倒擋齒輪加工方案分析

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1、倒擋齒輪的加工方案分析 ——機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)大作業(yè) 1.零件的工藝分析及生產(chǎn)類型確定 1.1零件的作用 題目所給的零件是“倒擋齒輪”，它主要是用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，改變轉(zhuǎn)向傳遞扭矩從而使汽車實(shí)現(xiàn)反向行駛。 1.2圖紙的完整性和正確性 本零件各表面的加工并不困難。齒輪零件圖樣由一個(gè)剖視圖和一個(gè)局部視圖組成，視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。零件內(nèi)、外輪廓描述清楚完整，零件圖的粗實(shí)線、細(xì)實(shí)線、點(diǎn)化線的線型均符合于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；有利于加工時(shí)的數(shù)據(jù)分析和計(jì)算，零件材料為45鋼。 1.3零件的技術(shù)要求分析 零件圖的尺寸比較多，但尺寸的標(biāo)注多而不亂。圖紙當(dāng)中有對(duì)齒面粗糙

2、度和孔面粗糙度的要求為3.2，齒部熱處理45-52HRC，齒圈徑向跳動(dòng)公差為0.08mm，還有一些技術(shù)要求倒角為C2.5、未標(biāo)注為1*45°，零件表面光潔、精度等級(jí)8GK。 2.毛坯的選擇 2.1確定毛坯種類和制造方法 輸出軸為傳動(dòng)零件，要求有一定的強(qiáng)度，該零件的材料為45鋼，輪廓尺寸不大，形狀并不復(fù)雜，屬于大批生產(chǎn)，故毛坯可采用模鍛成型。這對(duì)于提高生產(chǎn)效率、保證加工質(zhì)量也是有利的。毛坯尺寸通過(guò)確定加工余量后決定。 2.2毛坯的形狀及加工總余量 毛坯的形狀 毛坯的總余量 主要面尺寸 尺寸（mm） 余量（mm） 毛坯尺寸（mm） φ76外

3、圓圓柱面 76 4 80 φ105外圓圓柱面 105 5 110 φ40外圓圓柱面 40 5 45 總長(zhǎng)100 100 5 105 齒厚 15 5 20 3選擇加工方法，制定工藝路線 3.1定位基準(zhǔn)的選擇 基準(zhǔn)選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；鶞?zhǔn)選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證、生產(chǎn)率得到提高。否則，不但加工工藝規(guī)程中的問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，使生產(chǎn)不能正常進(jìn)行。 （1）精基準(zhǔn)的選擇 本零件是帶孔的雙聯(lián)齒輪，孔是其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)。為避免因基準(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。即選

4、φ20的中心孔與φ105的圓柱斷面為定位精基準(zhǔn)。 （2）粗基準(zhǔn)的選擇 由于本零件的表面都需要加工，而孔作為精基準(zhǔn)應(yīng)先加工，因此應(yīng)先加工出一外圓柱面和一個(gè)端面為粗基準(zhǔn)。 3.2零件表面加工方法的選擇 本零件的加工面有外圓、內(nèi)孔、端面、齒面、鍵槽，材料為45鋼。根據(jù)圖示公差等級(jí)和表面粗糙度要求，參考相關(guān)資料，確定加工方法如下： （1）齒圈外圓面：未標(biāo)注公差尺寸，根據(jù)互換性所學(xué)知識(shí)該處為一般公差等級(jí)，表面粗糙度為Ra3.2μm，需粗車、半精車。 （2）φ40mm外圓面：未標(biāo)注公差尺寸、表面粗糙度，只需粗車即可。 （3）φ20mm內(nèi)孔：公差等級(jí)為IT7，表面粗糙度Ra3.2， 加工方法

