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目錄
第1章 零件的工藝分析 2
1.1零件的作用 2
1.2零件的結(jié)構(gòu)工藝分析 2
第2章 零件的工藝分析 3
2.1齒輪的材料 3
2.2毛坯的選擇 4
2.3確定毛坯的加工余量 4
第3章 齒輪加工工藝路線擬定 5
3.1生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型 5
3.2 機械加工工藝路線的擬定 5
3.2.1基準的選擇 6
3.2.2加工順序的安排 6
3.2.3零件各工序的加工方法 8
3.2.4各工序機床選擇 8
第4章 工序設(shè)計 9
4.3加工余量方法的確定 9
4.4 確定各工序尺寸及其公差 9
4.5 各工序切削用量的確定和時間確定額 10
4.5.1切削用量的確定 10
4.5.2確定切削用量及基本工時 10
4.6 各工序切削用量及基本時間 13
總結(jié) 19
第1章 零件的工藝分析
1.1零件的作用
題目所給定的零件是車床主軸上的圓柱齒輪，是圓柱齒輪的一部分，該圓柱齒輪是一個外齒輪，它與軸套在一起，通過右端的兩個與輪齒相對應(yīng)的槽與拔叉相配合，然后和內(nèi)齒輪嚙合組成齒輪副，從而傳遞動力；有時還可以利用脫開的外齒輪兼作齒輪傳動用，且與不同齒數(shù)齒輪嚙合，可以得到不同的傳動比，從而改變機器運行的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)變速或換擋功能。
1.2零件的結(jié)構(gòu)工藝分析
從零件圖上可以看出，該零件的結(jié)構(gòu)比較復雜，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：mm的孔及其倒角，和寬22mm的槽。
2) 以孔為中心的一組加工面。
這一組加工面包括：外圓外圓， mm外圓及m=5mm、z=63、B=mm的圓柱齒輪及兩端2×的倒角。
3) 左、右端面。
這一組加工表面主要是右表面85mm的槽面。
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7-6-6，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0.015mm，齒輪倒角2×。
2) 孔，內(nèi)徑定心，并保證側(cè)壁粗糙度為1.6。
3) 右端寬85、22mm的槽，與齒輪有相對位置精度要求。
4) 中間拔叉槽寬22mm，深9mm，側(cè)壁粗糙度為3.2。
5) 兩端面的粗糙度為12.5。
6) 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行加工，然后以加工過的表面為基準，加工其他兩組表面，并保證它們之間的相互位置。
第2章 零件的工藝分析
2.1齒輪的材料
45鋼是GB中的叫法，也叫“油鋼”。市場現(xiàn)貨熱軋居多；冷軋規(guī)格1.0~4.0mm（毫米）之間。該鋼冷塑性一般，退火、正火比調(diào)質(zhì)時要稍好，具有較高的強度和較好的切削加工性。常用中碳調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼。該鋼冷塑性一般，退火、正火比調(diào)質(zhì)時要稍好，具有較高的強度和較好的切削加工性，經(jīng)適當?shù)臒崽幚硪院罂色@得一定的韌性、塑性和耐磨性，材料來源方便。適合于氫焊和氬弧焊，不太適合于氣焊。焊前需預(yù)熱，焊后應(yīng)進行去應(yīng)力退火。調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合機械性能，廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。但表面硬度較低，不耐磨?？捎谜{(diào)質(zhì)+表面淬火提高零件表面硬度。
2.2毛坯的選擇
毛坯材料和類型的選擇起始于產(chǎn)品設(shè)計階段，工藝人員主要進行毛坯制造方法的選擇。零件在加工過程中的材料消耗、加工量、工序數(shù)量、制造周期和制造費用等。在很大程度上與所選擇的毛坯制造方法有關(guān)。因此，正確選擇毛坯類型及其制造方法，并制定有關(guān)技術(shù)要求，具有重要的經(jīng)濟意義，工藝技術(shù)人員應(yīng)該給予高度重視。 選擇毛坯應(yīng)該考慮的因素有：
