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吉林工业职业技术学院学生毕业设计（论文）报告系别：专业：班号：学生姓名：学生学号：设计（论文）题目：圆柱齿轮轴加工工艺设计指导教师：设计地点：吉林工业职业技术学院起迄日期： 2011.9.5～2011.11.10毕业设计（论文）任务书专业数控班级 092 姓名一、课题名称：圆柱齿轮轴加工工艺设计二、主要技术指标：1 大批量生产2 齿轮精度值8-7-7D)齿顶圆和齿根圆都是Ra 1.63 齿轮轴六级精度，φ20(0.0210.0084 调质220-250HBS 齿面淬火50～55HRC5 轴段的的锥度1：10 圆跳动公差0.012 螺纹中径和顶径精度等级都是6g三、工作内容和要求：1零件图分析2 结构与工艺分析3 数控加工工艺过程卡片和工序卡片4 零件图一张轴的三维造型5 齿轮轴的加工工艺设计四、主要参考文献：李小平刘海兰主编现代工程制图出版社东南大学出版社魏斯亮李时骏主编互换性与技术测量出版社北京理工大学出版社何培英李月琴主编机械零部件测绘出版社中国电力出版社周明贵主编机械识图与绘图出版社化学工业出版社宋书善颜鹏主编数控技术综合实训出版社机电工程学院宋志国陈剑鹤主编 UG4.0实例教程出版社人民邮电出版社学生（签名）年月日指导教师（签名）年月日教研室主任（签名）年月日系主任（签名）年月日毕业设计（论文）开题报告目录摘要 (7)前言 (8)1 齿轮轴在现代制造业中的地位及发展历程 (8)2 齿轮轴零件数控加工的目的 (8)第一章轴类零件 (9)1.1 概述 (9)1.1.1 轴类零件的功用与结构特点 (9)1.1.2轴类零件的技术要求 (9)1.1.3轴类零件材料与热处理 (9)1.1.4轴类零件的毛坯 (9)1.2轴类设计要求与一般步骤 (9)1.3按扭转强度计算轴的直径 (10)第二章齿轮及轮系 (11)2.1 概述 (11)2.1.1齿轮的传动特点 (11)2.1.2齿轮的传动类型 (11)2.1.3齿轮的传动基本要求 (12)2.1.4 圆柱齿轮的材料与热处理 (13)2.2 与齿轮有关的概念与技术参数 (14)2.2.1齿轮各部分名称与符号 (14)2.2.2齿轮主要参数 (14)2.2.3齿轮几何尺寸计算 (15)2.2.4齿轮的正确啮合条件 (15)2.3 圆柱齿轮加工方法以及工艺路线的拟定 (15)第三章典型零件齿轮轴的工艺分析 (18)3.1齿轮轴的机械加工 (18)3.1.1零件图样及结构分析 (18)3.2安装及定位方式的选择 (18)3.3确定加工顺序及进给路线 (19)3.4轴的加工与机床选择 (19)3.5夹具的选择 (20)3.7切削用量和进给量的选择 (22)3.8 编制数控加工过程卡（见过程卡） (24)3.9填写数控加工工序卡片（见工序卡） (24)程序加工 (24)O001(左端面） (1)结论 (2)答谢词 (3)参考文献 (4)毕业设计（论文）成绩评定表 (4)圆柱齿轮轴的加工工艺设计摘要齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式。
圆柱齿轮加工工艺设计摘要本文对传动齿轮的加工工艺路线进行了设计。
其中包括了工艺分析，工艺要求，确定毛坯的制造形式，确定定位基准，粗基准的选择，精基准选择的原则，确定各表面加工方案，零件表面的加工方法的选择，提高齿轮的加工精度，工艺路线的拟定，工序的合理组合，加工阶段的划分，工艺路线，确定齿轮的偏差，机械加工余量及毛坯尺寸，毛双联坯形状、尺寸确定的要求，确定机械加工余量，确定毛坯尺寸，设计毛坯图，工序设计，选择加工设备，确定工序尺寸。
