X6232C齿轮加工工艺及其齿轮夹具和刀具设计.pdf

摘 要此篇论文主要讨论的内容是利用插齿加工方法对X6232C机床主传动齿轮进行加工。其中涵盖了齿轮加工工艺路线的研究、设计，同时也包括加工工序、加工方法以及机床、刀具、夹具和辅具的选择，基准面的选取、定位和夹紧方案的拟定。设计的主要任务加 工中的专用夹具和刀具。本次设计主要目的是如何使加工工序简单化、降低加工难度，从而达到提高产品加工效率，加快产品上市时间等。关键词：插齿；工序；齿轮；夹具；刀具ABSTRACTThis thesis is the main content of machine tool X6232C main gear machining line for the research,design,Including the Road processes processing methods,machine tools,cutlery,fixtures,a Catholic instrument choice,datum selection,positioning and clamp programming;And the research design for the fixture and Cutters of gear shaping,The main content of the study is how to simplify the processes,reduce processing difficulty,and thus achieve greater processing efficiency,speed up product listed time.Keywords：The process,gear shaping,gear,Fixture,Cutters目录第1章绪论1.1 齿轮的发展史及我国齿轮制造业现状.11.1.1 齿轮发展史.11.1.2 中国齿轮制造业现状.21.2 专用夹具概述.31.2.1 发展历史.31.2.2 发展方向.31.2.3 X6232C齿轮加工专用夹具设计概述.41.3 刀具发展与设计概述.41.3.1 刀具发展概述.41.3.2 X6232C齿轮加工专用刀具设计概述.5第2章X6232C齿轮的加工工艺2.1 X6232C齿轮的工艺分析.62.2 X6232C齿轮的工艺要求.62.3 确定毛坯的制造形式.62.4 确定定位基准.72.4.1 粗基准的选择.72.4.2 精基准选择的原则.72.5 确定各表面加工方案.82.5.1 在选择各表面及孔的加工方法时，要综合考虑以下因素.82.5.2 零件表面加工方法的选择.92.6 工艺路线的拟订.92.6.1 工序的合理组合.92.6.2 加工阶段的划分.102.6.3 工艺路线.112.7 确定X6232C齿轮的偏差，机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯图.122.7.1 毛坯形状、尺寸确定的要求.122.7.2 确定机械加工余量.122.7.2.1 锻件质量.132.7.2.2 加工精度.132.7.23 锻件形状复杂系数S.132.7.2.4机械加工余量.132.7.3 确定毛坯尺寸.132.7.4 设计毛坯图.142.7.4.1 确定毛坯尺寸公差.142.7.4.2 确定圆角半径.142.7.43 确定毛坯的热处理.142.8 工序设计.152.8.1 选择加工设备.152.8.1.1 选择机床.152.8.1.2 选择夹具.162.8.1.3 选择刀具.162.8.2 确定工序尺寸.162.8.2.1 确定圆柱面的工序尺寸.162.8.2.2 确定轴向的工序尺寸.172.9 确定切削用量和基本时间（机动时间）.172.9.1 工序1（车端面、外圆）切削用量及基本时间的确定.172.9.1.1 切削用量.172.9.1.1.1 相关数据计算.182.9.1.1.2 确定粗车右端面的切削用量.192.9.1.2 基本时间.192.9.1.2.2确定工序的基本时间.202.9.2 工序II（车端面、外圆）切削用量及基本时间的确定.202.9.2.1 切削用量.202.9.2.2 基本时间.202.9.3 工序山（车端面、外圆）切削用量及基本时间的确定.21293.1 切肖U用量.212.93.2 基本时间.222.9.4 工序IV（车端面、外圆及倒角）切削用量及基本时间的确定.232.9.5 工序V（钻孔、扩孔及倒角）切削用量及基本时间的确定.232.9.5.1 切削用量.232.9.5.2 基本时间.242.9.6 工序VI（钻孔）切削用量及基本时间的确定.252.9.7 工序VII（插齿）切削用量及基本时间的确定.252.9.7.1 切削用量.252.9.7.2 基本时间.262.9.8工 序VID（插键槽）切削用量及基本时间的确定.262.9.8.1切 