（1）生產(chǎn)類型
（2）零件結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大小
（3）零件機械性能要求
（4）先進的加工工藝、先進的技術(shù)和新材料的應(yīng)用。
由生產(chǎn)計劃可知，該零件為小批量生產(chǎn)。
零件材料為45鋼，由于零件本身的作用，考慮到其在運行過程中會經(jīng)常的正、反向行駛，并經(jīng)?！半x”、“合”，故零件在工作過程中經(jīng)常承受交變及沖擊性載荷，齒輪面也應(yīng)該有較強的硬度，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。由于零件為中批量生產(chǎn)，可以采用模鍛成型，從而提高生產(chǎn)率，保證加工精度。
2.3確定毛坯的加工余量
由表可知，可確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量。
該鍛件的尺寸公差等級為IT13級。加工精度要求高的地方，例如：粗，h10,IT9-IT10 (6.3-3.2)；精，h8 IT7-IT8, (1.6-0.8)。
根據(jù)該零件的各加工精度要求，經(jīng)過查表得鍛造的毛坯尺寸為各加工表面都留有加工余量3mm，因此為圓柱所以保留加工余量為6mm。
加工表面
基本尺寸
加工余量等級
加工余量數(shù)值
Φ325 0/-0.02
Φ325mm
H
6mm
Φ80 +0.02/0
Φ80mm
H
6mm
140
140mm
G
3mm
鍵槽22
Mm
H
實體鍛造
零件上中空的外圓屬于零件的減重措施，可以直接鍛造出來，齒輪鍛件直接鍛造出此大概形狀，用查表法確定各個加工的總余量如上圖所示。
第3章 齒輪加工工藝路線擬定
3.1生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型
生產(chǎn)綱領(lǐng)是指在計劃期內(nèi)應(yīng)當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃。
對于零件而言，產(chǎn)品的產(chǎn)量除了制造機器所需要的數(shù)量之外，還要包括一定的備品和廢品，因此零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)應(yīng)按下式計算：N=Qn（1+α%+β%[1]??）
式中：
·N——零件的年產(chǎn)量（件/年）；
·Q——產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺/年）；
·n——每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺）；
·a%——該零件的備品率（備品百分率）；
·b%——該零件的廢品率（廢品百分率）。
根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小，可分為三種不同的生產(chǎn)類型：
1.小件生產(chǎn)：少量地制造不同結(jié)構(gòu)和尺寸的產(chǎn)品，且很少重復。如新產(chǎn)品試制，專用設(shè)備和修配件的制造等。
2.中批生產(chǎn)：產(chǎn)品數(shù)量較大，一年中分批地制造相同的產(chǎn)品，生產(chǎn)呈周期性重復。而小批生產(chǎn)接近于單件生產(chǎn)，大批生產(chǎn)接近于大量生產(chǎn)。
3.大量生產(chǎn)：當一種零件或產(chǎn)品數(shù)量很大，而在大多數(shù)工作地點經(jīng)常是重復性地進行相同的工序。
本零件采用中批量生產(chǎn)，與其他批量的生產(chǎn)區(qū)別在于中批量應(yīng)利用專用的夾具和量具來提高加工速度和降低廢品率。
本次設(shè)計的為齒輪零件，考慮其圖紙的要求，采用模鍛來生產(chǎn)毛坯。
3.2 機械加工工藝路線的擬定
這一步是制定機械加工工藝規(guī)程的重點，其主要內(nèi)容有：
（1）定位基準的選擇
（2）加工順序的安排
（3）加工方法的選擇
（4）活塞零件的最終檢驗
3.2.1基準的選擇
