离合齿轮设计说明书.doc

第一节 离合齿轮的工艺分析及生产类型的确定
一、离合齿轮的用途
题目所给定的零件是CA6140车床主轴箱中运动输入轴Ⅰ轴上的一个离合器齿轮，如图7-1所示。它位于Ⅰ轴上，用于接通或断开主轴的反转传动路线，与其他零件一起组成摩擦片正反转离合器，如图7-2（M1右侧）所示。主运动传动链由电机经过带轮传动副φ130 mm/φ230 mm传至主轴箱中的轴Ⅰ。在轴Ⅰ上装有双向多片摩擦离合器M1，使主轴正转、反转或停止。当压紧离合器左部的摩擦片时，轴Ⅰ的运动经齿轮副56/38或51/43传给轴Ⅱ，使轴Ⅱ获得2种转速。压紧右部摩擦片时，经齿轮50、轴Ⅶ上的空套齿轮34传给轴Ⅱ上的固定齿轮30。这时轴Ⅰ至轴Ⅱ间多一个中间齿轮34，故轴Ⅱ的转向相反，反转转速只有1种。当离合器处于中间位置时，左、右摩擦片都没有被压紧，轴Ⅰ运动不能传至轴Ⅱ，主轴停转。此零件借助两个滚动轴承空套在Ⅰ轴上，只有当装在Ⅰ轴上的内摩擦片和装在该齿轮上的外摩擦片压紧时，Ⅰ轴才能带动该齿轮转动。该零件φ68K7 mm的孔与两个滚动轴承的外圈相配合，φ71 mm沟槽为弹簧挡圈卡槽，φ94 mm的孔容纳内、外摩擦片，4～16 mm槽口与外摩擦片的翅片相配合使其和该齿轮一起转动，6×1.5 mm沟槽和4×φ5 mm的孔用于通入冷却润滑油。
二、离合齿轮的技术要求
位置
公差等级
粗糙度（Ra/um）
加工方法
90
IT14
3.2
粗车—半精车
117h11
IT11
3.2
粗车—半精车
106.5
IT12
6.3
粗车—半精车
68K7
IT7
0.8
粗镗—半精镗—精镗
94
IT14
6.3
粗镗
端面
IT14
6．3
粗车
齿面
IT11
3．2
粗车—半精车
槽
IT13
3．2
粗铣—半精铣
5小孔
IT14

钻
三、 审查离合齿轮的工艺性
通过对该零件图的重新．绘制J知原民样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。但基准孔068K7mm要求R80. 8p.m有些偏高。一般8级精度的齿轮，其基准孔要求Ra1.6即可。
该零件属盘套类回转体零件，它的所有表面均需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。4~16mm槽口相对价68K7mm孔的轴线互成90°垂直分布，其径向设计基准是68K7mm孔的轴线，轴向设计基准是90mm外圆柱的右端平面。4×5mm孔在6×1.5mm沟槽内，孔中心线距沟槽一侧面的距离为3mm，由于加工时不能选用构槽的侧面为定位基推，故要精确地保证上述要求则比较困难，但这些小孔为油孔，位置要求不高，只要钻到沟槽之内接通油路即可，加工不成问题。应该说，这个零件的工艺性较好。
四、 确定离合齿轮的生产类型
根据设计题目可知：Q = 2 000台/年，n = 1件/台；结合生产实际，备品率a和废品率b分别取为3%和0.5%。代入公式（4-1）得该零件的生产纲领：
N = 2 000×1×（1 + 3%）×（1 + 0.5%）= 2070.3件/年
零件是机床上的齿轮，质量为1.36 kg，查表4-2可知其属轻型零件，生产类型为中批量生产。
第二节 确定毛坯、绘制毛坯简图
一、 选择毛坯
该零件材料为45钢，而且属于薄壁的圆盘类中小型零件，考虑加工工序较多，会经常承受交变载荷及冲击载荷，因此应该选用锻件，可得到连续和均匀的金属纤维组织，保证零件工作可靠。又由于零件年产量为2 070件，属中批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成形，可获得较好的尺寸精度和较高的生产率。
二、 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
参照书上去写
（1）锻件公差等级。由该零件的功用和技术要求，确定其锻件公差等级为普通级。
（2）锻件质量m。根据零件成品质量1.36 kg，估算为mf = 2.5 kg。
(3) 锻件形状复杂系数
由于该零件为圆形，假设其最大直径为φ121 mm，长为68 mm，则由圆形锻件计算质量公式mN = （ 为钢材密度，7.85 g/cm3）可知：锻件外廓包容体质量
mN = ×1212×68× 7.85×10−6 = 6.135 kg。
所以，
S = mf/mN = 2.5/6.135 = 0.407。
由于0.407介于0.32和0.63之间，故该零件的形状复杂系数S属S2级。
（4） 锻件材质系数：
（5） 锻件的分模形状
（6） 零件表面粗糙度。
由零件图知，除φ68K7 mm孔为Ra0.8以外，其余各加工表面为Ra≥1.6。
根据锻件质量、零件表面粗糙度、形状复杂系数查表2-13中锻件内外表面加工余量表，查得单边余量在厚度方向为1.7～2.2 mm，水平方向为1.7～2.2 mm。锻件中心两孔的单面余量按手册中锻件内孔直径的单面机械加工余量表，可查得为2.5 mm。
根据查得的加工余量适当选择稍大点即可，只有φ68K7 mm孔，因为表面粗糙度要求达到Ra 0.8，考虑磨削孔前的余量要大，可确定精镗孔单面余量为0.5 mm。其他槽、孔随所在平面锻造成实体。具体加工余量的选择大小如表1-2所示。
零件尺寸
单面加工余量
锻件尺寸
偏差
117H11
2
121

