機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

1、三峽大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)題目：汽車同步器變速器第四速齒輪工藝規(guī)程設(shè)計(jì)姓 名：指導(dǎo)教師：教學(xué)單位：三峽大學(xué)機(jī)械與材料學(xué)院日期：2014年12月-：課程設(shè)計(jì)原始資料1 .齒輪的零件圖樣2 .生產(chǎn)類型：成批生產(chǎn)3 .生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)條件1:課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1 .對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，擬定工藝方案。2 .擬定零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程，選擇各工序加工設(shè)備及工藝裝備（刀 具、夾具、量具、輔具）；完成某一表面工序設(shè)計(jì)（如孔、外圓表面或 平面），確定其切削用量及工序尺寸。3 .編制機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片（工藝過(guò)程卡片和工序卡片）l套。4 .設(shè)計(jì)夾具一套到二套，繪制夾具裝配圖 2張。5

2、.撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書1份1 .熊良山機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)華中科技大學(xué)出版社2.劉長(zhǎng)青機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)華中科技大學(xué)出版社目錄說(shuō)明4第一章零件的分析61.1 零件的工作狀態(tài)及工作條件 61.2 零件的技術(shù)條件分析 71.3 零件的其他技術(shù)要求 81.4 零件的材料及其加工性 81.5 零件尺寸標(biāo)注分析 101.6 檢驗(yàn)說(shuō)明101.7 零件工藝分析 10第二章 齒輪毛坯的設(shè)計(jì) 112.1 毛坯種類的確定112.2 毛坯的工藝要求 12第三章工藝規(guī)程設(shè)計(jì)133.1 工藝路線的制定133.2 機(jī)床、夾具、量具的選擇 16第四章齒輪加工機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 174.1 專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì)目的 174.2 機(jī)床夾具的

3、作用與組成 184.3 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)白基本要求 184.4 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)白一般步驟 194.5 專用齒輪加工夾具的設(shè)計(jì) 20心得體會(huì)21說(shuō)明齒輪是機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用極為廣泛的零件之一。汽車同步器變速器齒輪起著 改變輸出轉(zhuǎn)速、傳遞扭矩的作用，所以在齒輪加工過(guò)程中要求較為嚴(yán)格。變速 器齒輪應(yīng)具有經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)高、耐磨等特點(diǎn)，以提高齒輪的使用壽命和傳動(dòng)效 率。齒輪在工作時(shí)，要求傳動(dòng)平穩(wěn)且噪聲低，嚙合時(shí)沖擊應(yīng)小。齒輪本身的制造精度，對(duì)整個(gè)機(jī)器的工作性能、承載能力及使用壽命都有 很大的影響。根據(jù)其使用條件，齒輪傳動(dòng)應(yīng)滿足以下幾個(gè)方面的要求。（1） 傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性要求齒輪較準(zhǔn)確地傳遞運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)比恒定。即要求齒輪

4、在一轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)角誤差不超過(guò)一定范圍。（2） 傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性要求齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，以減小沖擊、振動(dòng)和噪聲。即要求限制齒輪轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)瞬時(shí)速比的變化。（3） 載荷分布均勻性要求齒輪工作時(shí)，齒面接觸要均勻，以使齒輪在傳遞動(dòng)力時(shí)不致因載荷分 布不勻而使接觸應(yīng)力過(guò)大，引起齒面過(guò)早磨損。接觸精度除了包括齒面接觸均 勻性以外，還包括接觸面積和接觸位置。（4） 傳動(dòng)側(cè)隙的合理性要求齒輪工作時(shí)，非工作齒面間留有一定的間隙，以貯存潤(rùn)滑油，補(bǔ)償因 溫度、彈性變形所引起的尺寸變化和加工、裝配時(shí)的一些誤差。齒輪的制造精度和齒側(cè)間隙主要根據(jù)齒輪的用途和工作條件而定。對(duì)于分度傳動(dòng)用的齒輪.主要要求齒輪的運(yùn)動(dòng)精度較高；對(duì)于高速動(dòng)力

