金屬工藝學(xué)—雙齒輪

1、綜合實踐說明書 設(shè)計題目：雙齒輪 所在學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級：過控091班 學(xué)生姓名: 學(xué)生學(xué)號： 指導(dǎo)教師： 2011年12月5日題目：設(shè)計“雙齒輪”綜合實踐內(nèi)容：1. 零件圖 A4 2. 毛坯圖 A4 (鍛件圖) 3. 機(jī)械加工工藝過程綜合卡片 4. 機(jī)械加工工序卡 5.課程設(shè)計說明書 雙齒輪設(shè)計說明書目錄摘 要3一、零件的分析41.1 零件的作用41.2 零件的工藝分析4二. 工藝規(guī)程設(shè)計42.1 確定毛坯的制造形式42.2 基面的選擇的選擇42.3制定工藝路線52.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定72.5 確定切削用量及基本工時7四、確定坯料質(zhì)量12六、加熱溫度及加熱時

2、間的確定13七、鍛后熱處理14八、 夾具設(shè)計14九、毛坯尺寸的確定，畫毛坯圖15參 考 文 獻(xiàn)16附錄一機(jī)械加工工藝卡片17附錄二零件圖18附錄三鍛件圖19序 言課程設(shè)計時間，說長不長說短不短，我覺得它在學(xué)習(xí)中是不可或缺的，雖然短卻也是檢驗自己學(xué)習(xí)的成果的一個重要環(huán)節(jié)，可以為我的學(xué)習(xí)增添更強(qiáng)的實踐操作意義。金屬工藝學(xué)這門專業(yè)課在整個模具設(shè)計制造專業(yè)學(xué)習(xí)的過程中，起到了一個很重要的作用，它把我從前所學(xué)的力學(xué)、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)、互換性、材料成型技術(shù)、，包括現(xiàn)在所學(xué)的金屬工藝學(xué)等這些專業(yè)課知識都融合在一起，學(xué)會學(xué)以致用、融會貫通和舉一反三。在這段時間里，通過對齒輪的加工工藝的設(shè)計讓我更加了解到齒輪的發(fā)展

3、歷史和我國齒輪發(fā)展的現(xiàn)狀，也讓我更加明白在學(xué)習(xí)的過程中只能由一個小小的螺絲釘開始做起才有可能在以后的學(xué)習(xí)中獲得更多，才能取得自己人生中的豐碑。綜上所述，綜合實踐課程設(shè)計是我們完成大學(xué)的基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后所進(jìn)行的一個綜合性質(zhì)的考驗。這也是在我們畢業(yè)設(shè)計之前的對所學(xué)知識的回顧和總結(jié)，也可以說是一個畢業(yè)設(shè)計前的熱身設(shè)計。通過這次課程設(shè)計，我希望能通過這次課程設(shè)計對我以后的工作起到非常積極的適應(yīng)作用，是一次進(jìn)入真正工作環(huán)節(jié)的強(qiáng)化訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，提高專業(yè)水平。由于本人水平有限，設(shè)計難免有許多不足和不妥之處，懇切希望老師批評指正，以求改進(jìn)。摘 要本次綜合實踐的題目為2-

4、4雙齒輪，通過認(rèn)真的讀圖，遵循“使用性、合理性和經(jīng)濟(jì)性”的原則，根據(jù)零件的用途、工作環(huán)境、受力情況等選擇了40Cr為零件的金屬材料。對零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，選擇了鍛造工藝來完成毛坯的制造。從鍛件質(zhì)量、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本等幾方面考慮，對鍛件的鍛造工藝方案進(jìn)行了編制。根據(jù)圖樣要求的尺寸，精度及表面質(zhì)量，選擇了精度等級為88C,77C。并且設(shè)計了一套機(jī)械加工工藝方案，并編制了機(jī)械加工工藝卡片。最后，將本次課程設(shè)計的過程及內(nèi)容整理并編寫成此說明書。關(guān)鍵詞：雙齒輪、鍛造、40Cr、88C,77C一、 零件的分析1.1 零件的作用 雙齒輪的作用：雙齒輪用于變速箱中，主要起換檔調(diào)速作用。 雙齒輪是一些機(jī)械設(shè)