机械制造工艺规程的制定需选择机械加工余量，加工余量的大小，不仅影响机械零件的毛坯尺寸，设备的调整，材料的消耗，切削用量的选择。
先锻件成型后进行表面热处理(正火、淬火、回火等)此次设计的主要内容在于如何使加工工序简单化、降低加工难度。
关键词：工艺路线工序定位基准加工余量目录1 零件特点及其工艺性分析 (3)1.1圆柱齿轮的特点 (3)1.2圆柱齿轮的技术要求 (4)1.3审查圆柱齿轮的工艺性 (4)1.4确定圆柱齿轮的生产类型 (4)2机械加工工艺规程设计 (5)2.1选择毛坯 (4)2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 (5)2.3绘制圆柱齿轮铸造毛坯简图 (5)3数控加工工艺设计 (6)3.1 数控加工工艺设计主要内容 (6)3.2数控加工工艺的特点 (6)3.3 数控加工工艺分析的主要内容 (6)4拟定圆柱齿轮工艺路线 (8)4.1定位基准的选择 (8)4.2表面加工方法的确定 (8)4.3加工阶段的划分 (9)4.4工序的集中与分散 (9)4.5工序顺序的安排 (9)4.6确定工艺路线 (10)4.7齿轮加工工步 (14)4.8 机床设备及工艺装备的选用 (15)5齿轮程序的编制 (16)6切削用量、时间定额的计算 (18)6.1切削用量的计算 (18)6.2时间定额的计算 (19)7设计体会 (20)参考文献 (21)求的精度等级相差不是很大，采用半精加工即可以保证各加工表面技术要求。
1斜齿圆柱齿轮传动1.1齿面形成研究直齿圆柱齿轮时知道，两轮的齿廓面沿一条平行于齿轮轴的直线KK ′相接触，KK ′与发生面在基圆柱上的切线NN ′平行。
当发生面沿基圆柱做纯滚动时，直线KK ′在空间形成的轨迹就是一个渐开面，即直齿轮的齿廓曲面，如图1示。
图1 直齿齿轮渐开线的形成斜齿圆柱齿轮齿面的形成原理和直齿圆柱齿轮的情况相似，所不同的是发生面上的直线KK ′与直线NN ′不平行，即与齿轮轴线不平行．面是与基圆杆母线NN ′成一夹角βb 。
故当发生面沿基圆柱作纯滚动时，直线KK ′上的每一点都依次从基圆柱面的接触点开始展成一条渐开线，而直线KK ′上各点所展成的渐开线的集合就是斜齿轮的齿面。
由此可知，斜齿轮齿廓曲面与齿轮瑞面(与基圆柱轴线垂直的平面)上的交线(即端面上的齿廓曲线)仍是渐开线。
而且由于这些渐开线有相同的基圆柱，所以它们的形状都是一样的，只是展成的起始点不同面己，即起始点依次处于螺旋线K 0K 0′上的各点。
所以其齿面为渐开螺旋面，如图2示。
由此可见．斜齿圆柱齿轮的端面齿廓曲线仍为渐开线。
可将直齿圆柱齿轮看成斜齿圆柱齿轮的一个特例。
从端面看，一对渐开线斜齿轮传动就相当于一对渐开线直齿轮传动，所以它也满足齿廓啮合基本定律。
图2 斜齿齿轮的渐开线形成斜齿圆柱齿轮传动和直齿圆柱齿轮传动一样，仅限于传递两平行轴之间的运动。
如果两斜齿轮分度圆上的螺旋角不是大小相等且方向相反，则这样的一对斜齿轮还可以用来传递既不平行又不相交的两轴之间的运动。
为了便于区别，把用于传递两平行轴之间的运动，称为斜齿圆柱齿轮传动；用于传递两交锗轴之间的运动，称为交错轴斜齿轮传动。
斜齿圆柱齿轮传动中的两轮齿啮合为线接触，而交错轴斜齿轮传动中的两轮齿啮合为点接触。
一对斜齿圆柱齿轮啮合时，齿面上的接触线是由一个齿轮的一端齿顶(或齿根)处开始逐渐由短变长，再由长变短，至另一端的齿根(或齿顶)处终止。
