齒輪設(shè)計說明書

1、 綿陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計說明書題 目：設(shè)計“齒輪”零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（年產(chǎn)量為4000件） 內(nèi)容：1.零件圖 1張 2.毛坯圖 1張 3.機械加工工藝過程綜合卡片 1張 4.結(jié)構(gòu)設(shè)計裝配圖 1張 5.結(jié)構(gòu)設(shè)計零件圖 1張 6課程設(shè)計說明書 1張 班 級： 機制151 學(xué)生姓名： 蔣杰 蔣金男 鐘升 夏洋 薛丁山 指導(dǎo)教師： 梁春光 2016年11月25日1. 零件的分析（1） 零件的作用輪齒是輪緣上有齒能連續(xù)嚙合傳遞運動和動力的機械元件。齒輪是能互相嚙合的有齒的機械零件，齒輪在傳動中的應(yīng)用很早就出現(xiàn)了。19世紀(jì)末，展成切齒法的原理及利用此原理切齒的專用機床與刀具的

2、相繼出現(xiàn)，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，齒輪運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性受到重視。 齒輪的作用是能將一根軸的轉(zhuǎn)動傳遞給另一根軸，也可以實現(xiàn)減速、增速、變向和換向等動作。本課題縮小到對齒輪軸的研究，本課題中的加工精度高，因此對技術(shù)也就會隨之提高，包括尺寸精度、幾何形狀精度、相互位置精度及表面粗糙度等。使齒輪軸起到它的作用，更好的支撐傳動部件、傳遞扭矩和承受載荷。從而使產(chǎn)品更加暢銷，壽命延續(xù)更長，具有長遠(yuǎn)的意義，齒輪軸機件的損壞、磨損、變形以及失去動平衡，嚴(yán)重時會導(dǎo)致相關(guān)部件的損壞。本課題的研究主要是加工工藝的注意點和改進(jìn)的方法，通過總結(jié)零件的的加工，提高所加工工件的質(zhì)量，完善產(chǎn)品，滿足要求，提高經(jīng)濟效益和勞動生產(chǎn)率（2） 零

3、件的工藝分析(1) 齒輪零件圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。該齒輪齒面的表面粗糙度要求Ra1.6，雖然要求比較高，但對加工工藝設(shè)計無影響。齒輪零件圖2. 工藝規(guī)程設(shè)計（一）選擇毛坯齒輪是最常用的傳動件，要求具有一定的強度。該零件的材料為45鋼，輪廓尺寸不大。形狀亦不復(fù)雜，又屑成批生產(chǎn)，故毛坯可采用模鍛成型。零件形狀并不復(fù)雜，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量簇近。部孔鍛出。毛坯尺寸通過確定加工余量后決定。 （二）定位基準(zhǔn)的選擇 本零件是帶孔的投狀齒輪，孔是其沒計基準(zhǔn)(亦是裝配技基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn))，為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差，應(yīng)選孔為定位基準(zhǔn)，即遵循“基準(zhǔn)重合”的原則。具體而軒

4、，即選68K7孔及一端面作為精基推。由于：本出輪全部表面都需加工，而孔作為精基準(zhǔn)應(yīng)先進(jìn)行加工，因此版選外因及一端面為精基準(zhǔn)。外圓117mm處為分模面表而不平整飛邊等缺陷，定位不可靠，故不能選為精基準(zhǔn)。（三）零件表面加工方法的選擇 本零件的加工面有外圓、內(nèi)孔、端而、齒而、槽及小孔等，材料為45鋼。參考本手冊有關(guān)資料，其加工方法選擇如下：制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是零件的幾個形狀.尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件，可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以使生產(chǎn)成本盡量下降。1. 工藝路線方案工

5、序 選料工序 鍛造棒料40×60工序 采用等溫正火工藝工序 鍛坯檢驗工序 平兩端面至38×60，打中心孔工序 粗車外圓面37 粗車外圓36工序 粗車外圓頸面工序 內(nèi)孔8其中A端面擴孔至9工序 兩端面倒角1×45°留退刀槽 工序 外圓面C處兩邊倒圓角R2工序 仿形法加工齒輪工序 滲碳+淬火+低溫回火工序XIII 磨內(nèi)孔精度至9H7 工序XIV 磨端面至Ra=3.2工序XV 磨齒至齒頂圓至9.2H7工序XVI 清除飛邊、毛刺等工序XVII 齒圈徑向跳動，端面跳動，公法線長度，公差（4） 機械加工余量.工序尺寸及毛坯尺寸的確定齒輪零件的材料為20CrMnTi，

