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四 川 理 工 學(xué) 院
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）說(shuō) 明 書(shū)
題 目 EQ140變速箱二軸三檔齒輪工藝、刀具及夾具設(shè)計(jì)
學(xué) 生 楊杰
系 別 機(jī)電工程系
專 業(yè) 班 級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 機(jī)制032班
學(xué) 號(hào) 030110915
指 導(dǎo) 教 師 高一知
四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，依賴于機(jī)械制造的先進(jìn)技術(shù)，以及市場(chǎng)的占有率。因此如何 改進(jìn)加工工藝、提高加工精度、減少加工工時(shí)、創(chuàng)造性利用工裝設(shè)備、節(jié)約成本，提 高產(chǎn)品的先進(jìn)性和使用性，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，將是我們?cè)O(shè)計(jì)過(guò)程中的核心問(wèn)題。 本文主要針對(duì)傳統(tǒng)的雙聯(lián)滑移齒輪加工工藝路線進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。其中包括傳統(tǒng)的齒 輪加工刀具、工裝設(shè)備以及內(nèi)孔加工夾具的改進(jìn)性設(shè)計(jì)，以提高 EQ140 變速箱二軸三 檔齒輪加工效率和加工質(zhì)量。 關(guān)鍵詞：齒輪加工；節(jié)圓夾具；插齒刀；滾刀 ABSTRACT II ABSTRACT The development of machine manufacturing industry, the dependence is at the machine manufacturing of forerunner technique, and the share of market. How therefore the improvement process a craft, exaltation process accuracy, decrease process man-hour, create sex exploitation work to equip have, economy cost, exaltation product of forerunner and usage, exaltation product of market competition ability, will be us design core problem within process. This time design main aim at tradition of the double be allied slippery move wheel gear to process craft route to carry on research and design. The wheel gear which include a tradition among them process the knife, work equip to have and inside the bore process tongs of improvement design, and improve manufacturing quality and efficient of tow axis, three gears of EQ140 truck’s gear-box. Keywords: Gear processing; Festival round; jig Slotting tool; Hob 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) I 目 錄 摘 要 ...............................................................................................................................................................I ABSTRACT....................................................................................................................................................II 第 1 章 緒論 ..............................................................................................................................................1 第 2 章 EQ140 變速箱二軸三檔齒輪工藝分析 .....................................................................................3 2.1 零件分析 ...........................................................................................................................................3 2.1.1 零件的作用 .............................................................................................................................3 2.1.2 零件的工藝分析 .....................................................................................................................3 2.1.3 齒形加工工藝方案分析 .........................................................................................................3 2.2 齒輪工藝規(guī)程的制定 .......................................................................................................................4 2.2.1 零件圖分析 .............................................................................................................................4 