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1、 機械制造工藝學(xué) 課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目： 三聯(lián)齒輪零件機械加工工藝規(guī)程設(shè)計 學(xué) 生： 學(xué) 號： 學(xué) 院： 班 級： 指導(dǎo)教師：

2、 目 錄 1 零件的分析 …………………………………………………………………………………1 1.1零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 ……………………………………………………………………1 1.2 零件的技術(shù)要求分析………………………………………………………………………1 2 毛坯的選擇 …………………………………………………………………………………2 2.1 毛坯種類的選擇……………………………………………………………………………2 2.2毛坯制造方法的選擇…………………………………………

3、…………………………… 2 2.3毛坯形狀及尺寸的確定……………………………………………………………………2 3 工藝路線的擬定 ……………………………………………………………………………2 3.1 定位基準(zhǔn)的選擇……………………………………………………………………………2 3.2零件表面加工方案的選擇…………………………………………………………………2 3.3加工順序的安排……………………………………………………………………………2 3.3.1加工階段的劃分 ………………………………………………………………………2 3.3.2機械加工順序的安排…………………………………………

4、…………………………2 3.3.3熱處理工序的安排………………………………………………………………………2 3.3.4輔助工序的安排…………………………………………………………………………2 4 工序設(shè)計 ……………………………………………………………………………………2 4.1 機床和工藝裝備的選擇 …………………………………………………………………2 4.2工序設(shè)計 …………………………………………………………………………………2 5 結(jié)論 …………………………………………………………………………………………4 參考文獻 1 零件的分析 1.1零

5、件結(jié)構(gòu)工藝性分析 經(jīng)審查該三聯(lián)齒輪結(jié)構(gòu)合理，易于加工且經(jīng)濟性好。 尺寸及尺寸公差標(biāo)注、形位公差標(biāo)注、表面粗糙度以及技術(shù)要求合理。 該三聯(lián)齒輪選用40Cr。該鋼價格適中，加工容易，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚硪院罂梢垣@得一定的韌性、塑性和耐磨性，故材料選擇適當(dāng)。 1.2 零件的技術(shù)要求分析 零件為三聯(lián)齒輪，材料為40Cr。 花鍵底孔尺寸公差為mm，表面粗糙度為Ra10mm；花鍵孔尺寸公差為mm，表面粗糙度為Ra2.5mm。 齒輪1尺寸公差為 mm，齒輪2尺寸公差為mm，齒輪3尺寸公差為mm。 齒輪1、齒輪3外側(cè)倒角為，齒輪2兩側(cè)倒角為，花鍵孔倒角為，其余倒角為。 齒輪1、齒輪2、齒輪3的齒面

6、表面粗糙度為Ra2.5，mm槽左右兩端面表面粗糙度為Ra2.5，底面表面粗糙度為Ra10。其余各表面粗糙度為Ra12.5。 花鍵孔尺寸要求為mm。 mm槽左右兩端面與圓跳動為0.06。 齒部及mm槽高頻淬火硬度HRC48。 齒輪1、齒輪2、齒輪3模數(shù)、齒數(shù)等要求如表1—1所示： 表1—1 齒號 Z1 Z2 Z3 模數(shù) 2.5 2.5 2.5 齒數(shù) 18 36 27 壓力角 公法線平均長度偏差 公法線長度變動公差 0.04 0.040.04 0.063 齒圈徑向跳動公差 0.063 0.063 0.

7、063 徑向一齒綜合公差 0.028 0.028 0.028 齒向公差 0.021 0.021 0.21 齒輪精度等級 8FH JB179-83 8GK JB179-83 8GJ JB179-83 2 毛坯的選擇 2.1 毛坯種類的選擇 常用的毛坯件的種類有鑄件、鍛件、沖壓件、焊接件、型材等多種。三聯(lián)齒輪（材料為40Cr）承受載荷較重，毛坯宜選用強度和沖擊韌度較高的鍛件。 2.2毛坯制造方法的選擇 鍛造方法有自由鍛、模鍛、胎膜鍛和精密鍛造等幾種。其中，模鍛生產(chǎn)率高、鍛件精度高、表面質(zhì)量好、加工余量小，適用于大批生產(chǎn)中小型鍛件，故采用模鍛。

8、 2.3毛坯形狀及尺寸的確定 各部分加工余量確定如下表2—1所示。 表2—1 加工工序 加工余量 （mm） 經(jīng)濟精度等級 表面粗糙度Ra/um 粗車外圓 8 IT11—IT13 12.5--50 半精車外圓 0.5—2 IT8—IT10 3.2—6.3 精車外圓 0.4—1.7 IT7—IT8 0.8—1.6 可知本次加工零件為三聯(lián)齒輪，因毛坯件選用鍛件且制造方法選擇模鍛，所以選用長度大約為90mm，最大直徑為φ100 mm的鍛件毛坯。 鍛件的各尺寸如圖2—1所示。 圖2—1 3 工藝路線的擬定 3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)可