6、硬度207241HBS，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用在鍛錘上合模鍛毛坯。齒輪的加工工藝路線一般是先進(jìn)行齒坯的加工，再進(jìn)行齒面加工。齒坯加工包括各圓柱表面及端面的加工，按照先粗后精的原則 根據(jù)上述原則及加工工藝，分別確定各加工表面的機械 加工余量.工序尺寸及毛坯尺寸如下： （1）首先下料40mm×60mm的毛坯，考慮其加工長度為60mm，與其聯(lián)結(jié)的非加工外圓表面直徑為40mm，為簡化模鍛毛坯的外形，現(xiàn)直接取外圓表面直徑為40mm。 （2）加工方法的選擇 本零件的加工面有外圓、內(nèi)孔、端而、齒而、槽及小孔等，材料為45鋼。參考本手冊有關(guān)資料，其加工方法選擇如下：(1)20mm外圓面：為末注公差

7、尺寸，根據(jù)GBl800一79規(guī)定其公差等級按ITl4，表面粗糙度為Ra12.5m，需進(jìn)行粗車及半精車。(2)齒圈外圓面：公差等級為IT11，表面粗糙度為Ra32m，需粗車、半精車（表1.4-6）(3) 32.5h11外圓面：公差等級為ITl1，表而粗糙度兄63pm，粗車即可(表1.4-6)(4) 10H7mm內(nèi)孔：公差等級為IT7，表面粗糙度為月Ra0.8m， 毛坯孔己鍛出，為未淬火鋼，根據(jù)表147加工方法可采取粗鏜、半精鏜之后用精鏜、拉孔或磨孔等都能滿足加工要求。由于拉孔適用于大批大量生產(chǎn)，磨孔適用于單件小批生產(chǎn)，故本零件宜采用粗鏜、半精鏜、精鏜。(5) 10mm內(nèi)孔：為未注公差尺寸，公差等

8、級按IT14，表面粗糙度為及Ra63m，毛坯孔已鍛出，只需粗鏜即可(表1.4-7)。 (6)端面：本零件的端面為回轉(zhuǎn)體端面，尺寸精度都要求不高，表面粗糙度為Ra32m及Ra12.5m兩種要求。要求Ra3.2m的端而經(jīng)粗車和半精車，要求貿(mào)Ra12.5m的端面，經(jīng)粗車即可(表1.4-8)。(7)齒面：齒輪模數(shù)為225，齒數(shù)為50，梢度8FL，表面粗糙度為見16m，采用A級單頭滾刀滾齒即能達(dá)要求(表1416、表1。417)。·(8)槽：槽寬和槽深的公差等級分別為ITl3和ITl4，表面粗糙度分別為Ra32m和Ra63m，采用三面刃銑刀，粗銑、半精銑(參考表148)。(9) 10mm小孔：采

9、用復(fù)合鉆頭一次鉆出即成。（五）制訂工藝路線 齒輪的加工工藝路線一般是先進(jìn)行齒坯的加工，再進(jìn)行齒面加工。齒坯加工包括各圓柱表面及端面的加工。按照先加上基準(zhǔn)面及先粗后精的原則，齒坯加工可按下述工藝路線進(jìn)行：工序10：將毛坯燒紅，放在鍛模鏜內(nèi)，用氣錘加壓，是胚料變形并充滿鍛模模鏜，達(dá)到圖樣尺寸工序20：正火，將工件加熱至800-900，保溫三十分鐘后空冷;硬度180210HBS工序30：以20mm處外圓及端面定位，粗車另一端面，粗車外圓32.5mm及臺階面，粗車外圓32.5mm，粗螳孔10mm。工序40：以租車后的32.5mm外圓及端面定位，粗車另一端面，粗車外圓20mm及臺階面，粗鏜10H7mm孔

10、，倒角C1。工序50：以粗車后的32.5mm外圓及端面定位，半精車另一端面，半精車外圓20mm及臺階面，半精車外因32.5mm，半精鏜10mm孔，倒角。加工區(qū)面是以孔32.5mm為定位基準(zhǔn)，為了更好地保證它們之間的位置精度，齒面加工之前，先精螳孔。工序60：已經(jīng)淬火的鋼重新加熱到（350650）一定溫度之間進(jìn)行，碳是以細(xì)均分布的滲炭體形式析出工序70：以20mm外圓及端面定位，精鏜10H7孔，鏜孔內(nèi)的溝槽，倒角。工序80：以32.5h11孔及端面定位，滾齒。4個槽與4個小孔的加工安排在最后，考慮定位方便，應(yīng)先銑掐后鉆孔。工序90：以孔32.5h11及端面定位，粗銑4個槽。工序100：以此32.