削用量.26298.2基本工时.272.9.9工序IX（攻螺纹）切削用量及基本时间的确定.272.10本章总结.28第3章夹具设计3.1 研究原始资料.293.2 夹具设计.293.2.1 定位基准的选择.293.2.2 切削力及夹紧力计算.293.2.3 定位误差分析.303.2.4 夹具设计及操作的简要说明.313.3 本章总结.32第4章刀具设计4.1 刀具材料的选择.344.2 刀具设计.344.2.1 刀具结构设计的普遍原则.344.2.2 零件主要参数的确定.354.2.3 共胡齿轮主要参数的确定.364.2.4 刀具的设计和主要参数计算.364.3 本章总结.40第5章总结与展望.42致谢.44参考文献.45机械加工工序卡片.46机械加工工艺过程卡.51第1章绪论1.1 齿轮的发展史及我国齿轮制造业现状1.1.1 齿轮发展史齿轮作为各种机械传动设备中的重要装置，具有传动平稳，承载能力强等优点，有 着广泛的应用范围与前景。17世纪末，人们才开始研究，能正确传递运动的轮齿形状。18世纪，欧洲工业革 命以后，齿轮传动的应用日益广泛；先是发展摆线齿轮，而后是渐开线齿轮，一直到20 世纪初，渐开线齿轮已在应用中占了优势。早在1694年，法国学者Philippe De La Hire 首先提出渐开线可作为齿形曲线。1733年，法国人M.Camus提出轮齿接触点的公法线必 须通过中心连线上的节点。一条辅助瞬心线分别沿大轮和小轮的瞬心线（节圆）纯滚动 时，与辅助瞬心线固联的辅助齿形在大轮和小轮上所包络形成的两齿廓曲线是彼此共甄 的，这就是Camus定理。它考虑了两齿面的啮合状态；明确建立了现代关于接触点轨迹 的概念。1765年，瑞士的L.Euler提出渐开线齿形解析研究的数学基础，阐明了相啮 合的一对齿轮，其齿形曲线的曲率半径和曲率中心位置的关系。后来，Savary进一步完 成这一方法，成为现在的EuTet-Savary方程。对渐开线齿形应用作出贡献的是Roteft WUlls,他提出中心距变化时，渐开线齿轮具有角速比不变的优点。1873年，德国工程 师Hoppe提出，对不同齿数的齿轮在压力角改变时的渐开线齿形，从而奠定了现代变位 齿轮的思想基础.19世纪末，展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现，使 齿轮加工具军较完备的手段后，渐开线齿形更显示出巨大的优走性。切齿时只要将切齿 工具从正常的啮合位置稍加移动，就能用标准刀具在机床上切出相应的变位齿轮。1908 年，瑞士 MAAG研究了变位方法并制造出展，后来，英国BSS、美国AGMA、德国DIN相 继对齿轮变位提出了多种计算方法。为了提高动力传动齿轮的使用寿命并减小其尺寸，除从材料，热处理及结构等方面 改进外，圆弧齿形的齿轮获得了发展。1907年，英国人FrankHumphris最早发表了圆弧 齿形。1926年，瑞士人Eruest Wildhaber取得法面圆弧齿形斜齿轮的专利权。1955年，1苏联的M.L.Novikov完成了圆弧齿形齿轮的实用研究并获得列宁勋章。1970年，英国 RolhRoyce公司工程师R.M.Studer取得了双圆弧齿轮的美国专利。这种齿轮现已日 益为人们所重视，在生产中发挥了显著效益。随着生产的发展，齿轮运转的平稳性受到重视。1674年丹麦天文学家罗默首次提出 用外摆线作齿轮技术得到高速发展，人们对齿轮进行了大量的研究。1733年法国数学家 卡米发表了齿廓啮合基本定律；1765年瑞士数学家欧拉建议采用渐开线作齿廓曲线。19世纪出现的滚齿机和插齿机，解决了大量生产高精度齿轮的问题。1900年，普福特 为滚齿机装上差动装置，能在滚齿机上加工出斜齿轮，从此滚齿机滚切齿轮得到普及，展成法加工齿轮占了压倒优势，渐开线齿轮成为应用最广的齿轮。1899年，拉舍最先实 施了变位齿轮的方案。变位齿轮不仅能避免轮齿根切，还可以凑配中心距和提高齿轮的 承载能力。1923年美国怀尔德哈伯最先提出圆弧齿廓的齿轮，1955年苏诺维科夫对圆 弧齿轮进行了深入的研究，圆弧齿轮遂得以应用于生产。这种齿轮的承载能力和效率都 较高，但尚不及渐开线齿轮那样易于制造，还有待进一步改进。齿轮的齿面应具有较高 的耐磨损、抗点蚀、抗胶合及抗塑性变形的能力，而齿根要有较高的抗折断的能力。常 用的齿轮材料是钢、铸铁和非金属材料。1.1.2 中国齿轮制造业现状我国齿轮产品经过近10年的发展取得了长足的进步，不少产品已达到或接近国际 先进水平，但仍有相当大一部分齿轮与变速箱产品，在振动噪声与疲劳寿命方面与国际 先进水平差距明显，而这又与齿轮材料与热处理装备及工艺水平息息相关。这些问题已 成为中国齿轮产品赶超国际水平的瓶颈。当前齿轮行业存在的“三重三轻”现象已成 为齿轮行业进一步发展、产品水平进一步提高的最大阻力。