这样就减少了传动时的冲击和噪声，提高了传动的平稳性，故斜齿轮适用于重载、高速传动。
圆柱齿轮齿形加工方法和加工方案一个齿轮的加工过程是由若干工序组成的。
为了获得符合精度要求的齿轮，整个加工过程都是围绕着齿形加工工序服务的。
齿形加工方法很多，按加工中有无切削，可分为无切削加工和有切削加工两大类。
无切削加工包括热轧齿轮、冷轧齿轮、精锻、粉末冶金等新工艺。
无切削加工具有生产率高，材料消耗少、成本低等一系列的优点，目前已推广使用。
但因其加工精度较低，工艺不够稳定，特别是生产批量小时难以采用，这些缺点限制了它的使用。
齿形的有切削加工，具有良好的加工精度，目前仍是齿形的主要加工方法。
按其加工原理可分为成形法和展成法两种。
成形法的特点是所用刀具的切削刃形状与被切齿轮轮槽的形状相同，如图9-3所示。
用成形原理加工齿形的方法有：用齿轮铣刀在铣床上铣齿、用成形砂轮磨齿、用齿轮拉刀拉齿等方法。
这些方法由于存在分度误差及刀具的安装误差，所以加工精度较低，一般只能加工出9 ~10级精度的齿轮。
此外，加工过程中需作多次不连续分齿，生产率也很低。
因此，主要用于单件小批量生产和修配工作中加工精度不高的齿轮。
展成法是应用齿轮啮合的原理来进行加工的，用这种方法加工出来的齿形轮廓是刀具切削刃运动轨迹的包络线。
齿数不同的齿轮，只要模数和齿形角相同，都可以用同一把刀具来加工。
用展成原理加工齿形的方法有：滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿等方法。
其中剃齿、珩齿和磨齿属于齿形的精加工方法。
展成法的加工精度和生产率都较高，刀具通用性好，所以在生产中应用十分广泛。
一、滚齿（一）滚齿的原理及工艺特点滚齿是齿形加工方法中生产率较高、应用最广的一种加工方法。
在滚齿机上用齿轮滚刀加工齿轮的原理，相当于一对螺旋齿轮作无侧隙强制性的啮合，见图9-24所示。
滚齿加工的通用性较好,既可加工圆柱齿轮，又能加工蜗轮；既可加工渐开线齿形，又可加工圆弧、摆线等齿形；既可加工大模数齿轮，大直径齿轮。
滚齿可直接加工8~9级精度齿轮，也可用作7 级以上齿轮的粗加工及半精加工。
圆柱齿轮的齿形加工方法滚齿1)滚齿加工原理和工艺特点滚齿是应用一对螺旋圆柱齿轮的啮合原理进行加工的。
所用刀具称为齿轮滚刀。
滚齿是齿形加工中生产率较高、应用最广的一种加工方法。
滚齿加工通用性好，既可加工圆柱齿轮，又可加工蜗轮；既可加工渐开线齿形又可加工圆弧、摆线等齿形；既可加工小模数、小直径齿轮，又可加工大模数、大直径齿轮。
滚齿的加工精度等级一般为 6-9级，对于8、9级精度齿轮，可直接滚齿得到，对于7级精度以上的齿轮，通常滚齿可作为齿形的粗加工或半精加工。
当采用AA级齿轮滚刀和高精度滚齿机时，可直接加工出7级精度以上的齿轮。
2)滚齿加工精度分析在滚齿加工中，由于机床、刀具、夹具和齿坯在制造、安装和调整中不可避免的存在一些误差，因此被加工齿轮在尺寸、形状和位置等方面也会产生一些误差。
这些误差将影响齿轮传动的准确性、平稳性、载荷分布的均匀性和齿侧间隙。
滚齿误差产生的主要原因和采取的相应措施见表9-5磨齿1、磨齿原理磨齿是齿形加工中加工精度最高的一种方法。
对于淬硬的齿面，要纠正热处理变形。
获得高精度齿廓。
磨齿是目前最常用的加工方法。
磨齿是用强制性的传动链，因此它的加工精度不直接决定于毛坯精度。
磨齿可使齿轮精度最高达到 3级，表面粗糙度Ra值可以达到0.8-0.2微米，但加工成本高、生产率较低。
