机械制造工艺学课程设计 — 齿轮设计.docx

《机械制造工艺学课程设计 — 齿轮设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械制造工艺学课程设计 — 齿轮设计.docx（20页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、机械制造工艺学课程设计目:直齿柱齿轮设计名（学号）:陈文谨(2758495474)教学院：机械工程学院专业班级：13级机械本2指导教师： 吴程斌完成时间：2016年7月5日教务处制引言11 .齿轮零件结构分析11.1 齿轮零件图分析11.2 齿轮零件结构分析21.2. 1零件表面组成21.2. 2确定主要表面与次要表面21.3. 3零件结构工艺性分析22 .毛坯的确定22. 1毛坯的确定原则23. 2毛胚的选择原则23 .选择定位基准33.1. 以内孔和端面定位33.2. 以外圆和端面定位34,拟定齿轮的工艺路线34. 1确定加工方案34.1.1齿坯加工方案的选择34. 1.2齿形加工442划

2、分加工阶段44. 3选择定位基准 45. 4加工工序安排45.确定加工尺寸和切削用量45.1 背吃刀量的选择46. 2进给量的选择55.3切削速度的选择56 .设计工序内容 56. 1确定工序尺寸57. 2选择设备工装67 .夹具设计67.1 机床夹具的定位误差67. 1. 1 心轴67. 1.2定位套77. 2机床夹具的对刀装置77. 2.1确定插床夹具对刀块位置尺寸的步骤87.2.2精度校验873机床夹具的选择原则89.附件9参考文献10致谢词10引言机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的

3、综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作惊醒一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。为今后的工作打下一个良好的基础。1 .齿轮零件结构分析1.1 齿轮零件图分析如图所示齿轮的机械加工工艺规程。零件材料为40Cr,精度等级为6-5-5级，生产类型为小批量生产。/ 10.020C28毛齿部:G52材料:40Cr/ |0.0l4C模数3.5齿数63压力向20*精度等级6-5-5基节极限

4、偏走10.006 5周节累积公差0.045公法线平均长度80.58 战跨齿数8齿向公差0.007的形公差0.007I图1齿轮零件图分析模数m3.5齿数Z63压力角a20精度等级6-5-5KM/GB/T 100952001周节累积公差Fp0.045基节极限偏差士加0.0065齿向公差ff0.007齿形公差Fp0.007跨齿数k8公法线平均长度及极限偏差wE-sLwi80. 58-o； 221.2 齿轮零件结构分析121零件表面组成由基本表面和特形表面组成。基本表面 外圆柱表面：227.5hll；内圆柱表面：中85H5；平面：齿轮两端面和内孔键槽；特形表面一一渐开线齿形表面。1.2.2确定主要表面

5、与次要表面主要加工表面渐开线齿形表面、外圆柱表面（227.5hll）、内圆柱表面（85H5）、齿轮右端面，其次为次要加工表面。123零件结构工艺性分析零件结构工艺性的好坏直接影响制造过程中的可行性和经济性要求，是产品生产效益和质量的关键因素。分析此零件结构工艺性合理,切削加工工艺性较好。2 .毛坯的确定2.1 毛坯的确定原则齿轮的毛坯形式主要有棒料、锻件和铸件。棒料用于小尺寸、结构简单且对强度要求低的齿轮。当齿轮要求强度高、耐磨和耐冲击时，多用锻件。直径大于400600nlm的齿轮，常用铸造毛坯。为了减少机械加工量，对大尺寸、低精度齿轮，可以直接锻出轮齿；对于小尺寸、形状复杂的齿轮，可用精密铸

6、造、压力铸造、粉末冶金、热轧和冷挤等新工艺制造出具有轮齿齿坯，以提高劳动生产率、节约原材料。2.2 毛胚的选择原则1）选用40C。因为综合下来发现这类钢材的屈服强度极限可以达到很高的要求，韧性好、耐冲击，力学性能好以及具备良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的机构零件，特别是工作在交变负荷下的齿轮、连杆、轴等。故选择40Cr钢来制造齿轮。2）热处理工艺：可以通过热处理改善其机械性能以及提高齿面硬度，环境介质为油。通过淬火处理，淬火温度介于830C860；回火处理，温度介于150260。3 .选择定位基准定位基准的精度对齿形加工精度有直接的影响。对于齿形定位基准的选择常因齿轮的结构形状不同，而

7、有所差异。盘套类带孔齿轮的齿形加工常采用以下两种定位、夹紧方式：3.1 以内孔和端面定位即以工件内孔和端面联合定位，确定齿轮中心和轴向位置，并采用面向定位端面的夹紧方式。这种方式可使定位基准、设计基准、装配基准、测量基准重合,又能齿形加工等工序基准统一，定位精度高。在专用心轴上定位时不需要找正。故生产率高，广泛用于成批生产中。但对夹具的制造精度要求较高。3.2 以外圆和端面定位工件和夹具心轴的配合间隙较大，可用千分表找正外圆以以决定中心的位置，并以端面定位从另一端面施以夹紧。这种方式因每个工件都要找正，故生产效率低；它对齿坯的内、外圆同轴度要求高，而对夹具精度要求不高，故适于单件小批生产。4

8、.拟定齿轮的工艺路线齿轮加工的工艺路线是根据齿轮材料和热处理要求、齿轮结构及尺寸大小、精度要求、生产批量和车间设备条件而定。一般可归纳工艺路线如下：毛坯制造及热处理一齿坯加工一齿形粗加工一齿端加工一齿圈热处理一齿轮定位表面精加工一齿形精加工。4.1 确定加工方案4.1.1 齿坯加工方案的选择单件小批生产齿轮时，一般齿坯的孔、端面及外圆的粗、精加工都在通用机床上经两次装夹完成，但必须注意将孔和基准端面的精加工在一次装夹内完成，以保证位置精度。由图（1）齿轮零件图分析可见，该齿轮作为定位基准的内孔其尺寸精度标注为85H5,基准端面的粗糙度较细，Ra为L6Mm,它对基准孔的跳动为0.014mm,这几

