齿轮零件机械加工工艺规程及滚齿夹具设计

齿轮零件机械加工工艺规程及滚齿夹具设计,齿轮,零件,机械,加工,工艺,规程,夹具,设计 目 录 序言…………………………………………………………………1 一. 零件分析 ……………………………………………………2 1.1 零件作用 ………………………………………………2 1.2零件的工艺分析 …………………………………………2 二. 工艺规程设计…………………………………………………3 2.1确定毛坯的制造形式 ……………………………………3 2.2基面的选择 ………………………………………………3 2.3制定工艺路线 ……………………………………………4 2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 …………6 2.5确定切削用量及基本工时 ………………………………7 三 夹具设计………………………………………………………9 3.1问题的提出 ………………………………………………9 3.2定位基准的选择 …………………………………………10 3.3切削力及夹紧力计算 ……………………………………11 3.4定位误差分析 ……………………………………………12 3.5夹紧误差的计算 …………………………………………13 3.6夹具设计及操作简要说明 ………………………………14 总 结………………………………………………………………16 致 谢………………………………………………………………17 参考文献 …………………………………………………………18 设计说明书 题目：齿轮零件的工艺规程及滚齿的夹具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师： 摘 要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 齿轮的加工工艺规程及其滚齿的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 ABSTRCT This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 目 录 序言…………………………………………………………………1 一. 零件分析 ……………………………………………………2 1.1 零件作用 ………………………………………………2 1.2零件的工艺分析 …………………………………………2 二. 工艺规程设计…………………………………………………3 2.1确定毛坯的制造形式 ……………………………………3 2.2基面的选择 ………………………………………………3 2.3制定工艺路线 ……………………………………………4 2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 …………6 2.5确定切削用量及基本工时 ………………………………7 三 夹具设计………………………………………………………9 3.1问题的提出 ………………………………………………9 3.2定位基准的选择 …………………………………………10 3.3切削力及夹紧力计算 ……………………………………11 3.4定位误差分析 ……………………………………………12 3.5夹紧误差的计算 …………………………………………13 3.6夹具设计及操作简要说明 ………………………………14 总 结………………………………………………………………16 致 谢………………………………………………………………17 参考文献 …………………………………………………………18 序 言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 齿轮的加工工艺规程及滚齿夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。 一 零件的分析 1.1 零件的作用 齿轮的作用，齿轮用于变速箱中，主要起传递动力和扭矩的作用 1.2 零件的工艺分析 齿轮有2组加工面他们有位置度要求。 这2组加工面的分别为 1， 一外圆为基准的加工面，这组加工面包括，外圆自身和端面，和内圆 2， 2：一个事以内圆为基准的加工面，这个主要是齿轮的加工。 二. 工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式 零件的材料为40Cr据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况，选用模锻。 2.2 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，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。 粗基准选择应当满足以下要求： （1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。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：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。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。 （3） 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。 （4） 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。 （5） 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。 粗基准的选择：对中间轴齿轮这样的回转体零件来说，选择好粗基准是至关重要。对回转体零件我们通常以外圆作为粗基准。 精基准的选择应满足以下原则： （1）“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。 （2）“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。 （3）“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。 （4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。 （5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。 精基准的选择：精基准 的选择要考虑基准重合的原则，设计基准要和工艺基准重合。因此我们采用内孔做为定位基准。 2.3 工艺路线 制订工艺路线的出发点，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。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下两种工艺方案： 方案一 工序Ⅰ：模锻 工序Ⅱ：退火处理 工序Ⅲ：粗车左右端面 工序Ⅳ：半精车左右端面 工序Ⅴ：粗车Φ26孔 工序Ⅵ：粗车Φ62.27外圆 工序Ⅶ：精车Φ26内孔 工序Ⅷ：精车Φ62.27外圆 工序Ⅸ：滚齿 工序XI：渗碳淬火 工序XII：磨Φ26内孔 工序XIII：去毛刺 工序XIV：检验入库 方案二 工序Ⅰ：模锻 工序Ⅱ：退火处理 工序Ⅲ：粗车左右端面 工序Ⅳ：半精车左右端面 工序Ⅴ：粗车Φ26孔 工序Ⅵ：粗车Φ62.27外圆 工序Ⅶ：精车Φ26内孔 工序Ⅷ：精车Φ62.27外圆 工序Ⅸ：滚齿 工序XI：渗碳淬火 工序XII：去毛刺 工序XIII：检验入库 工艺方案一和方案二的区别在于方案一在加工完齿轮后渗碳淬火，然后磨Φ26内孔，这样可以消除我们渗碳后的应力，从而保证加工质量，因此我们选用方案一 具体的工艺路线如下 方案一 工序Ⅰ：模锻 工序Ⅱ：退火处理 工序Ⅲ：粗车左右端面 工序Ⅳ：半精车左右端面 工序Ⅴ：粗车Φ26孔 工序Ⅵ：粗车Φ62.27外圆 工序Ⅶ：精车Φ26内孔 工序Ⅷ：精车Φ62.27外圆 工序Ⅸ：滚齿 工序XI：渗碳淬火 工序XII：磨Φ26内孔 工序XIII：去毛刺 工序XIV：检验入库 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 齿轮零件材料为40Cr，类型为大批量生产，采用模锻。 