双联齿轮花键加工说明书

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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、工艺规呈的设计（一）确定毛坯的制乍形式（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）各工序的定立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、设计总结编制零件的工艺规程及设计夹具：材料为40Cr钢。编制此双联齿双联齿轮如下图所示，成批生产（每批100 件）轮的工艺规程并为加工花键设计夹具。2o*gq 宅Jm产叫7仁”=2可=血乜=19；将度TH：恃部剜IRQ图11厦联齿轮要求：零件毛坯图夹具装配图（A0或A1）设计

2、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

3、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 艺。( 3)齿轮要求加工精度高，要严格控制好定位(4) 0 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

4、零件的使用情况分析。知0 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032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

5、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4 精车外圆、端面5 检验6 滚齿7 插齿8 倒角9 去毛刺10 剃齿11 齿部高频淬火12 推孔13 衍齿14 总检工艺路线二锻造、正火1 粗车外圆及端面2 拉花键孔3 去毛刺4 精车外圆及端面5 检验6 滚齿7 倒角8 去毛刺9 剃齿10 齿部高频淬火11 推孔12 衍齿13 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=19 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=19 的齿

6、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=19 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=19的齿坯进行滚齿加工需得有专门的 设备，增加了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

7、、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1 3剃齿（ Z= 2 1 ）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：机械工艺加工过程卡,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轮二锻造每件毛坯制坯数第一页零件生产批量10045钢零件外形尺寸工序 号工种工序名称机

8、床型号夹具名称刀具名 称辅助名 称量具10车粗车外圆及端面 留余量1.5-2mmCA6140车夹具咼速钢 车刀游标卡尺150X0.0220车钻镗花键孔至尺寸28H12C6136（专）车0 28孔 夹具钻扩复合钻028 X 0401-50mm内径千分尺30拉拉花键孔至规格L6120拉夹具矩形花 键拉刀拉夹头花键量规40钳去毛刺50车上芯轴，精车外 圆，端面及槽至 要求CA6140上芯轴装夹咼速钢 外圆，端 面及车 槽刀游标卡尺150X0.0260铣滚齿（Z=33）留剃 余量0.07-0.12mmY3150E上芯轴装夹咼速钢 剃前齿 轮滚刀CD320G光栅 式多能单面 啮合检查仪70铣插齿（Z=2

9、1）留剃 余量0.04-0.06mmY5132上芯轴装夹盘形直 齿插齿 刀CD320G光栅 式多能单面 啮合检查仪80车倒角（1,2齿15。 牙角）CA6140上芯轴装夹75。外圆车刀90钳去毛刺100铣剃齿（Z=33）公法 线长度至尺寸上 限Y4232C上芯轴装夹盘形剃 齿刀CD320G光栅 式多能单面 啮合检查仪110铣剃齿（Z=21）公法 线长度至尺寸上 限Y4232C上芯轴装夹盘形剃 齿刀CD320G光栅 式多能单面 啮合检查仪120铣推孔130铣珩齿砂轮1100.4第 页粗车外圆及端面机床名称车床毛坯材料夹具名45钢辅助夹具冷却液序号工步内容刀具名称750量具名 称三爪卡 盘粗车外圆

10、及端面，留余量 1.5-2mm硬质合金 车刀转数/ (r/ min)进给量/(mm / r/ min)中国矿业 大学机电 工程学院游标卡 尺150*0.02工序简图工序名称切削速度 /( m /min)565机床型号CA6140工序名称工序简图钻镗花键孔中国矿业大 学机电工程 学院机床名称机床型 号车床C6136(专)序号工步内容转数/ (r/ min)切削速度/(m / min)进给量/( mm / r/ min)20钻镗花键孔至尺寸028H1275056.50.4毛坯材料夹具名 称45钢钻0 28 孔夹具辅助夹具冷却液刀具名称麻花钻，YG8 硬质合金镗 刀量具名 称0-250 内 径千分

11、尺工序简图工序名称拉花键孔至规格中国矿业大学 机电工程学院第3页机床名称机床型号/7/拉床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号工步内容转数/ (r/ min)切削速度/ (m / min)进给量/( mm / r/ min)刀具名称量具名称30拉花键孔至规格2803.62.5矩形花键拉刀花键量规转数/min)40进给量/(序号min)切削速度/ r / min)中国矿业大 学机电工程 学院第4页工具名称机床型锉刀毛坯材料夹具名 称45钢辅助夹具冷却液刀具名称量具名 称锉刀6060642.5第 页上芯轴装夹冷却液滚齿Z=33机床名称滚齿机毛坯材料45G辅助夹具序号工步内

12、容刀具名称高速钢滚刀32.4中国矿业大学 机电工程学院夹具名称切削速度/ (m / min)转数/(r/ min)滚齿（Z=33）留齿余量0.07-0.12mm工序简图工序名称进给量/( mm / r/ min)乳化液量具 名称机床型号Y3150E工序简图工序名称插齿Z=19中国矿业大学第7 机电工程学院页机床名称插齿机087.5序号工步内容插齿（Z=21）留齿余量0.04-0.06mm转数/ (r/ min)切削速度/（m / min）18.3进给量/( mm / r/ min)0.32机床 型号Y5132毛坯材料夹具 名称45G上芯 轴装 夹辅助夹具冷却液刀具名称咼速钢插刀量具 名称工序简