106.5
1.75
110

94
2
89

90
2
94

68K7
3
62

64
2及1.7
67.7

94孔深31mm
1.8
29.2

20
2及2
20
0.9
12
2及1.7
15.7
+1.2
-0.4

三、 绘制离合齿轮锻造毛坯简图
1．确定圆角半径 锻件的外圆角半径按表5-12要加崇书P127三确定，内圆角半径按表5-13要加崇书P127三确定。本锻件各部分的t/H为＞0.5-1，故均按表中第一行数值。为简化起见，本锻件的内、外圆角半径分别取相同数值，以台阶高度H=16~25进行确定。结果为：
外圆角半径 r=6
内圆角半径 R=3
锻件圆角半径也可以按如下办法简单确定：
凸圆角半径等于单面加工余量加成品零件圆角半径或导角值；凹圆角半径，计算所得半径应圆整为标准值，以利于使用标准刀具。
数值能保证各表面的加工余量。
2．确定模锻斜度 本锻件由于上、下模膛深度不相等，模锻斜度应以模膛较深的一侧计算。
，
按表5-11，外模锻斜度，内模锻斜度加大，取。
模锻斜度也可简单地按照外壁斜度为7°，内壁斜度为10°来取。
3．确定分模位置 由于毛坯是H＜D的圆盘类锻件，应采取轴向分模了这样可冲内孔，使材料利用率得到提高。为了便于起模及便于发现上、下模在模锻过程币错移，选择最大直径即齿轮处的对称平面为分模面，分模线为直线，属平直分模线。
4．确定毛坯的热处理方式 钢质齿轮毛坯经锻造后应安排正火，以消除残余的锻造应力，并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化、均匀的组织，从而改善加工性。
图1-1所示为本零件的毛坯图

第三节 拟定工艺路线
一、 定位基准的选择
定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准
1.精基准的选择
本零件是带孔的盘状齿轮，孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。具体而言，即选68K7mm孔及一端面作为精基准。
2.粗基准的选择
作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其它表面欠缺。由于本齿轮全部表面都需加工，而孔作为精基准应先进行加工，因此应选外圆及一端面为粗基准。外圆117mm上有分模面，表面不平整有飞边等缺陷，定位不可靠，故不能选为粗基准。
二、零件表面加工方法的确定
本零件的加面有外圆、内孔、端而、齿面、槽及小孔等，材料为45钢。以公差等级和表面粗糙度要求，参考本书有关资料，其加工方法选择如下。
1．90mm外圆面 为未注公差尺寸，根据GB 1800-79规定其公差等级按IT14， 表面粗糙度为，需进行粗车和半精车（表1-6邹）。
2．齿圈外圆面 公差等级为IT11，表面粗糙度一为一，需粗车、、半精车（表1-6邹)。
3． mm外圆面、公差等级为IT1，;表面粗糙度为粗车即可 (表1-6邹)。
4． 选68K7mm内孔 公差等级为IT7，表面粗糙度为，毛坯孔已锻出，为未淬火钢，根据表1-7邹，加工方法可采取粗镗、半精镗之后用精镗。
5． 94mm内孔 为未注公差尺惫乡券等壑矛IT14，表面粗糙度为，毛坯孔已锻出，只需粗镗即可（表1-7邹)。
6．端面 本零件的端面为回转体端面，尺寸精度都要求不高，表面粗糙度为及两种要求。要求的端面可粗车和半精车，要求的端面，经粗车即可（表1-8邹)。
7．齿面齿轮模数为2.25，齿数为50，精度8FL，表面粗糙度为，采用A级单头滚刀滚齿即能达到要求（表5-18、表5-19）。
8．槽 槽宽和槽深的公差等级分别为IT13和IT14，表面粗糙度分别为和，需采用三面刃铣刀，粗铣、半精铣（表5-16）。
9．5mm小孔采用复合钻头一次钻出即成。
三、加工阶段的划分
选68K7mm孔及一端面作为精基准（参照书本)
四、工序的集中与分散
参照书本P127
五、工序顺序的安排
1. 机械加工工序
参照书本
辅助工序也要有。
六、确定工艺路线
序号
工序内容
设备
1
粗车右端面，粗车φ90外圆及其台阶面，粗车φ117外圆和粗镗右端φ68孔内表面。
C620-1型卧式车床
2
掉头粗车左端面，粗车φ106.5外圆及台阶面，车6mm×1.5mm 沟槽，粗镗94mm 孔，倒角。
C620-1型卧式车床
3
掉头半精车右端面，半精车φ90外圆及其台阶面，半精车φ117外圆和半精镗右端φ68孔内表面，倒角。
C620-1型卧式车床
4
以90mm 外圆及端面定位，精镗68K7mm 孔，镗71孔内的沟槽，倒角。