5、選用鉆、擴(kuò)、粗鉸，精鉸可以達(dá)到加工要求。 （4）端面：本零件的端面為回轉(zhuǎn)體端面，尺寸精度、表面粗糙度未作要求，采用粗車、半精車加工。 （5）齒面：齒輪模數(shù)分別為4、5，齒數(shù)分別為17、19，精度都為8GK，采用滾齒和剃齒可以達(dá)到要求。 （6）鍵槽：槽寬和槽深的公差等級(jí)分別為IT9和IT12，需粗拉、精拉。 以上有粗糙度要求的表面加工方法的確定參考《金屬切削手冊(cè)》表1-42 “各種加工方法所能達(dá)到的表面粗糙度”。 3.3制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，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，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床

6、配以專用夾具，并盡量使用工序集中來(lái)提高生產(chǎn)效率，除此之外，應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。確定工藝路線如下： 工序 1: 模鍛毛坯 工序 2：正火熱處理 （正火目的在于使晶體粒細(xì)化和碳化物分布均勻化，消除材料內(nèi)部應(yīng)力，降低材料硬度。） 工序 3：粗車各外圓及各端面以及軸與齒輪連接處倒角R5 工序 4：φ20mm孔，鉆孔、粗鉸、精鉸、孔倒角C1 工序 5：粗拉鍵槽、精拉鍵槽 工序 6：半精車外圓φ105mm、φ76mm及各端面 工序 7：滾齒輪、齒端加工、剃齒 工序 8: 高頻淬火（齒面硬化，加熱深度為0.5-2.5mm，多用于中小型零件） 工序 9：齒輪淬火后修

7、正 工序 10：終檢 4.確定加工設(shè)備、刀具及定位夾緊方案 4.1工序3： 設(shè)備選用最常見(jiàn)的CA6140型臥式車床 （1）粗車φ76mm端面和φ105mm端面 刀具選用90°端面車刀，材料為YT5硬質(zhì)合金，刀桿尺寸選取16*25；對(duì)于端面的加工，需要限制5個(gè)自由度，采用端面和外圓柱面定位，可以采用三爪卡盤夾緊（若為大批量生產(chǎn)，則需考慮設(shè)計(jì)專用夾具）。 （2）粗車φ76mm、φ40mm和φ105外圓 刀具選用70°外圓車刀，材料為YT5硬質(zhì)合金，刀桿尺寸選取16*25，定位夾緊方案與粗車端面相同。 4.2工序4： 鉆孔和鉸孔設(shè)備同樣選用最常見(jiàn)的CA6140型臥式車床，工件用

8、三爪卡盤夾緊φ105mm圓柱面，鉆頭安裝在機(jī)床尾座上進(jìn)行鉆孔。 4.3其他工序： 拉鍵槽選用L515A立式內(nèi)拉床； 半精車各外圓及端面選用CA6140型臥式車床，刀具材料選擇YT15，采用心軸定位； 滾齒加工選用Y3150E滾齒機(jī)，以端面和中心孔為定位基準(zhǔn)，夾緊在工作臺(tái)上； 剃齒選用YWA4232剃齒機(jī)，以中心孔為定位基準(zhǔn)基準(zhǔn)采用心軸和兩邊頂尖的形式夾緊。 5.確定各工序加工余量和切削用量 5.1各工序余量 加工內(nèi)容 加工余量（mm） 加工后尺寸（mm） 粗車φ76mm端面 2 103 粗車φ76mm外圓 2.2 φ77.8 粗車φ40mm

9、外圓 5 φ40 粗車φ76mm處齒厚 2 16 粗車φ105mm端面 2 101 粗車φ105mm外圓 3.2 φ106.8 粗車φ105mm處齒厚 2 16 鉆φ20mm孔 18 φ18 粗鉸φ20mm孔 1.94 φ19.94 精鉸φ20mm孔 0.06 φ20H7 半精車φ76mm端面 0.5 100.5 半精車φ76mm外圓 1.8 φ76 半精車φ76mm處齒厚 1 15 半精車φ105mm端面 0.5 100 半精車φ105mm外圓 1.8 φ105 半精車φ105mm處齒厚 1 15 粗拉鍵槽