定位基準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。基準選擇的合理、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)無法正常進行。我們在選擇基準的時候通?？紤]下面幾個問題：
以哪一個表面作為精基面或統(tǒng)一基準，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，應(yīng)采用哪一個表面作為粗基準；
是否有特殊表面需要采用統(tǒng)一基準以外的精基面。
在選擇基準的時候，應(yīng)盡量做到設(shè)計基準與定位基準重合。對于圓柱齒輪這樣的盤套類零件，根據(jù)該零件的工作特點和加工要求，選擇定位面基準如下：
粗基面：以外圓和一個端面作為粗基面，鏜、拉內(nèi)孔。
精基面：齒輪基圓的基準是內(nèi)孔φ80+0.035 0mm的內(nèi)圓表面，所以精基準為內(nèi)孔φ80+0.035 0mm的內(nèi)圓表面，選擇孔和一個端面作為精基面，加工齒輪，mm和寬22mm的槽以孔和右端面作為定位基面；加工85.4mm的槽面以孔和左端面作為主要定位基面。
3.2.2加工順序的安排
(1) 粗加工階段
這一階段主要去除零件表面的加工余量，并不進行精基準。該階段主要提高生產(chǎn)率。
(2) 半精加工階段
這一階段主要是為了減小粗加工留下的加工余量，為接下來的精加工做準備。
(3)精加工階段
該階段應(yīng)該是零件的形狀、尺寸、位置精度達到規(guī)定的值。并且使粗糙度滿足要求。
(4) 完成處理階段
該階段主要是對那些精度要求非常高的零件準備的，是零件達到高精度要求。
根據(jù)齒輪的加工實際情況，擬定了兩條加工路線，并進一步進行研究分析，確定一個更合理的加工方案。
方案：
工序一：鍛造
工序二：熱處理
工序三：粗車齒輪的左端面
工序四：粗車齒輪的右端面
工序五：粗車齒輪的外圓面至Ф326mm
工序六：倒角外圓C2
工序七：精車齒輪的外圓加工至Ф325mm，保證公差和粗糙度要求
工序八：粗鏜齒輪的內(nèi)圓面至Ф79mm
工序九：倒角內(nèi)圓C2
工序十：精鏜齒輪的內(nèi)圓面至Ф80mm，保證公差和粗糙度要求
工序十一：插槽，以Ф325mm外圓及一端面定位插鍵槽
工序十二：插齒，以Ф80mm及一端面定位滾齒m=5,z=63,a=20
工序十三：檢驗，按圖樣檢驗工件各部尺寸及精度
齒輪熱處理要放在機加工之前。齒輪經(jīng)過時效處理之后還能增加硬度和強度。
檢查、檢驗工序、去毛刺、清洗工序等也是機械加工工藝規(guī)程的重要組成部分。檢查、檢驗工序是保證產(chǎn)品質(zhì)量合格非常重要的工序，每次加工過程中和加工結(jié)束后都要進行檢查。
3.2.3零件各工序的加工方法
1.零件的左右端面的技工
零件左右端面的加工精度不高，可以進行一次粗車即可。
2.外圓面的加工
由于表面是為了加工精基準而設(shè)置的，粗糙度要求高，Ra為3.2，精度為IT7。所可以進行2次加工，即粗車然后精車進行加工。這樣既能達到精度等級要求又能達到粗糙度要求。
3.內(nèi)圓面的加工
內(nèi)圓孔的精度要求比較高，而且還是孔加工。因此可以先進行粗鏜、精鏜加工。這樣既能夠達到精度等級的要求也能滿足粗糙度的要求。
4. 內(nèi)圓鍵槽的加工
內(nèi)圓鍵槽采用插床進行插削加工。
5. 外圓齒的加工
外圓齒的加工根據(jù)齒輪零件的外形采用插齒機進行加工即可。
3.2.4各工序機床選擇
初步選定機床如下：
第一道工序：粗車齒輪的左端面 CA6140普通車床
第二道工序：粗車齒輪的右端面 CA6140普通車床
第三道工序：粗車齒輪的外圓面m CA6140普通車床
第四道工序：倒角外圓C CA6140普通車床
第五道工序：精車齒輪的外圓 CA6140普通車床
第六道工序：粗鏜齒輪的內(nèi)圓面 T41鏜床
第七道工序：倒角內(nèi)圓C2 T41鏜床
第八道工序：精鏜齒輪的內(nèi)圓面 T41鏜床
第九道工序：插槽 B5020插床
第十道工序：插齒 Y54插齒機
第4章 工序設(shè)計
在機械加工過程中，為了使零件的加工表面得到想要的尺寸、形狀和加工質(zhì)量，要從加工表面去除一層多余的材料，此材料蹭到厚度叫做加工余量。加工余量分為工序余量和加工總余量。
工序余量是每一道工序去除材料的厚度，即相鄰兩道工序的尺寸之差。加工總余量又叫做毛坯余量，它是零件設(shè)計尺寸和毛坯尺寸之差。加工總余量等于各工序工序余量之和。