5、備變速箱中，通過操作機(jī)構(gòu)相結(jié)合，滑動齒輪，從而實現(xiàn)變速。46花鍵孔有較高精度。1.2 零件的工藝分析該零件時齒輪類零件，形狀規(guī)則，尺寸精度和形位精度要求均較高，零件的主要技術(shù)分析如下：（1）齒輪端面對準(zhǔn)A的圓跳動公差不超過0.05，主要是保證端面平整光滑，雙聯(lián)是利用花鍵軸和花鍵孔進(jìn)行配合定位，因此必須保證花鍵孔的尺寸精度。 雙齒輪之間嚙合要求嚴(yán)格，要保證雙齒輪的齒形準(zhǔn)確及同軸度較高。（2）由于零件是雙齒輪，軸向距離較小，根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)是選擇合理的加工工藝（3）齒輪要求加工精度高，要嚴(yán)格控制好定位。（4）花鍵孔是一比較重要的孔，也是以后機(jī)械加工各工序中的主要定位基準(zhǔn)。因此加工花鍵孔的工序是比較重要

6、的。要在夾具設(shè)計中考慮保證到此孔精度及粗糙度要求。二. 工藝規(guī)程設(shè)計2.1 確定毛坯的制造形式 根據(jù)零件結(jié)構(gòu)，尺寸，且有臺階軸，力學(xué)性能要求較高，精度較高，其加工余量小，表面質(zhì)量好，機(jī)械強(qiáng)度高，生存率高。因此工件材料選用40Cr，毛坯的尺寸精度等級為：88C,77C且選擇鍛造工藝。2.2 基面的選擇的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇的正確合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程中會問題百出。 粗基準(zhǔn)的選擇：對雙齒輪這樣的回轉(zhuǎn)體零件來說，選擇好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要。對回轉(zhuǎn)體零件我們通常以外圓作為粗基準(zhǔn)。 精基準(zhǔn)的選擇：精基準(zhǔn) 的選擇要考慮基準(zhǔn)重合的原則

7、，設(shè)計基準(zhǔn)要和工藝基準(zhǔn)重合。因此我們采用花鍵孔做為基面。2.3制定工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。通過仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求后，制定以下兩種工藝方案：為保證達(dá)到零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項技術(shù)要求，必須制定合理的工藝路線。 由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為批量生產(chǎn)，所以采用通用機(jī)床配以專用的工、夾、量具，并考慮工序集中，以提高生產(chǎn)率和減少機(jī)床數(shù)量，使生產(chǎn)成本下降。 工藝路線一： 工藝路線二鍛造、正火 鍛造、正火工序粗車外圓及端面 工序粗車外圓及端面工序拉花鍵孔 工序拉花鍵孔 工序去毛刺 工序去毛刺 工序精車外圓、端面 工序精車外圓

8、及端面工序檢驗 工序檢驗工序滾齒 工序滾齒工序插齒 工序倒角工序倒角 工序去毛刺工序去毛刺 工序剃齒 工序X剃齒 工序X齒部高頻淬火工序XI齒部高頻淬火 工序XI推孔工序X推孔 工序X衍齒工序X衍齒 工序X總檢工序X總檢 工藝路線三： 工藝路線四： 工序：鑄造 工序：鑄造 工序：時效處理 工序：時效處理 工序：車小端外圓，退刀槽和端面工序：車小端外圓、退刀槽和端面 工序：車大端外圓和端面 工序：車大端外圓，端面工序：鉆，擴(kuò)，絞28的孔 工序：鉆28的孔 工序：拉花鍵 工序：拉花鍵 工序：滾齒 工序：滾齒 工序：車倒角 工序：調(diào)質(zhì)處理 工序：檢驗 工序： 擴(kuò)，絞28的孔 工序X：入庫 工序X：檢

