齿轮类零件机械加工工艺规程的编程.docx
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齿轮类零件机械加工工艺规程的编程
成都农业科技职业学院
毕业论文
论文题目齿轮零件机械加工工艺规程的编程
学生姓名清晰明天
专业名称机械制造及自动化
指导老师
2012年12月
前言
毕业设计是教学计划中最后一个重要的教学环节，是培养学生综合应用所学的基础理论，专业知识和基本理论，进行工程设计、工程技术研究，软件工程设计和应用等的综合训练，是前面各个教学环节的继续、深化和拓宽，是学生综合素质和工程技术培养的重要阶段。
这次毕业设计我选择了《齿轮类零件加工工艺规程的编制》，在方案中圆柱齿轮的工艺规程设计中，先从模仿入手，然后由浅入深，逐步进入创新提高阶段。
齿轮（Gear）是依靠齿的啮合传递扭矩的轮状机械零件。
齿轮通过与其它齿状机械零件（如另一齿轮、齿条、蜗杆）传动，可实现改变转速与扭矩、改变运动方向和改变运动形式等功能。
由于传动效率高、传动比准确、功率范围大等优点，齿轮机构在工业产品中广泛应用，其设计与制造水平直接影响到工业产品的质量。
齿轮轮齿相互扣住齿轮会带动另一个齿轮转动来传送动力。
将两个齿轮分开，也可以应用链条、履带、皮带来带动两边的齿轮而传送动力。
直齿圆柱齿轮是传递运动和动力的最基本零件之一，在工程领域，特别是在汽车及制造业有着非常广泛的应用。
直齿圆柱齿轮不仅形状复杂，而且尺寸精度、表面质量及综合力学性能均要求很高。
目前，国内直齿圆柱齿轮生产大多采用传统的切削加工方法，材料利用率低，生产效率低，产品成本高，同时由于金属纤维被切断从而降低了齿轮强度和使用寿命。
直齿圆柱齿轮精密塑性成形是一种少无切削加工的新技术，精密塑性成形的最终目的是成形出完整齿形而齿面不需后续切削加工或仅留有少许精加工余量。
与传统的切削加工工艺相比，直齿圆柱齿轮精密塑性成形具有节材、节能、低成本、高效率等显著优势，成形后的纤维组织沿齿形均匀连续分布，提高了其力学性能。
直齿圆柱齿轮精密塑性成形技术正日益受到人们的重视，已经成为当前各国普遍关注的前沿性研究课题在。
此次课题中，重点讨论了直齿圆柱齿轮的加工工序，工艺。
期间对于很多知识都忘记了，比如基准，工艺过程及材料等问题。
通过向指导老师询问加上自己查阅资料来解决问题。
本课程设计讲的是普通直齿圆柱齿轮的工艺规程的设计，从选材到加工方案，再到工序的确定，重点讲述了加工工序。
1摘要
齿轮宽40mm，高84，齿轮分度圆精度为11级精度，中心孔精度要求为7级精度。
对齿部要求高频淬火50-55HRC。
设计主要包括方案毛坯选择，基准选择，加工方案选择，工艺路线的讲述。
其中的计算部分由资料中参考。
本文只是对设计过程的简要介绍，计算内容涉及很少。
关键词：
直齿圆柱齿轮内应力加工工艺基准
一．编制零件的工艺规程
直齿圆柱齿轮零件图如下：
加工材料为40Cr钢，编制此圆柱齿轮的工艺规程
二零件的分析
2.1零件技术要求的分析
（1）直径为78的分度圆要求有基于A面公差0.018的径向圆跳动
（2）齿轮两端面要求有基于A面0.018的端面圆跳动
（3）齿轮中心孔表面摩擦度要求为Ra3.2
（4）齿轮右端面，键槽要求有Ra6.3,其余摩擦度要求有Ra12.5
（5）齿部高频淬火50~55HRC
（6）其余未注倒角为C1
（7）查表得θ84h11
上偏差为0下偏差为-0.220
θ32H7
上偏差为0.025下偏差为0
2.2零件结构工艺性分析
（1）齿轮加工材料为40Cr，该材料属于调质钢，调质钢一般是指经过调质处理后使用的碳素结构钢和合金结构钢。
大多数调质钢属于中碳钢，调质处理后的组织为回火索氏体。
调质钢具有钢的强度和良好的塑性和韧性，常用于制造一些要求具有良好综合里学性能的重要零件，如轴类，齿轮等。