9、分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)兩種。如果用作定位的零件表面是沒有被機械加工過的毛坯表面，則稱為粗基準(zhǔn)；如果用作定位基準(zhǔn)的零件表面是經(jīng)過機械加工的表面，則定位表面為精基準(zhǔn)。軸類齒輪的齒形加工一般選擇頂尖孔定位，某些大模數(shù)的軸類齒輪多選擇齒輪軸頸和某一端面定位。 選擇三聯(lián)齒輪的左端面、右端面以及軸孔作為精基準(zhǔn)，零件上的很多表面都可以采用他們作為基準(zhǔn)進行加工，遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則，實現(xiàn)了設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合，保證了被加工表面的垂直度要求。 3.2零件表面加工方案的選擇 零件表面加工方法選擇的基本原則是保證加工表面的加工精度和表面粗糙度要求。同時還應(yīng)考慮經(jīng)濟性因素、形位公差因素、熱處理因素、生產(chǎn)

10、率因素、工廠條件因素等。最終確定個表面加工方案如表3—1所示。 加工表面 尺寸精度 表面粗糙度 加工方法 形位公差 mm花鍵底孔 IT7 Ra10 鉆孔—擴孔 mm花鍵孔 IT7 Ra2.5 拉花鍵孔 7mm槽 IT10 Ra12.5 粗車 Z1齒輪 IT8 Ra2.5 粗車—半精車—插齒—精車—齒部熱處理—精基準(zhǔn)修正后插齒 mm外圓 IT11 Ra12.5 粗車 Z2 mm齒輪 IT8 Ra2.5 粗車—半精車—插齒—精車—齒部熱處理—精基準(zhǔn)修正后插齒 mm外圓 IT11 Ra12.5 粗車—粗車

11、 Z3齒輪 IT8 Ra2.5 粗車—半精車—插齒—精車—齒部熱處理—精基準(zhǔn)修正后插齒 mm沉頭孔 IT8 Ra5 锪沉頭孔 12mm撥叉槽 IT7 Ra2.5 粗車—精車 左右兩端面對于花鍵孔中心線的端面圓跳動為0.06 左端面 IT8 Ra5 粗車—半精車 右端面 IT8 Ra5 粗車—半精車 表3—1 3.3加工順序的安排 3.3.1加工階段的劃分 零件加工往往分階段進行，需要分多次加工才可能得到較高加工質(zhì)量。鑄件或鍛件往往具有內(nèi)應(yīng)力或平衡內(nèi)應(yīng)力，經(jīng)過切削加工后，零件內(nèi)應(yīng)力平衡被打破，零件會產(chǎn)生變形而影響加工精度。分階段

12、加工可以減少內(nèi)應(yīng)力對加工精度的影響。 通常，對于加工質(zhì)量要求較高或結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件，可將零件的整個工藝路線劃分為如下幾個階段。 加工準(zhǔn)備階段，主要進行毛坯的備料。 粗加工階段，主要任務(wù)是切除各表面上的大部分余量。 半精加工階段，該階段是過渡階段，主要任務(wù)是一句誤差復(fù)印規(guī)律，采用多次加工，減少粗加工留下的誤差，為主要表面的精加工做準(zhǔn)備。 精加工階段，保證各主要表面達到圖樣要求。 3.3.2機械加工順序的安排 根據(jù)機械加工工序安排原則中先面后孔原則，花鍵底孔以及花鍵孔的加工應(yīng)在三聯(lián)齒輪左右兩端面粗加工完成之后進行。根據(jù)先加工基準(zhǔn)面原則，花鍵底孔以及花鍵孔的加工應(yīng)在精車各

13、齒輪外圓之前完成。 綜上所述對三聯(lián)齒輪的加工工序可以大致如下安排： 粗車—鉆孔—擴孔—拉花鍵—半精車—精車—插齒—倒角、齒端加工—齒輪熱處理—精基準(zhǔn)修正 3.3.3熱處理工序的安排 在對毛坯粗車之前鍛造毛坯，鍛后進行正火處理。正火處理可以使晶粒細化和碳化物分布均勻化，去除材料內(nèi)應(yīng)力，降低材料的硬度，改善切削性能， 在插齒、倒角之后對齒部及12mm槽進行高頻淬火處理。高頻淬火可以大幅提高鋼的強度、硬度、耐磨性、疲勞強度以及韌性等。 3.3.4輔助工序的安排 由于在熱處理后，已精加工表面精度會遭到破壞，因此需要在對齒部、12 mm撥叉槽淬火后，修正花鍵底孔，修正12m

