三联齿轮工艺课程设计

机械制造工艺学课程设计说明书设计题目：三联齿轮零件机械加工工艺规程设计学生：学号：学院：班级：指导教师：目录1零件的分析…………………………………………………………………………………11.1零件结构工艺性分析……………………………………………………………………11.2零件的技术要求分析………………………………………………………………………12毛坯的选择…………………………………………………………………………………22.1毛坯种类的选择……………………………………………………………………………22.2毛坯制造方法的选择………………………………………………………………………22.3毛坯形状及尺寸的确定……………………………………………………………………23工艺路线的拟定……………………………………………………………………………23.1定位基准的选择……………………………………………………………………………23.2零件表面加工方案的选择…………………………………………………………………23.3加工顺序的安排……………………………………………………………………………23.3.1加工阶段的划分………………………………………………………………………23.3.2机械加工顺序的安排……………………………………………………………………23.3.3热处理工序的安排………………………………………………………………………23.3.4辅助工序的安排…………………………………………………………………………24工序设计……………………………………………………………………………………24.1机床和工艺装备的选择…………………………………………………………………24.2工序设计…………………………………………………………………………………25结论…………………………………………………………………………………………4参考文献1零件的分析1.1零件结构工艺性分析经审查该三联齿轮结构合理，易于加工且经济性好。尺寸及尺寸公差标注、形位公差标注、表面粗糙度以及技术要求合理。该三联齿轮选用40Cr。该钢价格适中，加工容易，经适当的热处理以后可以获得一定的韧性、塑性和耐磨性，故材料选择适当。1.2零件的技术要求分析零件为三联齿轮，材料为40Cr。花键底孔尺寸公差为21.0022mm，表面粗糙度为Ra10mm；花键孔尺寸公差为021.0026mm，表面粗糙度为Ra2.5mm。齿轮1尺寸公差为016.050mm，齿轮2尺寸公差为022.095mm，齿轮3尺寸公差为019.05.72mm。齿轮1、齿轮3外侧倒角为10，齿轮2两侧倒角为10，花键孔倒角为30，其余倒角为451。齿轮1、齿轮2、齿轮3的齿面表面粗糙度为Ra2.5，043.0012mm槽左右两端面表面粗糙度为Ra2.5，底面表面粗糙度为Ra10。其余各表面粗糙度为Ra12.5。花键孔尺寸要求为021.0026mm。043.0012mm槽左右两端面与圆跳动为0.06。齿部及043.0012mm槽高频淬火硬度HRC48。齿轮1、齿轮2、齿轮3模数、齿数等要求如表1—1所示：表1—1齿号Z1Z2Z3模数2.52.52.5齿数183627压力角202020公法线平均长度偏差0048.0986.18007.0332.34007.06615.26公法线长度变动公差0.040.040.040.063齿圈径向跳动公差0.0630.0630.063径向一齿综合公差0.0280.0280.028齿向公差0.0210.0210.21齿轮精度等级8FHJB179-838GKJB179-838GJJB179-832毛坯的选择2.1毛坯种类的选择常用的毛坯件的种类有铸件、锻件、冲压件、焊接件、型材等多种。三联齿轮（材料为40Cr）承受载荷较重，毛坯宜选用强度和冲击韧度较高的锻件。2.2毛坯制造方法的选择锻造方法有自由锻、模锻、胎膜锻和精密锻造等几种。