2、磨齿方法磨齿方法很多，根据磨齿原理的不同可以分成形法和展成法两类。
成形法是一种用成形砂轮磨齿的方法，目前生产中应用较少，但它已经成为磨削内齿轮和特殊齿轮时必须采用的方法。
展成法主要是利用齿轮与齿条啮合原理进行加工的方法，这种方法是将砂轮的工作面构成假象齿条的单侧或双侧齿面，在砂轮与工件的啮合运动中，砂轮的磨削平面包络出渐开线齿面。
下面介绍展成法磨齿的几种方法：（1）双片碟形砂轮磨齿由图9-8所示，两片碟形砂轮倾斜安装后，就构成假象齿条的两个齿面。
磨齿时，砂轮在原位以N0高速旋转；展成运动——工件的往复移动V 和相应的正反转动W是通滑座7和滚圆盘钢带实现。
圆柱齿轮齿形加工齿轮是用来传递运动和动力的重要零件，目前大多数机械都应用它。
常用的齿轮有圆柱齿轮、圆锥齿轮及蜗轮等，以圆柱齿轮应用最广。
齿轮齿形的加工，按加工原理不同分为成形法和范成法。
1、成形法（仿形法）加工齿轮成形法是用与被切齿轮齿间形状相符的成形铣刀切出齿轮齿形的方法，这种方法制造出来的齿轮精度较低，只能用于低速的齿轮传动。
在万能铣床上铣制圆柱齿轮见右图，这种铣齿方法属于成形法。
铣制时，工件安装在铣床的分度头上，用一定模数的盘状（或指状）铣刀对齿轮齿间进行铣削。
当加工完一个齿间后，进行分度，再铣下一个齿间。
这种加工方法的特点是：设备简单（用普通的铣床即可），刀具成本低。
生产率低，是因为铣刀每切一齿都要重复消耗一段切入、切出、退刀和分度等辅助时间。
加工齿轮的精度低，首先是因为铣制同一模数不同齿数的齿轮所用的铣刀，一般只有8个刀号，每号铣刀有它规定的铣齿范围（见下表）。
铣刀的刀齿轮廓只与该号范围内最小齿数齿轮齿间的理论轮廓一致，对其他齿数的齿轮，只能获得近似齿形。
其次是因为分度头的分度误差，引起分齿不均。
所以，这种方法一般用于修配或简单地制造一些低速低精度的齿轮。
2、范成法（展成法）加工齿轮范成法是利用齿轮刀具与被切齿轮的啮合运动而切出齿轮齿形的方法，利用这种方法制造出来的齿轮精度高，但需要专用机床，常见的有滚齿机、插齿机、刨齿机和磨齿机等。
（1）在滚齿机上加工圆柱齿轮1）滚齿原理与滚刀滚齿加工是根据展成形原理—类似于蜗杆与蜗轮的啮合（见右图）来加工齿轮的。
所用的刀具称为滚刀，滚刀的轮廓形状与蜗杆相似，它是围绕刀具圆柱面上形成的螺旋槽及垂直于螺旋槽方向切出的沟槽相交而形成切削刃的，该切削刃近似于齿条的齿形。
齿条与同模数的任何齿数的齿轮都能正确啮合，因此用滚刀滚切同一模数任何齿数的齿轮时，都能获得要求的齿形。
如果将齿条制造出切削刃来（右图b），有如刨刀一样作上下往复切削运动，当齿条移动一个齿距时，齿坯的分度圆也相应转过一个周节的弧长，就能切出正确的齿形来（右图c）。
圆柱齿轮加工工艺过程常因齿轮的结构形状、精度等级、生产批量及生产条件不同而采用不同的工艺方案。
下面列出两个精度要求不同的齿轮典型工艺过程供分析比较。
一、普通精度齿轮加工工艺分析（一）工艺过程分析图示为一双联齿轮，材料为40Cr，精度为7－6－6级，其加工工艺过程见表1。
从表中可见，齿轮加工工艺过程大致要经过如下几个阶段：毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工等。
双联齿轮加工工艺过程加工的第一阶段是齿坯最初进入机械加工的阶段。
由于齿轮的传动精度主要决定于齿形精度和齿距分布均匀性，而这与切齿时采用的定位基准（孔和端面）的精度有着直接的关系，所以，这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准，使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求。