由此可见材料满足要求
（2）齿轮为带孔齿轮，一般选择内孔和端面作为定位基准，采用专用心轴。
（3）此齿轮加工的难点在于Ra3.2的键槽以及齿的加工，齿轮内孔径为32mm，加工键槽的深度为3mm。
键槽采用铣刀加工，可以达到要求。
（4）以中心线以及平面A作为齿轮设计基准。
（5）有该零件图中有关面和空加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知：
上述要求是可以达到的，零件结构工艺性事可行的。
三、工艺规程的设计
（一）确定毛坯
毛坯是根据零件所要求的材料、形状和工艺尺寸等制成的供进一步加工用的生产对象。
毛坯种类，形状、尺寸及精度对机械加工工艺过程、产品质量、材料消耗和产品成本有着直接影响。
（1）确定毛坯的种类
此件属于盘类齿轮，形状简单，用于单件小批量生产。
为了保证毛坯质量，可选择锻件同时内部金相组织纤维化且走向合理、零件力学性能高。
（2）确定毛坯形状
毛坯形状尽可能接近工件形状，可锻坯孔，以便有利于节省材料和减少机械加工工作量。
（3）齿坯的加工方案
用钢做材料，锻后正火消除锻造应力，细化组织，改善切削性能和提高综合力学性能。
本齿轮为小批量齿坯加工，可采用粗车——精车加工方案。
①在卧室车床上粗车齿轮各部分②在一次安装中精车内孔和基准端面，以保证基准端面对内孔的跳动要求③以内孔在心轴上定位，精车外圆、端面及其他部分。
（二）基准的选择
在起始工序中，零件的定位只能以毛坯上未经过加工的表面作为定位基准，这种表面是粗基准。
经过加工的表面作为定位精基准。
在制定工艺规程时，总是先考虑选择精基准，把各个表面加工出来，然后考虑选择怎样的粗基准把精基准的各基面加工出来。
（1）精基准的选择
齿轮的宽度为40mm，起其设计基准是右端面。
在选择精基准时，以右端作为定位基准，车端面，定位基准与设计基准重合，可以保证齿轮宽度。
加工齿面时，以内孔作为定位基准，即符合基准重合原则又能使齿轮加工等工序基准统一。
（2）粗基准的选择
粗基准尽量每个尺寸方向的粗基准只能使用一次，齿坯内孔在通用芯轴上安装，用正外圆来决定中心孔位置，故要求齿轮外圆对内孔的径向跳动要小。
（三）齿轮加工方案的选择
齿轮加工方案的选择主要取决于齿轮的精度等级、生产批量和热处理方法等。
下面为齿轮加工方案选择时的几条原则。
（1）对于8级及8级以下精度的不淬硬齿轮，可用铣齿、滚齿或插齿直接达到加工精度要求。
（2）对于8级或8级以下精度的淬硬齿轮，需在淬火钱将精度提高一级，其加工方案可采用滚（插）齿→齿面加工→齿面淬硬→修正内孔。
（3）对于6~7级精度的不淬硬齿轮，其齿轮加工方案为滚齿→剃齿。
（4）对于6~7精度的不淬硬齿轮，其齿形加工一般有两种方案。
1）剃—珩方案生产率高，广泛用于7级精度齿轮的成批生产中。
磨齿方案生产率低，一般用于6级精度以上的齿轮。
（5）对于5级及5级精度以上的齿轮，一般采用磨齿方案。
（6）对于大批量生产，用滚（插）齿→冷挤齿的加工方案，可稳定地获得7级精度齿轮。
我们根据齿轮要求选择方案2
外圆表面加工方案
序号
加 工 方 案
经济精度级
表面粗糙度Ra值／μm
适 用 范 围
1
粗车
IT11以下
50～12.5
适用于淬火钢以外的各种金属
2
粗车一半精车
IT8～10
6.3～3.2
3
粗车一半精车一精车
IT7～8
1.6～0.8
4
粗车一半精车一精车一滚压（或抛光）
IT7～8
0.2～0.025
5
粗车一半精车一磨削
IT7～8
0.8～0.4
主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜加工有色金属
6
粗车一半精车一粗磨一精磨
IT6～7
0.4～0.1
7
粗车一半精车一粗磨一精磨一超精加工（或轮式超精磨）
IT5