14、m撥叉槽以保證精度及尺寸公差要求。 最后進行對整個零件的檢驗，檢驗各個表面粗糙是否滿足要求，尺寸精度是否滿足要求，尺寸公差、形位公差是否滿足要求。 4 工序設(shè)計 4.1 機床和工藝裝備的選擇 機床設(shè)備選擇的依據(jù)有：機床的主要規(guī)格尺寸應(yīng)與被加工零件的外廓尺寸相適應(yīng)；機床的加工精度應(yīng)與工序要求的加工精度相適應(yīng)；機床的生產(chǎn)率應(yīng)與被加工零件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)以及工廠現(xiàn)有設(shè)備情況。 大批量生產(chǎn)中，機床夾具應(yīng)盡量選用搞笑的也要或氣動等專用夾具。刀具采用高效復(fù)合刀具或其他專用刀具。量具應(yīng)采用各種量規(guī)和一些高效的檢驗工具。且選用的量具精度應(yīng)與工序設(shè)計工件的加工精度相適應(yīng)。 根據(jù)以上原則機床及

15、工藝裝備的選擇如表4—1所示。 表4—1 序號 工序名車 機床 刀具 夾具 量具 1 粗車 CKA6136 YT15外圓車刀 三爪卡盤 游標(biāo)卡尺 2 鉆 Z550 麻花鉆 锪鉆 擴孔鉆 專用鉆模 3 拉 L6120 花鍵拉刀 專用夾具 4 精車 CKA6136 YT15外圓車刀 C312切槽刀 C310切槽刀 C307切槽刀 三爪卡盤 游標(biāo)卡尺 5 插齒 Y5120 插齒刀 專用夾具 6 倒角 CKA6136 成型車刀 專用夾具 4.2工序設(shè)計 下面列舉個加工表面的工序尺寸計算方法。

16、 左端面的加工工序如下表4—2所示。 表4—2 工序名稱 工序余量 經(jīng)濟精度等級 工序基本尺寸 工序尺寸及公差 粗車 4 mm IT8 86 mm 82 mm Z1齒輪加工工序如下表4—3所示。 表4—3 工序名稱 工序余量 經(jīng)濟精度等級 工序基本尺寸 工序尺寸及公差 粗車 8 mm （） mm mm 半精車 1.5 mm IT8 mm mm 精車 0.5 mm IT7 mm mm 插齒 IT7 mm mm 倒角 高頻淬火 IT8 mm mm 7mm槽加工工序如下表4—4所示

17、。 表4—4 工序名稱 工序余量 經(jīng)濟精度等級 工序基本尺寸 工序尺寸及公差 粗車 8 mm IT11 mm mm 粗切 2 mm IT10 7 mm 7 mm 外圓加工工序如下表4—5所示。 表4—5 工序名稱 工序余量 經(jīng)濟精度等級 工序基本尺寸 工序尺寸及公差 粗車 8 mm IT11 60-8=52mm mm 精車 2 mm IT8 52-2=50mm mm Z2齒輪加工工序如下表4—6所示。 表4—6 工序名稱 工序余量 經(jīng)濟精度等級 工序基本尺寸 工序尺寸及公差 粗車 4 mm () 1

18、00-4=96mm mm 半精車 0.5 mm IT8 96-0.5=95.5mm mm 精車 0.5 mm IT7 95.5-0.5=95mm mm 滾齒 IT7 mm mm 倒角 高頻淬火 IT8 mm mm 外圓加工工序如下表4—7所示。 表4—7 工序名稱 工序余量 經(jīng)濟精度等級 工序基本尺寸 工序尺寸及公差 粗車 6 mm IT11 80-6=74mm mm 半精車 14 mm IT11 74-14=60mm mm 12mm撥叉槽加工工序如下表4—8所示。 表4—8 工序名

19、稱 工序余量 經(jīng)濟精度等級 工序基本尺寸 工序尺寸及公差 粗車 6 mm IT11 80-6=74mm mm 粗切 10 mm IT11 10 mm 10 mm 精切 2 mm IT7 10+2=12mm mm Z3齒輪加工工序如下表4—9所示。 表4—9 工序名稱 工序余量 經(jīng)濟精度等級 工序基本尺寸 工序尺寸及公差 粗車 6 mm () 80-6=74mm mm 半精車 1 mm IT8 74-1=73mm mm 精車 0.5 mm IT7 73-0.5=72.5mm mm 插齒 IT7 mm