1、 齿轮的外圆和端面 因双联齿轮的外圆和端面的精度要求都不是很高，其加工余量为2mm。 2：端面 采用铣一次走刀完表面加工，表面粗糙度为3.2，根据参考文献，其余量为Z=2.5mm 2.5 确定切削用量及基本工时 滚齿的切削用量及基本工时的计算 Y58滚齿机 1) 已知毛坯长度方向的加工余量为2.57mm,考虑的模铸拔模斜度，=4mm 2) 进给量f 根据《实用机械加工工艺手册》中表2.4-3,当刀杆尺寸为16×25 mm >3~5mm,以及工件直径为112.5 /r 按滚齿机说明书（见切削手册）取 f =0.9mm/r 3) 计算切削速度，按《切削手册》表1.27,切削速度的计算公式为(寿命T=60min) (m/min) 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见《切削手册》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min) 4)确定机的主轴转速 ns== 504r/min 按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-8),与504r/min相近的机床转速为480r/min及600r/min。现选取=480r/min。 5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1 　　　　　　　　　L==40mm , =2mm, =0, =0 tm===0.098(min) 三、 夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。 由指导老师的分配，决定设计第IX道工序滚齿轮夹具设计 3.1问题的提出 本夹具主要用来滚M=6的齿轮，同时对孔的同轴度及加工精度有一定的要求。且在滚齿时还要保证其对中心线精度要求，为了使其误差减小，在工序工序二、工序三中的加工也得有精度要求。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高生产率、降低劳动强度、提高加工质量。 3.2 定位基准的选择 我们采用Φ26内孔作为定位基准，因为我们滚齿的时间，工作台和滚刀是同时旋转的，且我们所加工齿轮，可以从任何地方入刀，齿轮加工在定位正确的情况下，全靠工作台和滚刀的运动决定，因此我们只要工件放好定好位置，然后压紧既可以，因此我们采用Φ26内孔和端面定位，采用U型压板压紧即可满足要求，使用Φ26内圆定位我们用的是一个心轴。心轴和工件过度配合来定位工件。 3.3削力和夹紧力计算 切削力和夹紧力计算 (1)刀具： 采用m=6 z=80的滚刀 机床： 滚齿机 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=886N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。 安全系数 K= 其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 (2)夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=16mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅： 许用应力幅： 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力 3.4定位误差分析 由于用Φ26内孔和端面定位，齿轮设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。 本工序选用的工件以圆孔在定位销上定位，定位销为水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在Z轴方向，且向下，见下图。 式中 ——定位副间的最小配合间隙（mm）； ——工件圆孔直径公差（mm）； ——定位销外圆直径公差（mm）。 3.5夹紧误差分析和计算 因为本道工序的夹具靠内孔定位，我们只要保证定位内孔的轴的尺寸精度，我们的加工精度就可以保证，因为我们靠内孔定位，开口压板直接压紧，压紧力是垂直的，不存在压紧误差。因此压紧误差不予考虑。 3.6具设计及操作说明 如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在螺母夹紧时采用U型压板,以便装卸,夹具体底面上的止口定位可以精确保证齿顶圆和分度圆相对于中心线的跳动，从而保证了精度。便于滚齿加工，本夹具总体的感觉是操作比较简单，结构比较紧凑，效率大大提高。 装配图如下图： 夹具体如下图： 总 结 这次设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入设计打下了好的基础。 这次设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。 致 谢 这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。 这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 参 考 文 献 1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994年 2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994年 3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983年 4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990年 5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981年10月 6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997年 第 18 页 共 22 页 机械加工工序卡片 工件名称 齿轮 工序号 零件名称 齿轮 零件号 零件重量 同时加工件数 1 材料 毛坯 牌号 硬度 型号 重量 40Cr 铸件 设备 夹具 辅助工具 名称 型号 专用夹具 滚齿机 Y58 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀长度mm 走刀次数 切削深度mm 进给量mm/r 主轴转速r/min 切削速度m/min 基本工 时min 1 滚齿轮 滚刀 卡尺 26.5 6 2 0.28 480 158.6 0.098 设计者 指导老师 共 1 页 1 页 机械加工工艺过程卡片 零件号 工序号 工序名称 设备 夹具 刀具 量具 名称 型号 名称 规格 名称 规格 名称 规格 Ⅰ 锻造 Ⅱ 退火处理 Ⅲ 粗车左右端面 卧式车床 CA6140 通用夹具 端面车刀 Ⅳ 半精车左右端面 卧式车床 CA6140 通用夹具 端面车刀 Ⅴ 粗车Φ26孔 卧式车床 CA6140 通用夹具 内圆车刀，切槽刀 Ⅵ 粗车Φ62.27外圆 卧式车床 CA6140 专用夹具 外圆车刀 VII 精车Φ26内孔 卧式车床 CA6140 通用夹具 内圆车刀 VIII 精车Φ62.27外圆 卧式车床 CA6140 专用夹具 外圆车刀 IX 滚齿 滚齿机 Y58 通用夹具 滚刀 X 渗碳淬火 XI 磨Φ26内孔 内圆磨床 M2110A 通用夹具 砂轮 XII 检验入库