0.1～Rz0.1
8
粗车一半精车一精车一金刚石车
IT6～7
0.4～0.025
主要用于要求较高的有色金属加工
9
粗车一半精车一粗磨一精磨一超精磨或镜面磨
IT5以上
0.025～Rz0.05
极高精度的外圆加工
10
粗车一半精车一粗磨一精磨一研磨
IT5以上
0.1～Rz0.05
表4-2 孔加工方案
序号
加 工 方 案
经济精度级
表面粗糙度Ra值/μm
适 用 范 围
1
钻
IT11～12
12.5
加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属（但表面粗糙度稍大，孔径小于15～20㎜）
2
钻—铰
IT9
3.2～1.6
3
钻—铰—精铰
IT7～8
1.6～0.8
.4
钻—扩
IT10～11
12.5～6.3
同上，但孔径大于15～20㎜
5
钻—扩—铰
IT8～9
3.2～1.6
6
钻—扩—粗铰—精铰
IT7
1.6～0.8
7
钻—扩—机铰—手铰
IT6～7
0.4～0.1
8
钻—扩—拉
IT7～9
1.6～0.1
大批大量生产（精度由拉刀的精度而定）
9
粗镗（或扩孔）
IT11～12
12.5～6.3
除淬火钢外各种材料，毛坯有铸出孔或锻出孔
10
粗镗（粗扩）—半精镗（精扩）
IT8～9
3.2～1.6
11
粗镗（扩）—半精镗（精扩）—精镗（铰）
IT7～8
1.6～0.8
12
粗镗（扩）—半精镗（精扩）—精镗—浮动镗刀精镗
IT6～7
0.8～0.4
13
粗镗（扩）—半精镗—磨孔
IT7～8
0.8～0.2
主要用于淬火钢也可用于未淬火钢，但不宜用于有色
金属
14
粗镗（扩）—半精镗—粗磨—精磨
IT6～7
0.2～0.1
15
粗镗—半精镗—精镗—金钢镗
IT6～7
0.4～0.05
主要用于精度要求高的有色金属加工
16
钻—（扩）—粗铰—精铰—珩磨；钻—（扩）—拉
—珩磨；粗镗—半精镗—精镗—珩磨
IT6～7
0.2～0.025
精度要求很高的孔
17
以研磨代替上述方案中的珩磨
IT6级以上
根据齿轮零件图，外圆用粗车-半精车完成，而对淬硬部分采用磨削方式进行精加工。
而在孔加工中，尺寸小于30mm的孔，毛坯一般不制造出，第一次加工为钻孔。
加工顺序为钻-扩-绞。
参考文献《机械加工工艺实践》《机械制造基础》
（四）工艺路线的确定
1.毛坯锻造
2.正火
3.粗车外圆及端面，留余量1.5-2mm,钻镗花键孔至尺寸Φ30H12
4.拉花键孔
5.钳工去毛刺
6.检验
7.上芯轴，精车外圆，端面至图样要求
8.插齿（Z=26），留剃余量0.04-0.06mm
9.倒角
10.钳工去毛刺
11.齿部高频淬火50-55HRC
12.插键槽
13.推孔
14.珩齿
15.检验
16.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：
机械工艺工艺卡片,附表2—15机械加工工序卡
表1
机械加工工艺过程卡
零件名称
直齿圆柱齿轮
锻造
每件毛坯制坯数
零件生产批量
100
45Cr
零件外形尺寸
工序号
工种
工序名称
机床型号
夹具名称
刀具名称
辅助名称
量具
1
锯
锯切下料
2
锻
按毛坯锻制并按标准留加工余量
3
车
粗车外圆及端面留余量1.5-2mm
CW6163
车夹具
高速钢车刀
游标卡尺150×0.02
4
钻
钻镗花键孔至尺寸Φ30H12
C6136（专）
车Φ32孔夹具
钻扩复合钻Φ28×Φ32
1-50mm内径千分尺
5
拉
拉花键孔至规格
L6120
拉夹具
矩形花键拉刀
拉夹头
花键量规
6
钳
去毛刺
7
车
上芯轴，精车外圆，端面及槽至要求
CA6140
芯轴
高速钢外圆，端面及车槽刀
游标卡尺150×0.02
8
插齿
插齿（Z=26）留剃余量0.07-0.10mm
2Y5120