11、5h11孔、端面及粗銑后的一個槽定位，半精銑4個槽。工序110：以32.5h11孔、端面及一個槽定位，鉆4個小孔。工序120：鉗工去毛刺。工序130：終檢。 (六)確定機械加工系量及毛坯尺寸，設(shè)計毛坯圖6.1 確定機械加工親量 鋼質(zhì)模鍛件的機械加工余量按JB383585確定。確定時，根據(jù)估算的鍛件質(zhì)景、加工精度及鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)，由表2225可交很除孔以外各內(nèi)外表面的加工余量?？椎募庸び嗔坑杀?.2-24查得。表中余量值為單面余量。(1)鍛件質(zhì)量 根據(jù)零件成品重量136kg估算為22kg。(2)加工精度 零件除孔以外的各表面為般加工精度F1。(3)鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)SS=m鍛件/m外廓包容體假設(shè)

12、鍛件的最大直徑為40mm，長60mmm外廓包容體=（12.1/2）2x6.8x7.85g=6.13kg m鍛件22kgS=2.2/6.138=0.358按表2.2-10，可定形狀復(fù)雜系數(shù)為S_2，屬一般級別。(4)機械加工余量 根據(jù)鍛件重量、F_1、S_2查表2225。由于麥中形狀復(fù)雜系數(shù)只列有S_1和S_3，則S_2參考S_1定，S_4參考定S_3。由此查得直徑方向為1722mm，水平方向亦力1722mm。即鍛件各外徑的單向余量為1722mm，各袖向尺寸的單面余量亦為1722mm。鍛件中心兩孔的單面余量按表2224查得為25mm。52 確定毛坯尺寸上面查得的加工余量適用于機械加工表面粗糙度R

13、a1.6m。Ra16m的表面，余量要適當(dāng)增大。分析本零件，陳孔為32.5h11有Ra0.8m以外，其余各表面皆Ra16m因此這些表面的毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查得的余量值即可(由于有的表面只需粗加工，這時可取所查數(shù)據(jù)中的小值。當(dāng)表面需經(jīng)粗加工和半精加工時，可取其較大值)。10H7采用精鏜達(dá)到Ra3.2m，故需增加精鏜的加工余量。參考磨孔余量(表2311)確定精鏜孔單面余量為0.5mm，則毛坯尺寸如圖751所示。53 設(shè)計毛坯圖5.3.1 確定毛坯尺寸公差表7.5-1齒輪毛坯（鍛件）尺寸 （mm）零件尺寸單面加工余量鍛件尺寸Ø 32.52.5Ø35Ø202&#

14、216;22Ø100Ø0Ø302.5Ø32.550151毛坯尺寸公差根據(jù)鍛件重量、形狀復(fù)雜系數(shù)、分模線形狀種類及鍛件精度等級從有關(guān)的表中差得。本零件鍛件重量2.2kg，形狀復(fù)雜系數(shù)，45鋼含碳量為0.420.50，其最高含碳量為0.5，按表2.2-11，鍛件材質(zhì)系數(shù)為，采取平直模線，鍛件為普通精度等級，則毛培公差可從表2.2-13、表2.2-16查得。本零件毛坯尺寸允許偏差尺寸如表7.5-2所列。毛坯同軸偏差允許值為0.8mm，殘留飛邊為0.8mm。（表2.2-13）5.3.2確定圓角半徑 鍛件的圓角半徑按表2.2-22確定。本鍛件各部分的H/B皆小于2

