458 CA6140车床齿轮工艺规程与夹具设计

前言

<<机械制造工艺学>>课程设计是在<<机械制造工艺学>>等专 业课程所学的理论知识， 发展专业知识解决时间生产问题的依次实践 训练。

通过这次设计以巩固我们所学的理论知识和专业技能，提高 自己解决实际生产问题的能力。在设计中能逐步掌握查阅手册，查阅 有关书籍的能力。在设计中逐步培养了我们一丝不苟的工作态度，严 谨的工作作风，对我们今后参加工作有极大的帮助。

第一部分 工艺设计

1.零件加工工艺设计

1.11 审查零件的工艺性

齿轮零件的图样的视图正确、完整、尺寸、公差及技术要求齐 全。但基准孔φ68K7mm 要求 Ra0.8μm 有些偏高。本零件各表面的加 工并不困难。关于 4 个φ5mm 的小孔，其位置是在外圆柱面上 6mmX1.5mm 的沟槽内，孔中心线距沟槽一侧面距离为 3mm。由于加工 时不能选用沟槽的侧面为定位基准， 故要较精确地保证上述要求比较 困难。分析该小孔是做油孔之用，位置精度不需要太高，只要钻到沟 槽之内，即能使油路畅通，因此 4 个φ5mm 的孔加工亦不成问题。 1.12 主要技术要求

零件图上的主要技术要求为：

精 度：7—6—6FL JB179—83

热处理：齿部 G52 4 槽内侧

G48 淬硬 2mm

1.13 加工表面的尺寸及要求

Φ90mm 外圆面： 表面粗糙度 Ra3.2μm

Φ106.5mm 外圆面： 表面粗糙度 Ra6.3μm

齿圈外圆面： 表面粗糙度 Ra3.2μm

Φ68K7mm 内孔： 表面粗糙度 Ra0.8μm

Φ94mm 内孔： 表面粗糙度 Ra6.3μm

端面： 表面粗糙度Ra3.2μm 及 Ra6.3μm

齿面： 表面粗糙度 Ra1.6μm 精度 7—6—6FL

槽：表面粗糙度 Ra3.2μm 和 Ra6.3μm

Φ5mm 小孔： 表面粗糙度 Ra2.5μm

1.14 零件的材料

零件的材料为 45 钢

1.2 选择毛坯的形状、尺寸、公差

齿轮是最常用的传动件，要求具有一定的强度。该零件的材 料为 45 钢，轮廓尺寸不大，形状亦不复杂，又属成批生产，做毛坯 可采用模锻成型。

零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接 近。即外形做成台阶形，内部孔锻出。

1.3 定位基准的选择

本零件是带孔的盘状齿轮，孔是其设计基准（亦是装配基准 和测量基准），为避免由于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。具体而言，即选Φ68K7mm 孔及 一端面作为精基准。

由于本齿轮全部表面都需加工， 而孔作为精基准应选进行加 工，因此应选外圆及一端面为粗基准。外圆Φ117h11 表面不平整有 飞边等缺陷，定位不可靠，故不能选为粗基准。

1.4 零件表面加工方法的选择

本零件的加工面有外圆、内孔、端面、齿面、槽及小孔等， 材料为 45 钢。参考有关资料，其加工方法选择如下：

（1）Φ90mm 外圆面：为未标注公差尺寸，根据 GB1800—79 规 定其公差等级为 IT14，需进行粗车及半精车（见[1]表 1.4-6）。

（2）齿圈外圆面：公差等级为 IT11，粗车、精车即可（见[1] 表 1.4-6）。

（3）Φ106.5mm 外圆面：公差等级为 IT12，粗车即可（见[1] 表 1.4-6）。

（4）Φ68K7mm 内孔：公差等级为 IT7，毛坯孔已锻出，为未 淬火钢，根据[1]表 1.4-7，又是大批量生产，故加工方法采用粗镗、 半精镗、拉孔。

（5）Φ94mm 内孔：为未标注公差尺寸，公差等级按 IT14，毛 坯孔已锻出，只需粗镗即可（见[1]表 1.4-7）。

（6）端面：本零件的端面为回转体端面，尺寸精度都要求不 高，表面粗糙度有两种要求。要求Ra3.2μm 的端面经粗车和半精车， 要求 Ra6.3μm 的端面，经粗车即可。（[1]表 1.4-8）