9、驗 工序XI：入庫 由于力學(xué)性能要求因此選擇鍛造。舍去對鑄造的討論。 關(guān)于鍛造，兩個工藝方案中除第七道工序不同外，其他的工序都相同，二這道工序都是為了獲得Z=20的切削加工。方案一是對Z=20的齒形進(jìn)行滾齒加工后再對Z=20的齒輪進(jìn)行插齒加工，這樣能保證切削加工順利地進(jìn)行下去。方案二是對Z=20的齒坯進(jìn)行滾齒加工后繼續(xù)對Z=20的齒輪進(jìn)行滾齒加工，由于該零件是雙齒輪，兩齒輪間隔很小，若再對Z=20的齒坯進(jìn)行滾齒加工需得有專門的設(shè)備，增加了成本和加工難度。另外，選擇方案時還應(yīng)考慮工廠的具體條件等因素，如設(shè)備，能否借用工、夾、量具等、本次設(shè)計選擇工藝路線方案一。根據(jù)工序方案一制定出詳細(xì)的工序劃分如

10、下所示: 毛坯為鍛件，清理后進(jìn)行正火處理，以消除內(nèi)應(yīng)力機(jī)械切削加工性能，在毛坯車間，對其認(rèn)真檢驗分析，達(dá)到毛坯的技術(shù)要求，然后送到機(jī)械加工車間來加工。1毛坯鍛造2正火3粗車外圓及端面，留余量1.52mm，鉆、鏜花鍵底孔至尺寸404拉花鍵孔5鉗工去毛刺6上心軸，精車外圓，端面及槽至要求7檢驗8滾齒（Z=20）留余量0.070.1mm9插齒（Z=20）留余量0.040.0610倒角11鉗工去毛刺12剃齒（Z=20）公法線長度至尺寸上限13剃齒（Z=20）采用螺旋角度為5度的剃齒刀，剃齒后公法線長度至尺寸上限14齒部高頻淬火15推孔16衍齒17總檢入庫2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定1

11、.粗車外圓及端面，鉆鏜花鍵底孔至尺寸46已知81.2外圓長度方向上的加工余量為3mm,實際加工余量為1.5mm,故分一次加工，長度加工公差為IT11級取-0.19mm2.5 確定切削用量及基本工時 進(jìn)給量切削簡明手冊當(dāng)?shù)稐U尺寸為16mm×25mm,mm時，以及工件直徑為81.2時，=0.6-0.8mm/按C 車床說明書 取=0.6 mm/n。由于存在間歇加工所以進(jìn)給量乘以k=0.750.85 所以：實際進(jìn)給量f=0.6×0.8=0.48 mm/按C 車床說明書 0.53 計算切削速度。按切削簡明手冊表1.27 ，切削速度的計算公式為（壽命選T=60min）刀具材料YG6 V

12、=Cv/(Tm·ap xv·f yv) ·kv其中：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2修正系數(shù)Ko見切削手冊表1.28kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81Vc =158/( 600.2·20.15·0.53 0.4) ·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97 =46.9(m/min)（4）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/dw=229.8（r/min）按C 車床說明書 200 rmin所以實際切削速度V=40.8m/

13、min 、按機(jī)床進(jìn)給強(qiáng)度決定進(jìn)給量：根據(jù)表2.9 ,當(dāng)b210MPa 020.5mm 可確定f=0.75。 按C3163-1 車床說明書 取 f=0.62mm/n.所以實際切削速度V=40.8m/min 、 決定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命當(dāng)do=40mm、鉆頭最大磨損量取0.8 壽命T=45min.、切削速度 由切削用量簡明手冊得 =21m/minn=1000V/D=334.4 由機(jī)床技術(shù)資料得和334.4接近的有280n/m和400n/min 取280n/min取n=280m/min. 實際=17 m/min 、 基本工時，Tm=L/nf=(42+6)/280x0.62=0.28(min) 入切量及

14、超切量由表 查出+=6mm 所以Tm=L/nf=(42+6)/280x0.62=0.32 (min)2、擴(kuò)孔刀具直徑do=40mm；刀具幾何參數(shù)同上。 由于兩孔直徑相差不大，為了節(jié)省停車和調(diào)換走刀量等輔助時間，n和f都不變，所以Tm同上 Tm=0.32 倒角刀具15°锪鉆由于兩孔直徑相差不大，以表面粗度要求不高手動進(jìn)給。3、倒角 刀具：專用刀具。此工步使用到專用刀具與手動進(jìn)給。檢驗機(jī)床功率 按切削用量簡明手冊表 可以查出 當(dāng)160245HBS2.8 0.6 41min 3.4kw按C 車床說明書 主電機(jī)功率11可見比小得多所以機(jī)床功率足夠所用切削用量符合要求鉆削功率檢驗按切削用量簡明