C620-1型卧式车床
5
以68K7mm 孔及端面定位，滚齿。

Y3150型滚齿机
6
以68K7mm 孔及端面定位，粗铣4 个槽。

X62W卧式铣床
7
以68K7mm 孔、端面及粗铣后的一个槽定位，半精铣4 个槽。

X62W卧式铣床
8
以68K7mm 孔、端面及一个槽定位，钻4 个小孔。
Z525型立式钻床
9
钳工去毛刺

10
终检

第四节 机床设备及工艺装备的选用
一、 机床设备的选用
（1）工序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是粗车和半精车。各工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求不高，选用常用的 C620-1型卧式车床（表4-1邹）。
（2）工序VI为精镗孔。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床上镗孔。由于要求的精度较高，表面粗糙度数值较小，需选用较精密的车床才能满足要求，因此选用C616A型卧式车床（表4-1邹）。
（3）工序V滚齿。从加工要求及尺寸大小考虑，选Y3150型滚齿机较合适（表5-79),
（4）工序VI、 Ⅶ是用三面刃铣刀粗铣及半精铣槽，应选卧式铣床。考虑本零件属成批生产，所选机床使用范围较广为宜，故选常用的X62型铣床能满足加工要求（表4-17邹）。
（5）工序Ⅷ钻4个5mm的小孔，可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工，故选Z525型立式钻床（表4-8邹）。
二、 工艺装备的选用
1．选择夹具
本零件除粗铣及半精铣槽、钻小孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。前四道车床工序用三爪自定心卡盘，滚齿工序用心轴。
2．选择刀具
（1）在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金车刀和镗刀。加工钢质零件采用YT类硬质合金，粗加工用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT30,为提高生产率及经济性，应选用可转位车刀（GB 5343.1-1985, GB 5343.2-1985)。切槽刀宜选用高速钢。
（2）滚齿根据表5-18（需加）,采用A级单头滚刀能达到8级精度。滚刀的选择按表5-107（需加），选模数为2. 25mm的Ⅱ型A级精度滚刀（GB 6083-1985)。
（3）铣刀按表3-2邹选镶齿三面刃铣刀（JB/T 7953-1999)。零件要求铣切深度为15mm，按表3-2邹，铣刀的直径应为100~160mm。因此所选铣刀：半精铣工序铣刀直径d=125mm，宽L=15mm，孔径 D=32mm，齿数z=20；粗铣由于留有双面余量3 mm（表5-41)，槽宽加工到13mm，该标准铣刀无此宽度需特殊订制，铣刀规格为d=125mm, L=13mm，D=32mm，z=20。
（4）钻5mm小孔，由于带有90°的倒角，可采用复合钻一次钻出。
3．选择量具
本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精
度要求、尺寸和形状特点，参考本书有关资料，选择如下。
（1） 选择各外圆加工面的量具。本零件各外圆加工面的量具见表2-3。
加工91. 5mm外圆面可用分度值0.05mm的游标卡尺进行测量，但由于与加工118. 5mm外圆面是在同一工序中进行，故用表中所列的一种量具即可。
（2）选择加工孔用量具。68K7mm孔经粗镗、半精镗、精镗三次加工。粗镗至，半精镗。
① 粗镗孔，公差等级为ITl1，从表5-108中选读数值O. Olmm、测量范围50~125mm的内径千分尺即可。
② 半精镗孔，公差等级为IT9，从表5-108中选读数值O. Olmm、测量范围50~100mm的内径千分尺即可。
③ 精镗孔膛067k7mm孔，由于精度要求高，加工时每个工件都需进行测量，故宜选用极限量规。按表5-109，根据孔径可选三牙锁紧式圆柱塞规（GB/T 6322-1986)。
（3）选择加工轴向尺寸所用量具 加工轴向尺寸所用量具见表2-4。
（4）选择加工槽所用量具 槽经粗铣、半精铣两次加工。槽宽及槽深的尺寸公差的等级为：粗铣时均为IT14；半精铣时，槽宽为IT13，槽深为IT14。均可选用读数值为0.02mm、测量范围0~150mm的游标卡尺进行测量。
（5）选择滚齿工序所用量具 滚齿工序在加工时测量公法线长度即可。根据表5-111，选分度值为0.01mm,测量范围25~50mm的公法线千分尺（GB/T 1217-1986).
第五节 加工余量、工序尺寸公差的确定
（1）确定圆柱面的工序尺寸。圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面已确定各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。
该零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度如

