双联齿轮加工工艺与夹具知识讲解

一、课程设计题目

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、双联齿轮的结构特点与技术要求

1、齿轮的结构特点

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图1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。

2、齿轮的技术要求

（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、工艺规程设计

（一）、工艺过程分析

图1为一双联齿轮，材料为40Cr，精度为7FL级，齿部50HRC

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。

加工的第一阶段是齿坯最初进入机械加工的阶段。由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布均匀性，而这与切齿时采用的定位基准(孔和端面)的精度有着直接的关系，所以，这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准，使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。在这个阶段中除了加工出基准外，对于齿形以外的次要表面的加工，也应尽量在这一阶段的后期加以完成。

第二阶段是齿形的加工。对于不需要淬火的齿轮，一般来说这个阶段也就是齿轮的最后加工阶段，经过这个阶段就应当加工出完全符合图样要求的齿轮来。对于需要淬硬的齿轮，必须在这个阶段中加工出能满足齿形的最后精加工所要求的齿形精度，所以这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段。应予以特别注意。

加工的第三阶段是热处理阶段。在这个阶段中主要对齿面的淬火处理，使齿面达到规定的硬度要求。

加工的最后阶段是齿形的精加工阶段。这个阶段的目的，在于修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形，进一步提高齿形精度和降低表面粗糙度，使之达到最终的精度要求。在这个阶段中首先应对定位基准面(孔和端面)进行修整，因淬火以后齿轮的内孔和端面均会产生变形，如果在淬火后直接采用这样的孔和端面作为基准进行齿形精加工，是很难达到齿轮精度的要求的。以修整过的基准面定位进行齿形精加工，可以使定位准确可靠，余量分布也比较均匀，以便达到精加工的目的。

（二）基准的选择

零件在加工、测量和装配过程中所采用的基准称为工艺基准。零件的尺寸精度需通过正确的定位才能保证，故对基准的选择予以分析。（1）粗基准的选择

按照粗基准的选择原则，选择加工余量小的、较准确的、表面质量好的、面积较大的毛面作粗基准。因此选择毛坯大端面作为粗基准。（2）精基准的选择

粗加工完成后，选择一孔（花键孔）两面（端面和圆面）作为精基准。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）、齿端加工

如图2所示，齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱，和去毛刺等。倒圆、倒尖后的齿轮，沿轴向滑动时容易进入啮合。倒棱可去除齿端的锐边，这些锐边经渗碳淬火后很脆，在齿轮传动中易崩裂。

图2 齿端加工形式

用铣刀进行齿端倒圆，如图3所示。倒圆时，铣刀在高速旋转的同时沿圆弧作往复摆动(每加工一齿往复摆动一次)。加工完一个齿后工件沿径向退出，分度后再送进加工下一个齿端。

图3 齿端倒圆加工形式

齿端加工必须安排在齿轮淬火之前，通常多在滚(插)齿之后。(四)、精基准修正

齿轮淬火后基准孔产生变形，为保证齿形精加工质量，对基准孔必须给予修正。

对外径定心的花键孔齿轮，通常用花键推刀修正。推孔时要防止歪斜，有的工厂采用加长推刀前引导来防止歪斜，已取得较好效果。

对圆柱孔齿轮的修正，可采用推孔或磨孔，推孔生产率高，常用于未淬硬齿轮；磨孔精度高，但生产率低，对于整体淬火后内孔变形大硬度高的齿轮，或内孔较大、厚度较薄的齿轮，则以磨孔为宜。磨孔应以齿面定位，符合互为基准原则。

（五）工艺路线的拟定

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：

锻造、正火

1粗车外圆及端面 2拉花键孔 3去毛刺4精车外圆及端面 5检验 6滚齿

7插齿 8倒角 9去毛刺10剃齿11齿部高频淬火12推孔13衍齿 14总检

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。

机械加工工艺过程卡

（六）工序卡

工序名称

工序简图粗车

中国矿业大

学

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机床名称机床型号

车床CA6140

毛坯材料40Cr钢

夹具名称三爪卡盘

辅助夹具

冷却液

序号工序内容转数∕（r

∕min）切削速

度∕（m

∕min）

进给量∕

（m m∕r

∕min）

刀具名

称

量具名称

10 粗车外圆及

端面，留余量

1-1.5mm 750 56.5 0.4 硬质合

金车刀

游标卡尺

150*0.02