15、手冊表 2.21當(dāng)27 0.64 查得轉(zhuǎn)矩61.8 N.M切削用量簡明手冊表由表2.32 得功率公式CMcVc/30do=61.8x17/30x27=1.67km按C 車床說明書 主電機(jī)功率11可見C比小得多，所以機(jī)床功率足夠，所用切削用量符合要4 拉花鍵孔單面齒升：根據(jù)有關(guān)手冊，確定拉花鍵孔時花鍵拉刀的單面齒為0.06mm,拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min)切削工時 t=Zblk/1000vfzZ式中： Zb 單面余量2.5mm(由40mm拉削到45mm)； L 拉削表面長度，60mm； 考慮校準(zhǔn)部分的長度系數(shù)，取1.2； k 考慮機(jī)床返回行程系數(shù)，取1.4 ； v 拉削速度（

16、m/min）； fz 拉刀單面齒升； Z 拉刀同時工作齒數(shù)，Z=l/p； P 拉刀齒距。 P=(1.251.5)sqrt60=1.25sqrt60=10mm拉刀同時工作齒數(shù)z=l/p=60/10=6其本工時 Tm=2.5×60×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×5=0.30(min)5.齒輪加工（1）滾齒加工20齒由文獻(xiàn)2表10-174V=312/T0.20S0.5N=0.124s0.9m1.7/D又由文獻(xiàn)2表10-175,10-177S=2.5，T=240min，m=4代入上式得V=32.4m/min，N=0.27kw（2

17、）插齒加工20齒由文獻(xiàn)2表10-174V=49/T0.2s0.5m0.3N=179×10-4sm2/20.11又由文獻(xiàn)2表10-189,10-192S=0.32，T=300min，代入上式得V=18.3m/min，N=0.062kw由（1）、（2）計算它們均小于機(jī)床所能提供的功率，故符合要求。6齒部高頻淬火7珩齒精磨工件，砂輪寬度b=2mm縱向進(jìn)給量：工作臺單行程的橫向進(jìn)給量8時間定額計算 根據(jù)設(shè)計要求，只計算指導(dǎo)教師指定的一道工序工時。下面計算20道工序40mm孔的時間定額。 （1）機(jī)動時間 由文獻(xiàn)1表2.5-7得鉆孔的計算公式為： T=l+l1+l2/fn 式中l(wèi)1=D/2cot

18、ky+（1-2） l2=1-4，鉆盲孔時，l2=0，l=60，L2=0，f=0.3，n=1000 L1=8.7/2cot（1180/2）+1.5=6.7 所以 t=46+6.7+0/0.3×1000=0.1773min Tb=2t=2×0.1773=0.355min（2）輔助時間 由文獻(xiàn)1表2.5-41確定 開停車 0.015min 升降鉆桿 0.015min 主軸運轉(zhuǎn) 0.02min 清楚鐵屑 0.04min 卡尺測量 0.10min 裝卸工件時間由文獻(xiàn)1表2.5-42取1min 所以輔助時間 Ta=（0.015+0.015+0.02+0.04+0.1+1）min=1.1

19、9min （3）作業(yè)時間 TB=Tb+Ta=（0.355+1.19）min=1.545min （4）常量工作場地時間Ts 由文獻(xiàn)5，取=3%，則 TS=TB=1.545×3%=0.04635min （5）休息與生理需要時間Tr Tr=TB=1.545×3%=0.04635min （6）準(zhǔn)備與終結(jié)時間Te 由文獻(xiàn)1表2.5-44.，取部分時間為 簡單件 26min 深度定位 0.3min 使用鉆模 6min Te=（26+0.3+6）=8.075min 四、確定坯料質(zhì)量（一）坯料質(zhì)量公式（單位均為kg）1、指鍛件質(zhì)量，零件圖的質(zhì)量為1kg，所以 其中： 材料密度，單位為； 鍛