2.2.2 確定毛坯畫(huà)毛坯— 零件和圖 .................................................................................................4 2.2.3 加工余量、工序尺寸及偏差的確定 .....................................................................................5 2.2.4 定位基準(zhǔn)選擇 .........................................................................................................................6 2.2.5 加工經(jīng)濟(jì)精度和加工方法的選擇 .........................................................................................7 2.2.6 加工順序的安排 .....................................................................................................................7 2.2.7 其它工序的安排 .....................................................................................................................8 2.2.8 確定零件的加工工藝 .............................................................................................................8 2.2.9 計(jì)算與確定工序切削加工用量 .............................................................................................9 2.2.10 機(jī)床、刀具、夾具的選擇 ...................................................................................................16 2.3 本章小結(jié) .........................................................................................................................................17 第 3 章 剃前齒輪滾刀設(shè)計(jì) ....................................................................................................................18 3.1 剃前滾刀設(shè)計(jì)參數(shù) .........................................................................................................................18 3.2 確定留剃余量 .................................................................................................................................18 3.3 滾刀旋向的確定 .............................................................................................................................20 3.4 滾刀頭數(shù)和容屑槽的確定 .............................................................................................................21 3.5 滾刀全齒高 .....................................................................................................................................21 3.6 滾刀法向齒厚 .................................................................................................................................21 3.7 齒頂觸角的計(jì)算 .............................................................................................................................21 目 錄 II 3.7.1 被切齒輪齒根有效漸開(kāi)線起點(diǎn)曲率半徑的計(jì)算 ...............................................................21 3.7.2 剃前滾刀齒頂觸角長(zhǎng)度計(jì)算 ...............................................................................................22 3.7.3 觸角高度計(jì)算 .......................................................................................................................23 3.7.4 觸角凸出部分尺寸 ...............................................................................................................23 3.8 剃前滾刀齒根倒緣的計(jì)算 .............................................................................................................23 3.8.1 倒緣部分的角度 ...................................................................................................................23 