BMW案例——雙聯齒輪零件的加工分解

1、課程設計說明書雙聯齒輪零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備班 級：2011級機制5班姓 名：李 德 松學 號：110920523指導教師： 謝馳2014一、引言課程設計是學生在校學習階段的一個重要的教學環(huán)節(jié)， 其目的是培養(yǎng)學生綜 合運用所學的專業(yè)和基礎理論知識，獨立解決專業(yè)一般工程技術問題的能力。樹 立正確的設計思想和工作作風。在三年的學習中我涉及到了大量的專業(yè)知識，如：機械制圖，機械設 計，互換性與技術測量，現代制造工藝學。這些專業(yè)課在整個機械設 計制造專業(yè)學習的過程中，起到了很重要的作用，它們把我從前所學的一些基礎 理論知識材料力學、機械制造基礎、公差測量與配合、機械設計基礎、機械加工 設備等

2、等這些專業(yè)課知識都融合在一起，學會學以致用、融會貫通和舉一反三。綜上，雙聯齒輪機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備課程設計是我們完成大學的全 部基礎課以及大部分專業(yè)業(yè)課之后所進行的一個綜合性質的考驗。這也是在我們畢業(yè)設計之前的對所學知識的回顧和總結， 也可以說是一個畢業(yè)設計前的熱身設 計。一、雙聯齒輪的分析1.1雙聯齒輪的作用和結構雙聯齒輪主要用于一些機械設備變速箱中，通過與操作機構的結合，滑動齒 輪從而實現變速。圓柱齒輪一般分為齒圈和輪體兩部分，根據齒輪輪體的結構形 狀來劃分可知上圖中的雙聯齒輪為盤類齒輪，有兩個齒圈，在齒圈上切出直齒齒形，在輪體上帶有花鍵孔。2.1 雙聯齒輪的工藝分析為了保證齒輪正常

3、工作和便于加工， 齒輪主要表面的尺寸公差、位置公差和 表面粗糙度須達到一定標準。由圖可知：1、雙聯齒輪的齒面粗糙度為1.6um、2 、432H10孔的表面粗糙度為1.6um, M8H7孔的表面粗糙度為3.2um3、齒輪兩端面跳動允差為0.05mm三、選擇毛坯3.1 毛坯的選擇該齒輪結構簡單，尺寸小，并且有臺階軸，力學性能要求很高，精度較高且 要進行中批或大批生產，所以選用模鍛件，具加工余量小，表面質量好，機械強 度高，生存率高。工件材料選用45鋼，毛坯的尺寸精度要求為IT12級，公稱尺 寸 *100 ,長 50。3.2 基準的選擇根據零件圖紙及零件的使用情況分析。知 32花鍵孔，端面圓跳動，平

4、行 度等均應通過正確的定位才能保證，故對基準的選擇應進行分析。3.2.1 粗基準的選擇粗基準的選擇：對雙聯齒輪這樣的回轉體零件來說， 選擇好粗基準是至關重 要。對回轉體零件我們通常以外圓作為粗基準。3.2.2 精基準的選擇在加工完32花鍵孔以后各工序則以花鍵孔為定位精基準。這樣就滿足了 基準重合的原則和互為基準的原則。在加工某些表面時，可能會出現基準不重合， 這時需要進行尺寸鏈的換算。四、選擇加工方法，制定工藝路線1、機械加工工藝設計為保證達到零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項技術要求，必須制定合理的工 藝路線。由于生產綱領為批量生產，所以采用通用機床配以專用的工、夾、量具，并考慮工序集

5、中，以提高生產率和減少機床數量，使生產成本下降。工幺路線一：工2路線一鍛造、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5檢驗6滾齒6滾齒7插齒7倒角8倒角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11推孔12推孔12衍齒13衍齒13總檢14總檢2、工藝方案的比較與分析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Z=19的切削加工。方案一是對Z=33的齒形進行滾齒加工后再對Z=19的齒輪進行插齒加工,這樣能保證切削加工順利地進行下去。方案二是對Z=33的齒坯進行滾齒加工