其中，模锻生产率高、锻件精度高、表面质量好、加工余量小，适用于大批生产中小型锻件，故采用模锻。2.3毛坯形状及尺寸的确定各部分加工余量确定如下表2—1所示。表2—1加工工序加工余量（mm）经济精度等级表面粗糙度Ra/um粗车外圆8IT11—IT1312.5--50半精车外圆0.5—2IT8—IT103.2—6.3精车外圆0.4—1.7IT7—IT80.8—1.6可知本次加工零件为三联齿轮，因毛坯件选用锻件且制造方法选择模锻，所以选用长度大约为90mm，最大直径为φ100mm的锻件毛坯。锻件的各尺寸如图2—1所示。图2—13工艺路线的拟定3.1定位基准的选择定位基准可分为粗基准和精基准两种。如果用作定位的零件表面是没有被机械加工过的毛坯表面，则称为粗基准；如果用作定位基准的零件表面是经过机械加工的表面，则定位表面为精基准。轴类齿轮的齿形加工一般选择顶尖孔定位，某些大模数的轴类齿轮多选择齿轮轴颈和某一端面定位。选择三联齿轮的左端面、右端面以及21.0022轴孔作为精基准，零件上的很多表面都可以采用他们作为基准进行加工，遵循了“基准统一”的原则，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。3.2零件表面加工方案的选择零件表面加工方法选择的基本原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度要求。同时还应考虑经济性因素、形位公差因素、热处理因素、生产率因素、工厂条件因素等。最终确定个表面加工方案如表3—1所示。表3—1加工表面尺寸精度表面粗糙度加工方法形位公差21.0022mm花键底孔IT7Ra10钻孔—扩孔021.0026mm花键孔IT7Ra2.5拉花键孔7mm槽IT10Ra12.5粗车Z1齿轮IT8Ra2.5粗车—半精车—插齿—精车—齿部热处理—精基准修正后插齿50mm外圆IT11Ra12.5粗车Z2mm齿轮IT8Ra2.5粗车—半精车—插齿—精车—齿部热处理—精基准修正后插齿60mm外圆IT11Ra12.5粗车—粗车Z3齿轮IT8Ra2.5粗车—半精车—插齿—精车—齿部热处理—精基准修正后插齿48mm沉头孔IT8Ra5锪沉头孔12mm拨叉槽IT7Ra2.5粗车—精车左右两端面对于021.0026花键孔中心线的端面圆跳动为0.06左端面IT8Ra5粗车—半精车右端面IT8Ra5粗车—半精车3.3加工顺序的安排3.3.1加工阶段的划分零件加工往往分阶段进行，需要分多次加工才可能得到较高加工质量。铸件或锻件往往具有内应力或平衡内应力，经过切削加工后，零件内应力平衡被打破，零件会产生变形而影响加工精度。分阶段加工可以减少内应力对加工精度的影响。通常，对于加工质量要求较高或结构比较复杂的零件，可将零件的整个工艺路线划分为如下几个阶段。加工准备阶段，主要进行毛坯的备料。粗加工阶段，主要任务是切除各表面上的大部分余量。半精加工阶段，该阶段是过渡阶段，主要任务是一句误差复印规律，采用多次加工，减少粗加工留下的误差，为主要表面的精加工做准备。精加工阶段，保证各主要表面达到图样要求。3.3.2机械加工顺序的安排根据机械加工工序安排原则中先面后孔原则，花键底孔以及花键孔的加工应在三联齿轮左右两端面粗加工完成之后进行。根据先加工基准面原则，花键底孔以及花键孔的加工应在精车各齿轮外圆之前完成。综上所述对三联齿轮的加工工序可以大致如下安排：粗车—钻孔—扩孔—拉花键—半精车—精车—插齿—倒角、齿端加工—齿轮热处理—精基准修正3.3.3热处理工序的安排在对毛坯粗车之前锻造毛坯，锻后进行正火处理。正火处理可以使晶粒细化和碳化物分布均匀化，去除材料内应力，降低材料的硬度，改善切削性能，在插齿、倒角之后对齿部及12mm槽进行高频淬火处理。高频淬火可以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等。