在这个阶段中除了加工出基准外，对于齿形以外的次要表面的加工，也应尽量在这一阶段的后期加以完成。
第二阶段是齿形的加工。
对于不需要淬火的齿轮，一般来说这个阶段也就是齿轮的最后加工阶段，经过这个阶段就应当加工出完全符合图样要求的齿轮来。
对于需要淬硬的齿轮，必须在这个阶段中加工出能满足齿形的最后精加工所要求的齿形精度，所以这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段。
应予以特别注意。
加工的第三阶段是热处理阶段。
在这个阶段中主要对齿面的淬火处理，使齿面达到规定的硬度要求。
加工的最后阶段是齿形的精加工阶段。
这个阶段的目的，在于修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形，进一步提高齿形精度和降低表面粗糙度，使之达到最终的精度要求。
在这个阶段中首先应对定位基准面（孔和端面）进行修整，因淬火以后齿轮的内孔和端面均会产生变形，如果在淬火后直接采用这样的孔和端面作为基准进行齿形精加工，是很难达到齿轮精度的要求的。
以修整过的基准面定位进行齿形精加工，可以使定位准确可靠，余量分布也比较均匀，以便达到精加工的目的。
（二）定位基准的确定定位基准的精度对齿形加工精度有直接的影响。
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圆柱齿轮加工与工艺目录第一节概述 (2)第二节圆柱齿轮齿形加工方法和加工方案 (6)第三节典型齿轮零件加工工艺分析 (18)第四节齿轮刀具简介 (23)第一节概述一、齿轮的功用与结构特点齿轮传动在现代机器和仪器中的应用极为广泛，其功用是按规定的速比传递运动和动力。
齿轮的结构由于使用要求不同而具有各种不同的形状，但从工艺角度可将齿轮看成是由齿圈和轮体两部分构成。
按照齿圈上轮齿的分布形式，可分为直齿、斜齿、人字齿等；按照轮体的结构特点，齿轮大致分为盘形齿轮、套筒齿轮、轴齿轮、扇形齿轮和齿条等等，如图9－1所示。
在上述各种齿轮中，以盘形齿轮应用最广。
盘形齿轮的内孔多为精度较高的圆柱孔和花键孔。
其轮缘具有一个或几个齿圈。
单齿圈齿轮的结构工艺性最好，可采用任何一种齿形加工方法加工轮齿；双联或三联等多齿圈齿轮(图9－1b、c)。
当其轮缘间的轴向距离较小时，小齿圈齿形的加工方法的选择就受到限制，通常只能选用插齿。
如果小齿圈精度要求高，需要精滚或磨齿加工，而轴向距离在设计上又不允许加大时，可将此多齿圈齿轮做成单齿圈齿轮的组合结构，以改善加工的工艺性。
二、齿轮的技术要求齿轮本身的制造精度，对整个机器的工作性能、承载能力及使用寿命都有很大的影响。
根据其使用条件，齿轮传动应满足以下几个方面的要求。
（一）传递运动准确性要求齿轮较准确地传递运动，传动比恒定。
即要求齿轮在一转中的转角误差不超过一定范围。
（二）传递运动平稳性要求齿轮传递运动平稳，以减小冲击、振动和噪声。
即要求限制齿轮转动时瞬时速比的变化。
（三）载荷分布均匀性要求齿轮工作时，齿面接触要均匀，以使齿轮在传递动力时不致因载荷分布不匀而使接触应力过大，引起齿面过早磨损。
接触精度除了包括齿面接触均匀性以外，还包括接触面积和接触位置。
（四）传动侧隙的合理性要求齿轮工作时，非工作齿面间留有一定的间隙，以贮存润滑油，补偿因温度、弹性变形所引起的尺寸变化和加工、装配时的一些误差。
