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寧XX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(論文)
低速重載齒輪工藝設(shè)計
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級
姓 名
學(xué) 號
指導(dǎo)老師
年 月 日
摘 要
隨著科技技術(shù)的不斷進(jìn)步，生產(chǎn)都向著自動化、專業(yè)化和大批量化的方向發(fā)展。這就要求企業(yè)的生產(chǎn)在體現(xiàn)人性化的基礎(chǔ)上降低工人的生產(chǎn)強(qiáng)度和提高工人的生產(chǎn)效率，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本?，F(xiàn)代的生產(chǎn)和應(yīng)用設(shè)備多數(shù)都采用機(jī)電一體化、數(shù)字控制技術(shù)和自動化的控制模式。在這種要求下齒輪零件越發(fā)體現(xiàn)出其廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和市場前景。特別是近年來與微電子、計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合后，使齒輪零件進(jìn)入了一個新的發(fā)展階段。在齒輪零部件是最重要部分，因需求的增加，所以生產(chǎn)也步入大批量化和自動化。
為適應(yīng)機(jī)械設(shè)備對齒輪加工的要求，對齒輪加工要求和技術(shù)領(lǐng)域的拓展還需要不斷的更新與改進(jìn)。
關(guān)鍵詞：工藝設(shè)計，齒輪零件，齒輪傳動
3
Abstract
Along with the science and technology unceasing progress, toward the production of automation, specialization and a large number of direction. This will require the enterprises production in the embodiment of humanity on the basis of reducing worker production intensity and improve the working efficiency, reduce the production cost of enterprises. Modern production and application of the majority of equipment with mechanical and electrical integration, digital control technology and automation control mode. Under this requirement of gear parts increasingly reflects its broad application areas and market prospects. Especially in recent years and microelectronics, computer technology integration, so that the gear drive has entered a new stage of development. In the gear parts is the most important part, because of increased demand, so the production has entered a large number of quantization and automation.
To meet the mechanical equipment to gear machining requirements, gear on the design requirements and technical fields is also expanding the need to constantly update and improve.
Key Words: Technological design of parts, gear, gear transmission
目 錄
摘 要 2
Abstract 3
目 錄 4
第1章 緒論 5
1.1 機(jī)械加工工藝概述 5
1.2機(jī)械加工工藝流程 5
1.3畢業(yè)設(shè)計工藝要求的基本任務(wù)和要求 6
1.3.1工藝設(shè)計的基本任務(wù) 6
1.3.2設(shè)計要求 6
第2章 齒輪的加工工藝規(guī)程設(shè)計 7
2.1 零件的作用 7
2.2零件的工藝分析 7
2.3工藝規(guī)程設(shè)計 8
2.3.1確定毛坯的制造形式 8
2.3.2基面的選擇 8
2.3.3 確定工藝路線 9
2.3.4確定切削用量及基本工時 12
結(jié) 論 17
參考文獻(xiàn) 18
致 謝 19
低速重載齒輪工藝畢業(yè)設(shè)計（論文）
第1章 緒論
1.1 機(jī)械加工工藝概述
機(jī)械加工工藝是指用機(jī)械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)使其成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進(jìn)行加工的一個依據(jù)。
機(jī)械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機(jī)械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使其成為零件的過程稱為機(jī)械加工工藝過程。比如一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗(yàn)-包裝，就是個加工的籠統(tǒng)的流程。