6、后繼續(xù)對Z=19的齒輪進行滾齒加工，由于該零件是雙聯齒輪，兩齒輪間隔很小，若再對 Z=19的齒坯進行滾齒加工需得有專門的設備，增加了成本和加工難度另外，選擇方案時還應考慮工廠的具體條件等因素，如設備，能否借用工、夾、量具等、本次設計選擇工藝路線方案一。3、制定機械加工工藝路線毛坯為鍛件，清理后進行正火處理，以消除內應力機械切削加工性能，在毛坯車間，對其認真檢驗分析，達到毛坯的技術要求，然后送到機械加工車間來加工鍛造、正火-粗車外圓及端面-拉花鍵孔 去毛刺-精車外圓、端面-檢驗 滾齒插齒-倒角-去毛刺剃齒-齒部tWj頻淬火-推孔衍齒總檢。五、選擇加工設備及刀具、夾具、量具 1、選擇加工設備與工藝

7、設備工序名稱設備刀具量具夾具鍛模鍛錘車臥式車床高速鋼車刀游標卡尺150 X0.02三爪卡盤拉拉床矩形花鍵拉刀花鍵量規(guī)拉夾具滾齒滾齒機高速鋼滾刀上芯軸裝夾插齒插齒機高速鋼插刀上芯軸裝夾倒角齒輪倒角機450外圓車刀游標卡尺剃齒剃齒機盤形剃齒刀防齒齒輪防磨機砂輪上心軸裝夾鉗鉗工神刀游標卡尺150 X0.02神臺表5,12、確定工序尺寸工序一：下料毛坯公稱尺寸：小92.5父47。工序二：毛坯經粗車 57.5外圓和端面后，57.5外圓公稱尺寸為 力59.5父26, （|）87.5外圓公稱尺寸為*92,520 o工序三：工件調頭，粗車 （|）87.5外圓和端面后，（|）87.5外圓公稱尺寸為“89.5乂1

8、9.5。如圖 5.2 所示：圖5.2工序四：鉆鏈花 鍵孔至尺寸，花 鍵孔尺寸為28 45.5拉花鍵如下圖勒/ fl工序六:工序七:鉗工去毛巾4精車工也財端面和4至尺工序九：余量0.07-0校正心*33）留齒12mm。如F圖所工序五： 至規(guī)格，0S7.5工序十： 插齒（Z=19）留齒余量0.04-0.06mm （見圖5.4）。工序H一：倒角（15度）（見圖5.4）。工序十鉗工去毛刺。工序十三：剃齒（Z=33）、剃齒（Z=19）。工序十四：琦齒。工序十五：齒部高頻淬火。工序十六：總檢入庫。3、計算加工余量由文獻1可用查表法確定各表面的總余量，但由于用查表法所確定的總余量 與生產實際情況有些差距，故

9、還應根據工廠具體情況進行適當的調整。由文獻1可查出鍛件主要尺寸的公差，先將調整后的主要毛坯尺寸及公差，如下表所示主要面尺寸零件尺寸總余量毛坯尺寸（）87.5 外圓87.5592.557.5外圓57.5461.5424254742長4254718厚1832120厚20323花鍵孔28327六、確定工序切削用量及基本時間1、工序切削用量1.粗車外圓及端面，鉆鏈花鍵底孔至尺寸小28(1)已知小87.5外圓長度方向上的加工余量為 3mm實際加工余量為1.5mm,故 分一次加工，長度加工公差為 IT11級取-0.19mm(2)進給量切削簡明手冊當刀桿尺寸為16mm(25mm,a e< 3 mm寸，

10、以及工件直徑為 87.5時，？=0.6-0.8mm/ r按C3 1 6 3 1車床說明書 ??？=016 mm/n由于存在間歇加工所以進給量乘以 k=0.75 0.85所以：實際進給量f=0.6 X 0.8=0.48 mm/ r按C3 16 3 1車床說明書 ？=0.53mm/r(3)計算切削速度。按切削簡明手冊表 1.27 , 切削速度的計算公式為(壽命選 T=60min)刀具材料YG6V=Cv/(Tm ap xv - f yv) - kv其中：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2修正系數Ko見切削手冊表1.28kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.

11、04 kBV=0.81Vc =158/( 600.2 20.15 - 0.53 0.4)1.15 - 0.8 0.8 - 0.81 - 0.97=46.9(m/min)2、工序時間計算(1)機動時間由文獻1表2.5-7得鉆孔的計算公式為：T=l + l1+l 2/f n式中 l 1=D/2cotk y+ (1-2) l 2=1-4 , 鉆盲孔時，l2=0, l=46, l_2=0, f=0.3 , n=1000L1=8.7/2cot (1180/2) +1.5=6.7所以 t=46+6.7+0/0.3 x 1000=0.1773minTb=2t=2 x 0.1773=0.355min(2)輔助

12、時間由文獻1表2.5-41確定開停車 0.015min升降鉆桿0.015min主軸運轉0.02min清楚鐵屑0.04min卡尺測量0.10min裝卸工件時間由文獻1表2.5-42取1min所以輔助時間T a= (0.015+0.015+0.02+0.04+0.1+1 ) min =1.19min(3)作業(yè)時間T B=Tb+Ta (0.355+1.19 ) min =1.545min(4)常量工作場地時間Ts由文獻5,取B =3%則Ts=TbB=1.545X3%=0.04635min(5)休息與生理需要時間Tr二%6=1.545 X3%=0.04635min(6)準備與終結時間Te由文獻1表2.

