倒挡齿轮机械制造工艺学课程设计说明书

机械制造工艺学 课程设计说明书

倒挡齿轮零件机械加工工艺规程设计 机电工程学院 机械电子4班

目 录

1 零件的分析………………………………………………………………………………… 1 1.1零件结构工艺性分析………………………………………………………………………1 1.2 零件的技术要求分析………………………………………………………………………1 2 毛坯的选择…………………………………………………………………………………2 2.1 毛坯种类的选择……………………………………………………………………………2 2.2毛坯制造方法的选择…………………………………………………………………… …2 2.3毛坯形状及尺寸的确定………………………………………………………………… …2 3 工艺路线的拟定…………………………………………………………………………… 2 3.1 定位基准的选择……………………………………………………………………………2 3.2零件表面加工方案的选择……………………………………………………………… …2 3.3加工顺序的安排……………………………………………………………………………2 3.3.1加工阶段的划分…………………………………………………………………………2 3.3.2机械加工顺序的安排………………………………………………………………… …2 3.3.3热处理工序的安排…………………………………………………………………… …2 3.3.4辅助工序的安排…………………………………………………………………………2 4 工序设计…………………………………………………………………………………… 2 4.1 机床和工艺装备的选择……………………………………………………………………2 4.2工序设计………………………………………………………………………………… …2 4.2.1工序尺寸和公差的确定…………………………………………………………………8 4.2.2 切削用量的选择…………………………………………………………………………9 4.2.3 工时定额的确定……………………………………………………………………… 10 结论……………………………………………………………………………………………11

1.零件的分析

1.1零件结构工艺性分析

在制订零件机械加工工艺规程之前，首先需要对零件的工艺性进行分析。分析零件的工作图，其目的是熟悉该产品的用途、性能及工作条件，明确被加工零件在产品中的位置和作用，进而了解零件上各项技术要求制定的依据，找出技术要求和加工关键。零件的结构对其机械加工工艺规程的影响很大。使用性能完全相同而结构不同的两个零件，他们的加工难易和制造成本可能有很大差别。所谓良好的工艺，首先是这种结构便于机械加工，即在同样的生产条件下能够采用简便和经济的方法加工出来。此外，零件结构还适应生产类型和具体生产条件的要求。

零件为带孔的双联齿轮，其主要配合和工作表面时内孔和齿轮，通过内孔键槽与轴上键的配合，双联齿轮与其他轮系的配合，实现传递转矩，改变运动方向。实现变速箱倒挡的功能.

倒挡齿轮零件图如图1-1所示。

图1-1 倒挡齿轮零件图

由零件图可知，其材料为45钢，有较好的强度和较好的切削加工性，经适当的热处理后可获得较好的韧性，塑性，耐磨性和较高强度，现对零件图的结构工艺性分析如下：

（1） 由零件图可知Φ20孔的中心线，是主要的设计基准和加工基准。

（2） Φ20孔和键槽为主要配合表面，精度要求高，精度等级为IT7，IT6。 （3） 齿轮为主要传动部件，其齿圈径向跳动公差为0.08mm，精度等级为8GK。

1.2零件的技术要求

零件的相关技术要求见表1-1

序号 1 2 3 4

表1-1 零件的技术要求图表

加工表面 精度等级 Φ20内孔 IT7 宽6mm的键槽 IT6 Φ68齿轮分度圆 8GK Φ95齿轮分度圆 8GK

表面粗糙度

Ra3.2 Ra3.2 Ra3.2 Ra3.2

2.毛坯的选择

2.1毛坯种类的选择

在制订零件机械加工工艺规程之前，还要对零件加工前的毛坯种类及其不同的制造

方法进行选择。由于零件机械加工的工序数量、材料消耗、加工劳动量等都在很大程度上与毛坯选择有关，故正确选择毛坯具有重大的技术经济意义。零件材料为45钢，考虑到零件为变速系统中传动部件，需承受较大的转矩，对零件的刚度要求较高，零件形状简单，尺寸相对较小，综合考虑，选择锻件毛坯。