機(jī)械加工工藝就是在流程的基礎(chǔ)上，改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品 或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細(xì)說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟就要有詳 細(xì)的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達(dá)到多少，公差要達(dá)到多少。
技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量、設(shè)備條件和工人素質(zhì)等情況，確定采用的工藝過程，并將有關(guān)內(nèi)容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個就比較有針對性了。每個廠都可能不太一樣，因?yàn)閷?shí)際情況都不一樣。
總的來說，工藝流程是綱領(lǐng)，加工工藝是每個步驟的詳細(xì)參數(shù)，工藝規(guī)程是某個廠根據(jù)實(shí)際情況編寫的特定的加工工藝。
1.2機(jī)械加工工藝流程
機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機(jī)械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一，它是在具體的生產(chǎn)條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫 成工藝文件，經(jīng)審批后用來指導(dǎo)生產(chǎn)。機(jī)械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內(nèi)容及所用的設(shè)備和工藝裝備、工件的檢驗(yàn)項(xiàng)目及 檢驗(yàn)方法、切削用量、時間定額等。
制訂工藝規(guī)程的步驟
1) 計算年生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型。
2) 分析零件圖及產(chǎn)品裝配圖，對零件進(jìn)行工藝分析。
3) 選擇毛坯。
4) 擬訂工藝路線。
5) 確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差。
6) 確定各工序所用的設(shè)備及刀具、夾具、量具和輔助工具。
7) 確定切削用量及工時定額。
8) 確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法。
9) 填寫工藝文件。
在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對前面已初步確定的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，以提高經(jīng)濟(jì)效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現(xiàn)前所未料的情況，如生產(chǎn)條件的變化，新技術(shù)、新工藝的引進(jìn)，新材料、先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用等，都要求及時對工藝規(guī)程進(jìn)行修訂和完善。
1.3畢業(yè)設(shè)計工藝要求的基本任務(wù)和要求
1.3.1工藝設(shè)計的基本任務(wù)
(1)繪制零件工作圖一張
(2)繪制毛坯-零件合圖一張
(3)編制機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片一套
(4)編寫設(shè)計說明書一份
1.3.2設(shè)計要求
(1)保證零件加工質(zhì)量,達(dá)到圖紙的技術(shù)要求
(2)在保證加工質(zhì)量的前提下,盡可能提高生產(chǎn)效率
(3)要盡量減輕工人的勞動強(qiáng)度,生產(chǎn)安全
(4)在立足企業(yè)的前提下,盡可能采用國內(nèi)技術(shù)和裝備
(5)工藝規(guī)程應(yīng)正確.清晰,規(guī)范化,標(biāo)準(zhǔn)化的要求
19
第2章 齒輪的加工工藝規(guī)程設(shè)計
2.1 零件的作用
低速重載齒輪,，它是齒輪的一個主要一種，其功用是傳遞運(yùn)動和運(yùn)動方向，以適應(yīng)傳動機(jī)構(gòu)運(yùn)動的需要。從而改變機(jī)器運(yùn)行的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)傳動功能。
圖2-1 齒輪零件圖
2.2零件的工藝分析
從零件圖上可以看出，該零件的結(jié)構(gòu)加工表面比較多，且輪齒的加工精度比較高。其主要加工表面可以分為三個部分：
一、主要加工表面的尺寸：
1) 以外圓柱齒輪為中心的一組加工面。
這一組加工表面包括：m=5mm、z=38、B=40mm的圓柱齒輪及兩端2×45度的倒角，外圓。
2) 以花鍵孔為中心的一組加工面。
這一組加工面包括：花鍵孔及其倒角，mm的孔。
3) 左、右端面。
這一組加工表面主要是左、右表面。
二、以上加工表面的主要技術(shù)要求：
（1） 齒輪三個公差組精度等級為7-7-7，輪齒表面粗糙度為1.6，齒面要求淬硬到HRC45~50，并且齒面與孔中心軸線要保證同軸度0.018mm
（2） 花鍵孔，內(nèi)徑定心，要有10個等分的花鍵齒，并保證齒側(cè)壁粗糙度為1.6。
（3） 除兩端面的粗糙度為12.5，其余表面粗糙度為6.3。
由以上分析可知。對于這三組加工表面來講，可以先選擇其中一組加工表面進(jìn)行加工，然后以加工過的表面為基準(zhǔn)，加工其他兩組表面，并保證它們之間的相互位置。