13、5-44.,取部分時間為簡單件26min 深度定位0.3min 使用鉆模6min 由設計給定5000件，則T e/n= (26+0.3+6) /5000 =0.001615min(7)單件時間Tp=Tb+Ta+Ts+T r=(0.355+1.19+0.04635+0.04635+0.001615 ) min=1.625min(8)單件計算時間T c=Tp+Te/n=(1.625+0.001615 ) min=1.63min七、夾具設計1、定位基準的選擇因為齒輪端面相對于軸心線的的跳動為0.05 ,因此我們采用端面和定位，同時花鍵孔是工件的設計基準，又是加工基準，因此以內孔為定位基準完全可以達到

14、精度要求。2、切削力和卡緊力計算2.1 刀具：采用專用滾刀機床：滾齒機。1tXF yz FC- p fz ： e ZF =zdqv wF0： n_其甲：修止系數 kv=1.0 ; CF=30 qF=0.83 ; XF=1.0; yF=0.65 ;科 F=0.83 ; a p=8; wF=0代入上式，可得 F=889.4N。因在計算切削力時，須把安全系數考慮在內。安全系數 K=K1K2K3K4其中：K1為基本安全系數1.5K2為加工性質系數1.1K3為刀具鈍化系數1.1K4為斷續(xù)切削系數1.1所以 F11=KF=1775.7N2.2 夾緊力的計算選用夾緊螺釘夾緊機由N (f1+f2 ) =KFI

15、S其中f為夾緊面上的摩擦系數，取 f1=f2=0.25尸PZ+G,G 為工件自重F/N = =3551.4N11。2夾緊螺釘：公稱直徑 d=10mm材料45鋼，性能級數為6.8級。d B=6X 100MPa二 B =6 B =480MPa10螺釘疲勞極限： 仃 4=0.32 b B=0.32 X600=192MPa極限應力幅:二 alimkmk J許用應力幅:二 aK二二 4 二51.7MPa=17.3MPa螺釘的強度校核：螺釘的許用切應力為s=3.54,取s=4=120MPa ,4 Fh2 d= 2.8 M卜】滿足要求1 3 4 N.,42 N =15MPa W ka經校核：滿足強度要求，夾

16、具安全可靠。3、差位誤差分析由于用28內孔和端面定位，齒輪設計基準與定位基準重合，故軸向尺寸無基準不重合度誤差。徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺寸無基準不重合度誤差。本工序選用的工件以圓孔在定位銷上定位，定位銷為水平放置， 由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準位移誤差。在重力作用下定位副只存在單邊間隙，即工件始終以孔壁與心軸上母線接觸，故此時的徑向基準位移誤差僅存在Z軸方向，且向下，見下圖。；Td Td. ：YZ =D0.012 0.023 0.032 =0.0672式中£為定位副間的最小配合間隙（ mn）; TM工件圓孔直徑公差（mm； Td為定位銷 外圓直徑

17、公差（mn）。4、夾具設計及操作的簡要說明如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動率。為此，在螺母夾緊時采用開口墊圈，以便 裝卸，夾具體底面上的止口定位可以精確保證齒頂圓和分度圓相對于中心線的跳動，從而保 證了精度。便于滾齒加工，本夾具總體的感覺是操作比較簡單，結構比較緊湊，效率大大提 高20%七設計總結結雙聯齒輪就是兩個齒輪連成一體.這種雙聯齒輪在輪系中 （變速器）被稱為滑移齒輪，雙聯齒輪本身的制造精度，對整個機器的工作性能、承載能力及使用壽命都有很大的影響。這次的畢業(yè)設計是我在校學完所有的專業(yè)知識后進行的，對我將來有很大的幫助，使我充分認識到了機電一體化與機械基礎方面的重要性。同時也使我認識到了我對這方面的不足，我深刻的認識到了學好一門專業(yè)的重要性，激發(fā)了我的斗志，用我們自己學到的知識為國家做貢獻，