10、 5.6*2.4 5.6*2.4 精拉鍵槽 0.4*0.4 6*2.8 以上表中各余量根據(jù)《簡(jiǎn)明金屬機(jī)械加工工藝手冊(cè)》中“工序件加工余量”各表中數(shù)據(jù)適當(dāng)選取。 5.2確定切削用量 （1）粗車φ76mm端面： 根據(jù)課本表2-7“硬質(zhì)合金及高速鋼車刀粗車外圓和端面時(shí)的進(jìn)給量”選擇進(jìn)給量為f=0.5mm/r，選擇機(jī)床轉(zhuǎn)速為n=500r/min； 計(jì)算切削速度為vc=πDn/1000=125.6mm/min （2）粗車φ76mm外圓： 粗車φ76mm外圓時(shí)加工余量為2.2mm，一次走刀即可完成，背吃刀量為ap=1.1mm，由課本表2-7選擇進(jìn)給量為f=0.6mm/r； 參考《

11、簡(jiǎn)明金屬機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表6-24“硬質(zhì)合金車刀車外圓時(shí)切削速度參考值”選取切削速度為vc=120mm/min； 計(jì)算機(jī)床轉(zhuǎn)速n=1000vc/πD=470r/min，取機(jī)床轉(zhuǎn)速為500r/min。 (3)粗車φ40mm外圓： 粗車φ40mm外圓時(shí)加工余量為5mm，單邊余量為2.5mm，選用兩次走刀完成，第一次背吃刀量為ap=1.75mm，查表選擇進(jìn)給量f=0.4mm/r；切削速度為vc=100mm/min；計(jì)算機(jī)床轉(zhuǎn)速n=1000vc/πD=700r/min，取機(jī)床轉(zhuǎn)速為710r/min。 第二次走刀背吃刀量為ap=0.75mm，查表選擇進(jìn)給量f=0.3mm/r；切削速度vc=10

12、0mm/min；計(jì)算機(jī)床轉(zhuǎn)速n=1000vc/πD=767r/min，取機(jī)床轉(zhuǎn)速為710r/min。 （4）粗車φ105mm端面： 加工余量為2mm，按表取進(jìn)給量f=0.6mm/r，機(jī)床轉(zhuǎn)速取500r/min，計(jì)算切削速度為vc=πDn/1000=172.7mm/min。 （5）粗車φ105mm外圓： 加工余量為3.2mm，單邊余量為1.6mm，一次走刀即可完成；背吃刀量為ap=1.6mm，查表選擇進(jìn)給量f=0.6mm/r，切削速度為vc=100mm/min 計(jì)算機(jī)床轉(zhuǎn)速n=1000vc/πD=290r/min，取機(jī)床轉(zhuǎn)速為320r/min。 （6）半精車φ76mm外圓： 加工余

13、量為1.8mm，單邊余量為0.9mm；即背吃刀量為ap=0.9mm 為了達(dá)到表面粗糙度的要求，查《簡(jiǎn)明金屬機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表6-23“按表面粗糙度選擇進(jìn)給量”選進(jìn)給量為f=0.16mm/r，切削速度為vc=90mm/min； 計(jì)算機(jī)床轉(zhuǎn)速n=1000vc/πD=370r/min，取機(jī)床轉(zhuǎn)速為400r/min。 （7）半精車φ105mm外圓： 加工余量為1.8mm，單邊余量為0.9mm；即背吃刀量為ap=0.9mm 為了達(dá)到表面粗糙度的要求，查《簡(jiǎn)明金屬機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表6-23“按表面粗糙度選擇進(jìn)給量”選進(jìn)給量為f=0.16mm/r，切削速度為vc=90mm/min； 計(jì)算機(jī)床轉(zhuǎn)速n=1000vc/πD=270r/min，取機(jī)床轉(zhuǎn)速為250r/min。