3.8.2 倒緣起始點(diǎn)到滾刀節(jié)線的距離 ...........................................................................................23 3.8.3 倒緣部分的尺寸 ...................................................................................................................24 3.9 齒頂圓弧半徑和齒根圓弧半徑 .....................................................................................................24 3.10 剃前滾刀的基本尺寸 ................................................................................................................24 3.11 軸向齒形參數(shù)的計(jì)算 ................................................................................................................25 3.12 剃前滾刀的精度和主要技術(shù)條件的確定 ................................................................................25 3.13 本章小結(jié) ....................................................................................................................................26 第 4 章 插齒刀設(shè)計(jì) ................................................................................................................................27 4.1 被插齒輪的已知條件 .....................................................................................................................27 4.2 插齒刀的設(shè)計(jì) .................................................................................................................................27 4.2.1 插齒刀的基本參數(shù)計(jì)算 .......................................................................................................27 4.2.2 前端面上的齒形尺寸計(jì)算 ...................................................................................................31 4.3 插齒刀設(shè)計(jì)的技術(shù)要求 .................................................................................................................32 4.4 本章小結(jié) .........................................................................................................................................32 第 5 章 夾具設(shè)計(jì) ....................................................................................................................................33 5.1 夾具綜述 .........................................................................................................................................33 5.1.1 確定設(shè)計(jì)方案 .......................................................................................................................33 5.1.2 特點(diǎn)及應(yīng)用 ...........................................................................................................................33 5.1.3 定位方案 ...............................................................................................................................33 5.1.4 夾具工作原理 .......................................................................................................................33 5.2 定位滾柱的尺寸計(jì)算 .....................................................................................................................34 5.3 夾具尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 .........................................................................................................................37 5.4 