2.2毛坯制造方法的选择

锻造能改善金属组织，改善力学性能，对原材料的利用率高，有较高的生产率，毛坯

或零件的精度较高。生产类型为大批大量生产，选择的锻造方法应该生产效率高，毛坯质量好，能降低成本，所以选择模锻，模锻使锻件内部的锻造流线比较完整，锻件质量较高，表面光洁，尺寸精度高，节约材料和机加工工时，生产率高，操作简单，易于实现机械化，适宜大批量生产，此外为消除残余应力，锻造后应安排人工时效处理。

2.3毛坯形状及尺寸的确定

根据选定的各个表面的加工方法和加工方案，查表， 可得到毛坯尺寸列表见表2-1

图表2-1 毛坯尺寸列表

主要加工表面 零件尺寸 总余量 Φ76外圆 76 4 Φ105外圆 105 5 Φ40外圆 40 5 100长 100 5 15齿厚（单侧） 15 5

毛坯尺寸

80 110 45 105 20

3.工艺路线的拟定

3.1定位基准的选择

（1）基面的选择。基面的选择。基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。

（2）粗基准的选择。对一般的轴类零件来说，以外圆作为基准是合理的，按照有关零件的粗基准的选择原则：当零件有不加工表面时，应选择这些不加工的表面作为粗基准，当零件有很多个不加工表面的时候，则应当选择与加工表面要求相对位置精度较高大的不加工表面作为粗基准，从零件的分析得知，本零件的表面都需要加工，而孔作为精基准应先加工，因此应先加工出一外圆及一个端面为粗基准，选择Φ105的外圆及其端面。 （3）精基准的选择。精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。为使基准统一，选择Φ20的孔中心线为精基准。

3.3加工顺序的安排

3.3.1加工阶段的划分

按加工性质和作用的不同，工艺过程一般可划分为三个加工阶段：

（1）粗加工阶段：主要是切削各加工表面上的大部分余量，为半精加工提供定位基准。 （2）半精加工阶段：为各主要表面的精加工做准备（达到一定精度要求并且留有精加工余量），并完成一些次要表面的加工。

（3）精加工阶段：这个阶段的主要任务是提高加工表面的各项精度和降低表面粗糙度。 根据之前的分析，知道选择Φ20的内孔为精基准，所以根据基准先行的原则，将首 先加工Φ20的内孔，Φ20的内孔，宽6的键槽，加工精度较高，所以，安排它们的加 工工程划分为粗加工，半精加工，精加工。其他次要表面穿插其中。

3.3.2机械加工顺序的安排

机械加工工艺过程见图表3-2

表3-2 机械加工工艺过程

工序号 01 02 03

工序名称 毛坯制备 毛坯热处理 粗车，钻孔，扩孔

工序内容 毛坯模锻 正火

粗车各外圆及各端面；钻扩Φ20mm 孔

04 05 06 07 08 09 10

拉键槽 检验 车 滚齿 去毛刺 剃齿 热处理

6×100mm

检验已加工工序精度 半精车各外圆及端面 滚齿

去除材料表面毛刺 剃齿

齿部高频感应淬火45-52HRC

11 12 13

铰孔 珩齿 检验

精铰Φ20mm 孔 珩齿

根据此工序安排，编出机械加工工艺过程卡和工序卡片。

3.3.3热处理工序的安排

为了消除残余应力应进行时效处理。残余应力无论在毛坯制造还是在切削加工时都会残留下来不设法消除就会引起工件变形，降低产品质量，甚至造成废品。

3.3.4辅助工序的安排

在零件的加工过程中，辅助工序是检验，将其安排在最后一道工序即可。

4.工序设计

4.1机床和工艺装备的选择

（1）选择机床，根据不同的工序选择机床。

工序3，6，11，主要是粗车，钻孔，铰孔，半精车，各工序工步不多，要求大批量生产，本零件外廓尺寸不大，要求精度不是高，选择常用的CA6140型卧式车床。

工序7是滚齿，从加工精度和尺寸大小考虑，采用滚齿机Y3150.