目前世界上一些主要的齿轮 大型制造企业，利润虽然不高，但研发费用始终保持一定额度，一般占销售收入的3%,有的达到甚至超过5%。这些企业不追逐短期利润，而是更看重企业的长久发展，希望保 持住在行业内的竞争优势，而这就需要不断进行产品创新与研发。反观国内企业，过分 注重甚至依赖于技术改造，尤其是近年来行业内掀起了一股技改热潮，众多企业纷纷投 入巨资，购买先进设备。可以说，许多齿轮制造企业目前的硬件水平已经达到国际先进 水平，但是研发费用的投入却远远不够。以陕西法士特为例，2006年的销售收入达到 25亿元，但研发费用所占的比例连1%都不到。龙头企业尚且如此，小企业的状况更可 2想而知。国内齿轮企业通常是根据市场需求来调整生产计划，哪些型号或品种的齿轮热 销，企业就纷纷上马哪些项目，产品虽具有一定的实用性，但在技术、性能上显得较差,包括对其基础理论的研究都远远不够，这就使产品的最终寿命及其性能与国外产品的差 距进一步加大。相当多的齿轮生产企业目前的发展态势还不错，但如果就满足于目前的 状况，可能很快就沦落为落后企业了。我国的齿轮产品在技术水准和质量上只有很少一 部分接近或达到国际先进水平，大部分连国际二流水平都达不到,其中的主要原因之一 就是自主设计能力弱。技术创新能力是未来评价企业竞争力的最主要标准之一，如果企 业不重视研发，没有长远的战略考虑与超前的产品储备，根本无法跟上主机发展的步伐,现在进步的企业有可能今后就是落后的企业，甚至会被淘汰。三、自主设计能力弱齿 轮企业的自主创新能力不强是长久以来齿轮行业面临的老问题了，但是随着汽车、工程 机械等相关领域的飞速发展，对配套齿轮的材质、性能、强度等方面的技术要求又上升 了一个新台阶，于是，创新能力这个问题变得更加突出了。1.2 专用夹具概述1.2.1 发展历史夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结 合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶 段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹 紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。1.2.2 发展方向随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品 种，中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床 夹具提出更高的要求。特别像后钢板弹簧吊耳类不规则零件的加工还处于落后阶段。在 今后的发展过程中，应大力推广使用组合夹具、半组合夹具、可调夹具，尤其是成组夹 具。在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术 正朝着高精高效模块组合通用经济方向发展。31.2.3 X6232C齿轮加工专用夹具设计概述为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工X6232C齿轮零件时,需要设计专用夹具。在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率，但该工件体积小，工件 材料易切削，切削力不大等特点。对方案进行认真分析和比较，选取加紧方式。避免过 大的误差，以防止加工时发生二次损伤。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。应认真比对各加工面的数据，从而确定最佳基准面。1.3 刀具发展与设计概述1.3.1 刀具发展概述刀具的结构形式很多，有整体式、焊接式、机夹不重磨式等。目前一般整体式的多 为高速钢车刀，结构简单，制造、使用均方便。而对于贵重刀具材料，如硬质合金等，可采用焊接式和机夹不重磨式。焊接式车刀结构简单、紧凑、刚性好，可磨出各种所需 角度，应用广泛，但硬质合金刀片经高温焊接和刃磨后会产生内应力和裂纹，影响其可 加工性和耐用度。机夹不重磨刀具是将压制成具有一定几何形状、切削角度、断屑槽和 装夹孔德硬质合金刀片，用机械夹固的方法，装夹在特制的刀杆上。使用时一般不需要 重磨，当一个切削刃钝后，松来夹紧机构，将刀片换一个新的切削刃，即可继续进行切 削。当全部切削刃都用钝后再换上新的刀片。现在的机床基本上的有刀具库的，而且 换刀很方面，编程时调用刀具即可。所以，机夹可转位刀具的应用，不仅打破了高硬，难加工材料及某些精度、超高精度加工是切削加工工艺禁区的神话，而且为刀具新材料 的开发，刀具新结构的改进及新涂层刀具的问世，开辟了广阔的前景。近年来，我国的机夹可转位刀具及刀具涂层技术在发展、引进、生产、出口及推广 应用方面都取得显著成就，但与工业发达国家相比，我们还是有差距的，特别是自主研 发上。我国是个制造大国，不是制造强国。