4.3加工余量方法的確定
確定加工余量的方法：經(jīng)驗法、計算法、查表法。
4.4 確定各工序尺寸及其公差
零件設(shè)計尺寸及其公差是由毛坯通過多道加工工序逐步得到的。為了保證零件的設(shè)計要求，需要規(guī)定各個工序的工序尺寸及公差。
工序余量及所用加工方法的經(jīng)濟度確定后。就可以分別計算工序尺寸及公差，但具體算法要根據(jù)工序基準與設(shè)計基準是否重合和定。當基準重合時。即同一表面經(jīng)過多次加工才能達到設(shè)計尺寸的要求。當基準不重合時。計算方法較復雜，確定了工序余量后，需要尺寸鏈原理進行基準轉(zhuǎn)換和分析。
工序尺寸及公差的確定方法：
（1）確定各加工工序余量，根據(jù)有關(guān)手冊查表得各工序余量。
（2）從設(shè)計尺寸之初，到加工第一道工序，依次加上每道的工序余量，得到各個加工工序的尺寸。
（3）除了最終加工工序外。其他各加工工序按各自所用加工方法的經(jīng)濟精度，確定表面粗糙度和尺寸公差。
4.5 各工序切削用量的確定和時間確定額
4.5.1切削用量的確定
零件機械加工工藝路線擬定后還需要對每一工序進行設(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45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)驗估值法相結(jié)合確定各加工表面的機械加工余量、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3mm。
2) 外圓表面加工余量
由于左端外圓比右端外圓直徑只小2mm，所以根據(jù)大端外圓表面加工余量按外圓查表得：精車，Z=1.8，2Z=3.6；粗車Z=2.5，2Z=5.0
加工方法
基本尺寸
余量
公差
半精車
1.8
-0.25
粗車
2.7
-0.63
3)內(nèi)孔表面加工余量 工件內(nèi)孔為階梯孔，其中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+0.035，粗鏜時2Z=2.0，公差為+0.22；
4.5.2確定切削用量及基本工時
時間定額是勞動生產(chǎn)率的基本標志。勞動生產(chǎn)率就是一個工人在單位時間內(nèi)生產(chǎn)出合格零件的數(shù)量?；蛘呤且粋€工人完成單位零件的勞動時間。具體說時間定額就是在一定生產(chǎn)條件下，規(guī)定完成一道工序或者生產(chǎn)一件合格產(chǎn)品用的時間。時間定額是工藝規(guī)程中的重要組成不部分。
時間定額定的過松起不到促進生產(chǎn)發(fā)展和指導生產(chǎn)的積極作用。相反，時間定額定的過緊，會影響工人的積極性和主動性，容易引發(fā)忽零件質(zhì)量的趨勢。因此，合理的時間定額對保證工人規(guī)范化生產(chǎn)、調(diào)動工人生產(chǎn)積極性等都有重要的意義。
1． 基本時間。直接改變生產(chǎn)對象的尺寸、相對位置、形狀、材料性質(zhì)或表面狀態(tài)等工業(yè)過程所消耗的時間稱為基本時間。基本時間的計算公式為：
(4-1)
式中： l---加工表面長度（㎜）；
---刀具的切入長度（㎜）；
---刀具的切出長度（㎜）；
---第i次走刀時的刀具進給量（㎜/r）；
---第i次走刀時的工件轉(zhuǎn)速（r/㎜）；
j---走刀次數(shù)。
2.輔助時間
為了實現(xiàn)工藝過程所必須進行的各種輔助動作多用的時間。稱為輔助時間。包括開停機床、裝卸工件、引進或退出刀具、試切、改變切削用量和測量工件。
基本時間和輔助時間之和稱之為操作時間，它是用于該道工序所必須消耗的時間。
3. 休息時間
工人在工作一段時間之后為了滿足生理上的需要和恢復體力所需要用的時間。
4. 清理工作地時間
為了使加工正常進行，工人照管工作地所用的時間，稱之為照管工作地時間。
5. 準備至終結(jié)時間
工人為了生產(chǎn)一批零、部件，進行準備和結(jié)束工作所用的時間，稱之為準備至終結(jié)時間。
單件總加工時間的計算公式：
(4-2)
4.6 各工序切削用量及基本時間
1.粗車左端面
（1）已知條件：齒輪毛坯工件材料為45號鋼鍛造。YT15切削深度<5mm,所以選擇一次走刀.