本章小節(jié) .........................................................................................................................................40 第 6 章 總 結(jié) ..........................................................................................................................................41 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) III 參考文獻(xiàn) .........................................................................................................................................................42 致謝 .................................................................................................................................................................42 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒論 機(jī)械制造是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱。如何改進(jìn)加工工藝，提高產(chǎn)品的性能，越來(lái)越 成為世界各國(guó)研究的核心。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們機(jī)械制造專業(yè)完成大學(xué)所以基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)后的一次綜合性實(shí) 踐學(xué)習(xí)。在這過(guò)程中，我們利用所學(xué)知識(shí)去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題。此 次設(shè)計(jì)也是對(duì)我們實(shí)際工作能力的考察過(guò)程。 本設(shè)計(jì)主要涉及 EQ140 雙聯(lián)滑移齒輪加工工藝設(shè)計(jì)，齒輪加工刀具、以及加工齒 輪內(nèi)孔的夾具設(shè)計(jì)。 本次設(shè)計(jì)的主要目的在于通過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)程環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題，提高我們實(shí)際運(yùn) 用知識(shí)的能力。起到理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)以致用的目的。 由于生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足設(shè)計(jì)中不妥之處再所難免。敬請(qǐng)老師批評(píng)指正。 第 1 章 緒論 2 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 第 2 章 EQ140 變速箱二軸三檔齒輪工藝分析 2.1 零件分析 2.1.1 零件的作用 該零件是汽車變速箱中的一個(gè)重要零部件，它是通過(guò)撥叉的作用使其在軸上滑移 與其它的齒輪嚙合達(dá)到變速的目的。 2.1.2 零件的工藝分析 由零件材料為 20GrMnTi，該材料具有較高強(qiáng)度、耐磨、耐熱性、及抗沖擊能力、 廣泛適用于承受高速中載、手沖擊的齒輪零件。 該零件上主要加工面為齒輪的大小端面及外圓 ，內(nèi)孔及油孔。φ62H7 的孔是零 件加工的重要精度尺寸，它的尺寸精度影響了與軸的形成配合精度，以及齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 油膜支承的形成，大小齒輪的徑向圓跳動(dòng)影響齒輪與齒輪的嚙合精度和傳動(dòng)的平穩(wěn)行。 大小齒輪的端面圓跳動(dòng)影響了齒輪傳動(dòng)時(shí)載荷在齒輪上分布影響齒輪使用壽命。因此 加工齒輪面時(shí)為了減少整體誤差，我們應(yīng)將兩齒輪選擇的基準(zhǔn)統(tǒng)一，同時(shí)也滿足了設(shè) 計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)的統(tǒng)一。由此也避免了因基準(zhǔn)不重合而引起的誤差△bc。 大批大量生產(chǎn)帶孔齒輪齒坯時(shí)常采用“鉆—拉—多刀車”工藝方案，即毛坯經(jīng)模 鍛和正火后，在鉆床上鉆孔或擴(kuò)孔，然后在拉床上拉圓孔或拉花鍵，再以內(nèi)孔和端面 定位在多刀車半自動(dòng)車床上對(duì)端面及外圓進(jìn)行粗、精加工，包括車外圓，端面，切槽， 倒角等，這種齒坯加工方案生產(chǎn)率很高。 成批生產(chǎn)齒輪齒坯時(shí)常采用車—拉—車”工藝方案，即先在普通車床或高效轉(zhuǎn)塔 車床上對(duì)齒坯外圓和端面進(jìn)行粗車和鉆孔，然后拉孔，再以內(nèi)孔定位精車外圓和端面。 這種齒坯加工方案仍保留了高效率拉孔工序，由于拉床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工人操作技術(shù)要求 不高，很容易保證孔的精度和表面粗糙度，且拉刀壽命長(zhǎng)，因此，不但是大批大量生 產(chǎn)，甚至是小批生產(chǎn)也可以采用拉削工藝。 2.1.3 齒形加工工藝方案分析 最常用的輪齒加工路線為滾—剃—珩和滾—磨兩種。下面來(lái)比較這兩種方案： （a）珩齒方案 輪齒加工的主要工藝路線為：滾—剃—淬火—珩。珩齒可以提高齒面光潔度，修 正部分淬火變形，改善齒輪副的嚙合噪聲。一般作為齒面淬硬后的光整加工。珩齒的 加工精度可達(dá)到 6~7 級(jí)，齒面光潔度可以達(dá)到 ?7~ 8。生產(chǎn)率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低。 在成批和大批生產(chǎn)中廣泛采用。 第 2 章 EQ140 變速箱二軸三擋齒輪工藝分析 4 （b）磨齒方案 輪齒加工的主要工藝路線為：滾—淬火—磨齒。磨齒是目前齒輪加工中精度最高 的方法。一般精度可以達(dá)到 5~6 級(jí)，最高精度可以達(dá) 3~4 級(jí)。齒面光潔度可達(dá)到 ?7~? 9。用來(lái)加工高精度的淬硬或不淬硬的齒輪。但是由于在一般齒輪磨床的傳動(dòng)中，不 象其他展成法那樣連續(xù)分度而是單齒分度，帶來(lái)了回程和分度時(shí)的時(shí)間損失，所以生 產(chǎn)效率很低，成本很高，一般只用于單件小批生產(chǎn)。 