双联齿轮加工工艺与夹具设计

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1、双联齿轮加工工艺及夹具设计一、课程设计题目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、双联齿轮的结构特点与技术要求1、齿轮的结构特点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图1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。2、齿轮的技术要求（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

2、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、工艺规程设计（一）、工艺过程分析图1为一双联齿轮，材料为40Cr，精度为7FL级，齿部50HRC齿轮加工工艺过程大致要经过如下几个阶段：毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工等。加工的第一阶段是齿坯最初进

3、入机械加工的阶段。由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布均匀性，而这与切齿时采用的定位基准(孔和端面)的精度有着直接的关系，所以，这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准，使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。在这个阶段中除了加工出基准外，对于齿形以外的次要表面的加工，也应尽量在这一阶段的后期加以完成。第二阶段是齿形的加工。对于不需要淬火的齿轮，一般来说这个阶段也就是齿轮的最后加工阶段，经过这个阶段就应当加工出完全符合图样要求的齿轮来。对于需要淬硬的齿轮，必须在这个阶段中加工出能满足齿形的最后精加工所要求的齿形精度，所以这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段。应予以特别注

4、意。加工的第三阶段是热处理阶段。在这个阶段中主要对齿面的淬火处理，使齿面达到规定的硬度要求。加工的最后阶段是齿形的精加工阶段。这个阶段的目的，在于修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形，进一步提高齿形精度和降低表面粗糙度，使之达到最终的精度要求。在这个阶段中首先应对定位基准面(孔和端面)进行修整，因淬火以后齿轮的内孔和端面均会产生变形，如果在淬火后直接采用这样的孔和端面作为基准进行齿形精加工，是很难达到齿轮精度的要求的。以修整过的基准面定位进行齿形精加工，可以使定位准确可靠，余量分布也比较均匀，以便达到精加工的目的。（二）基准的选择零件在加工、测量和装配过程中所采用的基准称为工艺基准。零件的尺寸精

5、度需通过正确的定位才能保证，故对基准的选择予以分析。（1）粗基准的选择 按照粗基准的选择原则，选择加工余量小的、较准确的、表面质量好的、面积较大的毛面作粗基准。因此选择毛坯大端面作为粗基准。（2）精基准的选择 粗加工完成后，选择一孔（花键孔）两面（端面和圆面）作为精基准。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）、齿端加工如图2所示，齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱，和去毛刺等。倒圆、倒尖后的齿轮，沿轴向滑动时容易进入啮合。倒棱可去除齿端的锐边，这些锐边经渗碳淬火后很脆，在齿轮传动中易崩裂。图2 齿端加工形式用铣刀进行齿

6、端倒圆，如图3所示。倒圆时，铣刀在高速旋转的同时沿圆弧作往复摆动(每加工一齿往复摆动一次)。加工完一个齿后工件沿径向退出，分度后再送进加工下一个齿端。图3 齿端倒圆加工形式齿端加工必须安排在齿轮淬火之前，通常多在滚(插)齿之后。(四)、精基准修正齿轮淬火后基准孔产生变形，为保证齿形精加工质量，对基准孔必须给予修正。对外径定心的花键孔齿轮，通常用花键推刀修正。推孔时要防止歪斜，有的工厂采用加长推刀前引导来防止歪斜，已取得较好效果。对圆柱孔齿轮的修正，可采用推孔或磨孔，推孔生产率高，常用于未淬硬齿轮；磨孔精度高，但生产率低，对于整体淬火后内孔变形大硬度高的齿轮，或内孔较大、厚度较薄的齿轮，则以磨孔

7、为宜。磨孔应以齿面定位，符合互为基准原则。（五）工艺路线的拟定 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： 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 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

8、车间来加工。机械加工工艺过程卡零件名称双联齿轮方式锻造毛坯第 一 页零件生产批量10040Cr钢零件外形尺寸大齿圈87.5小齿圈56.5工序号工种工序名称机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1-1.5mmCA6140三抓卡盘高速钢车刀游标卡尺1500.0220车钻镗花键孔至尺寸28H7C6136（专）三抓卡盘钻扩复合钻281-50mm内径千分尺30拉拉花键孔至规格L6120 拉床夹具矩形花键拉刀拉床夹头花键量规40钳去毛刺50车上芯轴，精车外圆，端面及槽至设计尺寸CA6140上芯轴装夹高速钢外圆，端面及车槽刀游标卡尺1500.0260铣滚齿（Z=33)留剃余量0.0

9、6-0.08mmY3150E上芯轴装夹高速钢剃前齿轮滚刀CD320G光栅式多能单面啮合检查仪70铣插齿（Z=19)留剃余量0.03-0.05mmY5132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15o牙角）CA6140上芯轴装夹75o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=19)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热处理齿部高频淬火130铣推孔140铣珩齿砂轮（六）工序卡工序名称工序简图粗