13、图工序名称钳工去毛刺中国矿业大学第9 机电工程学院页机床名称机床 型号序号工序内容90钳工去毛刺13毛坯材料夹具 名称45G辅助夹具冷却液转数/ (r/ min)切削速度 /（ m /min）进给量/ min)(mm/ r刀具名称锉刀量具 名称工序简图珩齿工序名称中国矿业大学 机电工程学院第 13页机床名称机床型 号研磨机毛坯材料夹具名 称45钢上心轴 装夹辅助夹具冷却液序号工步内容130 珩齿转数/ (r / min) 280切削速度/ (m / min)20进给量/（ mm / r刀具名称/ min）0. 0068砂轮量具名 称工序简图工序名称齿部高频淬火中国矿业大学 机电工程学院第14序

14、号机床名称电阻加热炉工步内容机床 型号7.VI F0毛坯材料具称夹名45钢辅助夹具火挂火质 淬件钩淬介转数/(r切削速度/ min)(m / min)进给量/( mm / r/ min)刀具名称名称（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

15、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屮87.5外圆87.5592.5e 57.5外圆57.5461.5e 424254742长4254718厚1832120厚20323花键孔28327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屮28(1) 已知屮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16m

16、mX25mm, a 3 mm时，eW以及工件直径为e 87.5时，/=0.6-0.8mm/ r按C3163-1车床说明书 取/=0.6 mm/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=0.6X0.8=0.48 mm/ r按C3 1 6 31车床说明书/=0.53mm/r(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/(Tm ap xv f yv) kv其中： Cv=158xv=0.15yv=0.4 M=0.2修正系数Ko见切削手册表1.28kmv=1.15kkv=0.8 kkrv=0.

17、8 ksv=1.04kBV=0.81Vc =158/( 600.2 20.15 0.53 0.4) 1.15 0.8 0.8 0.81 0.97=46.9(m/min)(4) 确定机床主轴转速ns=1000vc/露dw=229.8( r/min)按C316 31车床说明书 n=200 r / min所以实际切削速度V=40.8m/mina、按机床进给强度决定进给量：根据表2.9 ,当 O b = 210MPad0 = 20.5mm 可确定 f=0.75。按C31634车床说明书取f=0.62mm/n.所以实际切削速度 V=40.8m/minb、决定钻头磨钝标准及寿命当do=28mm、 钻头最大

18、磨损量取 0.8 寿命 T=45min.c、切削速度由切削用量简明手册得V=21m/minn=1000V/露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 V=17 m/mind、基本工时，Tm二L/nf=(42+6)/280x0.62=0.28(min)入切量及超切量由表查出屮+A=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

19、Tm=0.32倒角刀具 15锪钻由于两孔直径相差不大，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O =160245HBSbap2.8mm f0.6mm/rVcW41m/ min Pc=3.4kw按C316 3-1车床说明书 主电机功率P=11kw可见Pc比P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 do=27mm f=0.64 mm查得转矩M = 61.8 N.M切削用量简明手册表由表2.32 得功率公式PC=McVc/30do=61.8xl7/30x27=

20、1.67km按C316 3-1车床说明书 主电机功率P=llkw可见PC比P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 0.06mm,切削工时式中： ZbL拉削速度v=0.06m/s(3.6m/min)t=Z ln k/1000vfzbz单面余量2.5mm（由27mm拉削到32mm）；拉削表面长度， 42mm；n考虑校准部分的长度系数，取 1.2k 考虑机床返回行程系数，取1.4 ；v拉削速度（m/min）；f拉刀单面齿升；zz拉刀同时工作齿数，z=l/pP拉刀齿距。P=(1.25-1.5)sqrt42=1.35sqrt42

21、=9mm拉刀同时工作齿数z=l/p=42/95其本工时 Tm=2.5X42X1.2X1.4/1000X3.6X0.06X5=0.20(min)5. 齿轮加工( 1)滚齿加工 33 齿由文献 2 表 10-174V=312/T0.33S0.5N=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/T0.2s0.5m0.3N=179X lO-4sm2/2o.n又由文献 2 表 10-189,10-192S=0.32， T=30

22、0min， 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 二0.5bs二0.5x2二 1mma工作台单行程的横向进给量f = 6.8卩m / 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 /f12n式中 l=D/2cotk+（1-2） l =1-4，1 y 2钻盲孔时，l=0, l=46, L=0, f=0.3,

23、n=100022L=8.7/2cot（1180/2）+1.5=6.71所以 t=46+6.7+0/0.3 X 1000=0.1773minT=2 t=2X0.1773=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 T

24、 s由文献5,取p =3%,则T=T p =1.545X3% SB=0.04635min(5) 休息与生理需要时间TrT=T p =1.545X3%=0.04635min rB(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 /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