從以上兩種齒形加工方案的比較來(lái)看，選擇珩齒方案最經(jīng)濟(jì)。 2.2 齒輪工藝規(guī)程的制定 2.2.1 零件圖分析 技術(shù)要求：小端面、內(nèi)端面、大齒輪的粗糙度都為 0.8，內(nèi)孔為 0.4，都要進(jìn)行精 加工才能達(dá)到要求。大、小兩端面的端面跳動(dòng)為：0.03，臺(tái)階端面的端面跳動(dòng)量為 0.1，接觸精度按 7 級(jí)，齒 2 齒圈徑向跳動(dòng)HRC53。 2.2.2 確定毛坯畫(huà)毛坯—零件和圖 圖 1-1 鍛件圖 齒輪的毛坯形式主要有棒料、鍛件、鑄件棒料用于尺寸小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、強(qiáng)度要求 不高的齒輪。直徑大于 400mm 的齒輪，可用精密鑄造或壓鑄工藝制造毛坯。變速箱齒 輪 主要用于傳遞動(dòng)力，對(duì)輪齒強(qiáng)度要求高，又屬于大量生產(chǎn)，所以采用模鍛工藝制 造毛坯。當(dāng)孔徑大于 25mm，孔長(zhǎng)不大于孔徑的兩倍時(shí)，內(nèi)孔一般直接鍛出。 模鍛斜度：按經(jīng)驗(yàn)值取外壁斜度為 5 度，內(nèi)孔斜度一般取外壁斜度 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 ??? 75~2取 內(nèi) 孔 拔 模 斜 度 為? 小型模段件加工余量一般在 2~4mm 鍛件公差一般為 0.5~?1mm。因此該齒輪零件 的內(nèi)孔應(yīng)直接鍛出。為了消除鍛造應(yīng)力、細(xì)化精粒、改善切削加工性能，減小滲碳、 淬火時(shí)的變形和開(kāi)裂傾向，鍛造后必須對(duì)齒坯正火。鍛件毛坯零件合圖如圖 1-1 所示。 2.2.3 加工余量、工序尺寸及偏差的確定 毛坯尺寸與零件設(shè)計(jì)尺寸之差稱為加工余量。加工總余量的大小取決于加工過(guò)程 中各個(gè)工步切除金屬層零件厚度的總和。每一工序所切除的金屬層厚度稱為工序余量。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]用查表法確定各加工表面加工余量、工序尺寸及偏差總表，如表 1-1 所示。 表 1-1 各加工表面加工余量總表 單位: （mm） 余量名稱 余量值 工序尺寸及偏差 經(jīng)濟(jì)精度等級(jí) 表面粗糙度值 孔加工總余量 2.25 擴(kuò)孔余量 1.5 19.0 56??11 6.3 拉孔余量 0.5 4. 8 0.8 磨孔余量 0.25 0.3 2?7 0.4 大端外圓加工總余量 2.5 粗車余量 2.2 0.4-815?12 6.3 精車余量 0.3 .73?7 0.8 小端外圓加工總余量 2.25 粗車余量 2 0 35.8－?12 6.3 精車余量 0.25 .2－ 7 0.8 齒輪大端面加工總余量 1.75 粗車余量 0.95 0 21.65－ 12 6.3 精車余量 0.6 3.4－ 7 0.8 磨余量 0.2 0 21.－ 7 0.8 齒輪小端面加工總余量 1.75 粗車余量 1.0 0 21.9－ 12 6.3 精車余量 0.7 .－ 7 0.8 小齒輪加工余量 3.0 第 2 章 EQ140 變速箱二軸三擋齒輪工藝分析 6 粗插余量 2.4 0 54.812－?8 1.6 精插余量 0.6 3.－ 7 0.8 大齒輪加工總余量 8.9 滾齒加工余量 8.26 0 1.564.28－?9 3.2 剃齒加工余量 0.14 3.－ 8 0.8 珩齒加工余量 0.5 0.47－ 7 0.8 油孔加工余量 3 9 ?? 11 12.5 2.2.4 定位基準(zhǔn)選擇 從設(shè)計(jì)和工藝兩個(gè)方面看，可把基準(zhǔn)分為兩大類，即設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)。 2.2.4.1 設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 設(shè)計(jì)人員常根據(jù)零件的工作條件和性能要求，結(jié)合加工工藝性，選定設(shè)計(jì)基準(zhǔn)， 確定零件各幾何要素之間的幾何關(guān)系和其他結(jié)構(gòu)尺寸及技術(shù)要求，設(shè)計(jì)出零件圖。 2.2.4.2 工藝基準(zhǔn) 根據(jù)用途不同工藝基準(zhǔn)可以分為以下幾種： 1.工序基準(zhǔn) 在工序圖上用來(lái)確定本工序所加工后的尺寸、形狀、位置的基準(zhǔn)； 2.定位基準(zhǔn) 在加工中用作定位的基準(zhǔn)。有時(shí)定位基準(zhǔn)是中心要素，如球心、軸線， 中心平面等。工件定位時(shí)常用定位基準(zhǔn)來(lái)體現(xiàn)。例如，軸類零件的定位基準(zhǔn)是公共軸 線。定位時(shí)通過(guò)定位基面中心孔與頂尖的接觸來(lái)體現(xiàn)。 3.測(cè)量基準(zhǔn) 測(cè)量是所采用的基準(zhǔn)； 4.裝配基準(zhǔn) 裝配時(shí)用來(lái)確定零件或部件在產(chǎn)品中的相對(duì)位置所采用的基準(zhǔn)。 2.2.4.3 精基準(zhǔn)的選擇 1.“基準(zhǔn)重合”原則 應(yīng)盡量選用被加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)，這樣可以避 免因基準(zhǔn)不重合而引起的誤差△bc。 2.“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則 選擇多個(gè)表面加工是都能使用的定位基準(zhǔn)作為基準(zhǔn)。 3.“互為基準(zhǔn)”原則 當(dāng)兩個(gè)表面的相互位置精度及其自身的尺寸與形狀精度要求 很高上，可采用這兩個(gè)表面互為基準(zhǔn)，反復(fù)進(jìn)行多次精加工。 4.“自為基準(zhǔn)”原則 在某些要求加工余量盡量小而均勻的精加工工序中，應(yīng)盡量 選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)。 綜上所述用齒輪大小端面和 Φ62mm 孔作為精基準(zhǔn),能使加遵循基準(zhǔn)重合的原則。 從而實(shí)現(xiàn)典型的面一孔典型的定位方式。 2.2.4.4 粗基準(zhǔn)的選擇 一般粗基準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)下述具體情況來(lái)確定。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 1.若工件必須首先保證某重要表面加工余量均勻，則應(yīng)選該表面為粗基準(zhǔn)。 2.在沒(méi)有要求保證重要表面加工余量均勻的情況下，若零件上的每個(gè)表面都要加工， 則應(yīng)以加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。 3.