（2）选择夹具

使用通用夹具即可。

（3）选择刀具，根据不同的工序选择刀具

1．车刀根据资料选择硬质合金车刀。

2．Φ20mm孔的钻，扩采用直柄硬质合金钢麻花钻，硬质直柄扩孔钻，硬质合金扩

孔钻，45度倒角刀

3．键槽采用键槽拉刀。

（4）选择量具

本零件是大批量生产，尽量采用通用量具，根据零件的表面的精度要求，尺寸和

形状特点，选择如下：

1．选择加工面的量具

用分度值为0.05mm的游标长尺测量，以及读数值为0.01mm测量范围100mm～125mm的外径千分尺。 2．选择加工孔量具

因为孔的加工精度介于IT7，可选用读数值0.01mm 测量范围5-30的内径千分尺。

3．选择加工槽量具

选用专用塞规。

4.2工序设计

4.2.1工序尺寸和公差的确定

（1）面的加工

1. Φ76mm外圆经过一次粗车，加工余量2.9，一次半精车，加工余量1.1，加工

总余量4mm。

2. Φ40mm外圆经过一次粗车，加工余量4，一次半精车，加工余量1，加工总余

量5mm。

3. Φ105mm外圆经过一次粗车，加工余量4，一次半精车，加工余量1，加工总

余量5mm。

4. Φ76mm端面经过一次粗车，加工余量3，一次半精车，加工余量2，加工总余

量5mm。

（2）孔的加工

1. Φ20mm内孔，孔的精度等级为IT7。 钻孔Φ18mm 扩孔Φ19.7mm 铰孔Φ20mm

4.2.2 切削用量的选择

（1）工序3，6主要是粗车和半精车，，查表可得，转速n(r/min)=𝜋𝑑×1000,其中d=刀具或工件的直径（mm），v=切削速度(m/min)。粗车时，被吃刀量ap选择4mm,进给量f=0.7-1mm/r,切削速度选择75m/min.半精车时，被吃刀量ap选择3mm,进给量f=0.35-0.65mm/r,切削速度选择100m/min.

粗车Φ80外圆时，车床主轴转速计算值为300r/min，CA6140正转转速选择320r/min。 粗车Φ45外圆时，车床主轴计算转速为530r/min，CA6140正转转速选择560r/min。 粗车Φ110外圆时，车床主轴计算转速为217r/min，CA6140正转转速选择250r/min。 半精车Φ80外圆时，车床主轴转速计算值为400r/min，CA6140正转转速选择400r/min。

半精车Φ45外圆时，车床主轴计算转速为707r/min，CA6140正转转速选择

710r/min。

半精车Φ110外圆时，车床主轴计算转速为290r/min，CA6140正转转速选择320r/min。

（2）工序3，11还主要涉及钻孔，扩孔，铰孔，

硬质合金麻花钻根据加工直径和加工材料的硬度，进给量f=0.2mm/r,切削速度20m/min,,

硬质合金扩孔钻进给速度f=0.42mm/r, 切削速度55m/min,

硬质合金直柄铰刀切削深度ap=0.12mm,进给量f=0.2mm/r，切削速度6m/min

𝑣

4.2.3 工时定额的确定

1．工序3粗车Φ76外圆，的工时定额。

𝐿+𝑙+𝑙+𝑙20+28+4+4

根据资料所得车Φ76外圆基本时间计算公式为𝑡𝑗=1𝑓23i，𝑡𝑗=1×320×2=0.35min

车Φ105外圆，tj=0.512min, 车Φ40外圆时，tj=0.48min,

车Φ76端面基本时间为：0.21min 车Φ105端面基本时间为：0.25min

𝐿+𝑙1+𝑙2

钻孔，扩孔，铰孔的基本时间计算公式为𝑡𝑗=𝑓，

𝑛

𝑛

钻孔基本时间为：1.1min 扩孔基本时间为：0.54min 铰孔基本时间为：0.9min 工序3基本时间为tf=4.34min

根据资料所知辅助时间可按照基本时间的15%~20%估算，则辅助时间为：

tftj0.20.868 min

辅助时间和基本时间的总和称为作业时间：

tktftm5.20min

根据资料所知布置工作地时间，一般按作业时间的2%~7%估算，则布置工作地时间为：

tbtk0.050.26 min 根据资料所知休息和生理需要时间，一般按照作业时间的2%~4%，则休息时间为：

txtk0.04 0.20min

根据资料所知准备和终结时间，一般按照作业时间的3%~5%，则准备和终结时间为：

tztk0.040.20 min

单件时间为：

tdjtftjtbtxtz5.86 min m结束语