（7）齿面：齿轮模数为 2.2，齿数为 50，采用 AA 级单头滚 刀滚齿（[1]表 1.4-16、表 1.4-17）。

（8）槽：槽宽和槽深的公差等级分别为 IT13 和 IT14，采用 三面刃铣刀，粗铣、半精铣（参考[1]表 1.4-8）。

（9）Φ5mm 小孔：采用复合钻头一次钻出即可。

1.5 制订工艺路线

齿轮的加工工艺路线一般是先进行齿坯的加工，再进行齿面 加工。齿坯加工包括各圆柱表面及端面加工。按照先加工基准面及先

粗后精的原则，齿坯加工按下述工艺路线进行：

工序 10：以外圆Φ106.5mm 及端面定位，粗车另一端面，粗 车外圆Φ90mm 及台阶面，粗车外圆Φ117mm,粗镗孔Φ68mm

工序 20： 以粗车后的外圆Φ90mm 及端面定位， 粗车另一端面， 粗车外圆Φ106.5mm 及台阶面，车 6mmX1.5mm 沟槽，粗镗孔Φ94mm， 倒角。

工序 30：以粗车后的外圆Φ106.5mm 及端面定位，半精车另 一端面，半精车外圆Φ90mm 及台阶面，半精车外圆Φ117mm，半精镗 孔Φ68K7,倒角。

工序 40：以外圆Φ90mm 及端面定位，拉Φ68K7 孔，镗孔内 的沟槽，倒角。

工序 50：以Φ68K7 孔及端面定位，滚齿，齿部淬火 G52。

4 个槽与 4 个小孔的加工安排在最后，考虑定位方便，应先 铣槽后钻孔。

工序 60：以孔Φ68K7 及端面定位，粗铣 4 个槽，4 槽内侧淬 火 G48 淬硬 2mm。

工序 70：以孔Φ68K7、端面及粗铣后的一个槽定位，半精铣 4 个槽。

工序 80：以孔Φ68K7、端面及一个槽定位，钻 4 个小孔。

工序 90：钳工去毛刺。

工序 100：终检。

1.6 确定工序机械加工余量、工序尺寸及公差

①本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差 加工表面

工序双边余量/mm 工序尺寸及公差/mm

粗 半精 精 粗 半精 精 Φ117h11 外

圆 2.5 1.5 —

Φ

118.5 0 -0.54

Φ

117 0 -0.22

—

Φ 106.5 0 -0.4

外圆 3.5 — —

Φ 106.5

-0.4

— —

Φ90 外圆 2.5 1.5 — Φ91.5 Φ90 — Φ94 孔 5 — — Φ94 — —

Φ68K7 孔 3 2 1 Φ65 +0.19 0

Φ

67 +0.074 0 Φ

68 +0.009 -0.021

②确定轴向工序尺寸。本零件各工序的轴向尺寸如下图

：

a.确定各加工表面的工序加工余量

工序 加工表面 总加工余量 工序加工余量

Ⅰ 1 2 Z11=1.3

2 2 Z12=1.3

Ⅱ 3 1.7 Z32=1.7

4 1.7 Z42=1.7

5 1.7 Z52=1.7

Ⅲ 1 2 Z13=0.7

2 2 Z23=0.7

b.确定工序尺寸L13、L23、L5 及L6。该尺寸在工序 20、工序 30 中应达到零件图样的要求， L13=64 +0.5 0mm, L5=6mm，L6=2.5mm，L23=20mm。

c.确定工序尺寸L12、L11、L21。这些尺寸只与加工余量有关，则

L12=L13+Z13=(66+0.7)mm=64.7mm

L11=L12+Z32=(64.7+1.7)mm=66.4mm

L21=L23+Z13-Z23=(20+0.7-0.7)=20mm

d.确定工序尺寸 L3。尺寸 L3 需解工艺尺寸链才能确定，工艺尺寸链 如下图所示 。

图中 L7 为未标注公差尺寸，其公差等级按 IT14，查公差表得公差值 为 0.27mm，则 L7=12 0 -0.43mm。

根据尺寸链计算公式有

L7=L13-L23-L3

L3=L13-L23-L7=(64-20-12)mm=32mm

T7=T13+T23+T3(L7 为封闭环)