20、 mm 倒角 高頻淬火 IT8 mm mm 右端面加工工序如下表4—10所示。 表4—10 工序名稱 工序余量 經(jīng)濟精度等級 工序基本尺寸 工序尺寸及公差 粗車 4mm IT8 90-4=86mm 86mm 花鍵孔加工工序如下表4—11所示。 表4—11 工序名稱 工序余量 經(jīng)濟精度等級 工序基本尺寸 工序尺寸及公差 鉆花鍵底孔 20 mm IT12 mm 擴花鍵底孔 2 mm IT7 22-2=20 mm mm 拉花鍵孔 4 mm IT7 mm mm 沉頭孔加工工序如下表4—12

21、所示。 表4—12 工序名稱 工序余量 經(jīng)濟精度等級 工序基本尺寸 工序尺寸及公差 锪沉頭孔 IT8 48 mm mm 三聯(lián)齒輪加工工序如下表4—13所示。 表4—13 序號 工序名稱 工藝內(nèi)容 機床 定位基準(zhǔn) 夾具 1 鍛造 鍛造毛坯，鍛后正火處理 2 粗車 夾左端，車右端面，粗車外圓，粗車外圓 CKA6136 左端面，外圓中心線 三爪卡盤 3 粗車 夾右端，車左端面，粗車外圓 CKA6136 右端面，外圓中心線 三爪卡盤

22、 4 鉆 鉆、擴花鍵底孔，并锪沉頭孔 Z550 左端面，外圓中心線 專用鉆模 5 拉 拉花鍵孔 L6120 花鍵底孔中心線，沉頭孔底面 專用夾具 6 半精車 以花鍵孔定位，半精車外圓，切右端槽，粗、精切12 mm 撥叉槽，車2齒右端面，半精車外圓 CKA6136 花鍵底孔中心線，左端面 三爪卡盤 7 半精車 以花鍵孔定位，切左端7 mm 槽，半精車外圓至尺寸要求，車2齒左端面 CKA6136 花鍵底孔中心線，沉頭孔底面 專用夾具 8 精車 精車外圓、外圓、外圓至尺寸要求 CKA6136 花鍵底孔中心線，沉頭孔底面 專用夾具 9 插齒

23、 插1齒至7級精度要求 Y5120 花鍵底孔中心線，沉頭孔底面 專用夾具 10 滾齒 滾2齒至7級精度要求 Y3180H 花鍵底孔中心線，沉頭孔底面 專用夾具 11 插齒 插3齒至7級精度要求 Y5120 花鍵底孔中心線，沉頭孔底面 專用夾具 12 倒角 4處齒端倒倒角，內(nèi)花鍵孔倒角，其余部分倒角 CKA6136 花鍵底孔中心線，沉頭孔底面 專用夾具 13 熱處理 齒部及12mm撥叉槽高頻淬火 14 拉花鍵孔 修正花鍵底孔 L6120 左端面，外圓中心線 專用夾具 15 修正 修正12mm撥叉槽 CKA6136

24、 左端面，外圓中心線 專用夾具 16 檢驗 檢驗 切削用量及工時定額計算： 現(xiàn)在選取工序8（精車外圓、外圓、外圓至尺寸要求）為例，說明切削用量及工時定額的計算方法。 首先分析外圓切削用量及工時定額： （1） 確定切削深度。 （2） 決定進給量 精車加工進給量主要受表面粗糙度限制。查表易知，當(dāng)表面粗糙度為,，，根據(jù)CKA6136說明書，選擇。 （3） 決定切削速度 查相應(yīng)表格知，當(dāng)用YT15硬質(zhì)合金車刀加工40Cr時，，，。 根據(jù)CKA6136說明書，選擇 這時實際切削速度為

25、 （4）計算工時定額 工時定額計算公式： 式中：——基本時間； ——輔助時間； ——布置工作地時間； ——休息與生理需要時間； ——準(zhǔn)備與終結(jié)時間； 計算該工步基本工時： 同理計算得精車外圓、外圓的工步基本工時為，。 所以該工序的總基本工時為：。 5 結(jié)語 課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識，發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實際問題，鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。 回顧起此次機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計，我感慨頗多。從理論到實踐，在近一周的時間里，可以說苦樂參半。實踐出真知，縱觀古今，所有發(fā)明創(chuàng)造無一不是在事件中得到檢驗的。沒有足夠的動手能力，就不能奢談未來的科研、尤其是實驗研究中有所成就。在課程設(shè)計中，從僅僅是簡單的了解課本上的內(nèi)容，到翻看各種工藝手冊，了解各種典型工件工藝加工路線，可謂是受益匪淺。 參考文獻 [1]常同立，機械制造工藝學(xué)。北京：清華大學(xué)出版社，2010 [2]孫玉芹，機械精度設(shè)計基礎(chǔ)。北京：科學(xué)出版社，2009 [3]李洪，機械加工工藝手冊。北京：北京出版社，1998 [4]楊叔子，機械加工工藝師手冊。北京：機械工業(yè)出版社，2001