机械加工过的毛坯表面，则称为粗基准；如果用作定位基准的零件表面是经过机械加工的表面，则定位表面为精基准。轴类齿轮的齿形加工一般选择顶尖孔定位，某些大模数的轴类齿轮多选择齿轮轴颈和某一端面定位。选择三联齿轮的左端面、右端面以及轴孔作为精基准，零件上的很多表面都可以采用他们作为基准进行加工，遵循了“基准统一”的原则，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了
6、被加工表面的垂直度要求。3.2零件表面加工方案的选择零件表面加工方法选择的基本原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度要求。同时还应考虑经济性因素、形位公差因素、热处理因素、生产率因素、工厂条件因素等。最终确定个表面加工方案如表31所示。加工表面尺寸精度表面粗糙度加工方法形位公差mm花键底孔IT7Ra10钻孔扩孔mm花键孔IT7Ra2.5拉花键孔7mm槽IT10Ra12.5粗车Z1齿轮IT8Ra2.5粗车半精车插齿精车齿部热处理精基准修正后插齿mm外圆IT11Ra12.5粗车Z2 mm齿轮IT8Ra2.5粗车半精车插齿精车齿部热处理精基准修正后插齿mm外圆IT11Ra12.5粗车粗车Z3齿轮I
7、T8Ra2.5粗车半精车插齿精车齿部热处理精基准修正后插齿mm沉头孔IT8Ra5锪沉头孔12mm拨叉槽IT7Ra2.5粗车精车左右两端面对于花键孔中心线的端面圆跳动为0.06左端面IT8Ra5粗车半精车右端面IT8Ra5粗车半精车表313.3加工顺序的安排3.3.1加工阶段的划分零件加工往往分阶段进行，需要分多次加工才可能得到较高加工质量。铸件或锻件往往具有内应力或平衡内应力，经过切削加工后，零件内应力平衡被打破，零件会产生变形而影响加工精度。分阶段加工可以减少内应力对加工精度的影响。通常，对于加工质量要求较高或结构比较复杂的零件，可将零件的整个工艺路线划分为如下几个阶段。加工准备阶段，主要进
8、行毛坯的备料。粗加工阶段，主要任务是切除各表面上的大部分余量。半精加工阶段，该阶段是过渡阶段，主要任务是一句误差复印规律，采用多次加工，减少粗加工留下的误差，为主要表面的精加工做准备。精加工阶段，保证各主要表面达到图样要求。3.3.2机械加工顺序的安排 根据机械加工工序安排原则中先面后孔原则，花键底孔以及花键孔的加工应在三联齿轮左右两端面粗加工完成之后进行。根据先加工基准面原则，花键底孔以及花键孔的加工应在精车各齿轮外圆之前完成。 综上所述对三联齿轮的加工工序可以大致如下安排：粗车钻孔扩孔拉花键半精车精车插齿倒角、齿端加工齿轮热处理精基准修正3.3.3热处理工序的安排在对毛坯粗车之前锻造毛坯，
9、锻后进行正火处理。正火处理可以使晶粒细化和碳化物分布均匀化，去除材料内应力，降低材料的硬度，改善切削性能，在插齿、倒角之后对齿部及12mm槽进行高频淬火处理。高频淬火可以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等。3.3.4辅助工序的安排由于在热处理后，已精加工表面精度会遭到破坏，因此需要在对齿部、12 mm拨叉槽淬火后，修正花键底孔，修正12mm拨叉槽以保证精度及尺寸公差要求。最后进行对整个零件的检验，检验各个表面粗糙是否满足要求，尺寸精度是否满足要求，尺寸公差、形位公差是否满足要求。4 工序设计4.1 机床和工艺装备的选择机床设备选择的依据有：机床的主要规格尺寸应与被加工零件的外廓
10、尺寸相适应；机床的加工精度应与工序要求的加工精度相适应；机床的生产率应与被加工零件的生产类型相适应以及工厂现有设备情况。大批量生产中，机床夹具应尽量选用搞笑的也要或气动等专用夹具。刀具采用高效复合刀具或其他专用刀具。量具应采用各种量规和一些高效的检验工具。且选用的量具精度应与工序设计工件的加工精度相适应。根据以上原则机床及工艺装备的选择如表41所示。表41序号工序名车机床刀具夹具量具1粗车CKA6136YT15外圆车刀三爪卡盘游标卡尺2钻Z550麻花钻锪钻扩孔钻专用钻模3拉L6120花键拉刀专用夹具4精车CKA6136YT15外圆车刀C312切槽刀C310切槽刀C307切槽刀三爪卡盘游标卡尺5
11、插齿Y5120插齿刀专用夹具6倒角CKA6136成型车刀专用夹具4.2工序设计下面列举个加工表面的工序尺寸计算方法。左端面的加工工序如下表42所示。表42工序名称工序余量经济精度等级工序基本尺寸工序尺寸及公差粗车4 mmIT886 mm82 mmZ1齿轮加工工序如下表43所示。表43工序名称工序余量经济精度等级工序基本尺寸工序尺寸及公差粗车8 mm（）mmmm半精车1.5 mmIT8mmmm精车0.5 mmIT7mmmm插齿IT7mmmm倒角高频淬火IT8mmmm7mm槽加工工序如下表44所示。表44工序名称工序余量经济精度等级工序基本尺寸工序尺寸及公差粗车8 mmIT11mmmm粗切2 mm