刚性心轴定位内孔，齿轮端面夹紧的方法——螺旋夹紧
高速钢插齿刀
编码器
9
倒角
倒角（1,2齿15o牙角）
手工
上芯轴装夹
10
钳
去毛刺
11
热处理
齿部高频淬火
环形感应器加热全齿淬火
上芯轴装夹
12
插键槽
插槽机
定位夹具
插刀
13
推孔
加工至尺寸上限
液压机
上芯轴装夹
球型推刀
表2
机械加工工序卡
工序简图
工序名称
粗车外圆及端面
成都农业科技职业学院
定位基准
外圆及端面
机床名称
机床型号
车床
CW6163
毛坯材料
夹具名称
45Cr
三爪卡盘
辅助夹具
冷却液
序号
工步内容
转数∕（r∕min）
切削速度∕（m∕min）
进给量∕（mm∕r∕min）
刀具名称
量具名称
3
粗车外圆及端面，留余量1.5-2mm
750
56.5
0.4
硬质合金车刀
游标卡尺150*0.02
表3
工序名称
工序简图
钻镗花键孔
成都农业科技职业学院
机床名称
机床型号
车床
C6136（专）
毛坯材料
夹具名称
45Cr
钻Φ30孔夹具
辅助夹具
三抓卡盘
定位进准
外圆和端面
序号
工步内容
转数∕（r∕min）
切削速度∕（m∕min）
进给量∕（mm∕r∕min）
刀具名称
量具名称
4
钻镗花键孔至尺寸Φ30H12
750
56.5
0.4
麻花钻，YG8硬质合金镗刀
0-250内径千分尺
表4
工序简图
工序名称
拉花键孔至规格
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机床名称
机床型号
定位基准
外圆和端面
拉床
L6120
毛坯材料
夹具名称
45Cr
拉夹具
辅助夹具
冷却液
三抓卡盘
乳化液
工步内容
转数∕（r∕min）
序号
拉花键孔至规格
280
切削速度∕（m∕min）
进给量∕（mm∕r∕min）
刀具名称
量具名称
5
拉花键孔至规格
280
3.6
2.5
表5
工序简图
工序名称
钳工去毛刺
成都农业科技职业学院
工具名称
机床型号
锉刀
毛坯材料
夹具名称
45Cr
辅助夹具
冷却液
序号
工步内容
转数∕（r∕min）
切削速度∕（m∕min）
进给量∕（mm∕r∕min）
刀具名称
量具名称
6
钳工去毛刺
2
锉刀
表6
工序简图
工序名称
精车外圆
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机床名称
机床型号
定位基准
外圆和端面
车床
CA6140
毛坯材料
夹具名称
45Cr
三爪卡盘
辅助夹具
冷却液
工步内容
转数∕（r∕min）
序号
上芯轴精车外圆、端面及槽至要求
750
切削速度∕（m∕min）
进给量∕（mm∕r∕min）
刀具名称
量具名称
7
上芯轴精车外圆、端面及槽至要求
750
56.5
0.4
表7
工序简图
工序名称
插齿Z=26
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机床名称
机床型号
定位基准
内孔和端面
插齿机
ZY5120
毛坯材料
夹具名称
45Cr
上芯轴装夹
辅助夹具
冷却液
齿轮夹紧
乳化液
工步内容
转数∕（r∕min）
序号
滚齿（Z=33）留齿余量0.07-0.12mm
64
切削速度∕（m∕min）
进给量∕（mm∕r∕min）
刀具名称
量具名称
8
滚齿（Z=33）留齿余量0.07-0.12mm
64
32.4
表8
工序简图
工序名称
手工磨倒角
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机床名称
机床型号
车床
毛坯材料
夹具名称
45Cr
辅助夹具
冷却液
序号
工步内容
转数∕（r∕min）
切削速度∕（m∕min）
进给量∕（mm∕r∕min）
刀具名称
量具名称
9
磨倒角（15o）
游标卡尺
