倒档齿轮课程设计说明书

机械制造工艺学课程设计说明书设计题目：倒档齿轮零件机械加工工艺规程设计学生学号：班级：指导教师：目录1零件的分析 (3)1.1零件结构工艺性分析 (3)1.2 零件的技术要求分析 (3)2 毛坯的选择 (4)2.1 毛坯种类的选择 (4)2.2毛坯制造方法的选择 (4)2.3毛坯形状及尺寸的确定 (4)3 工艺路线的拟 (6)3.1 定位基准的选择 (6)3.2零件表面加工方案的选择 (7)3.3加工顺序的安排 (7)3.3.1加工阶段的划分 (7)3.3.2机械加工顺序的安排 (7)3.3.3热处理工序的安排 (7)3.3.4辅助工序的安排 (7)4 工序设计 (8)4.1 机床和工艺装备的选择 (8)4.2工序设计 (6)4.3切削用量及工时定额计算 (10)5 结语 (12)参考文献1零件的分析1.1 零件的结构公艺性分析该零件的功能是传递动力和运动，该零件是一个双联齿轮零件，该零件是由两个不同的齿廓组成，一个为m=3,z=17的齿廓一个为m=3,z=23的齿廓，由外圆为φ40mm的圆柱连接在一起。

零件有φ20mm的孔。

1.2 零件的技术要求分析主要技术要求：齿部热处理58-64HRC，心部35-38HRC，工作表面粗糙度为3.2，其余表面的粗糙度未作要求，齿圈径向跳动公差为0.05mm，有倒角C1*45°，材料为20CrMnTi。

2 毛坯的选择2.1 毛坯种类的选择由于该工件的形状结构简单，尺寸较小，精度要求较高，力学性能要求较材料为20CrMnTi，故采用锻件。

2.2毛坯制造方法的选择毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。

自由锻造是靠人工操作来控制锻件的形状和尺寸的，所以锻件精度低，加工余量大，劳动强度大，生产率也不高，因此它主要应用于单件、小批量生产。

模锻是在专用模锻设备上利用模具使毛坯成型而获得锻件的锻造方法。

此方法生产的锻件尺寸精确，加工余量较小，结构也比较复杂生产率高。

本零件的生产类型为大批，综合考虑确定采用模锻获得所需毛坯。

2.3 毛坯形状及尺寸的确毛坯的总余量如表2-1所示。

表2-1 毛坯的总余量主要面尺寸零件尺寸(mm) 总余量(mm) 毛坯尺寸(mm)Φ58.9外圆58.9 5.1 64Φ75.3外圆75.3 4.7 80φ40 40 5 4549长49 5 5415厚15 5 20形状尺寸如图2-1所示。

图2-1毛坯形状尺寸3 工艺路线的拟定3.1 定位基准的选择。

（1）粗基准的选择由于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。

（2）精基准的选择本零件是带孔的双联齿轮，孔是其设计基准和测量基准。

为避免因基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。

即选012.0019.025+-Φ孔及一端面为精基准。

加工基准选择如表2-2 。

表2-2 各加工表面的基准的选择序号 工序名称 工艺内容定位基准 01粗车 半精车粗车φ58.9、φ75.3端面，φ58.9、φ75.3外圆φ58.9、φ75.3齿厚，φ40外圆φ58.9、φ75.3外圆中心线02钻孔 扩孔 铰孔钻孔φ25 扩孔φ25 精铰φ25Φ75.3端面、φ40外圆中心线03半精车半精车外圆φ75.3端面 半精车外圆φ75.3 半精车外圆φ58.9端面 半精车外圆φ58.9 半精车φ75.3齿厚 半精车外圆φ40 半精车φ58.9齿厚φ40内孔中心线04齿加工插齿 Z=17 m=3，α=20°精度等级8GK Ra3.2 滚齿Z=23 m=3，α=20°精度等级8GK Ra3.2φ40内孔中心线 05 倒角 齿端倒圆R3，φ20孔倒角C1 45°， 其余未注倒角1X45。

φ40内孔中心线 06铰孔铰孔修正Φ75.3端面、φ75.376外圆中心线3.2 零件表面加工方案的选择零件的加工面有外圆、内孔、端面、齿面、键槽，材料为20CrMnTi 。