书中表7-5所示。

加工面
工序
余量
精度等级
工序尺寸
工序尺寸公差
117H11齿面
粗车
2．5
IT11
118．5
0
-0.220
半精车
1．5
IT9
117
0
-0.087
106.5外圆
粗车
3．5
IT11
106.5
0
-0.40
90外圆
粗车
2．5
IT11
91.5
0
-0.220
半精车
1．5
IT9
90
0
-0.087
94孔
粗镗
2.5
IT11
94

68K7孔
粗镗
3
IT11
70
+0.190
0
半精镗
2
IT9
69
+0.074
0
精镗
1
IT7
68
+0.030
0

2．确定轴向工序尺寸
本零件各工序的轴向尺寸如图2-3所示。
（1）确定各加工表面的工序加工余量。本零件各端面的工序加工余量见表2-6。

工序Ⅰ 工序Ⅱ 工序Ⅲ
表2-6 各端面的工序加工余量

（2）确定工序尺寸、、、。该尺寸在工序中应达到零件图样的要求，则
（尺寸公差暂定）
，，
（3）确定工序尺寸、、。该尺寸只与加工余量有关，则

（4）确定工序尺寸。尺寸需解工艺尺寸链才能确定。工艺尺寸链如图2-4所示。
图中为零件图样上要求保证的尺寸12 mm。为未注公差尺寸，其公差等级按IT14，查公差表得公差值为0.43mm，则。
根据尺寸链计算公式：

按前面所定的公差，而，不能满足尺寸公差的关系式，必须缩小的数值。现按加工方法的经济精度确定：

则
决定组成环的极限偏差时，留作为调整尺寸，按外表面、按内表面决定其极限偏差，则

、及的中间偏差为

的中间偏差

（5）确定工序尺寸。工序尺寸也需解工艺尺寸链才能确定。工艺尺寸链如图2-5所示。

图2-4 含尺寸的工艺尺寸链图 图2-5 含尺寸的工艺尺寸链
图中为零件图样上要求保证的尺寸33mm 。其公差等级按IT14 ，查表为0.62mm , 则。解工艺尺寸链得
⑥ 确定工序尺寸、及。按加工方法的经济精度及偏差人体原则，得 ，，。
第六节 切削用量时间定额的计算
切削用量包括背吃刀量ap、进给量f、和切削速度Vc。确定顺序是先确定ap、f再确定Vc。
一、切削用量的计算
1、 工序Ⅰ切削用量的计算
本工序为粗车（车端面、外圆及镗孔）。已知加工材料为45钢，锻件，有外皮；机床为C6102卧式车床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。
切削用量包括背吃刀量a进给量f和切削速度v。
⑴切削用量 本工序为粗车（车端面、外圆及镗孔）。己知加工材料为45钢。
1） 确定粗车外圆Ф118.5的切削用量。选用刀的刀杠尺寸B×H=16mm×25mm,
①确定背吃刀量a，粗些车双边余量为2.5mm,显然a为单边余量：a==1.25mm
②确定进给量f ，根据背吃力量a<=3mm, 工件的直径为100-400mm时，查表书本附表1得：f=0.60mm/r
③确定切削速度v。粗车速度取n=130r/min，根据公式
得=45.5m/min
45号钢为 优质碳素结构用钢，根据GB/T699-1999标准规定45钢抗拉强度为600MPa，当加工600-700Mpa钢料、a<=3mm、f<=0.75mm/r时，切削速度v=109m/min。
确定的切削用量为：a=1.25mm,f=0.60mm/r,n=130r/min,v=45.5m/min。
2)确定粗车外圆Ф91.5mm 、端面及台阶面的切削用量。采用车外圆Ф118.5的刀具加工这些表面。车外圆车外圆Ф91.5mm的a=1.25mm,端面及台阶面的a=1.3mm.车外圆Ф91.5mm的f=０.60mm/r,车端面及台阶面的f=0.52mm/r。主轴转速与车外圆Ф118.5mm相同。
切削速度：
=37.35m/min
=0.623m/s
3)确定粗镗Ф65mm孔的切削用量。所用刀具为YT5硬质合金、直径为20mm的圆形镗刀。
①．确定背吃力量a，双边余量为3mm，显然a为单边余量：
a==1.5mm
②.确定进给量f 根据表得，当粗镗料、镗刀直径为20mm、a<=2mm、镗刀出长度为100mm时，f=0.15-0.3mm/r按C620-1车床的进给量，选择
f=0.2mm/r
③确定切削速度v，根据公式：V=
查表得系数为：＝291,m=2,=0.15,=0.2Ｔ=60min,=0.90.80.65=0.568,
所以V=