在沒(méi)有要求保證重要表面加工余量均勻的情況下，若零件有的表面不需要加工時(shí)， 則應(yīng)以不加工表面中與加工表面的位置精度要求教高的表面為粗基準(zhǔn)。 4.選作粗基準(zhǔn)的表面，應(yīng)盡可能平整和光潔，不能有飛邊、澆口、冒口和其他缺陷， 以便定位精確，裝夾可靠。 5.粗基準(zhǔn)在同一尺寸方向上通常只允許使用一次，否則定位誤差太大。 綜上所述，選擇齒輪外圓面和齒輪端面作為粗加工的基準(zhǔn)。之所以選擇齒輪外圓 面和齒輪端面作為粗加工的基準(zhǔn)，第一，選擇外圓作為粗基準(zhǔn)我們可以獲得比較均勻 的加工余量和加工精度。第二，選擇端面作為粗基準(zhǔn)是因?yàn)槎嗣婕庸び嗔啃】梢员ＷC 加工面都有足夠的加工余量. 2.2.5 加工經(jīng)濟(jì)精度和加工方法的選擇 1. 加工經(jīng)濟(jì)精度 生產(chǎn)上加工精度的高低是用其可以控制的加工誤差的大小來(lái)表示的。加工誤差和 加工成本之間成反比例關(guān)系。 2.加工方法的選擇 （1）所選加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及表面粗糙度應(yīng)與加工表面的要求相適應(yīng)。 （2）所選加工方法應(yīng)能保證加工表面的幾何形狀精度與表面相互位置精度要求。 （3）所選加工方法應(yīng)與零件材料的可加工性相適應(yīng)。 （4）所選加工方法應(yīng)與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。 （5）所選加工方法應(yīng)與本廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件相適應(yīng)。 2.2.6 加工順序的安排 零件上的全部加工表面應(yīng)用一個(gè)合理的加工順序進(jìn)行加工，這對(duì)保證零件質(zhì)量、 提高生產(chǎn)率、降低加工成本是至關(guān)重要的。 1.工序順序的安排原則 （1）先加工基準(zhǔn)面，再加工其它表面 ①工藝路線開(kāi)始安排的加工面應(yīng)該是選作定位基準(zhǔn)的精基準(zhǔn)面；②為保證一定的 定位精度，當(dāng)加工面的精度要求很高時(shí)，精加工前一般應(yīng)先精修一下精基準(zhǔn)。 （2）一般情況下，先加工平面，后加工孔 ①當(dāng)零件上有較大的平面可以作定位基準(zhǔn)時(shí)，可以先加工出來(lái)作定位面，以面定 位，加工孔。這樣可以保證定位穩(wěn)定、準(zhǔn)確，安裝工件往往也比較方便；②在毛坯面 第 2 章 EQ140 變速箱二軸三擋齒輪工藝分析 8 上鉆孔，容易使鉆頭引偏，所以在鉆孔之前先加工平面；③先加工主要表面，后加工 次要表面；④先安排粗加工工序，后安排精加工工序。對(duì)于精度和表面質(zhì)量要求教高 的零件，其粗精加工階段應(yīng)該分開(kāi)。 2.熱處理工序及表面處理工序的安排 （1）對(duì)于改善金相組織和切削性能而進(jìn)行的熱處理工序（如退火、正火、調(diào)質(zhì)等） ，應(yīng)安排在切削加工之前。 （2）對(duì)于消除內(nèi)應(yīng)力而進(jìn)行的熱處理工序（如人工時(shí)效、退火、正火等） ，一般 安排在粗加工之后，精加工之前。 （3）對(duì)于提高零件表面硬度的熱處理工序（如淬火、滲碳淬火等） ，一般安排在 半精加工之后，精加工之前進(jìn)行。 （4）對(duì)于提高零件表面耐磨性或耐腐蝕性而安排的熱處理工序，以及以裝飾為目 的而安排的熱處理工序（如鍍鉻、陽(yáng)極氧化、鍍鋅、發(fā)藍(lán)處理等） ，一般都放在工藝過(guò) 程的最后。 2.2.7 其它工序的安排 （1）檢查和檢驗(yàn)工序一般都安排在：①零件加工完畢后；②從一個(gè)車間轉(zhuǎn)到另一 個(gè)車間的前后；③工序較長(zhǎng)或重要的關(guān)鍵工序的前后。 （2）切削加工之后應(yīng)安排去毛刺處理。 （3）工件在進(jìn)入裝配之前，一般都應(yīng)先安排清洗。 （4）采用磁力夾緊的工序（如在平面磨床上用電磁吸盤夾緊工件） ，工件被磁化， 應(yīng)安排去磁處理，并在磁后進(jìn)行熱處理。 2.2.8 確定零件的加工工藝 通過(guò)分析論證可確定兩種相對(duì)來(lái)講比較好的加工工藝方案，下面我們?cè)賹?duì)兩種方 案進(jìn)行比較擇優(yōu)： 表 1-2 列出了兩種齒輪加工工藝方案，現(xiàn)在我們對(duì)它進(jìn)行對(duì)比擇優(yōu)：這兩種加工 方案從齒坯來(lái)看第一種用的是擴(kuò)—拉—車方案，而第二種用的則是擴(kuò)絞—拉—車方案， 這種方案設(shè)備較少，經(jīng)濟(jì)性好，很多零件的加工都用這種方案，但相比較而言，在大 量生產(chǎn)中，還是第一種方案的效率要高點(diǎn)。從齒形的加工來(lái)看，第一種是用了滾—剃 —淬火—珩方案，而第二種則用了滾—淬火—磨方案。珩齒的加工精度可達(dá)到 0.32， 而磨齒更高，可達(dá)到 0.16，但所要求的齒輪最高精度只需 0.8，故用珩齒已經(jīng)足夠，磨 齒就浪費(fèi)了，不經(jīng)濟(jì)。根據(jù)以上分析，我們認(rèn)為采用第一種工藝方案較為合適。 表 1-2 加工工藝 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 生產(chǎn)類型： 大批生產(chǎn) 材料牌號(hào)： 20GrMnTi 毛坯類型： 鍛件 生產(chǎn)類型： 大批生產(chǎn) 材料牌號(hào)： 20GrMnTi 毛坯類型 鍛件 工序號(hào) 方案一 工序號(hào) 方案二 下料 下料 鍛造 鍛造 正火 正火 10 擴(kuò)孔，倒角 10 擴(kuò)絞，倒角 20 拉內(nèi)孔 20 粗車大外圓粗車小外圓 30 粗車大小外圓及端面 30 粗車小端面、臺(tái)階大端面 40 精車定位基準(zhǔn)面 40 粗車大端面、內(nèi)端面 50 車 R6 的環(huán)槽 50 車 R6 的環(huán)槽 60 精車大小端面及外圓 60 精車小齒端面，精車小外圓 70 插小齒 70 精車大端面及外圓，精車內(nèi)端面， 80 小齒段倒角 80 車階梯端面，車槽，車小外圓 90 滾大齒 90 銑油槽 100 大齒兩端倒角 100 齒坯檢驗(yàn) 110 銑油槽 110 滾大齒 120 鉆油孔，去毛刺 120 大齒兩端倒角 130 剃齒 130 熱前檢驗(yàn)剃齒 140 清洗 140 滲碳、淬火 150 齒形全面檢查 150 回火 160 淬碳，淬火 160 噴丸 170 回火 170 磨內(nèi)孔，小端面 180 噴丸 180 磨內(nèi)端面 190 磨內(nèi)孔，及端面 190 磨齒 200 珩齒 200 清洗 210 清洗 210 終檢 220 終檢 220 防銹處理 230 防銹處理 2.2.9 計(jì)算與確定工序切削加工用量 擴(kuò)孔 第 2 章 EQ140 變速箱二軸三擋齒輪工藝分析 10 加工余量根據(jù)孔的尺寸及加工精度及粗糙度查參考文獻(xiàn)[1]表 2.3-48，取孔加工余 量為 1.5mm. 