9、项均比一般精度的齿轮要求要高，因此，在齿坯加工中，除了要注意控制端面与内孔的垂直度外，还需留一定的余量进行精加工。精加工孔和端面采用磨削,先以齿轮分度圆和端面作为定位基准磨孔，再以孔位定位基准磨端面，控制端面跳动要求，以确保齿形精加工用的精基准的精确度。4.1.2 齿形加工齿形加工一般为滚、插齿加工，对于8级以下齿轮可以直接加工；对于6-7级齿轮，齿形精加工采用剃一布加工；对于5级以上齿轮采用磨齿方法。该齿轮齿形精度等级为6-5-5级。为满足齿形精度要求，其加工方案应选择磨齿方案，即滚齿一齿端加工一高频淬火一修正基准一磨齿。磨齿精度可达4级，但生产率低。本例齿面热处理采用高频淬火，变形较小，故

10、留磨余量可缩小到0.1mm左右，以提高磨齿效率。4.2 划分加工阶段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。4.3 选择定位基准以工件内孔和端面联合定位，确定齿轮中心和轴向位置，并采用面向定位端面的加紧方式。这种方式可使定位基准、设计基准、装配基准和测量基准重合，又能使齿形加工等工序基准统一，定位精度高。在专用心轴上定位时不需要找正。但是对夹具的制造精度要求较高。4.4 加工工序安排应遵循加工顺序安排的一般原则，如先基准面后其他表面、先加工面后加工孔、先加工主要尺寸后加工次要尺寸、先粗基准加工后精基准加工等。该齿轮

11、的加工工艺路线为：毛坯制造一正火齿坯粗车一齿坯精车一滚齿一齿端加工（倒棱）一齿圈淬火一齿轮定位表面内孔、端面一磨齿。5 .确定加工尺寸和切削用量5.1 背吃刀量的选择粗加工时，背吃刀量应根据加工余量和工艺系统刚度来确定，由于粗加工时是以提高生产率为主要目标，所以在留出半精加工余量后，应尽量将粗加工余量一次切除。当遇到断续切削、加工余量太大或不均匀时，则应考虑多次走刀，而此时的背吃刀量应依次递减。粗加工时:应根据粗加工留下的余量确定背吃刀量，使精加工余量小而均匀。半精加工时：均可取0.52mm精加工时：询可取0.10. 4mm5.2 进给量的选择粗加工时对表面粗糙度要求不高，在工艺系统刚度和强度

12、好的情况下，可以选用大一些的进给量，精加工时，应主要考虑工件表面粗糙度要求，一般表面粗糙度值越小，进给量也要相应减小。5.3 切削速度的选择切削速度主要应根据工件和刀具的材料来确定。粗加工时，切削速度主要受刀具寿命和机床功率的限制，如超出机床许用功率，则应适当降低切削速度，精加工时背吃刀量和进给量选用得都较小，在保证合理刀具寿命情况下，切削速度应选取的尽可能大，以保证加工精度和表面质量，同时满足生产率要求。切削用量选择后，应根据已选定的机床，将进给量和切削速度修定成机床所具有的进给量和转速，并计算出实际的切削速度1000vn 二万d查表硬质合金外圆刀片切削速度的参考数值：粗车一般是160r/m

13、in,精车一般是200r/min主要依据零件加工精度和表面粗糙度以及刀具、材料性质来选取。按表面粗糙度来选择进给量：粗车 f=0. 3mm/r,精车 f=0. 2mm/r粗车 F=280mm/min,精车 F=190mm/min在刚度允许的条件下应尽量使背吃刀量等于工件的加工余量这样可减少刀路刀数，为保证加工表面质量可留少许的精加工余量0.20.5之间，粗车精车外 =0. 35mm。6 .设计工序内容6.1 确定工序尺寸粗车齿坯时，各端面、外圆按图样加工尺寸均流余量1.52mm；齿圈滚齿后齿厚留磨削余量0. 100. 15mm；精加工：精车内孔、总长均留切削余量0.2mm；6.2 选择设备工装

14、齿轮加工分两部分：轮体部分和齿圈部分。轮体采用普通车床加工，一般根据尺寸选择车床；齿圈部分加工采用滚齿机，齿圈部分的精加工采用磨齿机。滚齿、磨齿加工夹具一般选用与相应机床配套的专用心轴。7 .夹具设计机床夹具是在机床上装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床和刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变，工件在机床上的定位（选用定心定位，定位元件选用心轴）实际包括工件在夹具上的定位（选用支撑定位中的固定支撑，定位原件选用支撑板）和夹具在机床上的定位两个方面，为保证工件的尺寸精度和位置精度，工艺系统各环节之间必须有正确的几何关系。夹具安装在机床上时，由于夹具定位元件对夹具体安装基面存在位置误差，夹具安装面本身有制造误差，夹具安装面与机床装夹面有连接误差，这就是夹具定位元件相对机床装卡面存在位置误差。7.1 机床夹具的定位误差7.1.1 心轴夹具的定位误差是由心轴工作表面轴心线对顶尖孔或对心轴锥柄轴心线的同轴度误差造成的，有时心轴安装基面（如顶尖孔和锥面）本身的形状误差也会有所影响，因此应对这些误差加以控制。7.1.2