加工方法 选择如下：（1） 齿圈外圆面：公差等级为IT8，表面粗糙度为m R a μ6.1，需粗车、半精 车。

（2）φ40mm 外圆面：公差等级为IT8，表面粗糙度为m R a μ5.12，需粗车、半 精车。

（3）027.0020+Φmm 内孔：公差等级为IT7，表面粗糙度m R a μ6.1，，需钻、扩、精铰。

（4）端面：本零件的端面为回转体端面，公差等级为IT8，表面粗糙度m R a μ3.6需粗车、半精车。

（5）齿面：齿轮模数分别为3、3，齿数分别为17、23，精度都为8GK ，由于 尺寸的大小不同，齿轮1需插齿，齿轮2需滚齿。

3.3 加工顺序的安排 3.3.1加工阶段的划分该工件的尺寸较小，加工余量小，加工质量要求不高，因此划分的加工阶段较少，主要划分为粗加工阶段和半精加工阶段3.3.2 机械加工顺序的安排根据基准先行，先粗后精，先主后次，先面后孔等原则，先粗加工端面，在车外圆，然后打孔，最后再半精加工3.3.3 热处理工序的安排毛坯制造——正火——粗加工——调制——半精加工3.3.4 辅助工序安排在粗加工之后进行一次检测，在全部加工工序完成后进行一次质量检测4 工序设计4.1 机床和工艺方装备的选择由于是大批生产，因此所有的机床都是数控机床，夹具都为专用夹具。

4.2 工序设计零件的设计尺寸一般都要经过多道工序加工才能得到，工序尺寸及偏差标注应符合“入体原则”。

工序尺寸及偏差确定的基本方法为：（1）最后一道工序的工序尺寸及公差按零件图纸确定；（2）其余工序的工序尺寸及公差按工序加工方法的经济加工精度确定；（3）各工序的工序余量应当合理；（4）工序尺寸及公差的确定过程是逐步推算的过程，推算方向是从最后一道工序向前依次推算。

下面列举各个加工表面的工序尺寸计算方法。

毛坯的锻造，见表4-1表4-1 工序一工序加工设备加工余量（直径）工序尺寸IT值毛坯进行锻造锻压机单边余量5mm毛坯的正火，见表4-2表4-2 工序二工序加工设备加工余量（直径）工序尺寸IT值正火粗车各表面，见表4-3表4-3 工序三工序加工设备加工余量（直径）工序尺寸IT值粗车φ58.9端面CkA61360 2mm 52mm 11粗车φ58.9外圆CkA61360 4mm 60mm 13粗车φ75.3端面CkA61360 2mm 50mm 11粗车φ75.3外圆CkA61360 4mm 76mm 13粗车φ58.9齿厚CkA61360 2mm 16mm 1粗车φ40mm外圆CkA61360 3mm 43mm 13粗车φ75.3齿厚CkA61360 3mm 14mm钻φ20孔,见表4-4表4-4 工序四工序加工设备加工余量（直径）工序尺寸IT值钻孔φ25Z4019 23mm 18mm 13粗铰φ25Z4019 2mm 20mm 10半精车,见表4-5表4-5工序五工序加工设备加工余量（直径）工序尺寸IT值CA61400.5mm 49.5mm 9 半精车外圆φ58.9端面半精车外圆φ58.9CA6140 1.1mm 58.9mm 10CA61400.5mm 49mm 9 半精车外圆φ75.3端面半精车外圆φ75.3 CA61400.7mm 75.3mm 10 半精车φ58.9齿厚CA61401mm 14mm半精车外圆φ40CA61401mm 40mm 10 半精车φ75.3齿厚CA61401mm 12mm检验,见表4-6表4-6 工序六工序加工设备加工余量（直径）工序尺寸IT值检验插齿,见表4-7表4-7工序七工序加工设备加工余量（直径）工序尺寸IT值插齿Z=17Y3150Em=3，精度等级8Ra3.2Y3150E插齿Z=23m=3，α=20°精度等级8GKRa3.2去毛刺见表4-8表4-8 工序八工序加工设备加工余量（直径）工序尺寸IT值去毛刺倒角,见表4-9表4-9工序九工序加工设备加工余量（直径）工序尺寸IT值齿段倒角1×o45渗碳见表4-10表4-10 工序十工序加工设备 加工余量（直径） 工序尺寸 IT 值渗碳淬火见表4-11表4-10 工序十一工序加工设备 加工余量（直径） 工序尺寸 IT 值高频淬火铰孔见表4-12表4-12 工序十二工序加工设备加工余量（直径） 工序尺寸 IT 值铰孔修正CA6140珩齿见表4-13表4-13工序十三工序加工设备加工余量（直径） 工序尺寸 IT 值珩齿Z=23 m=3，珩至尺寸要求Y4620终检见表4-14表4-14工序十四工序加工设备 加工余量（直径） 工序尺寸 IT 值终检4.3切削用量及工时定额计算（1）粗车φ58.9端面1.已知毛坯长度方向的加工余量为2100.0100.0+-按max Z =5.5mm 考虑p a ≤3mm ，分两次加工2.进给量f 根据《切削用量简明手册》（以下称简明手册）表1.4当刀 f=0.5～0.7mm/r按CA620-1车床说明书（见《切削手册》表1.30），取f=0.5mm/r 3.计算切削速度。