10、车中国矿业大学第 1 页机床名称机床型号车床CA6140毛坯材料40Cr钢夹具名称三爪卡盘辅助夹具冷却液序号工序内容转数（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称10粗车外圆及端面，留余量1-1.5mm75056.50.4硬质合金车刀游标卡尺150*0.02 工序名称工序简图钻镗花键孔中国矿业大学第 2 页机床名称车床机床型号C6136(专）毛坯材料40Cr钢夹具名称钻28孔夹具辅助夹具冷却液乳化液序号工序内容转数（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称20钻花键孔至尺寸28H775056.50.4麻花钻，YG8硬质合金镗刀0-250内

11、径千分尺工序名称工序简图拉花键孔至规格中国矿业大学第 3 页机床名称拉床机床型号L6120毛坯材料40Cr钢夹具名称拉夹具辅助夹具冷却液乳化液序号工序内容转数（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）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 工序名称工序简图钳工去毛刺中国矿业大学第 4 页工具名称锉刀毛坯材料40Cr钢辅助夹具冷却液序号工序内容转数（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称40钳工去毛刺锉刀工序名称工序简图精车中国矿业大学第 5 页机床名称车床机床型号CA6140毛坯材料40Cr钢夹具名称三爪卡盘辅助夹具冷

12、却液乳化液序号工序内容转数（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称50上芯轴精车外圆、端面及槽至要求75056.50.4高速钢车刀游标卡尺100*0.02工序名称工序简图滚齿Z=33中国矿业大学第 6 页机床名称滚齿机机床型号Y3150E毛坯材料40Cr钢夹具名称上芯轴装夹辅助夹具冷却液乳化液序号工序内容转数（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称60滚齿（Z=33)留齿余量0.06-0.08mm6432.42.5高速钢滚刀工序名称工序简图插齿Z=19中国矿业大学第 7 页机床名称插齿机机床型号Y5132毛坯材料40Cr钢夹具名称上芯

13、轴装夹辅助夹具冷却液油序号工序内容转数（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称70插齿（Z=21)留齿余量0.04-0.06mm18.30.32高速钢插刀工序名称工序简图车倒角中国矿业大学第 8 页机床名称车床机床型号CA6140毛坯材料40Cr钢夹具名称上芯轴装夹辅助夹具冷却液序号工序内容转数（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称80车倒角（15o）75056.50.445o外圆车刀游标卡尺工序名称工序简图钳工去毛刺中国矿业大学第 9页机床名称机床型号毛坯材料40Cr钢夹具名称辅助夹具冷却液序号工序内容转数（rmin）切削速度（m

14、min）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称90钳工去毛刺锉刀工序名称工序简图剃齿Z=33中国矿业大学第 10页机床名称剃齿机机床型号Y4232C毛坯材料40Cr钢夹具名称上芯轴装夹辅助夹具冷却液序号工序内容转数（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称100剃齿（Z=33)2301300.35盘形剃齿刀工序名称工序简图剃齿Z=19中国矿业大学第 11页机床名称机床型号剃齿机Y4232C毛坯材料40Cr钢夹具名称上芯轴装夹辅助夹具冷却液序号工序内容转数（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称110剃齿（Z=19)2301300.35盘

15、形剃齿刀工序名称工序简图热处理中国矿业大学第 12页机床名称电阻加热炉毛坯材料45钢夹具名称淬火件挂钩辅助夹具淬火介质水序号工序内容转数（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称120齿部高频淬火控温仪工序名称工序简图推孔中国矿业大学第 13页机床名称机床型号毛坯材料40Cr钢夹具名称辅助夹具冷却液序号工序内容转数（rmin）切削速度（mmin）进给量（mmrmin）刀具名称量具名称130修正花键底孔 工序名称工序简图珩齿中国矿业大学第 14页机床名称研磨机机床型号毛坯材料40Cr钢夹具名称上心轴装夹辅助夹具冷却液序号工序内容转数（rmin）切削速度（mmin）进给

16、量（mmrmin）刀具名称量具名称140珩齿2802000068砂轮四、机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定（一）、毛坯尺寸的确定，画毛坯图双联齿轮是一些设备变速箱中，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，该种锻件的公差等级为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

17、示：主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸87.5外圆87.5592.557.5外圆57.5461.541长4154618厚1832123厚23225花键孔28325 由此可绘出零件毛坯图（二）、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）已知87.5外圆长度方向上的加工余量为3mm ,故分一次加工，长度加工公差为IT11级，标准公差0.013mm。（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，按CA6140车床说明书 取。由于存在间歇加工所以进给量乘以 所以：实际进给量按CA6140 车床说明书（3）计算切削速度。按切削简明手册表1.2