5、傳動(dòng)用齒輪， 為了減少?zèng)_擊和噪聲，對(duì)工作平穩(wěn)性精度有較高要求： 對(duì)于重載低速傳動(dòng)用的 齒輪，則要求齒面有較高的接觸精度，以保證齒輪不致過(guò)早磨損；對(duì)于換向傳 動(dòng)和讀數(shù)機(jī)構(gòu)用的齒輪，則應(yīng)嚴(yán)格控制齒側(cè)間隙，必要時(shí)，須消除間隙。第一章零件的分析1.1 零件的工作狀態(tài)及工作條件在行駛的過(guò)程中，汽車齒輪始終處在高速重載的條件下工作。在換擋時(shí)， 還受到?jīng)_擊載荷的作用。所以要求齒輪具有高的耐磨性和抗沖擊性能。在加工 過(guò)程中，為了使齒輪滿足上述工作要求，要使各加工表面的表面質(zhì)量良好，還 要有一些熱處理或噴丸處理，使齒輪面強(qiáng)度足夠。最終的磷化處理，防腐蝕。汽車同步器變速器第四速齒輪屬于多聯(lián)齒輪，由結(jié)合齒和傳動(dòng)齒組

6、成。為了減少齒輪嚙合過(guò)程中的噪聲、 摩擦及磨損，需要在齒輪上鉆出三個(gè)沿周向均 布的油孔。為減少換擋時(shí)對(duì)齒輪的沖擊，還要在大端上加工出止口。1.2 零件的技術(shù)條件分析齒輪的加工分為輪坯的加工和齒輪輪齒的加工。輪坯的加工部位有端而和 輪坯外圓柱面。輪坯的加工精度對(duì)齒輪的加工、裝配精度有較大影響，故其加 工精度應(yīng)滿足相關(guān)的要求。齒輪輪齒的加工部位有漸開線齒廓和倒角，還要有熱處理及噴丸處理，以 提高齒輪的強(qiáng)度和抗沖擊性能。熱處理及噴丸處理后，還要進(jìn)行內(nèi)孔和端面的磨削以及漸開線齒廓的精密加工。零件的技術(shù)要求主要分為以下兩個(gè)方面：1 .零件的加工精度和表面粗糙度由零件圖上知，齒面的表面粗糙度值為 Ra0.

7、8,加工精度為IT7齒輪內(nèi)孔尺寸為670020 ,由于齒輪與軸承有配合要求，一般為IT6-IT7級(jí)精度，表而粗糙度不大于 Ra6.3。2 .各表面間的位置精度由零件圖上知，端面和內(nèi)孔有相互之間的位置精度要求：小端面對(duì)于內(nèi)孔的定位基準(zhǔn)垂直度為 0.05mm,平而度為O,01mm止口平面對(duì)于內(nèi)孔的定位基準(zhǔn)垂直度為 0.015mm,平而度為O.01mm退刀槽對(duì)于內(nèi)孔的定位基準(zhǔn)垂直度為 0.03mm1.3零件的其他技術(shù)要求1 .倒角1必5°2 .除去加工時(shí)的毛刺3 .噴丸處理，使齒輪強(qiáng)度增加圣卷云-&±0.03A0.05O0,04 .熱處理：滲碳淬火5 .磷化處理6 .4零

8、件的材料及其加工性齒輪材料選擇45鋼，工藝性能好，再配合以熱處理及其他特殊處理工藝,也能滿足齒輪所要求的強(qiáng)度、耐磨性及抗沖擊等性能。45鋼具體力學(xué)性能參數(shù)如下：延長(zhǎng)率：16%試樣狀態(tài)：退火鋼布氏硬度：51 97屈服強(qiáng)度： 355 (MPa)斷面收縮率： 40%化學(xué)成分：材料化學(xué)成分組成元素比例()碳 C : 0.420.50銘Cr： S0.25鈕 Mn ; 0.50 0.80鍥Ni: S0.25磷 P ; S0.035硫S: S0.035硅 Si ; 0.170.37抗拉強(qiáng)度：a600 (MPa)特性及應(yīng)用：未熱處理時(shí)：HBs229熱處理：正火強(qiáng)度較高，塑性和韌性較好，用于制作承受負(fù)荷較大的小

9、截面調(diào)質(zhì)件和應(yīng) 力較小的大型正火零件，以及對(duì)心部強(qiáng)度要求不高的表面淬火零件，如曲軸、 傳動(dòng)軸、齒輪、蝸桿、鍵、銷等。水淬時(shí)有形成裂紋的傾向，形狀復(fù)雜的零件 應(yīng)在熱水或油中淬火。焊接性差。因此，汽車同步器變速器第四速齒輪的毛坯材料選擇45鋼的鍛造件。7 .5零件尺寸標(biāo)注分析輪坯的加工部位有端面和輪坯外圓柱面。齒輪輪齒的加工部位有漸開線齒 廓和倒角，還要進(jìn)行內(nèi)孔和端面的磨削以及漸開線齒廓的精密加工。尺寸鏈的建立依靠孔的軸線和兩個(gè)端面。在各工序中，應(yīng)標(biāo)出加工后所要達(dá)到的尺寸。8 .6檢驗(yàn)說(shuō)明在齒輪的加工過(guò)程中，要保證加工精度，需對(duì)被加工零件實(shí)時(shí)檢驗(yàn)。大體 可分為輪坯加工后的檢驗(yàn)、熱處理后的檢驗(yàn)以及最