3.3.4辅助工序的安排由于在热处理后，已精加工表面精度会遭到破坏，因此需要在对齿部、12mm拨叉槽淬火后，修正花键底孔，修正12mm拨叉槽以保证精度及尺寸公差要求。最后进行对整个零件的检验，检验各个表面粗糙是否满足要求，尺寸精度是否满足要求，尺寸公差、形位公差是否满足要求。4工序设计4.1机床和工艺装备的选择机床设备选择的依据有：机床的主要规格尺寸应与被加工零件的外廓尺寸相适应；机床的加工精度应与工序要求的加工精度相适应；机床的生产率应与被加工零件的生产类型相适应以及工厂现有设备情况。大批量生产中，机床夹具应尽量选用搞笑的也要或气动等专用夹具。刀具采用高效复合刀具或其他专用刀具。量具应采用各种量规和一些高效的检验工具。且选用的量具精度应与工序设计工件的加工精度相适应。根据以上原则机床及工艺装备的选择如表4—1所示。表4—1序号工序名车机床刀具夹具量具1粗车CKA6136YT15外圆车刀三爪卡盘游标卡尺2钻Z550麻花钻mm20锪钻mm48扩孔钻mm22专用钻模3拉L6120花键拉刀专用夹具4精车CKA6136YT15外圆车刀C312切槽刀C310切槽刀C307切槽刀三爪卡盘游标卡尺5插齿Y5120插齿刀专用夹具6倒角CKA6136成型车刀专用夹具4.2工序设计下面列举个加工表面的工序尺寸计算方法。左端面的加工工序如下表4—2所示。表4—2工序名称工序余量经济精度等级工序基本尺寸工序尺寸及公差粗车4mmIT886mm82mmZ1齿轮加工工序如下表4—3所示。表4—3工序名称工序余量经济精度等级工序基本尺寸工序尺寸及公差粗车8mm（5.0）52860mm5.052mm半精车1.5mmIT85.505.152mm030.05.50mm精车0.5mmIT7505.05.50mm016.050mm插齿IT745mm45mm倒角105.2105.2高频淬火IT845mm45mm7mm槽加工工序如下表4—4所示。表4—4工序名称工序余量经济精度等级工序基本尺寸工序尺寸及公差粗车8mmIT1152860mm52mm粗切2mmIT107mm7mmmm50外圆加工工序如下表4—5所示。表4—5工序名称工序余量经济精度等级工序基本尺寸工序尺寸及公差粗车8mmIT1160-8=52mm52mm精车2mmIT852-2=50mm50mmZ2齿轮加工工序如下表4—6所示。表4—6工序名称工序余量经济精度等级工序基本尺寸工序尺寸及公差粗车4mm(5.0)100-4=96mm5.096mm半精车0.5mmIT896-0.5=95.5mm054.05.95mm精车0.5mmIT795.5-0.5=95mm022.095mm滚齿IT790mm90mm倒角105.2105.2高频淬火IT890mm90mmmm60外圆加工工序如下表4—7所示。表4—7工序名称工序余量经济精度等级工序基本尺寸工序尺寸及公差粗车6mmIT1180-6=74mm74mm半精车14mmIT1174-14=60mm60mm12mm拨叉槽加工工序如下表4—8所示。表4—8工序名称工序余量经济精度等级工序基本尺寸工序尺寸及公差粗车6mmIT1180-6=74mm74mm粗切10mmIT1110mm10mm精切2mmIT710+2=12mm043.0012mmZ3齿轮加工工序如下表4—9所示。表4—9工序名称工序余量经济精度等级工序基本尺寸工序尺寸及公差粗车6mm(5.0)80-6=74mm5.074mm半精车1mmIT874-1=73mm046.073mm精车0.5mmIT773-0.5=72.5mm019.05.72mm插齿IT75.67mm5.67mm倒角105.2105.2高频淬火IT85.67mm5.67mm右端面加工工序如下表4—10所示。表4—10工序名称工序余量经济精度等级工序基本尺寸工序尺寸及公差粗车4mmIT890-4=86mm86mm花键孔加工工序如下表4—11所示。表4—11工序名称工序余量经济精度等级工序基本尺寸工序尺寸及公差钻花键底孔20mmIT1220m