我国的技术大部分还是靠引进，所以我国的 技术发展还是受到极大地限制，德国、美国对我国的技术引进有极大地限制，有些就不 卖给我们，我们也没有办法。刀具材料的优质是非常重要的，要高硬度、高耐磨性、高耐热性、足够的强度和韧性、良好的工艺性和经济性。目前好没有又好又经济的刀具。刀具技术水平的高低直接影响机械加工水平，因此，近年来人们对一些新型的刀具及其 设计理论进行了大量研究，提出了许多新的刀具设计计算方法。在这里要说明一下，刀 4具的精度可分为设计精度和制造精度，它直接影响零件的加工质量和生产效率的高低。当刀具的制造精度到达一定程度时，要想进一步提高刀具的精度，只有靠提高刀具的设 计精度来减小理论设计误差来达到。我觉得刀具的发展已经快到瓶颈了，就刀具的材 料上看，地球上最硬的也被加工成刀具的形状了。有可能有一天人类能得到地球以外的 超硬物质。比如火星上的超硬物质。比金刚石的硬度要高几个数量级，这样才可能在刀 具产品上有重大的突破。1.3.2 X6232C齿轮加工专用刀具设计概述在切削工程中，刀具切削部分处于高温，高压的复杂应力状态下，因此，刀具材质 的好坏，它的切削性能，对切削过程是否能顺利完成。对刀具耐用度和寿命，加工生产 率及工件加工精度和表面质量都有极大的影响。必须充分注意刀具切削部分材料的选择 及充分发挥它的切削性能。否则便不能顺利切削或根本无法进行切削。因此，刀具材料 的选择至关重要。通过对齿轮材料和加工工艺分析，确定刀具材料刀具设计应严格按照设计普遍原则。刀具的全部结构要素都应以充分发挥刀刃的切 削作用为目的。合理确定刀片的嵌入角。刀片的定位精度要高。焊接或夹固要可靠，要 有足够的刚性和抗振能力。在切削力作用下，甚至有冲击，振动的情况下，刀片都不能 发生任何的松动和位移，更不允许发生刀片飞掉、打刀、扎刀事故。有合理可靠的装卡 方式。应保证刀体的多次利用。结构要简明实用，工艺性好，便于制造，易于推广。通用性好。要安全可靠。外形要精巧，美观，大方。5第2章X6232C齿轮的加工工艺2.1 X6232C齿轮的工艺分析X6232C齿轮是X6232C铳床上重要的传动零件之一，其零件尺寸小，齿轮零件图样 的视图正确、完整性，尺寸、公差及技术要求齐全。其表面粗糙度在Ral.6|ini-Ra3.2|im,所以各表面的加工并不困难。关于位置在外圆柱面上宽度为3nlm和055处的槽表面粗糙 度没做要求，3mm沟槽主要用做油槽用，位置精度不需要太高的要求，所以加工也不成 问题。基准孔028H7mm要求Ra3.2mm也很容易加工，对于M8螺纹用两端面定位，纵向 不要求位置精度，加工亦没什么问题。因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度,以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因 此它的加工是非常关键和重要的。2.2 X6232C齿轮的工艺要求该齿轮加工不仅要求设计强度性，并且要有较为简便的机械加工工艺，也就是要保 证加工质量，与加工的可能性。齿轮加工艺主要取决于齿轮的精度等级，生产批量，生 产条件和热处理要求等。图2齿轮零件图2.3 确定毛坯的制造形式齿轮是X6232C铳床上主要传动零件之一，可以传递空间平行两轴间的运动和动力,6所以要求其具有一定的强度。零件材料为40Cr,轮廓尺寸不大，形状亦不复杂，又属于 小批量生产，所以可以选择自由锻毛坯。毛坯尺寸通过确定加工余量后决定。2.4 确定定位基准2.4.1 粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与 加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求：(1).粗基准的选择应以不加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的 相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工 表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。(2).选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：X6232C齿轮的外圆面是 重要表面。因而在加工时选择外圆面作为粗基准，加工齿轮的端面，再以加工出的端面 作为精基准加工外圆面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组 织，以增加耐磨性。.应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。.应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹 紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。.粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用 难以保证表面间的位置精度。由于本齿轮零件全部表面都需要加工，而孔作为精基准应先加工，因此应选择外圆 及一端面为粗基准。外圆。82.5根相处为分模面，表面不平整有飞边等缺陷，定位不可 靠，故不能选为粗基准，所以应选择外面。70根根及左端面作为X6232C齿轮加工的粗基 准。2.4.2 精基准选择的原则(1).基准重合原则。尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。7（2）.基准统一原则，尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面问 的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可 减少夹具设计和制造工作。.互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保 证齿面余量均匀。.自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工 表面本身为基准。止匕外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。本零件属于圆柱齿轮，类型属于单联性,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，应选孔为定为基准，即遵循“基准重合”的原则。具体就是选择28H7孔及左端面作为 X6232C齿轮加工的精基准。2.5确定各表面加工方案一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有 加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时是加工的劳动量最小。设计和 工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于我们设计X6232C齿轮的加工工艺来说，应 选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面 考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较 底的机床。2.5.1 在选择各表面及孔的加工方法时要综合考虑以下因素（1）.由于加工表面有一定的精度与质量要求，根据加工规范、标准与表面加工的技 术要求，应选择分多次加工的加工方法。（2）.根据生产类型选择，在大批量生产中可用高效率的设备。在单件小批量生产中 则常用通用设备和一般的加工方法。如：X6232C齿轮内孔加工，在小批量生产时，采用 钻、扩、较加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。.要考虑被加工材料的性质。（4）.要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，8推广新技术，提高工艺水平。（5）.止匕外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形 状和重量等。2.5.2 零件表面加工方法的选择本零件的加工面有外圆、内孔、端面、齿面、槽及螺纹孔，材料为40Cr,硬度 HB241-286o确定其加工方法选择如下：（1）70根根外圆面，表面粗糙度为Ra3.2|1叫需进行粗车一半精车一精车（查参 考文献2表1.4-6）。（2）3机阴沟槽和55相相处沟槽，未注表面粗糙度，分析其作用主要做油槽用，所以粗车即可（参考文献表1.4-6）。（3）28根根内孔，表面粗糙度为Ra3.2|1叫需进行钻孔一扩孔一较孔（参考文献 表 1.4-7）o（4）M8螺纹孔为一般精度的内螺纹，可采用高速钢机动丝锥来攻螺纹，需进行钻 孔一攻螺纹（参考文献表1.4-17）。（5）右端面表面粗糙度为Ral.6|im,需进行粗车一半精车一精车，左端面表面粗 糙度为Ra3.2|im,需进行粗车一半精车（参考文献2表1.4-6）。（6）齿面：齿轮模数为2.5,齿数为31,精度等级为7,表面粗糙度为Rai.6卬1,采用设计出的插齿刀具进行插齿加工（参考文献2表1.4-17）。（7）槽：槽的表面粗糙度为Ra3.2|im,采用插槽刀进行插削加工。（参考文献1 表 9T5）2.6工艺路线的拟订齿轮的加工工艺路线一般是先进行齿坯的加工，再进行齿面的加工。齿坯加工包括 各圆柱面及端面的加工。具体安排是按照先加工基准面及其先粗后精的原则加工。