1、摘要圆锥齿轮传动用于传递相交的两个轴之间的运动和动力,圆锥齿轮的轮齿分布在一个截锥体上。因此,它的齿形及模数沿轴线方向发生变化,即它的轮齿一端大而另一端小,齿厚由大端到小端逐渐变小,模数和分度圆也随齿厚而变化。直齿圆锥齿轮易于制造,安装简单,适用于低速,轻载传动的场合,应用比较广泛。它主要是通过两啮合角度的变化进而改变传动的方向。关键词: 工艺分析 基准选择 工艺路线引言: 这次工艺学课程毕业设计是我们对所学各课程的一次深入的综合性的复习,也是一次理论联系实际的训练。它一方面要求我们通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力。另外，也为今后作好毕业设计进行一次综合训
2、练和准备。我们通过机械制造工艺学课程设计,能得到以下锻炼，能通过运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到实践知识，正确的解决一个零件在加工过程中的定位。夹紧以及工艺路线安排。工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。 1. 锥齿轮轴加工工艺规程的编制计算生产纲领，确定生产类型 按下式计算零件生产纲领。N=Qn（1+a%）（1+b%），确定生产类型。如图，为某产品上的一个零件。假设该产品年产量为 10000 台。机械加工 的废品率是 0.1%，一台产品中零件的生产数量是 2 件，它的备品率为 20%，下面制定该零件的机械加工的工艺规程进行。 N=Qn（1+a%）（1+b%） =100
3、002（1+20%）（1+0.1%）=24048 件/年，该零件每年的产量为 24048 件,该产品属于轻型的机械，确定其生产类型是大量的生产。2.锥齿轮轴零件图大量生产的工艺特征:1. 零件的互换性，具备比较广泛的互换性，少数装配精度要求比较高的地方，通常可以采用调整法以及分组装配法等方法。2.毛坯的加工余及制造方法：较广泛地使用模锻，金属模机器造型或者别的比 较高效的方法。毛坯的加工余量较小并且精度比较高。3.机床设备和它的布置形式:广泛应用自动机床和商效专用机床，按照自动排 列和流水线进行装备。4.工艺装备：使用某种量具，从而根据调整法来达到对精度的要求。5.工艺文件：有工序卡或者工艺过
4、程卡。6.成本较低。7. 生产率高。 8. 工人劳动条件较好。 零件的分析: 零件图样的分析, 1. 齿轮轮齿外表面对轴心线的圆跳动的公差是 0.030mm。2.88.5 右端面对轴心线圆的跳动公差是 0.015mm。 3. 渗碳淬火硬度 5562HRC。4.齿轮精度等级 8GK。5.零件材料为 45 钢。工艺分析: 1.此齿轮的精度相对比较低，因此在刨齿渗碳淬火工序之后，不再对工序进行 磨齿，假如齿轮精度的要求大于了 7 级，就要添加磨齿的工序。 2.没标注轴径各处 R3，在加工时磨削。88.5 轴径右端面，靠磨后（工厂俗称 “一刀下” ）可保证右端面圆跳动公差。3.齿轮的轮齿的外表面相对于
5、轴心线的圆跳动；检查88.5 右端面相对于轴心线的圆跳动，可以应用装夹在偏摆仪上进行检测两中心孔定位。4.可以应用专用样板进行或游标万能角度尺检查锥齿轮的锥角。3.确定毛坯及加工余量 根据零件材料确定毛坯为锻件。下料 80 的 20CrMnTi 锻件 L=315mm。本次加工为小批量生产。根据零件图原图纸可知，直齿锥齿轮需要经过齿形表面淬火及低温回火处理。齿面硬度 HRC5863，渗碳深度 0.71.1mm。 参考文献2附表 127 轴类零件的机械加工余量可知,本零件的粗加工后余量为 1.5mm 半精加工后余量为 0.5mm 精车后为 0.2mm. 参考文献1表 5-1 外圆加工中各种加工方法
6、的加工精度和表面粗糙度可知,半精车可以达到的表面粗糙度为 2.510微米,精车可以达到 1.2510 微米,半精车可以达到 0.632.5 微米。编程人员在确定每道工序的切削用量时应根据刀具的耐用度和机床说明书中的规定去选择。也可以结合实际经验用类比法确定切削用量。在选择切削用量时要充分保证刀具能加工完一个零件,或保证刀具耐用度不低于一个工作班,最少不低于半个工作班的工作时间。背吃刀量主要受机床刚度的限制，在机床刚度允许的情况下，尽可能使背吃刀量等于工序的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高加工效率。对于表面粗糙度和精度要求较高的零件要留有足够的精加工余量,数控加工的精加工余量可比通用机床加工
7、的余量小一些。 编程人员在确定切削用量时，要根据被加工工件材料、硬度、切削状态、背吃刀量、进给量,刀具耐用度，最后选择合适的切削速度。为车削加工时的选择切削条件的参考数据。4. 零件的工艺分析 由图可知,其材料为 45 钢,该种材料经过渗碳淬火后强度大,有较高的耐磨性,适合于制造承受中等载荷的耐磨零件。该零件图的主要加工为锥齿轮。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。加工工艺卡片序号 工序名称 工序内容 工艺装备1 下料2 正火3 粗车 粗车外表面 车床4 粗车 粗车外圆至 895 粗车 车倒角 45的