（2）切削深度,進給量
理論切削速度:
（3）確定機床主軸轉(zhuǎn)速:
選擇機床轉(zhuǎn)速
（4）所以實際切削速度
（5）切削工時：
2.粗車右端面
（1）已知條件：齒輪毛坯工件材料為45號鋼鍛造。YT15切削深度<5mm,所以選擇一次走刀.
（2）切削深度,進給量
理論切削速度:
（3）確定機床主軸轉(zhuǎn)速:
（4）選擇機床轉(zhuǎn)速
所以實際切削速度
（5）切削工時：
3. 粗車齒輪的外圓面至Ф326mm
（1）已知條件：本工序為粗車外圓。粗車至326，機床采用普通CA6140型車床，采用硬質(zhì)合金刀具。
因此一次走刀切削深度
（2）進給量
理論切削速度:
（3）確定機床主軸轉(zhuǎn)速:
為了加工工人操作方便,依然選擇機床轉(zhuǎn)速
（4）所以實際切削速度
（5）切削工時：切入長度:
4. 精車齒輪的外圓
（1）已知條件：本工序為精車外圓。精車至325，機床采用普通CA6140型車床，采用硬質(zhì)合金刀具。
（2）余量Z=131.8-130=1.8，單邊余量Z/2=0.9。
取
理論切削速度:
（3）機床主軸轉(zhuǎn)速:
為了方便，仍選擇機床轉(zhuǎn)速
（4）實際切削速度
（5）切削工時：
5. 粗鏜齒輪的內(nèi)圓
（1）已知條件：本工序為粗鏜80㎜，機床采用T81鏜床，刀具采用YG8專用鏜刀。
粗鏜 2Z=6 Z=3mm
（2）一次走刀
理論切削速度:
（3）機床主軸轉(zhuǎn)速:
取
（4）實際切削速度
（5）切削工時：
6.精鏜齒輪的內(nèi)圓面
（1）已知條件：本工序為精鏜80㎜，機床采用T81鏜床，刀具采用YG8專用鏜刀。
（2）精鏜時, 2Z=1 Z=0.5mm
（3）機床主軸轉(zhuǎn)速:
取
（4）實際切削速度
（5）切削工時：
7.拉鍵槽
單面余量h=3.1mm
拉削長度l=64mm
取考慮校準部分的長度系數(shù)
考慮機床返回行程系數(shù)K=1.40
拉刀齒升
切削速度
拉刀齒距：
因此
總結(jié)
本次課程設(shè)計是我們在大學階段的第一次工藝方面的設(shè)計，由于缺乏經(jīng)驗，在設(shè)計過程中難免存在很多的不足。在設(shè)計之初，對本次很迷茫，不知道自己應(yīng)該如何著手。在老師和同學的幫助下漸漸理清了思路。首先要繪制零件圖，然后對每個工序制造工藝卡片，最后對某一道工序進行專用夾具設(shè)計。再確定了自己的任務(wù)之后，我首先查詢了大量的資料，結(jié)合自己大學期間所學的內(nèi)容對本次設(shè)計有了更深的理解。由于本次設(shè)計運用了大量大學期間所學的知識，然后有些知識又很模糊，所以自己又對大學所學的的知識進行了復習。
由于個人能力有限，在本次設(shè)計中，仍有許多不足和需要改成的地方，再次衷心的希望各位老師同學予以批評指正。
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