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。2.6.1 工序的合理组合制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原 9则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。(1).工序集中的特点工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产 面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互 位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复 杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。(2).工序分散的特点工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺 装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和 工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进 行综合分析决定采用那一种原则。一般情况下，像X6232C齿轮这种单件小批生产，为简化生产管理，多将工序适当 集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具 组织流水线生产。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使 在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好 的经济效果。2.6.2 加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段？(1).粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为 半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为ITiriT12o粗糙度为 Ra80100|im。10(2).半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适 的加工余量。半精加工的公差等级为IT9FHO。表面粗糙度为Ral(n.25|im。.精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺 寸精度及表面粗糙度，使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止 或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度.精 加工的加工精度一般为IT6IT7,表面粗糙度为RalOL 25卬1。(4).光整加工阶段对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精度改善很 少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为IT51T6,表面粗糙度为 Rai.250.32|imo止匕外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不 高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质 量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确 划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例 如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻 小孔之类的粗加工。2.6.3 工艺路线通过以上分析，本零件齿坯可按下述工艺路线进行：工序I：以左端面及左端面处外圆定位，粗车外圆082.5根机，粗车右端面。工序以粗车出来的外圆。82.5根根及右端面定位，粗车左端面，粗车外圆 70mm,车沟槽3x2.5根根和11.5x7.5根加。工序III：以外圆082.5相机及右端面定位，半精车左端面，半精车一精车外圆70mm o11工序IV：以左端面及外圆。70加加定位，半精车一精车右端面，半精车外圆 82.5mm,倒角。工序V：以左端面及外圆。70机加定位，钻。28根机孔，然后扩一较028根加孔，倒 角。工序VI：以外圆。82.5根根及右端面定位，钻M8螺纹孔.工序加：以。