齿轮说明书

摘要
本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。

齿轮的加工工艺规程及其铣槽的设计三部分。

在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。

关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。

ABSTRCT
This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.
The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.
Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error
目录
序言 1 1. 零件分析 2
1.1 2
1.2零件的工艺分析 2
2 工艺规程设计 3
2.1 3
2.2基面的选择 4
2.3制定工艺路线 6
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定7
2.5确定切削用量及基本工时8 3夹具设计12
3.1问题的提出12
3.2夹具设计13
3.3切削力及夹紧力计算15
3.4定位误差分析16
3.5夹具设计及操作简要说明17 总结18 致谢19
20
序言
机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。

机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。

我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。

从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。

齿轮的加工工艺规程及铣槽夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。

正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。

本次设计也要培养自己的自学与创新能力。

因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。

所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。

本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。

1零件的分析
1.1零件的作用
齿轮的作用，齿轮用于变速箱中，主要起传递动力和扭矩的作用。

1.2 零件的工艺分析
齿轮有2组加工面他们有位置度要求。

这2组加工面的分别为
1，一外圆为基准的加工面，这组加工面包括，外圆自身和端面，和内圆
2：一个是以内圆为基准的加工面，这个主要是齿轮的加工。

2工艺规程设计
2.1确定毛坯的制造形式
零件的材料为45据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况，选用模锻。

2.2基面的选择的选择
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。

否则，
加工工艺过程中会问题百出。

粗基准的选择：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。

精基准的选择：精基准的选择要考虑基准重合的原则，设计基准要和工艺基准重合。

因此我们采用内孔做为定位基准。

2.3工艺路线
制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。

通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下两种工艺方案：
方案一
工序Ⅰ：模锻
工序Ⅱ：退火处理
工序Ⅲ：车左端面外圆，端面，内孔。

工序Ⅳ：车右端面，内孔和外圆
工序Ⅴ：热处理
工序Ⅵ：车齿轮处右端面
工序Ⅶ：镗Φ68孔
工序Ⅷ：车Φ71退刀槽
工序Ⅸ：磨Φ68孔。

工序X：滚齿
工序XI：铣4-16宽槽
工序XII：钻4-Φ5孔
工序XIII：去毛刺
工序XIV：检验入库
方案二
工序Ⅰ：模锻
工序Ⅱ：退火处理
工序Ⅲ：车左端面外圆，端面，内孔。

工序Ⅳ：车右端面，内孔和外圆
工序Ⅴ：车齿轮处右端面
工序Ⅵ：热处理
工序Ⅶ：镗Φ68孔
工序Ⅷ：车Φ71退刀槽
工序Ⅸ：磨Φ68孔。

工序X：滚齿
工序XI：铣4-16宽槽
工序XII：钻4-Φ5孔
工序XIII：去毛刺
工序XIV：检验入库
工序XI：入库
工艺方案一和方案二的区别在于方案一的工序较为集中，而方案二过于分散，因为我们是大批量生产，因此工序不易过于分散，综合考虑，我们选用方案一
具体的工艺路线如下
工序Ⅰ：模锻
工序Ⅱ：退火处理
工序Ⅲ：车左端面外圆，端面，内孔。

工序Ⅳ：车右端面，内孔和外圆
工序Ⅴ：热处理
工序Ⅵ：车齿轮处右端面
工序Ⅶ：镗Φ68孔
工序Ⅷ：车Φ71退刀槽
工序Ⅸ：磨Φ68孔。

工序X：滚齿
工序XI：铣4-16宽槽
工序XII：钻4-Φ5孔
工序XIII：去毛刺
工序XIV：检验入库
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
齿轮零件材料为45，重量为2.5kg类型为大批量生产，采用模锻。

1、齿轮的外圆和端面
因双联齿轮的外圆和端面的精度要求都不是很高，其加工余量为2mm。

2：端面
采用铣一次走刀完表面加工，表面粗糙度为3.2，根据参考文献，其余量为Z=2.5mm
2.5确定切削用量及基本工时
工序三：车左端面外圆，端面，内孔选硬质合金外圆车刀，端面车刀，内圆镗刀
工步一：车左端端面
1）车削深度，可以选择a p=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。

2）机床功率为7.5kw。

查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。

选较小量f=0.14 mm/z。

3）查后刀面最大磨损及寿命
查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。

查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
4）计算切削速度按《切削手册》，查得V c＝98mm/s，n=439r/min,V f=490mm/s
据CA6140卧式车床
车床参数，选择n c=475r/min,V fc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为 f zc=V fc/n c z=475/(300*10)=0.16mm/z。

5)校验机床功率查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。

故校验合格。

最终确定 a p=1.0mm，n c=475r/min,V fc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。

6）计算基本工时
t m＝L/ V f=(10+10)/475=0.042min
工步二：车左端外圆
选择硬质合金车刀
1）车削深度，选择a p=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。

