双联齿轮机械加工工艺规程

《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、工艺规程的设计………………………………………………………（一）确定毛坯的制作形式………………………………………………（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）各工序的定位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………………………………………………………………………
一．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、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）Φ32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IT11—12级
（二）基准的选择
根据零件图纸及零件的使用情况分析。

知Φ32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Φ32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：工艺路线二
锻造、正火锻造、正火
1粗车外圆及端面1粗车外圆及端面
2拉花键孔2拉花键孔
3去毛刺3去毛刺
4精车外圆、端面4精车外圆及端面
5检验5检验
6滚齿6滚齿
7插齿7倒角
8倒角8去毛刺
9去毛刺9剃齿
10剃齿10齿部高频淬火
11齿部高频淬火11推孔
12推孔12衍齿
13衍齿13总检
14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=21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=21的齿轮进行插齿加工，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=21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=21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1.5~2mm，钻、镗花键底孔至尺寸Φ28H12
4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0.07~0.1mm
9插齿（Z=21）留余量0.04~0.06
10倒角
11钳工去毛刺
12剃齿（Z=33）公法线长度至尺寸上限
13剃齿（Z=21）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：机械工艺加过程卡,附表2—15机械加工工序卡
机械加工工艺过程卡
工序简图
工序名称齿部高频淬火
河南工业
职业技术
学院
第14
页
机床名称机床
型号
电阻加热
炉
毛坯材料夹具
名称
45钢
淬火
件挂
钩
辅助夹具淬火
介质
水
序号工步内容转数∕（r
∕min）切削速度∕
（m∕min）
进给量∕
（m m∕r
∕min）
刀具名称量具
名称
140 控温
仪
（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CT7~9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，如下表所主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸
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φ28
（1）已知φ87.5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
３mm时，
（2）进给量《切削简明手册》当刀杆尺寸为16mm×25mm,ａ
ｅ≤
以及工件直径为Φ87.5时，ƒ=0.6-0.8mm/ｒ
按C３１６３－１车床说明书取ƒ=0.6mm/n。

由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.75—0.85
所以：实际进给量f=0.6×0.8=0.48 mm/ｒ
按C３１６３－１车床说明书ƒ＝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YG6
V=Cv/(Tm·ap xv·f yv) ·kv
其中：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2
修正系数Ko见《切削手册》表1.28
kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81
∴Vc =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/dw
=229.8（r/min）
按C３１６３－１车床说明书ｎ＝200 r／min
所以实际切削速度V=40.8m/min
ａ、按机床进给强度决定进给量：根据表2.9 ,
当σb＝210MPa
ｄ0＝20.5mm 可确定f=0.75。

按C3163-1车床说明书取 f=0.62mm/n.
所以实际切削速度V=40.8m/min
ｂ、决定钻头磨钝标准及寿命当do=28mm、
钻头最大磨损量取0.8 寿命T=45min.
ｃ、切削速度由《切削用量简明手册》得Ｖ=21m/min
n=1000V/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/min
ｄ、基本工时，Tm=L/nf=(42+6)/280x0.62
=0.28(min)
入切量及超切量由表查出Ψ+△=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 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σ
＝160～245HBS
ｂ
ａｐ≤2.8ｍｍｆ≤0.6ｍｍ／ｒ
Ｖｃ≤41ｍ／min Ｐｃ＝3.4kw
按C３１６３－１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＝27ｍｍｆ＝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=61.8x17/30x27=1.67km
按C３１６３－１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
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,
拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min)
切削工时 t=Z
b lηk/1000vf
z
Z
式中： Z
b
单面余量2.5mm(由Φ27mm拉削到Φ32mm)； L 拉削表面长度，42mm；
η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）；
f
z
拉刀单面齿升；
Z 拉刀同时工作齿数，Z=l/p；
P 拉刀齿距。

P=(1.25-1.5)sqrt42=1.35sqrt42=9mm
∴拉刀同时工作齿数z=l/p=42/9≈5
∴其本工时 Tm=2.5×42×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×5=0.20(min) 5.齿轮加工
（1）滚齿加工33齿
由文献2表10-174
V=312/T0.33S0.5
N=0.124s0.9m1.7/D
又由文献2表10-175,10-177
S=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10-174
V=49/T0.2s0.5m0.3
N=179×10-4sm2/20.11
又由文献2表10-189,10-192
S=0.32，T=300min，
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：mm bs 125.05.0f a =⨯==
工作台单行程的横向进给量st m f t /8.6μ=
8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Φ28mm 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 1+l 2/f n
式中l 1=D/2cotk y +（1-2） l 2=1-4，
钻盲孔时，l 2=0，l=46，L 2=0，f=0.3，n=1000
L 1=8.7/2cot （1180/2）+1.5=6.7
所以 t=46+6.7+0/0.3×1000=0.1773min
T b =2t=2×0.1773=0.355min
（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 a =（0.015+0.015+0.02+0.04+0.1+1）min
=1.19min
（3）作业时间
T B =Tb+Ta =（0.355+1.19）min
=1.545min
（4）常量工作场地时间T s
由文献5，取β=3%，则
T S =T B β=1.545×3%
=0.04635min （5）休息与生理需要时间T
r
T r =T
B
β=1.545×3%=0.04635min
（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
e
/n=（26+0.3+6）/5000=0.001615min
（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
c
=Tp+Te/n=（1.625+0.001615）min
=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.1990
2 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.1994
4 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.1990
5 郑修本，冯冠大主编.机械制造工艺学.北京.机械工业出版社.1992
6．《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》。