10、終檢驗(yàn)。為保證檢驗(yàn)準(zhǔn)確， 檢驗(yàn)前應(yīng)對(duì)零件進(jìn)行清洗。輪坯的檢驗(yàn)：輪坯的加工精度對(duì)齒輪的加工、裝配精度有較大影響，并直 接關(guān)系到加工余量是否滿足要求。 因此這一步的檢驗(yàn)至關(guān)重要。檢驗(yàn)不合格的 產(chǎn)品，一定不能流到下一步。熱處理后的檢驗(yàn)：熱處理后的工件，要進(jìn)行檢驗(yàn)，以確定后續(xù)加工時(shí)的刀 具、切削用量等。最終檢驗(yàn)：所有的加工工序結(jié)束后，對(duì)零件進(jìn)行檢驗(yàn)，看是否符合零件圖 樣上的各相關(guān)技術(shù)要求。9 .7零件工藝分析齒輪零件的部分加工表面精度要求較高，從齒輪的尺寸和形狀位置要求來(lái) 看，要保證零件的表面粗糙度和各表面的相互位置精度。為了提高加工效率， 齒輪的外圓表面、端面、內(nèi)孔的粗加工及半精加工可以采用數(shù)控機(jī)床

11、進(jìn)行加工。 精度要求較高的內(nèi)孔和端面，采用磨床即可達(dá)到相關(guān)技術(shù)要求。最終采闈噴丸 和磷化處理以提高強(qiáng)度和增強(qiáng)耐磨性能。第二章齒輪毛坯的設(shè)計(jì)2.1 毛坯種類的確定毛坯的種類決定零件的材料、形狀、生產(chǎn)類型及加工中獲得的難易程度。對(duì)于汽車傳力齒輪的毛坯而言，其結(jié)構(gòu)相對(duì)而言比較簡(jiǎn)單，一般采用模鍛件即 可滿足相關(guān)工藝和性能方面的要求。根據(jù)模鍛件的加工工藝方法，毛坯內(nèi)孔可直接鍛造得到2.2 毛坯的工藝要求2.2.1 毛坯的加工余量與公差根據(jù)零件圖上給定的零件尺寸，再加上要保證各工序的加工余量及公差, 采用逆推的方法來(lái)得到毛坯的加工余量及公差。毛坯圖、毛坯尺寸如下：A醫(yī)現(xiàn)毛足圉2.2.2 拔模斜度拔模斜度的

12、功用是使鍛件成型后能方便的從模膛中取出來(lái)。因?yàn)殄懠牟牧鲜?5鋼，拔模斜度的具體要求如下：外膜斜度（模鍛件外側(cè)的斜度），當(dāng)模鍛件冷縮時(shí)與模壁分開，有助于模 鍛件取出：內(nèi)模斜度（模鍛件封閉剖面內(nèi)側(cè)斜度），當(dāng)模鍛件冷縮時(shí)緊貼模壁，阻礙鍛件出模技術(shù)要求：1 .未注明內(nèi)拔模角為10°,外拔模角為30。2 .未注明圓角為R33 .某些難以拔出的鍛件，須有頂出裝置將工件取出來(lái)2.2.3圓角半徑圓角半徑分為外圓角半徑和內(nèi)圓角半徑。 外圓角半徑指的是鍛件上的凸圓 半徑：內(nèi)圓角半徑指的是鍛件上的凹圓半徑。為了便于金屬在型槽內(nèi)流動(dòng)，在 模鍛件的轉(zhuǎn)角處，應(yīng)當(dāng)帶有適當(dāng)?shù)膱A角。第三章工藝規(guī)程設(shè)計(jì)3.1 工藝路

13、線的制定3.1.1 加工方法的選擇齒輪的加工工藝路線的選擇應(yīng)根據(jù)零件材料的加工工藝性、工件的結(jié)構(gòu)形 狀和尺寸以及各種加工方法所能達(dá)到的加工精度而定。加工表面技術(shù)要求是決定表面加工質(zhì)量最重要的因素。各加工表面的加工工藝如下:端面：粗車一精車一磨削內(nèi)孔：粗膛一半精膛一精膛一磨削小端面結(jié)合齒：粗車一精車一插齒大端而漸開線齒廓：粗車一精車一滾齒一磨齒3.1.2 加工工藝路線根據(jù)齒輪零件圖上的技術(shù)要求，對(duì)毛坯采取一下加工工藝路線：鍛造-熱處理-檢查-粗車小端外圓及端面，粗膛內(nèi)孔、倒角 -粗車大端 外圓及端面精車小端端面及外圓 精車大端外圓車止口 精膛內(nèi)孔精 車大端面-滾齒-齒端倒角-車鎖環(huán)槽-插小端結(jié)合