2）机床功率为7.5kw。

查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。

选较小量f=0.14 mm/z。

3）查后刀面最大磨损及寿命
查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。

查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
4）计算切削速度按《切削手册》，查得V c＝98mm/s，n=439r/min,V f=490mm/s
据CA6140卧式车床
车床参数，选择n c=475r/min,V fc=475mm/s,则实际切削速度V
c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为 f zc=V fc/n c z=475/(300*10)=0.16mm/z。

5)校验机床功率查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率
为Pcm>Pcc。

故校验合格。

最终确定 a p=1.0mm，n c=475r/min,V fc=475mm/s，V c=119.3m/min，
f z=0.16mm/z。

6）计算基本工时
t m＝L/ V f=(12+31)/475=0.09min
工步3：镗内孔
选择硬质合金车刀
1）车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择a p=1.0mm，
一次走刀即可完成所需长度。

2）机床功率为7.5kw。

查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。

选较
小量f=0.14 mm/z。

3）查后刀面最大磨损及寿命
查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。

查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
4）计算切削速度按《切削手册》，查得V c＝98mm/s，
n=439r/min,V f=490mm/s
据CA6140卧式车床
车床参数，选择n c=475r/min,V fc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为 f zc=V fc/n c z=475/(300*10)=0.16mm/z。

5)校验机床功率查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率
为Pcm>Pcc。

故校验合格。

最终确定 a p=1.0mm，n c=475r/min,V fc=475mm/s，V c=119.3m/min，
123l l l l i T j fn +++=f z =0.16mm/z 。

6）计算基本工时
t m ＝L/ V f =(12+31)/475=0.09min
工序四和工序六与工序三相同在此不在累述。

工VII ：镗齿轮孔φ68
工件材料：HT200、金属型铸造
加工要求：粗、半精镗孔φ68
机 床：T 金刚镗床
刀 具：刀具材料为硬质合金、YG8、刀杆尺寸为12mm ×12mm ，长度为500mm 。

(一)计算切削用量：
○
1粗镗孔至φ66，单边余量Z=1.5mm ，p a =1mm,一次加工 确定进给量
查表3-13，P93《机械制造工艺设计手册》，加工铸铁，f=0.03-0.16mm/r.根据T4163镗床主轴进给量。

取f=0.15mm/r
根据有关手册，取V=100m/min 则
10001000100=612r/min 3.14 3.1452v n w D ⨯==⨯
（2-9）
查表4-7-1，P213《机械制造工艺手册》。

T4163坐标镗床主轴转速取n w =612r/min
镗削工时：查P299表7-1《机械制造工艺手册》。

（2-10）
31=l 42=l 53=l 334=l
49
.0612
15.045333=+++=
X T
工序IX 磨Φ68孔
(2) 磨Φ68m 内圆柱面 机床 M2110A 轻型外圆磨床
1)选择砂轮。

见《机械加工工艺手册》第三章中磨料 A46KV6P 350⨯40⨯127
其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮， 2)切削用量的选择。

查《机械加工工艺手册》
2)切削用量的选择。

查《机械加工工艺手册》表33-42有 砂轮轮速n 砂=1500r/min (见机床说明书) v 砂=27.5m/s 工件速度 w v ＝10m/min
轴向进给量 a f ＝0.5B ＝20mm(双行程) 切削深度 r
f ＝0.015mm/st
3)切削工时 r
a b f vf k DbZ t 10002π=
式中 D---被加工直径
b----加工宽度
Z b --单边加工余量 K---系数
V---工作台移动速度
a f --工作台往返一次砂轮轴向进给量 a f --工作台往返一次砂轮径向进给量
0157
.022********.115.08682⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
πt ＝0.53(min)。

工序X 滚齿夹具设计
1)滚齿机，采用m=2.25 z=50的滚刀
1) 已知毛坯长度方向的加工余量为3+0..8 -0。

7mm,考虑的模铸拔模斜度，p a =4mm
2) 进给量 f 根据《实用机械加工工艺手册》中表2.4-3,当刀杆尺寸为16×25 mm 2
p a >3~5mm,以及工件直径为
112.5 /r
按滚齿机说明书（见切削手册）取 f =0.9mm/r
3) 计算切削速度，按《切削手册》表1.27,切削速度的计算公式为(寿命T=60min)
v y x p
m
v c k f
a
T C v v
v =
(m/min)
其中：v C =342, 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 , krv k =0.81 ,
Bv
k =0.97。

所
以
v
x x v c 35.015
.02
.05
.04
60
342
=
x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/mi
n)
4)确定机的主轴转速 n s =
W
πd
1000c v =
≈
⨯πx100
6
.1581000504r/min
按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8),与504r/min 相近
的机床转速为480r/min 及600r/min 。

现选取w n =480r/min 。

所以实际切削速度v=110r/min/。

5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1
L=
2
20
100-=40mm , 1l =2mm, 2l =0,
3l =0
t m =
f
n l w 3
21l l l +++=
0.9
480212⨯+=0.098(min)
工序XI ：铣4-16宽的 槽
1. 选择刀具
刀具选取不重磨损硬质合金三面刃铣刀，刀片采用YG8,
mm
a p 5.1=，mm d 450=，min /150m v =，4=z 。