经查C620-1车床的转速，选择=370r/min。

2、工序8切削用量的确定
本工序为钻孔，刀具选用高速钢复合钻头，直径d=5mm；钻4个通孔；使用切削液。
①确定进给量f。由于孔径和深度均很小，宜采用手动进给。
②选择钻头磨钝标准及耐用度。根据表5-130，钻头后刀面最大磨损量为0.8mm；耐用度T=15min。
③确定切削速度V。由表5-132，=670MPa的45钢加工性属5类。根据表5-127，暂定进给量f=0.16mm/r。由表5-131，可查得V=17m/min，n=18r/s。

3、工序6切削用的确定
本工序为铣槽，所选刀具为高速钢三面刃铣刀。机床选用X62型卧式机床。共铣4个槽。
①确定切削速度和工作台每分钟进给量f.查表得公式：
v=
查表得：(=56；；；；；；m=0.2;=13mm;=0.08mm/z ; =13mm;z=20;d=125mm;=1.0)
v==39.84m/min
n= =10.15r/s
根据铣床工作台进给量表，选择=0.063mm/s，=75mm/min
二、 时间定额的计算
1、 基本时间tm的计算
（1） 工序1tm的计算
1） 粗车外圆118.5 由表5-39可以知，粗车外圆的基本时间可有公式tj=L/fn，取l1=2，l2=3,则L=2+3+15.7=20.7，则粗车外圆118.5 基本时间可有公式tj=15.9s
2） 粗车外圆90.5 粗车外圆的基本时间可有公式取l1=3,l2=0,l=20,则L=3+20=23，粗车外圆90.5 基本时间tj=17.69s。
3） 粗镗65孔 tj=L/fn,参照设计说明书，tj=35s。
4） 车端面 tj=21.15s。。
5） 车台阶面 tj=18s。设计说明书
（2） 工序6tm的计算
由表5-43铣削基本时间的计算公式tj= ,式中l1= ，参照设计说明书，最后计算 tj=166s.。

（3） 工序8 tm的计算
由表5-41钻削基本时间的计算公式tj= ,式中l1= ，参照课本，最后计算 tj=20s.。
2、 辅助时间ta的计算
参照书P133
工序1（1）的辅助时间：tf=0.15x15.9=2.38s
工序1（2）的辅助时间：tf=0.15x17.69=2.65s
工序1（3）的辅助时间：tf=0.15x35s=5.25s
工序1（4）的辅助时间：tf=0.15x21.15=3.17s
工序1（1）的辅助时间：tf=0.15x18=2.7s
工序6的辅助时间：tf=0.15x166=24.9s
工序8的辅助时间：tf=0.15x20=3s
3、 其他时间的计算
参照课本P133
工序1（1）的其他时间：t=0.06x（2.38s+15.9s）
工序1（2）的其他时间：t=0.06x（2.65s+17.69）
工序1（3）的其他时间：t=0.06x（5.25s+35s）
工序1（4）的其他时间：t=0.15x（3.17s+21.15）
工序1（5）的其他时间：tf==0.06x（2.7s+18）
工序6的辅助时间：t=0.06x（24.9s+166）
工序8的辅助时间：t=0.06x（3s+20）
4、 单件时间的计算
参照课本P133.。