14、齒-鉆孔-熱處理-磨 孔-精磨小端端面-精磨大端端面-磨齒-齒而噴丸處理-磷化處理-檢查3.1.3 加工階段劃分對(duì)于齒輪加工，按加工階段，可劃分為齒坯加工階段、齒面加工階段和表面精加工階段，工藝路線分為如下幾個(gè)階段：粗加工階段：切除大部分加工余量，加工出精基準(zhǔn)。包括粗車小端外圓、端面， 粗膛內(nèi)孔、倒角，粗車大端外圓及端面。半精加工階段：完成次要表面的加工，為精加工做準(zhǔn)備。主要是半精膛內(nèi) 孔。精加工階段：使零件達(dá)到圖樣要求。主要是精車外圓面。光整加工：對(duì)表面粗糙度和尺寸精度要求很高的表面進(jìn)行光整加工。包括磨內(nèi)孔，兩端面和齒面。3.1.4 工序的分散與集中采用工序集中原則：在零件的一次裝夾中，可以

15、加工好零件上的多個(gè)表 而，這樣，可以較好的保證這些表面之間的相互位置精度，同時(shí)也可以減少裝 夾工件的次數(shù)和輔助時(shí)間，并減少零件在機(jī)床之間的搬運(yùn)次數(shù)和工作量，有利于縮短生產(chǎn)周期；可以減少機(jī)床的數(shù)量，并相應(yīng)減少操作工人，節(jié)省車間面 積，簡(jiǎn)化生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)組織工作。3.1.5 基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)遵循以下兩個(gè)原則： 合理分配加工余量；保證非加工 表面與加工表面之間的位置精度符合零件圖樣上的要求。精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)遵循以下原則：盡可能選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)；盡 可能選擇加工工件多個(gè)表面時(shí)都能使用的定位基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)； 兩個(gè)表面相 互位置精度以及它們自身的尺寸與形狀精度都要求

16、很高時(shí)， 可以采取互為精基 準(zhǔn)的原則：有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻， 在精加工時(shí)應(yīng)選 擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)。具體基準(zhǔn)選揮如下：以大端端面作為粗基準(zhǔn)，粗車小端外圓及端面，粗膛內(nèi)孔，倒角以小端外圓表面作為基準(zhǔn)，粗車大端外圓面和端面精基準(zhǔn)與粗基準(zhǔn)應(yīng)保持一致插齒、滾齒時(shí)，以內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)磨削時(shí)以大齒分度圓作為定位基準(zhǔn)3.1.6 熱處理工序及輔助工序的安排為保證零件強(qiáng)度及加工精度，需安排熱處理等輔助工序。(1) .鍛件的熱處理，消除應(yīng)力，提高材料的加工工藝性能(2) .鉆孔前應(yīng)進(jìn)行的清洗工作(3) .檢查工序，保證符合零件圖樣所要求的技術(shù)要求3.1.7 加工工序的設(shè)計(jì)詳見機(jī)械加工工序卡

17、：3.2 機(jī)床、夾具、量具的選擇3.2.1 機(jī)床的選擇根據(jù)各待加工表面的犍點(diǎn)，再耋虐到提高加工效率及經(jīng)透性，盡可能選擇 數(shù)控機(jī)床和專用機(jī)床。加工工序主要有車、膛、磨、齒輪成型、鉆，各機(jī)床類 型為 CA6140, Z515, Y3150, YK83250, M1432A。3.2.2 刀具的選擇根據(jù)工件的材料，刀具耐用度，再考慮到換刀時(shí)間、加工經(jīng)濟(jì)性帶來(lái)的影 響，選擇的刀具如下:切槽刀、插齒刀、滾齒刀、錐柄麻花鉆、CBN砂輪、45°直頭外圓車刀、90°直頭外圓車刀。3.2.3 量具的選擇在各加工工序中，沒有出現(xiàn)難以測(cè)量的表面或輪廓，故長(zhǎng)度、直徑用游標(biāo) 卡尺和螺旋測(cè)微器即可；孔用