擴(kuò) φ60.5mm 孔參考文獻(xiàn)[1]表 2.4-54，并參考機(jī)床實(shí)際進(jìn)給量取 f=0.5mm/r,擴(kuò)孔速 度 1.4m/s,由此計(jì)算出轉(zhuǎn)速 min/42r5.601.38d0un???? 參考文獻(xiàn)[1]表 3.1.-35z5163A 鉆床的實(shí)際轉(zhuǎn)速取實(shí)際轉(zhuǎn)速為 n=440r/min 則實(shí)際切削速度為 min/84105.6.3410dnu???? 擴(kuò)孔扭矩參考文獻(xiàn)[1]表 2.4-69 得： M=9.81?0.848 75.0d 8.pa?95.0fmk (2-1) M=9.81?0.848 2.f5.1.6095.07=120n.m 擴(kuò)孔功率 kw.35.602dpm?? 參考文獻(xiàn)[1]表 3.1.-35z5163A 鉆床的實(shí)際扭矩功率足夠 2) 拉孔 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表 2.4-117 根據(jù)拉孔的工件材料和孔的形狀確定孔的齒升量為 f=0.01mm/z 根據(jù)材料所屬切削速度組別和加工后所要得到的表面粗糙度值確定拉刀切削速度 u=0.059m/s 根據(jù)材料性質(zhì)及齒升量確定拉刀切削力 F=85N/mm 根據(jù)拉刀切削力和切削速度確定拉削功率 P=5kw 根據(jù)切削速度拉刀切削力拉削功率等綜合因素選擇拉床為 L6110 3）粗車端面及外圓 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表 2.4-3 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 粗車大端外圓：根據(jù) pa〉12mm 及車刀刀桿尺寸進(jìn)給量為 0.4~0.6 取 f=0.5mm/r 因車大小端面及外圓條件一樣所以所有 f 均取 0.05mm/r 切削速度： uy15.0p28.ukfaT6C? (2-2) 根據(jù)進(jìn)給量 f=0.5mm/r<0.7mm/r 故 u=242， =0.35 因刀具材料為硬質(zhì)合金車刀 YT15 因此刀具耐用度 T 取 3600s 根據(jù)材料性質(zhì)查表 2.4-17 切削速度修正系數(shù) k=0.87 根據(jù)刀具耐用度 T=3600s 則速度修正系數(shù) k=1.0大 圓u = uy15.0p28.ukfaT6C大 圓 = 0.1875.0.27360431.8. ?? =72m/min小 圓 = uy15.0p28.uf小 圓 = ...35015.02.08.0 =73.6m/min大 端u = uy15.0p28.ukfaT6C大 端 = .187.78.396435015.02.08.0 ?? =56.4m/min小 端 = uy15.0p28.uf小 端 = ..35015.02.8.0 =60m/min 確定主軸轉(zhuǎn)速 n= wd 1u?大 圓n = 0 == 78.1394. 20? =2.73r/min小 圓 = wd 1u? = .=4.5r/min大 端n = 0 = 78.1394. 2? =2.14r/min小 端 = wd 1u? = .=3.66r/min 按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取 大 圓n =168r/min 小 圓n=248r/min大 端 =107r/min 小 端 =204r/min 則實(shí)際切削速度 第 2 章 EQ140 變速箱二軸三擋齒輪工藝分析 12 大 圓u= 10dnD?= 10687.394.?=73.7m/min=1.23m/s小 圓 = = 2. =67.7m/min=1.13m/s大 端u = 10 dnD? = 10 78.394.? =47m/min=0.78m/s小 端 = = 2. =55.7m/min=0.93m/s 4）精車精基準(zhǔn) φ75mm 平面 根據(jù)表參考文獻(xiàn)[1]2.4-4 進(jìn)給量 f=0.11~0.15 取 f=0.12，因加工材料為鈦合金需要 乘以系數(shù) 0.7~0.8 取系數(shù) k=0.8，則 f=0.12×0.8=0.096mm/r 根據(jù)表參考文獻(xiàn)[1]表 2.4-20 切削速度公式 uy15.0p28.ukfaT6C? (2-3) 因?yàn)檫M(jìn)給量 f=0.096mm/r<=0.3 所以取 u=291， =0.2 根據(jù)材料性質(zhì)查表 2.4-17 切削速度修正系數(shù) k=0.87 根據(jù)刀具耐用度 T=3600s 則速度修正系數(shù) k=1.0Au = uyA15.0p28.ukfaT6C = 0.187096.83602135.5..8. ??? =92m/min 確定機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速 n= wd 1? = 834.?=5.87r/s=352r/min 根據(jù)機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速 n=360r/min 則實(shí)際切削速度 Au = 10 dnD? = 0 8314.36? =93.8m/min=1.56m/s 5）精車齒端面及外圓 根據(jù)表參考文獻(xiàn)[1]2.4-4 進(jìn)給量 f=0.11~0.15 取 f=0.12，因加工材料為鈦合金需要 乘以系數(shù) 0.7~0.8 取系數(shù) k=0.8，則 f=0.12×0.8=0.096mm/r 根據(jù)表參考文獻(xiàn)[1]表 2.4-20 切削速度公式 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 uy15.0p28.ukfaT6C? 因?yàn)檫M(jìn)給量 f=0.096mm/r0.552kw 故機(jī)床功率足夠。 8）剃齒 精剃齒時(shí)候工作臺(tái)縱向進(jìn)給量 af(0.35~0.4) 取 af=0.36，單向行程進(jìn)給量 0.04~0.05mm/行程 取 f=0.04mm/每行程 根據(jù)表參考文獻(xiàn)[1]表 2.4-137 剃齒刀節(jié)徑圓周速度取 u=1.75m/s 則機(jī)床轉(zhuǎn)速 n= wd 10u? = 284.1.3 75? =4.34r/s=260.7m/min 按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取 n=250r/min 則實(shí)際切削速度 u= 10 dnD? = 10 28.43.5? =100.7m/min=1.68m/s 9)磨內(nèi)孔 根據(jù)表參考文獻(xiàn)[1]表 2.4-163 并結(jié)合機(jī)床實(shí)際工作參數(shù)取 n=3.33r/s 則工件回轉(zhuǎn)速度 u= 10 dnD? = 0 6214.3? =0.65m/s 根據(jù)表參考文獻(xiàn)[1]表 2.4-161 耐用度 T=1000s 查表 2.4-164 取 B=50mm（砂輪寬度） 根據(jù)表參考文獻(xiàn)[1]表 2.4-163 所加工孔的粗糙度為 0.4，軸向進(jìn)給量aBf =（ 0.25~0.5）B 取 aBf=0.25B=12.5mm/r 徑向進(jìn)給量 rf= a 9.06uf7D.321K D—工件孔徑321K 查文獻(xiàn)[1]表 2.4-163 分別取 0.1K . 