BMW案例——双联齿轮说明

机械工程系 工艺设计任务书

设计题目 设计双联齿轮零件的机械加工 工艺规程及工艺装置 设计内容 1.双联齿轮零件图 1张 2双联齿轮毛坯图 1张 3机械加工工艺规程卡片 1份 4双联齿轮夹具图 1份 5设计说明书 1份

班级： 设计者： 指导老师： 目录 第一章：序言： ..................................................... 错误！未定义书签。 2

第二章：零件的分析 ............................................. 错误！未定义书签。  零件的作用 ........................................... 错误！未定义书签。  零件加工工艺分析 ............................... 错误！未定义书签。

第三章：工艺规程设计 ......................................... 错误！未定义书签。  确定毛坯的制造形式 ........................... 错误！未定义书签。  基面的选择 ........................................... 错误！未定义书签。  制定工艺路线 ....................................... 错误！未定义书签。 1.工艺路线方案一 ................................................. 错误！未定义书签。  机械加工余量.工序尺寸及毛坯尺寸的确定错误！未定义书签。 1轴向长度方向加工余量及公差 .......................... 错误！未定义书签。 2内孔表面加工余量。 .......................................... 错误！未定义书签。 3阶梯圆角根据经验为R25 ................................... 错误！未定义书签。  确定切削用量及基本工时 ................... 错误！未定义书签。 1确定机床主轴转速 ....................................... 错误！未定义书签。

第四章：夹具设计 .......................................... 错误！未定义书签。 第五章：心得 ......................................................... 错误！未定义书签。 参考文献：………………………………………………………………17 3

一、 序言： 工艺课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们毕业之前对所学的各课程的一次深入的复习，也是联系实际的训练。因此也是在学校三年的一个重要的部分。 对我个人来说，我希望通过这次课程设计对自己未来从事的工作进行一次使用训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力。 由于能力有限，许多不足，恳求老师给予指教。

二、 零件的分析 （一） 零件的作用 题目所给定的零件是车床变速的变速双联齿轮（见图1），它位于主轴箱。其主要作用，一是传递转距，使机床获得回转的动力，二是调节车床输出的速度，变化传动比，适应加工的速度。 4

（二） 零件加工工艺分析 φ145孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括φ287、φ201、φ173的外圆表面及两个端面和沟槽φ195，φ160 （1）两端面有圆跳动要求，以孔的表面为基准，跳动误差为0.02 （2）齿轮齿顶圆的径向圆跳动的误差为0.063 （3）孔的均布φ280的圆上，孔为小孔φ15。 三、 工艺规程设计

（一） 确定毛坯的制造形式 零件材料为45钢。考虑到机床在运行中要经常变速，零件在工作过程中经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于零件年产量为4000件，为在中型零件，年生产量在200～500之间，查《机械手册》，得已达到中批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用自由锻 5

成型。 （二） 基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确，合理，可以保证加工质量，提高生产质量，提高生产质量。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重还会造成零件大批量报废，使生产无法进行。 1.粗基准的选择 对于齿轮基准选择常因齿轮结构形状不同，而有所差异。齿坯的加工，使用端面A和外圆为定位。带轴齿轮主要采用顶尖定位，孔径大则采用堵锥，本齿轮为孔径大的齿轮。以工件内孔和端面联合定位确定轴中心和轴向位置，并采用面向定位端加紧方式，这种方式可使定位基准、设计基准和测量基准重合，定位精度高，适于批量生产。 2.精基准的选择 主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 制定工艺路线 （三） 制定工艺路线 制定工艺路线的起发点，应当是使零件的几何形状。尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以采用力能机床配以专用夹具。并尽量使工序集中来提高生产率。由此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。 1.工艺路线方案一 6

工序1.毛坯锻造 工序2，正火 工序3.粗车外圆，外圆留余量1.5～2mm，钻空尺寸Φ145 工序4.精车外圆端面及槽至要求 工序5.钳工去毛刺 工序6.检验 工序7.钻孔 工序8.滚齿(Z=80) 工序9.插齿(Z=65) 工序10.倒角 工序11.齿部高频淬火50HRC 工序12.终检 2.工艺路线方案二 工序1.锻造毛坯Φ132的孔 工序2.车Φ287， Φ204的两端面 工序3.粗车Φ132的孔(不到尺寸) 工序4.精车Φ132的孔到 工序5.粗车Φ287， Φ201，Φ180， Φ173， Φ160(不到尺寸) 工序6.精车Φ287， Φ201， Φ180， Φ173， Φ160(不到尺寸) 工序7.倒角C3 7