28H7孔及端面定位，插齿。工序皿：以028H7孔及端面定位，插键槽。工序IX：攻M8螺纹。工序X：钳工去毛刺。工序XI：终检，入库2.7 确定X6232C齿轮的偏差，机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯图X6232C齿轮的锻造采用的是合金钢制造，其材料为40Cr,硬度HB241-286,生产 类型为小批量生产，毛坯采用的是自由锻造方式。2.7.1 毛坯形状、尺寸确定的要求设计毛坯形状、尺寸还应考虑到：、各加工面的几何形状应尽量简单。、工艺基准以设计基准相一致。、便于装夹、加工和检查。、结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余 量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵 的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考 虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类、形状及尺寸确定后，必要 时可据此绘出毛坯图。2.7.2 确定机械加工余量钢质锻件的机械加工余量按JB3835-85确定。确定时根据估算的锻件质量、加工精 度及锻件形状复杂系数，由参考文献2表2.2-25可查得内外表面的加工余量，孔的加 12工余量由表2.0-24查得。表中余量值为单边余量。2.7.2.1 锻件质量根据零件成品质量为1.04kg估算为2.0kgo2.7.2.2 加工精度零件各表面为一般加工精度Flo2.7.2.3 锻件形状复杂系数S加锻件 o-m外廓包容体假设锻件的最大直径为中86.5mm长为76.5mmoHl 外廓包容体=欣 了 x 7.65 x 7.85=3527 g=3.527依2川锻件=2kg查参考文献2表2.2-10,可定形状复杂系数为S2,属于一般级别。2.7.2.4 机械加工余量根据锻件重量、FK S1查参考文献2表2.2-25。由于表中形状复杂系数只列有S1 和Sa,则S2参考S1定，S4参考Sa确定。由此查得直径方向为3mm,水平方向为2.5mm0 即锻件各外径的单边余量为3mm,各轴向尺寸的单边余量亦为2.5mm。锻件中心孔的单 边余量查参考文献2表2.2-24,查得为2.6mm。2.7.3 确定毛坯尺寸上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度RaL6|im。RaL 6印1的表面，余 量要适当增大。分析本零件，各需加工面和孔皆RaN1.6|im,因此这些面的毛坯尺寸只需将零件的 尺寸加上所查得的余量值即可（表面只需粗加工的余量可取查得的最小值，当表面需经 粗加工和精加工时，可取较大值）。132.7.4 设计毛坯图2.7.4.1 确定毛坯尺寸公差表2齿轮毛坯(锻件)尺寸零件尺寸单面加工余量锻件尺寸082.5工3088.5070/z9307672.52.577.5。2872.6033.2。7083076本零件锻件重量为2.Okg,40Cr合金钢含碳量为0.37%-0.44%,其最高含碳量为 0.44%,则毛坯公差可从参考文献6表2.3-28查得。本零件毛坯尺寸允许偏差如表2所列。毛坯同轴度错差允许值为0.6mm,查参考 文献2表2.2-13得残留飞边余量为0.7mm。2.7.4.2 确定圆角半径工件的圆角半径按参考文献表2.2-22确定。本锻件各部分的H/B皆小于2,所 以可以按下式计算：r=0.05H+0.5R=2.5r+0.5本锻件的内外圆角半径分别取相同数值。以最大的H进行计算：r=(0.05X43+0.5)mm=2.65r圆整为3mm.R=(2.5X3+0.5)mm=8mm以上所取的圆角半径数值能保证各表面的加工余量。2.7.4.3 确定毛坯的热处理齿轮毛坯材料为40Cr,硬度HB241-286,经锻造后应安排正火，以消除锻件的残余14应力，并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化而均匀的组织，从而改善了加工性表22齿轮毛坯(锻件)尺寸允许偏差锻件尺寸偏差根据088.52参考文献表2.3-28076277.5+i-1.5参考文献表2.3-2820+1-1.5图22毛坯图2.8 工序设计2.8.1 选择加工设备2.8.1.1 选择机床(1)工序I、H、III、IV是粗车和半精车。各工序的工步数不多，成批生产不要 15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，精度要求不是 很高，查参考文献2表4.2-7选用最常用的C620-1型卧式车床即可。（2）工序V、VI为钻孔、较孔。从加工要求及尺寸大小考虑，查参考文献2表 4.2-14选Z535立式钻床。