15、，故可用下式計算：外四角半徑 r=0.05H+0.5內(nèi)圓角半徑 R=2.5r+0.5 為簡化起見，本鍛件的內(nèi)外圓角半徑分貝取相同數(shù)值。以最大的H進(jìn)行計算 r=(0.05X32+0.5)mm=2.1mmr為圓整為2.5mm。 R=（2.5X2.5+0.5）mm=6.75mmR圓整為7mm。 以上所取的圓角半徑數(shù)值能保證個表面的加工余量5.3.3 確定拔模角本鍛件由于上、下模模膛深度不相等，起模角應(yīng)以模膛較深的一側(cè)計算=1,=0.291按表2.223，外起模角 =5° 內(nèi)起模角= -7°5.3.4 確定分模位置 由于毛坯是HD的圓盤類鍛件，應(yīng)采取軸向分模，這樣可沖內(nèi)孔，使材料利

16、用率得到提成。為了便1；起模及便于發(fā)現(xiàn)上、下模枉模鍛過程中錯移，分模線位置選在最大外徑的小部，分模線為直線。535 確定毛坯的熱處理 鋼質(zhì)齒輪毛坯經(jīng)鍛造后應(yīng)安排正火，以消除殘留的鍛造應(yīng)力，并使不均勾的金相組織通過重新結(jié)晶而得到細(xì)化、均勻的組織，從而改善了加工性。 圖751所示為本零件的毛坯圖。5.3.2確定圓角半徑 鍛件的圓角半徑按表2.2-22確定。本鍛件各部分的H/B皆小于2，故可用下式計算：外四角半徑 r=0.05H+0.5內(nèi)圓角半徑 R=2.5r+0.5 為簡化起見，本鍛件的內(nèi)外圓角半徑分貝取相同數(shù)值。以最大的H進(jìn)行計算 r=(0.05X32+0.5)mm=2.1mmr為圓整為2.5m

17、m。 R=（2.5X2.5+0.5）mm=6.75mmR圓整為7mm。 以上所取的圓角半徑數(shù)值能保證個表面的加工余量5.3.3 確定拔模角本鍛件由于上、下模模膛深度不相等，起模角應(yīng)以模膛較深的一側(cè)計算=1,=0.291按表2.223，外起模角 =5° 內(nèi)起模角= -7°5.3.4 確定分模位置 由于毛坯是HD的圓盤類鍛件，應(yīng)采取軸向分模，這樣可沖內(nèi)孔，使材料利用率得到提成。為了便1；起模及便于發(fā)現(xiàn)上、下模枉模鍛過程中錯移，分模線位置選在最大外徑的小部，分模線為直線。535 確定毛坯的熱處理 鋼質(zhì)齒輪毛坯經(jīng)鍛造后應(yīng)安排正火，以消除殘留的鍛造應(yīng)力，并使不均勾的金相組織通過重新結(jié)

18、晶而得到細(xì)化、均勻的組織，從而改善了加工性。 圖751所示為本零件的毛坯圖。6 設(shè)計心得體會 采用以上工藝可以鍛造出齒輪坯，之后只要在進(jìn)行切削加工成形就能制造出齒輪了。我想為什么不直接進(jìn)行切削加工而是先進(jìn)性鍛造呢？其原因一定是鍛造不僅能使其初步成形而且更重要的是鍛造可以改善零件的力學(xué)性能，提高它的韌性與強度。所以關(guān)鍵部分的重要零部件都要先進(jìn)行鍛造然后切削成 通過這三個星期的學(xué)習(xí)，我們在老師的修改與指導(dǎo)下下，完成了此次設(shè)計。在這次設(shè)計中歷練了我的設(shè)計的能力，以及對于一個零件加工方法的認(rèn)知。經(jīng)過這三個星期的設(shè)計，我基本掌握了零件的加工過程分析及工藝文件的編制、專用夾具設(shè)計的方法和步驟，學(xué)會了查找相關(guān)手冊、說明書等，以及選擇使用工藝裝備等等。通過這一次的熱加工課程設(shè)計，我深刻的領(lǐng)會到了熱加工在工業(yè)生產(chǎn)中的重要地位。我做的是齒輪的工藝設(shè)計，對齒輪加工的各個過程進(jìn)行了全面深入的討論，這讓我從中學(xué)到了很多，我以后也會更加努力去提高與完善自己的知識儲備，來面對以后的工作崗位上遇到的更大的挑戰(zhàn)。在這次課程設(shè)計中xxx老師給了我很大的幫助，再次表示感謝，更要感謝的是我自己這些天的努力，付出的汗水會澆灌出成功的鮮花總之，這次設(shè)計使我在基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好