工序8.钻孔8×Φ15 工序9.扩孔8×Φ30 工序10.滚齿(Z=80) 工序11.插齿（Z=65） 工序12.终检 3.工序方案的比较与分析

方案一的特点是: Φ145的孔以外圆和端面为基准直接钻孔，而

钻孔切削力大，对钻头和夹具要求高，经济效益差。方案二则是先将毛坯锻造Φ132的孔，再用车刀至尺寸要求，对刀具和夹具要求不高。弥补方案一的缺陷，方案二中先倒角再滚齿.插齿，目的是为了倒角方便，而且少一次安装，位置精度得到保证。方案一则先滚齿.插齿再倒角，这样可以满足不同的形状要求，零件精度要求不高。因此，综合考虑最后的加工路线如下： 工序1.毛坯锻造Φ132的孔，以外圆为基准。 工序2.毛坯正火。 工序3.粗车外圆A端面和外圆Φ287，Φ201，Φ180，Φ160。 工序4. 半精车端面A和外圆Φ287。 工序5. 粗车，半精车，精车Φ132的孔至Φ145，倒角。 工序6. 掉头粗车，半精车端面B和外圆Φ173。 工序7.钻孔Φ15×8。 工序8.滚齿（Z＝80）以孔和端面为基准，选Y3150滚齿机。 工序9.插齿（Z＝65）以孔和端面为基准，选Y54插齿机。 8

工序10.倒角。 工序11.齿部高频淬火50HRC。 工序12.去毛刺。 工序13.终检。

（四） 机械加工余量.工序尺寸及毛坯尺寸的确定 双联齿轮零件材料为45钢，硬度为207-241HBV，毛坯重18.30kg，生产类型为中批量生产，可采用自由锻毛坯. 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下: 1外圆表面:( Φ287及Φ201) 小外圆端面长38mm，加工表面公差为自由公差，都只要粗车，故锻造时取统一外径，加工余量按Φ201外圆查表得:毛坯Φ211±4mm，2Z=10±4mm，大端外圆表面加工余量按Φ287外圆查得:毛坯Φ299±4mm，2Z=10±4mm 2轴向长度方向加工余量及公差 左右端面及中间台阶面的加工余量查表可得:Z=4.5故毛坯总长为52+2×(4.5±1.5)=61±3mm，大端面台阶长为18+2×(4.5±1.5)=27±3mm 3内孔表面加工余量。 工件内孔较大，精度较高，按Φ145查表可得:精镗Φ145±，2Z=0.2mm得: Φ144.8，粗镗Φ144.8，2Z=13±5，得Φ132±5 9

4阶梯圆角根据经验为R25 5钻孔Φ15的加工余量：因为Φ15的孔尺寸为自由公差，所以直接由Φ15钻头钻孔即可得 6各工序所用机床及工艺装备确定如下： CA6140普通机床，三爪卡盘，钻床，专用夹具，滚齿机，插齿机，专用夹具专用夹具。 （五） 确定切削用量及基本工时 工序1：粗车外圆A端面和外圆Φ287， Φ201， Φ180， Φ173， Φ160。本工序采用计算法确定切削用量。 1. 加工条件 工件材料：45钢正火，×=0.60Gpa，自由锻。

加工要求：粗车外圆A端面和外圆Φ287， Φ201， Φ180， Φ173，

Φ160。 机床：CA6140卧式机床。 刀具：刀片材料为YT15、刀杆尺寸为16mm×25mm，kr=90°，r0=15，α

0=8°，rε=0.5mm.

2计算切削用量 (1) 粗车Φ287的端面 1) 确定端面最大加工余量:已知毛坯的高度是61，粗车余量总共为6mm，单边为3，由于是粗车，可一次性加工到位，精度暂时不要求. 2) 确定进给量f:根据〈实用金属切削加工工艺手册〉（第二版）（以下简

称〈切削手册〉）表3.29，当刀杆尺寸为16mm×25mm，ap≤3mm以及工件直径为287mm时 f=0.7-10mm/r 按CA6140车床说明书取f=0.81mm/r 3) 计算切削速度： 由〈机械制造技术基础课程设计指南以下简称〈设计指南〉）查表5-120，

当YT15硬质合金车刀加工σb=0.60Gpa，钢料ap≤3mm，f≤0.81mm/r时，切