0.132?? 則 rf= 12.50.6 79.? =0.056mm/雙行程 切削功率 21 7.0rfm)u(8Pa? 根據(jù)表參考文獻(xiàn)[1]表 2.4-164 取 12. 0.K? 第 2 章 EQ140 變速箱二軸三擋齒輪工藝分析 16 則 1 7.0rfmK)u(98.Pa? = .25630.?? =0.4kw<3kw 故機(jī)床功率足夠 。 10）珩齒 根據(jù)表參考文獻(xiàn)[1]表 2.9-8 圓周速度 u=0.467m/min 往復(fù)速度 fu=0.167m/s 進(jìn)給量根據(jù)表參考文獻(xiàn)[1]表 2.9-10rf (0.1~0.3)× 310?mm/r 取 =0.2× mm/r 2.2.10 機(jī)床、刀具、夾具的選擇 1．機(jī)床的選擇原則： 1）機(jī)床的加工尺寸要求和加工工件的尺寸相適應(yīng) 2）機(jī)床的加工精度要求和所加工工件的精度要求相適應(yīng) 3）機(jī)床功率要滿足機(jī)械加工功率要求 2．刀具的選擇原則： 1)切削深度 ,寬度和進(jìn)給量決定了切削體積,當(dāng)切削體積增大時(shí),應(yīng)降低銑削速度, 降 慢轉(zhuǎn)速. 2)一般情況下,銑刀直徑越大,其轉(zhuǎn)速越低,直徑越小,其轉(zhuǎn)速越高. 3)鎢鋼刀具切削速度比高速鋼刀要高兩倍,且需要較快的進(jìn)給量,在使用鎢鋼 刀具時(shí)轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量均要高于高速鋼刀具. 4)提高切削速度而降低進(jìn)給量能得到較好的面粗度. 5)加工硬度高的材料時(shí),應(yīng)選擇較小的切削速度反之應(yīng)用較高的切削速度. 6)在確保品質(zhì)的情況下,首先應(yīng)用大的切削寬度,切削深度,再選用較大的進(jìn)給量,最 后才卻定銑削速度. 7）盡量勢(shì)力用通用刀具，在通用刀具不能滿足切削要求時(shí)才用專用刀具，如專用 插齒刀的設(shè)計(jì)就是因?yàn)樗o齒輪小齒的法向齒形角是 30°，不是標(biāo)準(zhǔn)值，故需另行設(shè) 計(jì)。 3．量具的選擇原則： 在小批量生產(chǎn)時(shí)大多數(shù)都是用通用量具，但是在大量生產(chǎn)時(shí)，為了提高生產(chǎn)效率， 一般都用專用量具，如量塊、量規(guī)、量棒等。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 4．切削液的選擇原則： 1．粗加工 粗加工時(shí)，由于切削用量大，產(chǎn)生的切削熱多，切削溫度高，容易導(dǎo)致高速鋼刀 具迅速磨損，所以應(yīng)選用冷卻為主的乳化液或離子型切削液。硬質(zhì)合金刀具耐熱性好， 一般不用切削液，如果要用必須連續(xù)地、處分地澆注，切不可斷斷續(xù)續(xù)，以免因冷熱 不均產(chǎn)生很大的熱英里而導(dǎo)致裂紋，損壞刀具。 較低速度切削時(shí)，刀具以機(jī)械磨損為主，宜選用以潤(rùn)滑為主的切削油；較高速度 切削時(shí)，刀具以熱磨損為主，宜選用以冷卻為主的乳化液或離子型切削液。 2．精加工 精加工時(shí)，切削液的主要作用是減小表粗糙度和提高加工精度，所以，加工剛件 時(shí)宜選用能減小摩檫和粘結(jié)、抑制積屑瘤和鱗刺形成的極壓切削油或 10%~12%極壓乳 化油或離子型切削液。精加工銅及其合金、鋁及其合金或鑄鐵時(shí)，為減小表面粗糙度 宜選用離子型切削液，或 10%~12%乳化液。由于硫?qū)︺~有腐蝕作用，所以切削銅時(shí)不 宜選用含硫的切削液體。 3．難加工 加工難加工材料時(shí)，宜選用極壓切削油或極壓乳化液。 4．磨削加工 磨削加工的特點(diǎn)是切削溫度高，還會(huì)產(chǎn)生大量的細(xì)屑和砂末。為了保證加工質(zhì)量 宜選用有較好冷卻性能和清洗作用，并具有一定潤(rùn)滑和防銹作用的乳化液或離子型切 削液。磨削難加工材料時(shí)，宜選用極壓乳化液或極壓切削油。 2.3 本章小結(jié) 齒輪加工屬于典型機(jī)械零件加工，本章主要介紹了鍛坯的制造過(guò)程、齒輪加工工 藝路線的選擇論證和工藝路線的指定（包括齒坯分模面的選擇、加工余量和尺寸公差 的確定、齒坯和齒形加工等） 。在本章我們主要涉及了機(jī)械加工工藝、金屬熱處理、互 換與測(cè)量、機(jī)械設(shè)計(jì)等課程。完成了對(duì)這些課程的理論與實(shí)踐的結(jié)合。 第 3 章 剃前齒輪滾刀設(shè)計(jì) 18 第 3 章 剃前齒輪滾刀設(shè)計(jì) 剃齒加工廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)齒輪制造，但是，剃齒效率、剃前質(zhì)量和剃齒 刀的使用壽命，都與剃前刀具有很大的關(guān)系。剃前刀具能否為剃齒加工創(chuàng)造良好的條 件，主要在于剃前刀具的設(shè)計(jì)。 汽車、拖拉機(jī)齒輪屬于大批、大量生產(chǎn)，齒形加工常采用滾 剃 珩工藝，生 產(chǎn)中使用的剃前滾刀一般設(shè)計(jì)成專用剃前滾刀。 3.1 剃前滾刀設(shè)計(jì)參數(shù) 表 2.1 剃前滾刀設(shè)計(jì)的原始參數(shù) 序號(hào) 名稱 被加工齒輪 共軛齒輪 1 模數(shù) m n=3.75 m n=3.75 2 壓力角 ?20?f??20?f? 3 分度圓螺旋角 f?= ?41‘58 ' f?= ?41‘58 ' 4 齒高系數(shù) f=1 f=1 5 法面徑向間隙系數(shù) C n*=0.373 C n*=0.373 6 齒頂高 h 1?=3.75 h 2?=3.75 7 齒全高 h =8.9 h =8.9 8 齒數(shù) z 1=31 z 2=28 9 變位系數(shù) x n=0 x n=0 10 分度圓直徑 d 1f=127.284 d 2f=114.966 11 基圓直徑 d o=118.241 d o=106.792 12 頂圓直徑 d 1e=134.784 d 2e=122.466 13 中心距 A=121.125 設(shè)計(jì)專用剃前滾刀應(yīng)該根據(jù)被加工齒輪和嚙合齒輪參數(shù)來(lái)確定。其參數(shù)如表 2.1 所 示。若剃前滾刀是加工直齒圓柱齒輪，由于其端面參數(shù)與法面參數(shù)相同，所以其參數(shù) 也可以在用戶界面輸入。 3.2 確定留剃余量 為了使剃齒工序能夠得到預(yù)期的效果，對(duì)剃前齒輪齒形提出了如下要求：1）