20、件各部分集合形狀的體積之和，單位為2、指加熱時坯料表面氧化而燒損的質(zhì)量。 3、 指鍛造時從鍛件端部切去的金屬質(zhì)量，目的是保證端部質(zhì)量以及得到平直的端面kg （在本方案中不需要要切除鍛件端部。）4、 指沖孔時沖掉金屬的指量。 綜上：（二）鋼坯和鋼錠的選擇1、鋼坯用把拔長法鍛制毛坯，選鋼坯截面為鍛件毛坯最大截面直徑的1.13倍。隨意坯料的直徑為：2、鋼錠鋼錠選擇依據(jù)是利用率，其方法是先用公式，在利用公式得出鋼錠的質(zhì)量，因為在該鍛造工藝中選用的是拔長法，因而選取鍛造比為1.1 式中 Y鍛造比； 鋼錠的小頭截面積，單位為； 鍛件的最大截面積，單位為。五、鍛造設(shè)備的選取選定鍛造設(shè)備的依據(jù)是鍛件的材料，尺

21、寸和質(zhì)量。該制造工藝選擇水壓機(jī)，噸位為0.56t六、加熱溫度及加熱時間的確定1、加熱溫度查表3-1得始鍛溫度：1200 終鍛溫度：800表3-1材料種類始鍛溫度（）終鍛溫度（）低 碳 鋼12001250800中 碳 鋼11501200800低合金機(jī)構(gòu)鋼11001180850鋁 合 金450500350380銅 合 金8009006507002、根據(jù)經(jīng)驗公式確定加熱時間 式中 加熱時間，單位為h；D斷面直徑或邊長，單位為cm； K 系數(shù)，低碳鋼取0.100.15，高碳鋼取0.200.30，一般合金鋼取0.150.20；具體情況參考表表三。七、鍛后熱處理斷后先采用等溫退火，然后在進(jìn)行調(diào)質(zhì)，淬火，回

22、火等處理。具體步驟參考表表三。八、 夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計專用夾具。由性能材料，決定設(shè)計第七道工序拉鍵槽夾具 拉鍵槽的夾具設(shè)計1：定位基準(zhǔn)的選擇 花鍵的定心方式有大徑定心，小徑定心，鍵寬定心，三種，為了提高精度我們一般采用小徑定心，因此我們采用46D7為定位精基準(zhǔn)，為了防止旋轉(zhuǎn)把底面用V型塊作為輔助定位基準(zhǔn)。2：問題的提出 本夾具主要用于拉6x22x26x6的鍵槽，定位要求較高，因此我們在提高生產(chǎn)效率的同時也要著重保證工件的加工質(zhì)量，因為拉削時工件的拉削力和夾緊力在同一周線上，因此不需要夾緊，靠拉削力壓緊工件。因此夾緊力和切削力不予計算。九、毛坯尺寸

23、的確定，畫毛坯圖 雙齒輪室一些設(shè)備變速箱中，通過與操縱機(jī)構(gòu)相結(jié)合，滑動齒輪，從而實現(xiàn)變速。要求配合精度較高，力學(xué)性能較好，且生產(chǎn)綱領(lǐng)是成批生產(chǎn)，所以毛坯選用模鍛件，再給以正火處理，以消除鍛件在鍛造過程中的內(nèi)應(yīng)力。 由圖紙，該種鍛件的工差等級為CT78級，故取CT為8級。 可用查表法確定各表面的總余量，但由于用查表法所確定的總余量與生產(chǎn)實際情況有些差距，故還應(yīng)根據(jù)工廠具體情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 可查出鍛件主要尺寸的公差，先將調(diào)整后的主要毛坯尺寸及公差，如下表所示主要面尺寸零件尺寸總余量毛坯尺寸81.2外圓81.299052外圓52456L6060107022厚2232516厚16319花鍵孔46935 由此可繪出零件毛坯圖 鍛造雙聯(lián)齒輪 是機(jī)械傳動中的主要受力件, 常常用鍛造的方法提供零件毛坯。并以徽粗成形改變原