2.3工藝規(guī)程設(shè)計
2.3.1確定毛坯的制造形式
由生產(chǎn)計劃可知，該零件為成批生產(chǎn)。零件材料為20CrMnTi鋼，由于零件本身的作用，考慮到其在運(yùn)行過程中會經(jīng)常的行駛，故零件在工作過程中經(jīng)常承受沖擊性載荷，齒輪面也應(yīng)該有較強(qiáng)的硬度，因此應(yīng)該選用鍛件，以便金屬纖維不被切斷，保證零件的工作可靠性。由于零件為大批生產(chǎn)，而且零件的尺寸不大，可以采用模鍛成型，從而提高生產(chǎn)率，保證加工精度。
2.3.2基面的選擇
定位基準(zhǔn)的選擇是擬定零件加工路線的、確定法加工方案前的重要工作?；鶞?zhǔn)選擇的合理、可靠，直接影響到加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。對于保證零件的尺寸精度和位置精度有著決定性的作用，同時可以使生產(chǎn)率得以提高。反之，就會出現(xiàn)各種問題，更有甚者還會造成大批廢品零件，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。我們在選擇基準(zhǔn)的時候通?？紤]下面幾個問題：
以哪一個表面作為精基面或統(tǒng)一基準(zhǔn)，可以保證加工精度和高的生產(chǎn)效率；
為加工精基面或統(tǒng)一基準(zhǔn)，應(yīng)采用哪一個表面作為粗基準(zhǔn)；
是否有特殊表面需要采用統(tǒng)一基準(zhǔn)以外的精基面。
在選擇基準(zhǔn)的時候，應(yīng)盡量做到設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合。對于離合齒輪這樣的盤套類零件，根據(jù)該零件的工作特點(diǎn)和加工要求，選擇定位面基準(zhǔn)如下：
粗基面：以外圓和一個端面作為粗基面，鏜、拉內(nèi)孔。
精基面：齒輪基圓的基準(zhǔn)是內(nèi)孔φ82的內(nèi)圓表面，所以精基準(zhǔn)為內(nèi)孔φ82+0.16 0mm的內(nèi)圓表面，選擇花鍵孔和一個端面作為精基面，加工齒輪，以花鍵孔和右端面作為定位基面；加工以花鍵孔和左端面作為主要定位基面。
2.3.3 確定工藝路線
制定工藝路線是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理的保證。尤其在這種大批量生產(chǎn)綱領(lǐng)時，采用合理的工藝路線可以大大提高生產(chǎn)率，使生產(chǎn)成本降低，并獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
一、加工方法的確定
零件各表面加工方法的選擇，首先要保證加工表面的加工精度和表面粗糙度要求，然后需要考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性方面的要求，在選擇時，應(yīng)根據(jù)各種加工方法的特點(diǎn)及其經(jīng)濟(jì)加工精度和表面粗糙度，結(jié)合零件的特點(diǎn)和技術(shù)要求綜合考慮。
該工件毛坯經(jīng)模鍛成型，孔已鑄出。其各表面加工方法如下：
左、右端面： 粗車
各外圓表面： 粗車—半精車
mm等內(nèi)孔： 粗鏜—半精鏜
齒輪： 滾齒—剃齒—珩齒
花鍵槽： 粗鏜—半精鏜—拉鍵槽—校正
二、零件各表面加工順序的確定
1、加工階段的劃分 為了達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求，該離合齒輪的加工可以分為上個加工階段
l 粗加工階段 車外圓、端面，鏜內(nèi)孔、花鍵孔；
l 半精加工階段 以拉出的花鍵孔為主要精基準(zhǔn)，精車外圓，滾齒、剃齒；
l 精加工階段 校正花鍵孔，并以校正好的花鍵孔為精基準(zhǔn)，珩齒。
2、 加工順序的安排
l 機(jī)械加工順序的安排 根據(jù)機(jī)械加工順序安排時應(yīng)遵循的原則，考慮到該工件的具體特點(diǎn)，先安排外圓、端面、內(nèi)孔的加工。由于花鍵孔是后面各表面加工的主要精基準(zhǔn)，所以接著安排花鍵孔的拉削?；ㄦI孔加工好以后，以花鍵孔為精基準(zhǔn)，精車外圓，銑銑2×38mm的槽和剃齒，然后安排花鍵孔的校正，珩齒。
l 熱處理的安排 由于毛坯為模鍛件，在機(jī)械加工之前應(yīng)進(jìn)行真貨處理，消除鍛造應(yīng)力，境地硬度，改善切削性能。在粗加工之后，安排第二次熱處理——調(diào)質(zhì)處理，提高零件的綜合力學(xué)性能，最后根據(jù)零件的技術(shù)要求，對輪齒表面進(jìn)行淬火處理，以得到較高的表面硬度，提高其耐磨性。
l 輔助工序的安排 檢驗(yàn)工序：在熱處理之后安排中間檢驗(yàn)工序，最后安排終檢工序，還有安排鉗工去毛刺，安排清晰工序，最后還要將零件油封，庫存。
3、工序的組合
根據(jù)零件的生產(chǎn)規(guī)模以及零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還有加工方法，為了盡可能減少安裝次數(shù)，在一次加工中安排多面加工，以保證高的表面相互位置精度，考慮使用通用機(jī)床夾具，并采用工序集中的原則來組合工序。
4、工藝路線的確定
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
1粗車外圓及端面 1粗車外圓及端面
2拉花鍵孔 2拉花鍵孔
3去毛刺 3去毛刺
4精車外圓、端面 4精車外圓及端面
5檢驗(yàn) 5檢驗(yàn)
6滾齒 6滾齒
8倒角 7倒角
9去毛刺 8去毛刺
9去毛刺 9剃齒
10剃齒 10齒部高頻淬火
11齒部高頻淬火 13總檢
14總檢
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切削加工。