18、7 ，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）刀具材料YG6 查表得：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2修正系数Ko见切削手册表1.28kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81得：（4）确定机床主轴转速 按CA6140 车床说明书 所以实际切削速度、按机床进给强度决定进给量：根据表2.9 ,当 可确定。 按CA6140车床说明书 取 。所以实际切削速度、钻头最大磨损量取0.8 ，寿命.、切削速度 由切削用量简明手册得 =21m/min 由机床技术资料得和334.4接近的有280n/m和400n/min 取取。实际。、 基本工

19、时，。入切量及超切量由表 查出 所以2、扩孔刀具直径；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 倒角刀具15锪钻，由于两孔直径相差不大，以表面粗度要不高手动进给。3、倒角 刀具：专用刀具。此工序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 当按CA6140 车床说明书 主电机功率114 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,拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min)切削工时 式中： Zb 单面余量2.5mm(由27mm拉削到32mm)； L 拉削表面长度，42

20、mm； 考虑校准部分的长度系数，取1.2；k 考虑机床返回行程系数，取1.4 ；v 拉削速度（m/min）；fz 拉刀单面齿升；Z 拉刀同时工作齿数，Z=l/p；P 拉刀齿距。拉刀同时工作齿数其本工时 5.齿轮加工（1）滚齿加工33齿由文献2表V=312/T0.33S0.5N=0.124s0.9m1.7/DS=2.5，T=240min，m=4（2）插齿加工19齿由文献2表10-174V=49/T0.2s0.5m0.3N=17910-4sm2/20.11又由文献2表10-189,10-192S=0.32，T=300min，代入上式得V=18.3m/min，P=0.062kw由（1）、（2）计算它

21、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：工作台单行程的横向进给量五、花键加工夹具设计 夹具是一种装夹的工艺装备，广泛的应用在机械加工、装配、检验、热处理、焊接等工艺过程中。 在机械加工过程中，为了使加工的工件符合图样要求，就必须使工件相对于机床和刀具的位置正确，并保持其位置不变。这就要用到夹具。 机床夹具可以保证工件加工精度，稳定产品质量；扩大机床使用范围，充分发挥机床潜力；缩短装夹时间，提高劳动生产率；减轻工人的劳动强度等。机床夹具分为通用夹具、专用夹具、组合夹具和可调夹具，本次设计的夹具是用来加工花键，属于专用夹具。夹具由定位元件

22、，夹紧元件等组成。一、 工件在夹具中的定位 设计的夹具，工件以圆柱孔和端面定位，定位基准是夹具上端面和圆柱孔内表面。造成定位误差的原因有两个，一是定位基准与工序基准不重合；二是定位基准与限位基准不重合。二、 工件的夹紧工件的夹紧采用球面压板，通过两个螺栓压紧压板，是球面压板能平衡的压紧工件使工件在有较好精度的同时，又能使成本降低结构简单。因为在装卸工件时，拧螺母可能使螺栓打滑，需要工人用扳手从下面固定螺栓，而在留扳手工作余地时需要在底下留足够的空间，要开两个空间，所以只能用两个螺栓，因此降低了夹紧力的平衡，降低了加工精度。六、主要参考文献1、金属切削机床夹具设计手册；上海柴油机厂编；机械工业出

23、版社2、机械制造工艺与夹具；卞洪元编；北京理工大学出版社3、机械制造技术基础课程设计；陈立德编； 等教育出版社4、机械制造工程原理；冯之敬编；清华大学出版社5、现代机床夹具设计、现代机床夹具典型结构图册；吴拓编；化学工业出版社6、机床夹具设计手册；杨黎明编；国防工业出版社七、课程设计心得本次的课程设历时3周，独立完成，从各方面搜集资料再以自己的思路有所创新，发现自己学过的教材才是根本，只有熟悉了解掌握了教材，才能找到方向，只有详细查阅了教材，才能从书中得到设计的开端，网络是一个巨大的学习平台，从中可以找到好多设计思路，刚开始没有一点头绪，等找到了思绪，设计思路就立刻在脑中形成，就可以马上开工，有了思路后就和同学一起去图书馆，借相关资料，找到对自己设计有力的知识点，书上的东西虽然是基础的，但有了基础我们才能向更深的领域迈进，没有这个基础我们永远都不会享受到成功的喜悦。设计时要把大部分时间花在设计思路上，只有思路清晰了才能有序的进行下一部工作，在绘制各种零件图或毛坯图的时候，思想要集中因为图纸比较繁琐，一点点的忽略就可能导致图纸的错误，从机械图的绘制又重新复习了一次CAD，这种基础工具要经常要上手，不然就会忘记，总之经历了3周的课程设计，掌握了自己好久所没法学习到的知识，在此非常感谢辅导老师对我们的教导。- 33 -