由于 T13=0.5mm，T7=0.43mm，不能满足尺寸公差的关系式，必须 减小其公差。现按加工方法的经济精度确定偏差，则 L13=64mm， L23=20mm，L3 作调整尺寸，L7=12 0 -0.43mm求得 L3=32 +0.25 0mm.

e.确定工序尺寸 L4。 工序尺寸 L4 亦需解工艺尺寸链才能确定。工艺 尺寸链如下图所示。

图中 L8 为零件图样上要求保证的尺寸 33。其公差值按公差等级 IT13 查表为 0.39mm ,L8=32mm。解工艺尺寸链，其中 L13=64mm，L8 为 封闭环。得 L4=31mm。

f.确定工序尺寸 L11、L12、L21。按加工方法的经济精度 IT12 及偏差入 体原则，得 L11=66.4mm，L12=64.7mm，L21=20mm。

g.确定铣槽的工序尺寸。半精铣可达到零件图样的要求，则该工序尺 寸：槽宽 16 +0.28 0mm，槽深 15mm。粗铣时，为半精铣留有加工余量：槽 宽双边余量为2mm，

槽深余量为2mm。

则粗铣的工艺尺寸：

槽宽为13mm， 槽深 13mm。

1.7 选择机床设备及工艺装备

工序 机床设

备

夹具 量具 切削刀具

工序 10 CA6140 三爪自定心

卡盘

游标卡

尺

YT590 0 偏刀 YT5 镗刀

工序 CA6140 三爪自定心 YT590 0 偏刀 YT545 0 外圆

20 卡盘 车刀 YT5 镗刀 切槽刀

工序 30 CA6140 三爪自定心

卡盘

游标卡

尺 深度

百分尺

外径百

分尺内

径百分

尺

YT1590 0 偏刀 YT5镗刀 倒

角刀

工序 40 卧式内

拉床

CA6140

三爪自定心

卡盘

圆柱塞

规

拉刀 切槽刀 倒角刀

工序 50 Y3150 心轴 公法线

百分表

AA 级单头滚刀滚齿

工序 60 X6132 铣床夹具 游标卡

尺

高速钢错齿 三面刃铣刀

（Φ125）

工序 70 X6132 铣床夹具 游标卡

尺

高速钢错齿 三面刃铣刀

工序

80

Z518 钻床夹具 高速钢麻花钻Φ5 `锪钻

2.填写工艺文件

按以上确定的工艺规程填写机械加工工艺卡和工序卡

第二部分 夹具的设计

1.设计任务

设计加工孔Φ5 的钻床夹具

2.确定定位方案、选择定位元件

孔Φ5 需要限制 6 个自由度，完全定位。

3.夹紧机构的选择与设计

夹紧机构有斜楔行夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构、铰 链夹紧机构、联动夹紧机构等。该孔加工为钻孔加工，钻孔的冲击力 较大，震动较大，所以不适合偏心夹紧机构、斜楔行夹紧机构。联动 夹紧机构的结构比较复杂，这里选择螺旋夹紧机构。

4.对刀装置的选择

在加工中要确定孔的位置。选用钻套对刀，选择 GB 2262-1991 钻套。

5.夹具在机床上的定位与夹紧

夹具用支撑架可限制 6 个自由度，使用紧固螺旋夹紧。

小结

在王老师的指导下，我完成了此次机械加工工艺与夹具课程设计，在 这次设计过程当中，我初步了解了日常生产工艺规程的整个流程，也 能初步的运用所学的相关知识解决一些在制定工艺过程中所遇的问 题。为以后的学习，工作打下了一定的基础，最重要的是培养了我们 实际问题的能力。

通过完成这次课设，我感觉到自己专业基础知识还比较薄弱， 将理论知识运用到实际问题中的能力欠佳，在今后的学习中应该继续 努力用知识充沛自己的头脑；同时，注意提高自己的动手能力以及将 理论知识运用到实际中的能力。

参考文献

[1] 李益民 机械制造工艺设计简明手册 机械工业出版社

[2]倪森寿 机械制造工艺与装备习题集和课程设计指导书

北京：化学工业出版社，2003

[3]李云 机械制造工艺及设备设计指导手册 机械工业

出版社 2001

[4]王先逵 机械制造工艺学 机械工业出版社 1995