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(yàn)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）鍛造毛坯
2）正火
3）車右端面
4）車外圓
5）車左端面
6）粗鏜mm孔，半精鏜mm孔，倒角；
7）拉花鍵孔，
8）滾齒
9）鉗工去毛刺
10）剃齒
11）輪齒表面滲碳淬火
12）清洗
13）檢驗(yàn)
14）油封、庫存。
以上工藝過程詳見機(jī)械加工工藝過程綜合卡片。
工序確定
零件機(jī)械加工工藝路線擬定后還需要對每一工序進(jìn)行設(shè)計。其主要內(nèi)容包括：確定每一工步的加工余量、計算各工序的工序尺寸及公差、選擇各工序所選用的機(jī)床及工藝裝備、確定切削余量、計算工時定額。
（1）加工余量的確定
機(jī)械加工余量對工藝過程有一定的影響，余量不夠，不能保證零件的加工精度，余量過大，不但增加機(jī)械加工勞動量，而且增加了材料、刀具、能源的消耗，從而增加了成本，所以必須合理地安排加工余量。
根據(jù)零件毛坯條件：材料為20CrMnTi鋼，生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，采用在鍛模上得到模鍛毛坯。本設(shè)計采用查表修正法和經(jīng)驗(yàn)估值法相結(jié)合確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸。
1) 軸向長度方向加工余量
該零件的端面我們只用到了粗車，查表余量為2mm，所以毛坯長度40+3×3=46。
2) 外圓表面加工余量
圓查表得：精車，Z=1，2Z=2；粗車Z=2，2Z=4 毛坯為
3)內(nèi)孔表面加工余量 工件內(nèi)孔為階梯孔，其中花鍵孔的精度要求比較高，故鍛造時取統(tǒng)一內(nèi)徑，加工余量按內(nèi)孔查表得：半精鏜時，2Z=1.1，公差為+0.16，粗鏜時2Z=2.0，公差為+0.22；
綜合以上，得毛坯為長度46mm，直徑，內(nèi)有中孔為直徑。
圖2-2 鍛件毛坯圖
2.3.4確定切削用量及基本工時
1） 車右端面
端面車刀，刀具
根據(jù)加工余量和機(jī)床剛度，選擇吃刀深度。一次走刀。
進(jìn)給量<表9-2>
刀具耐用度
理論切削速度:
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
選擇
所以實(shí)際切削速度
切削工時：
取
所以
2）車外圓
采用外圓車刀
因此一次走刀
進(jìn)給量
理論切削速度:
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
為了加工工人操作方便,依然選擇機(jī)床轉(zhuǎn)速
所以實(shí)際切削速度
切削工時：切入長度:
3）車左端面
進(jìn)給量
理論切削速度:
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
選擇機(jī)床轉(zhuǎn)速
所以實(shí)際切削速度
切入長度:
4）粗鏜mm孔，半精鏜mm孔，倒角
2Z=2.2
用YT15鏜刀伸出的長度100mm
理論切削速度:
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
為了方便，仍選擇機(jī)床轉(zhuǎn)速
實(shí)際切削速度
切削工時：
半精鏜時, 2Z=1.1
為了方便，仍選擇機(jī)床轉(zhuǎn)速
實(shí)際切削速度
切削工時：
5）拉花鍵孔
單面余量h=5mm
拉削長度l=40mm
取考慮校準(zhǔn)部分的長度系數(shù)
考慮機(jī)床返回行程系數(shù)K=1.40
拉刀齒升
切削速度
拉刀齒距：
因此
6）滾齒
由艾興，肖詩綱主編.《切削用量簡明手冊》.北京.機(jī)械工業(yè)出版社表10-174
V=312/T0.33S0.5
N=0.124s0.9m1.7/D
又由文獻(xiàn)2表10-175,10-177
S=2.5，T=240min，m=4
代入上式得
V=32.4m/min，N=0.27kw
7）齒部高頻淬火
8）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
9）清洗
10）檢驗(yàn)
11）油封、庫存。
結(jié) 論
本次設(shè)計從零件的毛坯生產(chǎn)到最終成品，中間經(jīng)過了銑、鏜、鉆、攻螺紋、打毛刺等工序。因?yàn)槭谴笈可a(chǎn)，工序就分得很散，中間就可省去換刀具和調(diào)試的時間。在每道工序中都有計算切削用量和工時。
在本次設(shè)計中已無大的問題，基本達(dá)到了要求。只是在夾具的設(shè)計中沒有能提出多中方案進(jìn)行分析比較，有所不足。
參考文獻(xiàn)
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致 謝
在畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束之際我向所有幫助過我的老師和同學(xué)說一聲，謝謝！我想沒有他們的幫助，畢業(yè)設(shè)計就會做得很困難。
這次畢業(yè)設(shè)計是在XX悉心指導(dǎo)下完成的。XX以其淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)范、高度的責(zé)任感使我受益非淺。在做設(shè)計的過程中也遇到了不少的問題，xx給了我許多關(guān)懷和幫助，并且隨時詢問我畢業(yè)設(shè)計的進(jìn)展情況、細(xì)心的指導(dǎo)我們，也經(jīng)常打電話或者發(fā)電子郵件過來指導(dǎo)我的設(shè)計。
在論文工作中，得到了機(jī)電學(xué)院有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和老師的幫助與支持，在此表示衷心的感謝。最后，在即將完成畢業(yè)設(shè)計之時，我再次感謝對我指導(dǎo)、關(guān)心和幫助過老師、領(lǐng)導(dǎo)及同學(xué)。謝謝了！