18、塞規(guī)用來(lái)檢查孔的直徑。3.2.4 夾具的選擇在零件的加工過(guò)程中，工件的定位直接關(guān)系到工件的加工質(zhì)量。 而工件的 定位又和夾具息息相關(guān)。各定位夾具選擇如下：粗車小端端面和外圓，用三抓卡盤夾緊大端，大端端而用作軸向定位。大端端面加工時(shí)，同樣是用三抓卡盤夾住小端外圓面。插齒、滾齒加工，各有相應(yīng)的夾具，以及磨床夾具等。鉆床夾具設(shè)計(jì)詳見第四章第四章齒輪加工機(jī)床夾具設(shè)計(jì)4.1 專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì)目的機(jī)床夾具是機(jī)床上用以裝夾工件和引導(dǎo)刀具的一種裝置。具作用是將工件定位，以使工件獲得相對(duì)于機(jī)床或刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。夾 具一般可分為通用夾具、專用夾具、通用可調(diào)夾具和成組夾具、組合夾具、隨 性?shī)A具。

19、此處設(shè)計(jì)的，為供大批量生產(chǎn)用的專用夾具。設(shè)計(jì)專用的夾具，目的如下： 1、提高生產(chǎn)率2、保證加工精度3、擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍4、降低生產(chǎn)成本、改善工人的勞動(dòng)條件4.2 機(jī)床夾具的作用與組成機(jī)床夾具是在機(jī)床上加工零件時(shí)所使用的一種工藝裝備，其主要功用是實(shí) 現(xiàn)工件的定位與夾緊，使工件加工時(shí)相對(duì)于機(jī)床、刀具有正確的位置，以保證 工件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。夾具通常由定位元件，夾緊裝置，對(duì)刀、引導(dǎo)元件或裝置，連接元件，其 他裝置或元件，夾具體等組成。夾具設(shè)計(jì)時(shí)常用的零部件的規(guī)格和型號(hào)已有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或部頒標(biāo)準(zhǔn)，可直接查閱選用。4.3 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的基本要求(1)保證工件的加工精度夾具應(yīng)采用合理的定

20、位、夾緊方案，選擇合適的定位、夾緊元件，保證工 件的加工精度。(2)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率夾具設(shè)計(jì)應(yīng)合理，能縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。(3)良好的加工使用性能夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、合理，便于加工、裝配、檢驗(yàn)、維修。使用簡(jiǎn)便、安全、 可靠，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。(4)經(jīng)濟(jì)性好夾具元件標(biāo)準(zhǔn)化程度高，成本低廉，根據(jù)生產(chǎn)批量，應(yīng)設(shè)計(jì)不同復(fù)雜程度 的夾具，以提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。4.4 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的一般步驟1 .明確設(shè)計(jì)任務(wù)與收集設(shè)計(jì)資料夾具設(shè)計(jì)的第一步是在已知生產(chǎn)綱領(lǐng)的前提下，研究被加工零件的零件 圖、工序卡、工藝規(guī)程和設(shè)計(jì)任務(wù)書，對(duì)工件進(jìn)行工藝分析。其目的首先是了 解零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料，確定本工序的加工表面、加工要求

21、、加工余量、定 位基準(zhǔn)和夾緊表面及所用的機(jī)床、刀具、量具等。其次是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)收集有 關(guān)資料，如機(jī)床的技術(shù)參數(shù)。2 .擬定夾具結(jié)構(gòu)方案和繪制夾具草圖確定工件的定位方案，選擇定位元件，設(shè)計(jì)定位裝置確定工件的夾緊方式，選擇夾緊裝置，設(shè)計(jì)夾緊裝置確定對(duì)刀或?qū)蚍桨福O(shè)計(jì)對(duì)刀或?qū)蛟脱b置確定夾具和機(jī)床的連接方式，設(shè)計(jì)連接元件及安裝表面確定和設(shè)計(jì)其他裝置及元件的結(jié)構(gòu)形式，如分度裝置、吊裝元件等確定夾具體的結(jié)構(gòu)形式及夾具在機(jī)床上的安裝方式繪制夾具草圖，并標(biāo)注尺寸、公差和技術(shù)要求3 .進(jìn)行必要的分析計(jì)算，審查方案，改進(jìn)設(shè)計(jì)在確定夾具結(jié)構(gòu)方案的過(guò)程中，進(jìn)行必要的計(jì)算。 確定夾具的尺寸并繪出夾具草圖。夾具草圖如下：I4 .繪制夾具裝配總圖5 .繪制夾具零件圖，標(biāo)準(zhǔn)件給出其型號(hào)4.5專用齒輪加工夾具的設(shè)計(jì)齒輪加工夾具的工作原理：芯釉限制四個(gè)自由度，軸二 六角螺栓夾緊后起到夾緊和定位作用。4.5.1 主要部件的設(shè)計(jì)