工序IX攻螺纹时可选择Z3025摇臂钻床。（3）工序VD为插齿。从加工要求及尺寸大小考虑，查参考文献3表7.3T选Y58 型插床。（4）工序应是用插槽刀加工槽。应选插床。考虑本零件属于小批量生产，所选机 床使用范围较广为宜，查参考文献3表7.3-1选BA5063型插床能满足要求2.8.1.2 选择夹具本零件除粗铳及半精铳槽、钻孔、较孔等工序需要专用夹具外，其它工序使用通用 夹具即可。前四道车床工序用三爪自定心卡盘，插齿工序用设计出的专用夹具。2.8.1.3 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。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,可选用可转位车刀（GB5343.1-85,GB5343.2-85）。切槽刀宜选用高速钢。（2）插齿时选用设计出的专用插齿刀具。（3）插槽刀查参考文献3选高速钢插槽刀。2.8.2 确定工序尺寸确定工序尺寸一般的方法是：由表面加工的最后工序往前推算，最后工序的工序尺 寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或 工步）的加工余量有关。当基准不重合时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。2.8.2.1 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。前面根据有关资料已查处本零件 各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将总加工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加工精度确定。本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差，表面粗糙度如表3所列网。16表13圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸公差及表面粗糙度加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗半精精粗半精精粗半精精82.5.o.2外圆2.51.584。02。82.502Ra6.3|imRa3.2|i m70h9外圆2.510.573.5。70.5070Ra6.3|imRa3.2|i mRal.6|im。55处沟槽1555Ra6.3|im065处沟槽5065Ra6.3im2.S.2.2确定轴向的工序尺寸（1）花键孔28。+3根根毛坯为实心，钻通孔。内孔精度要求界于IT7IT8之间，参照参考文献17表5-129 确定工序尺寸及余量为：钻孔：22.6根根扩孑L：C27.8mm 2Z=5.2mm较孑L：C28mm 2Z=0.2mm（2）键槽8X3.3根根该键槽为花键槽，根据参考文献17表5-145确定工序尺寸 及余量为：插槽：8X3.9mm Z=3.9mm2.9 确定切削用量和基本时间（机动时间）2.9.1 工序I（车端面、外圆）切削用量及基本时间的确定2.9.1.1 切削用量本工序为粗车。己知加工材料为40Cr,o b=1000MPa,锻件有外皮；机床为C6201 型卧式车床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。172.9.1.1.1相关数据计算确定粗车外圆84一.2根根的切削用量，选刀具为YT5硬质合金可转位车刀。根据切 削用量简明手册第一部分表1.L由于C6201机床的中心高200 mm(参考文献7表 1.30),故选刀杆尺寸BXH=16mmX25mm,刀片厚度为4.5mm。根据参考参考文献7 表1.30,选择车刀几何形状为卷屑档带倒棱型前刀面，前角%=12,后角%=6,主偏 角(二900,副偏角左二10,刃倾角4二00,刀尖圆弧半径心=0.8mm。(1)确定切削深度4由于单边余量仅为1.25mm,若要考虑锻件斜度及公差.大单边余量为4mm,可在二次走刀内切完，故ap90-842x2mm=125mm(2)确定进给量f查参考文献7表1.4,在粗车钢材、刀杆尺寸为16mmx 25mm、ap 2mm、工件直径为60-100mm时，f=0.5-0.9mm/r按C620-1机床的进给量(查参考文献2表4.2-9)f=0.65mm/r确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验。根据参考文献7表1.30,C6201机床进给机构允许的进给力41ax=3530N。根据参考文献表1.21,当合金钢的=570670MPa,ap 2mm,/0.75mm/r,kr-45,v=65m/min(预计)时，进结力=760N。查参考文献7表1.29-2%的修