12、IT107 mm7 mm外圆加工工序如下表45所示。表45工序名称工序余量经济精度等级工序基本尺寸工序尺寸及公差粗车8 mmIT1160-8=52mmmm精车2 mmIT852-2=50mmmmZ2齿轮加工工序如下表46所示。表46工序名称工序余量经济精度等级工序基本尺寸工序尺寸及公差粗车4 mm()100-4=96mmmm半精车0.5 mmIT896-0.5=95.5mmmm精车0.5 mmIT795.5-0.5=95mmmm滚齿IT7mmmm倒角高频淬火IT8mmmm外圆加工工序如下表47所示。表47工序名称工序余量经济精度等级工序基本尺寸工序尺寸及公差粗车6 mmIT1180-6=74m
13、mmm半精车14 mmIT1174-14=60mmmm12mm拨叉槽加工工序如下表48所示。表48工序名称工序余量经济精度等级工序基本尺寸工序尺寸及公差粗车6 mmIT1180-6=74mmmm粗切10 mmIT1110 mm10 mm精切2 mmIT710+2=12mmmmZ3齿轮加工工序如下表49所示。表49工序名称工序余量经济精度等级工序基本尺寸工序尺寸及公差粗车6 mm()80-6=74mmmm半精车1 mmIT874-1=73mmmm精车0.5 mmIT773-0.5=72.5mmmm插齿IT7mmmm倒角高频淬火IT8mmmm右端面加工工序如下表410所示。表410工序名称工序余量
14、经济精度等级工序基本尺寸工序尺寸及公差粗车4mmIT890-4=86mm86mm花键孔加工工序如下表411所示。表411工序名称工序余量经济精度等级工序基本尺寸工序尺寸及公差钻花键底孔20 mmIT12mm扩花键底孔2 mmIT722-2=20 mmmm拉花键孔4 mmIT7mmmm沉头孔加工工序如下表412所示。表412工序名称工序余量经济精度等级工序基本尺寸工序尺寸及公差锪沉头孔IT848 mmmm三联齿轮加工工序如下表413所示。表413序号工序名称工艺内容机床定位基准夹具1锻造锻造毛坯，锻后正火处理2粗车夹左端，车右端面，粗车外圆，粗车外圆CKA6136左端面，外圆中心线三爪卡盘3粗车
15、夹右端，车左端面，粗车外圆CKA6136右端面，外圆中心线三爪卡盘4钻钻、扩花键底孔，并锪沉头孔Z550左端面，外圆中心线专用钻模5拉拉花键孔L6120花键底孔中心线，沉头孔底面专用夹具6半精车以花键孔定位，半精车外圆，切右端槽，粗、精切12 mm 拨叉槽，车2齿右端面，半精车外圆CKA6136花键底孔中心线，左端面三爪卡盘7半精车以花键孔定位，切左端7 mm 槽，半精车外圆至尺寸要求，车2齿左端面CKA6136花键底孔中心线，沉头孔底面专用夹具8精车精车外圆、外圆、外圆至尺寸要求CKA6136花键底孔中心线，沉头孔底面专用夹具9插齿插1齿至7级精度要求Y5120花键底孔中心线，沉头孔底面专用
16、夹具10滚齿滚2齿至7级精度要求Y3180H花键底孔中心线，沉头孔底面专用夹具11插齿插3齿至7级精度要求Y5120花键底孔中心线，沉头孔底面专用夹具12倒角4处齿端倒倒角，内花键孔倒角，其余部分倒角CKA6136花键底孔中心线，沉头孔底面专用夹具13热处理齿部及12mm拨叉槽高频淬火14拉花键孔修正花键底孔L6120左端面，外圆中心线专用夹具15修正修正12mm拨叉槽CKA6136左端面，外圆中心线专用夹具16检验检验切削用量及工时定额计算：现在选取工序8（精车外圆、外圆、外圆至尺寸要求）为例，说明切削用量及工时定额的计算方法。首先分析外圆切削用量及工时定额：（1） 确定切削深度。（2） 决
17、定进给量 精车加工进给量主要受表面粗糙度限制。查表易知，当表面粗糙度为,，根据CKA6136说明书，选择。（3） 决定切削速度 查相应表格知，当用YT15硬质合金车刀加工40Cr时，。 根据CKA6136说明书，选择 这时实际切削速度为 （4）计算工时定额 工时定额计算公式： 式中：基本时间； 辅助时间； 布置工作地时间； 休息与生理需要时间； 准备与终结时间； 计算该工步基本工时： 同理计算得精车外圆、外圆的工步基本工时为，。 所以该工序的总基本工时为：。5 结语课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。回顾起此次机械制造工艺学课程设计，我感慨颇多。从理论到实践，在近一周的时间里，可以说苦乐参半。实践出真知，纵观古今，所有发明创造无一不是在事件中得到检验的。没有足够的动手能力，就不能奢谈未来的科研、尤其是实验研究中有所成就。在课程设计中，从仅仅是简单的了解课本上的内容，到翻看各种工艺手册，了解各种典型工件工艺加工路线，可谓是受益匪浅。参考文献1常同立，机械制造工艺学。北京：清华大学出版社，20102孙玉芹，机械精度设计基础。北京：科学出版社，20093李洪，机械加工工艺手册。北京：北京出版社，19984杨叔子，机械加工工艺师手册。北京：机械工业出版社，2001