2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度
因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则
mm
a p 1=
2）决定每次进给量及切削速度
根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw ，中等系统刚度。

根据表查出 齿/2.0mm f z =，则
min
/1.79645
150
10001000r d
v
n s =⨯⨯=
=
ππ
按机床标准选取w n ＝750min /r
min /3.1411000
750
451000
m dn v w
=⨯⨯=
=
ππ
当w n ＝750r/min 时
r
mm zn f f w z m /60075042.0=⨯⨯==
按机床标准选取r mm f m /600= 3）计算工时
切削工时：l=15 91=l ，32=l 则机动工时为
min 48.0)2
.0750369(
4)(
42
1=++=++=x x f
n l l l X t w m
工序XII ：钻 4-Φ5孔 钻孔mm 5Φ
确定进给量f ：根据参考文献Ⅳ表2-7，当钢的
M P a b 800<σ，mm d 50φ=时，r m f /47.0~39.0=。

由
于本零件在加工mm 5φ孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则
()r mm f /35.0~29.075.047.0~39.0=⨯=
根据Z525机床说明书，现取r mm f /25.0=
切削速度：根据参考文献Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度min /18m v =所以
min
/2.3375
18
10001000r d v
n w
s =⨯⨯=
=
ππ
根据机床说明书，取min /375r n w =，故实际切削速度为
min /72.241000
375
271000
m n d v w
w =⨯⨯=
=
ππ
切削工时：mm l 72=，mm l 91=，mm l 32=，则机动
工时为
min
75.025
.03753462
1=⨯++=
++=
f
n l l l t w m
3夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。

由指导老师的分配，决定设计第XI 道工序铣槽的夹具设计
3.1问题的提出
本夹具主要铣槽，槽本身没有精度要求。

因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高生产率、降低劳动强度、提高加工质量。

采用中心孔作为定位基准。

3.2 夹具设计
3.2.1 夹具的概述
在机床对零件进行机械加工时，为保证工件加工精度，首先要保证工件在 机床上占有正确的位置，然后通过夹紧机构使工件的正确位置固定不动，这一 任务就是由夹具来完成。

对于单件、小批生产，应尽量使用通用夹具，这样可以降低工件的生产成本。

但由于通用夹具适用各种工件的装夹，所以夹紧时往往比较费时间，并且操作复
杂，生产效率低。

本零件属于大量生产，零件外形也不适于使用通用夹具，为了保证工件精度，
提高生产效率，设计专用夹具就显得非常必要。

3.2.2 夹具的方案设计
方案设计是夹具设计的第一步，也是夹具设计关键的一步，方案设计的好、坏将直接影响工件的加工精度、加工效率，稍不注意就会造成不能满足工件加工要求，或加工精度不能达到设计要求，因此必须慎重考虑。

设计方案的拟定必须遵循下列原则：
1、定位装置要确保工件定位准确和可靠，符合六位定位原理。

2、夹具的定位精度能满足工件精度的要求。

3、夹具结构尽量简单，操纵力小而夹紧可靠，力争造价低
3.3切削力和夹紧力计算
粗铣时受力最大， 选用三面刃铣刀 刀具：三面刃铣刀，φ16mm 。

铣时的轴向力
查文献[２]表15-31，N
F k y Z C k f
d C F F F F F F
y Z F F
F
6400.13
.04
7.4281.90
.1,8.0,0.1,7.4281.98
.00
.10
=⨯⨯⨯⨯======
由于工件所受加紧力与切削力方向相互垂直，为防止工件在切削力作用下沿φ90mm 段较小平面侧边倾斜，使工件离开基面所需的夹紧力 l
H f KL Q +=
181.9，
摩擦系数1f 查[4]表3-19，1f =0.25。

安全系数 54321K K K K K K =，
式中 K 1————基本安全系数1.5；
K 2————加工状态系数1.2；
K 3————刀具钝化系数 1.5，由文献[4]表3-20查得；
K 4————切削特点系数1.0；
K 5————考虑加紧动力稳定性系数1.3。

L=20mm, H=42mm, l=34mm
N
Q 990434
4225.020
6403.10.15.12.15.181.9=+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
查文献[4]表3-26，知d=10mm 的螺栓许用加紧力10094=许Q ，因
此选用该螺栓加紧足以满足加紧要求。

3.4定位误差分析
由于用中心孔和中心孔端面定位的，齿轮设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。

径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。

即不必考虑定位误差，只需保证夹具的心轴的制造精度和安装精度。

3.5夹具设计及操作说明
如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在螺母夹紧时采用开口压板,以便装卸,本夹具总体的感觉是操作比较简单，结构比较紧凑，效率大大提高
装配图如下图：
总结
毕业设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入设计打下了好的基础。

课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。

因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。

致谢
这次毕业设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。

但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。

这次毕业设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。

在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。

从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。

多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。

在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

参考文献
1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，
1994年
2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994年
3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983年
4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990年
5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981年10月
6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997年
21。