表9
工序简图
工序名称
钳工去毛刺
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工具名称
机床型号
锉刀
毛坯材料
夹具名称
45Cr
辅助夹具
冷却液
序号
工步内容
转数∕（r∕min）
切削速度∕（m∕min）
进给量∕（mm∕r∕min）
刀具名称
量具名称
10
钳工去毛刺
锉刀
表10
工序简图
工序名称
齿部高频淬火
成都农业科技职业学院
机床名称
机床型号
电阻加热炉
毛坯材料
夹具名称
45Cr
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∕（mm∕r∕min）
刀具名称
量具名称
11
控温仪
表11
工序简图
工序名称
插键槽
成都农业科技职业学院
机床名称
机床型号
定位基准
A面及花键端面
插槽机
毛坯材料
夹具名称
45Gr
上芯轴装夹
辅助夹具
冷却液
工步内容
转数∕（r∕min）
序号
插槽
230
切削速度∕（m∕min）
进给量∕（mm∕r∕min）
刀具名称
量具名称
12
插槽
230
每分500次
表12
工序简图
工序名称
推孔
成都农业科技职业学院
机床名称
机床型号
毛坯材料
夹具名称
45Cr
芯轴
辅助夹具
冷却液
序号
工步内容
转数∕（r∕min）
切削速度∕（m∕min）
进给量∕（mm∕r∕min）
刀具名称
量具名称
13
推孔
球形推刀
参考文献
1.机械基础中国劳动社会保障出版社第三版
2.机械加工工艺学范崇洛主编ISBN978-7-5641-1719-1机械加工-工艺学IV.TG5东南大学出版社
3.机械制造基础孙平主编国防工业出版社ISBN7-118-01929-1
4.机械加工工艺与实践于爱香主编ISBN978-7-5612-2581-3机械加工-工艺IV.TG506西北工业大学出版社
5.机械加工常用标准便查手册陈宏钧主编ISBN7-5066-3911-4中国标准出版社
6.毕业设计宝典孙波主编ISBN978-7-5606-2000-8西安电子科技大学出版社
7.公差与配合成都农业科技职业学院出版社
总结
毕业设计接近了尾声，经过几周奋战的毕业设计也终于完成了。
这次毕业设计是对这几年所学知识的单纯总结，也是对前面知识的一种检验，更是对自己能力的一种提高。
通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识比较欠缺。
自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。
通过这次毕业设计，我明白了学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。
在这次毕业设计中使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，由什么不懂得大家一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我得同学。
在设计中，我通过查询大量资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到不少知识，也经历不少艰辛，但收获同样巨大。
在整个设计中我懂得了血多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了我对独立工作的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。
呼天地者,万物之逆旅;光阴者,百代之过客.而浮生若梦，为欢几何、又为几何欢？
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