8、锥面6 精车 车外圆至 88.5 车床7 打孔 拉花键孔 36.5 镗床8 铣键槽 铣 33x6x2 的键槽9 去毛刺 钳工去毛刺 钳床10 滚齿 滚齿 z34 滚齿机床11 倒角齿 12牙角12 去毛刺 钳工去毛刺 钳床13 剃齿 z42 公法线长度至尺寸上限 14 剃齿 z28 采用螺旋角度 5的剃齿15 齿部高频淬火 HRC283216 剃齿 z34 公法线长度至尺寸上限17 研齿18 检验 检验各尺寸是否达到要求 游标卡尺19 入库5. 零件的机械加工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
9、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
10、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。选择定位基准时各外圆的位置公差，采用基准统一原则，即全部以工件的两中心孔定位，同时也为了保证各外圆的形状与位置公差，在轴的初加工过程中，用油石研磨中心孔，中心孔的表面粗糙度 Ra 值逐次
11、减小，精度也逐次提高。为了达到轴的精度要求，工序分为粗车，精车，磨削。零件外圆的粗糙度要求不统一，在加工过程中考虑到时间的原因，先加工最低等级要求 3.2，最后进行研磨达到 0.6。键槽端外圆公差等级为 IT8. 该齿轮精度较低，所以工序安排在刨齿渗碳淬火后，不再进行磨齿，如果齿轮精度要求高于7 级，应增加磨齿工序，因在渗碳淬火后，有产生变形的可能。齿轮轮齿外表面对轴心线的圆跳动88.5mm 右端面对轴心线的圆跳动的检查，可采用两中心孔定位装夹在偏摆仪上进行检测。锥齿轮的锥角可用游标万能角度尺或专用样板进行检查。有参考文献1中有关方面和孔加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知，上述技术要求是
12、可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。6.专用于切削各种锥齿轮齿形的齿轮加工刀具锥齿轮加工刀具按被切齿轮的种类可分为直齿锥齿轮刀具、弧齿锥齿轮刀具和延长外摆线锥齿轮刀具 3 类。 直齿锥齿轮刀具 主要有成对刨刀、成对铣刀盘、拉-铣刀盘和锥齿轮定装滚刀等(图 1直齿锥齿轮刀具)。 成对刨刀，常用于加工模数 20 毫米的直齿锥齿轮。刨刀的齿形角等于被切齿轮的公称压力角，刀体上有前角，但无后角，见刀具。工作后角是靠刨刀斜装于刀座而获得。加工时 两把刨刀分布在相邻齿槽内加工一个轮齿的两侧面。成对铣刀盘，工作原理与成对刨刀基本相同，见齿轮加工但刀盘直径大(150600 毫米)、齿数多，生产率较刨齿高
13、24 倍。在加工齿轮时，齿数相等的两把铣刀盘在同一齿槽内分别切出左右侧面的齿形。但刀齿互相错开，一把铣刀盘的刀齿斜插在另一铣刀盘的两齿间。刀盘的直线切削刃分布在一个 330左右的凹锥面上因此能方便地切出鼓形齿 有利于啮合。拉-铣刀盘 ，用于加工模数为 6 毫米以下的直齿锥齿轮，刀盘直径为 400600 毫米。刀体上装有 1517 个扇形刀块，每块上有 45 个刀齿。粗切刀齿的顶刃逐渐升高,齿升量约为 0.1 毫米 它们逐渐地切入齿轮的齿槽直到全部深度,粗切刀齿部分最后 7 个刀齿的顶刃没有齿升量，只用于修整齿槽的两侧面和槽底。粗切刀齿一般有 1820 个,顶刃没有齿升量。在精切刀齿前的缺口内,
14、可安装一把成形刀,对齿顶进行倒角。拉-铣刀盘的切削是拉削和铣削的复合过程，是粗、精加工的混合过程。工作时刀盘一面旋转 同时作左、右往复移动。刀盘转一转可切好一个齿槽,生产率很高。拉-铣刀盘的刀齿均制成半径相等、但圆心位置不同的圆弧。刀齿是铲背的用钝后刃磨前面。6.结束语加工圆锥齿轮工作中,机床的调整,齿轮计算过程的准确性,直接关系到圆锥齿轮加工的产品质量。这就要求操作者必须很好地了解机床的全部机构,掌握各部分传动之间的相互关系,准确调整机床,检验齿轮计算的正确性,才能加工出质量合格的产品。参考文献1 于骏一 邹青主编 机械制造技术基础 北京 机械工业出版社2004 2 王绍俊主编 机械制造工艺设计手册 北京 机械工业出版社1985 3 机械设计手册编委会,机械设计手册第一卷 北京 机械工业出版社2004 4 机械设计手册编委会 机械设计手册第五卷 北京 机械工业出版社2004 5 肖智清主编 机械制造基础北京 机械工业出版社2008 6 史艳红 赵军 机械制图河南科技技术出版社 2007 7 孟少军主编 机械加工工艺手册北京 机械工业出版社1991 8 成大仙主编 机械设计手册 第四版 第三卷北京 化学工业出版社2008 9 周文玲主编 互换性与测量技术机械工业出版社 10 杨可桢 程光蕴 李仲生主编 机械设计基础北京 高等教育出版社2006