按切削手册表1.27切削速度计算公式为LY=60mmv y x p mvc k fT c v vvα=（m/min ）。

c v =108.6m/min 其中v c =242，v x =0.15，v y =0.35，m=0.2.修正系数v k 见《切削手册》表1.28，即：mv k =1.44，sv k =0.8，kv k =1.04，rv k k =0.81，Bv k =0.97 4.确定机床主轴转速455766.108*10001000≈==ππdw v n c s (r/min) 按照机床说明书（见《工艺手册》表4.2-8）与455r/min 相近的机床转速为450及500r/min,现取w n =450r/min 。

如果选w n =500r/min ，则转速损失太大，所以主轴切削速度v=5.切削工时，按《工艺手册》表6.2-1l =24076-=18（mm ）1l =2mm ，2l =0，3l =0， m t =f n l l l l w 321+++=5.0*450238+×2=0.36min（2）粗车φ58.9外圆1.切削深度 单边余量z =1.5mm 。

可一次切除2.进给量 根据《切削手册》表1.4.选用f =0.5mm/r3.计算切削速度《切削手册》表1.27v y x p mvc k fT c v vvα==116（m/min ）4.确定主轴转速48676116*10001000≈==ππdw v n c s (r/min)按机床选取n=500r/min 所以实际切削速度min)/(1191000500*761000m ndv ===ππ5.检验机床功率 主轴切削力c F 按《切削手册》表1.29计算公式计算Fc nc y X pF c k v fC F c F cFcF C α=其中c F C =2795，c F X =1.0，c F y =0.75，c F n =-0.15，.94.0)650600()650(75.0===F n bMp k σ 89.0=kr k 所以c F =1012.5（N ）切削时消耗功率c p =)(0.210*64kw v F cc = 由《切削手册》表1.30中的CA6140机床 说明书可知CA6140主电动机功率为7.5kw ，当主轴转速为500r/min 时主轴传递最大功率为2kw 机床功率足够可以正常加工 6.切削工时t =(min)076.05.0*500041521=++=++nf l l l （3）粗车φ40外圆mm a p 1= r mm f /5.0= （《切削手册》表1.6，um Ra 2.3=）刀夹圆弧半径mm r s 0.5= 切削速度v y x p mvc k fT c v vvα=其中v c =242，v x =0.15，v y =0.35，m=0.2. mv k =1.44， rv k k =0.81，T=60，c v =159（m/min ），min)/(126540159*10001000r d v n ===ππ 按说明书n=1400 此时 切削工时t=(min)106.05.0*1400047021=++=++nf l l l min)/(175910001400*40*1000m dn v ===ππ（4）粗车φ75.3外圆1.切削深度 单边余量z =2.0mm ，可一次切除 2.进给量，按《切削手册》表1.4，选用r mm f /5.0=3.计算切削速度，见《切削手册》表1.27v y x p mvc k fc v vvαΓ==123（m/min ）4.确定主轴转速min)/(373105123*10001000r d v n w c s ===ππ按机床选取 n=400r/min 所以实际切削速度min)/(1321000400*105*1000m dnv ===ππ（5）粗车φ75.3端面1.已知毛坯长度方向的加工余量为5.17.02+-，实际端面最大加工余量可按z=5.5mm考虑分两次加工mm a p 3=计。